第六章 矿井风量调节

轴流式通风机的叶片安装角不同， 特性曲线不同，改变叶片安装角，可以
改变通风机特性曲线。如图6—9所示，
当叶片安装角从θ1调到θ2时，则通风机 风量由Q1增加到Q2，风压也由h1增加到
h2。
二、改变主通风机工作风阻调节法
改变通风机的工作风阻，通风机的工作点随之改变，风量也发 生变化，可以达到调节风量的目的。也可以通过风硐闸门增加通风
图 6－4
并联网路降阻调节法
减阻调节的措施主要有：扩大巷道断面、降低摩擦阻力系数、清除 巷道中的堆放杂物、开掘并联巷道、缩短风流路线的总长度等。 减阻调节法与增阻调节法相反，可以降低矿井总风阻，并增加矿井 总风量；但降阻措施的工程量和投资一般都较大，施工工期较长，所以 一般在对矿井通风系统进行较大的改造时采用。 在矿井生产实际中，对于通过风量大，风阻也大的风硐、回风石门、 总回风道等巷道，采取扩大断面、改变支护形式等减阻措施，往往效果 明显。
2．降低矿井总风阻 当矿井总风量不足时，如果能降低
矿井总风阻，则不仅可增大矿井总风量，
而且可以降低矿井通风总阻力。如图 6—10所示，当需要增大风量时，如果
能使矿井总风阻由R降低为R2，风机工
况点移到D，风量就可增加到Q2。
矿井总风阻不仅与矿井最大阻力路线上的井巷的风阻有关，而且与
井巷所构成风网的结构有关。因此，降低矿井总风阻一方面应降低矿井 最大阻力路线上各井巷的风阻，另一方面应改善风网结构，为此应合理
安排采掘接替和用风地点配风，尽量缩短最大阻力路线的长度，避免在
主要风路上安装调节风窗等。
三、辅助通风机调节法
如图6—5所示，辅助通风机调节法是在阻力大、风量不足的并联 分支2采用辅助通风机克服一部分井巷通风阻力，从而增大该分支风 量的调节方法。安装辅助通风机的方式有两种：有风墙的辅助通风 机和不设风墙的辅助通风机。
1．有风墙的辅助通风机
如图6—6所示，为方便行人、运输，在原巷道侧掘一条绕道，安装 辅助通风机。为使风流通过辅助通风机，在巷道内设带风门的风墙。风 门向风压大的一侧开启，并要求两道风门之间距离大于通过一列车的长 度
井安全生产和节约通风费用都有重大的
影响。
矿井风量调节的措施多种多样。按其调节的范围，可分为局部风量调
节与矿井总风量调节。本章主要介绍各种调节方法的原理与特点。
第一节
局部风量调节
局部风量调节是指在采区内部各工
作面间，采区之间或生产水平之间的风 量调节。局部风量调节方法有增阻法、
减阻法及辅助通风机调节法。
S 1 0.759S R窗
式中 S窗—调节风窗的面积，m2； S—巷道的净断面积，m2； Q—通过风窗的风量，m3／s；
h窗—调节风窗阻力，Pa；
R窗—调节风窗的风阻，N· s2／m8。
3．增阻调节法的见效快等优点。适用于矿井通 风阻力不大的分区风流中风量调节，但增阻调节法会增加矿井总风阻， 减少总风量。在主干风路中增阻调节时必须考虑主通风机风量的变化， 否则，会出现风量减少的多，增加的少，可能出现调节后风量不能满足 需要的情况。调节风窗应设置在适宜地点，如在煤巷中布置时，要考虑 由于风窗两侧压差引起煤体裂隙漏风而发生自燃的危险性。
1．改变主通风机转速
通风机的风量与转数成正比，改变 主通风机的转速，能改变主通风机的特 性曲线。如图6—8所示，某通风机h—Q 特性曲线，当通风机转速为n时，与矿 井风阻特性曲线的交点为M，通风机风 量为Q，若将通风机的转数调为n1，则 通风机的风量减少为Q1。同理，通风机 转速调到n2时，通风机风量增大为Q2。
一、增阻调节法
增阻调节法是通过在巷道中安设调 节风窗等设施，增大巷道的局部阻力， 从而降低巷道处于同一分支中的风量， 增大另一分支的风量。这是目前矿井使 用最普遍的局部风量调节的方法。
增阻调节是一种耗能调节法。具体 措施主要有：调节风窗、临时风帘、空
气幕调节装置等。其中使用最多的是调
节风窗，其制作和安装都较简单。
机的工作风阻，或通过改善风网结构等措施降低通风机的工作风阻。
1．风硐闸门调节法
如果在风机风硐内安设调节闸门，通过改变闸门的开口大小可以 改变主通风机的工作风阻，从而可调节主通风机的工作风量。
对于离心式风机，当风量过大时，
用风硐中的闸门增加风阻以降低风量。 这是因为离心式风机的功率特性曲线随 风量减小而降低。如图6—10所示，图 中R为某矿井开采初期的总风阻，M为 风机工况点，Q为风量。如果这时所需 风量降低时，可利用风硐中的闸门，使 总风阻增大为R1，风机工况点移至C， 风量减少为Q1。 对于轴流式风机，由于其功率特性曲线随风量减小而上升，不经济， 而且调节范围不大，因此一般不用增加风阻的方法降低风量。
2．无风墙的辅助通风机
如图6—7 所示，当调节所需克服的阻力较小时，将辅助通风机直接安 设在巷道中，利用辅助通风机出口的速度，增加巷道内通过的风量。
辅助通风机调节法的施工相对比较方便，并可降低矿井总风阻，增 加矿井总风量，同时可以减少矿井主通风机能耗。但采用辅助通风机调 节时设备投资较大，辅助通风机的能耗较大，且辅助通风机的安全管理 工作比较复杂，安全性较差。《规程》规定：在矿井通风系统中，如果 某一分区风阻过大，主要通风机不能供给其足够风量，可以在井下安设 辅助通风机，但必须供给辅助通风机房新鲜风流。严禁在煤(岩)与瓦斯 (二氧化碳)突出矿井中安设辅助通风机。在我国，煤矿很少使用辅助通 风机调节，但在金属矿使用较多。
1．风窗调节法
风窗结构如图6—1所示，在风门上方开一小窗，用可滑移的窗板来
改变窗口的面积，从而改变巷道中的局部阻力。
如图6—2所示并联网路中，1、2分支风路的风阻分别是R1、R2， 所需风量分别是Q1、Q2。如果有并联风路风压关系：R1Q12＜R2Q22， 即h1＜h2。则在风压小的1分支安设风窗，增加局部阻力h窗，使得1、
第六章
矿井风量调节
在矿井通风网络中，风量按照网络
中各分支风阻的大小自然分配，往往不 能满足作业地点的风量需求，需要采取
控制和调节风量的措施。另外，随着生
产过程的发展和变化，工作面的推进和 更替，巷道风阻、网络结构及所需的风
量均在不断变化，相应地要求及时进行
风量调节。所以风量调节是矿井通风技 术管理中的一项经常性的工作，它对矿
改变通风机转速的方法如下： (1)改变减速器的传动比。对于离心式通风机，一般均采用改变减速器 传动比的方法改变通风机的转速。 (2)调换不同转速的电动机。对于轴流式通风机，一般轴流式通风机与 电动机之间采用直接传动，需要改变通风机转速时，只能通过更换不 同转数的电动机来实现。
2.改变轴流式通风机叶片安装角
如图 6—4 所示并联网路中，1、2 分支风路的风阻分别是 R1、R2，所需风量分别是 Q1、Q2。如果有并联风路风压关系：R1Q12＜R2Q22， 即 h1＜h2。则在风压大的 2 分支风阻由 R2 降至 R2¹， 使得 1、2 分支风压相等，即 h1=h2¹= R2¹Q22 R2¹=
h1 Q 22
2分支风压相等，即
h2=h1+h窗
或
R2Q22＝(R1＋R窗)Q12 h窗＝h2－ h1
R 窗＝
则风窗的阻力为
风窗的风阻为
h窗
2 Q1
＝
h2 h1 Q12
2．风窗面积的计算 由于风流经过调节风窗时产生局部阻力，风流经过风窗后风流断
面收缩，如图6—3所示。 根据水力学和能量方程，当已知风窗的阻力或风阻时，可求出风 窗的面积S窗。
当 S 窗/S≤0.5 时，调节风窗面积的计算公式如下： S 窗= 或
QS 0.65Q 0.84S h窗
(6－1) (6－2)
S 窗=
S 0.65 0.84S R窗
QS Q 0.759 S h窗
当 S 窗/S＞0.5 时，调节风窗的面积的计算公式如下： S 窗= 或 S 窗= (6－3) (6－4)
用辅助通风机调节风量时须注意以下几点： (1)若辅助通风机安设在回风流中，必须使辅助通风机电动机与回风流 隔开，设法引入 新鲜风流，使电动机在新鲜风流中运转，保证辅助 通风机安全运转。 (2)当辅助通风机停止运转时，须立即打开风门，以便利用主要通风机 通风。主要通风机一旦停转，必须立即停止辅助通风机的运转，且打 开风门，以免发生循环风。开启辅助通风机时应检查附近20m内瓦斯 浓度，只有当瓦斯浓度不超限时，才能开启辅助通风机。 (3)安设辅助通风机的地点应选择在巷道围岩稳定、坚固处，避免发生 漏风。
4．增阻调节法应注意的问题
使用调节风窗调节风量应注意如下问题：①调节风窗应尽量安设 在回风流中，以免妨碍运输，如果安设在运输巷道中时，尽可能选在
运输量少的区段巷道中。②在复杂通风网络中，注意调节风窗位置的
选择，防止重复设置，增大通风阻力。
二、减阻调节法
减阻调节法是通过在巷道中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力， 从而增大与该巷道处于同一分支的风量，减小与其并联分支的风量。
第二节
矿井总风量调节
当矿井(或一翼)总风量不足或过大时，需调节总风量，也就是调整
主通风机的工况点。采取的措施是：改变主通风机的工作特性，或改 变矿井风网的总风阻。
一、改变主通风机工作特性调节法
矿井主通风机是矿井通风的主要动力源。通过改变主通风机的叶 轮转速、轴流式风机叶片安装角度和离心式风机前导器叶片角度等， 可以改变通风机的风压特性，从而达到调节矿井总风量的目的。