第5章矿井通风网络中风量分配与调节

1、1/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 第五章第五章 矿井通风网络中风矿井通风网络中风 量分配与调节量分配与调节 2/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 第一节第一节 风量分配基本规律风量分配基本规律 第二节第二节 简单网络特性简单网络特性 第三节第三节 通风网络动态特性分析通风网络动态特性分析 第四节第四节 矿井风量调节矿井风量调节 第五节第五节 用计算机解算复杂通风网络用计算机解算复杂通风网络 3/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安

2、全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 1.1.上次课内容回顾上次课内容回顾 1)1)、上次课所讲的主要内容、上次课所讲的主要内容 自然风压的计算，主要通风机类型、构造、附属装置，矿井通风机自然风压的计算，主要通风机类型、构造、附属装置，矿井通风机 是实际特性曲线，风机房水柱计读数的意义，联合运转的工况分析通是实际特性曲线，风机房水柱计读数的意义，联合运转的工况分析通 风机工况点分析及工况调节方法，风机联合运转时的有效性和稳定性风机工况点分析及工况调节方法，风机联合运转时的有效性和稳定性 分析，矿井主要通风机选型的方法和步骤。分析，矿井主要通风机选型的方法和步骤。

3、 2)2)、能解决的实际问题、能解决的实际问题 （1 1）自然风压的计算及利用；）自然风压的计算及利用； （2 2）进行矿井通风系统反风；）进行矿井通风系统反风； （3 3）能解决矿井主要通风机运行的经济合理性和安全可靠性分析）能解决矿井主要通风机运行的经济合理性和安全可靠性分析 方面的课题；方面的课题； （4 4）要通风机选型方面的课题。）要通风机选型方面的课题。 4/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 本章主要内容及重点和难点本章主要内容及重点和难点 1 1、风量分配基本定律、风量分配基本定律-三大定律三大定律 2

4、 2、网络图及网络特性、网络图及网络特性 1)1)简单网络简单网络 2)2)角联及复杂网络角联及复杂网络 3 3、网络的动态分析、网络的动态分析 4 4、矿井风量调节、矿井风量调节 5 5、计算机解算复杂、计算机解算复杂 网络网络 5/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 第一节第一节 风量分配基本规律风量分配基本规律 一、矿井通风网络与网络图一、矿井通风网络与网络图 ( (一）矿井通风网络一）矿井通风网络 通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络。通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络。 1. 1. 分支（边、弧

5、）：表示一段通风井巷的有向线段，线段的分支（边、弧）：表示一段通风井巷的有向线段，线段的 方向代表井巷中的风流方向。每条分支有一个编号，称分支号。方向代表井巷中的风流方向。每条分支有一个编号，称分支号。 2. 2. 节点（结点、顶点）：是两条或两条以上分支的交点。节点（结点、顶点）：是两条或两条以上分支的交点。 3. 3. 路（通路、道路）：是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的路（通路、道路）：是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的 线路。如图中，线路。如图中，1 12 25 5、1 12 24 46 6和和1 13 36 6等均是通路。等均是通路。 4. 4. 回路：由两条或两条以上分支首

6、尾相连形成闭合线路称为回路。回路：由两条或两条以上分支首尾相连形成闭合线路称为回路。 如图中，如图中，2 24 43 3、2 25 56 63 3和和1 13 36 67 7。网孔：当回路中的。网孔：当回路中的 非相邻节点间不存在分支时，该回路又称为网孔。如非相邻节点间不存在分支时，该回路又称为网孔。如2-4-32-4-3，而，而2-5-2-5- 6-36-3不是。不是。 矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用 图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、

7、点及其属性组成的系统，称为通风网络。点及其属性组成的系统，称为通风网络。 5 2 3 4 1 6 7 6/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 5 5、 树：是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊树：是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊 图。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树图。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树 枝。包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。枝。包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。 （二）矿井通风网络图（二）矿井通风

8、网络图 特点：特点： ）通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，节）通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，节 点位置与分支线的形状可以任意改变。点位置与分支线的形状可以任意改变。 ）能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进行各种通风）能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进行各种通风 计算的基础，因此是矿井通风管理的一种重要图件。计算的基础，因此是矿井通风管理的一种重要图件。 7/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 网络图两种类型：一种是与通风系统图形状基本一致的网络图，如图网络图两种类型：一

9、种是与通风系统图形状基本一致的网络图，如图 5-1-45-1-4所示；另一种是曲线形状的网络图，如图所示；另一种是曲线形状的网络图，如图5-1-35-1-3所示。但一般所示。但一般 常用曲线网络图。常用曲线网络图。 绘制步骤：绘制步骤： (1) (1) 节点编号节点编号 在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号，在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号， 某些距离较近，但阻力很小的几个节点可简化为一个节点。某些距离较近，但阻力很小的几个节点可简化为一个节点。 (2) (2) 绘制草图绘制草图 在图纸上画出节点符号，并用单线条（直线或弧线）在图纸上画出节点符号，并用单线条（直线或弧线）

10、连接有风流连通的节点。连接有风流连通的节点。 (3) (3) 图形整理图形整理 按照正确、美观的原则对网络图进行修改。按照正确、美观的原则对网络图进行修改。 8/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 通风网络图的绘制原则：通风网络图的绘制原则： (1) (1) 用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边；回用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边；回 风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部；风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部； (2) (2) 分支方向基本都应由下至上；分支方向基本都应由下至上；

11、 (3) (3) 分支间的交叉尽可能少；分支间的交叉尽可能少； (4) (4) 网络图总的形状基本为网络图总的形状基本为“椭圆椭圆”形。形。 (5) (5) 合并节点：某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简化为合并节点：某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简化为 一个节点。一个节点。 (6) (6) 并分支：并联分支可合并为一条分支。并分支：并联分支可合并为一条分支。 9/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 通风网络图绘制实例演示通风网络图绘制实例演示 1 2 34 5 6 7 8 9 10 17 11 12 13 1

12、41516 18 21 19 20 22 23 2524 26 27 28 29 30 31 32 33 35 34 I V I I I I I I V I V 10/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 二、风量平衡定律二、风量平衡定律 风量平衡定律是指在稳态通风条件下，单位时间流入某节点的空风量平衡定律是指在稳态通风条件下，单位时间流入某节点的空 气质量等于流出该节点的空气质量；或者说，流入与流出某节点气质量等于流出该节点的空气质量；或者说，流入与流出某节点 的各分支的质量流量的代数和等于零，即的各分支的质量流量的代

13、数和等于零，即 若不考虑风流密度的变化，则流入与流出某节点的各分支的若不考虑风流密度的变化，则流入与流出某节点的各分支的 体积流量（风量）的代数和等于零，即：体积流量（风量）的代数和等于零，即： 0 i M 0 i Q 11/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 如图如图a a，节点，节点4 4处的风量平衡方程为：处的风量平衡方程为： 将上述节点扩展为无源回路，则上述风量平衡定律依然成立。如将上述节点扩展为无源回路，则上述风量平衡定律依然成立。如 图图b b所示，回路所示，回路2-4-5-7-22-4-5-7-2的各邻接

14、分支的风量满足如下关系：的各邻接分支的风量满足如下关系： 0 6454434241 QQQQQ 0 87654321 QQQQ 1 6 5 2 3 图a 8 2 1 7 3 5 6 图b 12/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 三、能量平衡定律三、能量平衡定律 假设：一般地，回路中分支风流方向为顺时针时，假设：一般地，回路中分支风流方向为顺时针时， 其阻力取其阻力取 “”，逆时针时，其阻力取，逆时针时，其阻力取“”。 （一）无动力源（一）无动力源（H Hn n H Hf f） 通风网路图的任一回路中，无动力源时，各分

15、支阻力的代数和为通风网路图的任一回路中，无动力源时，各分支阻力的代数和为 零，即：零，即： 如图，对回路如图，对回路 -6-6中有：中有： 2 3 4 5 6 0 Ri h 0 2436 RRRR hhhh 13/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 （二）有动力源（二）有动力源 设风机风压设风机风压H Hf f ，自然风压，自然风压H HN N 。 。 如图，对回路如图，对回路 1 12 23 34 45 51 1中有：中有： 一般表达式为：一般表达式为： 即：能量平衡定律是指在任一闭合回路中，各分支的通即：能量平衡定

16、律是指在任一闭合回路中，各分支的通 风阻力代数和等于该回路中自然风压与通风机风压的风阻力代数和等于该回路中自然风压与通风机风压的 代数和。代数和。 54321RRRRRNf hhhhhHH RiNf hHH 2 3 4 5 6 14/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 第二节 简单网络特性 定义：定义： 由两条或两条以上分支彼此首尾相连，中间没有风流分由两条或两条以上分支彼此首尾相连，中间没有风流分 汇点的线路称为串联风路。汇点的线路称为串联风路。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4 5 812 3 6 7 9 一

17、、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 一、串联一、串联 一、串联风路一、串联风路 15/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 （一） 串联风路特性 1. 1. 总风量等于各分支的风量：总风量等于各分支的风量： M MS S = M = M1 1 = M = M2 2 = M = Mn n 当各分支的空气密度相等时，当各

18、分支的空气密度相等时，Q QS S = Q = Q1 1 = Q = Q2 2 = Q = Qn n 2. 2. 总风压（阻力）等于各分支风压（阻力）之和，即总风压（阻力）等于各分支风压（阻力）之和，即: : n i ins hhhhh 1 21 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 1 1串联特性串联特性 16/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第

19、5章矿井通风网络中风量分配与 调节 3. 3. 总风阻等于各分支风阻之和：总风阻等于各分支风阻之和： （一） 串联风路特性 2 sss QhR n i ins hhhhh 1 21 2 21 2 . s n sss Q hhh QhR ns QQQQ 21 n i in n n s RRRR Q h Q h Q h R 1 21 22 2 2 2 1 1 22 2 2 1 s n ss Q h Q h Q h 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本

20、概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 1 1串联特性串联特性 17/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 （一） 串联风路特性 4. 4. 串联风路等积孔及与各分支等积孔间的关系串联风路等积孔及与各分支等积孔间的关系 i R i A 19.1 2 2 19.1 i A i R 2 2 2 119. 1 119. 1 i i AA s A i sR R s A 19. 119. 1 22 2 2 1 111 1 n s AAA A 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、

21、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 1 1串联特性串联特性 18/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 方法： 根据串联风路的特性，绘制串联风路等效阻力特性曲线。根据串联风路的特性，绘制串联风路等效阻力特性曲线。 1 R1 R2 R1 R2 R1+R2 Q h （二）串联风路等效阻力特性曲线的绘制 、首先在 hQ 坐标图上分别作出串联风路1、2的阻力特 性曲线R1、R2； 、根据串联

22、风路“风量相等，阻力叠加”的原则，作平行 于h轴的若干条等风量线，在等风量线上将1、2分支阻力h1、 h2叠加，得到串联风路的等效阻力特性曲线上的点； 、将所有等风量线上的点联成曲线R3，即为串联风路 的等效阻力特性曲线。 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 2 2绘等效图绘等效图 19/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分

23、配与 调节 定义：定义： 由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支 所组成的通风网络，称为并联风网。所组成的通风网络，称为并联风网。 二、并联风网 1 2 3 4 1 2 3 4 5 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 二、并联二、并联 20/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量

24、分配与 调节 1. 1. 总风量等于各分支的风量之和，即总风量等于各分支的风量之和，即 当各分支的空气密度相等时当各分支的空气密度相等时, , 2. 2. 总风压等于各分支风压，即总风压等于各分支风压，即 注意：当分支中存在风机等通风动力时，并联分支注意：当分支中存在风机等通风动力时，并联分支 的阻力并不相等。的阻力并不相等。 （一）并联风网特性 n i ins MMMMM 1 21 n i ins QQQQQ 1 21 ns hhhh 21 1 2 3 4 1 2 3 4 5 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘

25、等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 1 1并联特性并联特性 21/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 （一）并联风网特性 2 S Q s R s h s s s R h Q nS QQQQ. 21 3. 并联风网总风阻与各分支风阻的关系 n n s s R h R h R h R h . 2 2 1 1 ns RRRR 1111 . 21 2 21 111 1 n s RRR R 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2

26、2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 1 1并联特性并联特性 22/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 （一）并联风网特性 s R s A 19.1 ns AAAA 21 ns RRRR 1111 . 21 4. 并联风网等积孔等于各分支等积孔之和 ) 1 . 11 (19. 1 21n RRR s A 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图

27、绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 1 1并联特性并联特性 23/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 （一）并联风网特性 Si hh 5. 并联风网的风量分配 R1R2 . RiRn QS 22 SSii QRQR SR R i QQ i s n j ji S si S i RR Q RR Q Q 1 / / 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘

28、等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 1 1并联特性并联特性 2 21 111 1 n s RRR R 并联风网中某分支所分配得到的风量取决于并联网络总 风阻与该分支风阻之比，风阻小，风量大。风量调节。 24/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 Q1 （二）并联风网等效阻力特性曲线的绘制 依据并联风网的特性，绘制并联风网等效阻力特性曲线 R1R2 方法： 、首先在hQ 坐

29、标图上分别作出并联风路1、2的阻力 特性曲线R1、R2； R1R2 R1/R2 Q h 、根据并联风路“风压（阻力）相等，风量叠加”的原 则，作平行于Q 轴的若干条等风压线，在等风压线上将1、 2分支风量Q1、Q2叠加，得到并联风路的等效阻力特性曲线 上的点； Q2 Q1 +Q2 、将所有等风压线上的点联成曲线R3，即为并联风 路的等效阻力特性曲线。 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析

30、2 2绘等效图绘等效图 25/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 在矿井的进、回风风路多为串联风路，而采区内部在矿井的进、回风风路多为串联风路，而采区内部 多为并联风网。（图多为并联风网。（图p9p9） 串并联风网的比较：串并联风网的比较： 、从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采、从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采 用并联风网具有明显的优点。用并联风网具有明显的优点。 三、串联风路与并联风网的比较 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2

31、2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 规程第114条 采、掘工作面应实行独立通风。 布置独立通风有困难时，在制定措施后，可采 用串联通风，但串联通风的次数不得超过1次。 三、比较三、比较 26/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 、在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小、在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小 于串联时的总风阻。于串联时的总风阻。 RR 1 R R 4 11 1 111 1 2 2 21 R RR

32、 RRR R n s 串联：RS=2R 并联： 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 三、串联风路与并联风网的比较 3、井下串联分支所需开拓工程量小，经济性好。 三、比较三、比较 27/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 （一）几个概念（一）几个概念 四、角联风网四、角联风网 角联风网：是指内部存在角联分支的网络。

33、 角联分支（对角分支）：是指位于风网的任意两条有向通路之 间、且不与两通路的公共节点相连的分支，如上图示。 简单角联风网：仅有一条角联分支的风网。 复杂角联风网：含有两条或两条以上角联分支的风网。 2 1 复杂角联风网复杂角联风网简单角联风网简单角联风网 1 3 6 4 5 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 28/60 河南理工大学河南理工大学

34、 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 （二）角联分支风向判别 原则：分支的风向取决于其始、末节点间的压能值。原则：分支的风向取决于其始、末节点间的压能值。 风流由能位高的节点流向能位低的节点；风流由能位高的节点流向能位低的节点； 当两点能位相同时，风流停滞；当两点能位相同时，风流停滞； 当始节点能位低于末节点时，风流反向。当始节点能位低于末节点时，风流反向。 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2

35、 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 2 2风向判定风向判定 29/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 31 QQ 简单角联风网 1 1、分支5中无风 2 22 2 11 QRQR 2 44 2 33 QRQR 2 44 2 22 2 33 2 11 QR QR QR QR 4 2 3 1 R R R R 42 QQ 0 5 Q 43 hh 21 hh 由风压平衡定律： 1 32 41 RR RR （二）角联分支风向判别 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联

36、1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 2 2风向判定风向判定 30/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 、当分支、当分支5 5中风向由中风向由2323 2 44 2 11 2 33 2 22 QRQRQRQR （二）角联分支风向判别 2 11 2 22 QRQR 2 44 2 33 QRQR 2 4 2 1 2 3 2 2 32 41 QQ QQ RR RR 13 QQ 42 QQ 1 1 32

37、41 RR RR 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 1/ 13 QQ 1/ 42 QQ 2 2风向判定风向判定 31/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 、分支、分支5 5中的风向由中的风向由3232 同理可得：同理可得： 1 32 41 RR RR K （二）角联分支风向判别 1 简单角联风网角联分支风流方向

38、判别式： 。中风向由，分支 中风流停滞；，分支 ；中风向由，分支 3251 51 2351 32 41 RR RR K 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 2 2风向判定风向判定 32/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 1 1、角联分支的风向完全取决于与之相连的风路的风阻值比，、角联分支的风向完全取决于与之相连

39、的风路的风阻值比， 而与角联风路本身的风阻无关。而与角联风路本身的风阻无关。 2 2、在用风地点的角联风路不利于安全生产，为有害角联，、在用风地点的角联风路不利于安全生产，为有害角联， 尽量减少。尽量减少。 3 3、分别处于回风段、进风段中的角联风路，其风流反向不、分别处于回风段、进风段中的角联风路，其风流反向不 影响安全，称为无害角联，而且还有利于降低矿井总风影响安全，称为无害角联，而且还有利于降低矿井总风 阻。阻。 （三）角联结构分析 1 一、串联一、串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图 二、并联二、并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图 三、比较三、比较 四

40、、角联四、角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3. 3. 角联分析角联分析 3. 3. 角联分析角联分析 33/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 1 2 3 5 6 7 8 10 第三节第三节 通风网络动态特性分析通风网络动态特性分析 概念：通风网络的结构和分支风阻的变化对风流大小方向的概念：通风网络的结构和分支风阻的变化对风流大小方向的 影响规律。（风阻变化常发生：计划、随即）影响规律。（风阻变化常发生：计划、随即） 一、井巷风阻变化引起风流变化的规律一、井巷风阻变化引起风流变化的规律 1. 1.

41、 变阻分支本身的风量与风压变化规律变阻分支本身的风量与风压变化规律 当某分支风阻增大时，该分支的风量减小、风压增大；当风阻减小当某分支风阻增大时，该分支的风量减小、风压增大；当风阻减小 时，该分支的风量增大、风压降低。时，该分支的风量增大、风压降低。 2. 2. 变阻分支对其它分支风量与风压的影响规律变阻分支对其它分支风量与风压的影响规律 1 1）当某分支风阻增大时，包含该分支）当某分支风阻增大时，包含该分支 的所有通路上的其它分支的风量减小，的所有通路上的其它分支的风量减小， 风压亦减小；与该分支并联的通路上的风压亦减小；与该分支并联的通路上的 分支的风量增大，风压亦增大；当风阻分支的风量增

42、大，风压亦增大；当风阻 减小时与此相反。减小时与此相反。 4 9 34/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 2 2）对于一进一出的子网络，若外部分支调阻引起其流入（流出）风）对于一进一出的子网络，若外部分支调阻引起其流入（流出）风 量变化，其内部各分支的风量变化趋势相同。量变化，其内部各分支的风量变化趋势相同。 3 3）风网内，某分支风阻变化时，各分支风量、风压的变化幅度，以）风网内，某分支风阻变化时，各分支风量、风压的变化幅度，以 本分支为最大，邻近分支次之，离该分支越远的分支变化越小。本分支为最大，邻近分支次之，离

43、该分支越远的分支变化越小。 4 4）风网内，不同类型的分支风阻变化引起的风量变化幅度和影响范）风网内，不同类型的分支风阻变化引起的风量变化幅度和影响范 围是不同的。一般地说，主干巷道变阻引起的风量变化幅度和影围是不同的。一般地说，主干巷道变阻引起的风量变化幅度和影 响范围大，末支巷道变阻引起的风量变化幅度和影响范围小。响范围大，末支巷道变阻引起的风量变化幅度和影响范围小。 5 5）风网内某分支增阻时，增阻分支风量减小值比其）风网内某分支增阻时，增阻分支风量减小值比其 并联分支风量增加值大；某分支减阻时，减阻分并联分支风量增加值大；某分支减阻时，减阻分 支风量增加值比其并联分支风量减小值大。支风

44、量增加值比其并联分支风量减小值大。 1 2 3 5 6 7 8 10 4 9 35/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 3 3巷道密闭与贯通对风流的影响巷道密闭与贯通对风流的影响 巷道密闭相当于该分支的风阻增大至巷道密闭相当于该分支的风阻增大至，故本分支风量减少到趋，故本分支风量减少到趋 近于近于0 0；对其它分支的影响规律与分支增阻相同。；对其它分支的影响规律与分支增阻相同。 巷道贯通时要修改网络图，即在网络图中增加贯通后的分支。风巷道贯通时要修改网络图，即在网络图中增加贯通后的分支。风 流方向取决于巷道两端点间压能

45、差；对其它分支的影响规律与分流方向取决于巷道两端点间压能差；对其它分支的影响规律与分 支减阻相同。支减阻相同。 36/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 二、风流稳定性分析二、风流稳定性分析 ( (一一) )稳定性的基本概念稳定性的基本概念 稳定性是指当系统受到外界瞬时干扰，系统状态偏离了平衡状态后，稳定性是指当系统受到外界瞬时干扰，系统状态偏离了平衡状态后， 系统状态自动回复到该平衡状态的能力。系统状态自动回复到该平衡状态的能力。 按照这种稳定性的概念，除非在主要通风机不稳定运行（工作在轴按照这种稳定性的概念，除非在

46、主要通风机不稳定运行（工作在轴 流式风机风压特性曲线的驼峰区）等特殊情况下，矿井通风系统一流式风机风压特性曲线的驼峰区）等特殊情况下，矿井通风系统一 般都是稳定的。般都是稳定的。 通风管理中所说的风流稳定性，一般是指井巷中风流方向发生变化通风管理中所说的风流稳定性，一般是指井巷中风流方向发生变化 或风量大小变化超过允许范围的现象；且多指风流方向发生变化的或风量大小变化超过允许范围的现象；且多指风流方向发生变化的 现象。现象。 ( (二二) )影响风流稳定性的因素影响风流稳定性的因素 1. 1. 风网结构对风流稳定性的影响风网结构对风流稳定性的影响 仅由串、并联组成的风网，其稳定性强；角联风网，

47、其对角分支的仅由串、并联组成的风网，其稳定性强；角联风网，其对角分支的 风流易出现不稳定。复杂角联风网一般要网络解算。风流易出现不稳定。复杂角联风网一般要网络解算。 37/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 2. 2. 风阻变化对风流稳定性的影响风阻变化对风流稳定性的影响 在角联风网中，边缘分支的风阻变化可能引起角联分支风流改变。在角联风网中，边缘分支的风阻变化可能引起角联分支风流改变。 在实际生产矿井，大多数采掘工作面都是在角联分支中。应采取安在实际生产矿井，大多数采掘工作面都是在角联分支中。应采取安 装调节风门的措

48、施，保证风流的稳定性。装调节风门的措施，保证风流的稳定性。 3. 3. 通风风动力变化对风流稳定性的影响通风风动力变化对风流稳定性的影响 矿井风网内主要通风机、辅助通风机数量和性能的变化，不仅会引矿井风网内主要通风机、辅助通风机数量和性能的变化，不仅会引 起风机所在巷道的风量变化，而且会使风网内其他分支风量也发生起风机所在巷道的风量变化，而且会使风网内其他分支风量也发生 变化，并影响风网内其他风机的工况点。变化，并影响风网内其他风机的工况点。 38/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 ( (三三) )具体如下：具体如下

49、： 1) 1) 单主要通风机风网内，当主要通风机性能发生变化时，风网内各单主要通风机风网内，当主要通风机性能发生变化时，风网内各 分支风量按主要通风机风量变化的趋势和比率而变化。分支风量按主要通风机风量变化的趋势和比率而变化。 2) 2) 多主要通风机风网内，当某主要通风机性能发生变化时，整个风多主要通风机风网内，当某主要通风机性能发生变化时，整个风 网内各分支风量不按比例变化。某主要通风机能力增加，与其串网内各分支风量不按比例变化。某主要通风机能力增加，与其串 联的风机和分支风量亦增加，与之并联的风机和子风网风量减少。联的风机和分支风量亦增加，与之并联的风机和子风网风量减少。 3) 3) 多

50、主要通风机风网内，即使风网结构和分支风阻不变，当某主要多主要通风机风网内，即使风网结构和分支风阻不变，当某主要 通风机性能发生变化时，由于风网总风量和各主要通风机风量配通风机性能发生变化时，由于风网总风量和各主要通风机风量配 置发生了变化，因此，各主要通风机的工作风阻与风网总风阻也置发生了变化，因此，各主要通风机的工作风阻与风网总风阻也 有所变化。有所变化。 39/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 4) 4) 风网内，某巷道安设辅助通风机后，不仅该巷道本身风流发生变化，风网内，某巷道安设辅助通风机后，不仅该巷道本身风

51、流发生变化， 其他巷道风流也变化。当某辅助通风机风量增大时，辅助通风机所其他巷道风流也变化。当某辅助通风机风量增大时，辅助通风机所 在巷道风量增加，包含辅助通风机在内的闭合回路中，与辅助通风在巷道风量增加，包含辅助通风机在内的闭合回路中，与辅助通风 机风向一致的各巷风量增加，与其风向相反的各巷风量减小。机风向一致的各巷风量增加，与其风向相反的各巷风量减小。 当辅助通风机风压过高或风量过大时，可引起其并联分支风量不足、当辅助通风机风压过高或风量过大时，可引起其并联分支风量不足、 停风、甚至反向。引起并联分支风流反向的条件是辅助通风机风量停风、甚至反向。引起并联分支风流反向的条件是辅助通风机风量

52、大于回路的总风量或辅助通风机风压大于回路内其同向分支的风压大于回路的总风量或辅助通风机风压大于回路内其同向分支的风压 损失。损失。 5) 5) 自然风压引起的风流变化，与辅助通风机相似。自然风压引起的风流变化，与辅助通风机相似。 40/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 第四节第四节 矿井风量调节矿井风量调节 矿井风量调节的原因：在矿井通风网络中，风量的自然分配矿井风量调节的原因：在矿井通风网络中，风量的自然分配 往往不能满足作业地点的风量要求，因而需要对风量进行调节。往往不能满足作业地点的风量要求，因而需要对风量进行

53、调节。 随着生产的发展和变化，工作面的推进和更替，巷道风阻、网络随着生产的发展和变化，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，要求及时进行风量调节。结构及所需的风量均在不断变化，要求及时进行风量调节。 矿井风量调节措施：从调节设施来看，有通风机、射流器、矿井风量调节措施：从调节设施来看，有通风机、射流器、 风窗、风幕和增加并联井巷或扩大通风断面等。按其调节的范围，风窗、风幕和增加并联井巷或扩大通风断面等。按其调节的范围， 可分为局部风量调节与矿井总风量调节。从通风能量的角度看，可分为局部风量调节与矿井总风量调节。从通风能量的角度看， 可分为增能调节、耗能调节和节能调节

54、。可分为增能调节、耗能调节和节能调节。 41/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 一、局部风量调节一、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。调节方法：增阻法、减阻法及辅助通风机调节之间的风量调节。调节方法：增阻法、减阻法及辅助通风机调节 法。法。 ( (一一) ) 增阻调节法增阻调节法 增阻调节法是在通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道中增阻调节法是在通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道中 的局部阻力，从而

55、降低与该巷道处于同一通路中的风量，或增大的局部阻力，从而降低与该巷道处于同一通路中的风量，或增大 与其关联的通路上的风量。增阻调节是一种耗能调节法。与其关联的通路上的风量。增阻调节是一种耗能调节法。 主要措施：主要措施：(1)(1)调节风窗；调节风窗；(2)(2)临时风帘；临时风帘；(3)(3)空气幕调节装置等。空气幕调节装置等。 使用最多的是调节风窗。使用最多的是调节风窗。 使用条件：增阻分支风量有富余。使用条件：增阻分支风量有富余。 特点：增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点；但增特点：增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点；但增 阻调节法会增加矿井总风阻，减少总风量。阻调节

56、法会增加矿井总风阻，减少总风量。 42/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 风窗调节法原理分析风窗调节法原理分析 如图如图 ，分支风阻分别，分支风阻分别 为为 R R1 1和和R R2 2，风量分别为，风量分别为Q Q1 1,Q,Q2 2。 则两分支的阻力为：则两分支的阻力为：h h1 1=R=R1 1Q Q1 12 2 h h2 2=R=R2 2Q Q2 22 2，且，且 h h1 1= h= h2 2 若分支风量不足。可在若分支风量不足。可在 分支中设置调节窗。设调节风分支中设置调节窗。设调节风 窗产生的局部风阻为

57、窗产生的局部风阻为R R。 (R(R1 1+ +R)QR)Q1 12 2= R = R2 2Q Q2 22 2 但增阻后，并联系统总风阻增大。使但增阻后，并联系统总风阻增大。使Q QQ Q，由于，由于QQ未知，实际计未知，实际计 算过程中，假设算过程中，假设Q QQ Q。已知。已知, , R R后，可计算调节风窗面积。后，可计算调节风窗面积。 12 2 1 2 2 RRR Q Q R1 Q1 R2 Q2 Q 2 R1+ R Q1 R2 Q2 Q 2 43/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 调节风窗开口面积计算：调节风

58、窗开口面积计算： 当当 S Sc c/S /S 0.5 0.5 时，时， 当当 S Sc c/S /S 0.5 0.5 时，时， S Sc c调节风窗的断面积，调节风窗的断面积，m m2 2； S S巷道的断面积，巷道的断面积，m m2 2； Q Q通过的风量，通过的风量，m m3 3/s/s； h hc c调节风窗阻力，调节风窗阻力，PaPa； R Rc c调节风窗的风阻，调节风窗的风阻，NsNs2 2/m/m8 8； Rchc/Q2 c c hSQ QS S 84.065.0 c c RS S S 84.065.0 c c hSQ QS S 759.0 c c RS S S 759.01

59、44/60 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风网络通风网络 目录 第5章矿井通风网络中风量分配与 调节 ( (二二) )减阻调节法减阻调节法 减阻调节法是在通过巷道中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力，减阻调节法是在通过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通路中的风量，或减小与其关联通路从而增大与该巷道处于同一通路中的风量，或减小与其关联通路 上的风量。上的风量。 主要措施：主要措施：(1)(1)扩大巷道断面；扩大巷道断面；(2)(2)降低摩擦阻力系数；降低摩擦阻力系数；(3)(3)清除巷清除巷 道中的局部阻力物；道中的局部阻力物；(4)(4)采用并联

60、风路；采用并联风路；(5)(5)缩短风流路线的总长缩短风流路线的总长 度等。度等。 特点：可以降低矿井总风阻，并增加矿井总风量；但降阻措施的工特点：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。系统进行较大的改造时采用。 生产实际中，对于通过风量大，风阻也大的风硐、回风石门、生产实际中，对于通过风量大，风阻也大的风硐、回风石门、 总回风巷等地段，采取扩大断面、改变支护形式等减阻措施，往总回风巷等地段，采取扩大断面、改变支护形式等减阻措施，往 往效果