2025/8/9安全與環(huán)境工程系166教學(xué)模塊Ⅲ通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及風(fēng)量分配

3.1礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流基本規(guī)律與風(fēng)量分配礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由縱橫交錯的井巷構(gòu)成的一個復(fù)雜系統(tǒng)。由若干風(fēng)道和交匯點構(gòu)成的通風(fēng)系統(tǒng)，是由線、點及其屬性組成的，稱為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。通風(fēng)系統(tǒng)中各井巷分配的風(fēng)量大小及其方向遵循一定規(guī)律。在全礦井的風(fēng)網(wǎng)中風(fēng)量分配有兩種，一是按需分配，二是自然分配。前一種是根據(jù)井下各個用風(fēng)地點的實際需要進(jìn)行分配的方法，為了保證這種分配，必須采取一系列的控制措施，井下大部分網(wǎng)絡(luò)中的風(fēng)量是用這種方法進(jìn)行分配的。后一種是取決于通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)阻比例關(guān)系，不加控制任風(fēng)量自然地進(jìn)行分配的方法，這種分配方法多半用于礦井的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，但必須在保證井下各個用風(fēng)地點實現(xiàn)按需分配風(fēng)量的前提下進(jìn)行。2025/8/9安全與環(huán)境工程系167教學(xué)模塊Ⅲ通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及風(fēng)量分配

3.1.1風(fēng)網(wǎng)的基本術(shù)語和形式3.1.1.1通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的基本術(shù)語礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)：用直觀的幾何圖形來表示通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)就得到通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。對通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析時，常用到以下一些術(shù)語：

1．節(jié)點是指兩條或兩條以上分支的交點。每個節(jié)點有惟一的編號，斷面或支護(hù)方式不同的兩條風(fēng)道，其分界點有時也可稱為節(jié)點。

2．分支(邊、弧)是兩節(jié)點間的連線，在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖上，每條分支可有一個編號，稱為分支號，用單線表示分支。其方向即為風(fēng)流的方向，用箭頭表示，箭頭自始節(jié)點指向末節(jié)點。若分支并不表示實際井巷，如連接進(jìn)、回風(fēng)井口的地面大氣分支，則稱為偽分支，常用虛線表示，由扇風(fēng)機(jī)出口到進(jìn)風(fēng)井口的一段a—a。

3．路(通路)是由若干方向相同的分支首尾相接而成的線路，即某一分支的末節(jié)點是下一分支的始節(jié)點。

4．回路和網(wǎng)孔是由若干方向并不都相同的分支所構(gòu)成的閉合線路，其中有分支者叫基本回路，簡稱回路，無分支者叫網(wǎng)孔。

5．生成樹它包括通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中全部節(jié)點和不構(gòu)成回路或網(wǎng)孔的一部分分支。每一種通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)都可選出若干生成樹。由于這類圖的幾何形狀與樹相似，故得名。樹中的分支稱為樹枝。2025/8/9安全與環(huán)境工程系168教學(xué)模塊Ⅲ通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及風(fēng)量分配

3.1.1.2礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖只反映風(fēng)流方向及節(jié)點與分支間的相互關(guān)系，節(jié)點位置與分支線的形狀可以任意改變，因此網(wǎng)絡(luò)圖的形狀可以千變?nèi)f化。目前常用的網(wǎng)絡(luò)圖是曲線形狀的網(wǎng)絡(luò)圖，如圖6—1—1（Ｂ）所示。《規(guī)程》第120條規(guī)定礦井必須繪制全礦井的通風(fēng)網(wǎng)圖。由于通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖能清楚地反映風(fēng)流的方向和分合關(guān)系，并且是進(jìn)行各種通風(fēng)計算的基礎(chǔ)，因此這種圖是分析通風(fēng)問題和搞好通風(fēng)工作不可缺少基礎(chǔ)技術(shù)資料。繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖一般按以下步驟進(jìn)行：首先在通風(fēng)系統(tǒng)圖上，沿著風(fēng)流方向依次對井巷的交匯點上特定的節(jié)點編號，作為確定通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖上每個節(jié)點順序號的根據(jù)。有時可把空氣能量相近的、距離較近及阻力很小幾個節(jié)點合成一個節(jié)點，以簡化風(fēng)網(wǎng)圖。風(fēng)網(wǎng)圖中的分支是無尺寸的單線條，有時要在每條分支上分別注明風(fēng)阻、風(fēng)量和風(fēng)壓值，用不同的箭頭區(qū)分開按需分配和自然分配的風(fēng)流，必要時還可把某個局部地區(qū)的若干分支并為一條合成分支，而在合成分支上注明該地區(qū)的的總風(fēng)阻、總風(fēng)量和總風(fēng)壓。2025/8/9安全與環(huán)境工程系169教學(xué)模塊Ⅲ通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及風(fēng)量分配

3.1.2通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的普遍規(guī)律風(fēng)流在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中流動時，遵守質(zhì)量守恒和能量守恒定律，即克希荷夫(Kirchhoff)律。這些規(guī)律對于任何形式的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，無論其中的風(fēng)量是按需分配還是自然分配，都能適用故名普遍規(guī)律。3.1.2.1風(fēng)量平衡定律據(jù)據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時間內(nèi)流入一個節(jié)點的空氣質(zhì)量，等于單位時間內(nèi)流出該節(jié)點的空氣質(zhì)量，由于在一個節(jié)點范圍內(nèi)的空氣單位質(zhì)量不變，故可用空氣的體積流量(即風(fēng)量)來代替空氣的質(zhì)量流量。3.1.1.2能量平衡定律如圖5—2—3中，在閉合回路1—2—3—4—5—6—1中，設(shè)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓Hf，自然風(fēng)壓HN，分支1、2、3、4、5的阻力分別為h1、h2、h3、h4、h5，Hf與HN同向，則有：

Hf+HN＝hRl+hR2+hR3+hR4+hR5(5—2—2)寫成一般表達(dá)式即：

Hf+HN＝∑hRi(5—2—3)3.1.1.3通風(fēng)阻力定律如第三章所述，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中的風(fēng)流，絕大多數(shù)屬于完全紊流狀態(tài)，故其阻力定律遵守平方關(guān)系，即(5—2—4)

2025/8/9安全與環(huán)境工程系170教學(xué)模塊Ⅲ通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及風(fēng)量分配

3.1.3簡單網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的特殊規(guī)律簡單通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是指串聯(lián)風(fēng)路和并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)，它們都遵循上述普遍規(guī)律，但又各有特點，各有其專用的特殊規(guī)律。3.1.3.1串聯(lián)風(fēng)路由兩條或兩條以上分支彼此首尾相連，中間沒有風(fēng)流分匯點的線路稱為串聯(lián)風(fēng)路。在圖5—3—1中，由1，2，3，4，5，五條分支組成串聯(lián)風(fēng)路。串聯(lián)風(fēng)路具有以下特性：風(fēng)量關(guān)系式1.總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量，即

Q＝Q1＝Q2＝…＝Qn

(5—3—1)2.風(fēng)壓關(guān)系式總風(fēng)壓(阻力)等于各分支風(fēng)壓(阻力)之和，h＝h1＋h2＋…＋hn

(5—3—2)

3.風(fēng)阻關(guān)系式總風(fēng)阻等于其中各條分支的風(fēng)阻之和，即(5—3—3)

Ｒ＝Ｒ1＋Ｒ2＋…＋Ｒn

2025/8/9安全與環(huán)境工程系171教學(xué)模塊Ⅲ通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及風(fēng)量分配

3.1.3.2并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)由兩條或兩條以上具有相同始節(jié)點和末節(jié)點的分支所組成的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，稱為并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。在圖5—3—2中，由5條分支并聯(lián)而成，并聯(lián)風(fēng)路具有以下特性：1.風(fēng)量關(guān)系式總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量，即Ｑ＝Ｑ1＋Ｑ2＋…＋Ｑn

(5—3—4)2.風(fēng)壓關(guān)系式總風(fēng)壓(阻力)等于各分支風(fēng)壓(阻力)，即h＝h1＝h2＝…＝hn

(5—3—5)3.風(fēng)阻關(guān)系式總風(fēng)阻和各條分支的風(fēng)阻成復(fù)雜的繁分?jǐn)?shù)關(guān)系，即

（5－3－6）2025/8/9安全與環(huán)境工程系172教學(xué)模塊Ⅲ通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及風(fēng)量分配

3.1.3.3角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)是指內(nèi)部存在角聯(lián)分支的網(wǎng)絡(luò)。角聯(lián)分支(對角分支)是指位于風(fēng)網(wǎng)的任意兩條有向通路之間、且不與兩通路的公共節(jié)點相連的分支分支cd為角聯(lián)分支。僅有一條角聯(lián)分支的風(fēng)網(wǎng)稱為簡單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。含有兩條或兩條以上角聯(lián)分支的風(fēng)網(wǎng)稱為復(fù)雜角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。角聯(lián)分支的風(fēng)向取決于其始、末節(jié)點間的壓能值。風(fēng)流由能位高的節(jié)點流向能位低的節(jié)點；當(dāng)兩點能位相同時，風(fēng)流停滯；當(dāng)始節(jié)點能位低于末節(jié)點時，風(fēng)流反向。由于開采和運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)的需要，井下復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)往往難于避免，其對角分支中風(fēng)流的方向和風(fēng)量有時出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，這是井下某些局部出現(xiàn)不穩(wěn)定，甚至造成事故的原因之一，必須注意預(yù)防，風(fēng)網(wǎng)越復(fù)雜，對角分支越多，風(fēng)流不穩(wěn)定的可能性越大。2025/8/9安全與環(huán)境工程系173教學(xué)模塊Ⅲ通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及風(fēng)量分配

3.1.4礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，風(fēng)流按巷道原有的風(fēng)阻自然分配到各作業(yè)地點的風(fēng)量，往往不能滿足要求，為了保證井下用風(fēng)地點的風(fēng)量始終保質(zhì)保量，就必需采取控制與調(diào)節(jié)風(fēng)量的措施，即風(fēng)量調(diào)節(jié)。此外，隨著工作面的推進(jìn)和更替，采區(qū)接替、水平接替，網(wǎng)路結(jié)構(gòu)、巷道風(fēng)阻、瓦斯涌出量及所需風(fēng)量均在不斷變化，要求及時進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，以滿足各用風(fēng)地點的需風(fēng)量。所以風(fēng)量調(diào)節(jié)是礦井通風(fēng)技術(shù)管理的重要一環(huán)，是一項經(jīng)常性的工作，它對礦井安全和經(jīng)濟(jì)效益有重大的影響。能常在采區(qū)內(nèi)部各工作面之間，采區(qū)之間或生產(chǎn)水平之間的風(fēng)量調(diào)節(jié)稱為局部風(fēng)量調(diào)節(jié)；對全礦總風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)稱為礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)。風(fēng)量調(diào)節(jié)按其范圍：可分局部風(fēng)量調(diào)節(jié)和礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)。2025/8/9安全與環(huán)境工程系1743.1.4.1局部風(fēng)量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方法有增加風(fēng)阻的調(diào)節(jié)法、降低風(fēng)阻的調(diào)節(jié)法及輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法。

(一)．增阻調(diào)節(jié)法。并聯(lián)風(fēng)路的分支增阻后，系統(tǒng)的總風(fēng)阻增大，總風(fēng)量一定小于調(diào)節(jié)前的總風(fēng)量。即另一分支的風(fēng)量增加量小于增阻分支的風(fēng)量減少量。該并聯(lián)系統(tǒng)與其他風(fēng)路無論是并聯(lián)、串聯(lián)還是角聯(lián)，都使礦井的總風(fēng)阻增大，礦井總風(fēng)量減少。其減少值取決于主要通風(fēng)機(jī)性能曲線和并聯(lián)系統(tǒng)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的地位。在主風(fēng)流中增阻，影響較大，總風(fēng)量減少較多；在次要分支風(fēng)流中增阻影響較小。因此，在主干風(fēng)路中增阻調(diào)節(jié)時必須考慮礦井總風(fēng)量的變化，否則可能會出現(xiàn)風(fēng)量不能滿足需要的情況。增阻調(diào)節(jié)是一種耗能調(diào)節(jié)法。具體措施主要有：(1)調(diào)節(jié)風(fēng)窗；(2)臨時風(fēng)簾；(3)空氣幕調(diào)節(jié)裝置等。其中使用最多的是調(diào)節(jié)風(fēng)窗，其制造和安裝都較簡單。2025/8/9安全與環(huán)境工程系175教學(xué)模塊Ⅲ通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及風(fēng)量分配

3.1.4.1局部風(fēng)量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方法有增加風(fēng)阻的調(diào)節(jié)法、降低風(fēng)阻的調(diào)節(jié)法及輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法。

(一)．增阻調(diào)節(jié)法。并聯(lián)風(fēng)路的分支增阻后，系統(tǒng)的總風(fēng)阻增大，總風(fēng)量一定小于調(diào)節(jié)前的總風(fēng)量。即另一分支的風(fēng)量增加量小于增阻分支的風(fēng)量減少量。該并聯(lián)系統(tǒng)與其他風(fēng)路無論是并聯(lián)、串聯(lián)還是角聯(lián)，都使礦井的總風(fēng)阻增大，礦井總風(fēng)量減少。其減少值取決于主要通風(fēng)機(jī)性能曲線和并聯(lián)系統(tǒng)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的地位。在主風(fēng)流中增阻，影響較大，總風(fēng)量減少較多；在次要分支風(fēng)流中增阻影響較小。因此，在主干風(fēng)路中增阻調(diào)節(jié)時必須考慮礦井總風(fēng)量的變化，否則可能會出現(xiàn)風(fēng)量不能滿足需要的情況。增阻調(diào)節(jié)是一種耗能調(diào)節(jié)法。具體措施主要有：(1)調(diào)節(jié)風(fēng)窗；(2)臨時風(fēng)簾；(3)空氣幕調(diào)節(jié)裝置等。其中使用最多的是調(diào)節(jié)風(fēng)窗，其制造和安裝都較簡單。2025/8/9安全與環(huán)境工程系176教學(xué)模塊Ⅲ通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及風(fēng)量分配

(二)．增壓調(diào)節(jié)法。在風(fēng)阻大、風(fēng)量不足的風(fēng)路上安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)，克服該巷道的部分阻力，以提高其風(fēng)量的方法，稱為增壓調(diào)節(jié)法。調(diào)節(jié)的措施主要有：1．輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法降阻與增壓調(diào)節(jié)效果基本相似，風(fēng)量增加量大于與其并聯(lián)風(fēng)路的風(fēng)量減少量。這二種調(diào)節(jié)方法，都使總風(fēng)量有所增加。增壓調(diào)節(jié)法比降阻調(diào)節(jié)法施工快、工期短，但管理工作較復(fù)雜，安全性較差。當(dāng)服務(wù)時間較長時，增壓調(diào)節(jié)法的電力費(fèi)用太大，經(jīng)濟(jì)性不好。采用輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)應(yīng)注意以下幾個問題：(1)輔助通風(fēng)機(jī)及風(fēng)門安設(shè)地點，要求圍巖完好。盡量避免設(shè)在煤巷中，以防止漏風(fēng)引起煤炭自然發(fā)火。(2)輔助通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，應(yīng)將自動風(fēng)門打開，以利用主要通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓通風(fēng)，輔助通風(fēng)機(jī)所負(fù)擔(dān)的區(qū)域必須停止工作，撤出人員，切斷電源。(3)輔助通風(fēng)機(jī)安設(shè)地點要防止產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)流。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或反風(fēng)時，輔助通風(fēng)機(jī)應(yīng)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時打開自動風(fēng)門，以免相鄰采區(qū)的風(fēng)流逆轉(zhuǎn)和輔助通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)流。(4)加強(qiáng)輔助通風(fēng)機(jī)的管理。輔助通風(fēng)機(jī)吸入風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔坏贸^0.5％，有專人經(jīng)常檢查。2025/8/9安全與環(huán)境工程系177教學(xué)模塊Ⅲ通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖及風(fēng)量分配

(5)輔助通風(fēng)機(jī)必須供給新鮮風(fēng)流，所以應(yīng)安設(shè)在進(jìn)風(fēng)流中。2．利用自然風(fēng)壓調(diào)節(jié)法。少數(shù)礦井通過改變進(jìn)、回風(fēng)路線，降低進(jìn)風(fēng)流溫度，增加回風(fēng)流的溫度等方法，增大礦井或局部的自然風(fēng)壓，達(dá)到增加風(fēng)量的目的?？傊?，生產(chǎn)礦井中，一般不應(yīng)在井下安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)；在礦井開采末期，確牢由于某一分支風(fēng)路過長,主要通風(fēng)機(jī)不能供給足夠風(fēng)量,可采增壓調(diào)節(jié)法；煤(巖)與瓦斯