【采矿课件】第六章矿井风量调节

【采矿课件】第六章矿井风量调节通常，在采区内、采区之间和生产水平之间的风量调剂称为局部风量调剂；对全矿总风量进行增减的调剂称为矿井总风量调剂。

第一节局部风量调剂局部风量调剂有三种方法：增加风阻调剂法、降低风阻调剂法和辅助通风机调剂法。

一、增加风阻调剂法1、增阻法调剂原理如图6-1所示为某采区两个采煤工作面的通风网路图。

已知两风路的风阻值R1=0.8N S2/m8，R2=1.0NS2/m8，若总风量Q=12m3/s，则该并联网路中自然分配的风量分不为：图6-1 并联通风网路Q1=211RRQ+=0.18.0112+=6.3 m3/sQ2=Q-Q1=12－6.3=5.7 m3/s如按生产要求，1分支的风量应为QⅠ=4.0 m3/s，2分支的风量应为QⅡ=8.0 m3/s，明显自然分配的风量不符合生产要求。

按满足生产要求的风量，两分支的阻力分不为：h1=R1QⅠ2=0.8×42=12.8Pah2=R2QⅡ2=1.0×82=64.0Pa2风路的阻力大于1风路的阻力，这与并联网路两分支分压平稳的规律不符。

因此，必须进行调剂。

采纳增阻调剂法，即以h2的数值为并联风网的总阻力，在1风路上增加一项局部阻力h c，使两风路的阻力相等，这时进入两风路的风量即为需要的风量。

h1+ h窗= h2或h窗= h2- h1即h窗=64-12.8=51.2 Pa以上讲明，增阻调剂法的实质确实是以并联风网中阻力较大的分支阻力值为依据，在阻力较小的分支中增加一项局部阻力，使并联各分支的阻力达到平稳，以保证风量按需供应。

增阻调剂法的要紧措施，是在调剂支路回风侧设置调剂风窗（如图6-2所示）、临时风帘、风幕（如图6-3所示）等调剂装置。

其中调剂风窗由于其调剂风量范畴大，制造和安装都较简单，在生产中使用的最多。

图6-2 调剂风窗图6-3 风幕调剂风窗的开口断面积运算：当窗S /S ≦0.5时，窗S =窗h S Q QS84.065.0+ (6-1) 或 窗S =窗R S S 84.065.0+ (6-2) 当窗S /S ﹥0.5时，窗S =窗h S Q QS759.0+ （6-3）或 窗S =窗R S S759.01+ (6-4)式中 S 窗------调剂风窗的断面积，m 2； S ------巷道的断面积，m 2；Q ------通过的风量，m 3/s ；H 窗------调剂阻力，Pa ；R 窗------调剂风窗的风阻，Ns 2/m 8，R 窗= h 窗/Q 2。

门 2 =门¥, r p mQ i (6-13 )学习情境六矿井风量调节随着矿井生产的发展和变化，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。

通常，对全矿总风量进行增减的调节称为矿井总风量调节，在采区内、采区之间和生产水平之间的风量调节称为局部风量调节。

任务一矿井总风量的调节矿井总风量调节主要是调整主要通风机的工作点。

其方法是改变主要通风机的特性曲线，或是改变主要通风机的工作风阻。

一、改变矿井总风阻如图6-1所示的通风机工况，通风机特性曲线为n,当矿井风阻特性曲线R增大为R i 时，通风机的工作点由a变到b，矿井总风量由Q减到Q1；反之，工作点由a变到b，矿井总风量由Q增至Q2。

图6-1 改变矿井总风阻调节风量因此，当矿井要求的通风能力超过主要通风机最大潜力又无法采用其它调节法时，就必须降低矿井总风阻，以满足矿井通风要求。

如果主要通风机的风量大于矿井实际需要，可以增加主要通风机的工作风阻，使总风量下降。

由于离心式通风机的输入功率随风量的减少而降低，所以，对于离心式风机，当所需风量变小时，可利用风硐中的闸门增加风阻，减小风量；对于轴流式风机，通风机的输入功率随风量的减小而增加，故一般不用闸门调节而多采用改变通风机的叶片安装角度，或降低风机转速进行调节；对于有前导器的通风机，当需风量变小时，可用改变前导器叶片角度的方法来调节，但其调节幅度比较小。

二、改变主要通风机特性调节法1、离心式通风机对于矿井使用中的一台离心式通风机，其实际工作特性曲线主要决定于风机的转数。

如图6-2所示，一台离心式通风机在转数为片时，其风压特性曲线为I。

如果实际产生的风量（Q i）不能满足矿井需风量（Q2）时，可用比例定律求出该风机所需新的转数n2,即:绘制出新转数n2时的全风压特性曲线n,它和矿井总风阻曲线R的交点M即为通风机新的工作点。

同时，根据新转数的效率特性曲线和功率特性曲线，检查新工作点是否在合理的工作范围内，并验算电动机的能力。

论矿井风量调节方法一、矿井风量调节的意义由于矿井的风阻不断变化，有时瓦斯涌出量也发生变化，必然引起井下各处风量和风压发生变化，为保证井下各处用风需要，必须在生产过程中进行风量调节，使其按所需的风量和预定的地点流动。

通常采区内各工作面之间、采区之间以及各生产水平之间的风量调节，增减矿井总风量的调节，都应考虑井下采掘处同时工作的最多人数、最大沼气涌出量、温度和风速等因素，而且还要取以上最大值才能保证安全生产，在采取风量调节时，必须把局部风量调节与矿井总风量调节综合起来考虑，因为有时局部风量调节还不能满足要求，必须矿井调节总风量，才能使井下各个用风地点的风流保质保量，按需供应。

二、矿井风量调节的方法矿井风量调节方法有局部风量调节和总风量调节。

2.1增阻调节法一般来说，一个矿井通风系统形成后，总风量要分成许多份流经若干个风流路线，而各个用风地点都处在这些路线的某一条之中，根据风量自然分配原则，哪条风路的风阻小，则流过这条风路的风量就多。

而风阻大的风路风量就少；往往需要风量多的地点正处在风阻大的风路中，这样就与风量自然分配发生矛盾，必须进行矿井风量调节和控制，满足各需风地点对风量的要求，确保矿井正常生产。

以雅安市天坤煤业有限公司天坤煤矿的为例，如图1所示，五连炭两翼采煤，两翼工作面采煤方法相同，西采面的产量与东采面的产量相同，西采面（2号采区）需风量520m3/min，东采面（1号采区）需风量380m²/min，进风石门的风量900m3/min，该例没有考虑内部漏、空气热涨、瓦斯与粉尘因素，当两翼工作面处于图中标出的位置时，求出风量的自然分配值。

计算的风阻值R2=2.4牛顿秒2/米8；而1号采区的风阻值为R1=1.6牛顿秒2/米8；图2为图1的通风网路图。

图1天坤煤矿通风系统图图2天坤煤矿通风网路图按风量自然分配公式得：Q1496m3/minQ2=Q总-Q1=900-496=404m3/min由计算结果看出，如果此时不在1风路进行增阻，因1号风量风路只需要380m3/min，则使1风路风量偏大，更不安全的是2号风路风量偏小，不能满足2号风路 520m3/min的要求，很容易引起工作面生产过程中瓦斯超限。

矿井总风量与局部风量调节一、矿井总风量调节矿井主要通风机的实际供风量，会随着采、掘工作面不断推动、通风阻力的增大而变小。

为了确保矿井的必须要风量，必须对矿井总风量进行调节。

矿井总风量调节的方法有：改变风机特性曲线调节法和改变风机的工作风阻调节法两种。

〔一〕、改变风机特性曲线调节法改变风机特性曲线调节法依据通风机的构造不同，调节方法也不同。

关于轴流式通风机，一般采纳调整叶轮安装角的方法来调节，安装角越大，风机产生的风量和风压也越丸关于离心式通风机，一般采纳改变叶轮转数的方法来调节：风机转数越大，产生的风量和风压也越大。

风机叶轮转数的改变，可通过改换皮带轮的直径或改变输入电动机的交流电的频率来实现。

当增大轴流式风机叶轮的安装角或提升离心式风机叶轮的转数来提升供风量时，必定要增加电动机的输出功率，故必须注意电动机的容量与之相适应。

〔二〕、改变风机的工作风阻调节法改变风机的工作风阻调节法，实际上就是调节设置在风硐中的闸门位置来调节风机的排风量。

当闸门向上提升时，风硐的过风断面增大，通风机的工作风阻减小，风机的排风量增大；反之，当闸门下放时，减小了风硐的过风断面，风机的工作风阻大，风机的排风量就小。

二、局部风量调节采区内、采区之间以及生产水平之间的风量调节，称为局部风量调节。

局部风量调节比矿井总风量调节频繁。

因为，各采区、甚至同一采区的不同工作面所必须要的风量会随开采方法、地质条件和瓦斯涌出的变化而变化的。

局部风量调节的方法有三种：增加风阻调节法、降低风阻调节法和增加风压调节法。

因增加风阻调节法，简便易行，现场采纳较多；后两种调节法实际采纳较少。

下面只介绍别一种方法。

增阻调节法所依据的原理是：在两条并联风路中，风量自然分配的规律是，某风路的风阻小，自然分配的风量就大；反之自然分配的风量就小。

增阻调节法就是利用了上述风量在并联风路中自然分配的规律，即在同意减少风量的风路中设置一个调节风窗(所谓调节风窗就是在风门的上方，开一个断面可变的窗)。

矿井风量调节方法在矿井通风网络中，风量的自然分配往往不能满足作业地点的风量需求，因而需要对风量进行调节。

按其调节范围可分为局部风量调节与矿井总风量调节。

4.1 局部风量调节局部风量调节是指在采工内部各工作面间，采区之间或生产水平之间的风量调节。

调节方法有增阻法、减阻法及辅助通风机调节法。

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，其主要有调节风窗、临时风帘、空气幕调节装置等。

这是目前使用最普遍存在局部调节风量的方法。

减阻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通路中的风量，或减少与其关联的通路上的风量。

主要有扩大巷道断面、降低摩擦阻力系数、清除巷道中的局部阻力物、采用并联风路、缩短风流路线的总长度等。

辅助风机调节法是在井下巷道中安装通风机来增加风量。

4.2 矿井总风量的调节当矿井（或一翼）总风量不足或过剩时，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。

改变主通风机的工作特性就是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。

5．矿井风量计算方法5.1 全矿井风量计算方法矿井需要风量按各采煤、掘进工作面，硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算。

Q矿=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备＋∑Q其它）×K矿通 m3/min式中：∑Q采——采煤工作面实际需要风量的总和 m3/min∑Q掘——掘进工作面实际需要风量的总和 m3/min∑Q 硐——硐室实际需要风量的总和 m 3/min ∑Q 备——备用工作面实际需要风量的总和 m 3/min∑Q 其它——矿井除了采、掘、硐室地点以外的其它巷道需风量的总和 m 3/min K 矿通——矿井通风系数(抽出式K 矿通取1.15~1.2,压入式K 矿通取1.25~1.3)5.2 采掘工作面及其它地点风量计算方法（1）采煤工作面的需要风量每个回采工作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。

矿井风量调节方法在矿井通风网络中，风量的自然分配往往不能满足作业地点的风量需求，因而需要对风量进行调节。

按其调节范围可分为局部风量调节与矿井总风量调节。

4.1 局部风量调节局部风量调节是指在采工内部各工作面间，采区之间或生产水平之间的风量调节。

调节方法有增阻法、减阻法及辅助通风机调节法。

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，其主要有调节风窗、临时风帘、空气幕调节装置等。

这是目前使用最普遍存在局部调节风量的方法。

减阻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通路中的风量，或减少与其关联的通路上的风量。

主要有扩大巷道断面、降低摩擦阻力系数、清除巷道中的局部阻力物、采用并联风路、缩短风流路线的总长度等。

辅助风机调节法是在井下巷道中安装通风机来增加风量。

4.2 矿井总风量的调节当矿井（或一翼）总风量不足或过剩时，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。

改变主通风机的工作特性就是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。

5．矿井风量计算方法5.1 全矿井风量计算方法矿井需要风量按各采煤、掘进工作面，硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算。

Q矿=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备＋∑Q其它）×K矿通 m3/min式中：∑Q采——采煤工作面实际需要风量的总和 m3/min∑Q掘——掘进工作面实际需要风量的总和 m3/min∑Q 硐——硐室实际需要风量的总和 m 3/min ∑Q 备——备用工作面实际需要风量的总和 m 3/min∑Q 其它——矿井除了采、掘、硐室地点以外的其它巷道需风量的总和 m 3/min K 矿通——矿井通风系数(抽出式K 矿通取1.15~1.2,压入式K 矿通取1.25~1.3)5.2 采掘工作面及其它地点风量计算方法（1）采煤工作面的需要风量每个回采工作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。

学习情境六 矿井风量调节随着矿井生产的发展和变化，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。

通常，对全矿总风量进行增减的调节称为矿井总风量调节，在采区内、采区之间和生产水平之间的风量调节称为局部风量调节。

任务一 矿井总风量的调节矿井总风量调节主要是调整主要通风机的工作点。

其方法是改变主要通风机的特性曲线，或是改变主要通风机的工作风阻。

一、改变矿井总风阻如图6-1所示的通风机工况，通风机特性曲线为n ，当矿井风阻特性曲线R 增大为R 1时，通风机的工作点由a 变到b ，矿井总风量由Q 减到Q 1；反之，工作点由a 变到b ，矿井总风量由Q 增至Q 2。

图6-1 改变矿井总风阻调节风量因此，当矿井要求的通风能力超过主要通风机最大潜力又无法采用其它调节法时，就必须降低矿井总风阻，以满足矿井通风要求。

如果主要通风机的风量大于矿井实际需要，可以增加主要通风机的工作风阻，使总风量下降。

由于离心式通风机的输入功率随风量的减少而降低，所以，对于离心式风机，当所需风量变小时，可利用风硐中的闸门增加风阻，减小风量；对于轴流式风机，通风机的输入功率随风量的减小而增加，故一般不用闸门调节而多采用改变通风机的叶片安装角度，或降低风机转速进行调节；对于有前导器的通风机，当需风量变小时，可用改变前导器叶片角度的方法来调节，但其调节幅度比较小。

二、改变主要通风机特性调节法1、离心式通风机对于矿井使用中的一台离心式通风机，其实际工作特性曲线主要决定于风机的转数。

如图6-2所示，一台离心式通风机在转数为n 1时，其风压特性曲线为Ⅰ。

如果实际产生的风量（Q 1）不能满足矿井需风量（Q 2）时，可用比例定律求出该风机所需新的转数n 2，即： 2n =121Q Q n ， m p r ⋅⋅ （6-13）绘制出新转数n2时的全风压特性曲线Ⅱ，它和矿井总风阻曲线R的交点M即为通风机新的工作点。

同时，根据新转数的效率特性曲线和功率特性曲线，检查新工作点是否在合理的工作范围内，并验算电动机的能力。

第六章通风网络风量分配与调节本章介绍矿井通风系统图的绘制方法、通风网络中风流流动的基本定律、通风网络基本参数的计算及计算机解算通风网络的方法、矿井风量的调节等。

第一节矿井通风系统图的绘制矿井通风系统图是煤矿安全生产必备的图件。

它是根据矿井开拓、采区巷道布置及矿井的通风系统绘制而成的。

矿井通风系统图包括矿井通风系统的风流路线与方向，通风设施和安装的位置。

总体来说，矿井通风系统图包括通风系统平面图、通风系统网络图和通风系统立体图，下面分别对这三类图形的绘制方法进行说明。

一、矿井通风系统平面图矿井通风系统平面图是表示矿井通风系统的风流路线与方向、流速、风量及阻力、通风装备和通风设施等情况的总图，由各巷道在水平面上投影绘制而成。

根据线型的不同，矿井通风系统平面图可以分为单线图和双线图。

对于单一煤层开采的采区通风系统和矿井通风系统，其通风系统平面图一般是在复制的开拓平面图上标注风流方向、风量、通风装备和通风设施绘制而成。

对于多煤层、多水平开采的矿井，绘图时各主要巷道按投影关系与比例绘制，各采区与工作面尺寸按比例绘制，至于各煤层的各采区与工作面不必拘泥于严格的高程与投影关系，可有意识地把各煤层的各采区或工作面位置错开，以便在图纸上清楚地看出各巷道在通风系统中的相互关系，避免图形重叠、混乱。

二、矿井通风系统网络图矿井通风系统往往是十分复杂的立体结构，巷道数目多、纵横交错、上下重叠，相互关系不易一目了然，直接用实际的通风系统图分析通风问题有很多不便。

为克服这些缺点，需要对通风系统网络化，即用长短按比例、位置和曲直反映风道空间关联的单线条来表示通风系统中各风流(道)的分合关系，将通风系统图抽象成点与线集合的网状线路示意图。

此图即是通风系统网络图，简称通风网络图或风网。

在该图中点可以位移、边可以伸缩、曲直、翻转，必要时，还可以对点或边进行简化，但必须反映风流的分合关系。

图的几何形状也不是唯一的，可画成长方形（图中分支用直线表示），也可画成椭圆形（图中分支多用弧线）也有画成圆形的。