第7章矿井通风网路中风流基本定律和风量自然分配

5.2.2 风量自然分配一、计算巷道风量自然分配的目的井下各用风地点的需风量可按照一定的方法进行计算，矿井对这些地点的供风是按照按需分配的原则进行的。

新鲜风流在用风地点之前及之后的流动，要经过许多风路，形成复杂的风网，风流在这些风路中的流动为自然分配，其风量为未知数，需通过计算来确定。

对矿井通风网络中风量自然分配进行计算的目为：一是在新建矿井通风设计或生产矿井通风系统改造中，为求出矿井整个风网的通风阻力和总风阻，必须首先求出网络中每个分支的自然分配风量；二是为验算各巷道的风速是否符合《煤矿安全规程》的规定；三是为通风系统优化改造提供基础数据，便于对巷道风压和风量的调节选择合理方式，并能预先计算出调节后的结果。

二、通风网络基本术语 1 节点是指三条或三条以上风路的交汇点；对断面和支护方式不同的两条风路，其交界点也可称为节点。

如图5－2－5中b 、c 等。

2 分支两节点之间的连线，也称风路，在风网图上，用单线表示。

如图5－2－5中的b-c 、c-d 等，分支中风流方向用箭头表示，箭头自始节点指向末节点。

3 回路和网孔 由两条以上的风路形成的闭合线路，其中有分支者称回路，无分支者称网孔。

如图5－2－5中的b-c-e-d-b 是一个回路，b-c-d-b 是一个网孔。

4 树 包括风网中的全部节点而不形成回路。

每一通风网络具有若干颗树，树中的每个分支称为树枝，如图5－2－6所示的实线图即为风网图5－2－5若干树中的两颗树，每条实线即为树枝。

对于每颗风网树而言，其节点数总比树枝数多1，且每增加一个分支，在风网树中就会构成一个回路。

因此，在整个风网中，若用N 表示总分支数，J 表示总节点数，M 表示独立的回路或网孔数，则任何一个风网树中的树枝数为J －1，整个风网中独立回路或风网数M ＝Ｎ－J ＋1。

图 5－2－6 风网树三、巷道风量自然分配的计算方法1 计算方法通风网络中风量自然分配的计算方法有很多，但无论哪种方法都必须依据风流流动的基本定律来建立数学模型，然后用不同的数学方法进行计算。

矿井风量分配方法
矿井风量分配方法是指将矿井中的风量合理地分配到不同的工作面、巷道，以满足矿工的通风需求。

常用的矿井风量分配方法有以下几种：
1. 根据工作面的通风需求量进行分配：根据工作面的煤炭产量、工作面长度、工作面采煤方法等因素，计算出工作面的通风需求量，然后按照需求量的比例将风量分配到各个工作面。

2. 根据巷道的通风需求量进行分配：将矿井的风量按照巷道的长短、断面积、巷道距离等因素进行分配，保证各个巷道的通风需求得到满足。

3. 根据安全要求进行分配：根据矿井的煤尘、甲烷等矿井气体的安全要求，将风量分配到需要排放煤尘、甲烷的地点，减少煤尘、甲烷的积聚，防止事故的发生。

4. 根据气流流线分配：通过分析气流的流线和流速等参数，根据气流的方向将风量分配到不同的区域，以提高通风效果。

除了以上方法，还可以利用数学模型和计算机模拟等方法进行风量分配的优化，以实现最佳的通风效果。

第七章 矿井通风网路中风流基本定律和风量自然分配1、解算矿井通风网路应依据哪些风流运动定律？写出它们的表达式。

2、某自然分风的通风网路，由入风口到排风口存在若干条通风路线，各条风路的总风压损失之间有什么关系？3、某并联通风网路，若在两并联巷道之间开凿一条对角巷道，构成角联网路，其总风阻与原来并联网路相比，大小如何？4、通风网路如图7-1，已知巷道的阻力h1=18，h2=10毫米水柱，巷道3的风阻R3=0.02千缪，求巷道3的风量及风流方向。

图 7-15、某局部通风网路如图7-2，已知各巷道的风阻R1=0.12，R2=0.25，R3=0.30，R4=0.06千缪，AB间的总风压为50毫米水柱，求各巷道的风量及AB间的总风阻为多少？图7-2 图7-36、通风网路如图7-3，已知各巷道的阻力h1=8，h2=10，h3=3，h5=14，h6=10毫米水柱，求巷道4、7、8的阻力及巷道7、8的风流方向。

图7-4 图7-57、某压入式通风系统的排风风路如图7-4，已知各巷道的风阻R1=0.08，R2=0.15，R3=0.04，R4=0.12，R5=0.10千缪，巷道的风量Q A=60，Q C=80米3/秒，求各巷道自然分配的风量与风压为多少？并求巷道2、4的风流方向。

8、某通风网路如图7-5，总风量Q0=30米3/秒，各巷道风阻R1=0.080，R2=0.020，R3=0.100，R4=0.040，R5=0.020，R6=0.040，R7=0.050千缪，求各巷道自然分配的风量和风压为多少？9、角联通风网路如图7-6，已知总风量Q0=60米3/秒，各巷道的风阻R1=0.0472，R2=0.0916，R3=0.0163，R4=0.0717，R5=0.0404，R6=0.124，R7=0.088，R8=0.0545千缪，求各巷道自然分配的风量、风压及巷道7、8的风流方向（向上或向下）。

10、某通风系统如图7-7，已知各巷道的风阻R1=0.020，R3=0.017，R4=0.071，R5=0.024千缪，井筒2的出风量Q2=32米3/秒，扇风机f的特性如表7-1，求扇风机f的风量、风压，各巷道的风量、风压及巷道4的风流方向。

矿井通风与安全复习资料一、名词解释《矿井通风》部分：1、空气密度：单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，与、湿度有关。

2、正压通风：在压入式通风矿井中，井下空气的绝对压力都高于当地当时同标高的大气压力，相对压力是正值，称为正压通风。

3、负压通风：在抽出式通风矿井中，井下空气的绝对压力都低于当地当时同标高的大气压力，相对压力是负值，称为负压通风。

4、通风机的工况点：通风机的风压特性曲线与矿井的风阻特性曲线在同一坐标图上的交点5、矿井通风网络：用不按比例，不反映空间关系的单线条来表示矿井通风网路的图。

6、通风网路图：通风机的风压特性曲线与矿井的风阻特性曲线在同一坐标图上的交点用直观的几何图形来表示通风网络。

7、风量自然分配：按照巷道本身风阻大小自行分配，不加以人为控制。

8、矿井通风方法：矿井通风方法分为抽出式、压入式和压抽混合式种。

9、矿井通风方式：进出风井在井田内的相对布置方式，有中央式，对角式，混合式。

10、上行通风：风流沿采煤工作面的倾斜方向由下向上流动的通风方式。

11、扩散通风：指利用矿井空气分布的自然扩散运动，对局部地点进行通风的方式《矿井安全》部分1、绝对瓦斯涌出量：单位时间涌出的瓦斯体积，单位为或2、瓦斯涌出不均匀系数：某一段时间内，同期性最大瓦斯涌出量与平均瓦斯涌出量之比。

3、瓦斯积聚：瓦斯浓度超过，其体积超过、保护层：为消除或削弱相邻煤层的突出或冲击地压危险而先开采的煤层或矿层。

、自然发火期：以煤层被开采破碎接触空气之日起，至出现自燃现象或温度上升至燃点为止所经历的时间，以月或天计算。

、火风压：火灾时高温烟流流过巷道所在的回路中的自然风压发生变化，这种因火灾而产生的自然风压变化量，在灾变通风中称为火风压。

、随采随罐：灌浆作为回采工艺的一部分，随工作面回采向采空区灌浆。

随采随灌又有埋管灌浆、插管灌浆、洒浆、打钻灌浆等多种方法、呼吸性粉尘：主要指粒径在以下的微细尘粒，它能通过人体上呼吸道进入肺区，是导致尘肺病的病因，对人体危害甚大。

矿井风量分配管理规定为确保矿井生产安全和劳动保护，矿井风量分配管理规定是非常重要的。

它规定了矿井的通风系统运行方式和风量分配方法，旨在提高矿井通风质量，提高生产效率。

一、矿井通风系统运行方式矿井通风系统是保障矿山生产安全、生产效率和矿工健康的关键措施之一。

通风系统是由主风机、风门、水封等设备组成的，其运行方式应符合以下规定：（1）使用封闭式通风系统。

矿井通风系统应当采用封闭式通风系统。

其目的是防止矿尘、有害气体等有害物质进入坑下及井下工作面的工作区域，保证工人的健康和生命安全。

（2）分段通风。

根据井下不同工作区域的工人数量和工作强度，采取分节段通风，确保做到在每个工作区域的工人都能获得相对合理的通风条件和空气质量。

（3）设置检测系统。

通风系统中应设置瓦斯检测器，对矿井井下的瓦斯情况进行检测，以及及时地发现和处理瓦斯的异常情况。

二、矿井风量分配方法风量分配是指根据矿井井下不同作业区域的工作条件和要求，合理地进行通风系统的风量分配方案，使井下的空气流动合理，达到通风效果。

（1）主风机矿井风量分配规定主风机是通风系统中的重要组成部分，是通风系统中的心脏，风速、流量的大小和质量等都与主风机实现有关，主要包括风门、调节顶推风的气压、转速的控制。

应根据矿山实际工作情况，最小计算工作时间和通风量，以及斜井和直井等因素综合考虑，确定主风机规模。

（2）风门控制规定风门是通风系统的主要组成部分之一，其使用应该具备以下特点：1、风门的尺寸必须足够大，以便保证足够的通风量；2、风门必须安装在若干次流过程的位置，以便各个井下工作面的通风量均衡；3、风门位置的调节应按照工作面的具体情况及实际需要来进行。

（3）风封擦拱规定在矿山的运行过程中，有时会遇到风封擦拱的情况出现，为了有效地解决这些问题，矿井风量分配规定也对此进行了管制，下面主要有以下规定：1、对风封擦拱的情况要尽早发现并及时进行处理；2、擦拱处的风封必须妥善安置，以充分保证工作安全；3、针对风封擦拱问题，应适当增加氧气浓度，以保证矿工在工作时的安全与健康。

教学模块Ⅲ通风网络图及风量分配3.1 矿井通风网络中风流基本规律与风量分配矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。

由若干风道和交汇点构成的通风系统，是由线、点及其属性组成的，称为通风网络。

通风系统中各井巷分配的风量大小及其方向遵循一定规律。

在全矿井的风网中风量分配有两种，一是按需分配，二是自然分配。

前一种是根据井下各个用风地点的实际需要进行分配的方法，为了保证这种分配，必须采取一系列的控制措施，井下大部分网络中的风量是用这种方法进行分配的。

后一种是取决于通风网络中各网络的风阻比例关系，不加控制任风量自然地进行分配的方法，这种分配方法多半用于矿井的进风和回风通风网络中，但必须在保证井下各个用风地点实现按需分配风量的前提下进行。

3.1.1 风网的基本术语和形式3.1.1.1 通风网络的基本术语矿井通风网络：用直观的几何图形来表示通风网络就得到通风网络图。

对通风网络进行分析时，常用到以下一些术语：1．节点是指两条或两条以上分支的交点。

每个节点有惟一的编号，断面或支护方式不同的两条风道，其分界点有时也可称为节点。

2．分支(边、弧) 是两节点间的连线，在通风网络图上，每条分支可有一个编号，称为分支号，用单线表示分支。

其方向即为风流的方向，用箭头表示，箭头自始节点指向末节点。

若分支并不表示实际井巷，如连接进、回风井口的地面大气分支，则称为伪分支，常用虚线表示，由扇风机出口到进风井口的一段a—a。

3．路(通路) 是由若干方向相同的分支首尾相接而成的线路，即某一分支的末节点是下一分支的始节点。

4．回路和网孔是由若干方向并不都相同的分支所构成的闭合线路，其中有分支者叫基本回路，简称回路，无分支者叫网孔。

5．生成树它包括通风网络中全部节点和不构成回路或网孔的一部分分支。

每一种通风网络都可选出若干生成树。

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。

3.1.1.2 矿井通风网络图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，因此网络图的形状可以千变万化。

2.4 通风网络中风流的基本定律学习通风网络中风流的基本定律的相关知识。

首先我们来了解几个基本概念。

1通风网络。

所谓通风网络，是指若干风路按照各自的风流方向、顺序相连而成的网状线路。

2节点：两条风路或两条以上风路的交点。

3分支：汇合处每条支风路。

4回路：由两条或两条以上首尾相连形成的闭合线路。

不难看出，风流在通风网络流动时，符合质量守恒定律和能量守恒定律。

通风网络中风流的基本定律包括风量平衡定律、风压平衡定律、通风阻力定律。

第一，风量平衡定律现将两条风路或两条以上风路的交点定义为节点，汇合处每条支风路定义为分支，由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路。

根据质量守恒定律，在稳态通风条件下，单位时间流人某节点的空气质量等于流出该节点的空气质量，或者说，流入与流出某节点的各分支的质量流量的代数和等于零。

即ΣM i=0如图（a）所示：Q1-4 + Q2-4 + Q3-4 - Q4-5 - Q4-6 = 0如图（b）所示：Q1-2 = Q5-6 + Q7-8+ Q3-4第二，风压平衡定律如任何一回路中没有附加动力，根据能量平衡定律，则不同方向的风流的风压或通风阻力必然平衡或相等。

即∑== niih1如图所示：h2-4 + h4-5 + h5-7 = h2-7取顺时针方向的风压为正，逆时针方向的风压为负，h2-4 + h4-5 + h5-7 - h2-7 = 0若回路中有附加动力，则其风压或阻力代数和等于附加动力产生风压的代数和。

即∑==niJiHh1第三，通风阻力定律通风阻力定律包括阻力平方区流动摩擦阻力定律、紊流流动局部阻力定律、阻力平方区流动的总阻力定律。

1.阻力平方区流动的摩擦阻力定律：h r=R r Q22.紊流流动局部阻力定律：h l=R l Q2将上两式相加，则得出阻力平方区流动总阻力定律：h=RQ2此式就是紊流粗糙区流动总阻力定律，它说明，风流流动处于紊流粗糙区时，如总风阻一定，则通风阻力与风量的平方成正比。