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1、矿井通风矿 井通风网络中的风量分配与调节 解析3矿井通风10矿井通风网络中的风量分配与调节 2解析34 矿矿井通风风系统图统图 的绘绘制 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、矿矿井通风风系统统平面图图 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
2、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。一、矿矿井通风风系统统平面图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、矿矿井通风风系统统网络图络图 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
3、，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，即用反映巷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。平面图 网络图 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。矿井通风网络矿井通风网络简图1.节点：两条或两条以上分支的交点；2.分支（边、弧）：两节点间
4、的连线，也叫风道，在风网图上，用单线表示分支。3.路（通路、道路）：由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。4.回路和网孔：由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路。5.树：是指任意两节点问至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。6.割集：割集是网络分支的一个子集。7.弦：在任一风网的每棵树中，每增加一个分支就构成一个独立回路或网孔，这种分支叫做弦。三三. .矿矿矿矿井通井通风风风风风风风风量的分配与量的分配与调节调节调节调节满足原则：(1)用风地点并排布置在网络图 中部，进风节 点位于其下边(进风井口节点位于最下部)，回风节 点在网络图 的上部，风机出口节点在最上部；(2)分支方向(除地
5、面伪分支外)基本部应由下至上；(3)分支间的交叉尽可能少；(4)节点与节点之间应 有一定的间距；(5)网络固总的形状基本为“椭圆”形。13 2）通风网络图 的绘制步骤 通风网络图 是点和线的组合图，仅表示风网中分支中各分支的风流方向联接形式，不按比例，不表示空间关系的单线绘 制，绘制通风网络图 的步骤和要点归纳 如下几点：(1) 节点编号。 节点编号。在通风系统图 上确定节点(风流的分合点)的位置，并从进风井口开始，沿风流流动方向直到出风井口为止，按由小到大的顺序对节点进行编号。为便于查对 ，编号时应 按翼、采区逐片编号，以使其号码接近；如果通大气的点的标高明显不同，要考虑自然风压时 ，在两点
6、之间可加一个虚分支(用虚线表示)；井底车场或采区车场可简化为一个节点，风硐与回风井交叉点处应设一个节点，以便绘出地面漏风分支；风机入口可设节 点，也可不设节 点；不能有虚节点(即不是风流分合点上编了号)，不能漏掉应编 号的节点；不要用l、2、10编号。14 (2)绘制草图 沿风流方向从进风井口出发至出风井口逐个节点、逐个分支地进行绘制，将有风流连通的节点用单线条联接。在绘制的过程中先连主干风路，后连支流，遇到风流流入或流出时，在节点处应留有分叉，并在分叉上标明流入或流向节点的号码。为了便于区分，正常风路用实线表示，漏风风路和准备开掘的分支用虚线表示，大气节点之间用点划线表示。15 (3)检查核
7、对 为了防止遗漏节点或分支，草图绘好后，应进行查对。查对时 最好由两人进行。查对的方法是：按节点序号由小到大逐个进行，检查流入与流出节点的分支数及分支的始末点号是否与系统图上的相符。16 (4) 修整图形 在经查对 无误的基础上，根据网络图的同构特性，利用翻转和伸缩的方法，对草图进行修整和变形。要求修整、变形后的网络图中有最少的跨越分支，且外观美观、结构正确。 经再次查对无误后，即成正式的通风系统网络图。17通风网络图的简化 (4) 修整图形 按通风系统图实际 分支和节点画出的网络图 ，往往过于复杂（尽管在绘图过 程中已作初步简化），不便分析研究问题 ，有时重点不突出。因而应根据分析问题 的需
8、要，对网络图进 行简化。 简化的原则是：简化后的网络结构必须体现出原通风系统的结构特点，不失真；由于简化导致的网络解算误差应在允许的误差范围内，解算的结果有实用价值。 方法：并边；并点；断路。 三、通风风系统统立体图图 矿井通风系统立体图是根据投影原理把矿井巷道的立体图投影到平面上而形成的图形。它能较好地表达巷道之间的立体关系，是进行通风系统设计 和现场施工管理必不可少的资料。 一般采用轴侧投影法绘制矿井通风系统立体图。轴侧投影的实质就是把空间物体连同空间坐标轴投影于投影面上，利用三个坐标轴确定物体的三个尺度。 轴侧投影的特点是：平行于某一坐标轴的所有线段，其变形系数相等。 风风量分配基本规规
9、律 风风流在通风风网络络内流动时动时 ，除服从能量守恒方程（伯努利方程）外，还还遵守以下规规律：风风量平衡定律风压风压 平衡定律阻力定律风风量平衡定律 根据质质量守恒定律，在单单位时间时间 内流入一个节节点的空气质质量，等于单单位时间时间 内流出该节该节 点的空气质质量，由于矿矿井空气不压缩压缩，故可用空气的体积积流量(即风风量)来代替空气的质质量流量。 三三. .矿矿矿矿井通井通风风风风风风风风量的分配与量的分配与调节调节调节调节节点示意图回路示意图当不考虑风流密度变化时，图中节点4处的风量平衡方程为：回路2-4-5-7-2的各邻接分支的风量满足如下关系：或写为一般式：上式表明：流入节点、回
10、路或网孔的风量与流出节点、回路或网孔的风量的代数和等于零。一般取流入的风量为正，流出的风量为负。对对上图图有：或写成一般数学式： 该该式表明：回路或网孔中，不同方向的风风流风压风压 或阻力的代数和等于零。一般取顺时针顺时针 方向的风压为风压为 正，逆时针时针 方向的风压为负风压为负 。风压风压 平衡定律 在任一闭闭合回路中，无通风风机工作时时，各巷道风压风压 降的代数和为为零。即顺时针顺时针 的风压风压 降等于反时针时针 的风压风压 降。有通风风机工作时时，各巷道风压风压 降的代数和等于通风风机风压风压与自然风压风压 之和。写成一般数学式是： 上式就是风压风压 平衡定律，其意义为对义为对 于任
11、一个网孔或者回路而言，其风压风压 的代数和与作用在其上的机械风压风压 和自然风压风压 之差值为值为零。上式的适用条件是：取顺时针顺时针 方向的风风流的风压为风压为 正；网孔或回路中的机械风压风压 和自然风压风压(即当图图A中的时时)的作用方向都是顺时针顺时针 方向。阻力定律风风流在通风风网络络中流动动，绝绝大多数属于完全紊流状态态，遵守阻力定律，即：hi=RiQi2式中：hi巷道的风压风压 降； Ri巷道的风风阻； Qi通风风巷道的风风量。三三. .矿矿矿矿井通井通风风风风风风风风量的分配与量的分配与调节调节调节调节10.2 矿矿井通风风网络络的基本形式 串联通风网络：由两条或两条以上的风路彼
12、此首尾相联结，中间没有风流分会点的线路称为串联通风网路。 并联通风网络：由两条或两条以上的风路从同一节点分开，又到同一节点汇合而成的总风 路。 角联通风网络：指内部存在角联分支的网络。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。 复杂通风网络：新风在被送到各用风地点之前，以及各用风地点用过的回风，都要经过许 多风路，形成复杂通风网络。形式串联联通风风网络络 由两条或两条以上的分支彼此首尾相联联，中间间没有分叉的线线路叫做串联风联风 路。并联联通风风网络络由两条或两条以上具有相同始节节点和末节节点的分支所组组成的通风风网络络称为为并联风联风 网 自风
13、风流能量相同的节节点分开到能量相同的节节点汇汇合，形成一个或几个网孔。如右图图所示。角联联通风风网络络 在简单简单 并联风联风 网的始节节点和末节节点之间间有一条或几条风风路贯贯通的风风网叫做角联风联风 网。贯贯通的分支习惯习惯 叫做对对角分支。单单角联联风风网只有一条对对角分支，多角联风联风 网则则有两条或两条以上的对对角分支。复杂联结杂联结 通风风网络络 由串联联、并联联、角联联和更复杂杂的联结联结 方式所组组成的通风风网路，统统称为为复杂杂通风风网路。复杂风网三三. .矿矿矿矿井通井通风风风风风风风风量的分配与量的分配与调节调节调节调节10.3 矿矿井需风风量及风风量调节调节 矿井需风量
14、：矿井总进风 量按下列要求分别计算，然后取其中最大值。（1）按井下同时工作的最多人数计算，确保能为井下每人每分钟供给4m3的新鲜风 量，即（2）按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算，即Qkj=4NKkt Qkj=（Qc+ Qj+ Qd+ Qq）Kkt31 采区所需总风量是采区内各用风地点所需风量之和，并乘以适当系数。 采煤掘进进硐硐室 其他采区风风量备备用系数 采区风风量备备用系数，包括采区漏风风和配风风不均匀等因素，该值应该值应 从实测实测 和统计统计 中求得，一般可取为为32 一、回采工作面的需风量 回采工作面需风量应按照稀释和排放瓦斯、二氧化碳、炮烟及其它有害气体、粉尘，并
15、使工作面有适宜的气温和风速，分别进 行计算，然后取其中的最大值。回采工作面有串联通风时 ，应使每一个串联工作面空气中的有害气体、粉尘、气温和风速均符合规程要求。 高瓦斯工作面通常以瓦斯算得的风量为最大。低瓦斯工作面供风主要考虑气候条件。高温工作面如果用通风方法不能使气温符合规程规定，则需采用制冷和空调设施。33一、回采工作面的需风量工作面瓦斯（或二氧化碳）涌出量不均匀系数。 工作面瓦斯或二氧化碳的绝对 涌出量 工作面入风流瓦斯浓度 1、按瓦斯涌出量计算342、按炸药量计算3、按人数计算每人每分钟应供给的最小风量 表示回采面同时工作的最多人数 以炸药量（kg）为计算单位的供风标准 第i个回采面一
16、次爆炸所用的最大炸药量，kg 354、 按工作面气温计算按平均控顶距算得工作面平均断面积，m2 5、按工作面风速计算 最低风速0.25 m/s 最高风速4 m/s 366、备用采面需要风量计算备用采面的需风量通常取为产 量相同的生产采面的需风量之半。当采区风量不富裕时，也可以按工作面不积聚瓦斯为原则配风，但工作面风速不应小于15 m/min。37 二、掘进工作面所需风量 掘进工作面所需风量和回采工作面所需风量的计算方法基本相同。 1 按瓦斯或二氧化碳涌出量计算 （7-3-10） 式中 第i个掘进面所需要的风量，m3/min； 该掘进面回风流中瓦斯的绝对涌出量，m3/min； 该掘进面瓦斯涌出不均匀系数，由实测统计得出，一般可取。38 2 按炸药量计算 ，m3/min （7-3-11） 式中 Aei 第i个掘进面一次爆破使用的最大炸药量，kg。39 3 按局部风机的吸风量计算 ，m3/min （7-3-12） 式中 第i个掘进工作面局部风机的吸风量，常用的4、11和28 kW JBT系列局部风机每台的吸风量分别为100、200和350，安设局部风机的巷道中的风量，除了满足局部风机的吸风量
