第六章 矿井风量调节0

第六章 矿井风量调节

一、教学内容：

1、局部风量调节方法原理、优缺点及适用条件、注意事项；

2、矿井总风量调节方法。

二、重点难点：

1、增阻调节法原理、计算公式、注意事项；

2、减阻调节法原理、计算公式；

3、矿井总风量调节方法。

三、教学要求：

1、了解矿井风量调节中辅助通风机调节法的安装注意事项；

2、掌握增阻调节法原理、计算公式、注意事项；

3、掌握减阻调节法原理、计算公式；

4、掌握矿井总风量调节方法。

在矿井通风网络中，风量按照网络中各分支风阻的大小自然分配，往往不能满足作业地点的风量需求，需要采取控制和调节风量的措施。另外，随着生产过程的发展和变化，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，相应地要求及时进行风量调节。所以风量调节是矿井通风技术管理中的一项经常性的工作，它对矿井安全生产和节约通风费用都有重大的影响。

矿井风量调节的措施多种多样。按其调节的范围，可分为局部风量调节与矿井总风量调节。本章主要介绍各种调节方法的原理与特点。

第一节 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之间的风量调节。局部风量调节方法有增阻法、减阻法及辅助通风机调节法。

一、增阻调节法

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，从而降低巷道处于同一分支中的风量，增大另一分支的风量。这是目前矿井使用最普遍的局部风量调节的方法。

增阻调节是一种耗能调节法。具体措施主要有：

调节风窗、临时风帘、空气幕调节装置等。其中使用

最多的是调节风窗，其制作和安装都较简单。

1．风窗调节法

风窗结构如图6—1所示，在风门上方开一小窗，用可滑移的窗板来改变窗口的面积，从而改变巷道中的局部阻力。

如图6—2所示并联网路中，1、2分支风路的风阻分别是R 1、R 2，所需风量分别是Q 1、Q 2。如果有并联风路风压关系：R 1Q 12＜R 2Q 22，即h 1＜h 2。则在风压小的1分支安设风窗，增加局部阻力h 窗，使得1、2分支

风压相等，即

h 2=h1+h窗

或 R 2Q 22＝(R1＋R 窗)Q 12

则风窗的阻力为

h 窗＝h 2－ h 1

风窗的风阻为

R 窗＝h 窗2Q 1＝h 2-h 1 Q 12

2．风窗面积的计算

由于风流经过调节风窗时产生局部阻力，

风流经过风窗后风流断面收缩，如图6—3所

示。

根据水力学和能量方程，当已知风窗的阻力或风阻时，可求出风窗的面积S 窗。 当S 窗/S≤0.5时，调节风窗面积的计算公式如下：

S 窗=

或 S 窗=QS 0. 65Q +0. 84S 窗 (6－1) (6－2) S 0. 65+0. 84S R 窗

Q S

Q +0. 759S h 窗当S 窗/S＞0.5时，调节风窗的面积的计算公式如下： S 窗=

或 S 窗=

式中 S 窗—调节风窗的面积，m 2；

S —巷道的净断面积，m 2；

Q —通过风窗的风量，m 3／s ；

h 窗—调节风窗阻力，Pa ；

R 窗—调节风窗的风阻，N ·s 2／m 8。

3．增阻调节法的特点 增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点。适用于矿井通风阻力不大

(6－3) (6－4) S 1+0. 759S R 窗

的分区风流中风量调节，但增阻调节法会增加矿井总风阻，减少总风量。在主干风路中增阻调节时必须考虑主通风机风量的变化，否则，会出现风量减少的多，增加的少，可能出现调节后风量不能满足需要的情况。调节风窗应设置在适宜地点，如在煤巷中布置时，要考虑由于风窗两侧压差引起煤体裂隙漏风而发生自燃的危险性。

4．增阻调节法应注意的问题

使用调节风窗调节风量应注意如下问题：①调节风窗应尽量安设在回风流中，以免妨碍运输，如果安设在运输巷道中时，尽可能选在运输量少的区段巷道中。②在复杂通风网络中，注意调节风窗位置的选择，防止重复设置，增大通风阻力。

二、减阻调节法

减阻调节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分支的风量，减小与其并联分支的风量。

如图6—4所示并联网路中，1、2分支风路的风阻分别是R 1、R 2，所需风量分别是Q 1、Q 2。如果有并联风路风压关系：R 1Q 12＜R 2Q 22，

即h 1＜h 2。则在风压大的2分支风阻由R 2降至R 2¹，

使得1、2分支风压相等，即

h 1=h2¹= R2¹Q 22

R 2¹=h 1 2Q 2

减阻调节的措施主要有：扩大巷道断面、降低摩

擦阻力系数、清除巷道中的堆放杂物、开掘并联巷道、缩短风流路线的总长度等。

减阻调节法与增阻调节法相反，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系统进行较大的改造时采用。

在矿井生产实际中，对于通过风量大，风阻也大的风硐、回风石门、总回风道等巷道，采取扩大断面、改变支护形式等减阻措施，往往效果明显。

三、辅助通风机调节法

如图6—5所示，辅助通风机调节法是在阻力大、风量不足的并联分支2采用辅助通风机克服一部分井巷通风阻力，从而增大该

分支风量的调节方法。安装辅助通风机的方式有两

种：有风墙的辅助通风机和不设风墙的辅助通风

机。

1．有风墙的辅助通风机

如图6—6所示，为方便行人、运输，

在原巷

道侧掘一条绕道，安装辅助通风机。为使风流通过辅助通风机，在巷道内设带风门的风墙。风门向风压大的一侧开启，并要求两道风门之间距离大于通过一列车的长度。

2．无风墙的辅助通风机

如图6—7 所示，当调节所需克服的阻力较小时，将辅助通风机直接安设在巷道中，利用辅助通风机出口的速度，增加巷道内通过的风量。

辅助通风机调节法的施工相对比较方便，并可降低矿井总风阻，增加矿井总风量，同时可以减少矿井主通风机能耗。但采用辅助通风机调节时设备投资较大，辅助通风机的能耗较大，且辅助通风机的安全管理工作比较复杂，安全性较差。《规程》规定：在矿井通风系统中，如果某一分区风阻过大，主要通风机不能供给其足够风量，可以在井下安设辅助通风机，但必须供给辅助通风机房新鲜风流。严禁在煤(岩) 与瓦斯(二氧化碳) 突出矿井中安设辅助通风机。在我国，煤矿很少使用辅助通风机调节，但在金属矿使用较多。

用辅助通风机调节风量时须注意以下几点：

(1)若辅助通风机安设在回风流中，必须使辅助通

风机电动机与回风流隔开，设法引入 新鲜风流，

使电动机在新鲜风流中运转，保证辅助通风机安

全运转。(2)当辅助通风机停止运转时，须立即打

开风门，以便利用主要通风机通风。主要通风机

一旦停转，必须立即停止辅助通风机的运转，且

打开风门，以免发生循环风。开启辅助通风机时应检查附近20m 内瓦斯浓度，只有当瓦斯浓度不超限时，才能开启辅助通风机。(3)安设辅助通风机的地点应选择在巷道围岩稳定、坚固处，避免发生漏风。

第二节 矿井总风量调节

当矿井(或一翼) 总风量不足或过大时，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。

一、改变主通风机工作特性调节法

矿井主通风机是矿井通风的主要动力源。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，可以改变通风机的

风压特性，从而达到调节矿井总风量的目的。

1．改变主通风机转速

通风机的风量与转数成正比，改变主通风机的转

速，能改变主通风机的特性曲线。如图6—8所示，某通风机h —Q 特性曲线，当通风机转速为n 时，与矿井风阻特性曲线的交点为M ，通风机风量为Q ，若将通风机的转数调为n 1，则通风机的风量减少为Q 1。同理，通风机转速调到n 2时，通风机风量增大为Q 2。

改变通风机转速的方法如下：

(1)改变减速器的传动比。对于离心式通风机，一般均采用改变减速器传动比的方法改变通风机的转速。

(2)调换不同转速的电动机。对于轴流式通风机，一般轴流式通风机与电动机之间采用直接传动，需要改变通风机转速时，只能通过更换不同转数的电动机来实现。

2. 改变轴流式通风机叶片安装角

轴流式通风机的叶片安装角不同，特

性曲线不同，改变叶片安装角，可以改变

通风机特性曲线。如图6—9所示，当叶片

安装角从θ1调到θ2时，则通风机风量由

Q 1增加到Q 2，风压也由h 1增加到h 2。

二、改变主通风机工作风阻调节法

改变通风机的工作风阻，通风机的工

作点随之改变，风量也发生变化，可以达

到调节风量的目的。也可以通过风硐闸门

增加通风机的工作风阻，或通过改善风网结构等措施降低通风机的工作风阻。

1．风硐闸门调节法

如果在风机风硐内安设调节闸门，通过改变闸门的开口大小可以改变主通风机的工作风阻，从而可调节主通风机的工作风量。

对于离心式风机，当风量过大时，用风硐中的闸门增加风阻以降低风量。这是因为离心式风机的功率特性曲线随风量减小而降低。如图6—10所示，图中R 为某矿井开采初期的总风阻，M 为风机工况点，Q 为风量。如果这时所需风量降低时，可利用风硐中的闸门，使总风阻增大为R 1，风

机工况点移至C ，风量减少为Q 1。

对于轴流式风机，由于其功率特性曲线随

风量减小而上升，不经济，

而且调节范围不大，因此一般不用增加风阻的方法降低风量。

2．降低矿井总风阻

当矿井总风量不足时，如果能降低矿井总

风阻，则不仅可增大矿井总风量，而且可以降

低矿井通风总阻力。如图6—10所示，当需要增大风量时，如果能使矿井总风阻由R 降低为R 2，风机工况点移到D ，风量就可增加到Q 2。

矿井总风阻不仅与矿井最大阻力路线上的井巷的风阻有关，而且与井巷所构成风网的结构有关。因此，降低矿井总风阻一方面应降低矿井最大阻力路线上各井巷的风阻，另一方面应改善风网结构，为此应合理安排采掘接替和用风地点配风，尽量缩短最大阻力路线的长度，避免在主要风路上安装调节风窗等。

复习思考题

1．矿井风量调节根据调节范围分为哪两种调节？什么叫局部风量调节？什么叫矿井总风量调节？

2．局部风量调节有哪几种方法？各有什么特点？

3．什么叫增阻调节法？什么叫降阻调节法？

4．矿井总风量调节的方法有哪几种？各有什么特点？

习题

1．如图6－2所示并联风网，已知各分支风阻：R 1＝1.186 N·s 2／m 8，R 2＝0.749 N ·s 2／m 8，若分支1需风量10m 3/s，分支2需风量30 m3/s，采用风窗调节，风窗应设在哪个分支？风窗风阻和面积各是多少？