礦井風量調節(jié)課件

第六章礦井風量調節(jié)第一節(jié)局部風量調節(jié)第二節(jié)礦井總風量調節(jié)第六章礦井風量調節(jié)第一節(jié)局部風量調節(jié)1在礦井通風網(wǎng)絡中，風量按照網(wǎng)絡中各分支風阻的大小自然分配，往往不能滿足作業(yè)地點的風量需求，需要采取控制和調節(jié)風量的措施。另外，隨著生產(chǎn)過程的發(fā)展和變化，工作面的推進和更替，巷道風阻、網(wǎng)絡結構及所需的風量均在不斷變化，相應地要求及時進行風量調節(jié)。所以風量調節(jié)是礦井通風技術管理中的一項經(jīng)常性的工作，它對礦井安全生產(chǎn)和節(jié)約通風費用都有重大的影響。礦井風量調節(jié)的措施多種多樣。按其調節(jié)的范圍，可分為局部風量調節(jié)與礦井總風量調節(jié)。本章主要介紹這些不同的調節(jié)方法的原理與特點。在礦井通風網(wǎng)絡中，風量按照網(wǎng)絡中各分支風阻的大小自然分配，往2第一節(jié)局部風量調節(jié)局部風量調節(jié)是指在采區(qū)內(nèi)部各工作面間，采區(qū)之間或生產(chǎn)水平之間的風量調節(jié)。局部風量調節(jié)方法有增阻法、減阻法及輔助通風機調節(jié)法。一、增阻調節(jié)法增阻調節(jié)法是通過在巷道中安設調節(jié)風窗等設施，增大巷道的局部阻力，從而降低巷道處于同一分支中的風量，增大另一分支的風量。這是目前礦井使用最普遍的局部風量調節(jié)的方法。增阻調節(jié)是一種耗能調節(jié)法。具體措施主要有：調節(jié)風窗、臨時風簾、空氣幕調節(jié)裝置等。其中使用最多的是調節(jié)風窗，其制作和安裝都較簡單。1.風窗調節(jié)法風窗結構如圖6—1所示，在風門上方開一小窗，用可滑移的窗板來改變窗口的面積，從而改變巷道中的局部阻力。第一節(jié)局部風量調節(jié)局部風量調節(jié)是指在采區(qū)內(nèi)部各工作面間，采3如圖6—2所示并聯(lián)網(wǎng)路中，1、2分支風路的風阻分別是R1、R2，所需風量分別是Q1、Q2。如果有并聯(lián)風路風壓關系：R1Q12＜R2Q22，即h1＜h2。則在風壓小的1分支安設風窗，增加局部阻力h窗，使得1、2分支風壓相等，即如圖6—2所示并聯(lián)網(wǎng)路中，1、2分支風路的風阻分別是R1、R4h2=h1+h窗或R2Q22＝（R1＋R窗）Q12

則風窗的阻力為h窗＝h2－h(huán)1風窗的風阻為R窗＝＝2.風窗面積的計算由于風流經(jīng)過調節(jié)風窗時產(chǎn)生局部阻力，風流經(jīng)過風窗后風流斷面收縮，如圖6—3所示。h2=h1+h窗5根據(jù)水力學和能量方程，當已知風窗的阻力或風阻時，可求出風窗的面積S窗。當S窗/S≤0.5時，調節(jié)風窗面積的計算公式如下：式中S窗—調節(jié)風窗的面積，m2；S—巷道的凈斷面積，m2；Q—通過風窗的風量，m3／s；h窗—調節(jié)風窗阻力，Pa；R窗—調節(jié)風窗的風阻，N·s2／m8。根據(jù)水力學和能量方程，當已知風窗的阻力或風阻時，可求出風窗的63.增阻調節(jié)法的特點增阻調節(jié)法具有簡單、方便、易行、見效快等優(yōu)點。適用于礦井通風阻力不大的分區(qū)風流中風量調節(jié)，但增阻調節(jié)法會增加礦井總風阻，減少總風量。在主干風路中增阻調節(jié)時必須考慮主通風機風量的變化，否則，會出現(xiàn)風量減少的多，增加的少，可能出現(xiàn)調節(jié)后風量不能滿足需要的情況。調節(jié)風窗應設置在適宜地點，如在煤巷中布置時，要考慮由于風窗兩側壓差引起煤體裂隙漏風而發(fā)生自燃的危險性。4.增阻調節(jié)法應注意的問題使用調節(jié)風窗調節(jié)風量應注意如下問題：（1）調節(jié)風窗應盡量安設在回風流中，以免妨礙運輸，如果安設在運輸巷道中時，盡可能選在運輸量少的區(qū)段巷道中。（2）在復雜通風網(wǎng)絡中，注意調節(jié)風窗位置的選擇，防止重復設置，增大通風阻力。二、減阻調節(jié)法減阻調節(jié)法是通過在巷道中采取降阻措施，降低巷道的通風阻力，從而增大與該巷道處于同一分支的風量，減小與其并聯(lián)分支的風量。如圖6—4所示并聯(lián)網(wǎng)路中，1、2分支風路的風阻分別是R1、R2，所需風量分別是Q1、3.增阻調節(jié)法的特點7Q2。如果有并聯(lián)風路風壓關系：R1Q12＜R2Q22，即h1＜h2。則在風壓大的2分支風阻由R2降至R21，使得1、2分支風壓相等，即h1=h21=R21Q22減阻調節(jié)的措施主要有：擴大巷道斷面、降低摩擦阻力系數(shù)、清除巷道中的堆放雜物、開掘并聯(lián)巷道、縮短風流路線的總長度等。Q2。如果有并聯(lián)風路風壓關系：R1Q12＜R2Q22，即h18減阻調節(jié)法與增阻調節(jié)法相反，可以降低礦井總風阻，并增加礦井總風量；但降阻措施的工程量和投資一般都較大，施工工期較長，所以一般在對礦井通風系統(tǒng)進行較大的改造時采用。在礦井生產(chǎn)實際中，對于通過風量大，風阻也大的風硐、回風石門、總回風道等地段，采取擴大斷面、改變支護形式等減阻措施，往往效果明顯。三、輔助通風機調節(jié)法如圖6—5所示，輔助通風機調節(jié)法是在阻力大、風量不足的并聯(lián)分支采用輔助通風機克服一部分通風阻力的方法，增加局部地點的風量。安裝輔助通風機的方式有兩種：有風墻的輔助通風機和不設風墻的輔助通風機。減阻調節(jié)法與增阻調節(jié)法相反，可以降低礦井總風阻，并增加礦井總9l.有風墻的輔助通風機如圖6—6所示，為方便行人、運輸，又使風流通過輔助通風機，在巷道內(nèi)設帶風門的風墻。風門向風壓大的一側開啟，并要求兩道風門之間距離大于通過一列車的長度。2．無風墻的輔助通風機如圖6—7所示，當調節(jié)所需克服的阻力較小時，將輔助通風機直接安設在巷道中，利用輔助通風機出口的速度，增加巷道內(nèi)通過的風量。l.有風墻的輔助通風機10輔助通風機調節(jié)法的施工相對比較方便，并可降低礦井總風阻，增加礦井總風量，同時可以減少礦井主通風機能耗。但采用輔助通風機調節(jié)時設備投資較大，輔助通風機的能耗較大，且輔助通風機的安全管理工作比較復雜，安全性較差。在我國煤礦很少使用輔助通風機調節(jié)，但在金屬礦使用較多。用輔助通風機調節(jié)風量時須注意以下幾點：（1）若輔助通風機安設在回風流中，必須使輔助通風機電動機與回風流隔開，設法引入新鮮風流，使電動機在新鮮風流中運轉，保證輔助通風機安全運轉。（2）當輔助通風機停止運轉時，須立即打開風門，以便利用主要通風機通風。主要通風機一旦停轉，必須立即停止輔助通風機的運轉，且打開風門，以免發(fā)生循環(huán)風。開啟輔助通風機時應檢查附近20m內(nèi)瓦斯?jié)舛?，只有當瓦斯?jié)舛炔怀迺r，才能開啟輔助通風機。（3）安設輔助通風機的地點應選擇在巷道圍巖穩(wěn)定、堅固處，避免發(fā)生漏風。

輔助通風機調節(jié)法的施工相對比較方便，并可降低礦井總風阻，增加11第二節(jié)礦井總風量調節(jié)

當?shù)V井(或一翼)總風量不足或過大時，需調節(jié)總風量，也就是調整主通風機的工況點。采取的措施是：改變主通風機的工作特性，或改變礦井風網(wǎng)的總風阻。一、改變主通風機工作特性調節(jié)法礦井主通風機是礦井通風的主要動力源。通過改變主通風機的葉輪轉速、軸流式風機葉片安裝角度和離心式風機前導器葉片角度等，可以改變通風機的風壓特性，從而達到調節(jié)礦井總風量的目的。1.改變主通風機轉速通風機的風量與轉數(shù)成正比，改變主通風機的轉速，能改變主通風機的特性曲線。如圖6—8所示，某通風機h—Q特性曲線，當通風機轉速為n時，與礦井風阻特性曲線的交點為M，第二節(jié)礦井總風量調節(jié)當?shù)V井(或一翼)總風量不足或過大時，12通風機風量為Q，若將通風機的轉數(shù)調為n1，則通風機的風量減少為Q1。同理，通風機轉速調到n2時，通風機風量增大為Q2。改變通風機轉速的方法如下：通風機風量為Q，若將通風機的轉數(shù)調為n1，則通風機的風量減少13（1）改變減速器的傳動比。對于離心式通風機，一般均采用改變減速器傳動比的方法改變通風機的轉速。（2）調換不同轉速的電動機。對于軸流式通風機，一般軸流式通風機與電動機之間采用直接傳動，需要改變通風機轉速時，只能通過更換不同轉數(shù)的電動機來實現(xiàn)。2.改變軸流式通風機葉片安裝角軸流式通風機的葉片安裝角不同，特性曲線不同，改變?nèi)~片安裝角，可以改變通風機特性曲線。如圖6—9所示，當葉片安裝角從θ1調到θ2時，則通風機風量由Q1增加到Q2，風壓也由h1增加到h2。（1）改變減速器的傳動比。對于離心式通風機，一般均采用改變減14二、改變主通風機工作風阻調節(jié)法改變通風機的工作風阻，通風機的工作點隨之改變，風量也發(fā)生變化，可以達到調節(jié)風量的目的。也可以通過風硐閘門增加通風機的工作風阻，或通過改善風網(wǎng)結構等措施降低通風機的工作風阻。1．風硐閘門調節(jié)法如果在風機風硐內(nèi)安設調節(jié)閘門，通過改變閘門的開口大小可以改變主通風機的工作風阻，從而可調節(jié)主通風機的工作風量。對于離心式風機，當風量過大時，用風硐中的閘門增加風阻以降低風量。這是因為離心式風機的功率特性曲線隨風量減小而降低。如圖6—10所示，圖中R為某礦井開采初期的總風阻，M為風機工況點，Q為風量。如果這時所需風量降低時，可利用風硐中的閘門，使總風阻增大為R1，風機工況點移至C，風量減少為Q1。二、改變主通風機工作風阻調節(jié)法15對于軸流式風機，由于其功率特性曲線隨風量減小而上升，不經(jīng)濟，而且調節(jié)范圍不大，因此一般不用增加風阻的方法降低風量。2．降低礦井總風阻當?shù)V井總風量不足時，如果能降低礦井總風阻，則不僅可增大礦井總風量，而且可以降低礦井通風總阻力。如圖6—10所示，當需要增大風量時，如果能使礦井總風阻由R降低為R2，風機工況點移到D，風量就可增加到Q2。礦井總風阻不僅與礦井最大阻力路線上的井巷的風阻有關，而且與井巷所構成風網(wǎng)的結構有關。因此，降低礦井總風阻一方面應降低礦井最大阻力路線上各井巷的風阻，另一方面應改善風網(wǎng)結構，為此應合理安排采掘接替和用風地點配風，盡量縮短最大阻力路線的長度，避免在主要風路上安裝調節(jié)風窗等。

對于軸流式風機，由于其功率特性曲線隨風量減小而上升，不經(jīng)濟，16第六章礦井風量調節(jié)第一節(jié)局部風量調節(jié)第二節(jié)礦井總風量調節(jié)第六章礦井風量調節(jié)第一節(jié)局部風量調節(jié)17在礦井通風網(wǎng)絡中，風量按照網(wǎng)絡中各分支風阻的大小自然分配，往往不能滿足作業(yè)地點的風量需求，需要采取控制和調節(jié)風量的措施。另外，隨著生產(chǎn)過程的發(fā)展和變化，工作面的推進和更替，巷道風阻、網(wǎng)絡結構及所需的風量均在不斷變化，相應地要求及時進行風量調節(jié)。所以風量調節(jié)是礦井通風技術管理中的一項經(jīng)常性的工作，它對礦井安全生產(chǎn)和節(jié)約通風費用都有重大的影響。礦井風量調節(jié)的措施多種多樣。按其調節(jié)的范圍，可分為局部風量調節(jié)與礦井總風量調節(jié)。本章主要介紹這些不同的調節(jié)方法的原理與特點。在礦井通風網(wǎng)絡中，風量按照網(wǎng)絡中各分支風阻的大小自然分配，往18第一節(jié)局部風量調節(jié)局部風量調節(jié)是指在采區(qū)內(nèi)部各工作面間，采區(qū)之間或生產(chǎn)水平之間的風量調節(jié)。局部風量調節(jié)方法有增阻法、減阻法及輔助通風機調節(jié)法。一、增阻調節(jié)法增阻調節(jié)法是通過在巷道中安設調節(jié)風窗等設施，增大巷道的局部阻力，從而降低巷道處于同一分支中的風量，增大另一分支的風量。這是目前礦井使用最普遍的局部風量調節(jié)的方法。增阻調節(jié)是一種耗能調節(jié)法。具體措施主要有：調節(jié)風窗、臨時風簾、空氣幕調節(jié)裝置等。其中使用最多的是調節(jié)風窗，其制作和安裝都較簡單。1.風窗調節(jié)法風窗結構如圖6—1所示，在風門上方開一小窗，用可滑移的窗板來改變窗口的面積，從而改變巷道中的局部阻力。第一節(jié)局部風量調節(jié)局部風量調節(jié)是指在采區(qū)內(nèi)部各工作面間，采19如圖6—2所示并聯(lián)網(wǎng)路中，1、2分支風路的風阻分別是R1、R2，所需風量分別是Q1、Q2。如果有并聯(lián)風路風壓關系：R1Q12＜R2Q22，即h1＜h2。則在風壓小的1分支安設風窗，增加局部阻力h窗，使得1、2分支風壓相等，即如圖6—2所示并聯(lián)網(wǎng)路中，1、2分支風路的風阻分別是R1、R20h2=h1+h窗或R2Q22＝（R1＋R窗）Q12

則風窗的阻力為h窗＝h2－h(huán)1風窗的風阻為R窗＝＝2.風窗面積的計算由于風流經(jīng)過調節(jié)風窗時產(chǎn)生局部阻力，風流經(jīng)過風窗后風流斷面收縮，如圖6—3所示。h2=h1+h窗21根據(jù)水力學和能量方程，當已知風窗的阻力或風阻時，可求出風窗的面積S窗。當S窗/S≤0.5時，調節(jié)風窗面積的計算公式如下：式中S窗—調節(jié)風窗的面積，m2；S—巷道的凈斷面積，m2；Q—通過風窗的風量，m3／s；h窗—調節(jié)風窗阻力，Pa；R窗—調節(jié)風窗的風阻，N·s2／m8。根據(jù)水力學和能量方程，當已知風窗的阻力或風阻時，可求出風窗的223.增阻調節(jié)法的特點增阻調節(jié)法具有簡單、方便、易行、見效快等優(yōu)點。適用于礦井通風阻力不大的分區(qū)風流中風量調節(jié)，但增阻調節(jié)法會增加礦井總風阻，減少總風量。在主干風路中增阻調節(jié)時必須考慮主通風機風量的變化，否則，會出現(xiàn)風量減少的多，增加的少，可能出現(xiàn)調節(jié)后風量不能滿足需要的情況。調節(jié)風窗應設置在適宜地點，如在煤巷中布置時，要考慮由于風窗兩側壓差引起煤體裂隙漏風而發(fā)生自燃的危險性。4.增阻調節(jié)法應注意的問題使用調節(jié)風窗調節(jié)風量應注意如下問題：（1）調節(jié)風窗應盡量安設在回風流中，以免妨礙運輸，如果安設在運輸巷道中時，盡可能選在運輸量少的區(qū)段巷道中。（2）在復雜通風網(wǎng)絡中，注意調節(jié)風窗位置的選擇，防止重復設置，增大通風阻力。二、減阻調節(jié)法減阻調節(jié)法是通過在巷道中采取降阻措施，降低巷道的通風阻力，從而增大與該巷道處于同一分支的風量，減小與其并聯(lián)分支的風量。如圖6—4所示并聯(lián)網(wǎng)路中，1、2分支風路的風阻分別是R1、R2，所需風量分別是Q1、3.增阻調節(jié)法的特點23Q2。如果有并聯(lián)風路風壓關系：R1Q12＜R2Q22，即h1＜h2。則在風壓大的2分支風阻由R2降至R21，使得1、2分支風壓相等，即h1=h21=R21Q22減阻調節(jié)的措施主要有：擴大巷道斷面、降低摩擦阻力系數(shù)、清除巷道中的堆放雜物、開掘并聯(lián)巷道、縮短風流路線的總長度等。Q2。如果有并聯(lián)風路風壓關系：R1Q12＜R2Q22，即h124減阻調節(jié)法與增阻調節(jié)法相反，可以降低礦井總風阻，并增加礦井總風量；但降阻措施的工程量和投資一般都較大，施工工期較長，所以一般在對礦井通風系統(tǒng)進行較大的改造時采用。在礦井生產(chǎn)實際中，對于通過風量大，風阻也大的風硐、回風石門、總回風道等地段，采取擴大斷面、改變支護形式等減阻措施，往往效果明顯。三、輔助通風機調節(jié)法如圖6—5所示，輔助通風機調節(jié)法是在阻力大、風量不足的并聯(lián)分支采用輔助通風機克服一部分通風阻力的方法，增加局部地點的風量。安裝輔助通風機的方式有兩種：有風墻的輔助通風機和不設風墻的輔助通風機。減阻調節(jié)法與增阻調節(jié)法相反，可以降低礦井總風阻，并增加礦井總25l.有風墻的輔助通風機如圖6—6所示，為方便行人、運輸，又使風流通過輔助通風機，在巷道內(nèi)設帶風門的風墻。風門向風壓大的一側開啟，并要求兩道風門之間距離大于通過一列車的長度。2．無風墻的輔助通風機如圖6—7所示，當調節(jié)所需克服的阻力較小時，將輔助通風機直接安設在巷道中，利用輔助通風機出口的速度，增加巷道內(nèi)通過的風量。l.有風墻的輔助通風機26輔助通風機調節(jié)法的施工相對比較方便，并可降低礦井總風阻，增加礦井總風量，同時可以減少礦井主通風機能耗。但采用輔助通風機調節(jié)時設備投資較大，輔助通風機的能耗較大，且輔助通風機的安全管理工作比較復雜，安全性較差。在我國煤礦很少使用輔助通風機調節(jié)，但在金屬礦使用較多。用輔助通風機調節(jié)風量時須注意以下幾點：（1）若輔助通風機安設在回風流中，必須使輔助通風機電動機與回風流隔開，設法引入新鮮風流，使電動機在新鮮風流中運轉，保證輔助通風機安全運轉。（2）當輔助通風機停止運轉時，須立即打開風門，以便利用主要通風機通風。主要通風機一旦停轉，必須立即停止輔助通風機的運轉，且打開風門，以免發(fā)生循環(huán)風。開啟輔助通風機時應檢查附近20m內(nèi)瓦斯?jié)舛龋挥挟斖咚節(jié)舛炔怀迺r，才能開啟輔助通風機。（3）安設輔助通風機的地點應選擇在巷道圍巖穩(wěn)定、堅固處，避免發(fā)生漏風。

輔助通風機調節(jié)法的施工相對比較方便，并可降低礦井總風阻，增加27第二節(jié)礦井總風量調節(jié)

當?shù)V井(或一翼)總風量不足或過大時，需調節(jié)總風量，也就是調整主通風機的工況點。采取的措施是：改變主通風機的工作特性，或改變礦井風網(wǎng)的總風阻。一、改變主通風機工作特性調節(jié)法礦井主通風機是礦井通風的主要動力源。通過改變主通風機的葉輪轉速、軸流式風機葉片安裝角度和離心式風機前導器葉片角度等，可以改變通風機的風壓特性，從而達到調節(jié)礦井總風量的目的。1.改變主通風機轉速通風機的風量與轉數(shù)成正比，改變主通風機的轉速，能改變主通風機的特性曲線。如圖6—8所示，某通風機h—Q特性曲線，當通風機轉速為n時，與礦井風阻特性曲線的交點為M，第二節(jié)礦井總風量調節(jié)當?shù)V井(或一翼)總風量不足或過大時，28通風機風量為Q，若將通風機的轉數(shù)調為n1，則通風機的風量減少為Q1。同理，通風機轉速調到n2時，通風機風量增大為Q2。改變通風機轉速的方法如下：通風機風量為Q，若將通風機的轉數(shù)調為n1，則通風機的風量減少29（1）改變減速器的傳動比。對于離心式通風機，一般均采用改變減速器傳動比的方法改變通風機的轉速。（2）調換不同轉速的電動機。對于軸流式通風機，一般軸流式通風機與電動機之間采用直接傳動，需要改變通風機轉速時，只能通過更換不同轉數(shù)的電動機來實現(xiàn)。2.改變軸流式通風機葉片安裝角軸流式通風機的葉