第六章 礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)0

1、第六章礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)一、教學(xué)內(nèi)容：1、局部風(fēng)量調(diào)節(jié)方法原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件、注意事項(xiàng)；2、礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)方法。二、重點(diǎn)難點(diǎn)：1、增阻調(diào)節(jié)法原理、計(jì)算公式、注意事項(xiàng)；2、減阻調(diào)節(jié)法原理、計(jì)算公式；3、礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)方法。三、教學(xué)要求：1、了解礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)中輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法的安裝注意事項(xiàng)；2、掌握增阻調(diào)節(jié)法原理、計(jì)算公式、注意事項(xiàng)；3、掌握減阻調(diào)節(jié)法原理、計(jì)算公式；4、掌握礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)方法。在礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，風(fēng)量按照網(wǎng)絡(luò)中各分支風(fēng)阻的大小自然分配，往往不能滿足作業(yè)地點(diǎn)的風(fēng)量需求，需要采取控制和調(diào)節(jié)風(fēng)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(jìn)和更替，巷道風(fēng)阻、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及所需的風(fēng)量均在不

2、斷變化，相應(yīng)地要求及時(shí)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。所以風(fēng)量調(diào)節(jié)是礦井通風(fēng)技術(shù)管理中的一項(xiàng)經(jīng)常性的工作，它對礦井安全生產(chǎn)和節(jié)約通風(fēng)費(fèi)用都有重大的影響。礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)的措施多種多樣。按其調(diào)節(jié)的范圍，可分為局部風(fēng)量調(diào)節(jié)與礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)。本章主要介紹各種調(diào)節(jié)方法的原理與特點(diǎn)。第一節(jié)局部風(fēng)量調(diào)節(jié)局部風(fēng)量調(diào)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(fēng)量調(diào)節(jié)。局部風(fēng)量調(diào)節(jié)方法有增阻法、減阻法及輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法。一、增阻調(diào)節(jié)法增阻調(diào)節(jié)法是通過在巷道中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗等設(shè)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(fēng)量，增大另一分支的風(fēng)量。這是目前礦井使用最普遍的局部風(fēng)量調(diào)節(jié)的方法。圖61調(diào)節(jié)風(fēng)窗的結(jié)構(gòu)1風(fēng)窗；2

3、風(fēng)墻；3風(fēng)門增阻調(diào)節(jié)是一種耗能調(diào)節(jié)法。具體措施主要有：調(diào)節(jié)風(fēng)窗、臨時(shí)風(fēng)簾、空氣幕調(diào)節(jié)裝置等。其中使用最多的是調(diào)節(jié)風(fēng)窗，其制作和安裝都較簡單。1風(fēng)窗調(diào)節(jié)法風(fēng)窗結(jié)構(gòu)如圖61所示，在風(fēng)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。圖62并聯(lián)網(wǎng)路增阻調(diào)節(jié)法如圖62所示并聯(lián)網(wǎng)路中，1、2分支風(fēng)路的風(fēng)阻分別是R1、R2，所需風(fēng)量分別是Q1、Q2。如果有并聯(lián)風(fēng)路風(fēng)壓關(guān)系：R1Q12R2Q22，即h1h2。則在風(fēng)壓小的1分支安設(shè)風(fēng)窗，增加局部阻力h窗，使得1、2分支風(fēng)壓相等，即h2=h1+h窗或R2Q22(R1R窗)Q12則風(fēng)窗的阻力為h窗h2 h1風(fēng)窗的風(fēng)阻為圖63 調(diào)節(jié)風(fēng)窗風(fēng)流

4、收縮狀態(tài)R窗2風(fēng)窗面積的計(jì)算由于風(fēng)流經(jīng)過調(diào)節(jié)風(fēng)窗時(shí)產(chǎn)生局部阻力，風(fēng)流經(jīng)過風(fēng)窗后風(fēng)流斷面收縮，如圖63所示。根據(jù)水力學(xué)和能量方程，當(dāng)已知風(fēng)窗的阻力或風(fēng)阻時(shí)，可求出風(fēng)窗的面積S窗。當(dāng)S窗/S0.5時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)窗面積的計(jì)算公式如下：S窗= (61)或S窗= (62)當(dāng)S窗/S0.5時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)窗的面積的計(jì)算公式如下： S窗=(63)或S窗= (64)式中 S窗調(diào)節(jié)風(fēng)窗的面積，m2； S巷道的凈斷面積，m2； Q通過風(fēng)窗的風(fēng)量，m3s； h窗調(diào)節(jié)風(fēng)窗阻力，Pa； R窗調(diào)節(jié)風(fēng)窗的風(fēng)阻，N·s2m8。3增阻調(diào)節(jié)法的特點(diǎn)增阻調(diào)節(jié)法具有簡單、方便、易行、見效快等優(yōu)點(diǎn)。適用于礦井通風(fēng)阻力不大的分區(qū)風(fēng)流中風(fēng)

5、量調(diào)節(jié)，但增阻調(diào)節(jié)法會增加礦井總風(fēng)阻，減少總風(fēng)量。在主干風(fēng)路中增阻調(diào)節(jié)時(shí)必須考慮主通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的變化，否則，會出現(xiàn)風(fēng)量減少的多，增加的少，可能出現(xiàn)調(diào)節(jié)后風(fēng)量不能滿足需要的情況。調(diào)節(jié)風(fēng)窗應(yīng)設(shè)置在適宜地點(diǎn)，如在煤巷中布置時(shí)，要考慮由于風(fēng)窗兩側(cè)壓差引起煤體裂隙漏風(fēng)而發(fā)生自燃的危險(xiǎn)性。4增阻調(diào)節(jié)法應(yīng)注意的問題使用調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)節(jié)風(fēng)量應(yīng)注意如下問題：調(diào)節(jié)風(fēng)窗應(yīng)盡量安設(shè)在回風(fēng)流中，以免妨礙運(yùn)輸，如果安設(shè)在運(yùn)輸巷道中時(shí)，盡可能選在運(yùn)輸量少的區(qū)段巷道中。在復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，注意調(diào)節(jié)風(fēng)窗位置的選擇，防止重復(fù)設(shè)置，增大通風(fēng)阻力。二、減阻調(diào)節(jié)法減阻調(diào)節(jié)法是通過在巷道中采取降阻措施，降低巷道的通風(fēng)阻力，從而增大與該巷道處于同

6、一分支的風(fēng)量，減小與其并聯(lián)分支的風(fēng)量。圖64 并聯(lián)網(wǎng)路降阻調(diào)節(jié)法如圖64所示并聯(lián)網(wǎng)路中，1、2分支風(fēng)路的風(fēng)阻分別是R1、R2，所需風(fēng)量分別是Q1、Q2。如果有并聯(lián)風(fēng)路風(fēng)壓關(guān)系：R1Q12R2Q22，即h1h2。則在風(fēng)壓大的2分支風(fēng)阻由R2降至R2¹，使得1、2分支風(fēng)壓相等，即h1=h2¹= R2¹Q22R2¹=減阻調(diào)節(jié)的措施主要有：擴(kuò)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(fēng)流路線的總長度等。減阻調(diào)節(jié)法與增阻調(diào)節(jié)法相反，可以降低礦井總風(fēng)阻，并增加礦井總風(fēng)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

7、風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行較大的改造時(shí)采用。在礦井生產(chǎn)實(shí)際中，對于通過風(fēng)量大，風(fēng)阻也大的風(fēng)硐、回風(fēng)石門、總回風(fēng)道等巷道，采取擴(kuò)大斷面、改變支護(hù)形式等減阻措施，往往效果明顯。三、輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法圖65輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法如圖65所示，輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法是在阻力大、風(fēng)量不足的并聯(lián)分支2采用輔助通風(fēng)機(jī)克服一部分井巷通風(fēng)阻力，從而增大該分支風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法。安裝輔助通風(fēng)機(jī)的方式有兩種：有風(fēng)墻的輔助通風(fēng)機(jī)和不設(shè)風(fēng)墻的輔助通風(fēng)機(jī)。1有風(fēng)墻的輔助通風(fēng)機(jī)圖66 輔助巷道安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)如圖66所示，為方便行人、運(yùn)輸，在原巷道側(cè)掘一條繞道，安裝輔助通風(fēng)機(jī)。為使風(fēng)流通過輔助通風(fēng)機(jī)，在巷道內(nèi)設(shè)帶風(fēng)門的風(fēng)墻。風(fēng)門向風(fēng)壓大的一側(cè)開啟，并要求兩道

8、風(fēng)門之間距離大于通過一列車的長度。2無風(fēng)墻的輔助通風(fēng)機(jī)如圖67 所示，當(dāng)調(diào)節(jié)所需克服的阻力較小時(shí)，將輔助通風(fēng)機(jī)直接安設(shè)在巷道中，利用輔助通風(fēng)機(jī)出口的速度，增加巷道內(nèi)通過的風(fēng)量。輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法的施工相對比較方便，并可降低礦井總風(fēng)阻，增加礦井總風(fēng)量，同時(shí)可以減少礦井主通風(fēng)機(jī)能耗。但采用輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)時(shí)設(shè)備投資較大，輔助通風(fēng)機(jī)的能耗較大，且輔助通風(fēng)機(jī)的安全管理工作比較復(fù)雜，安全性較差。規(guī)程規(guī)定：在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，如果某一分區(qū)風(fēng)阻過大，主要通風(fēng)機(jī)不能供給其足夠風(fēng)量，可以在井下安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)，但必須供給輔助通風(fēng)機(jī)房新鮮風(fēng)流。嚴(yán)禁在煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)。在我國，煤礦很少使用

9、輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)，但在金屬礦使用較多。圖67 直接安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)1輔助通風(fēng)機(jī)；2引射器用輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)須注意以下幾點(diǎn)：(1)若輔助通風(fēng)機(jī)安設(shè)在回風(fēng)流中，必須使輔助通風(fēng)機(jī)電動機(jī)與回風(fēng)流隔開，設(shè)法引入新鮮風(fēng)流，使電動機(jī)在新鮮風(fēng)流中運(yùn)轉(zhuǎn)，保證輔助通風(fēng)機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)當(dāng)輔助通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，須立即打開風(fēng)門，以便利用主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。主要通風(fēng)機(jī)一旦停轉(zhuǎn)，必須立即停止輔助通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，且打開風(fēng)門，以免發(fā)生循環(huán)風(fēng)。開啟輔助通風(fēng)機(jī)時(shí)應(yīng)檢查附近20m內(nèi)瓦斯?jié)舛龋挥挟?dāng)瓦斯?jié)舛炔怀迺r(shí)，才能開啟輔助通風(fēng)機(jī)。(3)安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)的地點(diǎn)應(yīng)選擇在巷道圍巖穩(wěn)定、堅(jiān)固處，避免發(fā)生漏風(fēng)。第二節(jié)礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)V井(或一翼

10、)總風(fēng)量不足或過大時(shí)，需調(diào)節(jié)總風(fēng)量，也就是調(diào)整主通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。采取的措施是：改變主通風(fēng)機(jī)的工作特性，或改變礦井風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)阻。一、改變主通風(fēng)機(jī)工作特性調(diào)節(jié)法礦井主通風(fēng)機(jī)是礦井通風(fēng)的主要?jiǎng)恿υ?。通過改變主通風(fēng)機(jī)的葉輪轉(zhuǎn)速、軸流式風(fēng)機(jī)葉片安裝角度和離心式風(fēng)機(jī)前導(dǎo)器葉片角度等，可以改變通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性，從而達(dá)到調(diào)節(jié)礦井總風(fēng)量的目的。1改變主通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速圖68 改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)風(fēng)量通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成正比，改變主通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，能改變主通風(fēng)機(jī)的特性曲線。如圖68所示，某通風(fēng)機(jī)hQ特性曲線，當(dāng)通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n時(shí)，與礦井風(fēng)阻特性曲線的交點(diǎn)為M，通風(fēng)機(jī)風(fēng)量為Q，若將通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)為n1，則通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量減少為Q1

11、。同理，通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到n2時(shí)，通風(fēng)機(jī)風(fēng)量增大為Q2。改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法如下：(1)改變減速器的傳動比。對于離心式通風(fēng)機(jī)，一般均采用改變減速器傳動比的方法改變通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。(2)調(diào)換不同轉(zhuǎn)速的電動機(jī)。對于軸流式通風(fēng)機(jī)，一般軸流式通風(fēng)機(jī)與電動機(jī)之間采用直接傳動，需要改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，只能通過更換不同轉(zhuǎn)數(shù)的電動機(jī)來實(shí)現(xiàn)。2.改變軸流式通風(fēng)機(jī)葉片安裝角軸流式通風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)特性曲線。如圖69所示，當(dāng)葉片安裝角從1調(diào)到2時(shí)，則通風(fēng)機(jī)風(fēng)量由Q1增加到Q2，風(fēng)壓也由h1增加到h2。圖69 改變軸流式通風(fēng)機(jī)葉片安裝角調(diào)節(jié)風(fēng)量二、改變主通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻調(diào)節(jié)法改

12、變通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻，通風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)隨之改變，風(fēng)量也發(fā)生變化，可以達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。也可以通過風(fēng)硐閘門增加通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻，或通過改善風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)等措施降低通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻。 1風(fēng)硐閘門調(diào)節(jié)法 如果在風(fēng)機(jī)風(fēng)硐內(nèi)安設(shè)調(diào)節(jié)閘門，通過改變閘門的開口大小可以改變主通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻，從而可調(diào)節(jié)主通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量。圖610改變通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻調(diào)節(jié)風(fēng)量 對于離心式風(fēng)機(jī)，當(dāng)風(fēng)量過大時(shí)，用風(fēng)硐中的閘門增加風(fēng)阻以降低風(fēng)量。這是因?yàn)殡x心式風(fēng)機(jī)的功率特性曲線隨風(fēng)量減小而降低。如圖610所示，圖中R為某礦井開采初期的總風(fēng)阻，M為風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)，Q為風(fēng)量。如果這時(shí)所需風(fēng)量降低時(shí)，可利用風(fēng)硐中的閘門，使總風(fēng)阻增大為R1，風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)移

13、至C，風(fēng)量減少為Q1。對于軸流式風(fēng)機(jī)，由于其功率特性曲線隨風(fēng)量減小而上升，不經(jīng)濟(jì)，而且調(diào)節(jié)范圍不大，因此一般不用增加風(fēng)阻的方法降低風(fēng)量。 2降低礦井總風(fēng)阻當(dāng)?shù)V井總風(fēng)量不足時(shí)，如果能降低礦井總風(fēng)阻，則不僅可增大礦井總風(fēng)量，而且可以降低礦井通風(fēng)總阻力。如圖610所示，當(dāng)需要增大風(fēng)量時(shí)，如果能使礦井總風(fēng)阻由R降低為R2，風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)移到D，風(fēng)量就可增加到Q2。礦井總風(fēng)阻不僅與礦井最大阻力路線上的井巷的風(fēng)阻有關(guān)，而且與井巷所構(gòu)成風(fēng)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，降低礦井總風(fēng)阻一方面應(yīng)降低礦井最大阻力路線上各井巷的風(fēng)阻，另一方面應(yīng)改善風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為此應(yīng)合理安排采掘接替和用風(fēng)地點(diǎn)配風(fēng)，盡量縮短最大阻力路線的長度，避免在主要風(fēng)路上安裝調(diào)節(jié)風(fēng)窗等。復(fù)習(xí)思考題1礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)根據(jù)調(diào)節(jié)范圍