论矿井风量调节方法

论矿井风量调节方法

张再华

雅安天坤煤业有限公司天坤煤矿 四川 雅安 625000

一 、矿井风量调节的意义

由于矿井的风阻不断变化，有时瓦斯涌出量也发生变化，必然引起井下各处风量和风压发生变化，为保证井下各处用风需要，必须在生产过程中进行风量调节，使其按所需的风量和预定的地点流动。通常采区内各工作面之间、采区之间以及各生产水平之间的风量调节，增减矿井总风量的调节，都应考虑井下采掘处同时工作的最多人数、最大沼气涌出量、温度和风速等因素，而且还要取以上最大值才能保证安全生产，在采取风量调节时，必须把局部风量调节与矿井总风量调节综合起来考虑，因为有时局部风量调节还不能满足要求，必须矿井调节总风量，才能使井下各个用风地点的风流保质保量，按需供应。

二、 矿井风量调节的方法

矿井风量调节方法有局部风量调节和总风量调节。

2.1增阻调节法

一般来说，一个矿井通风系统形成后，总风量要分成许多份流经若干个风流路线，而各个用风地点都处在这些路线的某一条之中，根据风量自然分配原则，哪条风路的风阻小，则流过这条风路的风量就多。而风阻大的风路风量就少；往往需要风量多的地点正处在风阻大的风路中，这样就与风量自然分配发生矛盾，必须进行矿井风量调节和控制，满足各需风地点对风量的要求，确保矿井正常生产。以雅安市天坤煤业有限公司天坤煤矿的为例，如图1所示，五连炭两翼采煤，两翼工作面采煤方法相同，西采面的产量与东采面的产量相同，西采面（2号采区）需风量520m3/min，东采面（1号采区）需风量380m²/min，进风石门的风量900m3/min，该例没有考虑内部漏、空气热涨、瓦斯与粉尘因素，当两翼工作面处于图中标出的位置时，求出风量的自然分配值。计算的风阻值R2=2.4牛顿秒2/米8；而1号采区的风阻值为R1=1.6牛顿秒2/米8；图2为图1的通风网路图。

图1天坤煤矿通风系统图 图2天坤煤矿通风网路图

按风量自然分配公式得：

Q₁ 496m³/min

Q₂=Q_总-Q₁=900-496=404m³/min

由计算结果看出，如果此时不在1风路进行增阻，因1号风量风路只需要380m³/min，则使1风路风量偏大，更不安全的是2号风路风量偏小，不能满足2号风路 520m³/min的要求，很容易引起工作面生产过程中瓦斯超限。从以上例题可以看出，风量调节和

控 制是矿井通风管理的一项经常性的工作，所以必须做好。在生

产中风量调节的方法都是用实际实验的方法来进行的。只是为了

减少实验的次数要进行近似计算:

下面利用图1的例子说明增加风阻调节的实质和计算过程，

两风路产生的阻力应为∶

如按生产要求，1分支的风量为Q₁＇=6.333m³/s,

2分支的风量为Q₂＇=8.667m³/s,显然自然分配的风量不符合

要求，按上述风量要求，两分支的阻力分别为：

h₁=R¹Q₁＇²=1.6×6.333²=64Pa

H₂=R²Q₂＇²=2.4×8.667²=180Pa

为保证供风，必须使两分支的风压平衡，为此，需在1分支的回

设置一调节风门，使他产产一局部阻力h_局=h₂-h₁=180-64=116Pa.设节风窗的形式如图4所示，在风门或风墙的上部开一个面积可调的矩形窗口，通过改变调节风窗的面积来改变调节风门对风门所产生的风阻力h_w=h_wv=116Pa

使风窗调节法由实验得知。风窗的面积：

所以，在1号采区回风巷安设一个面积为0.70m2的风窗;就能使1号采区的风量控制在380 M/min，使2号采区的风量相应增大到520M/min.

增 阻调节法会出现以下三种可能∶1）既能满足增风需要，又能保证增阻巷道所需最低风量;2）满足增阻要求，但增阻巷道风量不足;3）二者都不能满足。所以增阻调节有一定范围，超过此范围可能达不到调节目的，风窗尽量安在回风巷中，应防止重复重设置。特点简便易行，总风阻增加，若主扇特征曲线不变，总风量减少，要保持总风量不变，得改变主扇特性曲线，提高风压，则电费增加。

2.2降阻调节法

局部风量调节法降了增阻调节法以外还有减阻调节法，它的实

质与增阻调节法相反，降阻措施∶应对有关巷道进行阻力测定，查

明阻力大的地段，并结合扇风机性能曲线进行分析，计算在确认有

效及经济合理之后方可进行∶现以简单并联风路来说明降低风阻调节方法的实质和计算，设两条风路的风阻分别为R1和 R2牛顿秒2/米8，供给这两条风路所需的风Q1和 Q2，则两条风路所产生的阻力分别为：

h1=R1Q12,pa

h2=R2Q22,pa

如果h1>h2,则以h2为依据，把h1减到h1＇为此，须把R1降到的R1＇，即：

h1＇=R1＇Q12=h2,pa; R1＇=h2/Q12

上式表明：降阻调节与增调节相反。为保证风量按需分配，当两并联巷道的阻力不等时，以小阻力为依据，设法降低大阻力巷道的风阻，使网孔达到阻力平衡。由R=aLU/S3。

在生产实际中，对于通风阻力大的回风石门，采取扩大断面，在进行减阻不弯曲了除考虑扩大巷道断面处，对于改变巷道的光滑程度或支护形状以减少磨擦阻力系数，也应予注意。为有时只需降低磨擦阻力系数就可达到减阻的目的。在生产中，当不便扩大巷道断面或改变支架形式时，可考虑在适当地点，另开掘并联巷道的办法。

2.3改变主扇特性曲线

改变主扇特性曲线可改变主扇叶片安装角的办法，以前成都市张家山煤矿风机为例：对于有前导器的扇风机，可以通过改变前导器叶片角度的方法，必要时可换用性能更合适的主扇风机。轴流式扇风机的特性曲线随着动轮叶片安装角的变化而变化。若某抽出式通风的矿井。现用的主扇是轴流式，当其动轮叶片安装角为27.5时。静风压特性曲线是I曲线。为了满足前期的生产需要。该主扇的风量 Q1为68M3/S，静风压是1519Pa.即该主扇的工作点为a点，现因生产情况的变化。井巷通风的总阻力变为∶ hfm=1862Pa。

反对机械风压的自然风压为∶

Hm=98 Pa

通过主扇的风量仍需 68 M3/S，为了满足现阶段的生产要求。该主扇应根据以下两个数值进行调节∶

主扇的风量 Qf=68 M3/S;

在考虑自然风压的反作用后，主扇的压应为∶hfa=hf+hm=1862+98=1960Pa.

根 据上述 Qf和 hf 两个数值，找出主扇的新的工作点 b（g）;根据b点的位置，须把主扇的动轮叶片安装角调整到30°，其静风压特性曲线由工调到Ⅰ';自b点得到这台主扇的输入功率约22OKW，用此数值来衡量现用电动机色的能力是否够用;再由b 点得出其主扇的静压效率是 0.64，b点落在这台主扇特性曲线的合理工作范围内。 图5

例改变扇风机的转数，改变扇风机的转数能改变扇风机的

特性曲线，即转数愈大，扇风机的风量和风压愈大，如图5

所示，其压入式通风的矿井，其离心式主 图5扇的全风压

特性曲线为Ⅰ，转数为mlr/min，如果生产要求这

台主扇应产生的风压为 hfe（Pa）通过的风量为Qf（m³/s）。

这台主扇的折转数应该是多少才能满足要求，要解算这个问题，先要用下式求出这台主扇的工作风阻，R=hf/Qf2Pa，用 R值画风阻曲线Ⅰ，它和主扇特性曲线Ⅰ相交 m²点。这表明，如果转数不变。这台主扇只能通过 Q（m²/s）的风量和产生 hre（Pa）的风压。不能满足需要，故必须用比例定律求出新转数 n。即∶ n=n1XQf/Qf r/min

再用比例定律画出新转数 n 的全风压特性曲线Ⅱ。它和曲线Ⅰ的交点 m 即为新工作点。同时根据效率曲线和功率曲线（图中未画），看新工作点是否落在合理工作范围内，并验算电动机的能力。

改 变扇风机转数的方法。主要用于离心式扇风机（的轴流式扇风机可以改变动轮叶片安装角度），它的具体做法是，如果扇风机和电动机之间是间接传动的，可改变皮带轮直径的大小来增减转数;扇风机和电动机之间是直接传动的，可更换不同转数的电动机，改变主扇特征曲线方法调节范围较大，效果也显著。

2.4 改变矿井总风阻 图6

矿井投产初期，所需风量较小，对于离心式主扇用风硐中

的闸门增加风阻以降低风量，可减少电耗，如图 6所示，图中

R为某矿井开采初期的总风阻，M为主扇工况点，0为风量，

如这时Q大于所需风量过多，可利用风硐中的闸门，使总风阻

增加为R，扇风机的工况点即移到m，风量就减少为a'，同时扇

风机的功率也由N降为N¹，如果用减低风机转数的办法减少风

量，当然更有利于节省电耗。

当 需要增大风量时，如果能使矿井总风阻由R降低为R¹见

图7页所示，扇风机工况点移到m¹¹，风量就可增加为a¹¹实

验证明，降低某些风速较高的巷道，如矿井总回风道的风阻，

降低全矿总风阻，提高矿井总风量，但能耗增加。

对于轴流式风机，在正常工作段，通常随着风阻增加，风

量减少，其轴功率增大。因而采用减少叶片安装角或降低风机

转数的办法减少风量，而不采取增加风阻的办法，可见该法简

便易行，但调节范围不大，有时不经济。 图7

三 结论

1）增阻∶由于增阻法增加了矿井风阻，矿井总风量要减少，致使被调节的并联风路中，一风路减少的风量，超过另一风路增加的风量。对于矿井主要风路。特别是在阻力搭配不均的矿井两翼采用该法，风量调节后达到要求，而另一路风量小于设计风量，这样不但不能收到预期效果，还会使全矿通风恶化，所以它适用于服务年限不长，调节地区的总风阻占矿井总风阻的比重不大的采区。

2）减阻法调风效果显著。主扇通风电费较低。但扩大巷道断面或修复旧巷甚至另开并联巷道，工程量大，耗费多，施工时间长，因此多用于服务时间长，巷道年重失修，风阻很大而又不能使用辅扇调节的地区;这种方法的优点是使矿的总风阻减少，可增加矿井总风量，减阻措施的工程量往往很大，成本高，工期长，实质是降低较大阻力巷道的R，使网孔阻力平衡。

4）改变矿井主扇特性曲线方法的适用条件∶当矿井（或一翼）总风量的不足或过剩时，如果采用改变矿井总风阻调节，完全能达到对矿井总风量调节的目的，这样比改变总风阻更经济，不必要扩巷减阻，可见当单纯采用局部调节法不能满足风量要求而主扇能力较大时可采用此法。

5）改变矿井总风量方法的适用条件∶矿井投产初期所需风量较小，通风困难时期总需风量较大，如果采用局部风量调节，这显然不能使风量明显减少。也不能使通风困难时期的风量明显增大，如果采用改变主扇特性曲线，对于通风阻力过大的矿井，风量增加不大，但对于离心式主扇，如果用风硐中的闸门增减阻以调节风量，很方便易行，也很经济，所以对于通风阻力较大的矿井可采用改变矿井总风阻对矿井总风量进行调节。

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