7矿井风流基本定律和风量分配讲解
＊＊煤业2024年月份矿井风量分配方案
＊＊煤业2024年月份矿井风量分配方案我们要明确矿井风量分配的重要性。
矿井通风是确保矿井安全的关键环节，合理的风量分配不仅能保障矿工的生命安全，还能提高矿井的生产效率。
因此，这份方案必须严谨、细致。
一、矿井风量分配原则1.安全第一：确保矿井内的有害气体浓度低于国家安全标准，为矿工提供一个安全的工作环境。
2.经济合理：在满足安全的前提下，尽可能降低通风成本，提高矿井的生产效益。
3.灵活调整：根据矿井生产实际情况，及时调整风量分配，确保矿井通风系统的高效运行。
二、矿井风量分配具体方案1.矿井分区：将矿井分为若干区域，每个区域根据生产任务、地质条件和矿井结构等因素进行风量分配。
2.风量计算：根据每个区域的生产任务、人员数量、设备运行情况等因素，计算出所需的风量。
3.风量分配：a.采区：采区是矿井生产的核心区域，风量需求较大。
根据采区的生产任务、工作面数量、瓦斯涌出量等因素，合理分配风量。
b.辅助区域：包括矿井的运输巷、回风巷等辅助区域，这些区域的风量需求相对较小，但也不能忽视。
根据辅助区域的功能和实际需求，合理分配风量。
c.井口和井底车场：井口和井底车场是矿井的进出口，风量需求较大。
根据井口和井底车场的实际情况，合理分配风量。
4.风量调整：根据矿井生产实际情况，定期对风量分配进行调整。
如遇到特殊情况，如矿井火灾、瓦斯突出等，立即启动应急预案，调整风量分配。
三、矿井风量分配实施步骤1.调查分析：对矿井的通风系统进行全面调查，了解矿井的通风状况、风量需求等情况。
2.制定方案：根据调查分析结果，制定矿井风量分配方案。
3.方案论证：组织专家对方案进行论证，确保方案的合理性和可行性。
4.方案实施：将方案具体化，明确各部门的职责和任务，确保方案的实施。
5.监测反馈：在方案实施过程中，对风量分配情况进行实时监测，及时发现问题并反馈。
6.持续改进：根据监测反馈结果，不断优化方案，提高矿井通风系统的运行效率。
四、矿井风量分配保障措施1.完善通风设施：确保矿井通风设施齐全、完好，为矿井风量分配提供基础保障。
第7章矿井通风网路中风流基本定律和风量自然分配
的若干条等风压线，在等风压线上将1、2分支阻力h1、h2叠加，得到并 联风路的等效阻力特性曲线上的点；
３、将所有等风压线上的点联成曲线R3，即为并联风路的等效阻力特性曲 线。
•H
•R1 •R2
•R1+R2
•2
•1•R1
•R2 •2
•1
•Q 第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
例题：某个通风网络如图所示，已知各条 巷道的风阻R1=0.25, R2=0.34, R3=0.46 N s2/m8,巷道1的风量Q1=65m/s。求BC、 BD风路自然分配的风量及风路ABC、 ABD的阻力为多少？
２、根据串联风路“风量相等，阻力叠加”的原则，作平行于h轴
的若干条等风量线，在等风量线上将1、2分支阻力h1、h2叠加， 得到串联风路的等效阻力特性曲线上的点；
３、将所有等风量线上的点联成曲线R3，即为串联风路的等效阻
力特性曲线。
•H •R1+R2
•R2
•３
•R1
•R2 •２
•２
•R1 •１ •1
第7章矿井通风网路中风流•Q基本定律
改。
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
四、基本定律
1 风量平衡定律 是指在稳态通风条件下，单位时间流入某节点
的空气质量等于流出该节点的空气质量；或者说， 流入与流出某节点的各分支的质量流量的代数和等 于零。
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
特例：对于两条巷道并联风量自然分配
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
7矿井风流基本定律和风量分配讲解
（4）以等积孔表示风阻时 1.19Qi 因 则 A
i
hi
Qi
Ai hi ... Qn
可得
A0 h0 1.19
A1 h1 1.19
A2 h2 1.19
...
An hn 1.19
A0
A A1 A2 ... An 即式（8.11） 0
即式 1 （8.8）
A0
1
1 1 1 2 ... 2 2 A1 A2 An
8
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8.2.1
串联通风网路（3）
the Ventilation Network of Series
串联是一种最基本的联结方式，但串联风路有以 下缺点： 总风阻大，等积孔小，通风有困难。
2870
+175
ρ
0
4
+90
1
ρ ρ
34
12
2
3 -450m
• (1)矿井自然风压HN。说明是帮助还是阻碍主要通风机通风？ • (2)矿井的通风阻力hR14 • (3)矿井等积孔 • (4)设扩散器阻力 HRd=25Pa，扩散器出口动压 Hvd=47Pa，通 风机的全压Ht是多少？ • (5)主要通风机静压输出功率。
串联通风网路中各条巷道的风量是不能调节的。
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9
8.2.2
并联通风网路（1）
the Ventilation Network of Parallel
由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支所组成 的通风网络，称为并联通风网路。
C
A B C D
J E I F H K G
B A D
矿井风量计算及分配
矿井风量计算及分配目录（一）....................................... 风量计算的标准及原则•1、风量计算的标准........................................... •2、风量计算原则.............................................. •3、矿井风量计算的基础资料................................... •（二）............................................... 矿井风量计算•1、按井下同时工作的最多人数计算：........................... •2、按相对瓦斯涌出量计算 (4)3、按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算： (4)4、根据上述计算，Q取最大值54.8m3/s为本矿井需风量。
85、矿井风量分配 (8)矿井风量计算及分配一、矿井风量计算（一）风量计算的标准及原则1、风量计算的标准供给煤矿井下任何工作用风点的新鲜风量，必须依照下述各种条件进行计算，并取其最大值，作为该工作用风地点的供风量。
⑴按该用风地点同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3。
⑵按该用风点的风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其它有害气体浓度、风速以及温度等都符合《煤矿安全规程》的有关各项规定要求分别计算，取其最大值。
2、风量计算原则无论矿井或采区的供风量，均按该地区各个实际用风地点、按照风量计算标准分别计算出各个用风点的实际最大需风量，从而求出该地区的风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，作为该地区的供风量。
即“由里往外”的计算原则，由采掘工作面、硐室和其它用风地点计算出各采区用风量，最后求出全矿井总风量。
3、矿井风量计算的基础资料⑴新井设计、生产矿井的改扩建和水平延深时的采掘工作面、硐室和其它用风地点的配置数量、工程设计、平面布置图和地质说明书。
矿井风量计算与分配
矿井风量计算与分配沙子井煤矿二00九年三月矿井风量计算及分配煤矿安全工作，首先解决矿井通风“一通三防”是安全工作的重中之重。
沙子井煤矿是高瓦斯矿井，矿井通风流程达1000米左右。
总回风断面积窄，巷道转弯多，通风阻力较大，这就增加了通风的难度。
为此，必须搞好通风那个系统，合理计算分配风量。
一、风量计算（含备用风量）及分配：1、按井下同时工作的最多人数计算：Q＝4×N×K公式中：Q－矿井总供风量m3/min4－每人每分钟供风标准m3/minN－井下同时工作最多人数（取90人）K－矿井通风系数（取K＝1.25）计算：Q＝4×90×1.25＝450（m3/min）2、按分别计算法：Q＝（∑Q采+∑Q掘+∑Q峒+∑Q它）K式中：Q矿井需要风量总和量m3/min∑Q采－采煤工作实际需要风量总和m3/min∑Q掘－掘进工作面实际需要风量总和m3/min∑Q峒－机电峒室实际需要风量总和m3/min∑Q它－其它巷道备用通风量m3/minK－矿井通风系数说明：通过以上需要风量分别计算后，在列出数式计算矿井风量总和。
3、采煤工作量需要风量计算①按瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算Q采＝100×q采×k c公式中：Q采－采煤工作面需要风量m3/minq采－采煤工作面绝对瓦斯涌出量m3/minKc－工作面涌出瓦斯涌出含量不均匀系数（K取＝2）计算：Q采＝100×0.84×2＝168（m3/min）②采面瓦斯绝对涌出量计算：q CH4绝＝q总×C/100（m3/min）q CH4绝＝280（m3/min）×0.3/100＝0.84（m3/min）按布置好采面风量中瓦斯含量计算：③按矿井绝对瓦斯涌出量计算：Q CH4总＝Q总×C/100（m3/min）Q CH4总＝600×0.3/100＝1.96（m3/min）Q采＝100×1.96×2＝392（m3/min）4、按工作面温度计算：Q采＝60Vc×Sc×K公式中：Vc－采面工作事宜风速，Vc＝0.6m/s（本矿一般平均温度是6～18度）Sc－回采工作面有效断面（取Sc＝6.8m2）计算：Q采＝60×0.6×6.08＝219（m3/min）5、按炸药量计算：Q采＝25Ac公式中:Ac－采煤工作面一次使用最多炸药量：取Ac＝8.16千克计算：25×8.16＝204（m3/min）6、采煤工作面按最多人数计算：Q采＝4Nc公式中：Nc－采面同时工作的最多（Nc取50人）计算：4×50＝200（m3/min）7、按风速计算：15×Sc≤Q采≤240×Sc公式中：Sc－回采平均有效断面（Sc＝6.08m2）计算：15×Sc＝15×6.08＝91 m2＜Q采240×Sc＝240×6.08＝1459.2＞采故Q采＝220（m3/min）满足需要。
矿井风量计算及分配
矿井风量计算及分配
2.1.1矿井风量计算原则
矿井需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。
（1）按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟共计风量不得少于4m；
（2）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。
2.1.2矿井需风量的计算
2.1.2.1采煤工作面需风量的计算
采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取得最大值。
（1）按瓦斯涌出量计算
Q采=100q采ki
式中Q采采煤工作面需要风量，；
q采采煤工作面的瓦斯绝对涌出量，，
q采=日产量6.6/（2460）
k1煤层时
综采面最大：q采=19356.6/（2460）
=19356.6/1440=8.87；
普采面最大：q采=12906.6/（2460）
=12906.6/1440=5.91；
ki采煤工作面因瓦斯涌出量不均匀的备用系数，它是该工作瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。
通常机采工作
面取1.2～1.6，取1.2；
则：综采：Q采=1008.871.2=1064.4
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《通风安全学》第五章矿井通风网络中风量分配与调节要点
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
4.阻力定律
h RQ2
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
二、网络图及网络特性
1.串联风路
由两条或两条以上分支彼此首尾相连，中间没有风流分 汇点的线路称为串联风路。如图所示，由1，2，3，4，5 五条分支组成串联风路。
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
2.风量平衡定律 风量平衡定律是指在稳态通风条件下，单位时间流入某
节点的空气质量等于流出该节点的空气质量；或者说，流入 与流出某节点的各分支的质量流量的代数和等于零，即
Mi 0
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
（1）串联风路特性
7
6
1)总风量等于各分支的风量，即 9
5
6
5
MS = M1 = M2 =…= Mn
8 9
43
4
3
当各分支的空气密度相等时，
2
7
1
QS = Q1 = Q2 =…= Qn
8
1
2
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
二、网络图及网络特性
2)总风压（阻力）等于各分支风压（阻力）之和，即:
《通风安全学》第五章矿井通风网 络中风量分配和调节要点
一、风量分配基本定律
通风网络图的绘制原则： 1）用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边； 回风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部； 2）分支方向基本都应由下至上； 3）分支间的交叉尽可能少； 4）网络图总的形状基本为“椭圆”形。 5）合并节点，某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简 化为一个节点。 6）并分支，并联分支可合并为一条分支。
矿井通风网络解算基本算法之迭代法
矿井通风网络解算基本算法之迭代法（Hardy-Cross）1. 矿井通风网络风量分配及复杂通风网路解算1.1 风量分配的基本定律风流在通风网路中流动时，都遵守风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律。
它们反映了通风网路中三个最主要通风参数——风量、风压和风阻间的相互关系，是复杂通风网路解算的理论基础。
1）通风阻力定律井巷中的正常风流一般均为紊流。
因此，通风网路中各分支都遵守紊流通风阻力定律，即（1）2）风量平衡定律风量平衡定律是指在通风网路中，流入与流出某节点或闭合回路的各分支的风量的代数和等于零，即（2）若对流入的风量取正值，则流出的风量取负值。
如图1（a）所示，节点⑥处的风量平衡方程为：如图1（b）所示，回路②-④-⑤-⑦-②的风量平衡方程为：图1 节点和闭合回路3）风压平衡定律风压平衡定律是指在通风网路的任一闭合回路中，各分支的风压（或阻力）的代数和等于零，即（3）若回路中顺时针流向的分支风压取正值，则逆时针流向的分支风压取负值。
如图1（b）中的回路②-④-⑤-⑦-②，有：当闭合回路中有通风机风压和自然风压作用时，各分支的风压代数和等于该回路中通风机风压与自然风压的代数和，即（4）式中，和分别为通风机风压和自然风压，其正负号取法与分支风压的正负号取法相同。
1.2 解算复杂通风网路的方法复杂通风网路是由众多分支组成的包含串、并、角联在内结构复杂的网路。
其各分支风量分配难以直接求解。
通过运用风量分配的基本定律建立数学方程式，然后用不同的数学手段，可求解出网路内各分支自然分配的风量。
这种以网路结构和分支风阻为条件，求解网路内风量自然分配的过程，称为通风网路解算，也称为自然分风计算。
目前解算通风网路使用较广泛的是回路法，即首先根据风量平衡定律假定初始风量，由回路风压平衡定律推导出风量修正计算式，逐步对风量进行校正，直至风压逐渐平衡，风量接近真值。
下面主要介绍回路法中使用最多的斯考德–恒斯雷法(Hard.Crross算法)。
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8.2.1 串联通风网路 8.2.2 并联通风网路 8.2.3 串联网路与并联网路的对比
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6
8.2.1
串联通风网路（1）
the Ventilation Network of Series
若干巷道（风路）顺次首尾相接，称为串联风路。 串联网路的性质如下: 1 根据风量平衡定律，在串联网路中，各条巷道的风量相 等。 Q0 Q1 Q2 ... Qn 式（8.5） 2 由能量方程可知，系统总阻力，即系统始、末断面的总 机械能之差，等于各串联分支始、末断面总机械能差的迭 加。所以串联时的总阻力h0等于各分支阻力hi之和，即得 式（8.6）
简单并联
复杂并联
1 并联通风网路的性质： （1）根据风量平衡定律，并联网路总风量为各分支风量
之和（式8.9）。
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Q0 Q1 Q2 ... Qn
10
8.2.2
并联通风网路（2）
the Ventilation Network of Parallel
（2）根据风压平衡定律，并联网路 h h h ... h 0 1 2 n 总风压降等于各分支巷道的风压降。 （3）根据阻力定律： hi 2 1/ 2 代入式（8.9），得
14 2 4 34 45 46
1
5 6 3
４
6
图b，回路2-4-5-7-2的各邻接分支 的风量满足如下关系：
图b
2 7 8
5
Q12 Q34 Q56 Q78 0
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3
8.1.2
风压平衡定律
Air-pressure Balance La，逆时 针时，其阻力取“－”。 通风网路的任一回路中，无动力源时，各 分支阻力的代数和为零，即： hRi 0 式（8.2）。如图，对回路 2346中有：
hi Ri Qi
hn Rn
1 ( 1 R1
Qi (
1 R1
Ri
)
h0 R0
h1 R1
h2 R2
...
1 R0
1 R2
...
1 Rn
8.4 复杂通风网路解算
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1
8.1
概述
General Introduction
矿井风流流经各个巷道和工作面，构成复杂的通风网络系 统。通常将风道的交汇点称为节点，两节点间的风道称为 分支（巷道），两条或两条以上的分支形成的闭合回路称 为回路或网孔。通风网路通常由众多的分支及回路所组成， 按各分支联结形式不同，可分为串联、并联、简单角联和 复杂联结等。风流在网路中流动时遵循风量平衡定律、风 压平衡定律和阻力定律。 8.1.1 风量平衡定律 8.1.2 风压平衡定律 8.1.3 阻力定律
2018/10/24 2
8.1.1
风量平衡定律
Air-quantity Balance Law
网路中流进某一节点（或闭合回路） 2 的风量之和等于流出该节点（或闭 图 a ４ 合回路）的风量之和称为风量平衡 3 定律，即 Qi 0 。（8.1） 如图a，节点4处的风量平衡方程为： 1 Q Q Q Q Q 0
hR6 hR3 hR 4 hR 2 0
若网路中有动力源，如图中的回路123451：
6 2 3
5
H f H N hR1 hR 2 hR3 hR 4 hR5
一般表达式为： 式（8.3）
H f H N hRi
4
即：风压平衡定律是指在任一闭合回路中，各分 支的通风阻力代数和等于该回路中自然风压与通风机风压的代数和。
串联通风网路中各条巷道的风量是不能调节的。
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9
8.2.2
并联通风网路（1）
the Ventilation Network of Parallel
由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支所组成 的通风网络，称为并联通风网路。
C
A B C D
J E I F H K G
B A D
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8.1.3
阻力定律
Resistance Law
风流在任一分支或整个网路系统中流动均遵循阻 力定律式（8.4）：
hi Ri Q
2 i
式中hi 为巷道的风压降；Ri为巷道的风阻；Qi为 通风巷道的风量。
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8.2
串联、并联通风网路的基本性质
the Basic Characters of Series and Parallel Ventilation Network
即式 1 （8.8）
A0
1
1 1 1 2 ... 2 2 A1 A2 An
8
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8.2.1
串联通风网路（3）
the Ventilation Network of Series
串联是一种最基本的联结方式，但串联风路有以 下缺点： 总风阻大，等积孔小，通风有困难。
h0 h1 h2 ... hn
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8.2.1
串联通风网路（2）
the Ventilation Network of Series
3 根据阻力定律 hi Ri Qi2 ，串联网路的总风阻R0等于 各条巷道风阻Ri之和。 因为 R Q 2 R Q 2 R Q 2 ... R Q 2
0 0 1 1 2 2 n n
则有式（8.7）
R0 R1 R2 ... Rn
4 当矿井风阻用等积孔表示时, R=1.42/A2
1.42 1.42 1.42 1.42 ... 2 2 2 A0 A12 A2 An
1 1 1 ... 2 2 2 2 A0 A1 A2 An
8 矿井通风网路中 风流基本定律和风量自然分配
Basic Law of Airflow and Natural Distribution of Air-quantity in Mine Ventilation Network
8.1 概述 8.2 串联、并联通风网路的基本性质 8.3 角联通风网路