【摘 要】矿井通风系统不仅包括矿井通风方式、通风方法和通风网络等静态系统，而且还包括井下空气的物质变化，风流的能量变化和状态的信息变化等动态系统，即包括井下环境检测系统和风流控制系统。矿井通风网络内空气的流动，遵守伯努利方程所反映的能量守恒定律，符合阻力定律、风量平衡和风压平衡定律。同时，通风网络内风流的变化还取决于风网的状况及其动力状况。众所周知，无论是风网内分支风阻变化，都会引起矿井内风流的变化。
【关键词】矿井通风；风量调节；通风系列；风阻变化；风流稳定性；增压调节；减阻调节
0 引言
首先，矿井通风系统的管理是一项复杂工作，对整个通风系统管理和维护也是非常困难的，特别是对于特大型矿山，井巷错综复杂，井下通风设备复杂多样，井下环境多变，要准确的获得井下即时变化的信息是非常困难的，传统的人工管理方式不可能及时有效维护通风系统的运转。如果能够将整个矿井通风网络的运行状况及时有效的反馈到管理人员手中，矿井通风管理工作将得到极大改善。
1 风路中影响风流的因素
1.1 井巷风阻变化引起风流变化的规律
矿井风网内分支风阻变化是经常发生的。有些风阻变化是按原计划进行的，如采、掘工作面的推进和搬迁、采区的接替、水平的延伸、系统的调整等；有些风阻变化则是随机的，如风门的开启、巷道的垮塌、罐笼和车辆的运行等；还有因巷道老化而引起的风阻变化等。任何原因引起的风阻变化都会导致风网内风流的变化。
1.1.1 变阻分支本身的风量与风压变化规律当某分支风阻增大时，该分支的风量减小、风压增大；当风阻减小时，该分支风量增大、风压降低。这一规律是由井巷通风阻力定律和通风机风压性能特性所决定的。
1.1.2 变阻分支对其它分支风量与风压的影响规律
（1）当某分支某分支风阻增大时，包含该分支的所有通路上的其它分支的风量减小，风压亦减小；与该分支并联的通路上的分支的风量增大，风压亦增大；当风阻减小时与此相反。
（2）对于一进一出的子网络，若外部分支调阻引起其流入（流出）风量变化，其内部各分支的风量变化趋势相同。
（3）风网内，某分支风阻变化时，各分支风量、风压的变化幅度，以本分支为最大，邻近分支次之，离该分支越远的分支变化越小。
（4）风网内，不同类型的分支风阻变化引起的风量变化幅度和影响范围是不同的。一般地说，主干巷道变阻引起的风量变化幅度和影响范围大，末分支巷道变化引起的风量变化幅度和影响范围小。
（5）风网内某分支增阻时，增阻分支风量减小值比其并联分支风量增加值大；某分支减阻时，减阻分支风量增加值比其并联分支风量减小值大。这种差值，是由于当某分支风阻增减时，风网的总风阻随之增减，导致风网总风量亦发生变化而引起的。
1.1.3 巷道密闭与贯通对风流的影响
巷道密闭相当于该分支的风阻增至无穷大，故本分支风量减少到趋近于0；对其他分支的影响规律与分支增阻相同。
1.2 影响风流稳定性的因素
在生产矿井中，影响风流稳定的因素很多。通风动力、通风构筑物的非正常工作状况，自然风压，巷道的贯通与封闭，工作面的推进与转移，采区接替，生产水平过渡，巷道中的行人、行车和堆积物等等。都会影响风流的稳定。去掉上述影响因素的物理意义，就可由网络结构、巷道风阻的变化、系统通风动力的变化三个方面。
1.2.1 回路中辅助风机自然风压对风流的影响
在回路中有通风动力hp=hf+hz（辅助通风机风压加上自然风压）时，不仅有通风动力的风路的风量、风压要发生变化，而且引起的网络中其它风路的风量、风压重新分配。在有通风动力的回路中，其风压平衡定律为：
■hi-■hj-■hp=0 （1）
式中：hp为通风动力值；■hi为回路中与hp同流向的各风路的风压值；■hj为回路中与hp反流向的各风路风压值。
将上式对通风动力取微分：
■-■-1=0 （2）
当分析回路中与hp同流向的各风路风量、风压变化趋势时，令：
■dhi dhp=0
代入式（2）得：
■dhj dhp=-1 （3）
上式表明：其变化率为负值。说明有了通风动力后，与hp反流向的各风路其风压下降、风量也减少。
1.2.2 回路中其它风路的风量、风压的影响
在闭合回路中各风路的风阻、风量、风压之间关系应满足风压平衡定律，即：
hk +■hi-■hj=0 （4）
式中：hk为回路中风阻变化的风路ek的风量值；■hi为回路中与ek同流向的各风路的风压值；■hj为回路中与ek反流向的各风路的风压值。
将式（4）取微分为：
dhk / drk +■dhi drk-■dhj drk= 0 （5）
式（5）表明：在回路中改变某一风路的风阻，不仅该风路的风量、风压发生变化，其它风路的风量、风压也发生了变化。
1.2.3 风路中风阻变化对风流的影响
风路的风阻，风量，风压之间的关系满足阻力定律，即：
hk=rk q■■ （6）
当rk发生变化时，其风量，风压也相应的发生改变，对式（6）取微分：
dhk / drk= q■■+2rkqkdqk / drk （7）
式中：dhk / drk为风路的风压对风阻的变化率；dqk / drk为风路中风量对风阻的变化率；
上式表明：风阻变化时，其风压风量均发生改变。
2 矿井风量调节
2.1 风量调节的基本方法
2.1.1 增阻调节
增阻调节是在风网的有关分支上，安装某种能增加该分支风阻的设施，如安设风门、调节风窗等。矿井总进或总回风系统内增阻调节法主要适应于主要通风机的能力过大、矿井供风量过剩的矿井，其调节方法通常是在矿井的风硐中利用调节阀门调节或在矿井的总回风巷道内设置调节风窗增大矿井的总风阻来实现；对于一部分用风地点风量过剩、而其它部分用风地点风量不足的风网，是在风量过剩的用风地点或有关巷道内增设增阻调节设施达到调节目的。生产矿井通风系统中通过在巷道里安装风窗来实现增阻调节；另外，当某些用风地点完成了生产任务，如采煤工作面收作，而不需供给新风流时，往往采用设置风门或封闭方式来控制风流，这样也增加了系统的阻力。
2.1.2 减阻调节
减阻调节就是在风网调节的分支上减小风阻。其具体的措施有：降低巷道局部阻力，即消除井巷突然扩大、缩小的结构形式；巷道转弯出加大曲率半径并做成圆弧；改变井巷的支护形式或井巷壁面光滑度；扩大井巷断面等。减阻调节一般是在矿井供风不足、一时又无法提高矿井主要通风机的能力或采用提高主要通风机能力不经济的情况下实施的调节措施。对供风不足的用风地点，其减阻调节措施可在本分支内进行，也可在用风地点的上游或下游分支内实施。
2.1.3 增压调节
增压调节就是在风网的分支内安设某种增能设施，如辅助通风机、引射器等。这种调节方法是用在主要通风机工作能力不足，最大通风阻力路线上的阻力又不能降低或降低的代价太大的条件下采用。
2.2 风量调节的原理
矿井通风网络中风流的流动遵循通风三大定律。在既定网络结构，各分支风阻已知的前提下，欲改变某些分支的风量，则意味着这些分支的需风量与自然分配的风量不吻合。若按需风量考虑，则风压平衡定律无法满足，即：
■Cij（rjqj2-hf-hNj）≠0 i=1，2，…，b （8）
这时必须采取人为干预措施，即采取风量调节措施，才能使风量平衡定律得到满足。通常采用的方法是在某些分支中考虑一阻力调节值Δhj>0，即：
■Cij（rjqj2+Δhj-hfj-hNj）=0 i=1，2，…，b （9）
上式即为通风网络中风流调节的基本数学模型。若Δhj>0，需增阻调节；若Δhj<0，需减阻或增压调节；若Δhj=0，则不需调节。
3 结束语
总之，在矿井通风网络中，风量的自然分配往往不能满足作业地点的风量需求，因而需要对风量进行调节。随着生产的发展和变化，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，它对矿井安全和节约通风能耗都有重大的影响。
【参考文献】
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[责任编辑：丁艳]