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矿井通风网络结构可靠性的研究
2019-12-27179
 摘 要:本文主要是从矿井通风网络的基本概念及其特点、矿井通风网络结构可靠性分析对矿井通风网络总风流的不稳定的风路进行分析,明确通风网络结构的改变与风流变化的关系,保障用风地点的风流稳定性,同时为矿井的安全提供了保障。

关键词:矿井;通风;网络结构;可靠性 

一、 矿井通风网络的基本概念及其特点
(一) 通风网络的基本概念
1.分支
分支是指表示一段通风井巷的有向线段,线段的方向代表井巷风流的方向。每条分支可有一个编号,称为分支号。用井巷的通风参数如风阻、风量和风压等,可对分支赋权。不表示实际井巷的分支,如图1中的连接进、回风井口的地面大气分支8,可用虚线表示。  
2.节点
节点是指两条或两条以上分支的交点。每个节点有唯一的编号,称为节点号。在网路图中用圆圈加节点号表示节点,如图1 中的①~⑥均为节点。
3.回路
由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路,称为回路。单一一个回路(其中没有分支),该回路又称网孔。如图1 中,1-2-5-7-8、2-5-6-3和4-5-6等都是回路,其中4-5-6是网孔,而2-5-6-3不是网孔,因为其回路中有分支4。

 图1简单通风网路图 
4.树
由包含通风网路图的全部节点且任意两节点间至少有一条通路和不形成回路的部分分支构成的一类特殊图,称为树;由网路图余下的分支构成的图,称为余树。如图2所示各图中的实线图和虚线图就分别表示图5-1的树和余树。组成树的分支称为树枝,组成余树的分支称为余树枝。一个节点数为m,分支数为n的通风网路的余树枝数为n-m+1。
5.独立回路
由通风网路图的一棵树及其余树中的一条余树枝形成的回路,称为独立回路。如图2(a)中的树与余树枝5、2、3可组成的三个独立回路分别是:5-6-4、2-4-6-7-8-1和3-6-7-8-1。由n-m+1条余树枝可形成n-m+1个独立回路。 

图2树和余树 
(二) 通风网络的特点
矿井通风网络结构的特点主要表现为以下几个方面:(1)矿井通风网络的复杂性。矿井通风系统是一个比较复杂的系统,有的有300-600条网络分支、300-500个网络节点数、有数十个通风设施,这是较大的矿井。(2)矿井通风网络的动态性。随着生产的进行矿井通风网络结构也在不断地发生变化。采掘工作面不断推进、接替,采区的准备、投产、结束与接替;矿井开拓延伸等工程的不断进展,使通风系统在网络结构上随时间发生变化,也引起通风系统正常进行的各个因素;此外,由于采矿活动的影响,通风巷道受压变形、断面缩小,冒顶事故时有发生;通风设施受压变形,漏风率增大;各种通风设备也因磨损、锈蚀,性能衰退,通风机性能也逐渐衰退。从而使系统的通风参数发生变化,而且各种参数的变化是随机的。可见,通风网络是一个动态的随机的系统。
二、 矿井通风网络稳定性分析
(一) 矿井通风系统的稳定性分析
不稳定现象是指随着时间的改变矿内流动的运动参数发生波动,并且波动范围已经超过某允许值。矿井通风的不稳定主要分为正常时期的不稳定和灾变时期的不稳定。而正常时期的不稳定现象又可分为由于通风动力不稳定引起以及通风网路结构不合理引起的两种。
由于通风动力不稳定所引起的不稳定现象主要表现在:(1)某些分支由于自然风压导致风流停滞或反向;(2)风机导致的风流不稳定现象,包括风机喘振现象、多风机相互干扰现象及井下辅扇能力过大导致的循环风现象。由于通风网路结构不合理引起的不稳定现象主要表现为:(1)风流短路造成的风流剧烈波动;(2)角联分支风流不稳定现象。简单角联网路中角联分支的风向完全取决于两侧各邻近风路的风阻比,而与其本身的风阻无关。  
通风系统的稳定性可分为矿井通风系统的稳定性以及局部地区、采区的风流的稳定性。其中,主扇的台数、主扇的相对位置以及风压大小、通风网路的结构形式决定矿井通风系统的稳定性;局部或采区的通风系统决定局部地区、采区的风流的稳定性。
通风系统可以按风流稳定的程度分为高稳定系统、中等稳定系统以及低稳定系统三类。(l)高稳定系统。通风网络中没有角联的分区通风系统,和虽有角联风路但在发生事故或改变相邻风路的风阻时,实际发生风流反向的可能性很小的通风系统;(2)中等稳定系统。有复杂的角联通风网络系统,但平时风流稳定,仅在发生灾变时才会发生风流反向;(3)低稳定系统。通风系统在正常生产情况下,由于风门等通风设施管理不严,或矿车停放、坑木设备的堆积等引起风路风阻的变化,即可引起角联风路的风量变化,甚至风流方向的改变。
(二) 通风网络的风流稳定性分析
风流虽然能够满足生产和安全的需要,但是其还存在稳定性的问题。风流方向的稳定、风量的稳定性以及风流质量的问题都是风流存在稳定性问题的原因。在矿井生产的过程中,想要使网路上的风流方向都不变和风量基本稳定,那是很难做到的。因此,扇风机的工作稳定和用风点风路的风流稳定就可以保持矿井了。

三、 总结
本文从整体到局部对矿井通风网络结构的研究,这样能够很清楚的了解矿井通风网络的结构。本文把重点放在对风流不稳定的分支进行分析。
参考文献:
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