地下矿通风系统风门对通风系统的影响研究-论文.pdf

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1、·试验研究·IMP化i矿物与扣I2014年第6期文章编号：1008—7524(2014)06—0023—05地下矿通风系统风门对通风系统的影响研究黄光球，陆秋琴(西安建筑科技大学管理学院，陕西西安710055)摘要：利用通风系统点风流平衡关系和回路阻力平衡关系，基于空气动力学特征的制约关系，分析了井下通风系统中风门对各分支的影响，以及某些分支安装风门后，其他分支的风量和阻力变化的分析模型，给出了度量风量和阻力反应敏感性强弱的方法，并提出了通风系统风门安装的最优调节模型，通过这些模型可预先进行运算分析，对于风门的使用具有较好的指导作用。关键词：

2、矿井通风；风门；风流稳定性分析；风阻调节法中图分类号：TD721文献标识码：A0引言除这些分支后，若通风系统中还存在与安装风门风门是调节井下通风系统风流的重要设施，的分支连通且人度一1、出度一1[¨]，或人度=2、在地下矿通风系统中被广泛应用口]。在地下矿开出度=0c"]，或入度一O、出度一2[】3的分支，则要采过程中，随着开采深度的不断加大，通风系统变将这些分支删除。假设删除集合c中的分支及其得更为复杂，为了调节通风系统的风流，风门常常上述关联分支后剩下的分支数为E，节点数为F，被过度地使用，例如，某些地下矿井下安装的风门回路数M—E—F+

3、1。显然，风门安装后，通风甚至超过100道[2]，其深层次原因是对风门的使系统也必须满足节点风流平衡定律Ll，即：E用缺乏理论指导，特别是风门对整个通风系统风aij(QJ+△Q)一o，1，2，⋯，F(1)流的影响更是没有理论分析方法，安装风门时未，1式中，Q，——风门安装前通风系统分支J的风考虑其对整个通风系统风流分布的影响等。而过量；△Q——风门安装后分支J的风量变化；多地使用或滥用风门，会使通风系统的管理更加a——依附于节点的分支的风流方向，ad==：1、困难。为此，本文借助通风系统节点风流平衡方一1或0，分别表示节点是分支J的末端点、首

4、端程和回路阻力平衡方程来分析通风系统在风门安点或不是分支J的端点。装前后各分支问风量、风压的制约关系，研究风门同理，风门安装后，通风系统必须满足回路阻对通风系统的影响，为其对通风系统的负面作用力平衡定律，于是列出M=N—J+1个独立回路的抑制寻求解决方案。阻力平衡方程_1，即：2风门对风流稳定性影响的分析E假设通风系统中某些分支同时安装风门，则∑boER，(Q+△Q，)lQJ+△Ql—FJ(QJ+一1，这些分支无风流通过，为了维持节点风流平衡方△Q，)一P，]一0一1，2，⋯，M(2)程和回路阻力平衡方程，通风系统中其他分支的风量必定对此变化

5、作出某种程度的反应。设安装式中，R，为分支J的风阻；P为分支的自然风风门的分支的集合为C，此时在集合C中的分支无风流通过，这些分支应从通风系统中删除。删*收稿日期：2013—09一l1基金项目：陕西省重点学科建设专项资金资助项目(E08001)；陕西省房地产技术经济及管理研究(E08005)；陕西省科学技术研究发展计划项目(2013K11—17)；陕西省教育厅科技计划项目(编号：12JK0789)。作者简介：黄光球(1964一)，男，湖南桃源人，博士，教授，博导，研究方向为采矿工程。·23··试验研究·IM&P化工矿物与加工2014年第6期压

6、；Fj(QJ)别为分支的风机风压；b为回路矩风流的有利作用，但要消除因风门安装对某些分阵元素，b-1，一1或0，分别表示分支J属于回路支所产生负面影响。i且与回路方向相同、与回路方向相反或不属于回2．1风阻调节法路i。设删除风门分支及其关联分支后，通风系统由式(1)和式(2)所组成的方程组可以确定通中剩下的分支数为E，节点数为F，而实施调节的风系统各分支的风量变化量△Q，，J一1，2，⋯，分支的集合为D，其中分支r的风阻调节量为E。由于一个通风系统的独立回路数等于余树分△R，r∈D；因风门安装起负面作用的分支的集支数，若确定了M个余树分支的风

7、量Q，，一1，2，合为G，其中风量可调区间为[，Q]，J∈G；无⋯，M，则通风系统中各分支的风量可由余树分风门时的通风系统风流基本格局为，一1，2，支风量完全确定¨]，即：⋯，E，但JG；由于通风网络中存在S个固定风M量分支，其所组成的集合为K，Q为集合K中分Qjb．,jQ，J一1，2，⋯，E(3)m=1支J的按需供风的风量。风量调节的目标是尽可当通风系统某些分支安装风门确定后，分支能使所有参与调节的分支的风阻增、减值最小，为J风量发生变化，这种变化可用如下公式描述：达到此目的，可以构造出如下优化模型：￡一，J∈{1，2，⋯，E)一C(4)m

8、inf：∑(△R)。』r∈D式(4)中的￡称为分支j的风量变化对通风系统S．t．安装风门后的风量敏感指数，这种敏感指数有4EQ,IQrI-Fr(Q,)种可能性：a．