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矿井通风 煤炭科学研究总院 矿山安全技术研究分院 简介 张浪 煤科总院矿山安全分院安全所副所长 矿井通风研究室主任 注册安全工程师 一级安全评价师 电话，（010email：lnzhanglang@163.com 1 矿井通风概述 矿井通风的任务是向用风地点输送适量的新鲜空气, 供人员呼吸，稀释和排出各种有毒有害气体与浮尘，降低作业地点的环境温度, 创造良好的气候条件，特别是在发生灾变时, 能够根据救灾的需要控制与调节风流。 矿井通风是矿井安全的基础，矿井通风系统的重要性目前似乎正在被人们忽视，在事故频发的这段时期，人们更多关注瓦斯治理，但在“一通三防”中，通风是重中之重，大部分瓦斯、煤尘、火灾等事故的发生都和矿井通风系统的设计不合理、管理不到位有着密切的关系，并且事故发生后的救灾工作首先也要保证矿井有正常通风系统 ，所以矿井安全生产中，通风安全是第一位的。 矿井通风系统是通风动力、通风网络和控制风流的通风构筑物的总称。通风动力分为自然条件产生的自然风压和通风机产生的机械风压；通风网络是矿井风流按照生产要求在巷道中流动时，风流分岔、汇合线路的结构形式；通风构筑物可分为两在类：一类是通过风流的通风构筑物，如主要通风机风硐、反风装置、风桥、导风调节风窗；另一类是隔断风流的通风构筑物，如井口密闭、挡风墙、风帘和风门等。 1.1 矿井通风技术发展现状 1.通风动力 由最初自然风压通风全面发展到机械通风。 通风机：由70B2型、BY型和老式G型系离心式通风机，发展到FBCDZ型轴流式通风机、对旋式轴流式通风机、无级变频轴流式通风机。 特点：轴流式风机调节范围宽，其加速性能、动态特性和运行效率优于离心式通风机。轴流式主要通风机普遍采用了反向运转反风, 简化了附属装置, 降低了矿井外部漏风, 提高了主要通风机装置的安全可靠性和经济性。 轴流式通风机可以改变叶片角度，调整合理的工况点，使风机高效率运行，对无级变频轴流式风机还可以变频调速。 2.通风网络分析技术 通风方式：由中央式向对角式和区域式发展； 通风网络解算（自然分风）： 网络解算研究最早可以追溯到1854年，J.J.Atkinson在北英格兰采矿工程师学会上发表的一篇论文奠定了一般流体网络分流理论的基础。 1925年波兰学者H.Czeczott发表了关于通风网络中的角联分支理论，1928年提出了通风网络解算问题，1931年提出了用几何学的方法解含有角联分支的型通风网络。1935年波兰学者S.Barczyk根据非线性方程组的Newton解法，提出了一种通风网络的近似解算方法。1936年美国学者H.Cross提出一种解算流体管道网络的逐次计算法。 1951年英国学者D.Scott、F.Hinsley在在英国的《煤矿工程》上发表了“通风网络理论”一文，文中系统提出了通风网络的解算方法，该法在本质上与Cross法相同，也属于逐次迭代计算法。此外，1950年美国学者M.Mcllrog、荷兰学者W.Mass采用钨丝灯泡来模拟通风网络，日本学者在这段时间相继提出了京大一法和京大二法求解通风网络。通风网络解算数值解法已经成熟，近几十年没有提出新的方法，都是在这基础上进行算法研究，优化程序设计，提高解算收敛的速度和精度，开发可视化操作方便的解算软件，由dos系统发展到windows系统，由基于数据文件形式解算，发展到可视化表格形式解算，直到目前基于图形解算形式。 通风网络调节（按需分风）： 网络调节是按需分风要求的，波兰学者A.sa lustaowicz在1930年就提出了通风网络的降阻调节，1965年苏联学者E.N罗戈夫曾对较简单的多风井关联系统作过研究，证明在这种系统中，矿井总风量一定时，使网络通风能耗最小的必要条件是各风机风压相等。20世纪80年代，美国和我国学者又进一步证明了这一结论也适用于任意复杂的通风网络。80年代中期之后，通风网络风量调节优化技术有了较大的发展，相继提出了“图论算法”、“通路法”、“双树解法”、“单纯型法”、“可变容差法”、“约束变尺度法”和“遗传算法”等，优化模型逐步由线性转为非线性，使风网调节问题由求解局部最优解向全局最优解方向迈进。 通风系统模拟（仿真）： 矿井通风系统模拟实际上就是基于风网分风解算理论，应用计算机技术、图形学和图论技术，实现了信息处理与图形的交互，可以模拟调节通风设施和改变通风网络（如增加删减巷道、风机和通风构筑物，风门大小的调节等）来高效仿真矿井的通风系统变化。在矿井通风仿真系统研究领域，波兰和美国学者的研究成果代表了当今世界领先水平。MFIRE可以对火灾时期井下风流状态及烟雾和温度分布进行仿真。VINETPC