淺論煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的簡化技術(shù)及其效果分析

梁輝

[摘 要]淺析煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的基本特點(diǎn)、簡化技術(shù)措施、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)以及簡化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用效果等。

[關(guān)鍵詞]煤礦通風(fēng)；網(wǎng)絡(luò)圖；簡化技術(shù)；應(yīng)用關(guān)鍵；效果

中圖分類號：TD17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）23-0009-01

引言：對于煤礦來講，每個礦井都有各自的通風(fēng)系統(tǒng)，它也是保障煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵與基礎(chǔ)。保證通風(fēng)系統(tǒng)正常，并發(fā)揮其自身的優(yōu)勢和作用，也是確保完成煤礦安全生產(chǎn)目標(biāo)的主要任務(wù)。然而，實(shí)際煤礦通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是比較復(fù)雜的，為了將網(wǎng)絡(luò)用數(shù)字圖形的形式表示在圖上，這就形成了煤礦通風(fēng)工程網(wǎng)絡(luò)圖。此圖形成的過程中，就要通過細(xì)致的技術(shù)分析通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，將復(fù)雜的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)簡化成網(wǎng)絡(luò)圖，才能為應(yīng)用創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1 煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的基本特點(diǎn)

煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖是安全生產(chǎn)的重要圖件，是必備的。在通風(fēng)系統(tǒng)圖上可以反映出通風(fēng)巷道的位置、長度和連接關(guān)系及構(gòu)筑物的位置等。它能如實(shí)反映了煤礦的通風(fēng)走向真實(shí)情況，為下步多種應(yīng)用提供了資料平臺。但是，通風(fēng)節(jié)點(diǎn)和巷道過多，或存在較多的交叉重疊，圖上也不便反映，也不便于通風(fēng)分析。因此，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的反映也有局限性，不能體現(xiàn)太多的細(xì)節(jié)。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的主要特點(diǎn)：①有限圖：對于煤礦通風(fēng)系統(tǒng)，不論通風(fēng)巷道怎樣交錯縱橫，其風(fēng)流都只能經(jīng)過有限的巷道，也就是說通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖由有限分支和節(jié)點(diǎn)所組成；②非簡單圖：煤礦通風(fēng)系統(tǒng)存在并聯(lián)通風(fēng)的情況（主井、副井進(jìn)風(fēng)并聯(lián)，多條巷道的并聯(lián)等），而在圖中則只能表現(xiàn)為重邊；③有向連通：通風(fēng)系統(tǒng)以風(fēng)流流動形式連通系統(tǒng)，而反映在網(wǎng)絡(luò)圖中則利用分支方向表現(xiàn)對應(yīng)巷道風(fēng)向；④賦權(quán)圖：在通風(fēng)管理與解算通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要了解巷道的風(fēng)量、風(fēng)阻、支護(hù)情況和斷面大小等具體參數(shù)，其參數(shù)在圖中是分支并聯(lián)；⑤線和節(jié)點(diǎn)：通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖在表示了線和節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，與巷道的實(shí)際長度和位置無關(guān)，這是與通風(fēng)系統(tǒng)圖的區(qū)別；⑥節(jié)點(diǎn)風(fēng)壓：通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖修改簡單，用處大，可將通風(fēng)系統(tǒng)圖轉(zhuǎn)制成節(jié)點(diǎn)風(fēng)壓標(biāo)注通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。節(jié)點(diǎn)風(fēng)壓位置與巷道風(fēng)向相對應(yīng)，無需再標(biāo)注方向，這使網(wǎng)絡(luò)圖更加簡潔清晰了，便于了觀察。

2 煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的簡化技術(shù)措施

煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖在分析煤礦井下通風(fēng)時(shí)，其明顯的特點(diǎn)就是準(zhǔn)確無誤和清晰簡潔。準(zhǔn)確無誤就是在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖上能真實(shí)反映通風(fēng)系統(tǒng)中巷道連接的關(guān)系，能與通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際情況相符合；清晰簡潔就是在網(wǎng)絡(luò)圖上清晰直觀，巷道交叉少，分布又合理?；诖艘?，有必要對節(jié)點(diǎn)多、巷道多的網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行合理的進(jìn)行簡化。而經(jīng)過簡化的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，還必須能夠準(zhǔn)確反映通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，并保證簡化誤差在可允許范圍之內(nèi)。在煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的簡化方式上，它一般分為等效和有效簡化兩種形式，簡化效果稍有差異。

1）等效簡化法。這種簡化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖法不存在誤差。如簡化并聯(lián)風(fēng)道、簡單串聯(lián)，可用一條等效分支替代串聯(lián)或并聯(lián)分支，等效風(fēng)阻仍根據(jù)串聯(lián)或并聯(lián)公式計(jì)算。至于等效簡化的應(yīng)用，可根據(jù)實(shí)際需要將子系統(tǒng)或局部采區(qū)的風(fēng)網(wǎng)用等效分支替代?？衫米詣雍喕ぞ哌M(jìn)行等效簡化，過程分不同層次。當(dāng)兩個分支并聯(lián)后可能與其他分支串聯(lián)，或?qū)⒋?lián)子網(wǎng)簡化為一條分支。分支可能與其他分支產(chǎn)生新的串聯(lián)或并聯(lián)，所以需要層層簡化。等效簡化對減少通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?jì)算機(jī)內(nèi)存和提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度具有重要作用，其用途也廣。

2）有效簡化法。它存在可預(yù)料的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖簡化誤差，也是一種不等效的簡化法。每次簡化的網(wǎng)絡(luò)圖系統(tǒng)與實(shí)際通風(fēng)系統(tǒng)特征相比有所改變，系統(tǒng)的風(fēng)量分配產(chǎn)生差別，有助于通風(fēng)調(diào)風(fēng)，因此該發(fā)也很有必要。簡化內(nèi)容包括：當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)相近風(fēng)流間的風(fēng)阻很小時(shí)，可將其合分點(diǎn)簡化為一點(diǎn)，也就是將較小風(fēng)壓的局部風(fēng)網(wǎng)并成一點(diǎn)；標(biāo)高相同的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口簡化為一節(jié)點(diǎn)；無法忽視進(jìn)風(fēng)口風(fēng)壓，則將風(fēng)壓計(jì)入通風(fēng)動力；或采取虛擬風(fēng)道，在進(jìn)風(fēng)口和回風(fēng)口增設(shè)零風(fēng)阻分支，將風(fēng)壓之余其中，但如果合并節(jié)點(diǎn)后會改變風(fēng)流關(guān)系及串聯(lián)風(fēng)網(wǎng)端點(diǎn)則不宜并點(diǎn)；通風(fēng)構(gòu)筑物的漏風(fēng)量較小，可將其所在區(qū)域或分支視為斷路，不在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖中顯示。這些都是處理網(wǎng)絡(luò)圖的方法。

3 煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)

煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖是通風(fēng)分析的重要工具，不能分析判斷通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)阻、風(fēng)量、風(fēng)壓及并聯(lián)規(guī)律，還能得出通風(fēng)趨勢，并反作用于通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的分析。應(yīng)用關(guān)鍵集中在以下兩點(diǎn)：

1）分析通風(fēng)趨勢與規(guī)律?？衫猛L(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖分析通風(fēng)趨勢，即巷道內(nèi)風(fēng)阻的變化會造成整個通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)量變化，就需要對新風(fēng)量分配進(jìn)行層次性的定性分析，目的就是充分掌握風(fēng)阻變化時(shí)的風(fēng)量分配規(guī)律，以便應(yīng)用通風(fēng)管理。分析通風(fēng)趨勢：①風(fēng)阻改變的情況下通風(fēng)系統(tǒng)全部風(fēng)量變化的規(guī)律；②通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)量變化的特征；③多個風(fēng)阻變化的綜合影響。關(guān)聯(lián)分析：對一般通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，考察的對象是內(nèi)部系統(tǒng)（包含變化源風(fēng)道及與其串聯(lián)的井下風(fēng)道）和外部系統(tǒng)（包含與內(nèi)部系統(tǒng)風(fēng)道并聯(lián)的所有需要風(fēng)量分配分析的巷道）。而內(nèi)外部系統(tǒng)巷道存在關(guān)聯(lián)，可分別用一條巷道表示。增加內(nèi)部系統(tǒng)中風(fēng)道的風(fēng)阻，則總風(fēng)阻增加，外部系統(tǒng)風(fēng)阻也會相應(yīng)增加，所以減少了內(nèi)部系統(tǒng)風(fēng)量，也增加了外部系統(tǒng)風(fēng)量；否則就相反。調(diào)節(jié)分析：分析調(diào)風(fēng)時(shí)，可利用增加風(fēng)阻的方式，會減少通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖中的總風(fēng)量，則通風(fēng)特征曲線趨向扁平，需要向下移動通風(fēng)系統(tǒng)的主通風(fēng)機(jī)。實(shí)際通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖中，節(jié)點(diǎn)和巷道較多，進(jìn)入內(nèi)部系統(tǒng)風(fēng)道的風(fēng)流多來自上游風(fēng)道，風(fēng)流會很多風(fēng)道流向煤礦主扇。明確、區(qū)別實(shí)際網(wǎng)絡(luò)圖的內(nèi)外部系統(tǒng)，就需要標(biāo)記風(fēng)流構(gòu)成等。

2）對風(fēng)量的調(diào)節(jié)分析。生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，井下瓦斯涌出量增大，風(fēng)阻隨之增加，導(dǎo)致井下所需風(fēng)流變化。為保障井下通風(fēng)，工作地點(diǎn)有足夠風(fēng)量，需要不斷調(diào)節(jié)井下風(fēng)量。調(diào)風(fēng)分析也就是對調(diào)風(fēng)措施選擇和應(yīng)用進(jìn)行的分析。一般調(diào)節(jié)措施主要依靠調(diào)節(jié)風(fēng)道風(fēng)阻的方法，使風(fēng)流達(dá)到平衡狀態(tài)。調(diào)風(fēng)措施：調(diào)風(fēng)地點(diǎn)已確定時(shí)，在不影響其他巷道風(fēng)速和風(fēng)量情況下，可變動調(diào)風(fēng)地點(diǎn)。當(dāng)井下總風(fēng)量達(dá)到要求時(shí)，先采取減小風(fēng)阻的方法。如拆除風(fēng)窗，因工期和成本低，不宜采取擴(kuò)大風(fēng)道斷面方式。這是調(diào)風(fēng)的主要措施。若增加風(fēng)窗，但在運(yùn)輸巷道不適用，變形嚴(yán)重和設(shè)有構(gòu)筑物的風(fēng)道中增加風(fēng)阻方法應(yīng)用較多。所以利用通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖分析調(diào)風(fēng)時(shí)需要逐次進(jìn)行，先找出滿足調(diào)風(fēng)效果和風(fēng)量的調(diào)風(fēng)地點(diǎn)和調(diào)節(jié)值，經(jīng)多次驗(yàn)證，直到達(dá)到風(fēng)量要求。假如總風(fēng)量無法滿足調(diào)風(fēng)要求時(shí)，就要對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整或更換。風(fēng)量調(diào)節(jié)：先要繪制簡化的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，并進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算。利用進(jìn)、回風(fēng)口的通風(fēng)敏感度和風(fēng)流構(gòu)成進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的初始解算；然后在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖上渲染內(nèi)部系統(tǒng)風(fēng)道，并分級渲染其風(fēng)流構(gòu)成；最后對調(diào)風(fēng)點(diǎn)采取減小風(fēng)阻的方法。若能實(shí)現(xiàn)調(diào)風(fēng)目標(biāo)，將其視為初選地點(diǎn)，再考慮內(nèi)部系統(tǒng)中是否存在更適合的減阻點(diǎn)。如此選擇最佳減阻方案，直到確定調(diào)風(fēng)量目的。

4 簡化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用效果

作為煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖來講，它則是煤礦安全生產(chǎn)中的一個重要圖形工具。但是，但是實(shí)際的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)往往比圖上的網(wǎng)絡(luò)更為復(fù)雜，為直觀顯現(xiàn)，這就要對對煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖實(shí)施切實(shí)可行的簡化。利用有效的簡化技術(shù)，建立相應(yīng)的簡化模式，就能將簡化后的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖更加簡潔、直觀，便于應(yīng)用通風(fēng)系統(tǒng)分析。而且簡化后的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖還可以有效應(yīng)用在分析通風(fēng)趨勢和風(fēng)量調(diào)節(jié)之中，這就為煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)整，以及保障實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)提供了較好的可靠性。

結(jié)束語

煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖簡化技術(shù)，在煤礦通風(fēng)工作中非常實(shí)用，能解決很多現(xiàn)實(shí)問題，確保井下通風(fēng)的安全，并為提高通風(fēng)效率的提高及煤礦經(jīng)濟(jì)效益的提升奠定基礎(chǔ)。

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