第五章 矿井通风网络中风量分配与调节
本章主要内容及重点和难点
1,风量分配基本定律 ----三大定律
2、网络图及网络特性
1)简单网络
2)角联及复杂网络
3、网络的动态分析
4、矿井风量调节
5,计算机解算复杂 网络
第五章 矿井通风网络中风量分配与调节
矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用图论的
方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其
属性 组 成 的系统，称为 通风网络 。
第一节 风量分配基本规律
一、矿井通风网络与网络图
(一）矿井通风网络
通风网络图,用直观的几何图形来表示通风网络 。
1,分支 （ 边, 弧 ）,表示一段通风井巷的有向线
段, 线段的方向代表井巷中的风流方向 。 每条分
支可有一个编号, 称为分支号 。
2,节点 （ 结点, 顶点 ）, 是两条或两条以上分支的交点 。
3,路（通路、道路）,是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线
路。如图中,1－ 2－ 5,1－ 2－ 4－ 6和 1－ 3－ 6等均是通路。
4,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 。
如图中, 2－ 4－ 3,2－ 5－ 6－ 3和 1－ 3－ 6－ 7
3
4
2
1
5
1
2
3
4
5 6
7
5,树,是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊
图。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树
枝。包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。
（二）矿井通风网络图
特点,１ ） 通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系,
节点位置与分支线的形状可以任意改变 。
２ ） 能清楚地反映风流的方向和分合关系, 并且是进行各种通风计算
的基础, 因此是矿井通风管理的一种重要图件 。
网络图两种类型,一种是与通风系统图形状基本一致的网络图, 如图
5-1-3所示；另一种是曲线形状的网络图, 如图 5-1-4所示 。 但一般
常用曲线网络图 。 绘制步骤：
(1) 节点编号 在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号 。
(2) 绘制草图 在图纸上画出节点符号, 并用单线条 （ 直线或弧线 ）
连接有风流连通的节点 。
(3) 图形整理 按照正确, 美观的原则对网络图进行修改 。
通风网络图的绘制原则：
(1) 用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边；回
风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部；
(2)分支方向基本都应由下至上；
(3) 分支间的交叉尽可能少；
(4) 网络图总的形状基本为, 椭圆, 形。
（５）合并节点，某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简化为
一个节点。
（６）并分支，并联分支可合并为一条分支。
二、风量平衡定律
风量平衡定律 是指在稳态通风条件下, 单位时间流入某节点的空
气质量等于流出该节点的空气质量；或者说, 流入与流出某节点
的各分支的质量流量的代数和等于零, 即
? ? 0iM
若不考虑风流密度的变化，则流入与流出某节点的各分支的体积
流量（风量）的代数和等于零，即：
如图 a，节点 4处的风量平衡方程为：
将上述节点扩展为无源回路，则上述风量平衡定律依然成立。如
图 b所示，回路 2-4-5-7-2的各邻接分支的风量满足如下关系：
? ? 0iQ
06454434241 ????? ????? QQQQQ
087654321 ???? ???? QQQQ
1
6
52 ４
3
图 a
４
2
1
7
8
3
5
6
图 b
三、能量平衡定律
假设,一般地，回路中分支风流方向为顺时针时,其阻力取, ＋,,
逆时针时，其阻力取, －, 。
（一）无动力源（ Hn Hf）
通风网路图的任一回路中，无动力源时，各分支阻力的代数和为零，即：
如图，对回路 ２－３－４ -6中有：
（二）有动力源
设风机风压 Hf,自然风压 HN 。
如图，对回路 １－ 2－ 3－ 4-5-1中有：
一般表达式为：
即,能量平衡定律是指在任一闭合回路中，各分支的通风阻力代数和等于
该回路中自然风压与通风机风压的代数和。
?
2
3
4
5
6
0?? Rih 02436 ???? RRRR hhhh
54321 RRRRRNf hhhhhHH ??????
??? RiNf hHH
第二节 简单网络特性
一、串联风路
由两条或两条以上分支彼此首尾相连, 中间没有风流分汇点的线路称为
串联风路 。 如图 5-2-1所示, 由 1,2,3,4,5五条分支组成串联风路 。
（ 一 ） 串联风路特性
1,总风量等于各分支的风量, 即
MS = M1 = M2 =… = Mn
当各分支的空气密度相等时，
QS = Q1 = Q2 =… = Qn
2,总风压（阻力）等于各分支
风压（阻力）之和，即,
?
?
???????????
n
i
ins hhhhh
1
21
4
5
8 1 2
3
6
7
9
1 2
34
56
7
8
9
3,总风阻等于各分支风阻之和，即：
4,串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系
?
?
????????????????
n
i
in
s
n
sss RRRRQ
hhhQhR
1
212
212,..
22
2
2
1
111
1
n
s
AAA
A
?????????
?
2
19.1
iRi
A ? 2 219.1 iAiR ?
??
??
?
??
22
22 119.1
19.119.1 119.1
ii
is
AA
RRs
A
（二）串联风路等效阻力特性曲线的绘制
根据以上串联风路的特性，可以绘制串联风路等效阻力特性曲线。
方法,１、首先在 h— Q坐标图上分别作出串联风路 1,2的阻力特
性曲线 R1,R2；
２、根据串联风路, 风量相等，阻力叠加, 的原则，作平行于 h轴
的若干条等风量线，在等风量线上将 1,2分支阻力 h1,h2叠加，
得到串联风路的等效阻力特性曲线上的点；
３、将所有等风量线上的点联成曲线 R3，即为串联风路的等效阻
力特性曲线。
２
1
３
１
２
R1
R2
R1
R2R1+R2
Q
H
二、并联风网
由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支所组成的通风网
络, 称为 并联风网 。 如图所示并联风网由 5条分支并联
（ 一 ） 并联风路特性：
1,总风量等于各分支的风量之和, 即
当各分支的空气密度相等时,
2,总风压等于各分支风压，即
注意：当各分支的位能差不相等, 或分支中存在风机等通风动力时,
并联分支的阻力并不相等 。
?
?
???????????
n
i
ins MMMMM
1
21
?
?
???????????
n
i
ins QQQQQ
1
21
ns hhhh ?????????? 21
1
2
3
4
6
1 2 3 4
5
3,并联风网总风阻与各分支风阻的关系
∵
∴
又 ∵
∴
即：
4,并联风网等积孔等于各分支等积孔之和，即
2Sss QRh ?
s
ss RhQ ?
nS QQQQ ????,..21
n
n
s
s
R
h
R
h
R
h
R
h ????,,,
2
2
1
1
ns RRRR
1111,..
21
????
2
21
2
111
1
???
?
???
?
?????????
??
n
sss
RRR
QhR
ns AAAA ?????????? 21
).,,(19.1 11119.1
21 ns RRRRs
A ?????
5,并联风网的风量分配
若已知并联风网的总风量，在不考虑其它通风动力及风流密度变
化时，可由下式计算出分支 i的风量。
∵
即
∴
si hh ?
22 ssii QRQR ?
SR
R
i QQ
s?
)...( 1
2
1
1
1
nRRR
i
S
s
i
s
R
Q
R
R
Q
iQ ?????
R1 R2,.,Ri Rn
QS
（二）并联风路等效阻力特性曲线的绘制
根据以上并联风路的特性，可以绘制并联风路等效阻力特性曲线。
方法,
１、首先在 h— Q坐标图上分别作出并联风路 1,2的阻力特性曲线 R1,R2；
２、根据并联风路, 风压（阻力）相等，风量叠加, 的原则，作平行于 Q轴
的若干条等风压线，在等风压线上将 1,2分支阻力 h1,h2叠加，得到并
联风路的等效阻力特性曲线上的点；
３、将所有等风压线上的点联成曲线 R3，即为并联风路的等效阻力特性曲
线。
2
1
1 2R1
R2
R1 R2
R1+R2
Q
H
三、串联风路与并联风网的比较
在任何一个矿井通风网络中, 都同时存在串联与并联风网 。 在矿井的
进, 回风风路多为串联风路, 而采区内部多为并联风网 。
并联风网的优点,１, 从提高工作地点的空气质量及安全性出发, 采用并
联风网具有明显的优点 。
２, 在同样的分支风阻条件下, 分支并联时的总风阻小于串联时的总风阻 。
例如：若 R1=R2=0.04 kg/m7，
串联,Rs１ = R1+ R2= 0.08 kg/m7
并联：
∴ Rs１, Rs１ ＝８：１
即在相同风量情况下, 串联的能耗为并联的 8 倍 。
7
04.0
1
04.0
1
112
/01.0
)(
1
)(
1
21
mkg
R
RR
S
?
?
?
?
? ２
1
３
１
２
R1
R2
2
1
1 2R1 R2
四、角联风网
（一）几个概念
角联风网, 是指内部存在角联分支的网络 。
角联分支 （ 对角分支 ）, 是指位于风网的任意两条有向通路之间,
且不与两通路的公共节点相连的分支, 如图 。
简单角联风网,仅有一条角联分支的风网 。
复杂角联风网, 含有两条或两条以上角联分支的风网 。
2
1
3 4
5
6
复杂角联风网简单角联风网
４
1
２
３
１
２
３ ４
５
（二）角联分支风向判别
原则,分支的风向取决于其始、末节点间的压能值。风流由能位高的
节点流向能位低的节点；当两点能位相同时，风流停滞；当始节点
能位低于末节点时，风流反向。
判别式（以简单角联为例 ）：
1,分支 5中无风
∵ Q5 = 0 ∴ Q1 = Q3,Q2 = Q4
由风压平衡定律,h1 = h2,h3 = h4
由阻力定律：
两式相比得：
即
或写为：
222211 QRQR ? 244233 QRQR ?
2
44
2
22
2
33
2
11
QR
QR
QR
QR ?
4
2
3
1
R
R
R
R ?
1
32
41 ??
RR
RRK
４
1
２
３
1
２
３ ４
５
２、当分支 5中风向由 2→3
节点②的压能高于节点③，则 hR2 ＞ hR1 即：
即
同理,hR3 ＞ hR4
即
又 ∵
∴
即：
或写为：
211222 QRQR ?
244233 QRQR ?
2
2
2
53
2
2
2
1
1
2 )(
Q
QQ
Q
Q
R
R ???
2
25
2
3
2
4
2
3
3
4
)( QQ
Q
Q
Q
R
R
???
2
53
52
3 )( Q QQQQ Q ?? ?
1
2
2
2
2
53
2
25
2
3
3
4 )(
)( R
R
Q
QQ
QQ
Q
R
R ??? ?
?
1
32
41 ??
RR
RRK
4
2
3
1
R
R
R
R ?
风流
３、分支 5中的风向由 3→2
同理可得：
或写为：
∴ 改变角联分支两侧的边缘分支的风阻就可以改变角联分支的风向。
对图示简单角联风网，可推导出如下角联分支风流方向判别式：
４
1
２
３
1
２
３ ４
５
4
2
3
1
R
R
R
R ?
1
32
41 ??
RR
RRK
风流
?
?
?
?
?
??
?
??
?
。中风向由，分支
中风流停滞；，分支；中风向由，分支
3251
51
2351
32
41
RR
RR
K
1
2
3
5
6
7
8
10
第三节 通风网络动态特性分析
一、井巷风阻变化引起风流变化的规律
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, 该分支的风量增大, 风压降低 。
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
9
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，末支巷道变阻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。
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大至 ∞, 故本分支风量减少到趋
近于 0；对其它分支的影响规律与分支增阻相同 。
巷道贯通时要修改网络图, 即在网络图中增加贯通后的分支 。 风
流方向取决于巷道两端点间压能差；对其它分支的影响规律与分
支减阻相同 。
二、风流稳定性分析
(一 )稳定性的基本概念
稳定性 是指当系统受到外界瞬时干扰, 系统状态偏离了平衡状态后,
系统状态自动回复到该平衡状态的能力 。
按照这种稳定性的概念, 除非在主要通风机不稳定运行 （ 工作在轴
流式风机风压特性曲线的驼峰区 ） 等特殊情况下, 矿井通风系统一
般都是稳定的 。
通风管理中所说的风流稳定性，一般是指井巷中风流方向发生变化
或风量大小变化超过允许范围的现象；且多指风流方向发生变化的
现象。
(二 )影响风流稳定性的因素
1,风网结构对风流稳定性的影响
仅由串, 并联组成的风网, 其稳定性强；角联风网, 其对角分支的
风流易出现不稳定 。
2,风阻变化对风流稳定性的影响
在角联风网中，边缘分支的风阻变化可能引起角联分支风流改变。
在实际生产矿井，大多数采掘工作面都是在角联分支中。应采取安
装调节风门的措施，保证风流的稳定性。
3,通风风动力变化对风流稳定性的影响
矿井风网内主要通风机、辅助通风机数量和性能的变化，不仅会引
起风机所在巷道的风量变化，而且会使风网内其他分支风量也发生
变化，并影响风网内其他风机的工况点。
(三 )具体如下：
1) 单主要通风机风网,当主要通风机性能发生变化时，风网内各分
支风量按主要通风机风量变化的趋势和比率而变化。
2) 多主要通风机风网内, 当某主要通风机性能发生变化时, 整个风
网内各分支风量不按比例变化 。
3) 多主要通风机风网内, 即使风网结构和分支风阻不变, 当某主要
通风机性能发生变化时, 由于风网总风量和各主要通风机风量配
置发生了变化, 因此, 各主要通风机的工作风阻与风网总风阻也
有所变化 。
4) 风网内，某巷道安设辅助通风机后，不仅该巷道本身风流发生变化，
其他巷道风流也变化。当某辅助通风机风量增大时，辅助通风机所
在巷道风量增加，包含辅助通风机在内的闭合回路中，与辅助通风
机风向一致的各巷风量增加，与其风向相反的各巷风量减小。
当辅助通风机风压过高或风量过大时，可引起其并联分支风量不足、
停风、甚至反向。引起并联分支风流反向的条件是辅助通风机风量
大于回路的总风量或辅助通风机风压大于回路内其同向分支的风压
损失。
5) 自然风压引起的风流变化, 与辅助通风机相似 。
第四节 矿井风量调节
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，要求及时进行风量调节。
从调节设施来看,有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井巷或
扩大通风断面等。 按其调节的范围,可分为局部风量调节与矿井总风量
调节。 从通风能量的角度看,可分为增能调节、耗能调节和节能调节。
一、局部风量调节
局部风量调节是指在采区内部各工作面间, 采区之间或生产水平之间
的风量调节 。 调节方法, 增阻法, 减阻法及辅助通风机调节法 。
(一 ) 增阻调节法
增阻调节法 是在通过在巷道中安设调节风窗等设施, 增大巷道中的局
部阻力, 从而降低与该巷道处于同一通路中的风量, 或增大与其关联的
通路上的风量 。 增阻调节是一种耗能调节法
主要措施, (1)调节风窗； (2)临时风帘； (3)空气幕调节装置等 。 使用
最多的是调节风窗 。
风窗调节法原理分析
如图 １，２分支风阻分别
为 R1和 R2，风量分别为 Q1,Q2。
则两分支的阻力为,h1=R1Q12
h2=R2Q22，且 h1= h2
若分支２风量不足。可在
１分支中设置调节窗。设调节风
窗产生的局部风阻为△ R。
∵ (R1+ △ R)Q1’2= R2Q2’2
∴
但增阻后，并联系统总风阻增大。使 Q’＜ Q，由于 Q’未知，实际计算过
程中，假设 Q’＝ Q。已知,△ R后，可计算调节风窗面积。
使用条件,增阻分支风量有富余。
特点,增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点；但增阻调
节法会增加矿井总风阻，减少总风量。
12 2'1
2'
2 RRR
Q
Q ???
１ R1Q
1
R2
Q2
Q
2 R1+ △ R
Q1’ R
2
Q’2
Q’
2
１
调节风窗开口面积计算：
当 Sc/S＜＝ 0.5 时，
当 Sc/S ＞＝ 0.5 时，
Sc— 调节风窗的断面积,m2； S— 巷道的断面积,m2； Q— 通达风量，
m3/s； hc— 调节风窗阻力,Pa； Rc— 调节风窗的风阻,N·s2/m8；
Rc＝ hc /Q2。
c
c hSQ
QSS
84.065.0 ?? cc RS
SS
84.065.0 ??
c
c hSQ
QSS
759.0?? c
c RS
SS
759.01 ??
(二 )减阻调节法
减阻调节法 是在通过巷道中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力，从而增
大与该巷道处于同一通路中的风量，或减小与其关联通路上的风量。
主要措施, (1)扩大巷道断面； (2)降低摩擦阻力系数； (3)清除巷道中的
局部阻力物； (4)采用并联风路； (5)缩短风流路线的总长度等。
特点, 可以降低矿井总风阻，并增加矿井总风量；但降阻措施的工程量和
投资一般都较大，施工工期较长，所以一般在对矿井通风系统进行较大
的改造时采用。
(三 )增能调节法
增能调节法 主要是采用辅助通风机等增加通风能量的方法, 增加局部地点
的风量 。
主要措施, (1)辅助通风机调节法 。 (2)利用自然风压调节法 。
特点,增能调节法的施工相对比较方便, 不须降低矿井总风阻, 增加矿井
总风量, 同时可以减少矿井主通风机能耗 。 但采用辅助通风机调节时设
备投资较大, 辅助通风机的能耗较大, 且辅助通风机的安全管理工作比
较复杂, 安全性较差 。
二、矿井总风量的调节
当矿井 （ 或一翼 ） 总风量不足或过剩时, 需调节总风量, 也就是
调整主通风机的工况点 。 采取的措施是：改变主通风机的工作特
性, 或改变矿井风网的总风阻 。
(一 ) 改变主通风机工作特性
改变主通风机的叶轮转速, 轴流式风机叶片安装角度和离心式风
机前导器叶片角度等, 可以改变通风机的风压特性, 从而达到调
节风机所在系统总风量的目的 。
R
M1
M2
M3 Q
H
(二 ) 改变矿井总风阻值
1,风硐闸门调节法
如果在风机风硐内安设调节闸门，通过改变闸门的开口大小可以
改变风机的总工作风阻，从而可调节风机的工作风量。
2,降低矿井总风阻
当矿井总风量不足时, 如果能降低矿井总风阻, 则不仅可增大矿
井总风量, 而且可以降低矿井总阻力 。
M1
R1
R2
M2
R3
M3
Q
H
第五节 应用计算机解算复杂通风网络
目的,已知风网各分支风阻和主通风机的特性，求算主要通风机的工
况点，各分支的风量和风向，以便验算各用风地点的风量和风整速是
否符合规程要求。
原理,依据风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律
方法,回路法 假设风网中每一回路内各分支的风向和风量开始，逐
渐修正风量，使之满足风压平衡定律。
节点法 假设风网中每一回路内各分支节点压力值开始，逐渐修正压
力分布，使之满足风量平衡定律。
一、改进的斯考德－恒斯雷试算法－－回路法
回路风量,把风流在风网中的流动看成是在一些互不重复的独立的闭
合回路中各有一定的风量在循环，这种风量称为回路风量。
如图：回路,ABDEF(风量 q1),BCDB(q2),DCED(q3)
独立分支,只属于一个回路的分支。反之，为非独立分支。且满足：
独立分支 (M)＝分支总数 (B)－节点数 (J)＋１
如,BC,CE,EFAB－－独立分支,BD,DE,CD－－ 非独立分支
基本思路,初拟风网中各回路风量
(如 q1 q2 q3)，使其满足风网中节
点风量风量平衡定律，然后利用
风压平衡定律对其逐一进行修正，
从而得各分支假设风量，经把迭
代计算修正，各回路风压逐渐趋
于平衡，这样各分支风量逐渐接真实值。
回路风量修正值（△ Q）：
回路中各分支阻力代数和，当分支流向与回路流向一致时，取
,＋,,反之，取, －, 。
当回路中有 Hf 和 Hn 时：
故分支风量为：
A
B
C
D
E
F
q2
q1
q3
Hf
?
?
??
?
?
?
n
i
ii
n
i
ii
QR
QR
Q
1
1
2
2
'
1
1
2
2 f
n
i
ii
n
i
nfii
HQR
HHQR
Q
?
??
?
?
??
?
?
?
QQQ ii ???'
本章作业
? 5-1,5-5,5-6,5-7,5-12,5-13,5-14
本章主要内容及重点和难点
1,风量分配基本定律 ----三大定律
2、网络图及网络特性
1)简单网络
2)角联及复杂网络
3、网络的动态分析
4、矿井风量调节
5,计算机解算复杂 网络
第五章 矿井通风网络中风量分配与调节
矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用图论的
方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其
属性 组 成 的系统，称为 通风网络 。
第一节 风量分配基本规律
一、矿井通风网络与网络图
(一）矿井通风网络
通风网络图,用直观的几何图形来表示通风网络 。
1,分支 （ 边, 弧 ）,表示一段通风井巷的有向线
段, 线段的方向代表井巷中的风流方向 。 每条分
支可有一个编号, 称为分支号 。
2,节点 （ 结点, 顶点 ）, 是两条或两条以上分支的交点 。
3,路（通路、道路）,是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线
路。如图中,1－ 2－ 5,1－ 2－ 4－ 6和 1－ 3－ 6等均是通路。
4,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 。
如图中, 2－ 4－ 3,2－ 5－ 6－ 3和 1－ 3－ 6－ 7
3
4
2
1
5
1
2
3
4
5 6
7
5,树,是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊
图。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树
枝。包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。
（二）矿井通风网络图
特点,１ ） 通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系,
节点位置与分支线的形状可以任意改变 。
２ ） 能清楚地反映风流的方向和分合关系, 并且是进行各种通风计算
的基础, 因此是矿井通风管理的一种重要图件 。
网络图两种类型,一种是与通风系统图形状基本一致的网络图, 如图
5-1-3所示；另一种是曲线形状的网络图, 如图 5-1-4所示 。 但一般
常用曲线网络图 。 绘制步骤：
(1) 节点编号 在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号 。
(2) 绘制草图 在图纸上画出节点符号, 并用单线条 （ 直线或弧线 ）
连接有风流连通的节点 。
(3) 图形整理 按照正确, 美观的原则对网络图进行修改 。
通风网络图的绘制原则：
(1) 用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边；回
风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部；
(2)分支方向基本都应由下至上；
(3) 分支间的交叉尽可能少；
(4) 网络图总的形状基本为, 椭圆, 形。
（５）合并节点，某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简化为
一个节点。
（６）并分支，并联分支可合并为一条分支。
二、风量平衡定律
风量平衡定律 是指在稳态通风条件下, 单位时间流入某节点的空
气质量等于流出该节点的空气质量；或者说, 流入与流出某节点
的各分支的质量流量的代数和等于零, 即
? ? 0iM
若不考虑风流密度的变化，则流入与流出某节点的各分支的体积
流量（风量）的代数和等于零，即：
如图 a，节点 4处的风量平衡方程为：
将上述节点扩展为无源回路，则上述风量平衡定律依然成立。如
图 b所示，回路 2-4-5-7-2的各邻接分支的风量满足如下关系：
? ? 0iQ
06454434241 ????? ????? QQQQQ
087654321 ???? ???? QQQQ
1
6
52 ４
3
图 a
４
2
1
7
8
3
5
6
图 b
三、能量平衡定律
假设,一般地，回路中分支风流方向为顺时针时,其阻力取, ＋,,
逆时针时，其阻力取, －, 。
（一）无动力源（ Hn Hf）
通风网路图的任一回路中，无动力源时，各分支阻力的代数和为零，即：
如图，对回路 ２－３－４ -6中有：
（二）有动力源
设风机风压 Hf,自然风压 HN 。
如图，对回路 １－ 2－ 3－ 4-5-1中有：
一般表达式为：
即,能量平衡定律是指在任一闭合回路中，各分支的通风阻力代数和等于
该回路中自然风压与通风机风压的代数和。
?
2
3
4
5
6
0?? Rih 02436 ???? RRRR hhhh
54321 RRRRRNf hhhhhHH ??????
??? RiNf hHH
第二节 简单网络特性
一、串联风路
由两条或两条以上分支彼此首尾相连, 中间没有风流分汇点的线路称为
串联风路 。 如图 5-2-1所示, 由 1,2,3,4,5五条分支组成串联风路 。
（ 一 ） 串联风路特性
1,总风量等于各分支的风量, 即
MS = M1 = M2 =… = Mn
当各分支的空气密度相等时，
QS = Q1 = Q2 =… = Qn
2,总风压（阻力）等于各分支
风压（阻力）之和，即,
?
?
???????????
n
i
ins hhhhh
1
21
4
5
8 1 2
3
6
7
9
1 2
34
56
7
8
9
3,总风阻等于各分支风阻之和，即：
4,串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系
?
?
????????????????
n
i
in
s
n
sss RRRRQ
hhhQhR
1
212
212,..
22
2
2
1
111
1
n
s
AAA
A
?????????
?
2
19.1
iRi
A ? 2 219.1 iAiR ?
??
??
?
??
22
22 119.1
19.119.1 119.1
ii
is
AA
RRs
A
（二）串联风路等效阻力特性曲线的绘制
根据以上串联风路的特性，可以绘制串联风路等效阻力特性曲线。
方法,１、首先在 h— Q坐标图上分别作出串联风路 1,2的阻力特
性曲线 R1,R2；
２、根据串联风路, 风量相等，阻力叠加, 的原则，作平行于 h轴
的若干条等风量线，在等风量线上将 1,2分支阻力 h1,h2叠加，
得到串联风路的等效阻力特性曲线上的点；
３、将所有等风量线上的点联成曲线 R3，即为串联风路的等效阻
力特性曲线。
２
1
３
１
２
R1
R2
R1
R2R1+R2
Q
H
二、并联风网
由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支所组成的通风网
络, 称为 并联风网 。 如图所示并联风网由 5条分支并联
（ 一 ） 并联风路特性：
1,总风量等于各分支的风量之和, 即
当各分支的空气密度相等时,
2,总风压等于各分支风压，即
注意：当各分支的位能差不相等, 或分支中存在风机等通风动力时,
并联分支的阻力并不相等 。
?
?
???????????
n
i
ins MMMMM
1
21
?
?
???????????
n
i
ins QQQQQ
1
21
ns hhhh ?????????? 21
1
2
3
4
6
1 2 3 4
5
3,并联风网总风阻与各分支风阻的关系
∵
∴
又 ∵
∴
即：
4,并联风网等积孔等于各分支等积孔之和，即
2Sss QRh ?
s
ss RhQ ?
nS QQQQ ????,..21
n
n
s
s
R
h
R
h
R
h
R
h ????,,,
2
2
1
1
ns RRRR
1111,..
21
????
2
21
2
111
1
???
?
???
?
?????????
??
n
sss
RRR
QhR
ns AAAA ?????????? 21
).,,(19.1 11119.1
21 ns RRRRs
A ?????
5,并联风网的风量分配
若已知并联风网的总风量，在不考虑其它通风动力及风流密度变
化时，可由下式计算出分支 i的风量。
∵
即
∴
si hh ?
22 ssii QRQR ?
SR
R
i QQ
s?
)...( 1
2
1
1
1
nRRR
i
S
s
i
s
R
Q
R
R
Q
iQ ?????
R1 R2,.,Ri Rn
QS
（二）并联风路等效阻力特性曲线的绘制
根据以上并联风路的特性，可以绘制并联风路等效阻力特性曲线。
方法,
１、首先在 h— Q坐标图上分别作出并联风路 1,2的阻力特性曲线 R1,R2；
２、根据并联风路, 风压（阻力）相等，风量叠加, 的原则，作平行于 Q轴
的若干条等风压线，在等风压线上将 1,2分支阻力 h1,h2叠加，得到并
联风路的等效阻力特性曲线上的点；
３、将所有等风压线上的点联成曲线 R3，即为并联风路的等效阻力特性曲
线。
2
1
1 2R1
R2
R1 R2
R1+R2
Q
H
三、串联风路与并联风网的比较
在任何一个矿井通风网络中, 都同时存在串联与并联风网 。 在矿井的
进, 回风风路多为串联风路, 而采区内部多为并联风网 。
并联风网的优点,１, 从提高工作地点的空气质量及安全性出发, 采用并
联风网具有明显的优点 。
２, 在同样的分支风阻条件下, 分支并联时的总风阻小于串联时的总风阻 。
例如：若 R1=R2=0.04 kg/m7，
串联,Rs１ = R1+ R2= 0.08 kg/m7
并联：
∴ Rs１, Rs１ ＝８：１
即在相同风量情况下, 串联的能耗为并联的 8 倍 。
7
04.0
1
04.0
1
112
/01.0
)(
1
)(
1
21
mkg
R
RR
S
?
?
?
?
? ２
1
３
１
２
R1
R2
2
1
1 2R1 R2
四、角联风网
（一）几个概念
角联风网, 是指内部存在角联分支的网络 。
角联分支 （ 对角分支 ）, 是指位于风网的任意两条有向通路之间,
且不与两通路的公共节点相连的分支, 如图 。
简单角联风网,仅有一条角联分支的风网 。
复杂角联风网, 含有两条或两条以上角联分支的风网 。
2
1
3 4
5
6
复杂角联风网简单角联风网
４
1
２
３
１
２
３ ４
５
（二）角联分支风向判别
原则,分支的风向取决于其始、末节点间的压能值。风流由能位高的
节点流向能位低的节点；当两点能位相同时，风流停滞；当始节点
能位低于末节点时，风流反向。
判别式（以简单角联为例 ）：
1,分支 5中无风
∵ Q5 = 0 ∴ Q1 = Q3,Q2 = Q4
由风压平衡定律,h1 = h2,h3 = h4
由阻力定律：
两式相比得：
即
或写为：
222211 QRQR ? 244233 QRQR ?
2
44
2
22
2
33
2
11
QR
QR
QR
QR ?
4
2
3
1
R
R
R
R ?
1
32
41 ??
RR
RRK
４
1
２
３
1
２
３ ４
５
２、当分支 5中风向由 2→3
节点②的压能高于节点③，则 hR2 ＞ hR1 即：
即
同理,hR3 ＞ hR4
即
又 ∵
∴
即：
或写为：
211222 QRQR ?
244233 QRQR ?
2
2
2
53
2
2
2
1
1
2 )(
Q
Q
Q
R
R ???
2
25
2
3
2
4
2
3
3
4
Q
Q
Q
R
R
???
2
53
52
3 )( Q QQQQ Q ?? ?
1
2
2
2
2
53
2
25
2
3
3
4 )(
)( R
R
Q
Q
R
R ??? ?
?
1
32
41 ??
RR
RRK
4
2
3
1
R
R
R
R ?
风流
３、分支 5中的风向由 3→2
同理可得：
或写为：
∴ 改变角联分支两侧的边缘分支的风阻就可以改变角联分支的风向。
对图示简单角联风网，可推导出如下角联分支风流方向判别式：
４
1
２
３
1
２
３ ４
５
4
2
3
1
R
R
R
R ?
1
32
41 ??
RR
RRK
风流
?
?
?
?
?
??
?
??
?
。中风向由，分支
中风流停滞；，分支；中风向由，分支
3251
51
2351
32
41
RR
RR
K
1
2
3
5
6
7
8
10
第三节 通风网络动态特性分析
一、井巷风阻变化引起风流变化的规律
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, 该分支的风量增大, 风压降低 。
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
9
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，末支巷道变阻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。
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大至 ∞, 故本分支风量减少到趋
近于 0；对其它分支的影响规律与分支增阻相同 。
巷道贯通时要修改网络图, 即在网络图中增加贯通后的分支 。 风
流方向取决于巷道两端点间压能差；对其它分支的影响规律与分
支减阻相同 。
二、风流稳定性分析
(一 )稳定性的基本概念
稳定性 是指当系统受到外界瞬时干扰, 系统状态偏离了平衡状态后,
系统状态自动回复到该平衡状态的能力 。
按照这种稳定性的概念, 除非在主要通风机不稳定运行 （ 工作在轴
流式风机风压特性曲线的驼峰区 ） 等特殊情况下, 矿井通风系统一
般都是稳定的 。
通风管理中所说的风流稳定性，一般是指井巷中风流方向发生变化
或风量大小变化超过允许范围的现象；且多指风流方向发生变化的
现象。
(二 )影响风流稳定性的因素
1,风网结构对风流稳定性的影响
仅由串, 并联组成的风网, 其稳定性强；角联风网, 其对角分支的
风流易出现不稳定 。
2,风阻变化对风流稳定性的影响
在角联风网中，边缘分支的风阻变化可能引起角联分支风流改变。
在实际生产矿井，大多数采掘工作面都是在角联分支中。应采取安
装调节风门的措施，保证风流的稳定性。
3,通风风动力变化对风流稳定性的影响
矿井风网内主要通风机、辅助通风机数量和性能的变化，不仅会引
起风机所在巷道的风量变化，而且会使风网内其他分支风量也发生
变化，并影响风网内其他风机的工况点。
(三 )具体如下：
1) 单主要通风机风网,当主要通风机性能发生变化时，风网内各分
支风量按主要通风机风量变化的趋势和比率而变化。
2) 多主要通风机风网内, 当某主要通风机性能发生变化时, 整个风
网内各分支风量不按比例变化 。
3) 多主要通风机风网内, 即使风网结构和分支风阻不变, 当某主要
通风机性能发生变化时, 由于风网总风量和各主要通风机风量配
置发生了变化, 因此, 各主要通风机的工作风阻与风网总风阻也
有所变化 。
4) 风网内，某巷道安设辅助通风机后，不仅该巷道本身风流发生变化，
其他巷道风流也变化。当某辅助通风机风量增大时，辅助通风机所
在巷道风量增加，包含辅助通风机在内的闭合回路中，与辅助通风
机风向一致的各巷风量增加，与其风向相反的各巷风量减小。
当辅助通风机风压过高或风量过大时，可引起其并联分支风量不足、
停风、甚至反向。引起并联分支风流反向的条件是辅助通风机风量
大于回路的总风量或辅助通风机风压大于回路内其同向分支的风压
损失。
5) 自然风压引起的风流变化, 与辅助通风机相似 。
第四节 矿井风量调节
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，要求及时进行风量调节。
从调节设施来看,有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井巷或
扩大通风断面等。 按其调节的范围,可分为局部风量调节与矿井总风量
调节。 从通风能量的角度看,可分为增能调节、耗能调节和节能调节。
一、局部风量调节
局部风量调节是指在采区内部各工作面间, 采区之间或生产水平之间
的风量调节 。 调节方法, 增阻法, 减阻法及辅助通风机调节法 。
(一 ) 增阻调节法
增阻调节法 是在通过在巷道中安设调节风窗等设施, 增大巷道中的局
部阻力, 从而降低与该巷道处于同一通路中的风量, 或增大与其关联的
通路上的风量 。 增阻调节是一种耗能调节法
主要措施, (1)调节风窗； (2)临时风帘； (3)空气幕调节装置等 。 使用
最多的是调节风窗 。
风窗调节法原理分析
如图 １，２分支风阻分别
为 R1和 R2，风量分别为 Q1,Q2。
则两分支的阻力为,h1=R1Q12
h2=R2Q22，且 h1= h2
若分支２风量不足。可在
１分支中设置调节窗。设调节风
窗产生的局部风阻为△ R。
∵ (R1+ △ R)Q1’2= R2Q2’2
∴
但增阻后，并联系统总风阻增大。使 Q’＜ Q，由于 Q’未知，实际计算过
程中，假设 Q’＝ Q。已知,△ R后，可计算调节风窗面积。
使用条件,增阻分支风量有富余。
特点,增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点；但增阻调
节法会增加矿井总风阻，减少总风量。
12 2'1
2'
2 RRR
Q
Q ???
１ R1Q
1
R2
Q2
Q
2 R1+ △ R
Q1’ R
2
Q’2
Q’
2
１
调节风窗开口面积计算：
当 Sc/S＜＝ 0.5 时，
当 Sc/S ＞＝ 0.5 时，
Sc— 调节风窗的断面积,m2； S— 巷道的断面积,m2； Q— 通达风量，
m3/s； hc— 调节风窗阻力,Pa； Rc— 调节风窗的风阻,N·s2/m8；
Rc＝ hc /Q2。
c
c hSQ
QSS
84.065.0 ?? cc RS
SS
84.065.0 ??
c
c hSQ
QSS
759.0?? c
c RS
SS
759.01 ??
(二 )减阻调节法
减阻调节法 是在通过巷道中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力，从而增
大与该巷道处于同一通路中的风量，或减小与其关联通路上的风量。
主要措施, (1)扩大巷道断面； (2)降低摩擦阻力系数； (3)清除巷道中的
局部阻力物； (4)采用并联风路； (5)缩短风流路线的总长度等。
特点, 可以降低矿井总风阻，并增加矿井总风量；但降阻措施的工程量和
投资一般都较大，施工工期较长，所以一般在对矿井通风系统进行较大
的改造时采用。
(三 )增能调节法
增能调节法 主要是采用辅助通风机等增加通风能量的方法, 增加局部地点
的风量 。
主要措施, (1)辅助通风机调节法 。 (2)利用自然风压调节法 。
特点,增能调节法的施工相对比较方便, 不须降低矿井总风阻, 增加矿井
总风量, 同时可以减少矿井主通风机能耗 。 但采用辅助通风机调节时设
备投资较大, 辅助通风机的能耗较大, 且辅助通风机的安全管理工作比
较复杂, 安全性较差 。
二、矿井总风量的调节
当矿井 （ 或一翼 ） 总风量不足或过剩时, 需调节总风量, 也就是
调整主通风机的工况点 。 采取的措施是：改变主通风机的工作特
性, 或改变矿井风网的总风阻 。
(一 ) 改变主通风机工作特性
改变主通风机的叶轮转速, 轴流式风机叶片安装角度和离心式风
机前导器叶片角度等, 可以改变通风机的风压特性, 从而达到调
节风机所在系统总风量的目的 。
R
M1
M2
M3 Q
H
(二 ) 改变矿井总风阻值
1,风硐闸门调节法
如果在风机风硐内安设调节闸门，通过改变闸门的开口大小可以
改变风机的总工作风阻，从而可调节风机的工作风量。
2,降低矿井总风阻
当矿井总风量不足时, 如果能降低矿井总风阻, 则不仅可增大矿
井总风量, 而且可以降低矿井总阻力 。
M1
R1
R2
M2
R3
M3
Q
H
第五节 应用计算机解算复杂通风网络
目的,已知风网各分支风阻和主通风机的特性，求算主要通风机的工
况点，各分支的风量和风向，以便验算各用风地点的风量和风整速是
否符合规程要求。
原理,依据风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律
方法,回路法 假设风网中每一回路内各分支的风向和风量开始，逐
渐修正风量，使之满足风压平衡定律。
节点法 假设风网中每一回路内各分支节点压力值开始，逐渐修正压
力分布，使之满足风量平衡定律。
一、改进的斯考德－恒斯雷试算法－－回路法
回路风量,把风流在风网中的流动看成是在一些互不重复的独立的闭
合回路中各有一定的风量在循环，这种风量称为回路风量。
如图：回路,ABDEF(风量 q1),BCDB(q2),DCED(q3)
独立分支,只属于一个回路的分支。反之，为非独立分支。且满足：
独立分支 (M)＝分支总数 (B)－节点数 (J)＋１
如,BC,CE,EFAB－－独立分支,BD,DE,CD－－ 非独立分支
基本思路,初拟风网中各回路风量
(如 q1 q2 q3)，使其满足风网中节
点风量风量平衡定律，然后利用
风压平衡定律对其逐一进行修正，
从而得各分支假设风量，经把迭
代计算修正，各回路风压逐渐趋
于平衡，这样各分支风量逐渐接真实值。
回路风量修正值（△ Q）：
回路中各分支阻力代数和，当分支流向与回路流向一致时，取
,＋,,反之，取, －, 。
当回路中有 Hf 和 Hn 时：
故分支风量为：
A
B
C
D
E
F
q2
q1
q3
Hf
?
?
??
?
?
?
n
i
ii
n
i
ii
QR
QR
Q
1
1
2
2
'
1
1
2
2 f
n
i
ii
n
i
nfii
HQR
HHQR
Q
?
??
?
?
??
?
?
?
QQQ ii ???'
本章作业
? 5-1,5-5,5-6,5-7,5-12,5-13,5-14
