杨凯

摘 要：本文介绍了矿井通风网络分析方法的基本分类，对几种分析方法进行了研究现状的陈列，讨论了三者之间的关系，最后阐释了矿井通风网络分析方法的发展趋势。

关键词：矿井通风 网络分析 研究现状

由于煤矿工作环境的特殊性，很多国家地区的煤矿工作环境并不是很安全，时常会有事故发生，威胁着煤矿企业人员的生面健康与财产安全。而矿井网络分析方法在煤矿安全中占据着重要的地位。各国的学者们也在一直对他进行研究，目前已经研究出了很多种方法，可以大致非为图解法、物理模拟法以及数学解析法。下面将详细对其进行描述。

一、矿井通风网络分析方法

（一）图解法

图解法简单、直观，是应用比较早的方法。在通风网络进行调整时，运用图解法分析调风方案，可以在图上把调整过程和调风结果完整地显示出来。1938年，英国学者S. Weeks 利用了图解法将矿井通风网络的特性曲线以及通风机的性能曲线作为其基础做了简单的分析。1974年，唐海清提出了“实测—笔算—图解法”。1975年，宋化沂提出了极为简便的逐孔图解法。1984年，杨运良提出了一种直线图解法，这种方法适用于复杂通风网络分析，并且运用于平顶山矿务局，取得的效果非常明显。

（二）物理模拟法

物理模拟法在20世纪50年代比较的流行，曾经是通风网络分析的重要方法。1950年，美国的M.Mcllrog和荷兰的W.Maas利用钨丝灯泡研制出通风网络电气模型，并提出相应解算方法。1953年，日本平松良雄研制出配套电气模拟解算装置。之后，日本资源技术研究所研制出“FLUAC”装置，用于分析矿井通风网络的，德国煤炭协会也研制出矿井通风网络解算装置。

（三）数学解析

我国对数学解析法的研究起步较晚，但经过我国科研人员的不懈努力，近年来提出了很多具有较强实用性的方法。1992年，刘志刚提出把通风网络中巷道划分为四种类型进行解算，只要网络中雅克比矩阵满足相应条件，即可求得通风网络唯一解。1998年，西南工学院陈海焱等建立了一种实用的节点压力分析方法。1999年，王中兵等提出了相应的收敛解算方法。同年，谢贤平等提出了矿井通风网络的模糊优化数学模型，这种方法为更加符合矿井的实际情况提供了新的思路。2001年，沈汉年等提出了一种省时间的新算法，而且程序简单。2003年，王树刚等建立了矿井正常和灾变时期通风网络解算的统一数学模型。2004年，黄光球等提出了一种新的全回路调节方法，适用于存在固定风量分支的通风网络，可实现所有回路的调节和按需分配归零误差。2005年，王刚等提出了应用贪心算法解算通风网络，以期缩短计算时间，提高程序运行速度。2008年，黄光球等获得了一种新的通用节点风压法。数学解析法共有六种基本方法，其他所有方法均派生于这六种基本方法，其中分支风量法不利用图论，容易建立方程组，也易于接受掌握，但是由于未知量较多，求解复杂;回路风量法稳定可靠，适用于各种规模的风网解算，是目前应用最多，也是最有效的算法，斯考德—恒斯雷法、牛顿法、京大一试法和京大二试法均属于回路风量法;网孔风量法是回路风量法的一种特例，只适用于平面风网;分支风压法与分支风量法类似，掌握容易，但计算较为复杂;割集风压法计算十分复杂，目前较少使用此类方法;节点风压法在小型风网解算中计算速等：矿井通风网络分析方法研究现状与发展趋势，但不适用于大型风网解算。

（四）三类方法之间的关系

这三种方法都各自有各自的特点，但是这三者在本山跟上相通的。图解法首先要完成的就是将矿井通风网络特性曲线与通风机性能曲线绘制在同一平面图上，这二者的建立都离不开曲线方程的设定。而数学解析法就是将这些方程解出来。物理模拟法是利用水电网络方程替代了通风网络方程，但是同样需要求解方程组。因此，我们可以从中看出，图解法与物理模拟法分别就是数学解析法在图和水电模型上的特殊的表达方式。

二、发展趋势

就目前来说，经过了一个多世纪各个国家的学者研究，如今的矿井通风网络分析的理论都已经非常的清晰与系统，分析方法也十分地丰富，可以对任何形式和任何规模的通风网络进行分析，并且找到理想的算法。目前的计算一般主要采用图解法和数学分析法，二者之间是相互配合的，图解法用于分析简单的网络，数学分析法用来解决一些复杂的问题，他们两者之间是相辅相成的，二者也是缺一不可的。将图解法运用到计算机中，构建数学函数，使得其不再简单地运用于容易的通风网络，而是将其简单和直观的优势一直挖掘下去，是以后研究学者进行研究的主要重点。物理模拟法将会慢慢地被淘汰，因为其在应用的过程中需要建立复杂的物理模型，步骤多，而且成本高。数值模拟也被称作计算机模拟，它可以借助电子计算机，通过数值地计算以及图像的显示等方法来解决各种行业的问题，如工程方面地，物理方面地甚至生态自然环境等方面的问题。因此，在以后的研究中数值模拟将会取代其进一步发展下去。

三、结语

作为18世纪以来人类运用最为广泛地能源之一，煤炭的采集一直是人们关注的焦点。因为其作业环境比较复杂，而且容易发生安全事故，这些不稳定因素一直威胁着人类的生命健康安全以及财产安全。本文主要阐释了几种礦井通风网络的分析方法，如图解法、物理模拟法以及数学解析法介绍了它们之间的关系以及在之后的研究中主要的发展趋势，希望这些方法能够使得将来的煤矿多一分安全，少一分事故，保障人类的生命财产安全。