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【摘 要】主导分支在矿井生产中具有重要应用，管理者通过减小或消除主导分支风阻的改变，可防止风网风量出现较大波动，并且主导分支在指导新井建设上也具有重要的应用。
【关键词】灵敏度；主导分支；风阻监管
井下存在某些对风阻敏感巷道，将其定义为主导分支，如果这些巷道的风阻发生突变，将会对整个通风系统的风量分配产生重大的影响。故煤矿主导分支的确定，无论是对于矿井的设计、巷道用途，还是对矿井通风系统的分析和管理都具有重要的意义。本文基于灵敏度对通风网络进行分析，确定通风系统的主导分支，并对主导分支对于矿井生产工作的指导作用进行了分析。
1基于灵敏度的主导分支的提出
1.1灵敏度理论
对于已知风网状态的通风网络，当其中任一分支风阻Rj变化时都可能引起自身以及相关分支甚至网络中所有分支的流量Qi发生变化。若某分支的风阻Rj发生△Rj的变化时，网络中任一分支i的流量值Qi也相应地发生一个±△Qi的变化，当△Rj→0时，分支i风量变化量相对分支j的风阻变化量用灵敏度表示[1]，如下面式（1-1）所示。
式中：dij — 分支风量灵敏度；ΔQi— 分支i的风量变化量；ΔRj— 分支j的风阻变换量。具有n条分支的网络，经过上述运算，可求出各分支的灵敏度矩阵D，则整个网络的灵敏度共计个[2]。
通过灵敏度矩阵可以看出，矩阵每一列表示某一条分支风阻变化对风网中不同分支风量变化影响的大小。通风系统j分支风阻变化对通风系统中所有分支风量变化则总和，表示分支i对通风网络中主导作用的大小[3]，即：
式中：βj — 表示通风网络分支j风阻变化对网络的主导度；dij — 为第i分支风量对第j分支风阻变化的灵敏度； n — 通风网络中分支数。
1.2 主导分支的提出
通过灵敏度理论的βj值的大小，可以具体的选出矿井分支的20%作为重点监管的分支，将这些分支称为敏感分支，即将βj值按从大到小排序，把较大的前20%个分支定义为主导分支，其物理意义是某一分支风阻的改变对各分支风量变化的影响较大的一部分分支的集合，主导分支重点表征风阻变化的影响，即此分支在网络中的主导作用，因此，对于矿井实际生产来说，主导分支确定的意义在于对风阻的监管。
2 主导分支的矿井应用
2.1 高效集中管理
从矿井管理的角度来说，管理风量的变化，最有效的措施就是对风阻进行管理，若对全部分支的风阻都进行管理，则由于管理者精力和时间不足，造成管理质量差、效率低，且由于矿井分支众多，也不可能对全部分支进行管理。因此需要优选出部分分支，将其作为需要进行风阻监管的重要分支，这些分支即是主导分支。
通过对主导分支的风阻进行重点监管，能够减少分支管理的數目，实现矿井分支管理的高效、高质、省时、省能。
2.2 保持风阻稳定
通过对灵敏度矩阵中的主导度的分析发现，有些巷道风阻发生改变对整个通风系统的风量的变化影响较小，而有些巷道风阻发生改变，对整个通风系统的风量影响较大，我们把这些对风量影响较大的分支作为主导分支。加强对主导分支风阻的监管，实质就是保持风阻稳定，减小或消除风阻的变化。因此，对于主导分支，管理者需重点对风阻的动态变化进行监管。风门风窗等也应尽量安装在主导度小的分支，不应安装在主导分支上。当由于生产需要必须要较大地改变主导分支的风阻时，应进行技术论证，谨慎处理，以防出现风量大幅度波动的现象。
2.3 巷道调风与新井巷道布置
主导分支风阻的改变会使各巷道风量出现较大波动，因此管理者有效地利用主导分支，可以实现风量的高效调节。即当矿井某巷道调风困难时，可以采取增加调节风窗、风门等措施，使主导分支风阻改变，进而使其对应巷道的风量产生改变，实现大幅度调风。主导分支的风阻的改变，可能对很多分支风量都产生较大变化，因此采取此措施调风时，要对其他巷道风量的稳定性进行严密论证，不可贸然进行。
对于新建矿井，可以通过虚拟模拟技术，模拟出巷道的管网系统，通过灵敏度矩阵找出该矿井的主导分支，当布置需要经常改变风阻的巷道时，需避开主导分支，可将其布置到主导度小的分支上，以使后期通风系统稳定。
3.实例研究
3.1实验模型搭建
本实验模型以神华集团大柳塔煤矿的通风系统为原型而设计，参照大柳塔煤矿通风系统图，经合理的分析处理，对无关分支及次要分支进行删减，对主要分支及其参数进行相似模拟，进而简化为该实验物理模型。在该物理模型合理的位置上共布置了19个静压传感器，用以测定该点的相对静压值；在系统合理的位置上共布置了32个动压传感器，进行动压的测量。
3.2主导分支的确定
通过对灵敏度矩阵分析，并将分支对系统的主导度β按由大到小排列，取β中数值排在前20%为主导分支。因此需对本实验中主导分支的风阻进行重点监控，以防因其风阻的变化，导致风量剧烈变化，造成风网不稳。
4 结论
①通过搭建通风管道的物理模型，确定并验证了主导分支的选择方法，即取β值较大的前20%个分支作为主导分支。
②主导分支风阻的变化，易引起各分支风量的变化，因此需对主导分支的风阻进行重点监管，可采取有效措施消除或减小主导分支风阻的变化，它对于保持风网的稳定性具有重要意义。
③在新井设计时，将风阻经常改变的巷道布置到非主导分支中，有利于维持风网的稳定性。
④提供了一种高效省时省能的风网风量稳定性的管理方法，即集中重点地对主导分支进行管理。
参考文献：
[1] 贾进章，马恒，刘剑.基于灵敏度的通风系统稳定性分析[J].辽宁工程技术大学学报，2002，21（4）4：28-429.
[2] 刘新，郝晓华.基于相对灵敏度的通风网络分支稳定性分析[J].矿业研究与开发，2010，30（3）：89-91.
[3] 周静，刘剑，贾进章.矿井通风系统灵敏度分析[J].辽宁工程技术大学学报，2005，24：1-3.
【关键词】灵敏度；主导分支；风阻监管
井下存在某些对风阻敏感巷道，将其定义为主导分支，如果这些巷道的风阻发生突变，将会对整个通风系统的风量分配产生重大的影响。故煤矿主导分支的确定，无论是对于矿井的设计、巷道用途，还是对矿井通风系统的分析和管理都具有重要的意义。本文基于灵敏度对通风网络进行分析，确定通风系统的主导分支，并对主导分支对于矿井生产工作的指导作用进行了分析。
1基于灵敏度的主导分支的提出
1.1灵敏度理论
对于已知风网状态的通风网络，当其中任一分支风阻Rj变化时都可能引起自身以及相关分支甚至网络中所有分支的流量Qi发生变化。若某分支的风阻Rj发生△Rj的变化时，网络中任一分支i的流量值Qi也相应地发生一个±△Qi的变化，当△Rj→0时，分支i风量变化量相对分支j的风阻变化量用灵敏度表示[1]，如下面式（1-1）所示。
式中：dij — 分支风量灵敏度；ΔQi— 分支i的风量变化量；ΔRj— 分支j的风阻变换量。具有n条分支的网络，经过上述运算，可求出各分支的灵敏度矩阵D，则整个网络的灵敏度共计个[2]。
通过灵敏度矩阵可以看出，矩阵每一列表示某一条分支风阻变化对风网中不同分支风量变化影响的大小。通风系统j分支风阻变化对通风系统中所有分支风量变化则总和，表示分支i对通风网络中主导作用的大小[3]，即：
式中：βj — 表示通风网络分支j风阻变化对网络的主导度；dij — 为第i分支风量对第j分支风阻变化的灵敏度； n — 通风网络中分支数。
1.2 主导分支的提出
通过灵敏度理论的βj值的大小，可以具体的选出矿井分支的20%作为重点监管的分支，将这些分支称为敏感分支，即将βj值按从大到小排序，把较大的前20%个分支定义为主导分支，其物理意义是某一分支风阻的改变对各分支风量变化的影响较大的一部分分支的集合，主导分支重点表征风阻变化的影响，即此分支在网络中的主导作用，因此，对于矿井实际生产来说，主导分支确定的意义在于对风阻的监管。
2 主导分支的矿井应用
2.1 高效集中管理
从矿井管理的角度来说，管理风量的变化，最有效的措施就是对风阻进行管理，若对全部分支的风阻都进行管理，则由于管理者精力和时间不足，造成管理质量差、效率低，且由于矿井分支众多，也不可能对全部分支进行管理。因此需要优选出部分分支，将其作为需要进行风阻监管的重要分支，这些分支即是主导分支。
通过对主导分支的风阻进行重点监管，能够减少分支管理的數目，实现矿井分支管理的高效、高质、省时、省能。
2.2 保持风阻稳定
通过对灵敏度矩阵中的主导度的分析发现，有些巷道风阻发生改变对整个通风系统的风量的变化影响较小，而有些巷道风阻发生改变，对整个通风系统的风量影响较大，我们把这些对风量影响较大的分支作为主导分支。加强对主导分支风阻的监管，实质就是保持风阻稳定，减小或消除风阻的变化。因此，对于主导分支，管理者需重点对风阻的动态变化进行监管。风门风窗等也应尽量安装在主导度小的分支，不应安装在主导分支上。当由于生产需要必须要较大地改变主导分支的风阻时，应进行技术论证，谨慎处理，以防出现风量大幅度波动的现象。
2.3 巷道调风与新井巷道布置
主导分支风阻的改变会使各巷道风量出现较大波动，因此管理者有效地利用主导分支，可以实现风量的高效调节。即当矿井某巷道调风困难时，可以采取增加调节风窗、风门等措施，使主导分支风阻改变，进而使其对应巷道的风量产生改变，实现大幅度调风。主导分支的风阻的改变，可能对很多分支风量都产生较大变化，因此采取此措施调风时，要对其他巷道风量的稳定性进行严密论证，不可贸然进行。
对于新建矿井，可以通过虚拟模拟技术，模拟出巷道的管网系统，通过灵敏度矩阵找出该矿井的主导分支，当布置需要经常改变风阻的巷道时，需避开主导分支，可将其布置到主导度小的分支上，以使后期通风系统稳定。
3.实例研究
3.1实验模型搭建
本实验模型以神华集团大柳塔煤矿的通风系统为原型而设计，参照大柳塔煤矿通风系统图，经合理的分析处理，对无关分支及次要分支进行删减，对主要分支及其参数进行相似模拟，进而简化为该实验物理模型。在该物理模型合理的位置上共布置了19个静压传感器，用以测定该点的相对静压值；在系统合理的位置上共布置了32个动压传感器，进行动压的测量。
3.2主导分支的确定
通过对灵敏度矩阵分析，并将分支对系统的主导度β按由大到小排列，取β中数值排在前20%为主导分支。因此需对本实验中主导分支的风阻进行重点监控，以防因其风阻的变化，导致风量剧烈变化，造成风网不稳。
4 结论
①通过搭建通风管道的物理模型，确定并验证了主导分支的选择方法，即取β值较大的前20%个分支作为主导分支。
②主导分支风阻的变化，易引起各分支风量的变化，因此需对主导分支的风阻进行重点监管，可采取有效措施消除或减小主导分支风阻的变化，它对于保持风网的稳定性具有重要意义。
③在新井设计时，将风阻经常改变的巷道布置到非主导分支中，有利于维持风网的稳定性。
④提供了一种高效省时省能的风网风量稳定性的管理方法，即集中重点地对主导分支进行管理。
参考文献：
[1] 贾进章，马恒，刘剑.基于灵敏度的通风系统稳定性分析[J].辽宁工程技术大学学报，2002，21（4）4：28-429.
[2] 刘新，郝晓华.基于相对灵敏度的通风网络分支稳定性分析[J].矿业研究与开发，2010，30（3）：89-91.
[3] 周静，刘剑，贾进章.矿井通风系统灵敏度分析[J].辽宁工程技术大学学报，2005，24：1-3.