本章将详细探讨通风系统失稳的原因、危害，并深入地研究通风机的工况点及其稳定 性的影响因素；研究通风网络的风阻变化对通风系统稳定的影响；结合主通风机通风失稳

的成因，提出除了研究单个通风机的稳定性外，还剖析了从“通风机侧通风系统”的角度 控制通风系统稳定的可行性，提出通风机侧通风系统的等效变位理论，将“通风机侧通风 系统”等效成一台变位通风机，并研究影响其工况点的决定因素，从而方便的对通风机侧 通风系统进行控制。最后，简化出通风失稳控制对象的模型。

2。1 煤矿主通风机通风失稳的原因及危害

2。1。1 煤矿通风失稳的原因

矿井通风依靠通风动力，将定量的新鲜空气，沿着既定的通风路线不断地输入井下， 以满足回采工作面、掘进工作面、机电峒室、以及其它地点的通风需要；同时将用过的污 浊空气不断地排出地面，以完成对矿井不断输入新鲜空气和排出污浊空气的作业过程，因 此煤矿的安全生产需要连续、可靠、稳定的通风。为了保证通风系统的稳定，煤矿主通风 机作为主要的通风动力需要始终处于稳定可靠的连续运转状态；然而以下原因均可能造成 的通风机通风失稳，并具有一定的突发性。

首先，主通风机故障停机将直接造成通风失稳。由于主通风机处于污浊的气流中，工 作电压较高，电流较大；通风机出现故障的机率较大；而监测系统处于恶劣的工作环境下， 同样自身的可靠性也不高；以东滩煤矿为例，虽然主通风机配备了从国外进口的最好的监 测系统，但曾经发生过风机停机事故历时一个小时而没有被发现的案例[6]。

其次，传统的倒机方式:主通风机“先停止运行风机，再起动备用风机”（以下简称 为“停机倒机”）过程中引起的通风失稳。轴流风机为大功率设备、带负载启动，而且矿 用通风机旋转部件的惯性力比较大，风机启动电流很大，通风机启动困难是通风机设备操 作管理中的一个重要环节[6-8]。因此，备用风机启动的不确定性和由此带来的通风失稳是威 胁煤矿通风安全的又一个重要因素。此外，随着开采深度的加大，在日常生产中因主要通 风机定期倒机或检修需要的倒机，在高瓦斯和双突矿井中， 即使严格遵守《煤矿安全规 程》在 10 分钟内完成向备用风机的切换，曾多次出现因通风机倒换期间的通风失稳（系 统停风）而造成瓦斯超限现象；文献[10]分析了来自煤与瓦斯突出矿井和高瓦斯矿井的在通 风机倒机期间井下的风量和瓦斯监测数据，研究了停机倒机模式的不足，指出即使备用风 机能够顺利启动并投入运行，依照现有的“停机倒机”模式，在倒机过程中短暂系统停风 所造成的通风失稳、瓦斯积聚，已经形成高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井安全生产的重要 隐患。源头上的通风失稳不仅仅停留在主通风机异常停机和定期倒机过程中，煤矿井下巷 道受压变形、井下调风，人员、车辆的移动都可能造成风阻的大幅度波动，使轴流式风机

（工作曲线为驼峰式）的工作点落入不稳定区域，发生旋转失速、喘振等非稳定工况；此

时气流的脉动加剧、风机的性能恶化将会引起通风机的强烈振动，并伴有强烈的噪声。轴 流式风机在喘振区域长时间运行，将可能导致叶片断裂，叶轮的机械部件损坏；若不及时 采取有效措施制止，将会造成机毁房塌的后果，进而影响矿井通风系统的安全和煤矿的生 产安全[9-11]。

因此，通过对文献的研究分析，可以很方便的总结出威胁通风系统源头安全稳定性的 原因有：①运行通风机的故障停机而备用风机没能及时投入运行造成的通风长时间中断；