河南理工大學(xué)通風(fēng)安全學(xué)考試試卷試題2

1、礦井通風(fēng)安全學(xué)考試試卷參考答案和評分標(biāo)準(zhǔn)一、簡述題(每題3分，共18分)1、造成礦井空氣中氧濃度減少的主要原因是什么煤礦安全規(guī)程對礦井采掘工作進(jìn)風(fēng)流中的氧氣濃度有何規(guī)定？答：造成礦井空氣中氧濃度減少的主要原因是：人員呼吸；煤巖和其他有機物的緩慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸。此外，煤巖和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對降低。（2分)煤礦安全規(guī)程對礦井采掘工作進(jìn)風(fēng)流中的氧氣濃度有如下規(guī)定：采掘工作面進(jìn)風(fēng)流的氧氣濃度不得低于20%。（1分)2、抽出式通風(fēng)礦井的主要通風(fēng)機為什么要外接擴散器擴散器安裝有效的條件是什么答：安裝擴散器回收動能（1分)。就是在風(fēng)流出口加設(shè)一段斷面逐漸擴大

2、的風(fēng)道，使得出口風(fēng)速變小，從而達(dá)到減小流入大氣的風(fēng)流動能。擴散器安設(shè)的是否有效，可用回收的動能值(Dhv)與擴散器自身的通風(fēng)阻力(hRd)相比較來確定，即：Dhv= hvexhvex> hRd 有效；Dhv= hvexhvex< hRd 無效 （2分)3、簡述降低礦井井巷摩擦阻力的措施？答： 減小摩擦阻力系數(shù)。 保證有足夠大的井巷斷面。在其它參數(shù)不變時，井巷斷面擴大33%，Rf值可減少50%。 選用周長較小的井巷。在井巷斷面相同的條件下，圓形斷面的周長最小，拱形斷面次之，矩形、梯形斷面的周長較大。 減少巷道長度。 避免巷道內(nèi)風(fēng)量過于集中。（前四條每個0.5分，最后一個1分)4、礦井

3、總風(fēng)量調(diào)節(jié)的方法有哪些？答：改變主通風(fēng)機工作特性；改變礦井總風(fēng)阻值，包括風(fēng)硐閘門調(diào)節(jié)法、降低礦井總風(fēng)阻。（每個1分)5、掘進(jìn)通風(fēng)安全裝備系列化包括哪些內(nèi)容 并有何安全作用答：保證局部通風(fēng)機穩(wěn)定可靠運轉(zhuǎn)；加強瓦斯檢查和監(jiān)測；綜合防塵措施；防火防爆安全措施；隔爆與自救措施。（每個0.5分)作用：提高了礦井防災(zāi)和抗災(zāi)能力，降低了礦塵濃度與噪聲，改善了掘進(jìn)工作面的作業(yè)環(huán)境。尤其是煤巷掘進(jìn)工作面的安全性得到了很大提高。（0.5分)6、瓦斯爆炸的基本條件有哪些？瓦斯?jié)舛仍诒ǚ秶鷥?nèi)，瓦斯在空氣中的爆炸下限為56，上限為1416；氧氣濃度大于12%；高于最低點燃能量的熱源存在的時間大于瓦斯的引火感應(yīng)期。(3

4、分)二、計算題(1題10分、2題25分、3題15分，共50分) 1、(10分)如圖1所示，已知、號水柱計的讀數(shù)分別為196Pa、980Pa，請問：(1) 判斷圖1的通風(fēng)方式，標(biāo)出 (2) 、號水柱計測得是何壓力？求出號水柱計讀數(shù)，并在圖中標(biāo)出液面位置？圖1答：(1) 圖1的通風(fēng)方式為抽出式通風(fēng) (1分)；風(fēng)機位置 (1分)、風(fēng)流方向 (1分)、皮托管正負(fù)端 (1分)、液面位置 (1分)如下圖所示(2)、號水柱計分別測相對靜壓 (1分)；動壓 (1分)；相對全壓 (1分)。號水柱計讀數(shù)= -980Pa - 196Pa= -1176Pa (2分)2、(25分)某抽出式通風(fēng)礦井如圖2所示，已知Z0=

5、70m，Z12=530m。地面空氣平均密度0=1.2Kg/m3，進(jìn)風(fēng)井空氣平均密度12=1.18Kg/m3，回風(fēng)井空氣平均密度34=1.17Kg/m3，風(fēng)峒中斷面4空氣的密度4=1.15Kg/m3。風(fēng)峒斷面積7.5m2，通過的風(fēng)量94m3/s，通風(fēng)機房水柱計的讀數(shù)為1600Pa。求：(1) 礦井自然風(fēng)壓HN。說明是幫助還是阻礙主要通風(fēng)機通風(fēng)？(2) 礦井的通風(fēng)阻力hR14；(3) 通風(fēng)機的靜壓Hs；設(shè)擴散器阻力HRd=30Pa，擴散器出口動壓Hvd=45Pa、通風(fēng)機的全壓Ht是多少？(4) 礦井的等積孔A。(5) 主要通風(fēng)機靜壓輸出功率。圖2答： (1) 礦井自然風(fēng)壓=70×9.8&

6、#215;1.2+530×9.8×1.18600×9.8×1.17=72.52 Pa 由題意得，礦井自然風(fēng)壓幫助主要通風(fēng)機通風(fēng)。 (計算正確4分，說明幫助還是阻礙1分)(2) 通風(fēng)機的靜壓 礦井的通風(fēng)阻力Pa (5分)(3) 通風(fēng)機的全壓 (5分)(4) 礦井總風(fēng)阻 礦井的等積孔 (5分) (5) 主要通風(fēng)機靜壓輸出功率：(5分)3、(15分)如圖3所示各風(fēng)路的阻力分別為h1=120，h2=90，h3=100，h4=h5=70，h6=160，h7=70，單位為Pa，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)Q=20m3/s，。計算： (1)該網(wǎng)絡(luò)的通風(fēng)阻力及其風(fēng)阻？ (2)在圖中標(biāo)注出通

7、風(fēng)構(gòu)筑物的位置？圖3答：由題意得，h1=120Pa，h2=90，h1與h2是并聯(lián)，因此取阻力相對比較大的h1=120Pa，為使阻力相等，在支路2上加通風(fēng)構(gòu)筑物。 因此，左邊支路總阻力為h左= h1+ h6=120+160=280 Pa；同理，右邊支路總阻力為h右= h3+ h4 +h7=100+70+70=240 Pa。(1) 由于左右兩邊支路并聯(lián)，整個通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的阻力為280 Pa， (7分)由h=RQ2得， (3分)(2) 并且在右邊支路上加通風(fēng)構(gòu)筑物。具體位置如圖4或者圖5所示 (5分) 圖4 三、論述題(1題10分，2題10分，3題12分，共32分)1、敘述礦井煤與瓦斯突出定義、危害及其

8、預(yù)防煤與瓦斯突出的主要技術(shù)措施。答：礦井煤與瓦斯突出定義：煤礦地下采掘工程中，在極短的時間內(nèi)(幾秒到幾分鐘內(nèi))，從煤、巖層內(nèi)以極快的速度向采掘空間內(nèi)噴出煤(巖)和瓦斯(CH4、CO2)的現(xiàn)象，稱為煤與瓦斯突出。(3分)危害：它所產(chǎn)生的高速瓦斯流(含煤粉或巖粉)能夠摧毀巷道設(shè)施，破壞通風(fēng)系統(tǒng)，甚至造成風(fēng)流逆轉(zhuǎn)；噴出的瓦斯由幾百到幾萬m3 ，能使井巷充滿瓦斯，造成人員窒息，引起瓦斯燃燒或爆炸；噴出的煤、巖由幾千噸到萬噸以上，能夠造成煤流埋人；猛烈的動力效應(yīng)可能導(dǎo)致冒頂和火災(zāi)事故的發(fā)生。(3分)預(yù)防煤與瓦斯突出的主要技術(shù)措施：包括區(qū)域性防突措施以及局部防突措施。(4分)區(qū)域性防突措施實施以后可使較大

9、范圍煤層消除突出危險性的措施，稱為區(qū)域性防突措施，主要有開采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯兩種；局部防突措施實施以后可使局部區(qū)域(如掘進(jìn)工作面)消除突出危險性的措施稱為局部防突措施；主要有預(yù)抽煤層瓦斯、超前卸壓鉆孔、深孔松動爆破、卸壓槽、煤層注水等局部性技術(shù)措施。2、煤炭自然預(yù)報的指標(biāo)氣體應(yīng)具備什么條件常用的指標(biāo)氣體有哪些答：1) 能反映煤炭自熱或可燃物燃燒初期階段特征的、并可用來作為火災(zāi)早期預(yù)報的氣體叫指標(biāo)氣體。指標(biāo)氣體必須具備如下條件：靈敏性，即正常大氣中不含有，或雖含有但數(shù)量很少且比較穩(wěn)定，一旦發(fā)生煤炭自熱或可燃物燃燒，則該種氣體濃度就會發(fā)生較明顯的變化。規(guī)律性，即生成量或變化趨勢與自熱溫度之間呈

10、現(xiàn)一定的規(guī)律和對應(yīng)關(guān)系?？蓽y性，可利用現(xiàn)有的儀器進(jìn)行檢測。(每個條件2分) 2)常用的指標(biāo)氣體 (每個1分)(1) 一氧化碳(CO)，一氧化碳生成溫度低，生成量大，其生成量隨溫度升高按指數(shù)規(guī)律增加，是預(yù)報煤炭自燃火災(zāi)的較靈敏的指標(biāo)之一。在正常時若大氣中含有CO，則采用CO作為指標(biāo)氣體時，要確定預(yù)報的臨界值。確定臨界值時一般要考慮下列因素：各采樣地點在正常時風(fēng)流中CO的本底濃度；臨界值時所對應(yīng)的煤溫適當(dāng)，即留有充分的時間尋找和處理自熱源。應(yīng)該指出的是，應(yīng)用作為指標(biāo)氣體預(yù)報自然發(fā)火時，要同時滿足以下兩點：CO的濃度或絕對值要大于臨界值；CO的濃度或絕對值要有穩(wěn)定增加的趨勢。 (2) Graham系

11、數(shù)CO J.J Graham提出了用流經(jīng)火源或自熱源風(fēng)流中的CO濃度增加量與氧濃度減少量之比作為自然發(fā)火的早期預(yù)報指標(biāo)。其計算式如下： (3) 乙烯，實驗發(fā)現(xiàn)，煤溫升高到80120后，會解析出乙烯、丙烯等烯烴類氣體產(chǎn)物，而這些氣體的生成量與煤溫成指數(shù)關(guān)系。一般礦井的大氣中是不含有乙烯的，因此，只要井下空氣中檢測出乙烯，則說明已有煤炭在自燃了。同時根據(jù)乙烯和丙烯出現(xiàn)的時間還可推測出煤的自熱溫度。 (4) 其它指標(biāo)氣體，國外有的煤礦采用烯炔比(乙烯和乙炔(C2H2)之比)和鏈烷比(C2H6/CH4)來預(yù)測煤的自熱與自燃。 3、煤塵爆炸的條件，特征瓦斯、煤塵爆炸有何不同限制煤塵爆炸范圍擴大的措施有哪

12、些？答：煤塵爆炸必須同時具備三個條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中，并達(dá)到一定的濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩础?3分)1) 煤塵的爆炸性煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件。煤塵爆炸危險性必須經(jīng)過試驗確定。2) 懸浮煤塵的濃度井下空氣中只有懸浮的煤塵達(dá)到一定濃度時，才可能引起爆炸，單位體積中能夠發(fā)生煤塵爆炸的最低和最高煤塵量稱為下限和上限濃度。低于下限濃度或高于上限濃度的煤塵都不會發(fā)生爆炸。煤塵爆炸的濃度范圍與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度及試驗條件等有關(guān)。一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為3050g/m3，上限濃度為10002000g/m3。其中爆炸力最強的濃度范圍為3005

13、00g/m3。3) 引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩疵簤m的引燃溫度變化范圍較大，它隨著煤塵性質(zhì)、濃度及試驗條件的不同而變化。我國煤塵爆炸的引燃溫度在6101050之間，一般為700800。煤塵爆炸的最小點火能為4.540mj。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達(dá)到，特征：(1) 形成高溫、高壓、沖擊波煤塵爆炸火焰溫度為16001900，爆源的溫度達(dá)到2000以上，這是煤塵爆炸得以自動傳播的條件之一。在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736Pa，但爆炸壓力隨著離開爆源距離的延長而跳躍式增大。爆炸過程中如遇障礙物，壓力將進(jìn)一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時，后一次爆炸的理論壓力將是前一次的57倍。煤塵爆炸產(chǎn)生的火焰

14、速度可達(dá)1120m/，沖擊波速度為2340m/。(1分)(2) 煤塵爆炸具有連續(xù)性(1分)(3) 煤塵爆炸的感應(yīng)期煤塵爆炸也有一個感應(yīng)期，即煤塵受熱分解產(chǎn)生足夠數(shù)量的可燃?xì)怏w形成爆炸所需的時間。根據(jù)試驗，煤塵爆炸的感應(yīng)期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，一般為40280m，揮發(fā)分越高，感應(yīng)期越短。(1分)(4) 揮發(fā)分減少或形成“粘焦”煤塵爆炸時，參與反應(yīng)的揮發(fā)分約占煤塵揮發(fā)分含量的40%70，致使煤塵揮發(fā)分減少。(1分)(5) 產(chǎn)生大量的CO煤塵爆炸時產(chǎn)生的CO，在災(zāi)區(qū)氣體中的濃度可達(dá)23，甚至高達(dá)8左右。爆炸事故中受害者的大多數(shù)(70%80)是由于CO中毒造成的。(1分)不同：看是否形成“粘焦”現(xiàn)象，可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸。(1.5分)限制煤塵爆炸的措施：(每個0.5分)(1) 清除落塵定期清除落塵，防止沉積煤塵參與爆炸可以有效地降低爆炸威力，使爆炸由于得不到煤塵補充而逐漸熄滅。(2) 撒布巖粉撒布巖粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性巖粉，增加沉積煤塵的灰分，抑制煤塵爆炸的傳播。(3) 設(shè)置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚兩種(4) 設(shè)置巖粉棚巖粉棚分輕型和重型兩類。當(dāng)發(fā)生煤塵爆炸事故時，火焰前的沖擊波將臺板震倒，巖粉即彌