通風安全學復習以及考題

通 風 安 全 學 期 末 考 試 復 習 資 料第一章 礦井空氣礦井通風：利用機械或自然通風動力，使地面空氣進入井下，并在井巷中作定向和定量地流動，最后排出礦井的全過程稱為礦井通風。礦井通風目的（作用）：（1）以供給人員的呼吸，（2）稀釋和排除井下有毒有害氣體和粉塵，（3）創(chuàng)造適宜的井下氣候條件。地面空氣進入礦井以后即稱為礦井空氣。新鮮空氣：井巷中用風地點以前、受污染程度較輕的進風巷道內(nèi)的空氣。污濁空氣：通過用風地點以后、受污染程度較重的回風巷道內(nèi)的空氣。礦井空氣中常見有害氣體：一氧化碳、硫化氫、二氧化氮、二氧化硫、氨氣、氫氣。礦井氣候：礦井空氣的溫度、濕度和流速三個參數(shù)的綜合作用。這三個參數(shù)也稱為礦井氣候條件的三要素。人體散熱主要是通過人體皮膚表面與外界的 對流、輻射和汗液蒸發(fā)這三種基本形式進行的。對流散熱取決于周圍空氣的溫度和流速；輻射散熱主要取決于環(huán)境溫度；蒸發(fā)散熱取決于周圍空氣的相對濕度和流速。干球溫度是我國現(xiàn)行的評價礦井氣候條件的指標之一。礦井空氣最高容許干球溫度為 28℃。礦井下氧氣的濃度必須在 20%以上。第二章 礦井空氣流動基本理論空氣比容：是指單位質(zhì)量空氣所占有的體積，是密度的倒數(shù)。當流體層間發(fā)生相對運動時，在流體內(nèi)部兩個流體層的接觸面上，便產(chǎn)生粘性阻力以阻止相對運動，流體具有的這一性質(zhì)，稱作流體的 黏性。其大小主要取決于溫度。表示空氣濕度的方法： 絕對濕度、相對溫度 和含濕量三種。每立方米空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量叫空氣的 絕對濕度。含有極限值水蒸汽的濕空氣中所含的水蒸汽量叫 飽和濕度。單位體積空氣中實際含有的水蒸汽量與其同溫度下的飽和水蒸汽含量之比稱為 空氣的相對濕度。不飽和空氣隨溫度的下降其相對濕度逐漸增大，冷卻到φ =1時的溫度稱為露點。干、濕溫度差愈大，空氣的相對濕度愈小。含有1kg干空氣的濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量稱為 空氣的含濕量。風流能量的三種形式：（ 1）靜壓能，（2）位能，（3）動能。靜壓特點：無論靜止的空氣還是流動的空氣都具有靜壓力；風流中任一點的靜壓各向同值，且垂直于作用面；風流靜壓的大?。梢杂脙x表測量）反映了單位體積風流所具有的能夠對外作功的靜壓能的多少。絕對壓力：以真空為測算零點，而測得的壓力稱之為絕對壓力，用 P表示。相對壓力：以當時當?shù)赝瑯烁叩拇髿鈮毫闇y算基準而測得的壓力稱之為相對壓力。風流的絕對壓力（ P）、相對壓力（h）和與其對應的大氣壓（ P0）三者之間的關系如下式所示：h=P －P0P與h 比較：Ⅰ、絕對靜壓總是為正，而相對靜壓有正負之分；Ⅱ、同一斷面上各點風流的絕對靜壓隨高度的變化而變化， 而相對靜壓與高度無關。Ⅲ、P可能大于、等于或小于與該點同標高的大氣壓。aP0bha(+P0Pa hb(-Pb真空物體在地球重力場中因地球引力的作用，由于位置的不同而具有的一種能量叫 重力位能，注意：Ｉ、位能與靜壓能之間可以互相轉化。Ⅱ、在礦井通風中把某點的靜壓和位能之和稱之為勢能。位能的特點：位能是相對某一基準面而具有的能量，它隨所選基準面的變化而變化。但位能差為定值。位能是一種潛在的能量。位能和靜壓可以相互轉化。動壓的特點：只有作定向流動的空氣才具有動壓，因此動壓具有方向性。動壓總是大于零。在同一流動斷面上，由于風速分布的不均勻性，各點的風速不相等，所以其動壓值不等。某斷面動壓即為該斷面平均風速計算值。風道中任一點風流，在其流動方向上同時存在靜壓和動壓，兩者之和稱之為該點風流的全壓，即：全壓＝靜壓＋動壓。由于靜壓有絕對和相對之分，故全壓也有絕對和相對之分。A、絕對全壓（Pti） Pti＝Pi＋hviB、相對全壓（hti）hti＝hi＋hvi＝Pti－Poi說明：A、相對全壓有正負之分；B、無論正壓通風還是負壓通風，P＞Pihti＞hi。ti抽出式通風（負壓通風）：風流中任一點的相對全壓恒為負，對于抽出式通風由于hti 和hi為負，實際計算時取其絕對值進行計算?！逷ti and P i ＜Poi hti ＜0 且hti ＞hi ，但|h ti | ＜|hi|實際應用中，因為負壓通風風流的相對全壓和相對靜壓均為負值， 故在計算過程中取其絕對值進行計算。 即：|h ti |=|h i | －h(huán)vi抽出式通風的實質(zhì)是使風機入口風流的能量降低，即入口風流的絕對壓力小于風機進口的壓力。aPb0壓入式通風抽出式通風坡度線的意義：掌握壓力沿程變化情況；有利于通風管理。風流入口斷面處的 絕對全壓等于大氣壓。風流出口斷面處的 絕對靜壓等于大氣壓。絕對全壓（相對全壓）沿程是逐漸減小的；絕對靜壓（相對靜壓）沿程分布是隨動壓的大小變化而變化。通風機的全壓 Ht等于通風機出口全壓與入口全壓之差。無論通風機作何種工作方式，通風機的全壓都是用于克服風道的通風阻力和出口動能損失；其中通風機靜壓用于克服風道的通風阻力。通風機用于克服風道阻力的那一部分能量叫 通風機的靜壓。相對靜壓的負值越大，其擴散器回收動能的效果越好。第三章 井巷通風阻力對于管道流：Re≤2300 層流， Re＞2300 紊流vK對于孔隙介質(zhì)流：層流， Re≤0.25；紊流，Re＞2.5；過渡流0.25Re＜Re＜2.5l風速分布系數(shù)：斷面上平均風速 V與最大風速 Vmax的比值稱為風速分布系數(shù) (速度場VKV系數(shù))，用Kv表示V：max巷壁愈光滑，Kv值愈大，即斷面上風速分布愈均勻。摩擦阻力系數(shù)與支護形式有關。8，修正后01.2反映巷道的粗糙程度，kg/m3或N·s2/m4。則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計算式寫h為f：LU3Q2RfLU3hfRfQ2，所以：SS會產(chǎn)生局部阻力的地方主要有：井巷斷面發(fā)生變化、方向變化、分岔及匯合的地方。2v12hlS122Q211v11巷道斷面突然擴大的局部阻力：S2222S12hlS21v222v2222Q2或S1222S21對于粗糙度較大的井巷，可進行修正，修正后：0.01巷道斷面突然縮?。簐220.51S2對應于小斷面的動壓2S1，ξ值可按下式計算：，考慮粗糙程度的影響時：10.013突然縮小的局部阻力系數(shù)ξ取決于巷道收縮面積比Ｓ2／Ｓ1。風阻R越大，阻力特性曲線越陡。R是反映礦井通風難易程度的一個指標， R越大，礦井通風越困難，反之，則較容易。礦井等積孔：作為衡量礦井通風難易程度的指標。QA1.19A1.19當A＞２，容易；A＝１~2，中等；A＜１hRm或Rm困難。降低井巷摩擦阻力措施有：1．減小摩擦阻力系數(shù)α。2．保證有足夠大的井巷斷面。3．選用周長較小的井巷。4．減少巷道長度。5．避免巷道內(nèi)風量過于集中。降低局部阻力措施有：1、應盡量避免井巷斷面的突然擴大或突然縮小。2、盡可能避免井巷直角轉彎或大于 90°的轉彎。3、主要巷道內(nèi)不得隨意停放車輛、堆積木料等。4、要加強礦井總回風道的維護和管理，對冒頂、片幫和積水處要及時處理。第四章 礦井通風動力自然通風：由自然因素作用而形成的通風。自然風壓：作用在最低水平兩側空氣柱重力位能之差。11nnmimZii自然風壓平均密度測定：ni1Zi1若高差相等：，若高差不等：HNZg(m1m2)所以自然風壓為：自然風壓的產(chǎn)生： 在一個有高差的閉合回路中，作用作用在最低水平兩側空氣柱重力位能之差，就產(chǎn)生了自然風壓。自然風壓影響因素：1、礦井某一回路中兩側空氣柱的溫差。 2、空氣成分和濕度。 3、井深。4、主要通風機工作對自然風壓的大小和方向也有一定影響。礦用通風機按其服務范圍可分為三種：1、主要通風機。2、輔助通風機。3、局部通風機。在軸流式風機中： 葉片安裝角越大，風流和風壓越大。通風機附屬裝置有哪些，各自有什么作用？1、風硐。作用：連接風機和井筒。2、擴散器。作用：是降低出口速壓以提高風機靜壓。3、防爆門(防爆井蓋)。作用：保護通風機。4、反風裝置。作用：在必要是使井下風流反向流動。反風方法主要有：1）設專用反風道反風。2）利用備用風機作反風道反風。3）軸流式風機反轉反風。4）調(diào)節(jié)動葉安裝角反風。對反風裝置的要求：定期進行檢修，確保反風裝置處于良好狀態(tài)；動作靈敏可靠，能在 10min內(nèi)改變巷道中風流方向；結構要嚴密，漏風少；反風量不應小于正常風量的 40%；每年至少進行一次反風演習。風機房水柱計示值含義： 其值得變化反映風道線路中阻力的變化和礦井通風靜壓的變化。個體特性曲線：不斷改變R，得到許多組 Q、H、N、η參數(shù)。以Q為橫坐標，分別以H、N、η為縱坐標，將同名的點用光滑的曲線相連，即得到通風機在該轉速條件下的個體特性曲線。通風機裝置：把外接擴散器看作通風機的組成部分，總稱之為通風機裝置。軸流式通風機個體特性曲線的特點：（1）軸流式風機的風壓特性曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。駝峰區(qū)隨葉片安裝角的增大而增大。2）駝峰點Ｄ以右的特性曲線為單調(diào)下降區(qū)段，是穩(wěn)定工作段；3）點Ｄ以左是不穩(wěn)定工作段，產(chǎn)生所謂喘振（或飛動）現(xiàn)象；4）軸流式風機的葉片裝置角不太大時，在穩(wěn)定工作段內(nèi)，功率隨Ｑ增加而減小。風機開啟方式：軸流式風機應在風阻最?。ㄩl門全開）時啟動，以減少啟動負荷。說明：軸流式風機給出的大多是靜壓特性曲線離心式通風機個體特性曲線的特點：1）離心式風機風壓曲線駝峰不明顯，且隨葉片后傾角度增大逐漸減小，其風壓曲線工作段較軸流式風機平緩；2）當管網(wǎng)風阻作相同量的變化時，其風量變化比軸流式風機要大。3）離心式風機的軸功率Ｎ隨Ｑ增加而增大，只有在接近風流短路時功率才略有下降。風機開啟方式：離心式風機在啟動時應將風硐中的閘門全閉，待其達到正常轉速后再將閘門逐漸打開。說明：（1）離心式風機大多是全壓特性曲線。（2）當供風量超過需風量過大時，常常利用閘門加阻來減少工作風量，以節(jié)省電能。工況點：風機在某一特定轉速和工作風阻條件下運行的工作參數(shù)。通風機工況點的合理工作范圍：1、從經(jīng)濟角度，通風機的運轉效率不低于 60％。2、從安全角度，工況點必須位于駝峰點右側，單調(diào)下降的直線段。3、實際工作風壓不得超過最高風壓的 90％。4、風機的動輪轉速不得超過額定轉速。工點調(diào)節(jié)方法主要有：1、改變風阻特性曲線。主要包括：１）增風調(diào)節(jié)。２）減風調(diào)節(jié)。2、改變風機特性曲線。主要包括：１）軸流風機可采用改變?nèi)~片安裝角度達到增減風量的目的。２）裝有前導器的離心式風機，可以改變前導器葉片轉角進行風量調(diào)節(jié)。３）改變風機轉速。繪制串、并聯(lián)風壓特性曲線？課本上 P75中介紹。第五章 礦井通風網(wǎng)絡中風量分配與調(diào)節(jié)礦井通風系統(tǒng)圖： 是映礦井通風系統(tǒng)中各要素間的相互關系及通風參數(shù)的圖紙。用圖論的方法對通風系統(tǒng)進行抽象描述，把通風系統(tǒng)變成一個由線、點及其屬性組成的系統(tǒng)，稱為通風網(wǎng)絡。通風網(wǎng)絡圖：用直觀的幾何圖形來表示通風網(wǎng)絡。圖論術語有：1. 分支（邊、?。?。2. 節(jié)點（結點、頂點）。3. 路（通路、道路）?；芈?。5、樹。6.割集。手工繪制網(wǎng)絡圖的步驟： (1) 節(jié)點編號。(2) 繪制草圖。(3) 圖形整理。通風網(wǎng)絡圖的繪制原則：用風地點并排布置在網(wǎng)絡圖中部，進風節(jié)點位于其下邊；回風節(jié)點在網(wǎng)絡圖的上部，風機出口節(jié)點在最上部；分支方向基本都應由下至上；分支間的交叉盡可能少；網(wǎng)絡圖總的形狀基本為“橢圓”形。節(jié)點與節(jié)點之間具有一定的距離。風量平衡定律：指在穩(wěn)態(tài)通風條件下，單位時間流入某節(jié)點的空氣質(zhì)量等于流出該Mi 0節(jié)點的空氣質(zhì)量。即 ：能量平衡定律：指在任一閉合回路中，各分支的通風阻力代數(shù)和等于該回路中自然hRi 0風壓與通風機風壓的代數(shù)和。即 ：當風路中無壓源或自然風壓時： ，風Hf HNhR1hR2hR3hR4hR5路中有壓源或自然風壓時：串聯(lián)風路特性：1、總風量等于各分支的風量。2、壓（阻力）等于各分支風壓（阻力）之和。3、總風阻等于各分支風阻之和。1As1114、串聯(lián)風路等積孔與各分支等積孔間的關系：A12A22An2并聯(lián)風路特性：1、總風量等于各分支的風量之和。2、總風壓等于各分支風壓。RshsQs2123、并聯(lián)風網(wǎng)總風阻與各分支風阻的關系：111R1R2Rn4、并聯(lián)風網(wǎng)等積孔等于各分支等積孔之和。Qi：RsQS5、并聯(lián)風網(wǎng)的風量分配Ri串聯(lián)風路與并聯(lián)風網(wǎng)的比較：1、并聯(lián)的優(yōu)點：１）從提高工作地點的空氣質(zhì)量及安全性出發(fā)，采用并聯(lián)風網(wǎng)具有明顯的優(yōu)點。２）在同樣的分支風阻條件下，分支并聯(lián)時的總風阻小于串聯(lián)時的總風阻。在相同風量情況下，串聯(lián)的能耗為并聯(lián)的 8 倍。風網(wǎng)內(nèi)某分支增阻時，增阻分支風量減小值比其并聯(lián)分支風量增加值大；某分支減阻時，減阻分支風量增加值比其并聯(lián)分支風量減小值大。對風網(wǎng)絡動態(tài)特性曲線：當某分支風阻增大時，該分支的風量減小、風壓增大；當風阻減小時，該分支的風量增大、風壓降低。當某分支風阻增大時，包含該分支的所有通路上的其它分支的風量減小，風壓亦減??；與該分支并聯(lián)的通路上的分支的風量增大，風壓亦增大；當風阻減小時與此相反對于一進一出的子網(wǎng)絡，若外部分支調(diào)阻引起其流入（流出）風量變化，其內(nèi)部各分支的風量變化趨勢相同。礦井總風量的調(diào)節(jié)方法有： 1）改變主要通風機工作特性。 2）改變礦井總風阻。局部風量調(diào)節(jié)方法： 增阻法、減阻法及輔助通風機調(diào)節(jié)法。增阻調(diào)節(jié)法的主要措施：(1)調(diào)節(jié)風窗(2)臨時風簾(3)空氣幕調(diào)節(jié)裝置等。增阻調(diào)節(jié)法是一種耗能調(diào)節(jié)法，會使整個礦井的總風量減少，是由于其風量增加的巷道的增量沒有風量減小的巷道的減小量還小。為了使風量不變，則調(diào)節(jié)風阻特性曲線。增阻調(diào)節(jié)的分析：增阻調(diào)節(jié)使風網(wǎng)總風阻增加，在一定條件下可能達不到風量調(diào)節(jié)的預期效果。總風量的減少值與主要通風機性能曲線的陡緩有關。增阻調(diào)節(jié)有一定的范圍，超出這范圍可能達不到調(diào)節(jié)的目的。增阻調(diào)節(jié)的使用條件：增阻分支風量有富裕。增阻調(diào)節(jié)法的優(yōu)缺點與適用條件：優(yōu)點：簡便、易行、見效快。缺點：使礦井的總風阻增加，總風量減少。第六章 局部通風利用局部通風機做動力，通過風筒導風的通風方法稱為 局部通風機通風。利用局部通風機或主要通風機產(chǎn)生的風壓對井下獨頭巷道進行通風的方法稱為 局部通風向井下局部地點進行通風的方法，按通風動力形式不同，可分為 局部通風機通風、礦井全風壓通風和引射器通風。局部通風機通風其工作方式分為 壓入式、抽出式和混合式三種。壓入式通風的技術要求：（１）Ｑ局＜Ｑ巷，避免產(chǎn)生循環(huán)風；（２）局扇入口與掘進巷道距離大于 10m；（３）風筒出口至工作面距離小于 Ls。壓入式通風的技術特點：（１）局扇及電器設備布置在新鮮風流中；（２）有效射程遠，工作面風速大，排煙效果好；（３）可使用柔性風筒，使用方便；（４）由于Ｐ內(nèi)＞Ｐ外，風筒漏風對巷道排污有一定作用。從風筒出口至射流反向的最遠距離稱 有效射程。有效吸程：風筒吸口吸入空氣的作用范圍。抽出式通風的特點：（１）新鮮風流沿巷道進入工作面，勞動條件好；（２）污風通過風機；（３）有效吸程小，延長通風時間，排煙效果不好；（４）不能使用柔性風筒。壓入式通風的優(yōu)點：1）安全性好；2）壓入式通風風筒出口風速和有效射程均較大，可防止瓦斯層狀積聚，提高散熱效果； 3）掘進巷道涌出的瓦斯向遠離工作面方向排走； 4）風筒成本低、重量輕，便于運輸。壓入式通風的缺點：污風沿巷道緩慢排出，當掘進巷道越長，排污風速度越慢，受污染時間越久。抽出式通風的優(yōu)點：新鮮風流沿巷道進入工作面，整個井巷空氣清新，勞動環(huán)境好。抽出式通風的缺點：1）安全性較差；2）抽出式風量小，工作面排污風所需時間長、速度慢； 3）風筒成本高，重量大，運輸不便。適用條件：壓入式通風：以排瓦斯為主的煤巷或半煤巖巷。 抽出式通風：以排塵為主的井筒或巖巷掘進。炮煙拋擲長度：是指掘進工作面爆破后，炮煙充滿巷道的最遠距離。稀釋安全長度：當炮煙排到一定距離后，其平均濃度已降到安全濃度一下的長度?；旌鲜酵L的主要特點：a、混合式通風是大斷面長距離巖巷掘進通風的較好方式。b、主要缺點是降低了壓入式與抽出式兩列風筒重疊段巷道內(nèi)的風量。當局部通風機的吸入風量大于全風壓供給設置通風機巷道的風量時，則部分由局部用風地點排出的污濁風流，會再次經(jīng)局部通風機送往用風地點，故稱其為 循環(huán)風。礦井全風壓通風的措施： 1）風筒導風；2）平行巷道導風； 3）鉆孔導風；4）風幛導風。風筒的基本要求是： 漏風小、風阻小、重量輕、拆裝簡便。風筒按其材料力學性質(zhì)可分為 剛性和柔性兩種。風筒漏風量占局部通風機工作風量的百分數(shù)稱為風筒 漏風率。掘進工作面風量占局部通風機工作風量的百分數(shù)稱為 有效風量率。風筒有效風量率的倒數(shù)稱為 風筒漏風系數(shù)。掘進通風安全技術裝備系列化包括哪些內(nèi)容？有何安全作用？內(nèi)容：1、保證局部通風機穩(wěn)定可靠運轉。其主要包括：（ 1）雙風機、雙電源、自動換機和風筒自動倒風裝置；（

2）“三專二閉鎖”裝置；（

3）局部通風機遙訊裝置；（

4）積極推行使用局部通風機消聲裝置；

2、加強瓦斯檢查和監(jiān)測；3、綜合防塵措施；

4、防火防爆安全措施；

5、隔爆與自救措施。作用：1、降低噪音；

2、使通風機更加安全可靠；

3、提供礦井防災和抗災能力；

4、降低礦塵瓦斯；

5、改善工作面的工作環(huán)境；

6、提供安全性。第七章 礦井通風設計與能力核定礦井通風系統(tǒng)：是向礦井各作業(yè)地點供給新鮮空氣、排出污濁空氣的進、回風井的布置方式，主要通風機的工作方法，通風網(wǎng)路和通風控制設施的總稱。按進、回風井在井田內(nèi)的位置不同，通風系統(tǒng)可分為中央式、對角式、區(qū)域式及混合式。主要通風機的工作方式有三種： 抽出式、壓入式、壓抽混合式抽出式：整個礦井通風系統(tǒng)處在低于當?shù)卮髿鈮毫Φ呢搲籂顟B(tài)。當主要通風機因故停止運轉時，井下風流的壓力提高，比較安全。壓入式：在壓入式主要通風機作用下，整個礦井通風系統(tǒng)處在高于當?shù)卮髿鈮旱恼龎籂顟B(tài)。當主要通風機因故停止運轉時，井下風流的壓力降低。壓入式通風時通風構筑物多，通風管理困難，漏風較大。壓抽混合式：通風系統(tǒng)的進風部分處于正壓，回風部分處于負壓，工作面大致處于中間，其正壓或負壓均不大，采空區(qū)通連地表的漏風因而較小。其缺點是使用的通風機設備多，管理復雜。采區(qū)通風系統(tǒng)：是礦井通風系統(tǒng)的主要組成單元，包括：采區(qū)進風、回風和工作面進、回風巷道組成的風路連接形式及采區(qū)內(nèi)的風流控制設施。上行風的主要優(yōu)點是：1、利于帶走瓦斯，在正常風速下，瓦斯分層流動和局部積聚的可能性較小。2、采用上行風時，工作面運輸平巷中的運輸設備位于新鮮風流中，安全性較好。3、工作面發(fā)生火災時，采用上行風在起火地點發(fā)生瓦斯爆炸的可能性比下行風要小些。4、除淺礦井的夏季之外， 采用上行風時，采區(qū)進風流和回風流之間產(chǎn)生的自然風壓和機械風壓的作用方向相同，對通風有利。上行風的主要缺點是：1、上行風流方向與運煤方向相反， 易引起煤塵飛揚，使采煤工作面進風流及工作面風流中的煤塵濃度增大。2、煤炭運輸過程中放出的瓦斯進入工作面，使進風流和工作面風流瓦斯?jié)舛壬?，影響了工作面衛(wèi)生條件。3、采用上行風時，進風風流流經(jīng)的路線較長， 且上行風比下行風工作面的氣溫要高些。下行風的主要優(yōu)點是：1、采煤工作面及其進風流中的煤塵、瓦斯?jié)舛认鄬^小些。2、采煤工作面及其進風流中的空氣被加熱的程度較小。3、下行風流方向與瓦斯自然流向相反，不易出現(xiàn)瓦斯分層流動和局部積聚的現(xiàn)象。下行風的主要缺點是：1、運輸設備在回風巷道中運轉，安全性較差。2、下行風在起火地點引起瓦斯爆炸的可能性比上行風要大些。3、除淺礦井的夏季之外， 采區(qū)進風流和回風流之間產(chǎn)生的自然風壓和機械風壓的作用方向相反，降低了礦井通風能力，而且一旦主要通風機停止運轉，工作面的下行風流就有停風或反風(或逆轉)的可能。通風構筑物分為兩大類：一類是通過風流的通風構筑物，如主要通風機風硐、反風裝置、風橋、導風板和調(diào)節(jié)風窗；另一類是隔斷風流的通風構筑物，如井口密閉、擋風墻、風簾和風門等。有效風量：礦井中流至各用風地點，起到通風作用的風量。漏風：未經(jīng)用風地點而經(jīng)過采空區(qū)、地表塌陷區(qū)、通風構筑物和煤柱裂隙等通道直接流（滲）入回風道或排出地表的風量。外部漏風：泛指地表附近如箕斗井井口，地面主通風機附近的漏風。礦井有效風量率： 是指礦井有效風量與各臺主要通風機風量總和之比。礦井有效風量率不低于85%.。礦井主要通風機裝置外部漏風率無提升設備時不得超過5％，有提升設備時不得超過15％。減少漏風、提高有效風量的措施：應增加地面主要通風機的風硐、反風道及附近的風門的氣密性，以減少漏風。通風困難時期：是指通風線路阻力相對較大的時期。《礦井通風安全學》考試試卷 (A卷)參考答案和評分標準一、簡述題(每題3分，共18分)1、CO有哪些性質(zhì)？礦井空氣中 CO的主要來源？答：CO是一種無色、無味的、無臭的氣體，相對密度為 0.97，微溶于水，能與空氣均勻地混合。 CO能燃燒，當空氣中 CO濃度在13%~75%有爆炸的危險。CO進入人體后，首先與血液中的血紅素相結合，因而減少了血紅素與氧結合的機會，使血紅素失去輸氧的功能，從而造成人體血液“窒息”。礦井空氣中 CO的主要來源：井下爆破；礦井火災；煤炭自燃以及煤塵、瓦斯爆炸事故等。評分標準： 各1.5分2、簡要說明決定礦井通風阻力大小的因素有哪些？答：摩擦阻力系數(shù) α；井巷斷面；井巷周長；巷道長度；巷道內(nèi)風量是否過于集中、避免巷道突然擴大或縮小、直角拐彎等因素。 評分標準：3分，1個0.5分。3、礦井局部風量調(diào)節(jié)的方法有哪些？答：(1) 增阻調(diào)節(jié)法減阻調(diào)節(jié)法(3) 增能調(diào)節(jié)法 評分標準： 3分，1個1分。4、簡述礦井通風系統(tǒng)的類型及其適用條件？答：通風系統(tǒng)可以分為中央式、對角式、區(qū)域式及混合式。中央式分為中央并列式和中央邊界式。中央并列式適用條件：適用于煤層傾角大，埋藏深，井田走向長度小于 4KM，瓦斯與自然發(fā)火都不嚴重的礦井。中央邊界式適用條件：適用于煤層傾角較小，埋藏較淺，井田走向長度不大，瓦斯與自然發(fā)火比較嚴重的礦井。對角式分為兩翼對角式和分區(qū)對角式。兩翼對角式適用條件： 煤層走向大于 4KM，井型較大，瓦斯與自然發(fā)火嚴重的礦井；或低瓦斯礦井，煤層走向較長，產(chǎn)量較大的礦井。分區(qū)對角式適用條件：煤層埋藏淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘總回風巷。區(qū)域式適用條件：井田面積大、儲量豐富或瓦斯含量大的大型礦井。混合式適用條件：井田范圍大，地質(zhì)和地面地形復雜；或產(chǎn)量大，瓦斯涌出量大的礦井。評分標準： 前兩種方式及其適用條件每個 1分，后邊兩種方式及其條件每個0.5分5、影響礦井瓦斯涌出的因素有哪些？答：影響礦井瓦斯涌出的因素如下：自然因素：①煤層和圍巖的瓦斯含量；②地面大氣壓變化開采技術因素：①開采規(guī)模；②開采順序與回采方法；③生產(chǎn)工藝；④風量變化；⑤采區(qū)通風系統(tǒng)；⑥采空區(qū)的密閉質(zhì)量評分標準：兩種因素每個1.5分6、煤炭自燃要具備哪些條件？答：煤炭自燃的必要充分條件是：有自燃傾向性的煤被開采后呈破碎狀態(tài)。有較好的蓄熱條件。(3)有適量的通風供氧，通風是維持較高氧濃度的必要條件，是保證氧化反應自動加速的前提；實驗表明，氧濃度〉 15％時，煤炭氧化方可較快進行。上述三個條件共存的時間大于煤的自燃發(fā)火期。上述四個條件缺一不可，前三個條件是煤炭自燃的必要條件，最后一個條件是充分條件。評分標準：1、2、3、4指標各0.5分，最后一句話 1分。二、計算題(1題15分、2題20分，3題15分、共50分)1、(15分) 用精密氣壓計測得 A、B管道外的大氣壓力為 101325Pa，1號水柱計hs=1764Pa，4號水柱計讀數(shù)hs=1666Pa，速壓為196Pa，請問：判斷A、B兩管道的通風方式，標出風機位置、風流方向、皮托管正、負端；判斷各水柱計測得是何壓力？未知的水柱計讀數(shù)，并在圖中標出各液面的位置？求A、B管道內(nèi)測點的絕對靜壓？圖1答：A管道的通風方式為抽出式通風(1分)；B管道的通風方式為壓入式通風(1分)。A、B管道的風機位置(1分)、風流方向(1分)、皮托管正、負端(1分)、各液面的位置(2分)如圖所示：(2)1管測量的是相對靜壓；2管測量的是動壓；3管測量的是相對全壓；4管測量的是相對靜壓；5管測量的是動壓；6管測量的是相對全壓。(每個0.5分)由|hti||hi|hvi得2管水柱計讀數(shù)為196Pa；3管水柱計讀數(shù)為1568Pa；(1.5分)5管水柱計讀數(shù)為196Pa；6管水柱計讀數(shù)為1862Pa。(1.5分)(3)A管道內(nèi)測點的絕對靜壓PiPoihi101325176499561Pa(1分)B管道內(nèi)測點的絕對靜壓PiPoihi1013251666102991Pa(1分)2、(20分)某抽出式通風礦井如圖2所示，進風井口標高為+90m，出風井口標3高為+175m，兩井筒井底標高同為-450m。地面空氣平均密度ρ0=1.11Kg/m，進風井空氣平均密度ρ12=1.19Kg/m3，回風井空氣平均密度ρ 34=1.23Kg/m3，風峒中斷面 4空氣的密度3。風峒斷面積2，通過的風量3，通風機房水柱計的讀數(shù)為ρ4=1.21Kg/m9.6m137m/s2870Pa。求：礦井自然風壓HN。說明是幫助還是阻礙主要通風機通風？礦井的通風阻力hR14礦井等級孔通風機的靜壓Hs；設擴散器阻力HRd=25Pa，擴散器出口動壓Hvd=47Pa，通風機的全壓Ht是多少？主要通風機靜壓輸出功率。答：礦井自然風壓(4分，計算公式正確3.5分,說明幫助還是阻礙通風0.5分)由計算得知，HN阻礙通風。礦井通風阻力2Hsh414v42287011.211372746.79Pa(2.5分)229.6礦井的通風阻力hR14HNHS311.642746.792435.15Pa(2.5分)礦井的等積孔(3.5分)通風機全壓(3.5分)主要通風機靜壓輸出功率(4分)3、(15分)某礦通風系統(tǒng)如圖 3所示，各進風井口標高相同，每條井巷的風阻分別28。礦井進風量為3。為，R1=0.33，R2=0.2，R3=0.1，R4=0.12，R5=0.1，單位為Ns/m100m/s計算：、畫出礦井的網(wǎng)絡圖。、每條風路的自然分配風量；、礦井的總風阻。圖3答：(1) 礦井的通風網(wǎng)絡圖如圖 4所示(4分)圖4(2)由題意得并聯(lián)風路R、R的風阻值R2310.03428123()R3R2支路4與并聯(lián)風路23串聯(lián)，所以其風阻值為R左R4R230.120.0340.154N2s/m8左邊支路與之路1構成并聯(lián)風路，并聯(lián)風路的風阻值R左11128分)1111=0.054Ns/m(4()2()2R左R10.1540.33支路1的風量Q1R左1Q0.05440.59m3/s(1.0分)R1Q0.33左邊支路的風量Q左=100-40.59=59.41m3/s，即Q4＝59.41m3/s(1.0分)支路2的風量Q2R23Q左0.034Q左24.50m3/s(1.0分)R20.23左-Q23(1.0分)支路3的風量Q=Q=59.41-24.50＝34.91m/s支路5的風量Q5＝100m3/s(1.0分)(3)礦井的總風阻RsR左1R50.0540.10.154N2s/m8(2分)三、論述題(1題6分，2題8分，3題8分、4題10分，共32分)1、比較掘進工作面壓入式和抽出式通風方式的優(yōu)、缺點？答：1)壓入式通風時，局部通風機及其附屬電氣設備均布置在新鮮風流中，污風不通過局部通風機，安全性好；而抽出式通風時，含瓦斯的污風通過局部通風機，若局部通風機不具備防爆性能，則非常危險； (1.5分)壓入式通風風筒出口風速和有效射程均較大，可防止瓦斯層狀積聚，且因風速較大而提高散熱效果；抽出式通風有效吸程小，掘進施工中難以保證風筒吸入口到工作面的距離在有效吸程之內(nèi)。與壓入式通風相比，抽出式風量小，工作面排污風所需時間長、速度慢；(1.5分)3) 壓入式通風時，掘進巷道涌出的瓦斯向遠離工作面方向排走，而用抽出式通風時 ,巷道壁面涌出的瓦斯隨風流向工作面，安全性較差； (1分)抽出式通風時，新鮮風流沿巷道進向工作面，整個井巷空氣清新，勞動環(huán)境好；而壓入式通風時，污風沿巷道緩慢排出，當掘進巷道越長，排污風速度越慢，受污染時間越久；(1分)壓入式通風可用柔性風筒，其成本低、重量輕，便于運輸，而抽出式通風的風筒承受負壓作用，必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風筒，成本高，重量大，運輸不便。(1分)2、煤塵爆炸的條件，特征？瓦斯、煤塵爆炸有何不同？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，并達到一定的濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。 (3個條件每個 1分)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。懸浮煤塵的濃度井下空氣中只有懸浮的煤塵達到一定濃度時， 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。一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為 30～50g/m3，上限濃度為1000～2000g/m3。其中爆炸力最強的濃度范圍為 300～500g/m3。引燃煤塵爆炸的高溫熱源煤塵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 610～1050℃之間，一般為 700～800℃。煤塵爆炸的最小點火能為 4.5～40mj。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達到，特征：形成高溫、高壓、沖擊波煤塵爆炸火焰溫度為1600～1900℃，爆源的溫度達到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 736ＫPa，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 5～7倍。煤塵爆炸產(chǎn)生的火焰速度可達 1120m/ｓ，沖擊波速度為2340m/ｓ。(1分)煤塵爆炸具有連續(xù)性(0.5分)煤塵爆炸的感應期煤塵爆炸也有一個感應期，即煤塵受熱分解產(chǎn)生足夠數(shù)量的可燃氣體形成爆炸所需的時間。根據(jù)試驗，煤塵爆炸的感應期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，一般為 40～280mｓ，揮發(fā)分越高，感應期越短。 (1分)揮發(fā)分減少或形成“粘焦”煤塵爆炸時，參與反應的揮發(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)產(chǎn)生大量的CO煤塵爆炸時產(chǎn)生的CO，在災區(qū)氣體中的濃度可達2％～3％，甚至高達 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。 (0.5分)3、均壓防火的實質(zhì)是什么？試述利用風壓調(diào)節(jié)法防火的具體措施？答：均壓防滅火的實質(zhì)是利用風窗、風機、調(diào)壓氣室和連通管等調(diào)壓設施，改變漏風區(qū)域的壓力分布，降低漏風壓差，減少漏風，從而達到抑制遺煤自燃、惰化火區(qū)，或熄滅火源的目的。 (4分)具體措施：調(diào)節(jié)風窗調(diào)壓；風機調(diào)壓；風窗 -風機聯(lián)合調(diào)壓；調(diào)壓氣室 -連通管調(diào)壓。(4分)、試述瓦斯爆炸的過程及其危害？瓦斯爆炸的基本條件？防止采煤工作面上隅角瓦斯積聚的主要措施？答：瓦斯爆炸的過程：瓦斯爆炸是一定濃度的甲烷和空氣中的氧氣在高溫熱源的作用下發(fā)生激烈氧化反應的過程。最終的化學反應式為：CH4+2O=CO2+2HO如果O2不足，反應的最終式為： CH4+O2=CO+H2+H2O礦井瓦斯爆炸是一種熱－鏈反應過程 (也稱連鎖反應)。(1分)礦內(nèi)瓦斯爆炸的危害是：高溫、沖擊波和有害氣體。(3分)瓦斯爆炸的三個基本條件：瓦斯?jié)舛仍诒ǚ秶鷥?nèi)，瓦斯在空氣中的爆炸下限為 5～6％，上限為14～16％；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期。(3分)防止采煤工作面上隅角瓦斯積聚的主要措施：①迫使一部份風流流經(jīng)工作面上隅角，將該處積存的瓦斯沖淡排出。②全負壓引排法。③上隅角排放瓦斯。 (3分)山東科技大學 2007—2008學年第一學期《礦井通風安全學》考試試卷 (B卷)參考答案和評分標準一、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》對礦井采掘工作進風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》對礦井采掘工作進風流中的氧氣濃度有如下規(guī)定：采掘工作面進風流的氧氣濃度不得低于 20%。（1分)2、抽出式通風礦井的主要通風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)。就是在風流出口加設一段斷面逐漸擴大的風道，使得出口風速變小，從而達到減小流入大氣的風流動能。擴散器安設的是否有效，可用回收的動能值(hv)與擴散器自身的通風阻力 (hRd)相比較來確定，即：hv=hvex－h(huán)vex’

hRd

有效；

hv=hvex－h(huán)vex’<hRd

無效（2分)3、簡述降低礦井井巷摩擦阻力的措施？答：①減小摩擦阻力系數(shù)α。②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%。③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。④減少巷道長度。⑤避免巷道內(nèi)風量過于集中。（前四條每個 0.5分，最后一個 1分)4、礦井總風量調(diào)節(jié)的方法有哪些？答：①改變主通風機工作特性；②改變礦井總風阻值，包括風硐閘門調(diào)節(jié)法、降低礦井總風阻。 （每個1分)5、掘進通風安全裝備系列化包括哪些內(nèi)容 ?并有何安全作用?答：①保證局部通風機穩(wěn)定可靠運轉；②加強瓦斯檢查和監(jiān)測；③綜合防塵措施；④防火防爆安全措施；⑤隔爆與自救措施。 （每個0.5分)作用：提高了礦井防災和抗災能力，降低了礦塵濃度與噪聲，改善了掘進工作面的作業(yè)環(huán)境。尤其是煤巷掘進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 5～6％，上限為14～16％；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期。 (3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Ⅱ、Ⅲ號水柱計的讀數(shù)分別為 196Pa、980Pa，請問：判斷圖1的通風方式，標出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號水柱計測得是何壓力？求出Ⅰ號水柱計讀數(shù)，并在圖中標出液面位置？圖1答：(1) 圖1的通風方式為抽出式通風 (1分)；風機位置 (1分)、風流方向 (1分)、皮托管正負端 (1分)、液面位置 (1分)如下圖所示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號水柱計分別測相對靜壓(1分)；動壓(1分)；相對全壓(1分)。Ⅰ號水柱計讀數(shù)=-980Pa-196Pa=-1176Pa(2分)2、(25分)某抽出式通風礦井如圖2所示，已知Z=70m，Z=530m。地面空氣平012均密度ρ 0=1.2Kg/m3，進風井空氣平均密度ρ 12=1.18Kg/m3，回風井空氣平均密度ρ34=1.17Kg/m3，風峒中斷面4空氣的密度ρ4=1.15Kg/m3。風峒斷面積7.5m2，通過的3，通風機房水柱計的讀數(shù)為1600Pa。求：風量94m/s礦井自然風壓HN。說明是幫助還是阻礙主要通風機通風？礦井的通風阻力hR14；通風機的靜壓Hs；設擴散器阻力HRd=30Pa，擴散器出口動壓Hvd=45Pa、通風機的全壓Ht是多少？礦井的等積孔A。主要通風機靜壓輸出功率。圖2答：(1) 礦井自然風壓HN Z0g0 Z12g12 Z3434g=70×9.8×1.2+530×9.8×1.18－600×9.8×1.17=72.52Pa由題意得，礦井自然風壓幫助主要通風機通風。 (計算正確 4分，說明幫助還是阻礙1分)216001.152(2)通風機的靜壓Hsh44v4941509.7Pa227.5礦井的通風阻力hR14HNHs72.521509.71582.22Pa(5分)(3)通風機的全壓HtHshRdhvd1509.730451584.7Pa(5分)(4)礦井總風阻RmhR141582.220.179Ns2/m8Q2942礦井的等積孔A1.192.8m2(5分)0.179(5)主要通風機靜壓輸出功率：NsHsQ1031509.794103141.9kw(5分)3、(15分)如圖3所示各風路的阻力分別為h1=120，h2=90，h3=100，h4=h5=70，h6=160，h7=70，單位為Pa，通風網(wǎng)絡3，。計算：Q=20m/s該網(wǎng)絡的通風阻力及其風阻？在圖中標注出通風構筑物的位置？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上加通風構筑物。因此，左邊支路總阻力為 h左=h1+h6=120+160=280Pa；同理，右邊支路總阻力為 h右=h3+h4+h7=100+70+70=240Pa。(1)由于左右兩邊支路并聯(lián)，整個通風網(wǎng)絡的阻力為280Pa，(7分)由h=RQ得，Rh2802/m82Q20(2)并且在右邊支路上加通風構筑物。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、危害及其預防煤與瓦斯突出的主要技術措施。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)能夠摧毀巷道設施，破壞通風系3統(tǒng)，甚至造成風流逆轉；噴出的瓦斯由幾百到幾萬 m，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；猛烈的動力效應可能導致冒頂和火災事故的發(fā)生。(3分)預防煤與瓦斯突出的主要技術措施：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，主要有開采保護層和預抽煤層瓦斯兩種；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措施。2、煤炭自然預報的指標氣體應具備什么條件？常用的指標氣體有哪些？答：1)能反映煤炭自熱或可燃物燃燒初期階段特征的、 并可用來作為火災早期預報的氣體叫指標氣體。指標氣體必須具備如下條件 ：①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 。②規(guī)律性，即生成量或變化趨勢與自