河南理工大學(xué)通風(fēng)安全學(xué)考試試卷2

《礦井通風(fēng)平安學(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？《煤礦平安規(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(jī)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?！?分)《煤礦平安規(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%?！?分)2、抽出式通風(fēng)礦井的主要通風(fēng)機(jī)為什么要外接擴(kuò)散器？擴(kuò)散器安裝有效的條件是什么？答：安裝擴(kuò)散器回收動(dòng)能〔1分)。就是在風(fēng)流出口加設(shè)一段斷面逐漸擴(kuò)大的風(fēng)道，使得出口風(fēng)速變小，從而到達(dá)減小流入大氣的風(fēng)流動(dòng)能。擴(kuò)散器安設(shè)的是否有效，可用回收的動(dòng)能值(hv)與擴(kuò)散器自身的通風(fēng)阻力(hRd)相比擬來確定，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(shí)，井巷斷面擴(kuò)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防止巷道內(nèi)風(fēng)量過于集中?！睬八臈l每個(gè)0.5分，最后一個(gè)1分)4、礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)的方法有哪些？答：①改變主通風(fēng)機(jī)工作特性；②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?！裁總€(gè)1分)5、掘進(jìn)通風(fēng)平安裝備系列化包括哪些內(nèi)容?并有何平安作用?答：①保證局部通風(fēng)機(jī)穩(wěn)定可靠運(yùn)轉(zhuǎn)；②加強(qiáng)瓦斯檢查和監(jiān)測；③綜合防塵措施；④防火防爆平安措施；⑤隔爆與自救措施?！裁總€(gè)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)工作面的平安性得到了很大提高。〔0.5分)6、瓦斯爆炸的根本條件有哪些？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(diǎn)燃能量的熱源存在的時(shí)間大于瓦斯的引火感應(yīng)期。(3分)二、計(jì)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，Ⅱ、Ⅲ號水柱計(jì)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)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號水柱計(jì)測得是何壓力？求出Ⅰ號水柱計(jì)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(jī)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)如以下圖所示(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號水柱計(jì)分別測相對靜壓(1分)；動(dòng)壓(1分)；相對全壓(1分)。Ⅰ號水柱計(jì)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，Z0=70m，Z12=530m。地面空氣平均密度ρ0=1.2Kg/m3，進(jìn)風(fēng)井空氣平均密度ρ12=1.18Kg/m3，回風(fēng)井空氣平均密度ρ34=1.17Kg/m3，風(fēng)峒中斷面4空氣的密度ρ4=1.15Kg/m3。風(fēng)峒斷面積7.5m2，通過的風(fēng)量94m3/s，通風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)的讀數(shù)為(1)礦井自然風(fēng)壓HN。說明是幫助還是阻礙主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)？(2)礦井的通風(fēng)阻力hR14；(3)通風(fēng)機(jī)的靜壓Hs；設(shè)擴(kuò)散器阻力HRd=30Pa，擴(kuò)散器出口動(dòng)壓Hvd=45Pa、通風(fēng)機(jī)的全壓Ht是多少？(4)礦井的等積孔A。(5)主要通風(fēng)機(jī)靜壓輸出功率。圖2答：(1)礦井自然風(fēng)壓=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(fēng)壓幫助主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。(計(jì)算正確4分，說明幫助還是阻礙1分)(2)通風(fēng)機(jī)的靜壓礦井的通風(fēng)阻力Pa(5分)(3)通風(fēng)機(jī)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(jī)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(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)，因此取阻力相比照擬大的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=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(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的阻力為280Pa，(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、表達(dá)礦井煤與瓦斯突出定義、危害及其預(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(shí)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(dòng)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(shí)施以后可使較大范圍煤層消除突出危險(xiǎn)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(shí)施以后可使局部區(qū)域(如掘進(jìn)工作面)消除突出危險(xiǎn)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(dòng)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(bào)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(bào)的氣體叫指標(biāo)氣體。指標(biāo)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)量很少且比擬穩(wěn)定，一旦發(fā)生煤炭自熱或可燃物燃燒，那么該種氣體濃度就會(huì)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熱溫度之間呈現(xiàn)一定的規(guī)律和對應(yīng)關(guān)系。③可測性，可利用現(xiàn)有的儀器進(jìn)行檢測。(每個(gè)條件2分)2)常用的指標(biāo)氣體(每個(gè)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(bào)煤炭自燃火災(zāi)的較靈敏的指標(biāo)之一。在正常時(shí)假設(shè)大氣中含有CO，那么采用CO作為指標(biāo)氣體時(shí)，要確定預(yù)報(bào)的臨界值。確定臨界值時(shí)一般要考慮以下因素：①各采樣地點(diǎn)在正常時(shí)風(fēng)流中CO的本底濃度；②臨界值時(shí)所對應(yīng)的煤溫適當(dāng)，即留有充分的時(shí)間尋找和處理自熱源。應(yīng)該指出的是，應(yīng)用ＣＯ作為指標(biāo)氣體預(yù)報(bào)自然發(fā)火時(shí)，要同時(shí)滿足以下兩點(diǎn)：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系數(shù)ＩCOJ.JGraham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(bào)指標(biāo)。其計(jì)算式如下：(3)乙烯，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，煤溫升高到80℃～120(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(kuò)大的措施有哪些？答：煤塵爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中，并到達(dá)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(xiǎn)性必須經(jīng)過試驗(yàn)確定。2)懸浮煤塵的濃度井下空氣中只有懸浮的煤塵到達(dá)一定濃度時(shí)，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(huì)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(yàn)條件等有關(guān)。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(qiáng)的濃度范圍為300～500g/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(yàn)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(diǎn)火能為4.5～40mj。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可到達(dá)，特征：(1)形成高溫、高壓、沖擊波煤塵爆炸火焰溫度為1600～1900℃，爆源的溫度到達(dá)2000℃以上，這是煤塵爆炸得以自動(dòng)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(jìn)一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時(shí)，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(dá)1120m/ｓ，沖擊波速度為2340m/(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(gè)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(shí)間。根據(jù)試驗(yàn)，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40～280mｓ，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(shí)，參與反響的揮發(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(shí)產(chǎn)生的CO，在災(zāi)區(qū)氣體中的濃度可達(dá)2％～3％，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(gè)0.5分)(1)去除落塵定期去除落塵，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(bǔ)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(shí)，火焰前的沖擊波將臺(tái)板震倒，巖粉即彌漫于巷道中，火焰到達(dá)時(shí)，巖粉從燃燒的煤塵