矿井通风与安全课后习题答案

1、矿井通风与安全课后习题解答1-1 地面空气的主要成分是什么?矿井空气与地面空气有何区别？N2(78%) O2(20.96%) CO2(0.03%) Ar(1%) 其他稀有气体（0.01%）地面空气进入井下后，因发生物理和化学两种变化，使其成分种类增多，各种成分浓度改变1-2 氧气有哪些性质?造成矿井空气中氧浓度减少的主要原因有哪些？物理性质：氧是无色、无臭、无味、无毒和无害的气体，比重为 1.105，是人和其他动物呼吸所必需的物质化学性质：氧是很活跃的元素，易使其他物质氧化，并能助燃主要原因：煤、岩、坑木等缓慢氧化耗氧，煤层自燃，人员呼吸，爆破1-3 矿井空气中常见的有害气体有哪些?规程对矿井

2、空气中有害气体的最高容许浓度有哪些具体现定？有害气体：CH4、CO2、CO、NO2、SO2、H2S、NH3、H2、N2体积浓度：CH4 0.5%CO2 0.5%CO 0.0024%NO2 0.00025%SO2 0.0005%H2S 0.00066%NH3 0.004%1-4 CO 有哪些性质?试说明 CO 对人体的危害以及矿井空气中 CO 的主要来源。CO 是无色、无臭、无味的有毒有害气体，比重为 0.967，比空气轻，不易溶于水，当浓度在 1375%时可发生爆炸CO 比 O2 与血色素亲和力大 250300 倍，它能够驱逐人体血液中的氧气使血液缺氧致命井下爆炸工作、火区氧化、机械润滑油高温

3、分解等都能产生 CO1-5 什么是矿井气候?简述井下空气温度的变化规律。矿井气候指井内的温度、湿度、风速等条件在金进风路线上：冬季，冷空气进入井下，冷气温与地温进行热交换，风流吸热，地温散热，因地温随深度增加且风流下行受压缩，故沿线气温逐渐升高；夏季，与冬季情况相反，沿线气温逐渐降低在采掘工作面内：由于物质氧化程度大，机电设备多，人员多以及爆破工作等，致使产生较大热量，对风流起着加热的作用，气温逐渐上升，而且常年变化不大1-6 简述风速对矿内气候的影响。矿井温度越高，所需风量就越多，风速也越大；风速越大，蒸发水分越快，井内湿度也越大，矿井温度、湿度、风速间有着直接的联系1-7 简述湿度的表示方

4、式以及矿内湿度的变化规律。绝对湿度单位容积或质量的湿空气中所含水蒸气质量的绝对值（g/m 或 g/k）绝对饱和湿度单位容积或质量湿空气所含饱和水蒸气质量的绝对值（g/m 或g/kg）相对湿度在同温同压下空气中的绝对湿度和绝对饱和湿度的百分比，即矿井进风路线上冬干下湿；在采掘工作面和回风路线上，因气温常年几乎不变，故其湿度亦几乎不变，而且其相对湿度都接近 100%2-1 何谓空气的静压，它是怎样产生的？说明其物理意义和单位。绝对静压：单位容积风流的压能绝对静压：它是指管道内测点的绝对静压与管道外和测点同标高的大气压力之和，静压是油空气分之热运动产生的，反映了分子运动的剧烈程，单位 Pa2-2 何

5、谓空气的重力位能？说明其物理意义和单位。能量变化方程中任一断面上单位体积风流对某基准面的位能，是指风流受地球引力作用对该基准面产生的重力位能，习惯叫做位压物理意义：某一端面到基准面的空气柱的重量单位：Pa2-3 简述绝对压力和相对压力的概念。为什么在正压通风中断面上某点的相对全压大于相对静压，而在负压通风中断面某点的相对全压小于相对静压？绝对压力：单位容积风流的压能相对压力：管道内测点的绝对静压与管道外和测点同标高的大气压力之差正压通风时，风流在风压测任一点的相对静压是正值，ht=hs+hv，故 hths负压通风时，风流在抽风测任一点的相对静压是负值，ht=hs-hv，故 ht100000 时

6、，紊流3-2通风阻力和风压损失在概念上是否相同？它们之间有什么关系?不相同；通风阻力的大小等于风压损失量；通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力两类，它们与风流的流动状态有关；风压损失指风流的静压、动压、位压损失之和3-3通风阻力有几种形式？产生阻力的物理原因是什么?两种形式：摩擦阻力是风流在井巷中作均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起内外摩擦因而产生阻力；局部阻力是风流再井巷的局部地点，由于速度或方向突然发生变化，导致风流本身产生剧烈冲击，形成极为紊乱的涡流，因而在该局部地点产生一种附加的阻力3-4通风阻力与井巷风阻有什么不同？通风阻力是风流在巷道中流动所产生的局部阻力和摩擦阻力，而井巷风阻

7、是反映井巷特征的物理量，它只受 l、u、s 和 a 的影响，二者的关系为：3-5矿井等积孔的含义是什么？如何计算？等积孔表示井巷或矿井通风难易程度的假象孔口3-6降低通风阻力有什么意义?降低摩擦阻力和局部阻力可以采用的措施有哪些？降低矿井通风阻力，对管理自然发火和瓦斯，减少通风电费方面都有重要意义降低摩擦阻力的措施：降低摩擦阻力系数扩大巷道断面选用周界较小的井巷减少巷道长度避免巷道内风量过大降低局部阻力损失的措施：在巷道内尽可能避免巷道断面的突然扩大或突然缩小，尽可能避免转 90 度的弯，在拐弯处的内侧或外侧要做成斜面或圆弧形，拐弯的弯曲半径尽可能加大，还可以设置导风板等4-1自然风压是怎样产

8、生的？进、排风井井口标高相同的井巷系统内是否会产生自然风压？由于空气进入井下后必与各种热源进行热交换，致使井下各段空气密度不断发生变化，造成进风和回风两侧空气柱的重力不平衡，因而产生能量差，推动风流沿井巷流动，形成自然风压会产生自然风压，因为进排风井内密度不同致使两端空气柱重量不同4-2影响自然风压大小和方向的主要因素是什么？能否用人为的方法产生或增加自然风压？主要因素：矿井进风和出风两侧空气柱的高度和平均密度可以，如把回风井井口安置在高处，把进风井井口或平峒口安置在低处；在回风井口修建风塔；多掘和高地表相同的回风井；在回风井和风塔内安装暖气管道等4-3什么叫通风机的工况点？如何用图解法求单一

9、工作或联合工作通风机的工况点，举例说明。通风机工况点就是通风机实际工作点以轴流式通风机抽出式通风为例：4-4试述通风机串联或并联工作的目的及适用条件。通风机串联的目的是增加风压，保持风量不变；适用于风网阻力较大的情况；通风机并联的目的是保持风压不变，提高风量；适用于风网阻力较小的情况4-5描述主要通风机特性主要参数有哪些？物理意义是什么？风压：是风流在起点终点间的能量差，是矿井通风的动力风量：是单位的时间内通过某断面上的风的容积功率：输入功率（单位时间内输给通风机的电能）输出功率（单位时间内通风机把电能转化为风流压能的大小）效率：通风机输出功率与输入功率之比，反映了通风机的实际工作质量4-6轴

10、流式通风机和离心式通风机的风压和功率特性曲线各有什么特点？在启动时应注意什么问题？离心式通风机风压随着风量的增加而增加，而下降较慢，使功率随风量的增加而增加，即矿用离心式通风机的个体功率特性曲线是逐渐上升的，在启动通风机时，为避免启动电流过大而烧毁电机，离心式通风机应关闭闸门在风量最小时启动，启动后再打开闸门；轴流式通风机风压特性曲线和功率特性曲线都是先减小后增大，最后又减小，在特性曲线的实用阶段，风压随风量的增加而较大地下降，使功率随着风量的增加而减少，即轴流式通风机的个体功率特性曲线的实用段是逐渐下降的，在启动通风机时，应打开闸门在风量最大时启动4-7主要通风机附属装置各有什么作用？设计和

11、施工时应符合哪些要求？反风装置：使正常风流反向，当发生火灾和瓦斯爆炸时使用；要求在 10min 内能把矿井风流方向反转过来，而且要求反风后的风量不小于正常风量的 60%防爆门：当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气浪将防爆门掀起，从而起到保护主扇的作用；要求防爆门不得小于出风井口的断面面积，并正对出风口的风流方向风峒:矿井主扇和出风井之间的一段联络巷道；风峒断面不宜太小，其风速以10m/s 为宜，最大不应超过 15m/s风峒的风阻应不大于 0.0196Ns/m，风峒的阻力不大于 100200Pa风峒及其闸门等装置，结构要严密，以防止大量漏风风峒内应安设测量风速和风流压力的装置扩散器：将通风机出风口的速压

12、大部分转变为静压，以减少通风机出口的速压损失，提高通风机的静压消音装置：为了保护环境，降低噪音；通风机的噪音不得超过 90dB5-1 全风压通风有哪些布置方式？试简述其优缺点及适用条件。总风压通风方法：利用纵向风墙导风，利用风筒导风，利用平行巷道通风缺点及适用条件：总风压通风法的最大优点是安全可靠，管理方便，但要有足够的总风压，以克服导风设施的阻力，否则不能采用5-2 简述引射器通风的原理、优缺点及适用条件。引射器通风原理：利用压力水力或压缩空气经喷咀高速射出产生射流，周围的空气被卷吸到射流中，为了减少射流与卷吸空气间冲击损失，在混合管内掺混，整流后共同向前运动，使风筒内有风流不断流过引射器通

13、风具有设备简单、安全，水引射器有利于除尘和降温的优点。但产生的风压低、送风量小、效率低、费用高，只有在用水砂充填采煤法德矿井中，才可以顺便使用水风扇，为满足掘进通风的风压与风量要求，可用多喷咀进行串联通风5-3 简述压入式通风的排烟过程及其技术要求。工作面爆破后，烟、尘充满迎头，形成一个炮烟抛掷区，风流由风筒射出后按紊动射流的特性使炮烟被卷吸到射出的风流中，二者掺混共同先前移动为了能有效地排出炮烟，风筒出口与工作面的距离不能超过有效射柱，否则会在工作面附近出现烟流停滞区，压入式通风风筒出口到工作面的距离约为 lj=（45） s ，lj有效射程 ，s掘进巷道净断面面积，5-4 试述压入式、抽出式

14、通风的优缺点及其适用条件。优缺点：对于压入式通风，由于局扇和启动装置都位于新鲜风流中，在瓦斯矿井运转安全；风筒出口风流的有效射程长，排烟能力强，工作面的通风时间短，而且可用柔性风筒。但污风沿巷道排出，污染范围广，巷道的通风时间长。抽出式的优缺点恰遇上述相反适用于断面不大，要求风量不大的巷道中掘进5-5 试述混合式通风的特点与要求？长压断抽式：特点：主要适用于柔性风筒，成本低，除尘器常移动且增大抽出式通风机的通风阻力，除尘效果差时，可使巷道承受一定程度的污染要求：以压入式通风为主，靠近工作面一段用抽出式通风，抽出式通风要配备除尘装置，风筒重叠段风速 V0.5m/s（排瓦斯）；或 V0.15m/s

15、（除尘）长抽断压式：前压后抽式：特点：不需配备除尘装置，不会增加通风阻力，能解决巷道污染问题，整个巷道通风状况较好，抽出式风筒要用带刚性骨架的柔性风筒或硬质风筒，成本高要求：以抽出式为主，靠工作面设一段用压入式通风，压入风筒靠近工作面，抽出风筒口在压入风筒的后面，不需配备除尘装置前抽后压式：特点：工作面污染范围短，但清洗工作面炮烟的能力差，其他特点同前压后抽式要求：以抽出式为主，抽出风筒口靠近工作面，巷道中设一段压入式风筒，该风筒出风口在抽出的后面压入式风筒口与工作面的距离，炮掘进时按 lp lj=（45） s 估算；机掘时应该在机组转载点后面一定的距离，吸入式风筒吸口应靠近工作面 5 米左右

16、5-6 有效射程、有效吸程、炮烟抛掷长度及稀释安全长度的含义是什么？有效射程：风流从风筒出口到转向点的距离叫做有效射程（lj）有效吸程：抽出式通风方式在风筒吸口附近形成一股流入风筒的风流，离风筒越远风速越小，只能在一定距离以内有吸入炮烟的作用，这段距离称为有效吸程（ls）炮烟抛掷长度：工作面爆破后，烟、尘充满迎头，形成一个炮烟抛掷区，这个炮烟抛掷区的长度称为炮烟抛掷区长度稀释安全长度：从工作面到炮烟被稀释到安全浓度的距离5-7 可控循环通风的含义及其优缺点、适用条件是什么？5-8 长距离独头巷道通风在技术上有何困难，应如何克服？5-9 试述局部通风机串联、并联的目的、方式和使用条件。5-10

17、试述风筒有效风量率、漏风率、漏风系数的含义及其相互关系。5-11 试述局部通风设计步骤。5-12 局部通风装备选型的一般原则是什么？5-13 掘进通风安全装备系列化包括哪些内容？并有什么安全作用？6-1 什么是通风网络？其主要构成元素是什么？由若干个风道和交汇点构成的通风网络简称风网构成元素：风道和和交汇点（分支和节点）6-2 如何绘制通风网络图？对于给定矿井其形状是否固定不变？首先在通风系统图上，沿着风流方向对每个节点依次编号，作为确定风网图上每个节点顺序号的根据，然后根据编号绘制不是6-3 简述节点、路、回路、网孔、生成树、余树的基本概念的含义。节点：指三条或三条以上风道的交点；断面或支护

18、方式不同的两条风道，其分界点有时也可称为节点路：是由若干方向相同的分支首尾相接而成的线路，即某一分支的末节点是下一分支的始节点回路和网孔：是由若干方向并不都相同的分支所构成的闭合线路，其中有分支者叫回路，无分支者叫网孔生成树：它包含风网中全部节点和不构成回路或网孔的一部分分支（M1 个）余树：在任一风网的每棵树中，每增加一个分支就构成一个独立回路或网孔，这种分支叫做余树弦（弦）（NM+1 个）6-4 矿井通风网络中风流流动的基本规律有哪几个？写出其数学表达式。风量平衡定律：（流入风量为正，流出风量为负）风压平衡定律：通风阻力定律：6-5 比较串联风路与并联风网的特点。串联风路特点风量：Q 串=

19、Q1=Q2=Qn ， m/s风压：h 串=h1+h2+hn=， Pa风阻：R 串=R1+R2+Rn=， Ns/m等积孔：A 串=并联风路特点风量：Q 并=Q1+Q2+Qn=，m/s风压：h 并=h1=h2=hn，Pa风阻：R 并=等积孔：A 并=A1+A2+An=自然分配风量：Qm=6-6 写出角联分支的风向判别式，分析影响角联分支风向的因素。当时 Q5 由 bc；当时 Q5 由 cb；风流的方向只取决于本风路起末两点风流的能量之差，而这项能量差与 R5 无关6-7 矿井风量调节的措施可分为哪几类？比较它们的优缺点。（1）增加风阻的调节法、降低风阻的调节法、增加风压的调节法，以上三种是局部风量

20、的调节法增加风阻调节法具有简便、易行的优点，它是采区内巷道间的主要调节措施，但这种调节法使矿井的总风阻增加，如果主风扇的风压曲线不变，势必造成总风量下降，要想保持总风量不变，就得改变风压曲线，提高风压，增加通风电力费降阻调节的优点是使矿井总风阻减少，若主风扇风压曲线不变，采用降阻调节后，矿井总风量增加，但这种调节法工程量较大，投资较多，施工时间也较长增压调节法和降阻调节阀比较：由于前者在阻力较大的风路中安装辅扇，故可不必提高主扇作用于这条风路上的风压，而相当于主扇对于这条风路的风阻下降，这和降阻调节法类似；它比降阻调节法施工快，施工也比较方便，但工程管理较复杂，安全性比较差；通常，前者经济性较

21、好；增压调解法和増阻调节法比较：虽然增压调节法增加辅扇的构置费、安装费、电力费和绕道的开掘费等，但它若能使主扇的电力费降低很多服务时间又长时还是比较经济的，缺点是管理工作比较复杂，安全性较差，施工比较困难矿井总风量的调节：改变主扇特性曲线的调节法：改变轴流式通风机动轮叶片的安装角改变通风机的转速改变主扇工作风阻的调节法7-1采区通风系统包括哪些部分？7-2试比较运输机上山和轨道上山进风的优缺点和适用条件。7-3何谓下行风？试从防止瓦斯积聚、防尘及降温角度分析上行风与下行风的优缺点。7-4试述长壁工作面通风系统有哪些类型？并阐述其各自的特点和适用性。8-1 井口空气有哪几种加热方式？简述它们各自

22、的优缺点。8-2 某矿井总进风量为 130 kg/s，冬季井口空气计算温度为-28，采用井口房不密闭的加热方式，冷热风在井口房混合。混合前的热风温度为 30，混合后的温度为 2，热媒为压力 343kPa 的饱和蒸汽，试选择合适的空气加热器。8-3 某矿井恒温带深度 Z0=30 m，恒温带温度 tr015，地温率 g r45m/，试求该矿井垂深 500m 处的原岩温度。8-4 某矿一段大巷长 100 m，巷道断面形状为半圆拱，断面积为 14 m2，原岩温度为 35，巷道中平均风温为 22，围岩与风流间的不稳定换热系数为 5.8210-4kW(m2)。求该段巷道围岩放热量。8-5 某一水平掘进巷道

23、，断面积为 10m2，采用 11kW 的局部通风机压人式通风，风筒直径为 800mm ，局部通风机入口处巷道中的风温为 25 ，吸风量为250m3/min ，空气密度为 1.23kg/m3。风筒的有效风量率为 48%，试计算风筒出口的风温。8-6 某回采工作面风量为 600 kg/min，空冷器入口空气温度为 31，相对湿度为88%，大气压为 101325Pa。欲使空冷器出口风温为 24，相对湿度为 100%，求空冷器的供冷量。8-7 高温矿井选择矿井通风系统时，一般应考虑哪些原则？8-8 简述通风降温的作用及效果。8-9 简述矿井集中空调系统设计的内容和步骤。8-10 矿井集中式空调系统有哪

24、几种类型？各有什么优缺点？9-1通风系统包括哪些部分？9-2简述拟定矿井通风系统的原则和要求。9-3从防止瓦斯积聚、防尘降温等角度分析采煤工作面上行风与下行风各自的优缺点。9-4矿井通风系统主要有哪几种类型？说明其特点及适用条件。9-5试述矿井通风系统安全性评价的目的和作用。10-1什么是矿井瓦斯 ?10-2试述瓦斯的主要物理及化学性质。了 解这些性质对于预防处理瓦斯危害有何意义 ?10-3瓦斯是如何生成的，煤体内实际含有的瓦斯量是否等于生成量 ?10-4瓦斯在煤内存在的形态有哪些？相互之间有何关系？主要存在形态是什？10-5怎样确定瓦斯风化带的深度 ? 确定瓦斯风化带深度有何实际意义 ?10

25、-6影响煤层瓦斯含量的因素有哪些 ?10-7测定煤层瓦斯压力有何意义 ? 如何测定？10-8为什么瓦斯能连续、持久地从煤内涌出？10-9某采区的月产量为 9000t，月工作日为 30 天，测得该采区的回风量为 480 m3/min，瓦斯浓度为 16 。 求该采区的瓦斯涌出量 。10-10 影响瓦斯涌出量的因素有哪些 ?10-11 怎样从开采技术因素方面降低瓦斯的涌出量和瓦斯涌出的不均匀性？10-12 地面大气压和风量变化对瓦斯涌出的影响如何？10-13 矿井瓦斯等级分几级 ?如何鉴定矿井的瓦斯等级？10-14 预防和治理瓦斯喷出的主要技术措施有哪些 ?10-15 煤与瓦斯突出有何特点和危害？1

26、0-16 煤与瓦斯突出的机理是什么？10-17 突出的一般规律有哪些 ? 如何确定矿井和煤层是否有突出危险 ?10-18 为什么开采保护层是最有效的预防突出的措施？怎样划定保护范围？10-19 局部防突措施有哪些？10-20 瓦斯爆炸的危害及影响瓦斯爆炸范围的因素有哪些 ?10-21 某火区内可燃气体的成分为 3.5% CH4，0.02 C3H8，0.04 C2H4，0.06%H2，另外， O2 为 18% ，这个火区内有无爆炸危险 ?10-22 试述瓦斯与煤尘爆炸的异同点 ?10-23 何谓瓦斯的引火延迟性？煤矿生产中如何利用这一特性 ?10-24 煤矿井下哪些地点以及什么条件下最容易发生瓦斯燃烧爆炸事故 ?10-25 为什么未卸压的本煤层抽放方法，在我国大多数煤田很难采用 ?10-26 影响瓦斯抽放的重要参数有哪些 ?11-1 什么叫矿井火灾？它分哪几类？各有