王德明划重点矿井通风与安全Word格式.docx

1、地温率是指恒温带以下岩层温度每增加1，所增加的垂直深度，即： ，m/12.等积孔：为了形象化，习惯引用一个和风阻的数值相当、意义相同的假想的面积值（m2）来表示井巷或矿井的通风难易程度。这个假想的孔口称作井巷或矿井的等积孔（又称当量孔）。13.雷诺数：流体流动时的惯性力Fg和粘性力（内摩擦力）Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无因次量。对于圆形管道 式中 V为管道中流体的平均速度，m/s；为圆形管道的直径，m；为流体的运动粘性系数。14.摩擦阻力：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，引起内外摩擦而产生的阻力称作摩擦阻力井巷的摩擦风阻， 15.局部阻力：在井巷的局部

2、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的冲 击，形成极为紊乱的涡流，因而在该局部地带产生一种附加的阻力，称为局部阻力。局部地点的局部阻力为，Pa16.井巷阻力特性：在紊流条件下，摩擦阻力和局部阻力均与风量的平方成正比。故可写成一般形式：hRQ2 Pa 。对于特定井巷，R为定值。用纵坐标表示通风阻力（或压力），横坐标表示通过风量，当风阻为R时，则每一风量Qi值，便有一阻力hi值与之对应，根据坐标点（Qi,hi）即可画出一条抛物线。这条曲线就叫该井巷的阻力特性曲线。风阻R越大，曲线越陡。17.自然风压：由于井内空气与围岩存在温度差，空气与围岩进行热交换而造成同标高处空气柱的重量不同

3、，矿井进、出风两侧空气柱的重量差就是自然风压。18.通风机的个体特性曲线：将主要通风机的风压、功率和效率随风量变化而变化的关系，分别用曲线表示出来，即称为主要通风机的个体特性曲线。19.通风机工况点：以同样的比例把矿井总风阻R曲线绘制于通风机个体特性曲线图中，则风阻R曲线与风压曲线交于A点，此点就是通风机的工况点或工作点 20.抽出式通风：就是将主通风机安装在回风井进行通风，矿内为负压。风流路线：进风井-进风巷道-工作地点-回风巷道-风井-通风机。它于压入式通风方式的风流路线相反。21.压入式通风：就是将主通风机安装在进风井进行通风，矿内为正压。通风机-进风井-进风巷道-工作地点-回风巷道回风

4、井。22.扩散器：抽出式通风时，无论是离心式通风机还是轴流式通风机，在风机的出口都外接一定长度、断面逐渐扩大的构筑物扩散器。其作用是将主要通风机出风口的速压大部分转变为静止，以减少风机出风口的速压损失，提高主要通风机的有效静压。扩散器出口要与由混凝土砌筑成的外接扩散器相连。外接扩散器是一段向上弯曲的风道，一般用砖和混凝土砌筑，其各部分尺寸应根据风机类型、结构、尺寸和空气动力学特性等具体情况而定，总的原则是：阻力小，出口动压损失小并且无回流（涡流）现象。23.可控循环通风：当局部通风机的吸入风量大于全风压供给设置通风机巷道的风量时，则部分由局部用风地点排出的污浊风流，会再次经局部通风机送往用风地

5、点，故称其为循环风。循环通风分为掺有适量外界新风的循环通风和不掺有外界新风的循环通风。前者即为可控制循环通风。24.游离瓦斯：游离状态也叫自由状态，这种状态的瓦斯以自由气体存在，呈现出压力并服从自由气体定律，存在于煤体或围岩的裂隙和较大孔隙（孔径大于10nm） 内。25.吸附瓦斯：吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上（吸着瓦斯）和煤的微粒结构内部（吸收瓦斯）。吸着状态是在孔隙表面的固体分子引力作用下，瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附层。26.煤与瓦斯突出：煤矿地下采掘过程中，在很短时间（数分钟）内，从煤（岩）壁内部向采掘工作空间突然喷出煤（岩）和瓦斯的动力现象，人们称为煤（岩

6、）与瓦斯突出，简称瓦斯突出或突出。突出能摧毁井巷设施、破坏矿井通风系统使井巷充满瓦斯和煤（岩）抛出物，能造成人员窒息、煤流埋人，甚至可能引起瓦斯爆炸与火灾事故，导致生产中断等，因此它是煤矿最严重的灾害之一。27.相对瓦斯涌出量：是指平均产一吨煤所涌出的瓦斯量，单位为m3/t。 式中 qg相对瓦斯涌出量，m3/t；Qg绝对瓦斯涌出量，m3/d： Ad日产量, t/d。28.绝对瓦斯涌出量：是指单位时间内涌出的瓦斯体积量，单位为m3/d或m3/min。用下式进行计算：式中 Qg绝对瓦斯涌出量，m3/min； Q 风量，m3/min； C风流中的平均瓦斯浓度，%。29.瓦斯含量：指单位重量或体积的煤

7、岩中在一定温度和压力条件下所含有的瓦斯量，即游离瓦斯和吸附瓦斯的总和，以m3m3（煤）或m3t（煤）表示。煤层瓦斯含量是计算瓦斯储量与瓦斯涌出量的基础，也是预测煤与瓦斯突出危险性的重要参数之一。30.瓦斯涌出梯度：深度与相对瓦斯涌出量的比值，称瓦斯涌出量梯度，也即预测直线斜率的倒数。它的物理含义为相对瓦斯涌出量每增加l m3/t时，开采深度增加的米数，其单位为m（m3/t）。瓦斯涌出量梯度愈小，矿井瓦斯涌出量随深度增加的速度愈快。瓦斯涌出量梯度为：式中 gg 瓦斯涌出量梯度，m（m3/t） 或 t/m2； H1、H2 甲烷带内的两个已采深度，m； q1、q2 对应于H1、H2深度的相对瓦斯涌出

8、量，m3/t； n 指数系数，大多数煤田在垂深1000m内时n=1。31.保护层：在突出矿井中，预先开采的、并能使其他相邻的有突出危险的煤层受到采动影响，而减少或丧失突出危险的煤层称为解放层，后开采的煤层称为被解放层。解放层位于被解放层上方的叫上解放层，位于下方的叫下解放层。32.煤层透气性系数：在压力差作用下,煤层气在煤层中流动的难易程度。煤层透气性系数受多种地质因素的影响,变化较大。此系数是评价煤层瓦斯可抽放性的指标之一,系数小于l0米2/（兆帕2日）的煤层容易抽放瓦斯；系数小于0 1米2/（兆帕213）的煤层难以抽放瓦斯。33.呼吸性粉尘：是指能在人体肺泡内沉积的，粒径在57m以下的粉尘

9、，特别是2m以下的粉尘。呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘之和就是全尘。34.综合防尘：即各个生产环节时都实施有效的防尘措施。例如，采用煤层注水，抑制煤尘的产生；改进采掘机械的切割机构，减少矿尘的产生量和分散度；用水抑制采掘、装载和运输过程中产生的矿尘；喷雾洒水使浮尘沉落；将集中尘源密闭、收集、排除；通风除尘；清扫冲洗积尘，等等。35.火风压：矿井发生火灾时，火灾的热力作用会使空气的温度增高而发生膨胀，密度小的热空气在有高差的巷道中就会产生一种浮升力，这个浮升力的大小与巷道的高差及火灾前后的空气密度差有关。在地面建筑中这种现象也很普遍，被称为烟囱效应，在矿井中，火灾产生的热动力是一种浮升力，这种浮力效应

10、（The buoyancy effect）就被称为火风压。36.均压防灭火：就是采用风窗、风机、连通管、调压气室等调压手段，改变通风系统内的压力分布，降低漏风通道两端的压差，减少漏风，从而达到抑制和熄灭火区的目的。均压技术是在20世纪50年代由波兰H. Bystron教授首先提出的。均压作为一种“以风治火”的技术，方法简单，成本最低。二、简答题通风1 简述矿内的主要有害气体成分、危害性及其允许浓度。答：矿井常见的有害气体有一氧化碳、硫化氢、二氧化氮、二氧化硫、氨气、瓦斯等。（1）CO:一旦CO进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合，因而减少了血红素与氧结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而

11、造成人体血液“窒息”。 规程规定:矿内空气中CO浓度不得超过0.0024% 。（2）H2S:硫化氢有剧毒，有强烈的刺激作用，不但能引起鼻炎、气管炎和肺水肿；而且还能阻碍生物的氧化过程，使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主；浓度较高能引起昏迷或死亡。规程规定：井下空气中H2S含量不得超过0.00066 %。（3）NO2:二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸,对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。严重的咳嗽、头痛、呕吐甚至死亡。规程规定，氮氧化合物不得超过0.00025%。（4）SO2:二氧化硫能被眼结膜和上呼吸道粘膜的富水粘液吸收，刺激眼粘

12、膜和鼻咽等粘膜；二氧化硫与水后生成硫酸,对呼吸器官有腐蚀作用,使用喉咙和支气管发炎,呼吸麻痹,严重时引起肺病水肿。规程规定矿内空气中二氧化硫最高容许浓度为0.0005 %。（5）NH3:氨气为无色、有剧毒的气体，对人体有毒害作用。规程规定，矿内最大容许浓度为0.004 %（3mg/m3）。但当其浓度达到0.0l %时就可嗅到其特殊臭味。氨气主要在矿内发生火灾或爆炸事故时产生。（6）瓦斯:的主要成分是甲烷（CH4），虽然无毒，但当浓度较高时，会引起窒息。能引起爆炸。规程规定，工作面进风流中CH4的浓度不能大于0.5 %，采掘工作面和采区的回风流中CH4的浓度不能大于1.0 %，矿井和一翼的总回风

13、流中，CH4最高容许浓度为0.75 %。（7）H2:氢气无色无味，具有爆炸性，在矿井火灾或爆炸事故中和井下充电硐室均会产生，其最高容许浓度为0.5 %。矿内空气除了上述有害气体外，还含有其他一些有害物质，如在采掘生产过程中所产生的煤和岩石的细微颗粒（统称为矿尘）。2 简述离心式和轴流式通风机的工作原理。（1）离心式：离心式风机主要由电机，叶轮、蜗壳、进气箱、进风口，扩压器、导风圈，轴及轴承等部件组成，其中风轮由叶片、前盘、后盘及轮毂所构成。当风机的风轮被电机经轴带动旋转时，充满叶片之间的气体在叶片的推动下随之高速转动，使得气体获得大量能量，在惯性高心力的作用下，甩往叶轮外缘，气体的压能和动能增

14、加后，从蜗形外壳流出，叶轮中部则形成负压，在大气压力的作用下源源不断吸入气体予以补充。（2）轴流式：当动轮叶片（机翼）在空气中快速扫过时，由于翼面（叶片的凹面）与空气冲击，给空气以能量，产生了正压力，空气则从叶道流出；翼背牵动背面的空气，而产生负压力，将空气吸入叶道，如此一推一吸造成空气流动。空气经过动轮时获得了能量，即动轮的工作给风流提高了全压。主要通风机运转时，风流经集风机、流线体进入第一级叶轮，再经中间整流器进入第二级叶轮，又经后整流器进入扩散器，最后流入大气。空气经主要通风机叶轮后，获得能量，造成主要通风机进风口与出风口的压差，用来克服阻力，达到通风的目的。3 通风机的附属装置有哪些？

15、主要通风机的附属装置包括风硐、扩散器（扩散塔）、防爆门（防爆井盖）以及反风装置等。（1）风硐：风硐是出风井和主要通风机的一段联络巷道。由于通过风硐的风量及内外压力差较大，所以应特别注意降低风硐的通风阻力和减少漏风。（2）防爆门（防爆井盖）：规程规定，装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门。无论是斜井还是立井的出风井口所安设的防爆门都不得小于出风井口的断面积，并应正对出风井口的风流方向。（3）扩散器（扩散塔）：（4）反风装置：反风装置是用来使井下风流反向的一种设施。煤矿必须设有反风装置的原因，是为了使风流能向相反方向流动，防止进风系统中一旦发生火灾、瓦斯或煤尘爆炸时产生的大量的CO、CO2等有毒

16、有害气体沿风流进入采掘区域或其他区域，危及工作人员的生命安全。4 简述通风机的比例定律。同类型风机在相似工况点的无因次系数、和是相等的。它们的压力H、流量Q和功率N与其转速n、尺寸D和空气密度之间成一定比例，这种比例关系叫比例定律。将圆周速度u=Dn/60代入式（4-4-2）、式（4-4-3）和式（4-4-4）得 （4-4-5） （4-4-6）5 简述掘进安全技术装备系列化的主要内容。掘进工作面开工前，应组织机电、通风、生产技术、安监和施工单位对掘进工作面的电气设备、通风设施和瓦斯检测等进行达标验收，不符合标准者不得开工；移交后使用单位负责按标准维护管理，对电气设备的防爆、防火、综合保护、风电

17、瓦斯闭锁等性能必须定期检查和校验，并有详细记录，发现问题及时处理，否则不得继续运行。6 矿井通风风量的调节方法有哪几种？简述增阻调节法。风量调节按照其范围的大小，可分为局部风量调节和矿井总风量调节。（一）局部风量调节局部风量调节是指在采区内部各个工作面之间，采区之间或生产水平之间的风量调节。调节的方法有增阻调节法、降阻调节法和增压调节法。1）增阻调节法：增阻调节法是以并联网络中阻力大的风路的阻力值为基础，在各阻力较小的巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道的局部阻力，从而降低与该巷道处于同一通路中的风量，或增大与其关联的通路上的风量。这是目前使用最普遍的局部调节风量的方法。增阻调节是一种耗能调节法

18、。具体措施主要有：（1）调节风窗；（2）临时风帘，（3）空气幕调节装置等。其中使用最多的是调节风窗，其制造和安装都较简单。这种调节法具有简便、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（特别是在矿井主要风流中安设调节风门时，矿井总风阻增加较大， 2）减阻调节法：降阻调节法与增阻调节法相反，它是以并联网络中阻力较小风路的阻力值为基础，在阻力较大的风路中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力，从而增大与该巷道处于同一通路中的风量，或减小与其并联通路上的风量。3）增压调节：如果采用增加风压的调节方法，就必须以阻力小的一采区的阻力值为依据，在阻力较大的二采区内安设一台辅助通风

19、机，让辅助通风机产生的风压和主要通风机能够供给这两个并联采区的风压共同来克服二采区的阻力。（二）矿井总风量调节矿井总风量调节的主要措施是改变主要通风机的工况点，其方法有：改变主要通风机的特性曲线，改变主要通风机的工作风阻曲线。7 抽出式通风矿井的风机房中水柱计测值有何意义？它与矿井自然风压、矿井通风阻力有何关系？试推演其关系式。（1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系 水柱计示值:即为 4 断面相对静压h4 故 h4（负压）= P4 - P04 沿风流方向，对1、4两断面 列伯努力方程: hR14=（P1+hv1+m12 gZ12） - （P4+hv4+m34 gZ34） 由风

20、流入口边界条件：Pt1P01， 即 P1+hv1= Pt1=P01， 又因1与4断面同标高，所以 P01P04且：m12gZ12m34gZ34 = HN 故上式可写为: hR14= P04 - P4- hv4 + HN hR14=|h4|- hv4 + HN 即 |h4|= hR14 + hv4 - HN 即：风机房水柱计示值反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系。（2）风机房水柱计示值与风机风压之间关系 类似地对4、5断面（扩散器出口）列伯努力方程，忽略两断面之间的位能差。 扩散器的阻力 hRd （P5 + hv5）-（P6 + hv6 ） 风流出口边界条件：P6 P06 P05P04 故

21、 hRd （P5 + hv5 ）-（P04 + hv6 ）Pt5- P04 hv6 即 Pt5 hRd P04hv6 因为 风机全压 HtPt5-Pt4 =（hRdP04hv6 ）-（P4+hv4） Ht = |h4|hv4+hRd+hv6若忽略 hRd 不计，则 Ht |h4|hv4+ hv6 风机静压 Hs |h4| hv4（3） Ht、 HN、hR 之间的关系 综合上述两式： Ht |h4|- hv4+hRd+hv6 （ hR14+hv4-HN ）- hv4+hRd+hv6 hR14 + hRd + hv6 - HN 即 Ht HN hR14 + hRd + hv6 表明：扇风机风压和自

22、然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻力，以及扩器出口动能损失。8 通风系统中角联网路中的角联分支风流流动有何特点，试分析其利弊?简单角联网路中角联分支的风向完全取决于两侧各邻近风路的风阻比，而与其本身的风阻无关。通过改变角联分支两侧各邻近风路的风阻，就可以改变角联分支的风向。可见，角联分支一方面具有容易调节风向的优点，另一方面又有出现风流不稳定的可能性。角联分支风流的不稳定不仅容易引发矿井灾害事故，而且可能使事故影响范围扩大。此外，在发生火灾事故时，由于角联分支的风流反向可能使火灾烟流蔓延而扩大了灾害范围。因此，保持角联分支风流的稳定性是安全生产所必须的。9 试述井下非水平巷道中任意两点间的位

23、压差、自然风压和火风压的概念、相互关系与区别。火风压：这种浮力效应（The buoyancy effect）就被称为火风压。位压差：物体在地球重力场中因受地球引力的作用，由于相对位置不同而具有的一种能量叫重力位能差。自然风压：由矿井自然条件产生的能量差。影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差，而空气密度除了受温度T的影响，还受大气压力P、气体常数R和相对湿度等因素影响。火风压与矿井自然风压的产生机制是一致的，都是在倾斜和垂直的巷道上出现的空气的密度差所至，只是使空气密度发生变化的热源不同，故这二者都可称为热风压。火风压就是高温烟流经倾斜或垂直的井巷时产生的自然风压的增量。10 试述矿井通

24、风网络解算的基本原理与方法。中国矿业大学通风防灭火课题组采用面向对象的Visual C+语言，按照面向对象的软件开发方法，成功开发出了基于Windows操作系统的矿井通风网络解算软件。（1）迭代方法：Scott-Hinsley法；牛顿法（2）确定余树：利用风网树图的余树作为选择回路的基础分支。一般采用构造最小树的“破圈”方法选择余树。（3）选回路：选回路是以余树为基础，从风阻最大的分支开始逐一查找可与余树出风节点相连的分支，反复操作直到构成回路为止。（4）处理风机特性曲线：考虑到风机联合工作的相互影响以及风机工作的不稳定问题，对风机性能曲线采用二段曲线拟合法。（5）赋风量初值：在迭代计算之前应

25、对风网图的余树给定风量初值，然后根据风量平衡方程对每一回路中的各分支赋风量初值，做为迭代计算的基础。（6）迭代计算：迭代计算是已知风网各分支的风阻、自然风压和风机性能曲线，求解风网的的风量分配。（7）计算固定风量分支的阻力和风阻值：由于固定风量分支不参与迭代计算，固定风量分支的阻力是按回路的风压平衡关系计算。11 简述矿井通风系统与防灾减灾的关系？煤矿生产是地下作业，生产条件复杂，工作环境恶劣。地面空气进入矿井后，其成分、温度、湿度等将发生一系列变化。为了保证矿工的身体健康、安全生产并不断地提高劳动生产率，必须不断地供给井下足够的新鲜空气，以冲淡和排除有害气体及矿尘；保证井下有适宜的气候条件，

26、以创造良好的生产环境。这就是矿井通风的基本任务。12 试述压入、抽出和混合式掘进通风的特点与要求。1）压入式通风时，局部通风机及其附属电气设备均布置在新鲜风流中，污风不通过局部通风机，安全性好；而抽出式通风时，含瓦斯的污风通过局部通风机，若局部通风机防爆性能出现问题，则非常危险。 2）压入式通风风筒出口风速和有效射程均较大，可防止瓦斯层状积聚，且因风速较大而提高散热效果。而抽出式通风有效吸程小，掘进施工中难以保证风筒吸入口到工作面的距离在有效吸程之内。与压入式通风相比，抽出式风量小，工作面排污风所需时间长、速度慢。 3）压入式通风时，掘进巷道涌出的瓦斯向远离工作面方向排走，而用抽出式通风时，巷

27、道壁面涌出的瓦斯随风流流向工作面，安全性较差。 4）抽出式通风时，新鲜风流沿巷道进入工作面，整个井巷空气清新，劳动环境好；而压入式通风时，污风沿巷道缓慢排出，当掘进巷道越长，排污风速越慢，受污染时间越久。这种情况在大断面长距离巷道掘进中尤为突出。 5）压入式通风可用柔性风筒，其成本低、重量轻，便于运输，而抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，成本高，重量大，运输不便。 基于上述分析，当以排除瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进时应采用压入式通风，而当以排除粉尘为主的井筒掘进时，宜采用抽出式通风。混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用，兼有压入式和抽出式两者优点，

28、其中压入式向工作面供新风，抽出式从工作面排出污风。其布置方式取决于掘进工作面空气中污染物的空间分布和掘进、装载机械的位置。按局部通风机和风筒的布设位置，分为长压短抽、长抽短压和长抽长压三种；按抽压风筒口的位置关系，每种方式又可分为前抽后压和前压后抽两种布置形式。图5-1-9混合式通风的主要缺点是降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时，风速就更小，则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。因此，两台风机之间的风量要合理匹配，以免发生循环风，并使风筒重叠段内的风速大于最低风速。基于上述分析，混合式通风是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式。机掘工作面多采用与除尘风机配套的长压短抽混合式。13 如何判别简单角联网路中角联分支的风流流动方向?在单角联风网中，对角分支5的风流方向，随着其它四条分支的风阻值R1、R2、R3、R4在大于零、小于无穷大范围内变