通风安全学考试题及参考答案1Word格式.docx
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对比分析目前的煤层防灭火技术主要有哪些?
试卷类型
C
考试地点
雁塔校区
学生班级
采矿06级
成绩
1.命题时尽量采用计算机激光打印,手写必须字迹工整、清晰。
审批由教研室主任负责;
2.(考试)科目应与教学计划保持一致,不能用简写或别称,考试性质为"考试"或"考查";
3.试卷类型注明A、B、C、D等字样,考试地点注明雁塔(校区)或临潼(校区);
4.试题(卷)内容不要超出线格范围,以免影响试题印制和考生阅题。
一、名词解释(20分;
每个2分)
1绝对湿度;
2局部阻力;
3通风机工况点;
4呼吸性粉尘;
5煤与瓦斯突出;
6均压防灭火;
7自然风压;
8内因火灾;
9绝对瓦斯涌出量;
10矿尘;
二、简答题(35分;
每个7分)
1煤炭自燃的发展过程大致可分为哪几个阶段,各阶段有何特征?
2如何判定一个瓦斯矿井采用瓦斯抽放的必要性?
简述矿井瓦斯抽放方法有哪些?
3发生风流逆转和逆退的原因是什么?
如何防止风流逆转和逆退?
4比较掘进工作面压入式和抽出式通风方式的优、缺点。
5地面防水措施主要有哪些?
三、计算题(35分)
1某矿瓦斯风化带深170m,采深260m时相对瓦斯涌出量为7.2m3,320m时为11.6m3,预测380m时的相对瓦斯涌出量为多少。
(5分)
2已知某矿井总回风量为4500m3,瓦斯浓度为0.6%,日产量为4000t,试求该矿井的绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。
并确定该矿瓦斯等级(该矿无煤与瓦斯突出现象)。
西安科技大学2009~2010学年第1学期
《矿井通风与安全》试卷(C)卷
参考答案及评分标准
一、名词解释(每题2分,共20分)
1绝对湿度:
指单位容积或单位质量湿空气中含有水蒸汽的质量。
(2分)
2局部阻力:
风流在井巷的局部地点,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。
3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(2分)
4呼吸性粉尘:
呼吸性粉尘是指能在人体肺泡内沉积的,粒径在5~7μm以下的粉尘,特别是2μm以下的粉尘。
5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)与瓦斯突出,简称瓦斯突出或突出。
6均压防灭火:
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。
7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,矿井进、出风两侧空气柱的重量差就是自然风压。
8内因火灾:
是指煤炭接触空气后,因煤自身氧化产生热量,热量聚集使煤炭自然发火而产生的火灾。
9绝对瓦斯涌出量:
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或m3。
10矿尘:
指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。
二、简述题(每题7分,共35分)
1煤炭自燃的发展过程大致可分为哪几个阶段,各阶段有何特征?
答:
煤炭自燃过程大体分为3个阶段:
①潜伏期;
②自热期;
②燃烧期(1分)
自燃潜伏期煤体温度的变化不明显,煤的氧化进程十分平稳缓慢,然而它确实在发生变化,不仅煤的重量略有增加,着火点温度降低,而且氧化性被活化。
它的长短取决于煤的自燃倾向性的强弱和外部条件。
经过这个潜伏期之后,煤的氧化速度增加,不稳定的氧化物分解成水(H20)、二氧化碳
(2)、一氧化碳()。
氧化产生的热量使煤温继续升高,超过自热的临界温度(60~80℃),煤温上升急剧加速,氧化进程加快,开始出现煤的干馏,产生芳香族的碳氢化合物()、氢(H2)、更多的一氧化碳()等可燃气体,这个阶段为自热期。
临界温度也称自热温度(,),是能使煤自发燃烧的最低温度。
一旦达到了该温度点,煤氧化的产热与煤所在环境的散热就失去了平衡,即产热量将高于散热量,就会导致煤与环境温度的上升,从而又加速了煤的氧化速度并又产生更多的热量,直至煤自燃起来,即进入燃烧阶段。
2如何判定一个瓦斯矿井采用瓦斯抽放的必要性?
衡量一个矿井是否有必要抽放,可以根据以下几点:
对于生产矿井,由于矿井的通风能力已经确定,所以矿井瓦斯用处量超过通风所能稀释瓦斯量时,即应考虑抽放瓦斯;
对于新建矿井,当采煤工作面瓦斯涌出量>
5m3,掘进工作面瓦斯涌出量>
3m3,采用通风方法解决瓦斯问题不合理时,应该抽放瓦斯。
对于全矿井,一般认为,绝对瓦斯涌出量>
30m3,相对瓦斯涌出量>
15~25m3时应抽放瓦斯;
开采保护层应考虑抽放瓦斯。
(3分)
开采层瓦斯抽放方法:
(1)岩巷揭煤、煤巷掘进预抽:
由岩巷向煤巷打穿层钻孔,煤巷工作面打超前钻孔。
(2)采空区大面积预抽:
由开采层机巷、风巷或煤门打上向、下向顺层钻孔;
由石门、岩巷或临近层煤巷向开采层打穿层钻孔;
地面钻孔;
密闭开采巷道。
(3)边掘边抽:
由煤巷两侧或岩巷向煤层周围打防护钻孔。
(4)边材边抽:
由开采层机巷、风巷等向工作面前方卸压区打钻;
由岩巷、煤门等向开采分层的上部或下部未开采分层打穿层或顺层钻孔。
(1分)
邻近层瓦斯抽放方法:
(1)开采工作面推过后抽放上下邻近煤层:
由开采层机巷、风巷、中巷或岩巷向邻近层打钻;
由开采层机巷、风巷、中巷或岩巷向采空区方向打斜交钻孔;
由煤门打沿邻近层钻孔;
在邻近层掘汇集瓦斯巷道;
采空区瓦斯抽放:
密封采空区插管、打钻和预埋管抽放。
围岩瓦斯抽放:
由岩巷两侧或正前向裂隙带打钻、密闭岩巷进行抽放等措施。
1)上行风路产生火风压。
发生风流逆转的原因主要是:
①因火风压的作用使高温烟流流经巷道各点的压能增大:
②因巷道冒顶等原因造成火源下风副风阻增大,导致主干风路火源上风侧风量减小.沿程各节点压能降低。
为了防止旁侧风路风流逆转,主要措施有:
①降低火风压;
②保持主要通风机正常运转;
⑧采用打开风门、增加排烟通路等措施减小排烟路线上的风阻。
2)下行风路产生火风压。
在下行风路中产生火风压,其作用方向与主要通风机作用风压方向相反。
当火风压等于主要通风机分配到该分支压力时,该分支的风流就会停滞;
当火风压大于该分支的压力时,该分支的风流就会反向。
主干风路风阻及其产生的火风压一定时,风量越小,越容易反向。
防止下行风风路风流逆转的途径有:
减小火势,降低火风压;
增大主要通风机分配到该分支上的压力。
(2分)
3)发生风流逆退的原因是:
烟气增量过大,主通风机风压作用于主干风路的风压小。
防止逆退措施是:
减小主干风路排烟区段的风阻;
在火源的下风侧使烟流短路排至总回风;
在火源的上风侧、巷道的下半部构筑挡风墙,迫使风流向上流,并增加风流的速度。
挡风墙距火源5m左右;
也可在巷道中安带调节风窗的风障,以增加风速。
4比较掘进工作面压入式和抽出式通风方式的优、缺点。
掘进工作面压入式和抽出式通风方式均具有自己的优、缺点,现分析比较如下:
(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,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巷掘进时,宜采用抽出式通风。
5地面防水措施主要有哪些?
主要有以下措施:
合理选择井筒位置(1分);
河流改道(1分);
铺整河底(1分);
填堵通道(1分);
挖沟排(截)洪(1分);
排除积水(1分);
加强雨季前的防讯工作(1分)。
解:
瓦斯梯度:
(H21)/(q21)=(300-240)/(11.6-7.2)=13.63(2分)
采深360m时的瓦斯涌出量为:
1+
(1)11.6+(360-300)/13.6=16.0m3(3分)
2已知某矿井总回风量为4500m3,瓦斯浓度为0.6%,日产量为4000t,试求该矿井的绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。
绝对瓦斯涌出量:
4500×
0.627m3(3分)
相对瓦斯涌出量:
(4500×
60×
24×
0.6%)/4000=9.72m3(4分)
因为:
<
40m3,但<
10m3,故此矿为低瓦斯矿井(3分)
3如图所示,已知.号水柱计的读数分别为196,980,请问:
(2)I、、号水柱计测得是何压力?
(10分)
(1)管道通风方式为抽出式(2分),风流方向为从左向右(1分),皮托管正(右)、负(左)端(2分);
(2)I号测的是相对静压,号测的是动压,号测的是相对全压(3分)
由,可以得出I号管的读数为196+980=1176(2分)
B段的阻力分别为:
2=0.981×
402=1569.6(1分)
2=1.4715×
302=1324.4(1分)
因为大于
因此C中的风流方向为4流向3
1569.6-1324.4=245.2(1分)
对3、4点分别应用节点风量平衡定律有:
40+9.1=49.1m3
30-9.1=20.9m3(1分)
因此有:
×
2=0.249×
49.1×
49.1=599.1(1分)
×
2=1.4715×
20.9×
20.9=642.8(1分)
因此F1风路的总阻力为:
1=1569.6+599.1=2168.7(1分)
2=1324.4+642.8=1967.2(1分)
因此工况分别为
F1(49.1,2168.7)与F2(20.9,1967.2)
分支C的方向为4→3。
四、论述题(10分)
目前煤矿井下常用的防灭火技术主要有:
堵漏、均压、惰气、惰泡、三相泡沫、阻化剂、用水灭火、灌浆、胶体防灭火技术等。
这些技术按其主要作用和功能可归纳为以下几类:
1)控制漏风技术(2分)
主要目的是:
减少或杜绝松散煤体氧气的供给。
技术手段有:
水泥喷浆;
泡沫喷涂;
纳米改性弹性体材料涂抹;
均压。
2)火区惰化技术(2分)
主要是降低火区氧浓度,窒息火区。
主要技术手段为N2、2等惰性气体;
惰气泡沫;
三相泡沫。
3)煤体阻化(2分)
降低煤体的氧化活性,抑制煤氧结合。
主要技术手段为:
喷注2;
雾化阻化剂;
惰化阻化剂。
4)吸热降温(2分)
降低煤温,彻底熄灭火区,防止复燃。
注水;
灌浆;
液氮;
液态2。