矿井通风与安全课后习题答案Word文档下载推荐.docx
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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
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Pa
2-2何谓空气的重力位能？
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：
Pa
2-3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：
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ht>
hs
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ht<
2-4试述能量方程中各项的物理意义。
2-5分别叙述在单位质量和单位体积流体能量方程中，风流的状态变化过程是怎样反映的？
单位质量能量方程表示单位质量的流体在通过1,2两端面的过程中，因克服阻力而消耗的机械功，故通过机械功的变化反应风流状态变化过程
单位体积流体能量方程是风流在起末两断面的压能差，位能差和动能差之和，即风流在起末两断面上的总能量之差，可通过总能量的变化来反映风流状态变化
3-1解释层流、紊流的概念，并介绍判别流体的流动状态的方法。
层流是指流体各层的质点互不混合，质点流动的轨迹为直线或有规则的平滑曲线，并与管道轴线方向基本平行
紊流是指流体的质点强烈相互混合，质点的流动轨迹极不规则，除了沿流动总方向发生位移外，还有垂直于流动方向的位移，且在流体内部存在着时而产生，时而消失的涡旋
判别方法：
对于圆形巷道，雷诺数Re=Vd/v
对于非圆形巷道，风流雷诺数Re=4VS/vU
当Re≤2300时，层流；
当Re>
100000时，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：
3-6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？
通风机工况点就是通风机实际工作点
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；
①风峒断面不宜太小，其风速以10m/s为宜，最大不应超过15m/s②风峒的风阻应不大于0.0196Ns/m，风峒的阻力不大于100～200Pa③风峒及其闸门等装置，结构要严密，以防止大量漏风④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90dB
5-1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=（4～5）
，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V>
0.5m/s（排瓦斯）；
或V>
0.15m/s（除尘）
长抽断压式：
①前压后抽式：
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
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
②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=（4～5）
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
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（M—1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）（N—M+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：
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
Q串=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
Q并=Q1+Q2…+Qn=，m/s
h并=h1=h2=…=hn，Pa
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b→c；
当时Q5由c→b；
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的调节法
①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
②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
③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，前者经济性较好；
④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：
①改变轴流式通风机动轮叶片的安装角
②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？
采区通风系统是采区生产系统的重要组成部分，它包括采区进风、回风和工作面进、回风道的布置方式，采区通风路线的连接形式，以及采区内的通风设备和设施等基本内容。
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。
采用输送机上山进风，轨道上山回风的通风系统，容易引起煤尘飞扬，使进风流的煤尘浓度增大；
煤炭在运输过程中所涌出的瓦斯，可使进风流的瓦斯浓度增高，影响工作面的安全卫生条件，输送机设备所散发的热量，使进风流温度升高。
采用轨道上山进风、输送机上山回风的通风系统，虽能避免上述的缺点，但输送机设备处于回风流中，轨道上山的上部和中部甩车场都要安装风门，风门数目较多。
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。
上行风的主要优点是：
（1）瓦斯比空气轻，有一定的上浮力，其自然流动的方向和上行风流的方向一致利于带走瓦斯，在正常风速（大于0.5～0.8m/s）下，瓦斯分层流动和局部积聚的可能性较小。
（2）采用上行风时，工作面运输平巷中的运输设备位于新鲜风流中，安全性较好。
（3）工作面发生火灾时，采用上行风在起火地点发生瓦斯爆炸的可能性比下行风要小些。
（4）除浅矿井的夏季之外，采用上行风时，采区进风流和回风流之间产生的自然风压和机械风压的作用方向相同，对通风有利。
上行风的主要缺点是：
（1）上行风流方向与运煤方向相反，易引起煤尘飞扬，使采煤工作面进风流及工作面风流中的煤尘浓度增大。
（2）煤炭运输过程中放出的瓦斯进入工作面，使进风流和工作面风流瓦斯浓度升高，影响了工作面卫生条件。
（3）采用上行凤时，进风风流流经的路线较长，且上行风比下行风工作面的气温要高些。
下行风的主要优点是：
（1）采煤工作面及其进风流中的煤尘、瓦斯浓度相对较小些。
（2）采煤工作面及其进风流中的空气被加热的程度较小。
（3）下行风流方向与瓦斯自然流向相反，不易出现瓦斯分层流动和局部积聚的现象。
下行风的主要缺点是：
（1）运输设备在回风巷道中运转，安全性较差。
（2）工作面一旦起火，产生的火风压和下行风工作面的机械风压作用方向相反，使工作面风量减少，瓦斯浓度升高，下行风在起火地点引起瓦斯爆炸的可能性比上行风要大些，灭火工作困难一些。
（3）除浅矿井的夏季之外，采区进风流和回风流之间产生的自然风压和机械风压的作用方向相反，降低了矿井通风能力，而且一旦主要通风机停止运转，工作面的下行风流就有停风或反风（或逆转）的可能。
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。
隔热疏导就是采取各种有效措施将矿井热源与风流隔离开来，或将热流直接引入矿井回风流中，避免矿井热源对风流的直接加热，从而达到矿井降温的目的。
隔热疏导的措施主要有：
1）巷道隔热2）管道和水沟隔热3）井下发热量大的大型机电硐室应独立回风
9-1通风系统包括哪些部分？
矿井通风系统包括：
通风方式（进、出风井的布置方式）；
通风方法（矿井主通风机的工作方法）；
通风网路。
9-2简述拟定矿井通风系统的原则和要求。
P203
拟定矿井通风系统应严格遵循安全可靠、投产较快、出煤较多，通风基建费用和经营费用之总合最低以及便于管理的原则。
拟定通风系统的具体要求有：
（1）每个矿井和阶段水平之间都必须有两个安全出口；
（2）进风井巷与采掘工作面的进风流的粉尘浓度不得大与0.5mg/m3；
（3）新设计的箕斗井和混合井禁止作进风井，已作进风井的箕斗井和混合井必须采取净化措施，使进风流的含尘量达到上述要求；
（4）主要回风井巷不得作人行道，井口进风不得受矿尘和有毒有害气体污染，井口排风不得造成公害；
（5）矿井有效风量率应在60％以上；
（6）采场、二次破碎巷道和电耙道，应利用贯穿风流通风，电耙司机应位于风流的上风侧，有污风串联时，应禁止人员作业；
（7）井下破碎硐室和炸药库，必须设独立的回风道；
（8）主要通风机一般应设反风装置，要求10min内实现反风，反风量大于40％。
选择通风系统时，应根据矿体赋存条件和开采特点，拟定几个可行方案进行详细的技术经济比较，择优选出。
9-3（压入式与抽出式优缺点比较）P202
9-4简述矿井通风设计的步骤。
（1）拟定矿井通风系统，绘制通风系统图。
（2）矿井总风量的计算与分配。
（3）计算矿井通风系统总阻力。
（4）选择矿井通风设备（5）矿井通风费用概算
9-5矿井通风系统主要有哪几种类型？
说明其特点及适用条件。
中央式通风系统可细分为：
中央并列抽出式；
在地形条件许可时，进风井和出风井大致并列在井田走向的中央，二井底都开掘到第一水平，主要通风机设在出风井的井口附近，将污风抽到地表。
中央并列压入式，中央并列压入式：
将压入式主要通风机设置在进风井的井口附近，新风自地表压入井下。
中央边界抽出式；
进风井大致位于井田走向的中央，出风井大致位于井田浅部边界沿走向的中央。
中央边界压入式；
主要通风机安设在进风井口（副井口）附近，井口房须密闭，主井底和总进风须隔开。
对角式通风系统可细分为：
两翼对角式：
两翼对角抽出式；
两翼对角压入式
分区对角式：
分区对角抽出式；
分区对角压入式
9-6试述矿井通风系统安全性评价的目的和作用。
矿井通风系统安全性评价的目的：
即使发现矿井通风系统中存在的问题和安全隐患，调整和改造系统，优化通风设计，准确编制事故预防与处理方案，同时，指导现场通风安全管理。
10-11章
1）什么是矿井瓦斯？
瓦斯是指井下煤岩涌出的各种气体的总称，其主要成分是指以甲烷为主的烃类气体，有时也专指甲烷，瓦斯的物理化学性质一般都是针对甲烷而言的。
2）简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？
物理性质：
甲烷是无色无味可以燃烧或爆炸的气体。
它对呼吸的影响和氮气相似可以使人窒息。
自然条件下由于瓦斯的强扩散性，它一经与空气均匀混合，就不会因密度小而上浮、积聚，所以当无瓦斯涌出时，巷道断面的甲烷浓度时均匀分布的，当有瓦斯涌出时，甲烷浓度呈不规则分布。
化学性质：
甲烷的化学性质不活泼，微溶于水，对水的溶解度和温度压力有关。
瓦斯与氧气适当混合具有燃烧和爆炸性，当空气中的甲烷浓度为5%-16%时，遇高温能发生爆炸。
瓦斯还是一种温室气体，同比产生的温室效应是二氧化碳的20倍。
甲烷还是一种优质能源。
3）瓦斯是如何生成的？
煤层中甲烷的生成大致分两个阶段，第一阶段是生物化学造气时期，在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过65度的条件下，被厌氧微生物分解为CH4，CO2,和H2O。
第二阶段是煤化变质作用时期，地层沉陷，压力温度增加，泥炭转化为褐煤并进入变质作用时期，有机物在高温高压的作用下，挥发分减少，固定碳增加，这时生成的气体主要是CH4和CO2。
4）煤层瓦斯含量：
指单位质量或体积的煤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。
5）怎样确定瓦斯风化带的深度？
确定瓦斯风化带的深度有何实际意义?
瓦斯风化带的深度取决于煤层的地质条件和赋存状况，如围岩性质、煤层有无露头、断层发育情况、煤层倾角、地下水活动情况等。
围岩透气性越大，煤层倾角越大，开放性断，层越发育，地下水活动越剧烈，则风化带下部边界就越深。
有煤层露头往往比无煤层露头的隐伏煤层瓦斯风化带深。
位于瓦斯风化带下边界以下的甲烷带，煤层的瓦斯压力、瓦斯含量随埋藏深度的增加而有规律地增长。
确定瓦斯风化带深度，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。
6）影响煤层瓦斯含量的因素有哪些？
1,煤的变质程度越高，生成瓦斯量越多。
2，煤层的地质历史是具有决定性的因素。
3，煤层和围岩的透气性。
4.地质构造（煤层断层和地质破坏对瓦斯的放散又显著作用）5.煤层露头。
6，埋藏的深度和地形。
7，有地下水的活动，瓦斯可以得到流动、排放。
7）测定煤层瓦斯压力有何意义？
煤层瓦斯压力是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，及气体作用于孔隙壁的压力。
煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量的一个主要因素，当煤的吸附瓦斯能力相同时，煤层瓦斯压力越高，煤中所含的瓦斯量就越大。
瓦斯压力也是造成突出的动力。
《规程》规定，开采有煤与瓦斯突出危险的煤层时，必须测定瓦斯压力。
8）为什么瓦斯能持续地持久地从煤中涌出？
答：
在煤层及其附近进行采掘工作时，煤岩的原始状态由于采动影像受到破坏，发生破裂、卸压膨胀变形、地应力重新分布等变化，且部分煤岩的透气性增加。
游离瓦斯在其压力作用下，经由煤层的裂隙通道或暴露面渗透流出并涌向采掘空间。
随着游离瓦斯的流出，媒体的瓦斯压力下降，从而破坏了原有的动平衡，一部分吸附瓦斯将解吸转化为游离瓦斯并涌出。
随着采掘工作的不断扩展，媒体和围岩受采动影像的范围不断扩大，瓦斯动平衡破坏的范围也不断扩展。
所以瓦斯能够长时间的、持续地从媒体中释放出来，这
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