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通风课后习题

《通风安全学》课程

复习思考题与习题

安徽理工大学能源与安全学院

安全工程系编

二00六年三月

《通风安全学》复习思考题与习题

第一章矿井空气

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？

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是什么？

1-3矿井空气中常见的有害气体有哪些？

《煤矿安全规程》对矿井空气中有害气体的最高容许浓度有哪些具体规定？

1-4CO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。

1-5防止井下有害气体中毒应采取哪些措施？

1-6什么叫矿井气候条件？

简述气候条件对人体热平衡的影响。

1-7何谓卡他度？

从事采掘劳动时适宜的卡他度值为多少？

1-8《煤矿安全规程》对矿井空气的质量有那些具体规定？

1-9某矿一采煤工作面CO2的绝对涌出量为7.56m3/min,当供风量为850m3/min时，问该工作面回风流中CO2浓度为多少？

能否进行正常工作。

1-10井下空气中，按体积计CO浓度不得超过0.0024%，试将体积浓度Cv（%）换算为0℃及101325Pa状态下的质量浓度Cm（mg/m3）。

第二章矿井空气流动基本理论

2-1说明影响空气密度大小的主要因素，压力和温度相同的干空气与湿空气相比，哪种空气的密度大，为什么？

2-2何谓空气的静压，它是怎样产生的？

说明其物理意义和单位。

2-3何谓空气的重力位能？

说明其物理意义和单位。

2-4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？

2-5试述能量方程中各项的物理意义。

2-6在用压差计法测定通风阻力，当两断面相等时，为什么压差计的读数就等于通风阻力？

2-7动能校正系数的意义是什么？

在通风工程计算中为什么可以不考虑动能系数？

2-8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？

2-9为什么风道入口断面的绝对全压可认为等于入口外面的大气压（或绝对静压），风道出口断面的绝对静压等于出口外面的大气压（或绝对静压）？

2-10抽出式通风矿井的主要通风机为什么要外接扩散器？

扩散器安装有效的条件是什么？

2-11作为通风动力的通风机全压在克服风道通风阻力中起什么作用？

已知通风机的进出口断面上的全压如何求算通风机全压？

2-12用压差计法测定通风阻力时，如果胶皮管中的空气温度大于井巷中的空气温度，测出的压差是否等于通风阻力？

偏大还是偏小？

=12.1324N/m3）=1.2380kg/m3，v=0.8078m3/kg，为75%，求空气的密度、比容和重率。

（2-13已知矿内空气的绝对静压P等于103991Pa，空气温度t为18℃，相对湿度

2-14通风机作抽压式工作，在抽出段测得某点的相对静压为600Pa，动压为150Pa；在压入段测得相对静压为600Pa，动压为150Pa；风道外与测点同标高点的大气压为101324Pa，求抽出段和压入段测点的相对全压、绝对静压和绝对全压。

（抽出段：

ht=450Pa，P=100724Pa，Pt=100874Pa；压入段：

ht=750Pa，P=101924Pa，Pt=102074Pa）

m1~2=1.25kg/m3，Z1~2=400m，测得hR1~2=45Pa，hv1=hv2=5Pa，求2点的绝对静压P2。

（P2=106184Pa）2-15已知一进风斜井进风口1处的大气压P01=101324Pa，1~2段的空气平均密度

2-16在一段断面不同的水平巷道中，用压差计法测得两断面的静压差为70Pa，断面1的断面积为8m2，其平均风速3.5m/s，断面2的断面积为5m2，空气的平均密度为1.25kg/m3，求该段巷道的通风阻力。

（hR1~2=58.06Pa）

m3~4=1.19kg/m3，井深Z=300m，扩散器出口动压hv5=50Pa，求矿井通风阻力hR1~4和通风机全Ht。

（hR1~4=2938.58Pa，Ht=3262Pa）m1~2=1.25kg/m3，2-17如图2-4-9所示的通风系统，已知大气压P01=P04=P05=101324Pa，测得4断面的相对静压为3000Pa，矿井风量Q为100m3/s，S1=20m2，S4=5m2， 

题2-17题2-18

2-18如图2-4-10所示的简化通风系统，已测得通风阻力hR1~2=250Pa，hR2~3=150Pa，hR2~4=80Pa，hR4~5=120Pa，hR5~7=150Pa，hR3~6=120Pa，hR6~7=80Pa，hR7~8=350Pa，试画出其通风系统网络相对压能图，如果A、B之间有漏风通道，请在图上标出其漏风方向。

第三章井巷通风阻力

3-1何谓层流、紊流？

如何判别流体的流动状态?

3-2某半圆拱巷道，采用砌碹支护，巷道宽3.2m，中心处高度3.4m，巷道中通过风量为600m3／min。

试判别风流流态。

（Re=225307，紊流）

3-3何谓风速分布系数？

它与哪些因素有关？

为什么巷壁愈光滑，断面上风速分布愈均匀？

3-4尼古拉兹实验曲线可分为哪几个区?

各区有何特征?

3-5摩擦阻力系数α与哪些因素有关?

3-6摩擦阻力hf与摩擦风阻Rf有何区别?

3-7已知某梯形巷道摩擦阻力系数α=0.0177Ns2/m4，巷道长L=200m，净断面积S=5m2，通过风量Q=720m3／min，试求摩擦风阻与摩擦阻力。

（Rf=0.2634Ns2/m8，hf＝37.9Pa）

3-8有一木支架梯形巷道，长1500m，断面积为6m2，木柱直径d0=0.22m，支架纵口径Δ=6，通过风量为900m3/min，巷道中空气平均密度为1.25kg/m3，求：

（1）摩擦风阻Rf；

（2）摩擦阻力hf；（3）该巷通风所消耗的功率N（设风机效率η=0.6）。

（Rf=1.1309Ns2／m8，hf＝254.5Pa，N=6.36kW）

3-9条件同上题，但通过风量Q=600m3／min，求hf和N。

（hf=113.1Pa，N=1.88kW） 

3-10局部阻力是如何产生的?

3-11某巷道摩擦阻力系数α=0.004Ns2/m4，通过风量Q=40m3/s，空气密度ρ=1.25kg/m3。

在突然扩大段，巷道断面由S1=6m2变为S2＝12m2。

求：

（1）突然扩大的局部阻力hl1-2；

（2）若风流由2流向1，则局部阻力hl2-1为多少?

（hl1-2=9.7Pa,hl2-1=9.1Pa）

3-12某矿总回风道断面S=8m2，高宽比H/b=1.2，有一直角拐弯，通过风量Q=60m3/s，空气密度ρ=1.24kg/m3，摩擦阻力系数α=0.015Ns2／m4，求：

（1）拐弯的局部阻力hl；

（2）若拐弯处内角做成圆弧形，曲率半径ri=0.7b，则局部阻力h′l是多少?

（3）设风机设备效率η=0.6，内角抹圆后每年可节约用电多少度？

（hl=39.2Pa，h′l=23.5Pa，节电13753kW•h） 

3-13已知某矿总风阻R=0.5Ns2/m8，试绘制风阻特性曲线。

3-14矿井等积孔的含义是什么？

如何计算?

3-15某矿为中央并列式通风系统，总进风量Q=9000m3/min，总风压h=2394Ｐa，试求矿井总风阻Rm，等积孔A，并判断该矿通风难易程度。

（Rm=0.106Ns2/m8，A=3.65m2，通风容易）

3-16降低摩擦阻力和局部阻力采用的措施有哪些?

第四章通风动力

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？

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?

4-3如图4一I—I所示的井巷系统，当井巷中空气流动时，2、3两点的绝对静压力之差是否等于自然风压?

为什么?

4-4如图（题4-4）所示的井巷系统，各点空气的物理参数如下表，求该系统的自然风压。

测点0123456

t,℃-5-31015232320

P，Pa98924.9100178.2102751.2105284.4102404.6100071.598924.9

φ,%0.50.95

4-5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?

4-6什么叫通风机的工况点?

如何用图解法求单一工作或联合工作通风机的工况点，举例说明之。

4-7试述通风机串联或并联工作的目的及其适用条件。

4-8利用图4-5-5推算转速n=900r／min时4-72-11NO16离心式通风机的个体特性曲线。

4—9进行现场主要通风机性能鉴定时如何选择测风、测压断面?

4-10某矿抽出式通风，主要通风机型号为4-72-11NO20型，转速n=630r／min，矿井风阻Rm＝0.73575Ns2／m8，扩散器出口断面Sdv=6.72m2，风阻Rd=0.03576Ns2／m8（自然风压忽略）。

用作图法求主要通风机的工况点。

4-ll某矿主主要通为4-72-llNOl6离心风机，n=800r／min主要通风机的全压工作风阻r1＝1．962Ns2／m8，在冬季自然风压Hnw=196.2Pa，夏季Hns=-98.1Pa，求冬夏两季主要通风机的实际工况点。

4-12某矿通风系统如图4-7-4b所示，风机F1为4-72-11NO20，n=630r／min，F2为4-72-11NO16,n＝710r／min，Rco＝0.2943N.s2／m8,Roa=0.981N.s2／m8，ROB＝1.471.5N.s2／m8，试用图解法求两翼风机的工况点及各段风路的通风阻力。

（忽略自然风压和主要通风机装置各部分阻力损失）

4-13．如图（题4-13）l、2两点分别安装风机F1和F2,进风井A和B的入风量拟定为QA＝40m3／s，QB=30m3／s，已知RA=0．981Ns2／m8，RB=RD=1．4715Ns2／m8，Rc＝2.943Ns2／m8,R=0.249Ns2／m8，用作图法求主要通风机工况点及风路C中风流流向。

题4-4图题4-13图

4-14图同题4-13，图中F1和F2的型号同题4-12，风阻RA、RB、RC、RD和RE之值同题4-13，用作图法求风机工况点和风路C中风流方向。

4-15描述主要通风机特性的主要参数有哪些？

其物理意义是什么？

4-16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？

第五章矿井通风网络中风量分配与调节

5-1什么是通风网络？

其主要构成元素是什么？

5-2如何绘制通风网络图？

对于给定矿井其形状是否固定不变？

5-3简述风路、回路、生成树、余树、割集等基本概念的含义。

5-4基本关联矩阵、独立回路矩阵、独立割集矩阵间有何关系？

5-5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。

5-6比较串联风路与并联风网的特点。

5-7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。

5-8矿井风量调节的措施可分为哪几类？

比较它们的优缺点。

5-9矿井通风网络解算问题的实质是什么？

5-10比较各种风量调节计算方法的特点。

5-11如图5-6-1所示通风网络图，试选择其任一棵生成树，并构造其基本关联矩阵、独立回路矩阵和独立割集矩阵。

5-12如图5-6-2所示并联风网，已知各分支风阻：

R1=1.274，R2=1.47，R3=1.078，R4=1.568，单位为N•s2/m8；总风量Q=36m3/s。

求：

（1）并联风网的总风阻；

（2）各分支风量。

图5-6-1图5-6-2

5-13如图5-6-3所示角联风网，已知各分支风阻：

R1=3.92，R2=0.0752，R3=0.98，R4=0.4998，单位为N•s2/m8。

试判断角联分支5的风流方向。

5-14如图5-6-4所示并联风网，已知各分支风阻：

R1=1.186，R2=0.794，单位为N•s2/m8；总风量Q=40m3/s。

求：

（1）分支1和2中的自然分风量Q1和Q2；

（2）若分支1需风10m3/s，分支2需风30m3/s；采用风窗调节，风窗应设在哪个分支？

风窗风阻和开口面积各为多少？

图5-6-3图5-6-4

5-16根据本章例5-5-1和例5-5-2的有关数据，上机练习网络解算与风量调节计算软件的使用方法。

表5-6-1通风网络基础数据

分支始节点末节点高差,（m）位能差,（Pa）风阻（N.s2/m8）

171300369.30.29

214001.5

312001.4

423100122.51.2

543100122.51.0

625200244.24.26

756000.6

846200244.29.0

967100121.12.29

1035100121.60.8

5-17某矿通风网络的结构参数及各分支风阻、高程及位能差列于表5-6-1中。

（1）画出通风网络图；

（2）用网络解算程序分别解算有无自然风压时的风量分配情况。

风机特性点：

（14,2520）、（18,2030）、（22,1100），风量单位为m3/s，风压单位为Pa。

5-18如图5-6-5所示通风网络，已知各分支风阻：

R1=0.14，R2=0.11，R3=0.21，R4=0.32，R5=0.15，R6=0.19，R7=0.23，R8=0.44，单位为N•s2/m8。

需风分支风量为：

q1=15，q3=10，q6=15，q8=10，单位为m3/s。

（1）若确定在分支3、4和8中进行调节，试用回路法求调节方案。

（2）若事先不确定调节分支，试用通路法求增阻调节方案。

图5-6-5

第六章局部通风

6-1全风压通风有那些布置方式?

试简述其优缺点及适用条件。

6-2简述引射器通风的原理,优缺点及适用条件。

6-3简述压入式通风的排烟过程及其技术要求。

6-4试述压入、抽出式通风的优缺点及其适用条件。

6-5试述混合式通风的特点与要求?

6-6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?

6-7可控循环通风的含义及其优缺点、适用条件是什么?

6-8长距离独头巷道通风在技术上有何困难，应如何克服?

6-9试述局部通风机串联、并联的目的、方式和使用条件。

6-10风筒有效风量率、漏风率、漏风系数的含义及其相互关系?

6-11局部通风机消音器的种类、原理及其优缺点?

6-12试述局部通风设计步骤。

6-13局部通风装备选型的一般原则是什么?

6-14掘进通风安全装备系列化包括哪些内容?

并有何安全作用?

6-15某岩巷掘进长度为300m，断面为8m2，风筒漏风系数为1.19，一次爆破炸药量为10kg，采用压入式通风，通风时间为20min，求该掘进工作面所需风量。

若该岩巷掘进长度延至700m，漏风系数为1.38，再求工作面所需风量。

6-16某岩巷掘进长度为400m,断面为6m2,一次爆破最大炸药量10kg，采用抽出式通风，通风时间为15min，求该掘进面所需风量。

6-17某岩巷掘进长度1000m，用混合式（长抽短压）通风，断面为8m2，一次爆破炸药量10kg，抽出式风筒距工作面40m，通风时间20min。

试计算工作面需风量和抽出式风筒的吸风量。

6-18某煤巷掘进长度500m，断面7m2，采用爆破掘进方法，一次爆破炸药量6kg，若最大瓦斯涌出量2m3/min，求工作面所需风量。

6-19柔性与刚性风筒的风阻有何异同点?

两者的漏风状况有何不同?

6-20风筒的选择与使用中应注意哪些问题?

6-21某风筒长1000m，直径800mm，接头风阻Rj=0.2Ns2/m8，节长50m，风筒摩擦阻力系数0.003Ns2/m4，风筒拐两个90°弯，试计算风筒的总风阻。

6-22为开拓新区而掘进的运输大巷，长度1800m，断面为12m2，一次爆破炸药量为15kg，若风筒直径为600mm的胶布风筒，双反边联接，风筒节长50m，风筒百米漏风率为1％。

试进行该巷道掘进局部通风设计。

（1）计算工作面需风量；

（2）计算局部通风机工作风量和风压；

（3）选择局部通风机型号、规格和台数。

（4）若风筒直径选800mm的胶布风筒，其它条件不变时，再重新选择局部通风机的型号、规格和台数。

第七章通风系统与通风设计

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。

7—5矿井通风系统主要有哪几种类型？

说明其特点扩适用条件。

第八章矿井瓦斯

8-1.什么是矿井瓦斯？

8-2.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？

8-3.瓦斯是如何生成的，而煤内实际含有的瓦斯量是否等于生成量？

8-4.瓦斯在煤内存在的形态有哪些？

相互之间有何关系？

主要存在形态是什么？

8-5.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？

8-6.影响煤层瓦斯含量的因素有哪些？

8-7.测定煤层瓦斯压力有何意义？

如何测定？

8-8.为什么瓦斯能连续、持久地从煤内涌出？

8-9.瓦斯涌出量与瓦斯含量在数值上是否相等？

8-10.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480m3/min，瓦斯浓度为0.16%。

求该采区的瓦斯涌出量。

8-11.影响瓦斯涌出量的因素有那些？

8-12.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？

8-13.地面大气压和风量变化对瓦斯涌出的影响如何？

8-14.测定瓦斯涌出来源有何实际意义？

如何测定？

8-15.某综采工作面在一个班内测得的瓦斯涌出量如下表所示，求瓦斯涌出不均系数。

测定时间6:

307:

308:

309:

3010:

3011:

3012:

3012:

30

瓦斯涌出量m3/min0.520.640.660.610.660.610.510.48

8-16.矿井瓦斯等级分几级？

如何鉴定矿井的瓦斯等级？

8-17.正在建设中新井何生产萎缩的老矿井的相对瓦斯涌出量能否反映矿井的瓦斯危险程度？

为什么？

8-18.某矿瓦斯风化带深170m，采深240m时相对瓦斯涌出量为7.2m3/t，300m时为11.6m3/t，预测360m时的相对瓦斯涌出量为多少m3/t。

8-19.预防和治理瓦斯喷出的主要技术措施有哪些？

8-20.煤与瓦斯突出有何特点和危害？

8-21.某矿于8月份进行矿井瓦斯等级鉴定，该月产煤15000t，月工作日31天，测得的风量、瓦斯浓度和CO2浓度如下表所示，确定该矿的瓦斯等级和最大的相对CO2涌出量。

时间

8月上旬8月中旬8月下旬

风风浓度%风浓度%风浓度，%

班量和量CH4CO2量CH4CO2量CH4CO2

次浓度m3/minm3/minm3/min 

第一班8000.620.738210.630.748000.600.71

第二班8300.630.738430.640.758350.610.72

第三班8420.600.708340.620.728170.580.70

8-22.煤与瓦斯突出的机理是什么？

8-23.突出的一般规律有哪些？

如何确定矿井和煤层是否属于有突出危险？

8-24.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？

8-25.震动放炮预防突出的作用是什么？

进行震动放炮要注意哪些事项？

8-26.局部防突措施有那些？

8-27.瓦斯爆炸的危害及影响瓦斯爆炸范围的因素有哪些？

8-28.某火区内可燃气体的成份为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？

8-29.试述瓦斯与煤尘爆炸的异同点？

8-30.何谓瓦斯的引火延迟性？

煤矿生产中如何利用这一特性？

8-31.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？

8-32.怎样防止回采工作面上隅角的瓦斯积聚？

为什么？

8-33.某回采工作面柱式采煤法，风量500m3/min时，回风流中的瓦斯浓度为1.5%，其中70%来自该工作面的采空区。

如果将风量增加到750m3/min，能不能将回风流中瓦斯浓度降低到1%？

8-34.怎样防止采掘机械切割时发生瓦斯、煤尘燃烧事故？

m-4m2/（at2•d）能否抽出瓦斯？

8-35.某矿开采的是单一煤层。

工作面的实际瓦斯涌出量为8.4m3/min，采区回风道的最小断面为2.8m3/min，瓦斯涌出不均系数为1.2，在这种情况下是否需要抽放瓦斯？

如果煤层的透气系数为1.2

8-36.为什么末卸压的本煤层抽放方法，在我国大多数煤田很难采用？

8-37.影响瓦斯抽放的重要参数有哪些？

8-38.为什么邻近层抽放总能抽出瓦斯？

抽放效果决定于哪些因素？

为什么邻近层离开采煤层越近，抽放率越低？

8-39.采区的预计瓦斯抽出量为2.3m3/min，管道内的瓦斯浓度为85%，求这种情况下的管道直径应为多少？

如果管道的总长度为2400m，它的总阻力有多大？

8-40.上述采区管道中如果安装孔板流量计，它的孔径应有多大？

如果安装流量计后，管道内的瓦斯浓度不变，测得孔板前后压差为107.8Pa，管道气体温度为21°C，孔板后的相对负压为10.93KPa，管道外的大气压为103.72Kpa，求这时的瓦斯涌出量。

第九章火灾防治

9-1什么叫矿井火灾?

它分哪几类?

各有何特点?

9-2试述防火技术对策的主要内容。

9-3试述煤炭自燃的充要条件。

9-4试述煤炭自燃的影响因素．

9-5煤炭自燃发展过程有哪几个阶段?

各阶段有何特征?

9-6我国煤的自燃倾向性分哪几个等级?

它们是如何确定的?

。

9-7试述自燃火灾预报的方法、要求及注意事项。

9-8采取哪些措施能预防面后采空区煤炭自燃?

9-9通风网路中产生漏风的条件是什么?

从防火角度考虑，增阻型通风构筑物设置的位置应遵循哪些原则?

9-10试述利用风压调节法防火的具体措施。

9-11试述预防性灌浆时泥浆的作用、制备和灌浆方法。

9-12阻化剂溶液防火的作用是什么?

试说明喷洒阻化剂的工艺系统。

9-13直接灭火法有哪些?

试述高倍数空气机械泡沫灭火的工艺流程及其灭火原理．

9-14试述火风压的概念及特性；如何计算火风压?

9-15火灾发生在上行风流和下行风流中时，风流逆转的地点有何不同?

13—16采取哪些措施能防止风流逆转和逆退?

9-17试述发生火灾时风流调度方法和各法的适用条件。

9-18防火密闭墙有哪几种?

各用什么材料建筑?

9-19试述封闭火区的顺序和封闭时的注意事项。

9-20试述调风压法灭火的具体措施及其作用原理。

9-21试述氮气灭火的作用原理、注氮方法及注意事项。

9-22试述火灾时的行动原则及不同位置火灾的处理方法。

9-23封闭火区内火灾熄灭的标志有哪些?

试述分段逐步打开火区的步骤。

第十章矿尘防治

10-1.何谓矿尘?

它的危害有哪些?