矿井通风与安全重点总结.docx

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矿井通风与安全重点总结

矿井通风与安全重点总结

一、 简答

1. 矿井内常见有害气体及最低允许浓度

CO是一种无色、无味、无臭的气体，矿内空气中CO浓度不得超过0.0024%。

H2S无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，《规程》规定H2S的允许浓度为0.00066%。

NO2是一种褐红色的气体,有剧烈的刺激气味,《规程》规定，氮氧化合物不得超过0.00025%。

SO2为无色气体，有剧烈的硫黄气味及酸味，允许浓度为0.0005%。

NH3一种无色、有浓烈臭味的气体，《规程》NH3允许浓度为0.004%。

CH4是一种无色、无味、无臭的气体，。

H2无色、无味、无毒，允许浓度为0.5%。

2. 通风阻力的形式及降低摩擦阻力的措施，

形式：

通常矿井通风阻力分为摩擦阻力与局部阻力两类

措施：

①降低摩擦阻力系数②扩大巷道断面③选用周界较小的井巷④削减巷道长度⑤避开巷道内风量过大

3. 在井巷中任一位置都有哪些能量及其定义

在井巷中，任一断面上的能量（机械能）都由位能、压能和动能三局部组成。

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，简称位能，用Ep0表示。

由分子热运动产生的分子动能的一局部转化过来的能量，并且能够对外做功的机械能叫静压能，（Ep）。

当空气流淌时，除了位能和静压能外，还有空气定向运动的动能，质量为m的物体所具有的动能用Ev。

4. 等积孔的概念及用途，一个矿井的等积孔大小说明什么问题

为了形象化，习惯引用一个和风阻的数值相当、意义一样的假想的面积值（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）。

等积孔就是用一个与井巷风阻值相当的抱负孔的面积值来衡量井巷通风的难易程度。

用A来表示。

5. 什么是自然风压，其影响因素是什么，自然风压能否代替机械通风，为什么

由于空气进入井下后必与各种热源进展热交换，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，推动风流沿井巷流淌，形成自然风压（由矿井自然条件产生的能量差，则为自然风压）。

影响因素：

1.地表气温的变化2.矿井深度3.地面大气压。

机械通风的风压与自然通风的风压都是矿井通风的动力，但自然风压一般郊县且随季节变化，难以满意矿井尤其是煤矿

通风的要求，因此矿井必需采纳机械通风。

6. 用图说明压入式通风和抽出式通风的工作原理，并比拟其优缺点

压入式与抽出式通风优缺点比拟：

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奇风流中，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消失问题，则特别危急。

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，新奇风流沿巷道进入工作面，整个井巷空气清爽，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。

这种状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，其本钱低、重量轻，便于运输，而抽出式通风的风筒承受负压作用，必需使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，本钱高，重量大，运输不便。

⑥基于上述分析，当以排解瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进时应采纳压入式通风，而当以排解粉尘为主的井巷掘进时，宜采纳抽出式通风。

7. 矿井局部风量调整的措施及优缺点

局部风量调整：

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整。

调整方法有增阻调整法、降阻调整法和增压调整法。

增阻调整法：

以并联网路中阻力大的风路的阻力值为根底，在各阻力较小的风路中增加局部阻力（安装调整风门、窗），使各条风路的阻力到达平衡，以保证各风路的风量按需供应。

降阻调整法：

以并联网路中阻力较小风路的阻力值为根底，使阻力较大的风路降低风阻，以到达并联网路各风路的阻力平衡。

增压调整法：

以阻力较小的一风路的阻力值为依据，在阻力较大的风路内安设一台帮助通风机，让帮助通风机产生的风压和主要通风机能够供应并联风路的风压共同来克制两风路的阻力。

优缺点：

增阻调整法具有简便、易行的优点，它是采区内巷道间的主要调整措施。

但这种调整法使矿井的总风阻增加，假如风机风压曲线不变，势必造成矿井总风量下降，要想保持总风量不削减，就得转变风机风压曲线，提高风压，增加通风电力费用。

因此，在安排产量和布置巷道时，尽量使网孔中各风路的阻力不要相差太悬殊，以避开在通过风量较大的主要风路中安设调整风门。

降阻调整法的优点是使矿井总风阻削减。

若风机风压曲线不变，采纳降阻调整后，矿井总风量增加。

因而，在增加风量的风路中风量的增加值将大于另一风路的风量削减值，其差值就是矿井总风量的增加值。

但这种调整法工程量最大，投资较多，施工时间也较长。

所以降阻调整多在矿井产量增大或原设计不合理，或者某些主要巷道年久失修的状况下，用来降低主要风流中某一段巷道的阻力。

一般，当所需降低的阻力值不大时，应首先考虑削减局部阻力。

另外，也可在阻力大的巷道旁侧开掘并联巷道。

在一些老矿中，应留意利用废旧巷道供通风用。

增压调整法和降阻调整法比拟，由于前者在阻力较大的风路中安装帮助通风机，故可不必提高主要通风机用于这条风路上的风压，而风量增大了，相当于主要通风机对这条风路的工作风阻下降，这点和降阻调整法很类似。

但比降阻调整法施工快，施工也较便利，但治理工作较简单，安全性比拟差。

和增阻调整法比拟：

虽然增压调整法要增加帮助通风机的购置费，安装费，电力费和绕道的开掘费等，但它若能使主要通风机的电力费降低许多，效劳时间又长时，还是比拟经济的。

缺点是治理工作比拟简单，安全性比拟差，施工比拟困难。

并联风网中各条风路的阻力相差比拟悬殊，主要通风机风压满意不了阻力较大的风路，不能采纳增阻调整法，而采纳降阻调整法又来不准时，可采纳增压调整法。

8. U型通风的概念及优缺点

U型通风方式系指采煤工作面有二条巷道，一条为进风道，一条为回风道，上行通风时，其下顺槽为进风道，上顺槽为回风道，下行通风时，则相反。

后退式U型通风方式对了解煤层赋存状况，把握瓦斯、火的发生、进展规律，较为有利。

由于巷道均维护在煤体中，因而巷道的漏风率较少。

但存在以下缺点：

1）煤炭自燃威逼较大。

2）上隅角瓦斯浓度高。

U型后退式通风方式多适用于瓦斯涌出量不大，且不易自然发火的煤层开采中，对瓦斯涌出量很大，且易自然发火的煤层，必需采纳一系列特别技术措施，才可应用。

9. 上行通风与下行通风的概念及优缺点

上行风和下行风是指风流方向与煤层倾向的关系而言的。

（1）上行风：

当采煤工作面进风巷道水平低于回风巷道水平常，采煤工作面的风流沿工作面的倾斜方向由下向上流淌，称上行风，也叫上行通风。

（2）下行风：

当采煤工作面进风巷道水平高于回风巷道水平常，采煤工作面的风流沿工作面的倾斜方向由上向下流淌，称下行风，也叫下行通风。

上行风与下行风的优缺点：

①上行风优点：

瓦斯比空气轻，有肯定的上浮力，其自然流淌的方向和上行风流的方向全都，有利于带走瓦斯、较快地降低工作面的瓦斯浓度，在正常风速下，瓦斯分层流淌和局部积聚的可能性较小；采纳上行风时，工作面运输平巷中的运输设备位于新奇风流中，安全性较好；工作面发生火灾时，采纳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；除浅矿井的夏季之外，采纳上行风时，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一样，对通风有利些。

②上行风缺点：

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；煤炭在运输过程中所释放出的瓦斯，披上行风流带人工作面，使进风流和工作面风流中的瓦斯浓度上升，影响了工作面的安全卫生条件；采纳上行风时，进风风流流经的路线较长，风流温度会由于压缩和地温加热而上升；又加上运输巷内设备运转时所产生的热量对风流的加热作用，故上行风比下行风工作面的气温要高些。

③下行风优点：

采煤工作面及其进风流中的煤尘、瓦斯浓度相对较小些；采煤工作面及其进风流中的空气被加热的程度较小；下行风流方向与瓦斯自然流向相反，当风流保持足够的风速时，就能对向上轻浮的瓦斯具有较强的扰动、混合力量、因此不易消失瓦斯分层流淌和局部积聚的现象。

④下行风缺点：

采纳下行风时，运输设备在回风巷道中运转，安全性铰差；工作面一旦起火，所产生的火风压和下行风工作面的机械风压作用方向相反，会使工作面的风量削减，瓦斯浓度上升，故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；除浅矿井的夏季之外，采纳下行风时，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反，降低了矿井通风力量，而且一旦主要通风机停顿运转，工作面的下行风流就有停风或反风的可能。

⑤综上所述，上行风和下行风各有利弊，但一般认为上行风稍优于下行风，尽管国内外有些矿井为了降低工作面气温、削减工作面的瓦斯和煤尘浓度，采纳了下行通风方式，并取得了较好的效果。

10. 影响瓦斯含量的因素

1、煤的变质程度；2、煤层的地质历史；3、煤层和围岩的透气性；4、地质构造；5、煤层露头；6、埋藏的深度和地形。

随着深度的加深，甲烷所占的比例越来越大；7、地下水的活动.在地下水活泼的区域，瓦斯也得到流淌、排放。

11. 什么是煤层瓦斯抽采

煤层瓦斯抽采一般是指利用瓦斯泵或其他抽采设备抽取煤层中高浓度的瓦斯，并通过与巷道隔离的管网，把抽出的高浓度瓦斯进展合理利用或排放至地面或矿井总回风巷中。

煤层瓦斯抽采不仅是降低矿井瓦斯涌出量，防止瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾难的重要措施，而且抽出的瓦斯还可变害为利，作为优质清洁能源加以开发利用。

12. 煤炭自燃发火过程各个阶段及其特点

煤炭自燃发火条件、影响因素、过程（阶段）煤炭自燃的充要条件：

①有自燃倾向的煤被开采后呈破裂状态，积累厚度一般大于0.4m；②有较好的蓄热条件；③有适量的通风供氧；④上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。

上述四个条件缺一不行，前三个是必要条件，最终一个是充分条件。

煤炭自燃过程3阶段：

①埋伏期，此阶段煤体温度变化不明显，煤重量略增，着火点温度降低氧化性被活化，氧化缓慢产生热量少，需要一个较长的蓄热过程；②自热期，氧化速度增加，氧化产生的热量使煤温急剧上升，氧化进程加快，产生芳香族的碳氢化合物、氢气以及更多的一氧化碳；②燃烧期，氧化产生的热量使温度到达临界温度，煤开头自行燃烧；影响煤炭自然发火的因素（内因）：

（1）煤的变质程度

（2）煤岩成分（3）煤的含硫量（4）煤的粒度、孔隙特性和破裂程度（5）煤的瓦斯含量（6）煤的水分；（外因）煤层地质赋存条件、开拓开采条件、通风条件

13. 煤尘爆炸的必要条件及特征

煤尘爆炸条件、点火源方式、防治措施：

条件：

煤尘本身具有爆炸性；煤尘必需悬浮于空气中，并到达肯定的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。

特征：

（1）形成高温、高压、冲击波；

（2）煤尘爆炸具有连续性，易形成连续爆炸；（3）煤尘爆炸也有一个感应期，即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。

（4）挥发分削减或形成“粘焦”；（5）产生大量的CO。

二、 论述

1. 煤与瓦斯突出的定义及其发生规律

煤与瓦斯突出的现象，特征，防治措施，发生规律：

①现象：

煤矿地下采掘过程中，在很短时间内，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。

②特征：

突出的煤向外抛出距离较远，具有明显的分选现象；抛出的煤积累角小于煤的自然安眠角；抛出的煤破裂程度高，含有大量的块煤和手捻无粒感的煤粉；有明显的动力效应，破坏支架，推到矿车，破坏和抛出安装在巷道内的设施；有大量的瓦斯涌出。

瓦斯涌出量远远超出突出煤的瓦斯含量，有时会使风流逆转；突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其他分叉形等。

③防治措施：

⑴区域性防突措施：

实施以后可使较大范围煤层消退突出危急性的措施：

开采爱护层、预抽煤层瓦斯、煤层注水。

⑵局部性防突措施：

实施以后可使局部区域消退突出危急性的措施：

石门揭煤时的局部防突措施，松动爆破、钻孔排放瓦斯、水力冲孔、金属骨架；煤巷掘进时的防突措施，超前钻孔、超前支架、水力冲孔、泄压槽、震惊放炮。

④发生规律：

⑴突出与地质构造的关系，绝大多数突动身生在地质构造带内。

⑵突出与瓦斯的关系，煤层中瓦斯压力和瓦斯含量越大，突出危急性越大。

⑶突出与地压的关系，地压愈大，突出的危急性愈大。

⑷突出与煤层构造的关系，煤层构造主要是指煤的破坏类型和煤的强，煤的破坏类型愈高，强度愈小，突出危急性愈大，故突出多发生在软煤层或软分层中。

⑸突出与围岩性质的关系，在煤层顶底板为坚硬而致密的岩层、厚度又较大时，弹性能与集中应力都比拟大，煤层瓦斯含量又比拟大，突出的危急性也就比拟大，反之较小。

⑹突出与水文地质的关系，煤层比拟潮湿，矿井涌水量比拟大，则突出的危急性比拟小，反之较大。

⑺突出前具有肯定征兆：

煤层构造、构造方面的预兆，地压增大的预兆，瓦斯及其他方面的预兆。

⑻突出具有延期性，突出的延期性是指震惊放炮后没有立即发生突出，而是延缓了一段时间，这一现象又叫延期突出。

2. 烟流逆退及风流逆转的缘由及如何防止

简述矿井火灾时期风流发生紊乱的缘由及防治措施:

外因火灾使火灾及四周地点空气的温度快速上升，这就使空气产生热膨胀。

与此同时，由于热的作用会带来两方面的影响：

一方面，由于对空气的加热使其密度下降，在非水平的巷道分支将产生附加火风压；另一方面，通风巷道中会产生热膨胀，这就会削减主干通风巷道的质量流量，即产生节流效应。

以上的两项作用将转变矿井通风系统的压力分布，从而可能转变原有的矿井风量安排，可能产生风流紊乱，扩大事故范围，带来严峻后果。

矿井火灾造成的风流紊乱主要有烟流逆退和风流逆转。

预防风流紊乱就是要预防外因火灾的发生，因此防治措施：

井下尽量使用不燃或耐燃的材料与制品，特殊是输送机胶带、机电设备用油、巷道支护材料等采纳耐燃或不燃材料。

防止失控的高温热源。

生产和在建矿井必需制定井上、下防火措施，严格遵守《规程》的有关规定，不能存有任何麻痹幸运的心理。

三、 名词解释

1. 地温梯度

岩层温度随深度变化率，℃/m，常用百米地温梯度，即℃/100m

2. 肯定湿度ρV、相对湿度α及含湿量:

肯定湿度：

指单位体积或单位质量湿空气中含有水蒸气的质量

相对湿度：

指湿空气中实际含有水蒸汽量与同温度下的饱和湿度之比的百分数。

含湿量：

含有1kg干空气的湿空气中，所挟带的水蒸汽质量，称湿空气的含湿量

3. 稳定流淌

假如流体在某一点的速度、压力、温度和密度不随时而变化称为稳定流淌或定常流

4. 摩擦阻力与局部阻力

摩擦阻力：

风流在井巷中作匀称流淌时，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。

通风阻力：

当空气沿井巷运动时，由于风速的黏滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞，扰动作用而形成的阻力。

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，致风流本身产生猛烈的冲击，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。

5. 自然风压

由于空气进入井下后必与各种热源进展热交换，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，推动风流沿井巷流淌，形成自然风压。

由矿井自然条件产生的能量差，则为自然风压。

6. 通风机工况点

通风机工况点：

以同样比例把矿井总风阻R曲线绘制于通风机个体特性曲线图中，则风阻R曲线与风量风压曲线交予A点，此点就是通风机的工况点。

7. 三专与两锁

“三专”是指专用变压器、专用开关、专用电缆；“两闭锁”则指风电闭锁和瓦斯电闭锁。

8. 节点、回路与网孔

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：

是由若干方向一样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一样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。

9. 瓦斯吸附与解吸

温度降低或压力上升时，一局部瓦斯将由游离状态转化为吸附状态，这种现象叫做吸附。

反之，假如温度上升或压力降低时，一局部瓦斯就由吸附状态转化为游离状态，这种现象叫做解吸。

10. 瓦斯含量

煤层瓦斯含量：

指单位质量或体积的煤岩中在肯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。

11. 火风压

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。

12. 内因火灾

内因火灾是指煤炭接触空气后，因煤自身氧化产生热量，热量积聚使煤炭自燃而产生的火灾。

13. 呼吸性粉尘

呼吸性粉尘：

指能在人体肺泡内沉积的，粒径在5~7μm以下的粉尘，特殊是2μm以下的粉尘

14. 矿尘分散度

分散度是指矿尘整体组成中各种粒级尘粒所占的百分比。

分散度有两种表示方法：

重量百分比 各粒级尘粒的重量占总重量的百分比称为重量分散度；数量百分比 各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分比称为数量分散度。