1、礦井通風安全學考試試卷參考答案和評分標準一、簡述題（每題3分，共18分）1、造成礦井空氣中氧濃度減少的主要原因是什么煤礦安全規程對礦井采掘工作進風流中的氧氣濃度有何規定答：造成礦井空氣中氧濃度減少的主要原因是：人員呼吸；煤巖和其他有機物的緩慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸。止匕外，煤巖和生產過程中產生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對降低。（2分）煤礦安全規程對礦井采掘工作進風流中的氧氣濃度有如下規定：采掘工作面進風流的氧氣濃度不得低于20%（1分）2、抽出式通風礦井的主要通風機為什么要外接擴散器擴散器安裝有效的條件是什么答：安裝擴散器回收動能（1分）。就是在風流出口加設一段斷面逐漸擴大的

2、風道，使得出口風速變小，從而達到減小流入大氣的風流動能。擴散器安設的是否有效，可用回收的動能值（hv）與擴散器自身的通風阻力（hRd）相比較來確定，即：hv=hvexhvexhRd有效；hv=hvexhvexhRd無效（2分）3、簡述降低礦井井巷摩擦阻力的措施答：減小摩擦阻力系數a。保證有足夠大的井巷斷面。在其它參數不變時，井巷斷面擴大33%R值可減少50%選用周長較小的井巷。在井巷斷面相同的條件下，圓形斷面的周長最小，拱形斷面次之，矩形、梯形斷面的周長較大。減少巷道長度。避免巷道內風量過于集中。（前四條每個分，最后一個1分）4、礦井總風量調節的方法有哪些答：改變主通風機工作特性；改變礦井總風

3、阻值，包括風碉閘門調節法、降低礦井總風阻。（每個1分）5、掘進通風安全裝備系列化包括哪些內容并有何安全作用答：保證局部通風機穩定可靠運轉；加強瓦斯檢查和監測；綜合防塵措施；防火防爆安全措施；隔爆與自救措施。（每個分）作用：提高了礦井防災和抗災能力，降低了礦塵濃度與噪聲，改善了掘進工作面的作業環境。尤其是煤巷掘進工作面的安全性得到了很大提高。（分）6、瓦斯爆炸的基本條件有哪些瓦斯濃度在爆炸范圍內，瓦斯在空氣中的爆炸下限為56%,上限為1416%;氧氣濃度大于12%高于最低點燃能量的熱源存在的時間大于瓦斯的引火感應期。（3分）二、計算題（1題10分、2題25分、3題15分，共50分）1、（10分）

4、如圖1所示，已知H、m號水柱計的讀數分別為196Pa980Pa,請問：（1）判斷圖1的通風方式，標出（2）I、R、田號水柱計測得是何壓力求出I號水柱計讀數，并在圖中標出液面位置I口m圖1答：（1）圖1的通風方式為抽出式通風（1分）；風機位置（1分）、風流方向（1分）、皮托管正負端（1分）、液面位置（1分）如下圖所示hH1176PaIini96PaItrCrUinm（2）i、n、in號水柱計分別測相對靜壓（1分）；動壓（1分）；相對全壓（1分）。I號水柱計讀數=-980Pa-196Pa=-1176Pa（2分）2、（25分）某抽出式通風礦井如圖2所示，已知乙二70mZ12=530m地面空氣平均密度

5、p0=1.2Kg/m3,進風井空氣平均密度p12=1.18Kg/m3,回風井空氣平均密度p34=1.17Kg/m3,風恫中斷面4空氣的密度p4=1.15Kg/m3。風恫斷面積7.5m：通過的風量94m3/s,通風機房水柱計的讀數為1600P3求：（1）礦井自然風壓HN。說明是幫助還是阻礙主要通風機通風（2）礦井的通風阻力hR14；（3）通風機的靜壓Hs；設擴散器阻力HRd=30Pa,擴散器出口動壓Hd=45Pa通風機的全壓Ht是多少（4）礦井的等積孔A。（5）主要通風機靜壓輸出功率。；U1600I一=_I-|一口一二/4Z0P01P12P34Z122 3答：（1）礦井自然風壓HnZ0g 0 Z

6、12g 12Z34 34g=70xx+530Xx600xx=Pa由題意得，礦井自然風壓幫助主要通風機通風。（計算正確4分，說明幫助還是阻礙1分）通風機的靜壓Hsh424v41151600 115 22 94_ _空1509.7R7.5a礦井的通風阻力hR14HnHs 72.52 1509.71582.22 Pa（5分）通風機的全壓HtHshRd hvd 1509.7 30 45 1584.7Pa（5分）（5）礦井總風阻Rm 嗎Q2礦井的等積孔A1582.229420.179Ns2/m82.8m2（5分）主要通風機靜壓輸出功率：NHsQ 10 3 1509.794 10 3141.9kwh7=7

7、0,（1）（2）圖3（5分）h2=90, h3=100, h4=h5=70, h6=160,3、（15分）如圖3所示各風路的阻力分別為h1=120單位為Pa,通風網絡Q=20m/s,該網絡的通風阻力及其風阻在圖中標注出通風構筑物的位置答：由題意得，h1=120Pa,h2=90,h1與h2是并聯，因此取阻力相對比較大的h1=120Pa為使阻力相等，在支路2上加通風構筑物。因此，左邊支路總阻力為h左=hi+h6=120+160=280Pa;同理，右邊支路總阻力為卜右=h3+h4+h7=100+70+70=240Pa（1）由于左右兩邊支路并聯，整個通風網絡的阻力為280Pa,（7分）h2802.8由

8、h=RQ得,RQ2方0.7Ns/m（3分）（2）并且在右邊支路上加通風構筑物。具體位置如圖4或者圖5所示（5分）三、論述題（1題10分，2題10分，3題12分，共32分）1、敘述礦井煤與瓦斯突出定義、危害及其預防煤與瓦斯突出的主要技術措施。答：礦井煤與瓦斯突出定義：煤礦地下采掘工程中，在極短的時間內（幾秒到幾分鐘內），從煤、巖層內以極快的速度向采掘空間內噴出煤（巖）和瓦斯（CH、CO）的現象，稱為煤與瓦斯突出。（3分）危害：它所產生的高速瓦斯流（含煤粉或巖粉）能夠摧毀巷道設施，破壞通風系統，甚至造成風流逆轉；噴出的瓦斯由幾百到幾萬m3,能使井巷充滿瓦斯，造成人員窒息，引起瓦斯燃燒或爆炸；噴出的

9、煤、巖由幾千噸到萬噸以上，能夠造成煤流埋人；猛烈的動力效應可能導致冒頂和火災事故的發生。（3分）預防煤與瓦斯突出的主要技術措施：包括區域性防突措施以及局部防突措施。（4分）區域性防突措施實施以后可使較大范圍煤層消除突出危險性的措施，稱為區域性防突措施，主要有開采保護層和預抽煤層瓦斯兩種；局部防突措施實施以后可使局部區域（如掘進工作面）消除突出危險性的措施稱為局部防突措施；主要有預抽煤層瓦斯、超前卸壓鉆孔、深孔松動爆破、卸壓槽、煤層注水等局部性技術措施。2、煤炭自然預報的指標氣體應具備什么條件常用的指標氣體有哪些答：1）能反映煤炭自熱或可燃物燃燒初期階段特征的、并可用來作為火災早期預報的氣體叫指

10、標氣體。指標氣體必須具備如下條件：靈敏性，即正常大氣中不含有，或雖含有但數量很少且比較穩定，一旦發生煤炭自熱或可燃物燃燒，則該種氣體濃度就會發生較明顯的變化。規律性，即生成量或變化趨勢與自熱溫度之間呈現一定的規律和對應關系。可測性，可利用現有的儀器進行檢測。（每個條件2分）2）常用的指標氣體（每個1分）（1） 一氧化碳（CO）,一氧化碳生成溫度低，生成量大，其生成量隨溫度升高按指數規律增加，是預報煤炭自燃火災的較靈敏的指標之一。在正常時若大氣中含有CO則采用CO作為指標氣體時，要確定預報的臨界值。確定臨界值時一般要考慮下列因素：各采樣地點在正常時風流中CO勺本底濃度；臨界值時所對應的煤溫適當，

11、即留有充分的時間尋找和處理自熱源。應該指出的是，應用co作為指標氣體預報自然發火時，要同時滿足以下兩點：CO勺濃度或絕對值要大于臨界值；CO勺濃度或絕對值要有穩定增加的趨勢。（2） Graham系數IcoGraham提出了用流經火源或自熱源風流中的CO&度增加量與氧濃度減少量之比作為自然發火的早期預報指標。其計算式如下：100CO100COICO-O20.265N2O2（3） 乙烯，實驗發現，煤溫升高到80c120c后，會解析出乙烯、丙烯等烯姓類氣體產物，而這些氣體的生成量與煤溫成指數關系。一般礦井的大氣中是不含有乙烯的，因此，只要井下空氣中檢測出乙烯，則說明已有煤炭在自燃了。同時根據乙烯和丙

12、烯出現的時間還可推測出煤的自熱溫度。（4）其它指標氣體，國外有的煤礦采用烯快比（乙烯和乙快（C2H）之比）和鏈烷比（C2H/CH4）來預測煤的自熱與自燃。3、煤塵爆炸的條件，特征瓦斯、煤塵爆炸有何不同限制煤塵爆炸范圍擴大的措施有哪些答：煤塵爆炸必須同時具備三個條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中，并達到一定的濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。（3分）1）煤塵的爆炸性煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件。煤塵爆炸危險性必須經過試驗確定。2）懸浮煤塵的濃度井下空氣中只有懸浮的煤塵達到一定濃度時，才可能引起爆炸，單位體積中能夠發生煤塵爆炸的最低和最高煤塵量稱為下限和上限濃度。低于下限濃度或

13、高于上限濃度的煤塵都不會發生爆炸。煤塵爆炸的濃度范圍與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度及試驗條件等有關。一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為3050g/m3,上限濃度為10002000g/mL其中爆炸力最強的濃度范圍為300500g/m3。3）引燃煤塵爆炸的高溫熱源煤塵的引燃溫度變化范圍較大，它隨著煤塵性質、濃度及試驗條件的不同而變化。我國煤塵爆炸的引燃溫度在6101050c之間，一般為700800C。煤塵爆炸的最小點火能為40mj。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達到，特征：（1）形成高溫、高壓、沖擊波煤塵爆炸火焰溫度為16001900C,爆源的溫度達到2000C以上，這是煤塵爆炸得以自動傳播的

14、條件之一。在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736KPa,但爆炸壓力隨著離開爆源距離的延長而跳躍式增大。爆炸過程中如遇障礙物，壓力將進一步增加，尤其是連續爆炸時，后一次爆炸的理論壓力將是前一次的57倍。煤塵爆炸產生的火焰速度可達1120m/s,沖擊波速度為2340m/s。（1分）（2）煤塵爆炸具有連續性（1分）（3）煤塵爆炸的感應期煤塵爆炸也有一個感應期，即煤塵受熱分解產生足夠數量的可燃氣體形成爆炸所需的時間。根據試驗，煤塵爆炸的感應期主要決定于煤的揮發分含量，一般為40280ms,揮發分越高，感應期越短。（1分）（4）揮發分減少或形成“粘焦”煤塵爆炸時，參與反應的揮發分約占煤塵揮發分含量的

15、40%-70%,致使煤塵揮發分減少。（1分）（5）產生大量的CO煤塵爆炸時產生的CQ在災區氣體中的濃度可達2%3%,甚至高達8%左右。爆炸事故中受害者的大多數（70%80%）是由于CO中毒造成的。（1分）不同：看是否形成“粘焦”現象，可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸。分）限制煤塵爆炸的措施：（每個分）（1）清除落塵定期清除落塵，防止沉積煤塵參與爆炸可以有效地降低爆炸威力，使爆炸由于得不到煤塵補充而逐漸熄滅。(2)撒布巖粉撒布巖粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性巖粉，增加沉積煤塵的灰分，抑制煤塵爆炸的傳播。(3)設置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚兩種(4)設置巖粉棚巖粉棚分輕型和重型兩類。當發生煤塵爆炸事故時，火焰前的沖擊波將臺板震倒，巖粉即彌漫于巷道中，火焰到達時，巖粉從燃燒的煤塵中吸收熱量，使火焰傳播速度迅速下