中國礦業大學2008-2009學年第1學期《礦井通風與安全》試卷（A）卷考試時間：100分鐘 考試方式：閉卷學院 班級 姓名 學號 題號-二二總分得分閱卷人一、 名詞解釋（毎題3分，共W分）1、絕對濕度；2、局部阻力；3、通風機工況點4、呼吸性粉塵；5、煤與瓦斯突出；6、均壓防滅火二、 簡述題（每題7分，共35分）7、 煤炭H燃的發展過程大致可分為哪兒個階段，各階段仃何特征？8、 試推演斥入式通風礦井的風機房中水柱計測值與礦井白然風床、礦井通風阻力的關系°9、 如何劌定個瓦斯礦井采用瓦斯抽放的必耍性？簡述礦井瓦斯抽放方法仃哪止匕？10、 發牛風流逆轉利逆退的原兇是什么？如何陰I匕風流逆轉和逆追？11、比佼掘進丁作面壓入式和抽出式通風方式的優、缺點。

一.、硏昇題（12?13用題1U廿，14題12廿，15題15甘，夬47廿）12、如圖所示,已短II.III號水柱計的讀數分別為196Pa,980Pa,諳問:（1） 判斷如圖所示通風方式，標出風流方向、皮托笛正負端；（2） I、II、III號水柱計測得是何爪力?求出I號水柱計讀數？（1（）分）R?Q2R?Q213、已知某礦丿I?總凹風昴為4500m3/miii,乩斯濃度為0.6%,日產雖為4000t,試求該礦井的絕刈瓦斯涌出量和相對瓦斯涌出量。并確定該礦瓦斯等級（該礦無煤與瓦斯突出現象）°（10分）M、如圖所示的并聯風網,□知各分支風阻:心=1.18,/^2=0.58N*sW,總風量0=48m'/s,巷道斷商的面積均為5m2,求:（1）分支I和2中的自然分配風量3和3；（2）若分支1需風量為15試確定風窗的位胃和丿I：口inVs,分支2需試確定風窗的位胃和丿I：口面積。（12分）1乂某礦逋風系統如圖所示,各進風井口標高相同,每條井巷的風阻分別為士RlO.33,&=0.2?R尸0丄艮|=0」2,R尸0,1,『位為礦井進鳳量為100ms/s：（1弓分） Q'rr^777777777T7777777Trfn777777777'"（1） 畫出礦井的網絡圖；（2） 計算毎條風路的口然分配風蜃；“訐" T1（3） 計算礦井的總Wffl,《礦井通風與安全》樣卷參考答案及評分標準一、名詞解釋（每題3分，共18分）1、絕對濕度：指單位容積或單位質量濕空氣中含有水蒸汽的質量。（3分）2、 局部阻力：風流在井巷的局部地點，由于速度或方向突然發生變化，導致風流本身產生劇烈的沖擊，形成極為紊亂的渦流，因而在該局部地帶產生一種附加的阻力，稱為局部阻力。（3分）3、 通風機工況點：以同樣的比例把礦井總風阻R曲線繪制于通風機個體特性曲線圖中，則風阻R曲線與風壓曲線交于A點，此點就是通風機的工況點或工作點3分）4、 呼吸性粉塵：呼吸性粉塵是指能在人體肺泡內沉積的，粒徑在5~7pm以下的粉塵，特別是2pm以下的粉塵。（3分）5、 煤與瓦斯突出：煤礦地下采掘過程中，在很短時間（數分鐘）內，從煤（巖）壁內部向采掘工作空間突然噴出煤（巖）和瓦斯的動力現象，人們稱為煤（巖）與瓦斯突出，簡稱瓦斯突出或突出。（3分）6、 均壓防滅火：均壓防滅火就是采用風窗、風機、連通管、調壓氣室等調壓手段，改變通風系統內的壓力分布，降低漏風通道兩端的壓差，減少漏風，從而達到抑制和熄滅火區的目的。（3分）二、簡述題（每題7分，共35分）7、 煤炭自燃的發展過程大致可分為哪幾個階段，各階段有何特征?答：煤炭自燃過程大體分為3個階段：①潛伏期；②自熱期；②燃燒期（1分）自燃潛伏期煤體溫度的變化不明顯，煤的氧化進程十分平穩緩慢，然而它確實在發生變化，不僅煤的重量略有增加，著火點溫度降低，而且氧化性被活化。它的長短取決于煤的自燃傾向性的強弱和外部條件。（2分）經過這個潛伏期之后，煤的氧化速度增加，不穩定的氧化物分解成水（H20）、二氧化碳（C02）、一氧化碳（CO）。氧化產生的熱量使煤溫繼續升高，超過自熱的臨界溫度（60?80°C），煤溫上升急劇加速，氧化進程加快,開始出現煤的干餾，產生芳香族的碳氫化合物（CxHy）、氫（H2）、更多的一氧化碳（CO）等可燃氣體，這個階段為自熱期。（2分）臨界溫度也稱自熱溫度（Self-heatingtemperature，SHT），是能使煤自發燃燒的最低溫度。一旦達到了該溫度點，煤氧化的產熱與煤所在環境的散熱就失去了平衡，即產熱量將高于散熱量，就會導致煤與環境溫度的上升，從而又加速了煤的氧化速度并又產生更多的熱量，直至煤自燃起來，即進入燃燒階段。（2分）8、試推演壓入式通風礦井的風機房中水柱計測值與礦井自然風壓、礦井通風阻力的關系。77rT解：如圖：壓式血笫_4=I目+越”莎；：+外i77rT解：如圖：壓式血笫_4=I目+越”莎；：+外i-咗+戸卜俘；+%.] ⑴：分》a如果井:茍截面相等孫=,所=h5i+(1.心而對于壓入式：打=好+札⑵ ￡2分2將＜E代為、1片得：血虬4=血±|婦|+紀-松亠9、如何判定一個瓦斯礦井采用瓦斯抽放的必要性？簡述礦井瓦斯抽放方法有哪些？答：衡量一個礦井是否有必要抽放，可以根據以下幾點：對于生產礦井，由于礦井的通風能力已經確定，所以礦井瓦斯用處量超過通風所能稀釋瓦斯量時，即應考慮抽放瓦斯；對于新建礦井，當采煤工作面瓦斯涌出量＞5m3/min，掘進工作面瓦斯涌出量＞3m3/min，采用通風方法解決瓦斯問題不合理時，應該抽放瓦斯。對于全礦井，一般認為，絕對瓦斯涌出量＞30m3/min，相對瓦斯涌出量＞15~25m3/t時應抽放瓦斯;開采保護層應考慮抽放瓦斯。（3分）開采層瓦斯抽放方法：（1）巖巷揭煤、煤巷掘進預抽：由巖巷向煤巷打穿層鉆孔，煤巷工作面打超前鉆孔。（2）采空區大面積預抽：由開采層機巷、風巷或煤門打上向、下向順層鉆孔；由石門、巖巷或臨近層煤巷向開采層打穿層鉆孔；地面鉆孔；密閉開采巷道。（3）邊掘邊抽：由煤巷兩側或巖巷向煤層周圍打防護鉆孔。（4）邊材邊抽：由開采層機巷、風巷等向工作面前方卸壓區打鉆；由巖巷、煤門等向開采分層的上部或下部未開采分層打穿層或順層鉆孔。（1分）鄰近層瓦斯抽放方法：（1）開采工作面推過后抽放上下鄰近煤層：由開采層機巷、風巷、中巷或巖巷向鄰近層打鉆；由開采層機巷、風巷、中巷或巖巷向采空區方向打斜交鉆孔；由煤門打沿鄰近層鉆孔；地面鉆孔；在鄰近層掘匯集瓦斯巷道；（1分）采空區瓦斯抽放：密封采空區插管、打鉆和預埋管抽放。（1分）圍巖瓦斯抽放：由巖巷兩側或正前向裂隙帶打鉆、密閉巖巷進行抽放等措施。（1分）10、發生風流逆轉和逆退的原因是什么？如何防止風流逆轉和逆退？答：1）上行風路產生火風壓。發生風流逆轉的原因主要是：①因火風壓的作用使高溫煙流流經巷道各點的壓能增大：②因巷道冒頂等原因造成火源下風副風阻增大，導致主干風路火源上風側風量減小．沿程各節點壓能降低。為了防止旁側風路風流逆轉，主要措施有：①降低火風壓；②保持主要通風機正常運轉；⑧采用打開風門、增加排煙通路等措施減小排煙路線上的風阻。（2分）2）下行風路產生火風壓。在下行風路中產生火風壓，其作用方向與主要通風機作用風壓方向相反。當火風壓等于主要通風機分配到該分支壓力時，該分支的風流就會停滯；當火風壓大于該分支的壓力時，該分支的風流就會反向。主干風路風阻及其產生的火風壓一定時，風量越小，越容易反向。防止下行風風路風流逆轉的途徑有：減小火勢，降低火風壓；增大主要通風機分配到該分支上的壓力。（2分）3）發生風流逆退的原因是：煙氣增量過大，主通風機風壓作用于主干風路的風壓小。防止逆退措施是：減小主干風路排煙區段的風阻；在火源的下風側使煙流短路排至總回風；在火源的上風側、巷道的下半部構筑擋風墻，迫使風流向上流，并增加風流的速度。擋風墻距火源5m左右；也可在巷道中安帶調節風窗的風障，以增加風速。（3分）11、比較掘進工作面壓入式和抽出式通風方式的優、缺點。答：掘進工作面壓入式和抽出式通風方式均具有自己的優、缺點，現分析比較如下：（1）壓入式通風時，局部通風機及其附屬電氣設備均布置在新鮮風流中，污風不通過局部通風機，安全性好；而抽出式通風時，含瓦斯的污風通過局部通風機，若局部通風機防爆性能出現問題，則非常危險。（2分）（2）壓入式通風風筒出口風速和有效射程均較大，可防止瓦斯層狀積聚，且因風速較大而提高散熱效果。而抽出式通風有效吸程小，掘進施工中難以保證風筒吸入口到工作面的距離在有效吸程之內。與壓入式通風相比，抽出式風量小，工作面排污風所需時間長、速度慢。（2分）（3）壓入式通風時，掘進巷道涌出的瓦斯向遠離工作面方向排走，而用抽出式通風時，巷道壁面涌出的瓦斯隨風流流向工作面，安全性較差。（1分）（4）抽出式通風時，新鮮風流沿巷道進入工作面，整個井巷空氣清新，勞動環境好；而壓入式通風時，污風沿巷道緩慢排出，掘進巷道越長，排污風速越慢，受污染時間越久。這種情況在大斷面長距離巷道掘進中尤為突出。（1分）（5）壓入式通風可用柔性風筒，其成本低、重量輕，便于運輸，而抽出式通風的風筒承受負壓作用，必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風筒，成本高，重量大，運輸不便。（1分）基于上述分析，當以排除瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進時應采用壓入式通風，而當以排除粉塵為主的井巷掘進時，宜采用抽出式通風。三、計算題（12-13每題10分，14題12分，15題15分，共47分）12、如圖所示，已知II.III號水柱計的讀數分別為196Pa, 980Pa,請問：（1）判斷如圖所示通風方式，標出風流方向、皮托管正負端；（2）I、II、III號水柱計測得是何壓力？求出I號水柱計讀數？（10分）解：（1）管道通風方式為抽出式（2分），風流方向為從左向右（1分），皮托管正（右）、負（左）端（2分），（2）I號測的是相對靜壓，II號測的是動壓，III號測的是相對全壓（3分）由|hti|=|hi|-hvi，可以得出I號管的讀數為196+980=1176Pa （2分）13、 已知某礦井總回風量為4500m3/min，瓦斯濃度為0.6%，日產量為4000t，試求該礦井的絕對瓦斯涌出量和相對瓦斯涌出量。并確定該礦瓦斯等級（該礦無煤與瓦斯突出現象）。（10分）解：絕對瓦斯涌出量：Qg=4500x0.6%=27m3/min （3分）相對瓦斯涌出量：qg=（4500x60x24x0.6%）/4000=9.72m3/t（4分）因為：Qg<40m3/min，但qg<10m3/t，故此礦為低瓦斯礦井（3分）14、 如圖所示的并聯風網，已知各分支風阻：R1=1.18,R2=0.58Ns2/m8，總風量Q=48m3/s,巷道斷面的面積均為5m2，求：（1）分支1和2中的自然分配風量Q1和Q2；（2）若分支1需風量為15m3/s，分支2需風量為33m3/s，若采用風窗調節，試確定風窗的位置和開口面積。（12分）

Q2=g-a=48-19.78=23：22：m3/s（2分）亠'm紙=兔Qj=1.18x'152=265.5