礦井通風(fēng)與安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的設(shè)計(jì)與探討

1、    礦井通風(fēng)與安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的設(shè)計(jì)與探討    牛莉敏關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng)與安全  通風(fēng)阻力  風(fēng)速風(fēng)量測(cè)算一、礦井空氣成分檢測(cè)課程開篇介紹了礦井空氣成分，以及礦井空氣和地面空氣在成分和性質(zhì)上的差別，接著介紹礦井空氣中的主要有毒有害氣體成分，煤礦安全規(guī)程對(duì)于煤礦井下各種有害氣體的濃度作了詳細(xì)規(guī)定，如果不符合煤礦安全規(guī)程的要求，必須采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理，所以第一章設(shè)計(jì)了本次實(shí)驗(yàn)課程。礦井空氣成分檢測(cè)主要介紹了一種快速檢測(cè)方法，即檢定管檢測(cè)法，一種稱為比色式檢定管，另一種稱為比長(zhǎng)式檢定管，檢測(cè)儀器包括檢定管和吸氣裝置。當(dāng)含有一氧化碳、二

2、氧化碳、硫化氫等被檢測(cè)氣體的空氣以一定速度通過檢定管，被測(cè)氣體與指示膠發(fā)生化學(xué)有色反應(yīng)，形成變色層（變色柱），變色層的變色程度或者長(zhǎng)度與被測(cè)氣體的濃度成正比。比色式檢定管顏色辨認(rèn)精確度低，兩個(gè)色階代表的濃度間隔較大，所得結(jié)果準(zhǔn)確性較差，故煤礦實(shí)驗(yàn)主要采用比長(zhǎng)式檢定管。一氧化碳檢定管檢測(cè)劑由碘酸鉀和發(fā)煙硫酸組成，當(dāng)含有一氧化碳的井下空氣通過時(shí)，礦井空氣中的一氧化碳與指示膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有碘生成，所以顏色會(huì)由白色變?yōu)樽睾稚兩拈L(zhǎng)度越大，說明被測(cè)空氣中一氧化碳的濃度越大。實(shí)驗(yàn)總結(jié)：不同氣體的檢定管顏色變化不一樣，所以需要特別注意，測(cè)定不同的氣體必須使用與之對(duì)應(yīng)的氣體檢定管。這個(gè)實(shí)驗(yàn)需特定氣體樣

3、本，而像一氧化碳、硫化氫、二氧化碳等氣體都有不同程度的危害性，尤其是一氧化碳和硫化氫更是劇毒氣體，所以學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn)過程中一定要嚴(yán)格控制氣體樣本的使用，保持實(shí)驗(yàn)室良好通風(fēng)，防止發(fā)生中毒事件?？傮w來(lái)說，本實(shí)驗(yàn)可操作性強(qiáng)，在實(shí)驗(yàn)室可以較好完成。二、礦井通風(fēng)阻力的測(cè)定1.測(cè)定目的礦井通風(fēng)阻力的大小、分配是否合理，影響到礦井主要通風(fēng)機(jī)的工作狀況，以及井下各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量分配，測(cè)算礦井通風(fēng)阻力是通風(fēng)專業(yè)學(xué)生必須掌握的技能，另外，礦井通風(fēng)阻力也是后期做通風(fēng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，還可以更好地掌握礦井通風(fēng)情況。具體目有下幾方面：一是了解通風(fēng)系統(tǒng)中阻力分布情況，發(fā)現(xiàn)通風(fēng)阻力較大的區(qū)段和地點(diǎn)，以便經(jīng)濟(jì)合理地改善通風(fēng);二

4、是提供實(shí)際的井巷通風(fēng)阻力系數(shù)和風(fēng)阻值，使通風(fēng)設(shè)計(jì)和計(jì)算更切合實(shí)際，使風(fēng)量調(diào)節(jié)有可靠的技術(shù)數(shù)據(jù);三是為災(zāi)變時(shí)期控制風(fēng)流提供必要的參數(shù)。煤礦安全規(guī)程第一百一十九條規(guī)定：新井投產(chǎn)前必須進(jìn)行一次礦井通風(fēng)阻力的測(cè)定，以后每三年至少進(jìn)行一次。礦井轉(zhuǎn)入新水平生產(chǎn)或改變一翼通風(fēng)系統(tǒng)后，必須重新進(jìn)行礦井通風(fēng)阻力測(cè)定。2.測(cè)定依據(jù)測(cè)定依據(jù)有煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)及考核評(píng)級(jí)辦法礦井通風(fēng)阻力測(cè)定方法煤礦安全規(guī)程。3.測(cè)定內(nèi)容測(cè)定內(nèi)容包括測(cè)點(diǎn)絕對(duì)靜壓，基點(diǎn)大氣壓，測(cè)點(diǎn)大氣壓，測(cè)點(diǎn)平均風(fēng)速，測(cè)點(diǎn)間距離，測(cè)點(diǎn)處（測(cè)風(fēng)站）巷道的凈高、凈寬、斷面規(guī)格，各測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高（由礦方提供，或從采掘工程平面圖上對(duì)應(yīng)底板等高線確定），各測(cè)點(diǎn)干

5、濕度讀數(shù)，各測(cè)點(diǎn)濕溫度讀數(shù)，觀察巷道形狀，觀察巷道支護(hù)形式。4.測(cè)定方法本次阻力測(cè)定采用基點(diǎn)氣壓計(jì)測(cè)量法。與傳統(tǒng)的壓差計(jì)法比較，該法所使用的儀器體積小、重量輕，具有操作簡(jiǎn)便、測(cè)定速度快的顯著優(yōu)點(diǎn)，且適應(yīng)于全礦性阻力測(cè)定?；c(diǎn)氣壓計(jì)測(cè)量法的原理是用氣壓計(jì)測(cè)算出井巷前后兩測(cè)點(diǎn)風(fēng)流的靜壓差，同時(shí)，用風(fēng)表和干濕球溫度計(jì)等儀器測(cè)算各測(cè)點(diǎn)處速壓差和位壓差的有關(guān)參數(shù)，再利用井巷風(fēng)流通風(fēng)阻力定律計(jì)算出該測(cè)段的通風(fēng)阻力。本次采用氣壓計(jì)法中的逐點(diǎn)法，即將一臺(tái)氣壓計(jì)留在基點(diǎn)（通常放置在進(jìn)風(fēng)井口附近），從鐘表的整5分鐘開始，并以5分鐘為間隔，記錄氣壓計(jì)讀數(shù)，用來(lái)監(jiān)測(cè)地面大氣壓力的變化，以便對(duì)井下的氣壓計(jì)讀數(shù)值進(jìn)行校正

6、。另一臺(tái)氣壓計(jì)沿預(yù)定的路線，攜帶至測(cè)點(diǎn)，待儀器穩(wěn)定后讀取氣壓計(jì)的讀數(shù)和讀取的時(shí)間（其讀數(shù)時(shí)間也要求是鐘表的整5分鐘，以便盡可能消除地面大氣壓變化給井下測(cè)算值帶來(lái)的誤差）。同時(shí)測(cè)定測(cè)段內(nèi)的巷道斷面、風(fēng)速、干濕球溫度等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)總結(jié)：由于在校學(xué)生無(wú)法實(shí)現(xiàn)在煤礦巷道中實(shí)地測(cè)定巷道阻力，本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室可模擬演示，包括測(cè)定人員組成與分工，選擇測(cè)定線路及布置測(cè)點(diǎn)。礦井實(shí)際情況不會(huì)像理論講授的那樣簡(jiǎn)單理想化，所以本實(shí)驗(yàn)可操作性較弱，但是操作方法及原理必須要求學(xué)生掌握，只有掌握了理論知識(shí)，實(shí)踐時(shí)才不至于不知所措。三、井巷中的風(fēng)速和實(shí)際通過的風(fēng)量的測(cè)算本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在礦井風(fēng)量計(jì)算一章，在學(xué)生掌握了礦井壓力與阻力計(jì)算

7、，礦井通風(fēng)系統(tǒng)，局部通風(fēng)，礦井分配風(fēng)量原則、方法和依據(jù)，井下各用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量計(jì)算方法，礦井總風(fēng)量的計(jì)算之后，課程設(shè)計(jì)了本實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所需基礎(chǔ)知識(shí)較多。1.測(cè)算風(fēng)速和風(fēng)量的目的目的有檢查井下各用風(fēng)地點(diǎn)實(shí)際風(fēng)量是否滿足設(shè)計(jì)要求，檢查各個(gè)用風(fēng)巷道中的風(fēng)速是否符合煤礦安全規(guī)定中的相關(guān)規(guī)定和檢查井巷漏風(fēng)情況。依據(jù)煤礦安全規(guī)程第一百零五條規(guī)定：礦井必須建立測(cè)風(fēng)制度，至少每十天進(jìn)行一次全面測(cè)風(fēng)。2.井巷斷面上的風(fēng)速分布井下空氣在巷道中流動(dòng)，空氣和巷道壁產(chǎn)生摩擦，所以風(fēng)速在井巷斷面上的分布是不一樣的，在巷道的軸心風(fēng)速最大，越靠近巷道壁面風(fēng)速越小，所以通常所說的井巷的風(fēng)速是指井巷斷面的平均風(fēng)速。3.測(cè)風(fēng)儀器儀表煤礦

8、井下常用的是機(jī)械式風(fēng)速表，根據(jù)測(cè)量范圍不同可分為高速風(fēng)表、中速風(fēng)表和低速風(fēng)表。根據(jù)巷道風(fēng)速大小選擇合適的風(fēng)表類型，高速風(fēng)表測(cè)量范圍是0.825m/s。中速風(fēng)表為0.5m10m/s。低速風(fēng)表為0.3m5m/s。4.測(cè)風(fēng)方法（1）線路法和分格定點(diǎn)法。所謂線路法是測(cè)風(fēng)人員手持風(fēng)表沿著預(yù)定路線勻速移動(dòng)，一分鐘內(nèi)走完全程，所定路線要均勻分布巷道斷面的中心和四周。分格定點(diǎn)法是將巷道斷面劃分為若干個(gè)大致相等的格子，讓風(fēng)表在每個(gè)格子內(nèi)停留相等的時(shí)間，總用時(shí)也是一分鐘，常用9點(diǎn)法、6點(diǎn)法或3點(diǎn)法。（2）側(cè)身法和迎面法。測(cè)風(fēng)方法按測(cè)風(fēng)人員的姿勢(shì)來(lái)劃分，可分為側(cè)身法和迎面法。側(cè)身法要求測(cè)風(fēng)人員背部貼巷道壁站直，手拿

9、風(fēng)表，手臂和風(fēng)流方向垂直測(cè)風(fēng)的方法，這種方法因?yàn)闇y(cè)風(fēng)人員的身體減小了巷道通風(fēng)斷面，增加了風(fēng)速，所以需要用校正系數(shù)進(jìn)行校正。而迎面法是測(cè)風(fēng)員站在巷道中間，面向巷道風(fēng)流，手持風(fēng)表，伸向前方測(cè)風(fēng)速，這種方法會(huì)阻擋風(fēng)流降低風(fēng)速，所以須將測(cè)算結(jié)果乘以1.14為實(shí)際風(fēng)速。（3）機(jī)械風(fēng)表測(cè)風(fēng)操作方法。首先檢查風(fēng)表指針是否回零，是否風(fēng)表迎著風(fēng)流，風(fēng)表葉輪正常轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)打開秒表和計(jì)數(shù)器，在一分鐘內(nèi)走完預(yù)定路線或者全部格子，然后再同時(shí)關(guān)閉風(fēng)表和秒表，讀數(shù)。一般在同一地點(diǎn)測(cè)三次，取平均值作為測(cè)量結(jié)果。所用公式如下。公式（1）    v=n/t 其中v風(fēng)表測(cè)得的風(fēng)速，m/s;n風(fēng)表刻度盤的讀數(shù)，m

10、;t測(cè)風(fēng)時(shí)間，60s。5.計(jì)算平均風(fēng)速和通過井巷的風(fēng)量根據(jù)風(fēng)表測(cè)得的風(fēng)速再?gòu)娘L(fēng)表校正曲線上找出真風(fēng)速，要注意每個(gè)風(fēng)表的矯正曲線不一樣，所以保持一致才能得到正確的真風(fēng)速。然后根據(jù)測(cè)風(fēng)人員的測(cè)風(fēng)姿勢(shì)，乘以對(duì)應(yīng)的校正系數(shù)得到巷道平均風(fēng)速，所用公式如下。公式（2）    q=sv 其中s井巷凈斷面積，m2;q通過井巷的風(fēng)量，m3/s。實(shí)驗(yàn)總結(jié)：本實(shí)驗(yàn)每一步的計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，但是需要對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行多次校正;另外，測(cè)風(fēng)時(shí)人體和風(fēng)表距離太近會(huì)影響所得結(jié)果，誤差較大，同一地點(diǎn)測(cè)風(fēng)速需測(cè)不少于3次，取平均值。如果在生產(chǎn)礦井進(jìn)行測(cè)風(fēng)，還要考慮井下生產(chǎn)行為對(duì)風(fēng)速的影響，比如人員和車輛在巷道中移動(dòng)，風(fēng)門的開關(guān)狀態(tài)，還有一些較大斷面巷道，具體問題具體分析。在實(shí)驗(yàn)室中，本實(shí)驗(yàn)可操作性較好，要引導(dǎo)學(xué)生分工協(xié)作，在數(shù)據(jù)處理上不得馬虎，保證所得結(jié)果的精確度。礦井通風(fēng)與安全課程是一門理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的課程，理論與實(shí)踐相互支撐，相互促進(jìn)。教師教給學(xué)生理論知識(shí)，然后帶著理論知識(shí)去實(shí)踐，檢驗(yàn)其正確性，加深印象，鞏固所學(xué)理論知識(shí)。煤礦井下環(huán)境特殊，在校中職學(xué)生不能到實(shí)地考察實(shí)驗(yàn)，所以課程里設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)只能在實(shí)驗(yàn)室里創(chuàng)造條件去完成，雖然每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有不同的局限性，但是只要掌握了方法，相信學(xué)生走上工作崗位