河南理工大學(xué)通風(fēng)安全學(xué)考試試卷2

1、礦井通風(fēng)安全學(xué)考試試卷參考答案和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、簡(jiǎn)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(guī)程對(duì)礦井采掘工作進(jìn)風(fēng)流中的氧氣濃度有何規(guī)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(jī)物的緩慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸。止匕外，煤巖和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對(duì)降低。（2分）煤礦安全規(guī)程對(duì)礦井采掘工作進(jìn)風(fēng)流中的氧氣濃度有如下規(guī)定：采掘工作面進(jìn)風(fēng)流的氧氣濃度不得低于20%（1分）2、抽出式通風(fēng)礦井的主要通風(fēng)機(jī)為什么要外接擴(kuò)散器擴(kuò)散器安裝有效的條件是什么答：安裝擴(kuò)散器回收動(dòng)能（1分）。就是在風(fēng)流出口加設(shè)一段斷面逐漸擴(kuò)大的

2、風(fēng)道，使得出口風(fēng)速變小，從而達(dá)到減小流入大氣的風(fēng)流動(dòng)能。擴(kuò)散器安設(shè)的是否有效，可用回收的動(dòng)能值（hv）與擴(kuò)散器自身的通風(fēng)阻力（hRd）相比較來(lái)確定，即：hv=hvexhvexhRd有效；hv=hvexhvexhRd無(wú)效（2分）3、簡(jiǎn)述降低礦井井巷摩擦阻力的措施答：減小摩擦阻力系數(shù)a。保證有足夠大的井巷斷面。在其它參數(shù)不變時(shí)，井巷斷面擴(kuò)大33%R值可減少50%選用周長(zhǎng)較小的井巷。在井巷斷面相同的條件下，圓形斷面的周長(zhǎng)最小，拱形斷面次之，矩形、梯形斷面的周長(zhǎng)較大。減少巷道長(zhǎng)度。避免巷道內(nèi)風(fēng)量過(guò)于集中。（前四條每個(gè)分，最后一個(gè)1分）4、礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)的方法有哪些答：改變主通風(fēng)機(jī)工作特性；改變礦井總風(fēng)

3、阻值，包括風(fēng)碉閘門(mén)調(diào)節(jié)法、降低礦井總風(fēng)阻。（每個(gè)1分）5、掘進(jìn)通風(fēng)安全裝備系列化包括哪些內(nèi)容并有何安全作用答：保證局部通風(fēng)機(jī)穩(wěn)定可靠運(yùn)轉(zhuǎn)；加強(qiáng)瓦斯檢查和監(jiān)測(cè)；綜合防塵措施；防火防爆安全措施；隔爆與自救措施。（每個(gè)分）作用：提高了礦井防災(zāi)和抗災(zāi)能力，降低了礦塵濃度與噪聲，改善了掘進(jìn)工作面的作業(yè)環(huán)境。尤其是煤巷掘進(jìn)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?jié)舛仍诒ǚ秶鷥?nèi)，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(diǎn)燃能量的熱源存在的時(shí)間大于瓦斯的引火感應(yīng)期。（3分）二、計(jì)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(hào)水柱計(jì)的讀數(shù)分別為196Pa980Pa,請(qǐng)問(wèn)：（1）判斷圖1的通風(fēng)方式，標(biāo)出（2）I、R、田號(hào)水柱計(jì)測(cè)得是何壓力求出I號(hào)水柱計(jì)讀數(shù)，并在圖中標(biāo)出液面位置I口m圖1答：（1）圖1的通風(fēng)方式為抽出式通風(fēng)（1分）；風(fēng)機(jī)位置（1分）、風(fēng)流方向（1分）、皮托管正負(fù)端（1分）、液面位置（1分）如下圖所示hH1176PaIini96PaItrCrUinm（2）i、n、in號(hào)水柱計(jì)分別測(cè)相對(duì)靜壓（1分）；動(dòng)壓（1分）；相對(duì)全壓（1分）。I號(hào)水柱計(jì)讀數(shù)=-980Pa-196Pa=-1176Pa（2分）2、（25分）某抽出式通風(fēng)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(jìn)風(fēng)井空氣平均密度p12=1.18Kg/m3,回風(fēng)井空氣平均密度p34=1.17Kg/m3,風(fēng)恫中斷面4空氣的密度p4=1.15Kg/m3。風(fēng)恫斷面積7.5m：通過(guò)的風(fēng)量94m3/s,通風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)的讀數(shù)為1600P3求：（1）礦井自然風(fēng)壓HN。說(shuō)明是幫助還是阻礙主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)（2）礦井的通風(fēng)阻力hR14；（3）通風(fēng)機(jī)的靜壓Hs；設(shè)擴(kuò)散器阻力HRd=30Pa,擴(kuò)散器出口動(dòng)壓Hd=45Pa通風(fēng)機(jī)的全壓Ht是多少（4）礦井的等積孔A。（5）主要通風(fēng)機(jī)靜壓輸出功率。；U1600I一=_I-|一口一二/4Z0P01P12P34Z122 3答：（1）礦井自然風(fēng)壓HnZ0g 0 Z

6、12g 12Z34 34g=70xx+530Xx600xx=Pa由題意得，礦井自然風(fēng)壓幫助主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。（計(jì)算正確4分，說(shuō)明幫助還是阻礙1分）通風(fēng)機(jī)的靜壓Hsh424v41151600 115 22 94_ _空1509.7R7.5a礦井的通風(fēng)阻力hR14HnHs 72.52 1509.71582.22 Pa（5分）通風(fēng)機(jī)的全壓HtHshRd hvd 1509.7 30 45 1584.7Pa（5分）（5）礦井總風(fēng)阻Rm 嗎Q2礦井的等積孔A1582.229420.179Ns2/m82.8m2（5分）主要通風(fēng)機(jī)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(fēng)路的阻力分別為h1=120單位為Pa,通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)Q=20m/s,該網(wǎng)絡(luò)的通風(fēng)阻力及其風(fēng)阻在圖中標(biāo)注出通風(fēng)構(gòu)筑物的位置答：由題意得，h1=120Pa,h2=90,h1與h2是并聯(lián)，因此取阻力相對(duì)比較大的h1=120Pa為使阻力相等，在支路2上加通風(fēng)構(gòu)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(lián)，整個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)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(fēng)構(gòu)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(yù)防煤與瓦斯突出的主要技術(shù)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(shí)間內(nèi)（幾秒到幾分鐘內(nèi)），從煤、巖層內(nèi)以極快的速度向采掘空間內(nèi)噴出煤（巖）和瓦斯（CH、CO）的現(xiàn)象，稱為煤與瓦斯突出。（3分）危害：它所產(chǎn)生的高速瓦斯流（含煤粉或巖粉）能夠摧毀巷道設(shè)施，破壞通風(fēng)系統(tǒng)，甚至造成風(fēng)流逆轉(zhuǎn)；噴出的瓦斯由幾百到幾萬(wàn)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(wàn)噸以上，能夠造成煤流埋人；猛烈的動(dòng)力效應(yīng)可能導(dǎo)致冒頂和火災(zāi)事故的發(fā)生。（3分）預(yù)防煤與瓦斯突出的主要技術(shù)措施：包括區(qū)域性防突措施以及局部防突措施。（4分）區(qū)域性防突措施實(shí)施以后可使較大范圍煤層消除突出危險(xiǎn)性的措施，稱為區(qū)域性防突措施，主要有開(kāi)采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯兩種；局部防突措施實(shí)施以后可使局部區(qū)域（如掘進(jìn)工作面）消除突出危險(xiǎn)性的措施稱為局部防突措施；主要有預(yù)抽煤層瓦斯、超前卸壓鉆孔、深孔松動(dòng)爆破、卸壓槽、煤層注水等局部性技術(shù)措施。2、煤炭自然預(yù)報(bào)的指標(biāo)氣體應(yīng)具備什么條件常用的指標(biāo)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(lái)作為火災(zāi)早期預(yù)報(bào)的氣體叫指

10、標(biāo)氣體。指標(biāo)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(shù)量很少且比較穩(wěn)定，一旦發(fā)生煤炭自熱或可燃物燃燒，則該種氣體濃度就會(huì)發(fā)生較明顯的變化。規(guī)律性，即生成量或變化趨勢(shì)與自熱溫度之間呈現(xiàn)一定的規(guī)律和對(duì)應(yīng)關(guān)系?？蓽y(cè)性，可利用現(xiàn)有的儀器進(jìn)行檢測(cè)。（每個(gè)條件2分）2）常用的指標(biāo)氣體（每個(gè)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(shù)規(guī)律增加，是預(yù)報(bào)煤炭自燃火災(zāi)的較靈敏的指標(biāo)之一。在正常時(shí)若大氣中含有CO則采用CO作為指標(biāo)氣體時(shí)，要確定預(yù)報(bào)的臨界值。確定臨界值時(shí)一般要考慮下列因素：各采樣地點(diǎn)在正常時(shí)風(fēng)流中CO勺本底濃度；臨界值時(shí)所對(duì)應(yīng)的煤溫適當(dāng)，

11、即留有充分的時(shí)間尋找和處理自熱源。應(yīng)該指出的是，應(yīng)用co作為指標(biāo)氣體預(yù)報(bào)自然發(fā)火時(shí)，要同時(shí)滿足以下兩點(diǎn)：CO勺濃度或絕對(duì)值要大于臨界值；CO勺濃度或絕對(duì)值要有穩(wěn)定增加的趨勢(shì)。（2） Graham系數(shù)IcoGraham提出了用流經(jīng)火源或自熱源風(fēng)流中的CO&度增加量與氧濃度減少量之比作為自然發(fā)火的早期預(yù)報(bào)指標(biāo)。其計(jì)算式如下：100CO100COICO-O20.265N2O2（3） 乙烯，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，煤溫升高到80c120c后，會(huì)解析出乙烯、丙烯等烯姓類氣體產(chǎn)物，而這些氣體的生成量與煤溫成指數(shù)關(guān)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(cè)出乙烯，則說(shuō)明已有煤炭在自燃了。同時(shí)根據(jù)乙烯和丙

12、烯出現(xiàn)的時(shí)間還可推測(cè)出煤的自熱溫度。（4）其它指標(biāo)氣體，國(guó)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(lái)預(yù)測(cè)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(kuò)大的措施有哪些答：煤塵爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中，并達(dá)到一定的濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩础＃?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(xiǎn)性必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定。2）懸浮煤塵的濃度井下空氣中只有懸浮的煤塵達(dá)到一定濃度時(shí)，才可能引起爆炸，單位體積中能夠發(fā)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(huì)發(fā)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(yàn)條件等有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，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(qiáng)的濃度范圍為300500g/m3。3）引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩疵簤m的引燃溫度變化范圍較大，它隨著煤塵性質(zhì)、濃度及試驗(yàn)條件的不同而變化。我國(guó)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(diǎn)火能為40mj。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達(dá)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(dá)到2000C以上，這是煤塵爆炸得以自動(dòng)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(kāi)爆源距離的延長(zhǎng)而跳躍式增大。爆炸過(guò)程中如遇障礙物，壓力將進(jìn)一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時(shí)，后一次爆炸的理論壓力將是前一次的57倍。煤塵爆炸產(chǎn)生的火焰速度可達(dá)1120m/s,沖擊波速度為2340m/s。（1分）（2）煤塵爆炸具有連續(xù)性（1分）（3）煤塵爆炸的感應(yīng)期煤塵爆炸也有一個(gè)感應(yīng)期，即煤塵受熱分解產(chǎn)生足夠數(shù)量的可燃?xì)怏w形成爆炸所需的時(shí)間。根據(jù)試驗(yàn)，煤塵爆炸的感應(yīng)期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，一般為40280ms,揮發(fā)分越高，感應(yīng)期越短。（1分）（4）揮發(fā)分減少或形成“粘焦”煤塵爆炸時(shí)，參與反應(yīng)的揮發(fā)分約占煤塵揮發(fā)分含量的

15、40%-70%,致使煤塵揮發(fā)分減少。（1分）（5）產(chǎn)生大量的CO煤塵爆炸時(shí)產(chǎn)生的CQ在災(zāi)區(qū)氣體中的濃度可達(dá)2%3%,甚至高達(dá)8%左右。爆炸事故中受害者的大多數(shù)（70%80%）是由于CO中毒造成的。（1分）不同：看是否形成“粘焦”現(xiàn)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(gè)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(bǔ)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(shè)置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚兩種(4)設(shè)置巖粉棚巖粉棚分輕型和重型兩類。當(dāng)發(fā)生煤塵爆炸事故時(shí)，火焰前的沖擊波將臺(tái)板震倒，巖粉即彌漫于巷道中，火焰到達(dá)時(shí)，巖粉從燃燒的煤塵中吸收熱量，使火焰?zhèn)鞑ニ俣妊杆傧?/p>