通风安全学考试题及参考答案

第1页共1页[e-mail]西安科技大学2009—2010学年第一学期期末考试试题（卷）院系：班级：姓名：学号：装订线装订线以内不准作任何标记装订线科目矿井通风与安全考试性质考试命题审批3如图所示，已知II.III号水柱计的读数分别为196Pa，980Pa，请问：（1）判断如图所示通风方式，标出风流方向、皮托管正负端；（2）I、II、III号水柱计测得是何压力?求出I号水柱计读数?（10分）ABCEDF1F23412题3题44如图1、2两点安装风机F1、F2，进风井A和B的入风量拟定为QA=40m3/s，QB=30m3/s，已知RA=0.981N·s2/m8，RB=RD=1.4715N·s2/m8，RC=2.943N·s2/m8，RE=0.249N·s2/m8，求通风机工况点及风路C中风流流向。（10分）四、论述（10分）对比分析目前的煤层防灭火技术主要有哪些？试卷类型C考试地点雁塔校区学生班级采矿06级成绩1．命题时尽量采用计算机激光打印，手写必须字迹工整、清晰。审批由教研室主任负责；2．（考试）科目应与教学计划保持一致，不能用简写或别称，考试性质为＂考试＂或＂考查＂；3．试卷类型注明A、B、C、D等字样，考试地点注明雁塔（校区）或临潼（校区）；4．试题（卷）内容不要超出线格范围，以免影响试题印制和考生阅题。一、名词解释（20分；每个2分）1绝对湿度；2局部阻力；3通风机工况点；4呼吸性粉尘；5煤与瓦斯突出；6均压防灭火；7自然风压；8内因火灾；9绝对瓦斯涌出量；10矿尘；二、简答题（35分；每个7分）1煤炭自燃的发展过程大致可分为哪几个阶段，各阶段有何特征?2如何判定一个瓦斯矿井采用瓦斯抽放的必要性？简述矿井瓦斯抽放方法有哪些？3发生风流逆转和逆退的原因是什么？如何防止风流逆转和逆退？4比较掘进工作面压入式和抽出式通风方式的优、缺点。5地面防水措施主要有哪些?三、计算题（35分）1某矿瓦斯风化带深170m，采深260m时相对瓦斯涌出量为7.2m3/t，320m时为11.6m3/t，预测380m时的相对瓦斯涌出量为多少。（5分）2已知某矿井总回风量为4500m3/min，瓦斯浓度为0.6%，日产量为4000t，试求该矿井的绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。并确定该矿瓦斯等级（该矿无煤与瓦斯突出现象）。（10分）第2页共1页西安科技大学2009～2010学年第1学期《矿井通风与安全》试卷（C）卷参考答案及评分标准一、名词解释（每题2分，共20分）1绝对湿度：指单位容积或单位质量湿空气中含有水蒸汽的质量。（2分）2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，导致风流本身产生剧烈的冲击，形成极为紊乱的涡流，因而在该局部地带产生一种附加的阻力，称为局部阻力。（2分）3通风机工况点：以同样的比例把矿井总风阻R曲线绘制于通风机个体特性曲线图中，则风阻R曲线与风压曲线交于A点，此点就是通风机的工况点或工作点（2分）4呼吸性粉尘：呼吸性粉尘是指能在人体肺泡内沉积的，粒径在5~7μm以下的粉尘，特别是2μm以下的粉尘。（2分）5煤与瓦斯突出：煤矿地下采掘过程中，在很短时间(数分钟)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，人们称为煤(岩)与瓦斯突出，简称瓦斯突出或突出。（2分）6均压防灭火：均压防灭火就是采用风窗、风机、连通管、调压气室等调压手段，改变通风系统内的压力分布，降低漏风通道两端的压差，减少漏风，从而达到抑制和熄灭火区的目的。（2分）7自然风压：由于井内空气与围岩存在温度差，空气与围岩进行热交换而造成同标高处空气柱的重量不同，矿井进、出风两侧空气柱的重量差就是自然风压。（2分）8内因火灾：是指煤炭接触空气后，因煤自身氧化产生热量，热量聚集使煤炭自然发火而产生的火灾。（2分）9绝对瓦斯涌出量：绝对瓦斯涌出量是指单位时间内涌出的瓦斯体积量，单位为m3/d或m3/min。（2分）10矿尘：指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。（2分）二、简述题（每题7分，共35分）1煤炭自燃的发展过程大致可分为哪几个阶段，各阶段有何特征?答：煤炭自燃过程大体分为3个阶段：①潜伏期；②自热期；②燃烧期（1分）自燃潜伏期煤体温度的变化不明显，煤的氧化进程十分平稳缓慢，然而它确实在发生变化，不仅煤的重量略有增加，着火第3页共1页点温度降低，而且氧化性被活化。它的长短取决于煤的自燃倾向性的强弱和外部条件。（2分）经过这个潜伏期之后，煤的氧化速度增加，不稳定的氧化物分解成水(H20)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)。氧化产生的热量使煤温继续升高，超过自热的临界温度(60～80℃)，煤温上升急剧加速，氧化进程加快，开始出现煤的干馏，产生芳香族的碳氢化合物(CxHy)、氢(H2)、更多的一氧化碳(CO)等可燃气体，这个阶段为自热期。（2分）临界温度也称自热温度（Self-heatingtemperature，SHT），是能使煤自发燃烧的最低温度。一旦达到了该温度点，煤氧化的产热与煤所在环境的散热就失去了平衡，即产热量将高于散热量，就会导致煤与环境温度的上升，从而又加速了煤的氧化速度并又产生更多的热量，直至煤自燃起来，即进入燃烧阶段。（2分）2如何判定一个瓦斯矿井采用瓦斯抽放的必要性？简述矿井瓦斯抽放方法有哪些？答：衡量一个矿井是否有必要抽放，可以根据以下几点：对于生产矿井，由于矿井的通风能力已经确定，所以矿井瓦斯用处量超过通风所能稀释瓦斯量时，即应考虑抽放瓦斯；对于新建矿井，当采煤工作面瓦斯涌出量5m3/min，掘进工作面瓦斯涌出量3m3/min，采用通风方法解决瓦斯问题不合理时，应该抽放瓦斯。对于全矿井，一般认为，绝对瓦斯涌出量30m3/min，相对瓦斯涌出量15~25m3/t时应抽放瓦斯；开采保护层应考虑抽放瓦斯。（3分）开采层瓦斯抽放方法：（1）岩巷揭煤、煤巷掘进预抽：由岩巷向煤巷打穿层钻孔，煤巷工作面打超前钻孔。（2）采空区大面积预抽：由开采层机巷、风巷或煤门打上向、下向顺层钻孔；由石门、岩巷或临近层煤巷向开采层打穿层钻孔；地面钻孔；密闭开采巷道。（3）边掘边抽：由煤巷两侧或岩巷向煤层周围打防护钻孔。（4）边材边抽：由开采层机巷、风巷等向工作面前方卸压区打钻；由岩巷、煤门等向开采分层的上部或下部未开采分层打穿层或顺层钻孔。（1分）邻近层瓦斯抽放方法：（1）开采工作面推过后抽放上下邻近煤层：由开采层机巷、风巷、中巷或岩巷向邻近层打钻；由开采层机巷、风巷、中巷或岩巷向采空区方向打斜交钻孔；由煤门打沿邻近层钻孔；地面钻孔；在邻近层掘汇集瓦斯巷道；（1分）采空区瓦斯抽放：密封采空区插管、打钻和预埋管抽放。（1分）围岩瓦斯抽放：由岩巷两侧或正前向裂隙带打钻、密闭岩巷进行抽放等措施。（1分）3发生风流逆转和逆退的原因是什么？如何防止风流逆转和逆退？答：1)上行风路产生火风压。发生风流逆转的原因主要是：①因火风压的作用使高温烟流流经巷道各点的压能增大：②因巷道冒顶等原因造成火源下风副风阻增大，导致主干风路火源上风侧风量减小．沿程各节点压能降低。为了防止旁侧风路风流逆转，主要措施有：①降低火风压；②保持主要通风机正常运转；⑧采用打开风门、增加排烟通路等措施减小排烟路线上的风阻。（2分）2)下行风路产生火风压。在下行风路中产生火风压，其作用方向与主要通风机作用风压方向相反。当火风压等于主要通风第4页共1页机分配到该分支压力时，该分支的风流就会停滞；当火风压大于该分支的压力时，该分支的风流就会反向。主干风路风阻及其产生的火风压一定时，风量越小，越容易反向。防止下行风风路风流逆转的途径有：减小火势，降低火风压；增大主要通风机分配到该分支上的压力。（2分）3）发生风流逆退的原因是：烟气增量过大，主通风机风压作用于主干风路的风压小。防止逆退措施是：减小主干风路排烟区段的风阻；在火源的下风侧使烟流短路排至总回风；在火源的上风侧、巷道的下半部构筑挡风墙，迫使风流向上流，并增加风流的速度。挡风墙距火源5m左右；也可在巷道中安带调节风窗的风障，以增加风速。（3分）4比较掘进工作面压入式和抽出式通风方式的优、缺点。答：掘进工作面压入式和抽出式通风方式均具有自己的优、缺点，现分析比较如下：（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鲜风流中，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出现问题，则非常危险。（2分）（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。（2分）（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。（1分）（4）抽出式通风时，新鲜风流沿巷道进入工作面，整个井巷空气清新，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。这种情况在大断面长距离巷道掘进中尤为突出。（1分）（5）压入式通风可用柔性风筒，其成本低、重量轻，便于运输，而抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，成本高，重量大，运输不便。（1分）基于上述分析，当以排除瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进时应采用压入式通风，而当以排除粉尘为主的井巷掘进时，宜采用抽出式通风。5地面防水措施主要有哪些?答：主要有以下措施：合理选择井筒位置（1分）；河流改道（1分）；铺整河底（1分）；填堵通道（1分）；挖沟排(截)洪（1分）；排除积水（1分）；加强雨季前的防讯工作（1分）。三、计算题（35分）1某矿瓦斯风化带深170m，采深260m时相对瓦斯涌出量为7.2m3/t，320m时为11.6m3/t，预测380m时的相对瓦斯涌出量第5页共1页为多少。（5分）解：瓦斯梯度：gm=(H2-H1)/(q2-q1)=(300-240)/(11.6-7.2)=13.6t/m3（2分）采深360m时的瓦斯涌出量为：qm=qm1+(H-H1)/gm=11.6+(360-300)/13.6=16.0m3/t（3分）2已知某矿井总回风量为4500m3/min，瓦斯浓度为0.6%，日产量为4000t，试求该矿井的绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。并确定该矿瓦斯等级（该矿无煤与瓦斯突出现象）。（10分）解：绝对瓦斯涌出量：Qg=4500×0.6%=27m3/min（3分）相对瓦斯涌出量：qg=（4500×60×24×0.6%）/4000=9.72m3/t（4分）因为：Qg40m3/min，但qg10m3/t，故此矿为低瓦斯矿井（3分）3如图所示，已知II.III号水柱计的读数分别为196Pa，980Pa，请问：（1）判断如图所示通风方式，标出风流方向、皮托管正负端；（2）I、II、III号水柱计测得是何压力?求出I号水柱计读数?（10分）第6页共1页解：（1）管道通风方式为抽出式（2分），风流方向为从左向右（1分），皮托管正（右）、负（左）端（2分）；（2）I号测的是相对静压，II号测的是动压，III号测的是相对全压（3分）由|hti|=|hi|-hvi，可以得出I号管的读数为196+980=1176Pa（2分）4如图1、2两点安装风机F1、F2，进风井A和B的入风量拟定为QA=40m3/s，QB=30m3/s，已知RA=0.981N·s2/m8，RB=RD=1.4715N·s2/m8，RC=2.943N·s2/m8，RE=0.249N·s2/m8，求通风机工况点及风路C中风流流向。（10分）ABCEDF1F23412解：B段的阻力分别为：hA=RAQA2=0.981×402=1569.6Pa（1分）hB=RBQB2=1.4715×302=1324.4Pa（1分）因为HA大于HB因此C中的风流方向为4流向3hC=1569.6-1324.4=245.2Pa（1分）第7页共