通风安全学考试试卷

矿井通风安全学考试试卷参考答案和评分标准一、简述题(每题3分,共18分1、造成矿井空气中氧浓度减少的主要原因是什么?煤矿安全规程对矿井采掘工作进风流中的氧气浓度有何规定?答:造成矿井空气中氧浓度减少的主要原因是:人员呼吸;煤岩和其他有机物的缓慢氧化;煤炭自燃;瓦斯、煤尘爆炸。此外,煤岩和生产过程中产生的各种有害气体,也使空气中的氧浓度相对降低。(2分煤矿安全规程对矿井采掘工作进风流中的氧气浓度有如下规定:采掘工作面进风流的氧气浓度不得低于20%。(1分2、抽出式通风矿井的主要通风机为什么要外接扩散器?扩散器安装有效的条件是什么?答:安装扩散器回收动能(1分。就是在风流出口加设一段断面逐渐扩大的风道,使得出口风速变小,从而达到减小流入大气的风流动能。扩散器安设的是否有效,可用回收的动能值(h v与扩散器自身的通风阻力(h Rd相比较来确定,即:h v= h vex-h vex h Rd有效;h v= h vex-h vex h Rd无效(2分3、简述降低矿井井巷摩擦阻力的措施?答:减小摩擦阻力系数。保证有足够大的井巷断面。在其它参数不变时,井巷断面扩大33%,R f值可减少50%。选用周长较小的井巷。在井巷断面相同的条件下,圆形断面的周长最小,拱形断面次之,矩形、梯形断面的周长较大。减少巷道长度。避免巷道内风量过于集中。(前四条每个0.5分,最后一个1分4、矿井总风量调节的方法有哪些?答:改变主通风机工作特性;改变矿井总风阻值,包括风硐闸门调节法、降低矿井总风阻。(每个1分5、掘进通风安全装备系列化包括哪些内容? 并有何安全作用?答:保证局部通风机稳定可靠运转;加强瓦斯检查和监测;综合防尘措施;防火防爆安全措施;隔爆与自救措施。(每个0.5分作用:提高了矿井防灾和抗灾能力,降低了矿尘浓度与噪声,改善了掘进工作面的作业环境。尤其是煤巷掘进工作面的安全性得到了很大提高。(0.5分6、瓦斯爆炸的基本条件有哪些?瓦斯浓度在爆炸范围内,瓦斯在空气中的爆炸下限为56%,上限为1416%;氧气浓度大于12%;高于最低点燃能量的热源存在的时间大于瓦斯的引火感应期。(3分二、计算题(1题10分、2题25分、3题15分,共50分1、(10分如图1所示,已知、号水柱计的读数分别为196Pa 、980Pa ,请问:(1 判断图1的通风方式,标出(2 、号水柱计测得是何压力?求出号水柱计读数,并在图中标出液面位置? 图1答:(1 图1的通风方式为抽出式通风 (1分;风机位置 (1分、风流方向 (1分、皮托管正负端 (1分、液面位置 (1分如下图所示 (2、号水柱计分别测相对静压 (1分;动压 (1分;相对全压 (1分。号水柱计读数= -980Pa - 196Pa= -1176Pa (2分2、(25分某抽出式通风矿井如图2所示,已知Z 0=70m ,Z 12=530m 。地面空气平均密度0=1.2Kg/m 3,进风井空气平均密度12=1.18Kg/m 3,回风井空气平均密度34=1.17Kg/m 3,风峒中断面4空气的密度4=1.15Kg/m 3。风峒断面积7.5m 2,通过的风量94m 3/s ,通风机房水柱计的读数为1600Pa 。求:(1 矿井自然风压H N 。说明是帮助还是阻碍主要通风机通风?(2 矿井的通风阻力h R14;(3 通风机的静压Hs ;设扩散器阻力H Rd =30Pa ,扩散器出口动压H vd =45Pa 、通风机的全压Ht 是多少?(4 矿井的等积孔A 。(5 主要通风机静压输出功率。 图2答: (1 矿井自然风压N H Z g Z g Z g =+-=709.81.2+5309.81.18-6009.81.17=72.52 Pa由题意得,矿井自然风压帮助主要通风机通风。 (计算正确4分,说明帮助还是阻碍1分(2 通风机的静压22444 1.9.7227.5a v Hs h P =-=-= 矿井的通风阻力1472.71582.22R N h H Hs =+=+=Pa (5分(3 通风机的全压1509.7t Rd vd a H Hs h h P =+=+= (5分(4 矿井总风阻.220.179/94R m h R Ns m Q =矿井的等积孔22.8A m = = (5分 (5 主要通风机静压输出功率:.9s s N H Q kw -=(5分3、(15分如图3所示各风路的阻力分别为h 1=120,h 2=90,h 3=100,h 4=h 5=70,h 6=160,h 7=70,单位为Pa ,通风网络Q=20m 3/s ,。计算:(1该网络的通风阻力及其风阻?(2在图中标注出通风构筑物的位置? 图3答:由题意得,h 1=120Pa ,h 2=90,h 1与h 2是并联,因此取阻力相对比较大的h 1=120Pa ,为使阻力相等,在支路2上加通风构筑物。因此,左边支路总阻力为h 左= h 1+ h 6=120+160=280 Pa ;同理,右边支路总阻力为h 右= h 3+ h 4 +h 7=100+70+70=240 Pa 。(1 由于左右两边支路并联,整个通风网络的阻力为280 Pa , (7分由h=RQ 2得,.7/20h R Ns m Q = (3分 (2 并且在右边支路上加通风构筑物。具体位置如图4或者图5所示 (5分 图4三、论述题(1题10分,2题10分,3题12分,共32分1、叙述矿井煤与瓦斯突出定义、危害及其预防煤与瓦斯突出的主要技术措施。答:矿井煤与瓦斯突出定义:煤矿地下采掘工程中,在极短的时间内(几秒到几分钟内,从煤、岩层内以极快的速度向采掘空间内喷出煤(岩和瓦斯(CH 4、CO 2的现象,称为煤与瓦斯突出。(3分危害:它所产生的高速瓦斯流(含煤粉或岩粉能够摧毁巷道设施,破坏通风系统,甚至造成风流逆转;喷出的瓦斯由几百到几万m 3 ,能使井巷充满瓦斯,造成人员窒息,引起瓦斯燃烧或爆炸;喷出的煤、岩由几千吨到万吨以上,能够造成煤流埋人;猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。(3分预防煤与瓦斯突出的主要技术措施:包括区域性防突措施以及局部防突措施。(4分 区域性防突措施实施以后可使较大范围煤层消除突出危险性的措施,称为区域性防突措施,主要有开采保护层和预抽煤层瓦斯两种;局部防突措施实施以后可使局部区域(如掘进工作面消除突出危险性的措施称为局部防突措施;主要有预抽煤层瓦斯、超前卸压钻孔、深孔松动爆破、卸压槽、煤层注水等局部性技术措施。2、煤炭自然预报的指标气体应具备什么条件?常用的指标气体有哪些?答:1 能反映煤炭自热或可燃物燃烧初期阶段特征的、并可用来作为火灾早期预报的气体叫指标气体。指标气体必须具备如下条件：灵敏性，即正常大气中不含有，或虽含 ： 有但数量很少且比较稳定，一旦发生煤炭自热或可燃物燃烧，则该种气体浓度就会发生较 明显的变化。 。 规律性， 即生成量或变化趋势与自热温度之间呈现一定的规律和对应关系。 。 可测性，可利用现有的仪器进行检测。(每个条件2分 (每个条件2 2常用的指标气体 (每个1分 每个1 (1 一氧化碳(CO，一氧化碳生成温度低，生成量大，其生成量随温度升高按指数规 律增加，是预报煤炭自燃火灾的较灵敏的指标之一。在正常时若大气中含有CO，则采用 CO作为指标气体时，要确定预报的临界值。确定临界值时一般要考虑下列因素：各采样 地点在正常时风流中CO的本底浓度； 临界值时所对应的煤温适当， 即留有充分的时间寻 找和处理自热源。应该指出的是，应用作为指标气体预报自然发火时，要同时满足以 下两点：CO的浓度或绝对值要大于临界值；CO的浓度或绝对值要有稳定增加的趋势。 (2 Graham系数CO J.J Graham提出了用流经火源或自热源风流中的CO浓度增加 量与氧浓度减少量之比作为自然发火的早期预报指标。其计算式如下： I CO = 100CO 100CO = O 2 0.265 N 2 O2 (3 乙烯，实验发现，煤温升高到80120后，会解析出乙烯、丙烯等烯烃类气 体产物，而这些气体的生成量与煤温成指数关系。一般矿井的大气中是不含有乙烯的，因 此，只要井下空气中检测出乙烯，则说明已有煤炭在自燃了。同时根据乙烯和丙烯出现的 时间还可推测出煤的自热温度。 (4 其它指标 气 体，国外有的煤矿采 用烯炔比(乙烯和乙 炔(C2H2之比和链烷 比 (C2H6/CH4来预测煤的自热与自燃。 3、煤尘爆炸的条件，特征？瓦斯、煤尘爆炸有何不同？限制煤尘爆炸范围扩大的措 施有哪些？ 答：煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮于空气中， 并达到一定的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。(3 分 1 煤尘的爆炸性 煤尘具有爆炸性是煤尘爆炸的必要条件。煤尘爆炸危险性必须经过试验确定。 2 悬浮煤尘的浓度 井下空气中只有悬浮的煤尘达到一定浓度时，才可能引起爆炸，单位体积中能够发生 煤尘爆炸的最低和最高煤尘量称为下限和上限浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘 都不会发生爆炸。煤尘爆炸的浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度及试验条 件等有关。一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为 3050g/m3，上限浓度为 10002000g/m3。 其中爆炸力最强的浓度范围为 300500g/m3。 3 引燃煤尘爆炸的高温热源 煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘性质、浓度及试验条件的不同而变化。我 国煤尘爆炸的引燃温度在 6101050之间，一般为 700800。煤尘爆炸的最小点火能 为 4.540mj。这样的温度条件，几乎一切火源均可达到， 特征： (1 形成高温、高压、冲击波煤尘爆炸火焰温度为 16001900，爆源的温度达到 2000以上，这是煤尘爆炸得以自动传播的条件之一。在矿井条件下煤尘爆炸的平均理 论压力为 736Pa，但爆炸压力随着离开爆源距离的延长而跳跃式增大。爆炸过程中如遇 障碍物， 压力将进一步增加， 尤其是连续爆炸时， 后一次爆炸的理论压力将是前一次的 5 7 倍。煤尘爆炸产生的火焰速度可达 1120m/，冲击波速度为 2340m/。(1 分 (1 (2 煤尘爆炸具有连续性(1 分 (1 (3 煤尘爆炸的感应期煤尘爆炸也有一个感应期，即煤尘受热分解产生足够数量的 可燃气体形成爆炸所需的时间。 根据试验， 煤尘爆炸的感应期主要决定于煤的挥发分含量， 一般为 40280m，挥发分越高，感应期越短。(1 分 (1 (4 挥发分减少或形成“粘焦”煤尘爆炸时，参与反应的挥发分约占煤尘挥发分含量 的 40%70，致使煤尘挥发分减少。(1 分 (1 (5 产生大量的 CO 煤尘爆炸时产生的 CO， 在灾区气体中的浓度可达 23， 甚 至高达 8左右。爆炸事故中受害者的大多数(70%80是由于 CO 中毒造成的。(1 分 (1 不同：看是否形成“粘焦”现象，可以判断煤尘是否参与了井下的爆炸。(1.5 分 (1.5 限制煤尘爆炸的措施：(每个 0.5 分 ( (1 清除落尘定期清除落尘， 防止沉积煤尘参与爆炸可以有效地降低爆炸威力， 使爆 炸由于得不到煤尘补充而逐渐熄灭。 (2 撒布岩粉撒布岩粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉， 增加沉积煤尘的灰 分，抑制煤尘爆炸的传播。 (3 设置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚两种 (4 设置岩粉棚岩粉棚分轻型和重型两类。 当发生煤尘爆炸事故时， 火焰前的冲击波 将台板震倒，岩粉即弥漫于巷道中，火焰到达时，岩粉从燃烧的煤尘中吸收热量，使火焰 传播速度迅速下降，直至熄灭。 (5 设置自动隔爆棚 附录： 附录：已知矿井总