矿井通风与安全2023A答案

中国矿业大学2023—2023学年第2学期《矿井通风与安全》试卷（A）卷答案考试时间：100分钟考试方式：开卷学院应用技术学院班级姓名学号题号一二三四总分得分阅卷人一、判断题：判断下列问题是否正确，正确打“√”，错误打“×”。（10分每题1分）1、采掘工作面和采区的回风流中CH4的浓度不能大于1%，矿井和一翼的总回风流中CH4的浓度不能大于0.75%。√2、工作面采空区风流的流态为紊流。×3、风流流经的巷道断面越大，通风阻力越小。√4、抽出式通风时矿井内任何一点的压力都比地面大气压力小。√5、离心式通风机可以采用反转的方式进行反风。×6、串联风路的总风压等于其中各条分支的风压之和，并联风路的总风压等于各分支的风压。√7、《煤矿安全规程》规定：井下进风流氧气浓度不得低于18%。×8、瓦斯失爆的氧气浓度是5%。×9、《煤矿安全规程》规定：工作面风流的最小流速不得小于0.25m/s。√10、煤矿井下煤炭氧化产生煤油味不算是井下发生了煤炭自然火灾；×二、叙述题（50分每题10分）1、试述矿井通风系统的组成，各部分的内容和功能。答：1）矿井通风系统由：通风网络、通风动力和通风构筑物三大部分组成。2）通风网络包括：通风方法、通风方式和井巷通风网络三部分，（1）通风方法：抽出式、压入式和混合式（2）通风方式：中央式、对角式、混合式、分区式。（3）井巷通风网络：串联、并联、角联、复杂联。3）矿井通风动力：机械通风（离心式、轴流式）和自然通风4）通风构筑物：风门、风窗、风桥、风墙（密闭）。5）功能：通风网络：是矿井风流的基本通道，风流沿着井巷网络流动。通风动力：提供风流流动的动力，通风构筑物：用于控制和调节风量和隔离采空区。2、绘图说明抽出式通风时点压力的关系。3、主要通风机的工况点是如何确定的？如何保证主要通风机的工作合理性。答：工况点的确定：风机个体特性曲线与矿井风阻特性曲线的交点通风机工点的合理工作范围1）从经济角度，通风机的运转效率不低于60%。2）从安全角度，工况点必须位于驼峰点右侧，实际工作风压不得超过最高风压的90％。3）风机叶片安装角最小不低于15º，最大不超过45º。4）风机的运轮转速不得超过额定转速。4、简述瓦斯突出的原因及突出预兆。答：解释突出原因和突出过程的理论称为突出机理。突出是个很复杂的动力现象，至今巳提出许多假说，概括起来有三大类：1）瓦斯作用说：认为煤内存储的瓦斯在突出中起着主要的作用2）地应力说：认为突出主要是地应力作用的结果，3）综合说：认为突出是地应力、瓦斯压力和煤的结构性能综合作用的结果，国内外大多数学者拥护综合说。突出预兆：1）地压显现方面的预兆：煤炮声，支架声响，岩煤开裂，掉碴，底鼓，煤岩自行剥落，煤壁颤动，钻孔变形，垮孔顶钻，夹钻杆，钻机过负荷等2）瓦斯涌出方面的预兆：瓦斯涌出异常，瓦斯浓度忽大忽小，煤尘增大，气温、气味异常，打钻喷瓦斯、喷煤、哨声、风声、蜂鸣声等3）煤层结构与构造方面的预兆：层理紊乱，煤强度松软或不均匀，煤暗淡无光泽，煤厚增大，倾角变陡，挤压褶曲，波状隆起，煤体干燥，顶底板阶梯凸起，断层等。5、绘图说明煤炭氧化的过程。答：分为三个时期1）准备期（潜伏期）煤在低温下吸附空气中的氧，在煤的表面生成不稳定的初级氧化物羧基OH、羟基COOH，煤温与环境温度不变，煤重增加，着火点降低，化学活性增加。2）自热期自热前期：煤温上升，不稳定的初级氧化物进一步生成H2O、CO2、CO及CxHy自热后期：当温度达到60-80℃的临界温度时，氧化速度加剧。3）燃烧期（自燃期）煤温达到着火温度（无烟煤﹥400℃、烟煤320-380℃、褐煤﹤300℃）开始燃烧。4）冷却风化煤在氧化过程中，如有良好的冷却散热条件以至温度不能上升，则发生风化。风化后的煤不再发生自燃。三、计算题（25分）1、如图所示的矿井通风网路，其中R1＝0.3N·s2/m8，R2＝1.0N·s2/m8，R3＝1.6N·s2/m8，R4＝0.4N·s2/m8，若网络的总风量Q＝50m3/s。1）该并联网络中自然分配的风量Q2、Q3为多少？2）矿井通风网络的总阻力为多少？3）矿井总风阻为多少？4）矿井总等积孔为多少？5）应用总风阻和等积孔评价矿井通风难易程度。如果2分支要求通过的风量为15m3/s，巷道断面为8m2,3分支要求通过的风量为35m3/s。采用增阻法进行风量调节：应该在哪条分支中设置调节风窗？调节风窗所产生的阻力为多少？调节风窗的面积为多少？调节后的矿井总风阻为多少？调节后的矿井总等积孔为多少？调节后的矿井通风难易程度如何？解：1）并联风网中自然分配的风量分别为：Q2=50-22.08=27.92m3/s2）矿井通风网络的总阻力：网络总阻力为：h=h1-2+h2-3+h3-4=R1Q2+R2-3Q2+R4Q2=(R1+R2-3+R4)Q2=(0.3+0.31+0.4)×502=2525Pa3）矿井总风阻R=R1+R2-3+R4=0.3+0.31+0.4=1.01N·s2/m84)矿井总等积孔m25)应用总风阻和等积孔评价矿井通风难易程度属于通风中等矿井如果2分支要求通过的风量为15m3/s，巷道断面为8m2,3分支要求通过的风量为35m3/s。采用增阻法进行风量调节：1）应该在哪条分支中设置调节风窗？应该在2分支中设置调节风窗2）调节风窗所产生的阻力为多少？h2=R2Q2ˊ2=1.0×152=225Pah3=R3Q3ˊ2=1.6×352=1960Pa调节风窗所产生的阻力hw=h3－h2＝1735Pa。3）调节风窗的面积为多少？m24)调节后的矿井总风阻为多少？R2=1960/152=8.71N·s2/m8N·s2/m8R=R1+R2-3+R4=0.3+0.78+0.4=1.48N·s2/m85)调节后的矿井总等积孔为多少？m26调节后的矿井通风难易程度如何调节后属于通困难矿井四、论述题（15分）1）写出矿井通风中的两个基础理论公式，说明公式中各参数的含义。2）说明两个公式在矿井通风中的应用。3）分析降低矿井通风阻力的措施。答：1）阻力定律：式中：U——巷道周长，m；Q——流经巷道的风量，m3/s；S——巷道断面，m2；α——巷道摩擦阻力系数，Ns2/m4；伯诺里方程式中：ρ——空气密度kg/m3；P1、P2——1、2断面绝对压力Pa；Z1、Z