矿井通风与安全课后习题答案

矿井通风与安全课后习题解答

1-1地面空气的主要成分是什么?矿井空气与地面空气有何区别？

地面空气进入井下后，因发生物理和化学两种变化，使其成分种类增多，各种成分浓度改变

1-2氧气有哪些性质?造成矿井空气中氧浓度减少的主要原因有哪些？

主要原因：煤、岩、坑木等缓慢氧化耗氧，煤层自燃，人员呼吸，爆破

1-3矿井空气中常见的有害气体有哪些？《规程》对矿井空气中有害气体的最高容许浓度有

哪些具体现定？

有害气体：CH4、C02、CO,NO2、SO2、H2S、NH3、H2、N2

体积浓度：CH4<0.5%CO2<0.5%CO<0.0024%

NO2<0.00025%SO2<0.0005%H2S<0.00066%

NH3<0.004%

1-4CO有哪些性质?试说明CO对人体的危害以及矿井空气中CO的主要来源。

CO是无色、无臭、无味的有毒有害气体，比重为0.967,比空气轻，不易溶于水，当浓度

在13~75%时可发生爆炸

CO比02与血色素亲和力大250~300倍，它能够驱逐人体血液中的氧气使血液缺氧致命

井下爆炸工作、火区氧化、机械润滑油高温分解等都能产生CO

1-5什么是矿井气候?简述井下空气温度的变化规律。

矿井气候指井内的温度、湿度、风速等条件

在金进风路线上：冬季，冷空气进入井下，冷气温与地温进行热交换，风流吸热，地温散热,

因地温随深度增加且风流下行受压缩，故沿线气温逐渐升高；夏季，与冬季情况相反，沿线

气温逐渐降低

在采掘工作面内：由于物质氧化程度大，机电设备多，人员多以及爆破工作等，致使产生较

大热量，对风流起着加热的作用，气温逐渐上升，而且常年变化不大

1-6简述风速对矿内气候的影响。

矿井温度越高，所需风量就越多，风速也越大；风速越大，蒸发水分越快，井内湿度也越大,

矿井温度、湿度、风速间有着直接的联系

1-7简述湿度的表示方式以及矿内湿度的变化规律。

绝对湿度一单位容积或质量的湿空气中所含水蒸气质量的绝对值（g/m或g/k）

绝对饱和湿度一单位容积或质量湿空气所含饱和水蒸气质量的绝对值（g/m或g/kg）

相对湿度一在同温同压下空气中的绝对湿度和绝对饱和湿度的百分比，即

矿井进风路线上冬干下湿；在采掘工作面和回风路线上，因气温常年几乎不变，故其湿度亦

几乎不变，而且其相对湿度都接近100%

2-1何谓空气的静压，它是怎样产生的？说明其物理意义和单位。

绝对静压：单位容积风流的压能

绝对静压：它是指管道内测点的绝对静压与管道外和测点同标高的大气压力之和，静压是油

空气分之热运动产生的，反映了分子运动的剧烈程，单位Pa

2-2何谓空气的重力位能？说明其物理意义和单位。

能量变化方程中任一断面上单位体枳风流对某基准面的位能,是指风流受地球引力作用对该

基准面产生的重力位能，习惯叫做位压

物理意义：某一端面到基准面的空气柱的重量单位：Pa

2-3简述绝对压力和相对压力的概念。为什么在正压通风中断面上某点的相对全压大于相对

静压，而在负压通风中断面某点的相对全压小于相对静压？

绝对压力：单位容积风流的压能

相对压力：管道内测点的绝对静压与管道外和测点同标高的大气压力之差

正压通风时，风流在风压测任一点的相对静压是正值，ht=hs+hv,故ht>hs

负压通风时，风流在抽风测任--点的相对静压是负值，ht=hs-hv,故ht<hs

2-4试述能量方程中各项的物理意义。

2-5分别叙述在单位质量和单位体积流体能量方程中，风流的状态变化过程是怎样反映的？

单位质量能量方程表示单位质量的流体在通过1,2两端面的过程中，因克服阻力而消耗的机

械功，故通过机械功的变化反应风流状态变化过程

单位体积流体能量方程是风流在起末两断面的压能差，位能差和动能差之和，即风流在起末

两断面上的总能量之差，可通过总能量的变化来反映风流状态变化

3-1解释层流、紊流的概念，并介绍判别流体的流动状态的方法。

层流是指流体各层的质点互不混合，质点流动的轨迹为直线或有规则的平滑曲线，并与管道

轴线方向基本平行

紊流是指流体的质点强烈相互混合，质点的流动轨迹极不规则，除了沿流动总方向发生位移

外，还有垂直于流动方向的位移，且在流体内部存在着时而产生，时而消失的涡旋

判别方法：对于圆形巷道，雷诺数Re=Vd/v

对于非圆形巷道，风流雷诺数Re=4VS/vU

当Re02300时，层流；当Re>100000时，紊流

3-2通风阻力和风压损失在概念上是否相同？它们之间有什么关系？

不相同；通风阻力的大小等于风压损失量；

通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力两类，它们与风流的流动状态有关；

风压损失指风流的静压、动压、位压损失之和

3-3通风阻力有几种形式？产生阻力的物理原因是什么？

两种形式：①摩擦阻力是风流在井巷中作均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起

内外摩擦因而产生阻力：②局部阻力是风流再井巷的局部地点，由于速度或方向突然发生变

化，导致风流本身产生剧烈冲击，形成极为紊乱的涡流，因而在该局部地点产生一种附加的

阻力

3-4通风阻力与井巷风阻有什么不同？

通风阻力是风流在巷道中流动所产生的局部阻力和摩擦阻力，而井巷风阻是反映井巷特征的

物理量，它只受1、u、s和a的影响，二者的关系为：

3-6降低通风阻力有什么意义?降低摩擦阻力和局部阻力可以采用的措施有哪些？

降低矿井通风阻力，对管理自然发火和瓦斯，减少通风电费方面都有重要意义

降低摩擦阻力的措施：

降低局部阻力损失的措施：在巷道内尽可能避免巷道断面的突然扩大或突然缩小，尽可能避

免转90度的弯，在拐弯处的内侧或外侧要做成斜面或圆弧形，拐弯的弯曲半径尽可能加大，

还可以设置导风板等

4-1自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高相同的井巷系统内是否会产生自然风

压？

由于空气进入井下后必与各种热源进行热交换，致使井下各段空气密度不断发生变化，造成

进风和回风两侧空气柱的重力不平衡，因而产生能量差，推动风流沿井巷流动，形成自然风

压会产生自然风压，因为进排风井内密度不同致使两端空气柱重量不同

4-2影响自然风压大小和方向的主要因素是什么？能否用人为的方法产生或增加自然风

压？

主要因素：矿井进风和出风两侧空气柱的高度和平均密度

可以，如把回风井井口安置在高处，把进风井井口或平端口安置在低处；在回风井口修建风

塔；多掘和高地表相同的回风井；在回风井和风塔内安装暖气管道等

4-3什么叫通风机的工况点？通风机工况点就是通风机实际工作点

4-4试述通风机串联或并联工作的目的及适用条件。

通风机串联的目的是增加风压，保持风量不变；适用于风网阻力较大的情况；

通风机并联的目的是保持风压不变，提高风量；适用于风网阻力较小的情况

4-5描述主要通风机特性主要参数有哪些？物理意义是什么？

风压：是风流在起点终点间的能量差，是矿井通风的动力

风量：是单位的时间内通过某断面上的风的容积

功率：输入功率（单位时间内输给通风机的电能）

输出功率（单位时间内通风机把电能转化为风流压能的大小）

效率：通风机输出功率与输入功率之比，反映了通风机的实际工作质量

4-6轴流式通风机和离心式通风机的风压和功率特性曲线各有什么特点？在启动时应注意

什么问题？

离心式通风机风压随着风量的增加而增加，而下降较慢，使功率随风量的增加而增加，即矿

用离心式通风机的个体功率特性曲线是逐渐上升的，在启动通风机时，为避免启动电流过大

而烧毁电机，离心式通风机应关闭闸门在风量最小时启动，启动后再打开闸门；

轴流式通风机风压特性曲线和功率特性曲线都是先减小后增大，最后又减小，在特性曲线的

实用阶段，风压随风量的增加而较大地下降，使功率随着风量的增加而减少，即轴流式通风

机的个体功率特性曲线的实用段是逐渐下降的，在启动通风机时，应打开闸门在风量最大时

启动

4-7主要通风机附属装置各有什么作用？设计和施工时应符合哪些要求？

反风装置：使正常风流反向，当发生火灾和瓦斯爆炸时使用；要求在lOmin内能把矿井风

流方向反转过来，而且要求反风后的风量不小于正常风量的60%

防爆门：当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气浪将防爆门掀起，从而起到保护主扇的作用；要求

防爆门不得小于出风井口的断面面积，并正对出风口的风流方向

风响:矿井主扇和出风井之间的一段联络巷道；①风帽断面不宜太小，其风速以10m/s为宜,

最大不应超过15m/s②风响的风阻应不大于0.0196Ns/m,风响的阻力不大于100〜200Pa③

风恫及其闸门等装置，结构要严密，以防止大量漏风④风恫内应安设测量风速和风流压力的

装置

扩散器：将通风机出风口的速压大部分转变为静压，以减少通风机出口的速压损失，提高通

风机的静压

消音装置：为了保护环境，降低噪音；通风机的噪音不得超过90dB

5-1全风压通风有哪些布置方式？试简述其优缺点及适用条件。

总风压通风方法：利用纵向风墙导风，利用风筒导风，利用平行巷道通风

缺点及适用条件：总风压通风法的最大优点是安全可靠，管理方便，但要有足够的总风压，

以克服导风设施的阻力，否则不能采用

5-2简述引射器通风的原理、优缺点及适用条件。

引射器通风原理：利用压力水力或压缩空气经喷咀高速射出产生射流，周围的空气被卷吸到

射流中，为了减少射流与卷吸空气间冲击损失，在混合管内掺混，整流后共同向前运动，使

风筒内有风流不断流过

引射器通风具有设备简单、安全，水引射器有利于除尘和降温的优点。但产生的风压低、送

风量小、效率低、费用高，只有在用水砂充填采煤法德矿井中，才可以顺便使用水风扇，为

满足掘进通风的风压与风量要求，可用多喷咀进行串联通风

5-3简述压入式通风的排烟过程及其技术要求。

工作面爆破后，烟、尘充满迎头，形成一个炮烟抛掷区，风流由风筒射出后按紊动射流的特

性使炮烟被卷吸到射出的风流中，二者掺混共同先前移动

为了能有效地排出炮烟，风筒出口与工作面的距离不能超过有效射柱，否则会在工作面附近

出现烟流停滞区，压入式通风风筒出口到工作面的距离约为

<lj=（4-5）V7,lj-有效射程，s-掘进巷道净断面面积，

5-4试述压入式、抽出式通风的优缺点及其适用条件。

优缺点：对于压入式通风，由于局扇和启动装置都位于新鲜风流中，在瓦斯矿井运转安全；

风筒出口风流的有效射程长，排烟能力强，工作面的通风时间短，而且可用柔性风筒。但污

风沿巷道排出，污染范围广，巷道的通风时间长。抽出式的优缺点恰遇上述相反

适用于断面不大，要求风量不大的巷道中掘进

5-5试述混合式通风的特点与要求？

长压断抽式：

特点：主要适用于柔性风筒，成本低，除尘器常移动且增大抽出式通风机的通风阻力，除

尘效果差时，可使巷道承受一定程度的污染

要求：以压入式通风为主，靠近工作面一段用抽出式通风，抽出式通风要配备除尘装置，

风筒重叠段风速V>0.5m/s（排瓦斯）；或V>0.15m/s（除尘）

长抽断压式：

①前压后抽式：

特点：不需配备除生装置，不会增加通风阻力，能解决巷道污染问题，整个巷道通风状况

较好，抽出式风筒要用带刚性骨架的柔性风筒或硬质风筒，成本高

要求：以抽出式为主，靠工作面设一段用压入式通风，压入风筒靠近工作面，抽出风筒口

在压入风筒的后面，不需配备除尘装置

②前抽后压式：

特点：工作面污染范围短，但清洗工作面炮烟的能力差，其他特点同前压后抽式

要求：以抽出式为主，抽出风筒口靠近工作面，巷道中设一段压入式风筒，该风筒出风口在

抽出的后面压入式风筒口与工作面的距离，炮掘进时按lpSlj=（4〜5）J7估算；机掘时应

该在机组转载点后面一定的距离，吸入式风筒吸口应靠近工作面5米左右

6-1什么是通风网络？其主要构成元素是什么？

由若干个风道和交汇点构成的通风网络简称风网

构成元素：风道和和交汇点（分支和节点）

6-2如何绘制通风网络图？对于给定矿井其形状是否固定不变？

首先在通风系统图上，沿着风流方向对每个节点依次编号，作为确定风网图上每个节点顺序

号的根据，然后根据编号绘制

不是

6-3简述节点、路、回路、网孔、生成树、余树的基本概念的含义。

节点：指三条或三条以上风道的交点；断面或支护方式不同的两条风道，其分界点有时也可

称为节点

路：是由若干方向相同的分支首尾相接而成的线路，即某一分支的末节点是下一分支的始节

点

回路和网孔：是由若干方向并不都相同的分支所构成的闭合线路，其中有分支者叫回路，无

分支者叫网孔

生成树：它包含风网中全部节点和不构成回路或网孔的一部分分支（M—1个）

余树：在任一风网的每棵树中，每增加一个分支就构成一个独立回路或网孔，这种分支叫做

余树弦(弦)(N—M+1个)

6-4矿井通风网络中风流流动的基本规律有哪几个？写出其数学表达式。

风量平衡定律：风压平衡定律：通风阻力定律：

6-5比较串联风路与并联风网的特点。

串联风路特点

风量：QcH=Ql=Q2=""=Qn,m/s风压：h串=111+112+…+hn=,Pa

风阻：Rfh=Rl+R2+-+Rn=,Ns/m等积孔：A串=

并联风路特点

风量：Q并=(^1+(32…+Qn=,m/s

风压：h并51=112="。=1111,Pa

风阻：口并=

等积孔：A并=人1+A2+…+An=

自然分配风量：Qm=

6-6写出角联分支的风向判别式，分析影响角联分支风向的因素。

当时Q5由b—c；当时Q5由c—b；

风流的方向只取决于本风路起末两点风流的能量之差，而这项能量差与R5无关

6-7矿井风量调节的措施可分为哪儿类？比较它们的优缺点。

(1)增加风阻的调节法、降低风阻的调节法、增加风压的调节法，以上三种是局部风量的

调节法

①增加风阻调节法具有简便、易行的优点，它是采区内巷道间的主要调节措施，但这种调节

法使矿井的总风阻增加，如果主风扇的风压曲线不变，势必造成总风量下降，要想保持总风

量不变，就得改变风压曲线，提高风压，增加通风电力费

②降阻调节的优点是使矿井总风阻减少，若主风扇风压曲线不变，采用降阻调节后，矿井总

风量增加，但这种调节法工程量较大，投资较多，施工时间也较长

③增压调节法和降阻调节阀比较：由于前者在阻力较大的风路中安装辅扇，故可不必提高主

扇作用于这条风路上的风压,而相当于主扇对于这条风路的风阻下降,这利降阻调节法类似;

它比降阻调节法施工快，施工也比较方便，但工程管理较复杂，安全性比较差；通常，前者

经济性较好；

④增压调解法和增阻调节法比较：虽然增压调节法增加辅扇的构置费、安装费、电力费和绕

道的开掘费等，但它若能使主扇的电力费降低很多服务时间又长时还是比较经济的，缺点是

管理工作比较复杂，安全性较差，施工比较困难

矿井总风量的调节：

改变主扇特性曲线的调节法：①改变轴流式通风机动轮叶片的安装角

②改变通风机的转速

改变主扇工作风阻的调节法

7.1、采区通风系统包括哪些部分？

采区通风系统是采区生产系统的重要组成部分，它包括采区进风、回风和工作面进、回

风道的布置方式，采区通风路线的连接形式，以及采区内的通风设备和设施等基本内容。

7.2、试比较运输机上山和轨道上山进风的优缺点和适用条件。

采用输送机上山进风，轨道上山回风的通风系统，容易引起煤尘飞扬，使进风流的煤尘

浓度增大；煤炭在运输过程中所涌出的瓦斯，可使进风流的瓦斯浓度增高，影响工作面

的安全卫生条件，输送机设备所散发的热量，使进风流温度升高。

采用轨道上山进风、输送机上山回风的通风系统，虽能避免上述的缺点，但输送机设备

处于回风流中，轨道上山的上部和中部甩车场都要安装风门，风门数目较多。

3、何谓下行风？试从防止瓦斯积聚、防尘及降温角度分析上行风与下行风的优缺点。

上行风的主要优点是：

(1)瓦斯比空气轻，有一定的上浮力，其自然流动的方向和上行风流的方向一致利于带走瓦

斯，在正常风速(大于0.5〜0.8m/s)下，瓦斯分层流动和局部积聚的可能性较小。

(2)采用上行风时，工作面运输平巷中的运输设备位于新鲜风流中，安全性较好。

(3)工作面发生火灾时，采用上行风在起火地点发生瓦斯爆炸的可能性比下行风要小些。

(4)除浅矿井的夏季之外，采用上行风时，采区进风流和回风流之间产生的自然风压和机械

风压的作用方向相同，对通风有利。

上行风的主要缺点是：

(1)上.行风流方向与运煤方向相反，易引起煤尘飞扬，使采煤工作面进风流及工作面风流中

的煤尘浓度增大。

(2)煤炭运输过程中放出的瓦斯进入工作面，使进风流和工作面风流瓦斯浓度升高，影响了

工作面卫生条件。

(3)采用上行凤时，进风风流流经的路线较长，且上行风比下行风工作面的气温要高些。

下行风的主要优点是：

(1)采煤工作面及其进风流中的煤尘、瓦斯浓度相对较小些。

(2)采煤工作面及其进风流中的空气被加热的程度较小。

(3)下行风流方向与瓦斯自然流向相反，不易出现瓦斯分层流动和局部积聚的现象。

下行风的主要缺点是：

(1)运输设备在回风巷道中运转，安全性较差。

(2)工作面一旦起火，产生的火风压和下行风工作面的机械风压作用方向相反，使工作面风

量减少，瓦斯浓度升高，下行风在起火地点引起瓦斯爆炸的可能性比上行风要大些，灭火工

作困难一些。

(3)除浅矿井的夏季之外，采区进风流和回风流之间产生的自然风压和机械风压的作用方向

相反，降低了矿井通风能力，而且一旦主要通风机停止运转，工作面的下行风流就有停风或

反风(或逆转)的可能。

4、试述长壁工作面通风系统有哪些类型？并阐述其各自的特点和适用性。

隔热疏导就是采取各种有效措施将矿井热源与风流隔离开来，或将热流直接引入矿井回风流

中，避免矿井热源对风流的直接加热，从而达到矿井降温的目的。隔热疏导的措施主要有：

1)巷道隔热2)管道和水沟隔热3)井下发热量大的大型机电嗣室应独立回风

9-1通风系统包括哪些部分？

矿井通风系统包括：通风方式(进、出风井的布置方式)；通风方法(矿井主通风机的

工作方法)；通风网路。

9-2简述拟定矿井通风系统的原则和要求。P203

拟定矿井通风系统应严格遵循安全可靠、投产较快、出煤较多，通风基建费用和经营费

用之总合最低以及便于管理的原则。

拟定通风系统的具体要求有：

(1)每个矿井和阶段水平之间都必须有两个安全出口；

(2)进风井巷与采掘工作面的进风流的粉尘浓度不得大与05ng/m3；

(3)新设计的箕斗井和混合井禁止作进风井，已作进风井的箕斗井和混合井必须采取净

化措施，使进风流的含尘量达到上述要求；

(4)主要回风井巷不得作人行道，井口进风不得受矿尘和有毒有害气体污染，井口排风

不得造成公害；

（5）矿井有效风量率应在60%以上；

（6）采场、二次破碎巷道和电耙道，应利用贯穿风流通风，电耙司机应位于风流的上风

侧，有污风串联时，应禁止人员作业；

（7）井下破碎嗣室和炸药库，必须设独立的回风道；

（8）主要通风机一般应设反风装置，要求10min内实现反风，反风量大于40%。

选择通风系统时，应根据矿体赋存条件和开采特点，拟定几个可行方案进行详细的技术

经济比较，择优选出。

9-3（压入式与抽出式优缺点比较）P202

9-4简述矿井通风设计的步骤。

（1）拟定矿井通风系统，绘制通风系统图。（2）矿井总风量的计算与分配。

（3）计算矿井通风系统总阻力（4）选择矿井通风设备（5）矿井通风费用概算

9-5矿井通风系统主要有哪儿种类型？说明其特点及适用条件。

中央式通风系统可细分为：

中央并列抽出式；在地形条件许可时，进风井和出风井大致并列在井田走向的中央，二

井底都开掘到第一水平，主要通风机设在出风井的井口附近，将污风抽到地表。

中央并列压入式，中央并列压入式：将压入式主要通风机设置在进风井的井口附近，新

风自地表压入井下。

中央边界抽出式；进风井大致位于井田走向的中央，出风井大致位于井田浅部边界沿走

向的中央。

中央边界压入式；主要通风机安设在进风井口（副井口）附近，井口房须密闭，主井底和

总进风须隔开。

对角式通风系统可细分为：两翼对角式：两翼对角抽出式；两翼对角压入式

分区对角式：分区对角抽出式；分区对角压入式

9-6试述矿井通风系统安全性评价的目的和作用。

矿井通风系统安全性评价的目的：即使发现矿井通风系统中存在的问题和安全隐患，调

整和改造系统，优化通风设计，准确编制事故预防与处理方案，同时，指导现场通风安

全管理。

10-11章

1）什么是矿井瓦斯？瓦斯是指井下煤岩涌出的各种气体的总称，其主要成分是指以甲烷为

主的燃类气体，有时也专指甲烷，瓦斯的物理化学性质一般都是针对甲烷而言的。

2）简述瓦斯的主要物理及化学性质？了解这些性质对于预防处理瓦斯危害有何意义？物

理性质：甲烷是无色无味可以燃烧或爆炸的气体。它对呼吸的影响和氮气相似可以使人

窒息。自然条件下由于瓦斯的强扩散性，它一经与空气均匀混合，就不会因密度小而上

浮、积聚，所以当无瓦斯涌出时，巷道断面的甲烷浓度时均匀分布的，当有瓦斯涌出时，

甲烷浓度呈不规则分布。化学性质：甲烷的化学性质不活泼，微溶于水，对水的溶解度

和温度压力有关。瓦斯与氧气适当混合具有燃烧和爆炸性，当空气中的甲烷浓度为

5%-16%时，遇高温能发生爆炸。瓦斯还是一种温室气体，同比产生的温室效应是二氧

化碳的20倍.甲烷还是一种优质能源。

3）瓦斯是如何生成的？煤层中甲烷的生成大致分两个阶段，第一阶段是生物化学造气时

期，在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过65

度的条件下，被厌氧微生物分解为CH4,CO2,和H2O。第二阶段是煤化变质作用时期，

地层沉陷，压力温度增加，泥炭转化为褐煤并进入变质作用时期，有机物在高温高压的

作用下，挥发分减少，固定碳增加，这时生成的气体主要是CH4和CO2。

4）煤层瓦斯含量：指单位质量或体积的煤岩中在一定温度和压力条件下所含有的瓦斯量，

即游离瓦斯和吸附瓦斯的总和。

5）怎样确定瓦斯风化带的深度?确定瓦斯风化带的深度有何实际意义?瓦斯风化带的深度

取决于煤层的地质条件和赋存状况，如围岩性质、煤层有无露头、断层发育情况、煤层

倾角、地下水活动情况等。围岩透气性越大，煤层倾角越大，开放性断，层越发育，地

下水活动越剧烈，则风化带下部边界就越深。有煤层露头往往比无煤层露头的隐伏煤层

瓦斯风化带深。位于瓦斯风化带下边界以下的甲烷带，煤层的瓦斯压力、瓦斯含量随埋

藏深度的增加而有规律地增长。确定瓦斯风化带深度，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日

常瓦斯管理工作的基础。

6）影响煤层瓦斯含量的因素有哪些?1,煤的变质程度越高，生成瓦斯量越多。2,煤层的地

质历史是具有决定性的因素。3,煤层和围岩的透气性。4.地质构造（煤层断层和地质破

坏对瓦斯的放散又显著作用）5.煤层露头。6,埋藏的深度和地形。7,有地下水的活动，

瓦斯可以得到流动、排放。

7）测定煤层瓦斯压力有何意义?煤层瓦斯压力是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，及

气体作用于孔隙壁的压力。煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量的一个主要因素，当煤的

吸附瓦斯能力相同时，煤层瓦斯压力越高，煤中所含的瓦斯量就越大。瓦斯压力也是造

成突出的动力。《规程》规定，开采有煤与瓦斯突出危险的煤层时，必须测定瓦斯压力。

8）为什么瓦斯能持续地持久地从煤中涌出?答：在煤层及其附近进行采掘工作时，煤岩的

原始状态由于采动影像受到破坏，发生破裂、卸压膨胀变形、地应力重新分布等变化，且

部分煤岩的透气性增加。游离瓦斯在其压力作用下，经由煤层的裂隙通道或暴露面渗透流

出并涌向采掘空间。随着游离瓦斯的流出，媒体的瓦斯压力下降，从而破坏了原有的动平

衡，一部分吸附瓦斯将解吸转化为游离瓦斯并涌出。随着采掘工作的不断扩展，媒体和围

岩受采动影像的范围不断扩大，瓦斯动平衡破坏的范围也不断扩展。所以瓦斯能够长时间

的、持续地从媒体中释放出来，这是瓦斯涌出的基本形式，又叫瓦斯的普通涌出。

9）绝对瓦斯涌出量:指单位时间内涌出的瓦斯体积量，单位为m3/d或m3/min。相对瓦斯

涌出量:平均产It煤所涌出的瓦斯量，单位为m3/t。

10影像瓦斯像出的因素?答：自然因素1,煤层和围岩瓦斯含量，2,地面大气压变化，

地面大气压的变化会引起井下大气压的相应变化，它对采空区或塌冒处瓦斯涌出的影响比

较显著。当地面大气压突然下降时，瓦斯积存区的气体压力将高于风流的压力，瓦斯就会

更多地涌入风流中，使矿井的瓦斯涌出量增大，反之瓦斯的涌出量减少。3,开采规模（开

采深度，开采范围和矿井产量），开采技术因素1,开采顺序与回采方法，2,生产工艺，

3,风量变化（单一煤层回采时,瓦斯主要来自煤壁和采落的煤炭，回风流中瓦斯浓度随

风量的增加而减少；煤层群开采和综采放顶煤时,煤巷的冒落孔内积存有大量高浓度的瓦

斯，风量增加时.，起初由于负压和采空区漏风的加大，一部分高浓度瓦斯被漏风从采空区

带走，绝对瓦斯涌出量迅速增加，回风流中瓦斯浓度可能急剧上升。然后，浓度开始下降，

经过一段时间绝对瓦斯涌出量回复或接近原有值）4,采空区的密闭质量。

11）|怎样从开采技术因素方面降低瓦斯的涌出量和瓦斯涌出的不均匀性？瓦斯涌出不均

系数:在正常生产过程中，矿井绝对瓦斯涌出量受各种因素的影响，其数值在一段时间内

围绕平均值上下波动，我们把其峰值与平均值的比值称为瓦斯涌出不均系数。

12）地面大气压和风量变化对瓦斯涌出的影响如何？（见第10题）

13）矿井瓦斯等级分几级？如何鉴定矿井的瓦斯等级？瓦斯矿井:一个矿井中只要又一个

煤（岩）层中发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。矿井瓦斯等级分为：1,低瓦斯矿井：相对瓦

斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。高瓦斯矿井：矿

井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。煤（岩）与瓦斯（二

氧化碳）突出井。煤与瓦斯突出矿井：矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤与瓦斯突出，

该矿井即为突出矿井煤层定为突出煤层。《规程》规定，每年必须进行瓦斯等级和二氧化碳

涌出量的鉴定工作。矿井瓦斯等级的鉴定工作应在正常生产的条件下进行。根据当地气候条

件，选择矿井绝对瓦斯涌出量较大的月份，一般为七八月份。在鉴定月的上中下旬中各取一

天，分三个班进行测定工作。所谓正常生产，即被鉴定的矿井煤层或一翼水平或采区的回升

产量应达到该地区设计产量的60%»测定内容为风量和风流中的瓦斯浓度。矿井瓦斯等级

以最大的相对瓦斯涌出量和有、无煤与瓦斯突出你分级标准确定。

14）煤与瓦斯突出斯何特有和危害?煤与瓦斯突出:煤矿地下采掘过程中，在很短的时间

内，从煤（岩）壁内部向采掘工作空间突然喷出煤（岩）与瓦斯的动力现象。危害：煤与瓦

斯突出能摧毁井巷设施、破坏矿井通风系统，使井巷充满瓦斯和煤的抛出物，能造成人员窒

息、煤流埋人，甚至可能引起瓦斯爆炸和火灾事故，导致生产中断，踏实煤矿最严重的灾害

之一。突出的基本特征:（1）抛出的固体物具有明显的气体搬运特征。在突出现场可以看到

突出的煤和岩块从突出口搬至较远的地方，甚至拐了几个弯；煤、岩块的堆积角度小于自然

安息角；堆积物中大的颗粒落在近处和下部，小的颗粒飘到远处并覆盖在突出物的上方，这

种现象也称为分选性堆积。（2）突出物中呈现出明显的高压气体爆炸的特征。软煤被抛出后，

由于其中的高压气体迅速膨胀，破碎煤体，因而突出物中含有大量的极细的粉尘。有时候突

出过程还对抛出的软煤进行了重新固结和捣实，需要镐刨才能运走。（3）突出的孔洞具有一

些特殊的形状。有的呈梨形、倒瓶形，口小腔大，孔洞的轴线往往沿煤层倾斜方向延伸或与

倾斜方向成一不大的角度，突出孔洞的长度约为儿米到儿十米。有时候则看不到突出孔洞，

抛出煤体的地方充满了松散的碎煤。（4）突出过程中伴随有大量的瓦斯涌出。在突出过程中，

抛出的煤量越大，涌出的瓦斯越多。当涌出的瓦斯量十分大时，瓦斯会逆着矿井的风流而行

达到几十米，甚至几百米、上千米，严重地破坏矿井的通风系统和设施。

15）煤与瓦斯突出的机理为何?答：突出煤层内饱含瓦斯，并受着地质构造力、地层静压力和瓦

斯压力的综合作用，是煤层处于弹性变形状态，积蓄着一定量的弹性潜能。当采掘工作接近

这些区域时，原来处于平衡状态的煤-瓦斯体系即遭到突然破坏，弹性潜能和游离瓦斯突然

释放，煤内裂隙大量增加，吸附的瓦斯顺势大量解吸，使媒体进步破碎、粉化、外移，最

后随高瓦斯流喷向巷道，形成煤与瓦斯突出。

16）突出的一般规律是什么？答:1,突出与地质构造的关系，绝大多说突出发生在地质构

造带内。2,突出与瓦斯的关系，煤层中瓦斯压力和瓦斯含量的大小是能否实现突出的重要因

素之一。越大越多越危险。3.突出与地压的关系，地压愈大，突出危险性愈大。4.突出与煤

层构造的关系，煤的构造主要指煤的破坏类型和煤的强度。破坏类型愈高，强度愈小，突出

危险性愈大。5.突出与围岩性质的关系，在煤层顶底板为坚硬而致密的岩层，厚度又较大时，

弹性能与集中应力都比较大，如果煤层瓦斯含量又比较大，突出的危险性也就较大，反之较

小。6.突出与水文地质的关系，矿井涌水量大则突出的危险性较小。7.突出具有延期性，震

动爆破后没有立刻发生突出，而是延缓了一段时间，这一现象叫延期突出。

18）为什么说开采保护层是最有效的预防突出的措施？怎样划定保护范围。开采保护层的作

用：保护层开采后由于采空区的顶底板岩石冒落、移动，引起开采煤层周围应力的重新分布，

采空区上下形成卸压区，该区域内的未开采煤层将发生下述变化1.地压减小，弹性潜能得以

缓慢释放。2.煤层膨胀变形，形成裂隙和孔道，透气系数增加，被保护层内的瓦斯能大量排

放到保护层的采空区内，瓦斯含量和压力都明显降低。3.煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加。

所以开采保护层后，不但消除或减少了引起突出的两个重要因素——地压与瓦斯，而且增加

了抵御突出的能力因素——煤的机械强度。这就使得卸压区范围内开采被保护层时，不再发

生煤与瓦斯突出。保护层的采煤工作面必须超前于被保护层的掘进工作面，其超前距不得小

于两个煤层只见垂直距离的3倍，至少不小于100米,以便被保护层充分卸压和排出瓦斯。

19）局部防突措施有哪些:一、I石门揭开突出危险煤层时的预防措施,1.松动爆破:在进行普通

放炮时，同时爆破几个7—10m以上的深炮孔，使深部煤体破裂与松动，应力集中带和高压

瓦斯带移向深部，以便在工作面前方造成较长的卸压和排放瓦斯区，从而预防突出的发生。

2.钻孔排放瓦斯:石门揭煤前，由岩巷或煤巷向突出危险煤层打钻，将煤层中的瓦斯经过钻孔

自然排放出来，待瓦斯压力降到安全压力以下时，再进行采掘工作。3.水利冲孔:水力冲孔是

在安全岩（煤）柱的防护下，向煤层打钻后，用高压水射流在工作面前方煤体内冲出一定的孔

道，加速瓦斯排放。同时，由于孔道周围煤体的移动变形，应力重新分布，扩大卸压范围。

4.金属骨架（超前支架）：多用于有突出危险的急倾斜煤层、厚煤层的煤层平巷掘进时。二、

煤巷掘进时预防突出的措施|5.超前钻孔:在煤巷掘进工作面前方始终保持一定数量的排放瓦

斯钻孔。它的作用是排放瓦斯，增加煤的强度，在钻孔周围形成卸压区，使集中应力区移向

煤体深部。6.卸压槽:预先在工作面前方切割出一个缝槽，以增加工作面前方的卸压范围，掘

进时保持一定的超前距就可避免突出或冲击地压的发生。7.震动放炮：震动放炮是采用增

加炮眼数和装药量，一次爆破揭穿煤层并成巷的爆破方法。所以震动放炮基本上是一种人为

的诱使突出的措施，而不是防止突出的方法。

20）瓦斯爆炸的危害以及影响瓦斯爆炸范围的因素?答：瓦斯爆炸是以甲烷为主的可燃气体

和空气组成的爆炸型混合气体在火源引发下发生的一种剧烈而迅速的链式反应。瓦斯爆炸时

会产生三个致命的因素：火焰锋面，冲击波，有害气体。火焰锋面：在可爆炸甲烷浓度的混

合气体中出现了点火源，则此气体就会在火源点被点燃形成最初火焰（人们称这一点为爆

源），在大气压条件下，该火焰厚度非常薄，仅O.l-O.Olmm,它是一个燃烧带并在烧空气

体中传播。冲击波：火焰锋面后的爆炸产物具有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产

生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷

道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们就能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸

过程得以继续下去。爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低

压区，于是产生反向冲击波，已遭破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含

有足够的CH4和02,而火源又未消失，就可以发生第二次爆炸。瓦斯爆炸时矿井大气成分

会发生下列变化：氧浓度下降，产生有毒有害气体，形成爆炸性气体。瓦斯爆炸最大危险性

在于爆炸产生的有害气体对人的伤害。

影响瓦斯爆炸范围的因素：其他可燃气体，煤尘，空气压力，惰性气体。

21）引火延迟性（感应期）:瓦斯与高温热源接触后，不是立即燃烧或爆炸，而是要经过一个

很短的间隔时间，这种现象叫引火延迟性。瓦斯爆炸的感应期对安全生产意义重大，井下高

温热源是不可避免的，只要控制其存在时间在感应器内，就是安全的。

22）简述瓦斯爆炸与煤尘爆炸的异同点?煤尘爆炸的氧化反应和瓦斯爆炸一样，主要在气相条

件下进行。并且都会产生高温，冲击波，以及产生大量的有害气体。但煤尘的燃烧速度和爆

炸压力比瓦斯爆炸要小，但燃烧带的长度较长，产生的能量大，表现出显著的破坏能力。一

般来说煤尘爆炸开始于局部，产生的冲击波较小，但却可扰动周围沉降堆积的煤尘并使之飞

扬，由于热喝光的传递与辐射，进而发生再次爆炸，这就是二次爆炸。如此循环，还可能形

成第三次，第四次爆炸。其爆炸的火焰及爆炸波的传播速度都将一次比一次加快，爆炸压力

也将一次比一次更高，呈跳跃式发展。因此没尘爆炸具有易产生连续爆炸，受灾范围广，灾

害程度严重的重要特点。

23）试举例说明瓦斯爆炸的必要条件，并阐述预防瓦斯爆炸事故的主要安全技术措施？瓦斯爆

炸必须同时具备三个条件：1,瓦斯浓度在爆炸范围内，2,高于点燃能量的热源存在时间大

于瓦斯的引火感应期，3,瓦斯空气混合气体中氧浓度大于12%。1、防止瓦斯积聚的措施:

所谓瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过2%