2025年矿井通风工程师职业发展试题及答案

2025年矿井通风工程师职业发展试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某矿井总进风量为4500m³/min，总回风巷断面积12m²，平均风速8m/s，其等积孔计算值为（）。（已知等积孔公式A=1.19Q/√h，h为通风阻力，单位Pa；Q为风量，单位m³/s）A.2.8m²B.3.2m²C.3.5m²D.4.1m²2.下列关于矿井通风阻力测定的说法中，错误的是（）。A.压差计法需同步测量测点间的风速、温度、气压B.基点法测定时需在井底车场设置固定基点C.单环法适用于通风系统简单的矿井D.阻力测定结果可直接用于通风机工况点调节3.某高瓦斯矿井采用抽出式通风，若主要通风机因故停机，正确的应急措施是（）。A.立即开启防爆门，利用自然风压通风B.所有人员原地等待，待风机恢复后撤离C.切断井下所有非本质安全型电气设备电源D.优先关闭采区回风巷风门，防止风流逆转4.下列有害气体中，不属于矿井常见“五大灾害气体”的是（）。A.甲烷（CH₄）B.一氧化碳（CO）C.硫化氢（H₂S）D.二氧化硫（SO₂）5.局部通风机“三专两闭锁”中，“三专”指的是（）。A.专用变压器、专用开关、专用线路B.专人管理、专用风筒、专用风机C.专用电源、专用风道、专用监测D.专业安装、专业维护、专业验收6.某掘进工作面需风量计算为600m³/min，选用FBDNo.6.3/2×30kW局部通风机（额定风量500-800m³/min，风压800-3500Pa），风筒采用Φ800mm胶质风筒，百米漏风率3%，风筒总长800m。该风机实际供风量约为（）。A.480m³/minB.550m³/minC.620m³/minD.700m³/min7.矿井通风网络解算中，关于分支风阻的说法正确的是（）。A.风阻与巷道断面积平方成反比B.摩擦风阻与巷道长度成反比C.局部风阻仅与巷道转弯角度有关D.风阻计算时需考虑空气密度修正8.下列智能化通风技术中，属于“感知层”核心设备的是（）。A.通风机智能调控平台B.巷道风速风向传感器C.通风网络解算软件D.应急通风联动控制系统9.依据《煤矿安全规程》（2022版），矿井主要通风机反风时，反风后总回风道的风量不得小于正常风量的（）。A.30%B.40%C.50%D.60%10.职业发展背景下，矿井通风工程师需重点提升的核心能力不包括（）。A.通风系统智能优化设计能力B.瓦斯-通风耦合灾害预警能力C.传统通风构筑物手工砌筑技术D.通风大数据分析与决策支持能力二、简答题（每题8分，共40分）1.简述矿井通风系统阻力分布合理性的判断依据及优化原则。2.说明局部通风机选型时需考虑的主要参数及选型步骤。3.分析高瓦斯矿井采煤工作面采用“U+L”型通风方式的优缺点，并提出改进措施。4.列举智能化矿井通风系统的典型特征，并说明其对通风工程师能力的新要求。5.结合《“十四五”矿山安全生产规划》，阐述矿井通风工程师在“双碳”目标下的职业发展方向。三、案例分析题（每题20分，共40分）案例一：某矿井设计生产能力120万t/a，采用立井开拓，中央分列式通风系统（主、副井进风，风井回风）。近期安全检查发现：①总回风巷风速12m/s；②采区回风巷与胶带运输巷间风门漏风率15%；③掘进工作面风筒出口风量仅为风机额定风量的60%；④矿井等积孔1.8m²。问题：（1）分析上述问题可能导致的安全隐患；（2）提出针对性的整改技术措施；（3）说明整改后需验证的关键指标及检测方法。案例二：某智能化矿井计划2025年完成通风系统升级改造，要求实现“智能感知、自动调控、精准预警”目标。现有系统存在通风参数监测点不足（仅覆盖主要巷道）、风机调控依赖人工经验、瓦斯-通风耦合分析能力薄弱等问题。问题：（1）设计通风系统智能化改造的技术方案（包括感知层、网络层、应用层建设内容）；（2）提出改造过程中需重点关注的安全风险及防控措施；（3）结合职业发展需求，说明通风工程师在改造项目中应承担的角色及能力提升方向。答案及解析一、单项选择题1.B解析：总回风巷风量Q=12×8×60=5760m³/min（注意单位转换），总进风量4500m³/min，说明存在漏风，但等积孔计算以总回风量为准。假设h=（ρQ²)/(2A²R)（需结合实际阻力公式），经计算得A≈3.2m²。2.D解析：阻力测定结果需结合通风机性能曲线才能调节工况点，不能直接调节。3.C解析：主要通风机停风后，需立即切断井下非本质安全型电源，防止瓦斯积聚引发爆炸。4.D解析：五大灾害气体为CH₄、CO、CO₂、H₂S、NO₂。5.A解析：“三专”指专用变压器、专用开关、专用线路。6.B解析：风筒漏风率=1-(1-3%)^(800/100)=1-0.97^8≈21.5%，实际供风量=600×(1-21.5%)≈550m³/min。7.A解析：摩擦风阻R=αL/(S³)，故与断面积立方成反比，局部风阻与管件类型、风速等有关，需修正空气密度。8.B解析：感知层主要为各类传感器，负责数据采集。9.B解析：《煤矿安全规程》规定反风后风量不小于正常风量的40%。10.C解析：传统手工技术已逐步被智能化替代，非核心能力。二、简答题1.判断依据：①总阻力中摩擦阻力占比应＞85%（局部阻力过大说明巷道设计不合理）；②各分支阻力分配符合“长距离、小断面巷道阻力不超限”原则；③矿井等积孔＞2m²（中型矿井）或＞1.5m²（小型矿井）。优化原则：①降阻优先（扩大断面、减少转弯）；②平衡分支阻力（调节风窗合理设置）；③降低局部阻力（优化巷道连接方式）。2.主要参数：需风量Q（按瓦斯、人数、爆破等计算最大值）、风筒通风阻力h（包括摩擦阻力和局部阻力）、风机工作风压（h需≤风机额定风压）。选型步骤：①确定需风量Q；②计算风筒总阻力h=RQ²（R为风筒风阻）；③选择风机型号（Q额定下限≤Q≤Q额定上限，h≤风机风压上限）；④校验风机实际工况点（结合风筒特性曲线与风机性能曲线交点）；⑤考虑备用风机（≥1台同型号）。3.优点：①主进回风巷布置简单，漏风小；②L型风巷可作为瓦斯排放通道，降低工作面隅角瓦斯积聚风险。缺点：①L型风巷需额外开掘，增加成本；②若L型风巷与采空区沟通，可能引发漏风带瓦斯；③工作面风流路线较长，末端风速可能不足。改进措施：①采用“U+L+尾排”型，增加专用瓦斯抽采巷；②在L型风巷设置风障，控制漏风方向；③实时监测L型风巷瓦斯浓度，超过1%时启动局部通风机辅助通风。4.典型特征：①全空间感知（覆盖所有巷道的风速、风压、瓦斯、温度传感器）；②自适应调控（基于AI算法自动调节风机转速、风门开度）；③多源数据融合（通风、瓦斯、地质数据联动分析）；④智能预警（提前30min预测瓦斯超限、风流逆转等风险）。新要求：①掌握传感器选型与布置技术；②具备Python/R语言进行通风大数据分析能力；③熟悉数字孪生技术在通风系统模拟中的应用；④了解智能装备（如变频风机、智能风门）的控制逻辑。5.发展方向：①低碳通风设计（优化通风路线，减少风机能耗，推广永磁同步电机等高效设备）；②瓦斯资源化利用（通过通风-抽采协同，提高瓦斯抽采率，助力煤层气发电）；③碳汇协同（利用通风系统监测井下CO₂浓度，探索矿井封存CO₂技术）；④安全与效率平衡（在降低通风能耗的同时，确保瓦斯、粉尘浓度达标）；⑤参与矿山绿色矿山建设标准制定，推动通风系统低碳化改造。三、案例分析题案例一（1）安全隐患：①总回风巷风速12m/s（超过《规程》规定的8m/s），易引发粉尘飞扬、巷道支护受损；②风门漏风率15%（正常应＜5%），导致采区有效风量不足，可能引发瓦斯积聚；③风筒出口风量仅60%（正常应＞70%），掘进面瓦斯稀释能力不足；④等积孔1.8m²（属“通风困难”矿井，抗灾能力弱）。（2）整改措施：①总回风巷扩帮或增加并联回风巷（如施工一条平行回风巷），降低风速至8m/s以下；②更换风门密封材料（如采用橡胶密封带），修复风门闭锁装置，将漏风率降至5%以内；③更换大直径风筒（如Φ1000mm）或缩短风筒接头间距，减少漏风；④对主要通风机进行变频改造（提高风量）或更换高风压风机，提升等积孔至2.0m²以上。（3）验证指标及方法：①总回风巷风速（用电子风速仪多点测量，取平均值）；②风门漏风率（用烟雾法或示踪气体法测定）；③风筒出口风量（用热球风速仪在风筒末端1m处测量断面平均风速，计算风量）；④矿井等积孔（通过测定总风量和通风阻力，代入公式计算）。案例二（1）技术方案：感知层：①新增200个智能传感器（包括激光瓦斯传感器、超声波风速传感器、气压温度复合传感器），覆盖所有采掘工作面、盲巷、采空区边界；②在主要通风机、局部通风机安装振动、温度、电流传感器，实现设备状态监测。网络层：①部署工业环网（冗余光纤+5G无线覆盖），确保传感器数据实时传输（延迟＜1s）；②建立边缘计算节点（在采区变电所设置），预处理局部数据，减轻中心服务器压力。应用层：①开发智能通风平台（含通风网络解算模块、AI调控模块、预警模块）；②集成瓦斯抽采、地质构造等数据，建立“通风-瓦斯-地压”耦合模型；③设置自动调控策略（如瓦斯浓度≥0.8%时，自动提高对应区域风机转速10%）。（2）安全风险及防控：风险1：传感器误报导致风机误动作。防控：采用“三取二”冗余设计（同一测点安装3台传感器，2台以上报警方触发动作）。风险2：网络中断导致调控失效。防控：配置工业级环网，关键设备（如主要通风机）保留手动控制功能，网络中断时切换至本地控制。风险3：智能算法失效（如模型未涵盖极端工况）。防控：定期用历史数据验证模型准确性，每季度进行1次人工反演测试，更新算法参数。（3）角色与能力提升：角色：①技术方案设