安全工程2009矿井通风复习.doc

2009 矿井通风 复习主要题型：名词解释（20 分）、填空（20 分）、 简答（24 分）、 计算（26 分）、论述题/作图题（10 分）第一章一、矿井通风概念；利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，最后排出矿井的全过程称为矿井通风二、矿井空气组成；1) 氧气(O2)2) 二氧化碳(CO2)3) 氮气(N2)三、氧气性质及浓度降低主要原因；一氧化碳等气体的性质、危害及主要来源1．氧气(O2)氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体，人体维持正常生命过程所需的氧气量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等矿井空气中氧浓度降低的主要原因有：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1) 一氧化碳（CO）一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体相对密度为 0.97，微溶于水，能与空气均匀地混合一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓度在 13～75％范围内时有爆炸的危险主要危害：造成人体血液“窒息” （血液中血红素） 主要来源：爆破；矿井火灾；煤炭自燃以及煤尘瓦斯爆炸事故等。

2) 硫化氢（H2S）硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当空气中浓度达到 0.0001％即可嗅到，但当浓度较高时，因嗅觉神经中毒麻痹，反而嗅不到硫化氢相对密度为 1.19，易溶于水，在常温、常压下一个体积的水可溶解 2.5 个体积的硫化氢，所以它可能积存于旧巷的积水中硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓度为4.3～45.5％时有爆炸危险主要来源：有机物腐烂；含硫矿物的水解；矿物氧化和燃烧；从老空区和旧巷积水中放出主要危害：硫化氢剧毒，有强烈的刺激作用；能阻碍生物氧化过程，使人体缺氧当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主，浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡浓度标准 0.000663) 二氧化氮（NO2）二氧化氮是一种褐红色的气体，有强烈的刺激气味，相对密度为 1.59，易溶于水主要危害：二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部有强烈的刺激及腐蚀作用，二氧化氮中毒有潜伏期，中毒者指头出现黄色斑点0.01%出现严重中毒主要来源：井下爆破工作4) 二氧化硫(SO2)二氧化硫无色、有强烈的硫磺气味及酸味，空气中浓度达到 0.0005％即可嗅到其相对密度为2.22，易溶于水。

主要危害：遇水后生成硫酸，对眼睛及呼吸系统粘膜有强烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水肿当浓度达到 0.002％时，眼及呼吸器官即感到有强烈的刺激；浓度达 0.05％时，短时间内即有致命危险主要来源：含硫矿物的氧化与自燃；在含硫矿物中爆破；以及从含硫矿层中涌出5) 氨气(NH3) 无色、有浓烈臭味的气体，相对密度为 0.596，易溶于水空气浓度中达 30％时有爆炸危险主要危害：氨气对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉头水肿主要来源：爆破工作，注凝胶、水灭火等；部分岩层中也有氨气涌出6) 6.氢气(H2)无色、无味、无毒，相对密度为 0.07氢气能自燃，其点燃温度比沼气低 100～200℃，主要危害：当空气中氢气浓度为 4～74％时有爆炸危险主要来源：井下蓄电池充电时可放出氢气；有些中等变质的煤层中也有氢气涌出、或煤氧化主要有害气体中：CO、H2S、NH3、H2 等有爆炸危险性四、新鲜空气、污浊空气概念；新鲜空气：井巷中用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气，污浊空气：通过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气五、煤矿安全规程对矿井气候条件的规定；矿井空气中有害气体对井下作业人员的生命安全危害极大，因此， 《规程》对常见有害气体的安全标准做了明确的规定。

矿井空气中有害气体的最高容许浓度有害气体名称 符号 最高容许浓度/%一氧化碳 CO 0.0024氧化氮（折算成二氧化氮） NO2 0.00025二氧化硫 SO2 0.0005硫化氢 H2S 0.00066氨 NH3 0.004氢 H2 0.5%《规程》中规定 CO 的最高允许浓度为其轻微中毒（0.048%）的 1/20，NO2 的最高允许浓度为其危险中毒浓度（0.025%）的 1/100可见只要严格遵守《规程》规定，就可避免有害气体对人体的危害六、矿井气候的三要素及各自的含义； 空气温度：对人体对流散热起着主要作用相对湿度：影响人体蒸发散热的效果风速：影响人体的对流散热和蒸发散热的效果第二章一、空气主要参数的概念（湿度等） ；(一) 温度 是描述物体冷热状态的物理量测量温度的标尺简称温标矿井表示气候条件的主要参数之一二) 压力（压强） 在矿井通风学中，习惯把压强称为压力大气压力：地球表面一层很厚的空气层对地面所形成的压力三) 湿度表示空气中所含水蒸汽量的多少或潮湿程度表示空气湿度的方法：绝对湿度、相对湿度和含湿量三种１、绝对湿度—— 每立方米空气中所含水蒸汽的质量叫空气的绝对湿度。

２、相对湿度——单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（V）与其同温度下的饱和水蒸汽含量（S）之比称为空气的相对湿度露点：将不饱和空气冷却时，随着温度逐渐下降，相对湿度逐渐增大，当达到 100％时，此时的温度称为露点３、含湿量—— 含有 1kg 干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量（kg）称为空气的含湿量d= V／ d (四) 密度单位体积空气所具有的质量称为空气的密度， 与 P、t、湿度等有关湿空气密度为干空气密度和水蒸汽密度之和，二、静压、位压、动压的特点及相关计算；1.静压特点a.无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力；b.风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面； c.风流静压的大小（可以用仪表测量）反映了单位体积风流所具有的能够对外作功的静压能的多少根据压力的测算基准不同，压力可分为：绝对压力和相对压力A、绝对压力：以真空为测算零点（比较基准）而测得的压力称之为绝对压力，用 P 表示B、相对压力：以当时当地同标高的大气压力为测算基准(零点)测得的压力称之为相对压力，即通常所说的表压力，用 h 表示风流的绝对压力（P） 、相对压力（h）和与其对应的大气压（P0）三者之间的关系如下式所示：h = P－ P03.动能－动压（1) 动压的特点a.只有作定向流动的空气才具有动压，因此动压具有方向性。

b.动压总是大于零垂直流动方向的作用面所承受的动压最大（即流动方向上的动压真值） ；当作用面与流动方向有夹角时，其感受到的动压值将小于动压真值c.在同一流动断面上，由于风速分布的不均匀性，各点的风速不相等，所以其动压值不等d.某断面动压即为该断面平均风速计算值2)动压的计算单位体积空气所具有的动能为：Evi ＝ i×V2×0.5 式中： i －－i 点的空气密度，Kg/m3；v－－i 点的空气流速，m/sEvi 对外所呈现的动压 hvi，其值相同４）全压风道中任一点风流，在其流动方向上同时存在静压和动压，两者之和称之为该点风流的全压，即：全压＝静压＋动压 由于静压有绝对和相对之分，故全压也有绝对和相对之分Ａ、绝对全压（Pti） Pti＝ Pi＋hviB、相对全压（hti） hti＝ hi＋hvi＝ Pti－ Poi说明：A、相对全压有正负之分； B、无论正压通风还是负压通风，Pti>Pi hti＞ hi风流的点压力之间相互关系风流的点压力是指测点的单位体积(1m3)空气所具有的压力通风管道中流动的风流的点压力可分为：静压、动压和全压风流中任一点 i 的动压、绝对静压和绝对全压的关系为：hvi=Pti-Pi hvi、hI 和 hti 三者之间的关系为：hti = hi + hvi 。

三、流体的能量方程的应用（计算） ；压入式通风（正压通风）：风流中任一点的相对全压恒为正∵ Pti and Pi > Po i∴ hi ＞０ ， h ti ＞0 且 h ti ＞ hi ， hti = hi + hvi 压入式通风的实质是使风机出口风流的能量增加，即出口风流的绝对压力大于风机进口的压力抽出式通风（负压通风）：风流中任一点的相对全压恒为负，对于抽出式通风由于 hti 和 hi 为负，实际计算时取其绝对值进 行计算∵ Pti and Pi ＜ Po ih ti ＜ 0 且 h ti ＞ hi ，但 | h ti | 2中等 0.355～1.420 1～2困难 >1.420 < 1五、降低矿井通风阻力的措施；1) 减小摩擦阻力系数 α 2) 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%， Rf 值可减少 50%3) 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4) 减少巷道长度5) 避免巷道内风量过于集中第四章一、自然风压的概念及计算；自然风压：在通风系统中，由于重力差引起的通风压力，就叫该系统的自然风压。

其大小等于作用在最低水平两侧空气柱重力差 由自然因素作用而形成的通风叫自然通风2、自然风压的计算注意：1）自然风压的计算必须取一闭合系统 2）进风系统和回风系统必须取相同的标高 3）一般选取最低点作为基准面二、矿用通风机的分类；按其服务范围可分为三种：1、 主要通风机 2、辅助通风机 3、局部通风机和摩擦阻力类似，局部阻力 hl 一般也用动压的倍数来表示式中：ξ——局部阻力系数，无因次2lQSh计算局部阻力，关键是局部阻力系数确定，因 v=Q/S,当 ξ确定后，便可用2llR局部风阻 式中 Rl 称为局部风阻，其单位为 N.s2/m8 或 kg/m7此式表明，在紊流条件下局部阻力也与风量的平方成正比l2RmR19.gdZHN53201)(gH2m1N按构造和工作原理可分为： 离心式通风机和轴流式通风机三、常见的通风机的附属装置及作用；通风机附属装置有风硐、扩散器、防爆门和反风装置等一)风硐风硐是连接风机和井筒的一段巷道，通过风量大、内外压差较大，应尽量降低其风阻，并减少漏风二)扩散器(扩散塔)作用：是降低出口速压以提高风机静压三)防爆门防爆门是在装有通风机的井口上为防止瓦斯或煤尘爆炸时毁坏通风机而安装的安全装置。

作用：当井下发生爆炸事故时，防爆门即能被爆炸波冲开，起到卸压作用以保护通风机要求：正常状况下它是气密的，防止风流短路应设计合理，结构严密、维护良好、动作可靠四)反风装置和功能作用：使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾时产生的有害气体进入作业区；有时为了适应救护工作也需要进行反风反风方法因风机的类型和结构不同而异目前的反风方法主要有： 1）设专用反风道反风；2）利用备用风机作反风道反风； 3）轴流式风机反转反风 4）调节动叶安装角反风四、通风机相关参数的概念及计算；水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系；通风机性能主要参数是风压 H、风量 Q、风机轴功率 N、效率  和转速 n 等一）风机(实际)流量 Q：一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量单位为 m3/h,m3/min 或 m3/s 二）风机(实际)全压 Hf 与静压 Hs全压 Ht:是通风机对空气作功，消耗于每 1m3 空气的能量（N·m/m3 或 Pa） ，其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差忽略自然风压时，Ht 用以克服通风管网阻力 hk 和风机出口动能损失 hv，即: Ht=hR+hV,Pa静压:克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压 HS（Pa） 。

HS=hR=RQ2 因此 Ht=HS+hV(三）通风机的功率全压功率：通风机的输出功率以全压计算时称全压功率 Nt计算式： Nt=HtQ。