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1、h 矿井通风与安全矿井通风与安全一、基本概念一、基本概念1.空气的密度空气的密度：单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，用符号 表示。2.空气的相对湿度空气的相对湿度：指湿空气中实际含有水蒸汽量（绝对湿度）与同温度下的饱和湿v度之比的百分数，用表示。s3.含湿量含湿量：因为湿空气中干空气的质量不随空气的状态变化而变化，故采用 1 kg 质量的干空气作为计算基础。在含有 1 kg 干空气的湿空气中，所挟带的水蒸汽质量，称为湿空气的含湿量（d） 。 g 水蒸汽/kg 干空气1000dv mmd4.动能动能：当空气流动时，除了位能和静压能外，还有空气定向运动的动能，用 Ev 表示， J/m3；其动
2、能所转化显现的压力叫动压或称速压，用符号 hv 表示，单位 Pa5.势能（位能）势能（位能）：物体在地球重力场中因受地球引力的作用，由于相对位置不同而具有相对位置不同而具有的一种能量叫重力位能的一种能量叫重力位能，简称位能位能，用表示。0PE6.流动功（静压能）流动功（静压能）：由分子运动理论可知，无论空气是处于静止还是流动状态，空气 的分子无时无刻不在作无秩序的热运动。这种由分子热运动产生的分子动能的一部分转化过来的能量，并且能够对外做功的机械能叫静压能，用表示。pE7.速压：速压：当空气流动时，除了位能和静压能外，还有空气定向运动的动能，用 Ev 表示， J/m3；其动能所转化显现的压力叫
3、动压或称速压，用符号 hv 表示，单位 Pa 8.全压全压：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。、绝对全压（Pti）Pti Pihvi B、相对全压（hti）htihihvi PtiPoi 9.绝对压力绝对压力：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。10.相对压力相对压力： 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）
4、三者之间的关系如下式所示：h = PP0 11.地温率地温率：地温率是指恒温带以下岩层温度每增加 1，所增加的垂直深度，即：，m/00rrrttZZg12.等积孔等积孔：为了形象化，习惯引用一个和风阻的数值相当、意义相同的假想的面积值 （m2）来表示井巷或矿井的通风难易程度。这个假想的孔口称作井巷或矿井的等积孔（又 称当量孔） 。 13.雷诺数雷诺数：流体流动时的惯性力 Fg 和粘性力(内摩擦力)Fm 之比称为雷诺数。用符号 Re表示。Re 是一个无因次量。对于圆形管道 式中 V 为管道中流体的平均速度，ReVd m/s；为圆形管道的直径，m；为流体的运动粘性系数。d%100sv 14.摩擦阻
5、力摩擦阻力：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，引起内外摩擦而产生的阻力称作摩擦阻力摩擦阻力 井巷的摩擦风阻井巷的摩擦风阻 ，23frLUQhS3frLURS28N sm15.局部阻力局部阻力：在井巷的局部地点，由于速度或方向突然发生变化，导致风流本身产生剧 烈的冲 击，形成极为紊乱的涡流，因而在该局部地带产生一种附加的阻力，称为局部阻局部阻 力力。局部地点的局部阻力为，Pa22 12 11221222ervvhhh16.16.井巷阻力特性井巷阻力特性：在紊流条件下，摩擦阻力和局部阻力均与风量的平方成正比。故可写成一般形式：hRQ2 Pa 。对于特定井巷，R为定值。用纵坐标表
6、示通风阻力(或压力)，横坐标表示通过风量，当风阻为 R 时，则每一风量 Qi 值，便有一阻力 hi 值与之对应，根据坐标点（Qi,hi）即可画出一条抛物线。这条曲线就叫该井巷的阻力特性曲线。风阻R越大，曲线越陡。17.自然风压：自然风压：由于井内空气与围岩存在温度差，空气与围岩进行热交换而造成同标高处空气柱的重量不同，矿井进、出风两侧空气柱的重量差就是自然风压。 18.通风机的个体特性曲线：通风机的个体特性曲线：将主要通风机的风压、功率和效率随风量变化而变化的关系，分别用曲线表示出来，即称为主要通风机的个体特性曲线。 19.通风机工况点：通风机工况点：以同样的比例把矿井总风阻R曲线绘制于通风机
7、个体特性曲线图中，则风阻R曲线与风压曲线交于 A 点，此点就是通风机的工况点或工作点 20.抽出式通风：抽出式通风：就是将主通风机安装在回风井进行通风，矿内为负压。风流路线：进风井-进风巷道-工作地点-回风巷道-风井-通风机。它于压入式通风方式的风流路线相反。21.压入式通风：压入式通风：就是将主通风机安装在进风井进行通风，矿内为正压。风流路线：通风机-进风井-进风巷道-工作地点-回风巷道回风井。 22.扩散器：扩散器：抽出式通风时，无论是离心式通风机还是轴流式通风机，在风机的出口都外 接一定长度、断面逐渐扩大的构筑物扩散器。其作用是将主要通风机出风口的速压大 部分转变为静止，以减少风机出风口
8、的速压损失，提高主要通风机的有效静压。扩散器出 口要与由混凝土砌筑成的外接扩散器相连。外接扩散器是一段向上弯曲的风道，一般用砖 和混凝土砌筑，其各部分尺寸应根据风机类型、结构、尺寸和空气动力学特性等具体情况 而定，总的原则是：阻力小，出口动压损失小并且无回流（涡流）现象。23.可控循环通风：可控循环通风：当局部通风机的吸入风量大于全风压供给设置通风机巷道的风量时，则部分由局部用风地点排出的污浊风流，会再次经局部通风机送往用风地点，故称其为循环风。循环通风分为掺有适量外界新风的循环通风和不掺有外界新风的循环通风。前者即为可控制循环通风。24.游离瓦斯：游离瓦斯：游离状态也叫自由状态，这种状态的瓦
9、斯以自由气体存在，呈现出压力并服从自由气体定律，存在于煤体或围岩的裂隙和较大孔隙(孔径大于 10nm) 内。25.吸附瓦斯：吸附瓦斯：吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上（吸着瓦斯）和煤的微粒结构内部(吸收瓦斯)。吸着状态是在孔隙表面的固体分子引力作用下，瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附层。 26.煤与瓦斯突出：煤与瓦斯突出：煤矿地下采掘过程中，在很短时间(数分钟)内，从煤(岩)壁内部向采 掘工作空间突然喷出煤(岩)和瓦斯的动力现象，人们称为煤(岩)与瓦斯突出，简称瓦斯突 出或突出。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(岩)抛出物，能 造成人员窒息、煤流埋人
10、，甚至可能引起瓦斯爆炸与火灾事故，导致生产中断等，因此它 是煤矿最严重的灾害之一。27.相对瓦斯涌出量：相对瓦斯涌出量：是指平均产一吨煤所涌出的瓦斯量，单位为 m3/t。dggAQq式中 qg相对瓦斯涌出量，m3/t；Qg绝对瓦斯涌出量，m3/d： Ad日产量, t/d。28.绝对瓦斯涌出量：绝对瓦斯涌出量：是指单位时间内涌出的瓦斯体积量，单位为 m3/d 或 m3/min。用下式进行计算：式中 Qg绝对瓦斯涌出量，m3/min；100CQQgQ 风量，m3/min； C风流中的平均瓦斯浓度，%。29.瓦斯含量瓦斯含量：指单位重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
11、吸附瓦斯的总和，以 m3m3（煤）或 m3t（煤）表示。煤层瓦斯含量是计算瓦斯储量与瓦斯涌出量的基础，也是预测煤与瓦斯突出危险性的重要参数之一。 30.瓦斯涌出梯度：瓦斯涌出梯度：深度与相对瓦斯涌出量的比值，称瓦斯涌出量梯度，也即预测直线斜率的倒数。它的物理含义为相对瓦斯涌出量每增加 l m3/t 时，开采深度增加的米数，其单位为 m(m3/t)。瓦斯涌出量梯度愈小，矿井瓦斯涌出量随深度增加的速度愈快。瓦斯涌出量梯度为： n gqqHHg1212/式中 gg 瓦斯涌出量梯度，m(m3/t) 或 t/m2；H1、H2 甲烷带内的两个已采深度，m；q1、q2 对应于 H1、H2深度的相对瓦斯涌出量
12、，m3/t；n 指数系数，大多数煤田在垂深 1000m 内时 n=1。31.保护层：保护层：在突出矿井中，预先开采的、并能使其他相邻的有突出危险的煤层受到采动影响，而减少或丧失突出危险的煤层称为解放层，后开采的煤层称为被解放层被解放层。解放层位于被解放层上方的叫上解放层，位于下方的叫下解放层。32.煤层透气性系数：煤层透气性系数：在压力差作用下,煤层气在煤层中流动的难易程度。煤层透气性系数受多种地质因素的影响,变化较大。此系数是评价煤层瓦斯可抽放性的指标之一,系数小于l0 米2/(兆帕 2日)的煤层容易抽放瓦斯；系数小于 0 1 米 2/(兆帕 213)的煤层难以抽放瓦斯。33.呼吸性粉尘：呼
13、吸性粉尘：是指能在人体肺泡内沉积的，粒径在 57m 以下的粉尘，特别是 2m以下的粉尘。呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘之和就是全尘。 34.综合防尘：综合防尘：即各个生产环节时都实施有效的防尘措施。例如，采用煤层注水，抑制煤 尘的产生；改进采掘机械的切割机构，减少矿尘的产生量和分散度；用水抑制采掘、装载和运输过程中产生的矿尘；喷雾洒水使浮尘沉落；将集中尘源密闭、收集、排除；通风除 尘；清扫冲洗积尘，等等。35.火风压：火风压：矿井发生火灾时，火灾的热力作用会使空气的温度增高而发生膨胀，密度小的热空气在有高差的巷道中就会产生一种浮升力，这个浮升力的大小与巷道的高差及火灾前后的空气密度差有关。在地面建筑
14、中这种现象也很普遍，被称为烟囱效应烟囱效应，在矿井中，火灾产生的热动力是一种浮升力，这种浮力效应（The buoyancy effect）就被称为火风压。火风压。36.均压防灭火：均压防灭火：就是采用风窗、风机、连通管、调压气室等调压手段，改变通风系统内的压力分布，降低漏风通道两端的压差，减少漏风，从而达到抑制和熄灭火区的目的。均压技术是在 20 世纪 50 年代由波兰 H. Bystron 教授首先提出的。均压作为一种“以风治火”的技术，方法简单，成本最低。二、简答题二、简答题通风通风1简述矿内的主要有害气体成分、危害性及其允许浓度。答：矿井常见的有害气体有一氧化碳、硫化氢、二氧化氮、二氧化
15、硫、氨气、瓦斯等。（1 1）COCO:一旦 CO 进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合，因而减少了血红素与氧结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液“窒息” 。 规程规定:矿内空气中 CO 浓度不得超过 0.0024% 。(2)H(2)H2 2S S:硫化氢有剧毒，有强烈的刺激作用，不但能引起鼻炎、气管炎和肺水肿；而且还能阻碍生物的氧化过程，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；浓度较高能引起昏迷或死亡。 规程规定：井下空气中 H2S 含量不得超过 0.00066 %。(3)NO(3)NO2 2:二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
16、部组织有强烈的刺激及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。严重的咳嗽、头痛、呕吐甚至死亡。 规程规定，氮氧化合物不得超过 0.00025%。(4)SO(4)SO2 2: :二氧化硫能被眼结膜和上呼吸道粘膜的富水粘液吸收，刺激眼粘膜和鼻咽等粘膜；二氧化硫与水后生成硫酸,对呼吸器官有腐蚀作用,使用喉咙和支气管发炎,呼吸麻痹,严重时引起肺病水肿。 规程规定矿内空气中二氧化硫最高容许浓度为 0.0005 %。(5)NH(5)NH3:3:氨气为无色、有剧毒的气体，对人体有毒害作用。 规程规定，矿内最大容许浓度为 0.004 %(3mg/m3)。但当其浓度达到 0.0l %时就可嗅到其特殊臭味。氨气主要在矿内发生火灾或爆炸事故时产生。(6)(6)瓦斯瓦斯: :的主要成分是甲烷（CH4） ，虽
