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1、矿大0809样卷参考答案及评分标准矿井通风与安全样卷 参考答案及评分标准 一、名词解释(每题3分,共18分) 1、绝对湿度:指单位容积或单位质量湿空气中含有水蒸汽的质量。(3分) 2、局部阻力:风流在井巷的局部地点,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,称为局部阻力。(3分) 3、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3分) 4、呼吸性粉尘:呼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。(
2、3分) 5、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。(3分) 6、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。(3分) 二、简述题(每题7分,共35分) 7、煤炭自燃的发展过程大致可分为哪几个阶段,各阶段有何特征? 答:煤炭自燃过程大体分为3个阶段:潜伏期;自热期;燃烧期(1分自燃潜伏期煤体温度的变化不明显,煤的氧化进程十分平稳缓慢,然而它确实在发生变
3、化,不仅煤的重量略有增加,着火点温度降低,而且氧化性被活化。它的长短取决于煤的自燃倾向性的强弱和外部条件。(2分) 经过这个潜伏期之后,煤的氧化速度增加,不稳定的氧化物分解成水(H20)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)。氧化产生的热量使煤温继续升高,超过自热的临界温度(6080),煤温上升急剧加速,氧化进程加快,开始出现煤的干馏,产生芳香族的碳氢化合物(CxHy)、氢(H2)、更多的一氧化碳(CO)等可燃气体,这个阶段为自热期。(2分) 临界温度也称自热温度(Self-heatingtemperature,SHT),是能使煤自发燃烧的最低温度。一旦达到了该温度点,煤氧化的产热与煤所在环境
4、的散热就失去了平衡,即产热量将高于散热量,就会导致煤与环境温度的上升,从而又加速了煤的氧化速度并又产生更多的热量,直至煤自燃起来,即进入燃烧阶段。(2分) 8、试推演压入式通风矿井的风机房中水柱计测值与矿井自然风压、矿井通风阻力的关系。 9、如何判定一个瓦斯矿井采用瓦斯抽放的必要性?简述矿井瓦斯抽放方法有哪些?答:衡量一个矿井是否有必要抽放,可以根据以下几点:对于生产矿井,由于矿井的通风能力已经确定,所以矿井瓦斯用处量超过通风所能稀释瓦斯量时,即应考虑抽放瓦斯;对于新建矿井,当采煤工作面瓦斯涌出量5m3/min,掘进工作面瓦斯涌出量3m3/min,采用通风方法解决瓦斯问题不合理时,应该抽放瓦斯
5、。对于全矿井,一般认为,绝对瓦斯涌出量30m3/min,相对瓦斯涌出量1525m3/t时应抽放瓦斯;开采保护层应考虑抽放瓦斯。(3分)开采层瓦斯抽放方法:(1)岩巷揭煤、煤巷掘进预抽:由岩巷向煤巷打穿层钻孔,煤巷工作面打超前钻孔。(2)采空区大面积预抽:由开采层机巷、风巷或煤门打上向、下向顺层钻孔;由石门、岩巷或临近层煤巷向开采层打穿层钻孔;地面钻孔;密闭开采巷道。(3)边掘边抽:由煤巷两侧或岩巷向煤层周围打防护钻孔。(4)边材边抽:由开采层机巷、风巷等向工作面前方卸压区打钻;由岩巷、煤门等向开采分层的上部或下部未开采分层打穿层或顺层钻孔。(1分邻近层瓦斯抽放方法:(1)开采工作面推过后抽放上
6、下邻近煤层:由开采层机巷、风巷、中巷或岩巷向邻近层打钻;由开采层机巷、风巷、中巷或岩巷向采空区方向打斜交钻孔;由煤门打沿邻近层钻孔;地面钻孔;在邻近层掘汇集瓦斯巷道;(1分)采空区瓦斯抽放:密封采空区插管、打钻和预埋管抽放。(1分)围岩瓦斯抽放:由岩巷两侧或正前向裂隙带打钻、密闭岩巷进行抽放等措施。10、发生风流逆转和逆退的原因是什么?如何防止风流逆转和逆退?答:1)上行风路产生火风压。发生风流逆转的原因主要是:因火风压的作用使高温烟流流经巷道各点的压能增大:因巷道冒顶等原因造成火源下风副风阻增大,导致主干风路火源上风侧风量减小沿程各节点压能降低。为了防止旁侧风路风流逆转,主要措施有:降低火风
7、压;保持主要通风机正常运转;采用打开风门、增加排烟通路等措施减小排烟路线上的风阻。(2分) 2)下行风路产生火风压。在下行风路中产生火风压,其作用方向与主要通风机作用风压方向相反。当火风压等于主要通风机分配到该分支压力时,该分支的风流就会停滞;当火风压大于该分支的压力时,该分支的风流就会反向。主干风路风阻及其产生的火风压一定时,风量越小,越容易反向。防止下行风风路风流逆转的途径有:减小火势,降低火风压;增大主要通风机分配到该分支上的压力。 3)发生风流逆退的原因是:烟气增量过大,主通风机风压作用于主干风路的风压小。防止逆退措施是:减小主干风路排烟区段的风阻;在火源的下风侧使烟流短路排至总回风;
8、在火源的上风侧、巷道的下半部构筑挡风墙,迫使风流向上流,并增加风流的速度。挡风墙距火源5m左右;也可在巷道中安带调节风窗的风障,以增加风速。(3分)11、比较掘进工作面压入式和抽出式通风方式的优、缺点。答:掘进工作面压入式和抽出式通风方式均具有自己的优、缺点,现分析比较如下:(1)压入式通风时,局部通风机及其附属电气设备均布置在新鲜风流中,污风不通过局部通风机,安全性好;而抽出式通风时,含瓦斯的污风通过局部通风机,若局部通风机防爆性能出现问题,则非常危险。(2分) (2)压入式通风风筒出口风速和有效射程均较大,可防止瓦斯层状积聚,且因风速较大而提高散热效果。而抽出式通风有效吸程小,掘进施工中难
9、以保证风筒吸入口到工作面的距离在有效吸程之内。与压入式通风相比,抽出式风量小,工作面排污风所需时间长、速度慢。(2分) (3)压入式通风时,掘进巷道涌出的瓦斯向远离工作面方向排走,而用抽出式通风时,巷道壁面涌出的瓦斯随风流流向工作面,安全性较差。(1分) (4)抽出式通风时,新鲜风流沿巷道进入工作面,整个井巷空气清新,劳动环境好;而压入式通风时,污风沿巷道缓慢排出,掘进巷道越长,排污风速越慢,受污染时间越久。这种情况在大断面长距离巷道掘进中尤为突出。(1分) (5)压入式通风可用柔性风筒,其成本低、重量轻,便于运输,而抽出式通风的风筒承受负压作用,必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒,成本高,
10、重量大,运输不便。(1分) 基于上述分析,当以排除瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进时应采用压入式通风,而当以排除粉尘为主的井巷掘进时,宜采用抽出式通风。三、计算题(12-13每题10分,14题12分,15题15分,共47分)12、如图所示,已知II . III号水柱计的读数分别为196Pa, 980Pa,请问:(1)判断如图所示通风方式,标出风流方向、皮托管正负端;(2) I、II、 III号水柱计测得是何压力?求出I号水柱计读数? (10分)解:(1)管道通风方式为抽出式(2分),风流方向为从左向右(1分),皮托管正(右)、负(左)端(2分),(2)I号测的是相对静压, II号测的是动压, II
11、I号测的是相对全压(3分)由|hti|=|hi| -hvi,可以得出I号管的读数为196+980=1176Pa(2分)13、已知某矿井总回风量为4500 m3/min,瓦斯浓度为0.6%,日产量为4000 t,试求该矿井的绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。并确定该矿瓦斯等级(该矿无煤与瓦斯突出现象)。(10分)解:绝对瓦斯涌出量:Qg=45000.6%=27m3/min(3分)相对瓦斯涌出量: qg=(450060240.6%)/4000=9.72m3/t(4分)因为:Qg40m3/min,但qg10m3/t,故此矿为低瓦斯矿井(3分)14、如图所示的并联风网,已知各分支风阻:R11.18,R20.58 Ns2/m8,总风量Q48 m3/s,巷道断面的面积均为5 m2,求:(1)分支1和2中的自然分配风量Q1和Q2;(2)若分支1需风量为15 m3/s,分支2需风量为33 m3/s,若采用风窗调节,试确定风窗的位置和开口面积。15、某矿通风系统如图所示,各进风井口标高相同,每条井巷的风阻分别为,R1=0.33,R2=0.2 ,R3=0.1,R4=0.12, R5=0.1,单位为N2S/m8。矿井进风量为100 m3/s:(15分)(1)画出矿井的网络图;(2)计算每条风路的自然分配风量;(3)计算矿井的总风阻。