通風(fēng)安全學(xué)試卷A

1、山東科技大學(xué)20072008學(xué)年第一學(xué)期礦井通風(fēng)安全學(xué)考試試卷(A卷)參考答案和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、簡述題(每題3分，共18分)1、CO有哪些性質(zhì)？礦井空氣中CO的主要來源？答：CO是一種無色、無味的、無臭的氣體，相對密度為0.97，微溶于水，能與空氣均勻地混合。CO能燃燒，當(dāng)空氣中CO濃度在13%75%有爆炸的危險(xiǎn)。CO進(jìn)入人體后，首先與血液中的血紅素相結(jié)合，因而減少了血紅素與氧結(jié)合的機(jī)會(huì)，使血紅素失去輸氧的功能，從而造成人體血液“窒息”。礦井空氣中CO的主要來源：井下爆破；礦井火災(zāi)；煤炭自燃以及煤塵、瓦斯爆炸事故等。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 各1.5分2、簡要說明決定礦井通風(fēng)阻力大小的因素有哪些？答：摩擦阻力系

2、數(shù)；井巷斷面；井巷周長；巷道長度；巷道內(nèi)風(fēng)量是否過于集中、避免巷道突然擴(kuò)大或縮小、直角拐彎等因素。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 3分，1個(gè)0.5分。3、礦井局部風(fēng)量調(diào)節(jié)的方法有哪些？答：(1) 增阻調(diào)節(jié)法 (2) 減阻調(diào)節(jié)法(3) 增能調(diào)節(jié)法 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 3分，1個(gè)1分。4、簡述礦井通風(fēng)系統(tǒng)的類型及其適用條件？答：通風(fēng)系統(tǒng)可以分為中央式、對角式、區(qū)域式及混合式。中央式分為中央并列式和中央邊界式。中央并列式適用條件：適用于煤層傾角大，埋藏深，井田走向長度小于4KM，瓦斯與自然發(fā)火都不嚴(yán)重的礦井。中央邊界式適用條件：適用于煤層傾角較小，埋藏較淺，井田走向長度不大，瓦斯與自然發(fā)火比較嚴(yán)重的礦井。對角式分為兩翼對角式和

3、分區(qū)對角式。兩翼對角式適用條件：煤層走向大于4KM，井型較大，瓦斯與自然發(fā)火嚴(yán)重的礦井；或低瓦斯礦井，煤層走向較長，產(chǎn)量較大的礦井。分區(qū)對角式適用條件：煤層埋藏淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘總回風(fēng)巷。區(qū)域式適用條件：井田面積大、儲(chǔ)量豐富或瓦斯含量大的大型礦井?；旌鲜竭m用條件：井田范圍大，地質(zhì)和地面地形復(fù)雜；或產(chǎn)量大，瓦斯涌出量大的礦井。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 前兩種方式及其適用條件每個(gè)1分，后邊兩種方式及其條件每個(gè)0.5分5、影響礦井瓦斯涌出的因素有哪些？答： 影響礦井瓦斯涌出的因素如下：(1) 自然因素：煤層和圍巖的瓦斯含量；地面大氣壓變化(2) 開采技術(shù)因素：開采規(guī)模；開采順序與回采方法；生產(chǎn)工藝

4、；風(fēng)量變化；采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)；采空區(qū)的密閉質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 兩種因素每個(gè)1.5分6、煤炭自燃要具備哪些條件？答：煤炭自燃的必要充分條件是：(1)有自燃傾向性的煤被開采后呈破碎狀態(tài)。(2)有較好的蓄熱條件。(3)有適量的通風(fēng)供氧，通風(fēng)是維持較高氧濃度的必要條件，是保證氧化反應(yīng)自動(dòng)加速的前提；實(shí)驗(yàn)表明，氧濃度15時(shí)，煤炭氧化方可較快進(jìn)行。(4)上述三個(gè)條件共存的時(shí)間大于煤的自燃發(fā)火期。上述四個(gè)條件缺一不可，前三個(gè)條件是煤炭自燃的必要條件，最后一個(gè)條件是充分條件。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1、2、3、4指標(biāo)各0.5分，最后一句話1分。二、計(jì)算題(1題15分、2題20分，3題15分、共50分)1、(15分) 用精密氣壓計(jì)測

5、得A、B管道外的大氣壓力為101325Pa，1號(hào)水柱計(jì)hs=1764Pa，4號(hào)水柱計(jì)讀數(shù)hs=1666 Pa，速壓為196Pa，請問：(1) 判斷A、B兩管道的通風(fēng)方式，標(biāo)出風(fēng)機(jī)位置、風(fēng)流方向、皮托管正、負(fù)端；(2) 判斷各水柱計(jì)測得是何壓力？未知的水柱計(jì)讀數(shù)，并在圖中標(biāo)出各液面的位置？ (3) 求A、B管道內(nèi)測點(diǎn)的絕對靜壓？ 圖1答：(1) A管道的通風(fēng)方式為抽出式通風(fēng)(1分)；B管道的通風(fēng)方式為壓入式通風(fēng)(1分)。A、B管道的風(fēng)機(jī)位置(1分)、風(fēng)流方向(1分)、皮托管正、負(fù)端(1分)、各液面的位置(2分)如圖所示：(2) 1管測量的是相對靜壓；2管測量的是動(dòng)壓；3管測量的是相對全壓；4管測

6、量的是相對靜壓；5管測量的是動(dòng)壓；6管測量的是相對全壓。(每個(gè)0.5分)由得2管水柱計(jì)讀數(shù)為196Pa；3管水柱計(jì)讀數(shù)為1568Pa；(1.5分)5管水柱計(jì)讀數(shù)為196Pa；6管水柱計(jì)讀數(shù)為1862Pa。(1.5分) (3) A管道內(nèi)測點(diǎn)的絕對靜壓(1分)B管道內(nèi)測點(diǎn)的絕對靜壓(1分)2、(20分)某抽出式通風(fēng)礦井如圖2所示，進(jìn)風(fēng)井口標(biāo)高為+90m，出風(fēng)井口標(biāo)高為+175m，兩井筒井底標(biāo)高同為-450m。地面空氣平均密度0=1.11Kg/m3，進(jìn)風(fēng)井空氣平均密度12=1.19Kg/m3，回風(fēng)井空氣平均密度34=1.23Kg/m3，風(fēng)峒中斷面4空氣的密度4=1.21Kg/m3。風(fēng)峒斷面積9.6m

7、2，通過的風(fēng)量137m3/s，通風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)的讀數(shù)為2870Pa。求：(1)礦井自然風(fēng)壓HN。說明是幫助還是阻礙主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)？(2)礦井的通風(fēng)阻力hR14(3)礦井等級(jí)孔(4)通風(fēng)機(jī)的靜壓Hs；設(shè)擴(kuò)散器阻力HRd=25Pa，擴(kuò)散器出口動(dòng)壓Hvd=47Pa，通風(fēng)機(jī)的全壓Ht是多少？(5)主要通風(fēng)機(jī)靜壓輸出功率。答：(1) 礦井自然風(fēng)壓(4分，計(jì)算公式正確3.5分,說明幫助還是阻礙通風(fēng)0.5分)由計(jì)算得知，HN阻礙通風(fēng)。(2) 礦井通風(fēng)阻力 (2.5分)礦井的通風(fēng)阻力 (2.5分)(3) 礦井的等積孔(3.5分)(4) 通風(fēng)機(jī)全壓(3.5分)(5) 主要通風(fēng)機(jī)靜壓輸出功率(4分)3、(15分)某

8、礦通風(fēng)系統(tǒng)如圖3所示，各進(jìn)風(fēng)井口標(biāo)高相同，每條井巷的風(fēng)阻分別為，R1=0.33，R2=0.2，R3=0.1，R4=0.12，R5=0.1，單位為N2s/m8。礦井進(jìn)風(fēng)量為100m3/s。計(jì)算： 1、畫出礦井的網(wǎng)絡(luò)圖。 2、每條風(fēng)路的自然分配風(fēng)量； 3、礦井的總風(fēng)阻。圖3答：(1) 礦井的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖4所示(4分)圖4(2) 由題意得并聯(lián)風(fēng)路R2、R3的風(fēng)阻值 N2s/m8支路4與并聯(lián)風(fēng)路23串聯(lián)，所以其風(fēng)阻值為 N2s/m8左邊支路與之路1構(gòu)成并聯(lián)風(fēng)路，并聯(lián)風(fēng)路的風(fēng)阻值 N2s/m8 (4分)支路1的風(fēng)量 m3/s (1.0分)左邊支路的風(fēng)量Q左=100-40.59=59.41 m3/s，即

9、Q459.41 m3/s (1.0分)支路2的風(fēng)量 m3/s (1.0分)支路3的風(fēng)量Q3= Q左- Q2=59.41-24.5034.91m3/s (1.0分)支路5的風(fēng)量Q5100 m3/s (1.0分)(3) 礦井的總風(fēng)阻 N2s/m8 (2分)三、論述題(1題6分，2題8分，3題8分、4題10分，共32分)1、比較掘進(jìn)工作面壓入式和抽出式通風(fēng)方式的優(yōu)、缺點(diǎn)？答：1) 壓入式通風(fēng)時(shí)，局部通風(fēng)機(jī)及其附屬電氣設(shè)備均布置在新鮮風(fēng)流中，污風(fēng)不通過局部通風(fēng)機(jī)，安全性好；而抽出式通風(fēng)時(shí)，含瓦斯的污風(fēng)通過局部通風(fēng)機(jī)，若局部通風(fēng)機(jī)不具備防爆性能，則非常危險(xiǎn)；(1.5分) 2) 壓入式通風(fēng)風(fēng)筒出口風(fēng)速和有

10、效射程均較大，可防止瓦斯層狀積聚，且因風(fēng)速較大而提高散熱效果；抽出式通風(fēng)有效吸程小，掘進(jìn)施工中難以保證風(fēng)筒吸入口到工作面的距離在有效吸程之內(nèi)。與壓入式通風(fēng)相比，抽出式風(fēng)量小，工作面排污風(fēng)所需時(shí)間長、速度慢；(1.5分) 3) 壓入式通風(fēng)時(shí)，掘進(jìn)巷道涌出的瓦斯向遠(yuǎn)離工作面方向排走，而用抽出式通風(fēng)時(shí),巷道壁面涌出的瓦斯隨風(fēng)流向工作面，安全性較差；(1分) 4) 抽出式通風(fēng)時(shí)，新鮮風(fēng)流沿巷道進(jìn)向工作面，整個(gè)井巷空氣清新，勞動(dòng)環(huán)境好；而壓入式通風(fēng)時(shí)，污風(fēng)沿巷道緩慢排出，當(dāng)掘進(jìn)巷道越長，排污風(fēng)速度越慢，受污染時(shí)間越久；(1分)5) 壓入式通風(fēng)可用柔性風(fēng)筒，其成本低、重量輕，便于運(yùn)輸，而抽出式通風(fēng)的風(fēng)筒承

11、受負(fù)壓作用，必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風(fēng)筒，成本高，重量大，運(yùn)輸不便。(1分)2、煤塵爆炸的條件，特征？瓦斯、煤塵爆炸有何不同？答：煤塵爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中，并達(dá)到一定的濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩础?3個(gè)條件每個(gè)1分)1) 煤塵的爆炸性煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件。煤塵爆炸危險(xiǎn)性必須經(jīng)過試驗(yàn)確定。2) 懸浮煤塵的濃度井下空氣中只有懸浮的煤塵達(dá)到一定濃度時(shí)，才可能引起爆炸，單位體積中能夠發(fā)生煤塵爆炸的最低和最高煤塵量稱為下限和上限濃度。低于下限濃度或高于上限濃度的煤塵都不會(huì)發(fā)生爆炸。煤塵爆炸的濃度范圍與煤的成分、粒度、引火源的種類

12、和溫度及試驗(yàn)條件等有關(guān)。一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為3050g/m3，上限濃度為10002000g/m3。其中爆炸力最強(qiáng)的濃度范圍為300500g/m3。3) 引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩疵簤m的引燃溫度變化范圍較大，它隨著煤塵性質(zhì)、濃度及試驗(yàn)條件的不同而變化。我國煤塵爆炸的引燃溫度在6101050之間，一般為700800。煤塵爆炸的最小點(diǎn)火能為4.540mj。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達(dá)到，特征： (1) 形成高溫、高壓、沖擊波煤塵爆炸火焰溫度為16001900，爆源的溫度達(dá)到2000以上，這是煤塵爆炸得以自動(dòng)傳播的條件之一。在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736Pa，但爆炸壓力隨著離開

13、爆源距離的延長而跳躍式增大。爆炸過程中如遇障礙物，壓力將進(jìn)一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時(shí)，后一次爆炸的理論壓力將是前一次的57倍。煤塵爆炸產(chǎn)生的火焰速度可達(dá)1120m/，沖擊波速度為2340m/。(1分)(2) 煤塵爆炸具有連續(xù)性(0.5分)(3) 煤塵爆炸的感應(yīng)期煤塵爆炸也有一個(gè)感應(yīng)期，即煤塵受熱分解產(chǎn)生足夠數(shù)量的可燃?xì)怏w形成爆炸所需的時(shí)間。根據(jù)試驗(yàn)，煤塵爆炸的感應(yīng)期主要決定于煤的揮發(fā)分含量，一般為40280m，揮發(fā)分越高，感應(yīng)期越短。(1分)(4) 揮發(fā)分減少或形成“粘焦”煤塵爆炸時(shí)，參與反應(yīng)的揮發(fā)分約占煤塵揮發(fā)分含量的40%70，致使煤塵揮發(fā)分減少。(1分)(5) 產(chǎn)生大量的CO煤塵爆炸時(shí)產(chǎn)

14、生的CO，在災(zāi)區(qū)氣體中的濃度可達(dá)23，甚至高達(dá)8左右。爆炸事故中受害者的大多數(shù)(70%80)是由于CO中毒造成的。(1分)不同：看是否形成“粘焦”現(xiàn)象，可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸。(0.5分)3、均壓防火的實(shí)質(zhì)是什么？試述利用風(fēng)壓調(diào)節(jié)法防火的具體措施？答：均壓防滅火的實(shí)質(zhì)是利用風(fēng)窗、風(fēng)機(jī)、調(diào)壓氣室和連通管等調(diào)壓設(shè)施，改變漏風(fēng)區(qū)域的壓力分布，降低漏風(fēng)壓差，減少漏風(fēng)，從而達(dá)到抑制遺煤自燃、惰化火區(qū)，或熄滅火源的目的。(4分)具體措施：調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)壓；風(fēng)機(jī)調(diào)壓；風(fēng)窗-風(fēng)機(jī)聯(lián)合調(diào)壓；調(diào)壓氣室-連通管調(diào)壓。(4分) 4、試述瓦斯爆炸的過程及其危害？瓦斯爆炸的基本條件？防止采煤工作面上隅角瓦斯積聚的主要措施？答：瓦斯爆炸的過程：瓦斯爆炸是一定濃度的甲烷和空氣中的氧氣在高溫?zé)嵩吹淖饔孟掳l(fā)生激烈氧化反應(yīng)的過程。 最終的化學(xué)反應(yīng)式為：CH4+2O2=CO2+2H2O 如果O2不足，反應(yīng)的最終式為：CH4+