教案模块Ⅰ矿井空气及调节
1.1 矿井空气成分、性质和变化规律
1.1.1矿井空气的成分
矿井空气的主要来源是地面空气，但地面空气进入井下以后会发生物理和化学两种变化，变化，因而矿井空气在成分、质量和数量都和地面空气有着程度不同的区别。
1.1.1.1地面空气成分的种类和数量
地面空气是干空气和水蒸气组成的混合气体，通常称为湿空气。在混合气体中，水蒸气的浓度随地区和季节而变化，其平均的体积浓度约为1%；此外还含有尘埃和烟雾等杂质，有时能污染局部地区的地面空气。
新鲜空气无色，无味和无臭，是维持生命所必需的，并能助燃。
1.1.1.2 矿井空气的主要成分及生成
上面提到，地面空气进入井下后，因发生物理和化学两种变化，使其成分种类增多，各种成分的浓度也发生改变。
1.矿井空气的主要成分
就煤矿而官，井下空气的成分种类共有O2、CH4、CO2、CO、H2S、SO2、N2、N02、H 2、NH3、水蒸气和浮尘十二种。由于各矿的具体条件不同，各矿的井下空气成分种类和浓度都有一定的差异。
在上述成分中，氧是井下人员呼吸所必需的，必须保持足够的浓度，其余九种(水蒸气除外)气体和浮尘，超过一定浓度时，对人体都是有害的，必须把它们的浓度降低到没有危害的程度．在这九种气体中CO、H2S、SO2和N02超过一定浓度时，还能使人体中毒。故称这九种气体为有害有毒气体，又名为广义的矿井瓦斯，而狭义的矿井瓦斯则专指CH4。CH4是煤矿井下昔遍存在的气体，在一定浓度范围内，具有爆炸性。所以，CH4是煤矿井下最危险的气体。煤矿井下经常出现且数量较多的气体是CH4和CO2，它们是计算矿井所需风量的主要根据。
2.物理变化
井下的物理变化有：
气体混入：沼气(CH4)、二氧化碳和硫化氢(H2S)等气体从地层中涌出到井下空气中。多数矿井有沼气涌出现象,沼气涌出量的大小各矿不同，有些矿井沼气涌出量高达40～50m3/min，有些矿井还伴随沼气涌出氮(N2)二氧化硫(SO2)和氢(H2)等气体。
固体混入：井下各种作业所产生的微小的岩尘、煤尘和其他杂尘浮游在井下空气之中。
气象变化：主要是由于井下空气的温度、气压和湿度的变化引起井下空气的体积和浓度变化。
以上物理变化的结果，不仅使井下空气的成分种类增多，而且各种成分的浓度亦发生变化。
3.化学变化
井下的化学变化有：
井下一切物质(煤、岩石、坑木、……等)的缓慢、氧化、爆破工作、火区氧化和人员的呼吸等都会产生二氧化碳；井下的爆破工作、火区氧化和机械润滑油高温分解等都能产生一氧化碳(CO)；井下火区氧化和含硫煤的水解都能产生硫化氢；井下火区氧化和含硫煤的缓慢氧化都能产生二氧化硫，井下爆破工作能产生氧化氮；井下充电硐室的电解能产生氢；井下火区氧化能产生氨。
1.1.1.3 井下空气成分的基本性质
1.氧(O2)
氧是无色、无臭、无味、无毒和无害的气体，比重为1.105，是人呼吸所必须的物质，故须供给井下足够的风量，以保证井下空气中有足够的氧量．因为氧是很活跃的元素，易使其它物质氧化,并能助燃，产生CO2和CO，故应阻止空气进入采空区和火区，以防止氧对煤炭氧化而自燃。
造成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。缺氧窒息是造成矿井人员伤亡的原因之一。
2.二氧化碳(CO
2)
二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略带酸臭味。二氧化碳比空气重(与空气的相对密度为1.52)，在风速较小的巷道中，底板附近浓度较大；在风速较大的巷道中，一般能与空气均匀地混合。
在新鲜空气中含有微量的二氧化碳对人体是无害的。二氧化碳对人体的呼吸中枢神经有刺激作用，如果空气中完全不含有二氧化碳，则人体的正常呼吸功能就不能维持。所以在抢救遇难者进行人工输氧时，往往要在氧气中加入5％的二氧化碳，以刺激遇难者的呼吸机能。但当空气中二氧化碳的浓度过高时，也将使空气中的氧浓度相对降低，轻则使人呼吸加快，呼吸量增加，严重时也可能造成人员中毒或窒息。
3．氮气(N
2)
氮气是一种惰性气体，是新鲜空气中的主要成分，它本身无毒、不助燃，也不供呼吸。但空气中若氮气浓度升高，则势必造成氧浓度相对降低，从而也可能导致人员的窒息性伤害。正因为氮气为惰性气体，因此又可将其用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。
矿井空气中氮气主要来源是：井下爆破和生物的腐烂，有些煤岩层中也有氮气涌出。
1.1.1.4 井下常见有毒有害气体的基本性质
有毒有害气体的性质可分为以下几方面：
臭、味和色方面—有臭的气体有四种，即NH3 (剧臭)， SO2(强烈硫躏臭)， H2S(臭鸡蛋味，浓度为0.0001％时，便可嗅出来)，CO2(微酸臭)；有色气体只有一种，即 N02(浅红褐色)。可根据以上性质察觉这些气体的存在。
有毒有害气体对人体的影响：
对人体有毒的气体有五种。其中N02是最毒的气体，它能强烈地刺激眼睛和呼吸系统（鼻、喉、肺)，能和呼吸道上的水分化合而生成硝酸(HNO3)，可使肺浮肿致命．且初期不易发觉，有时数小时后才有中毒征兆。SO2能较强地刺激眼睛和呼吸系统，使眼睛红肿，俗称害眼气体，此外，这种气体能和呼吸道上的水分化合而成硫酸，使肺浮肿致命。H2S能刺激眼睛和呼吸系统，且能使人体血液中毒致命。CO能驱逐人体血液中的O2，使血液缺氧致命。这是因为CO比O2对血红素的亲和力约大250～300倍。一般的煤气中毒就是CO中毒。NH3能刺激眼睛、皮肤和呼吸系统。
1.1.1.5 井下空气成分安全规范
由于矿井空气质量对人员健康和矿井安全有着重要的影响，所以《煤矿安全规程》(以下
简称《规程》)对矿井空气主要成分(氧气、二氧化碳)的浓度规范做出了明确的规定：
采掘工作面进风流中的氧气浓度不得低于20％；二氧化碳浓度不得超过0.5％；总回风流中二氧化碳浓度不得超过0.75％；当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5％或采区、采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过1.5％时，必须停工处理。
由于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规范都做了明确的规定，其值如表1-1-3所列。制定这些规范时，都留有较大的安全系数。如空气中CO 浓度达0.048%时一小时内才可出现轻微的中毒症状，而《规程》规定的CO 最高允许浓度为0.0024％，是其轻微中毒浓度的1/20；再如N02浓度达0.025％时，
中毒者在短时间内有死亡危险，而《规程》规定的N02最高允许浓度为0.00025％，是其危险中毒浓度的1/100。因此，只要我们能够严格遵守《规程》规定，不违章作业，就完全可以避免有害气体对人体的侵害。 [1]有害气体名称
最高容许浓度/% 一氧化碳(CO)
二氧化氮(N02)
二氧化硫(SO 2)
硫化氢(H 2S )
氨(NH 3)
0.0024 0.00025 0.0005 0.00066 0.004
1.1.2矿井空气主要物理参量
气体的分子具有体积和相互吸引力，但在分析气体的一般问题时，这两个因素的影响很小。为了便于分析和计算，一般可把多种气体看成是没有这两个因素的理想气体，因此，井下空气也可视为理想气体。气体的分子作永不停息的不规则运动，这种运动产生热能，故气体分子运动是热运动，气体的物理参量较多，其中比容、压力、温度是三个基本参量。
1.1.
2.1 空气的密度和比容
1.空气的密度
空气和其他物质一样具有质量。单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，用符号
表示。空气可以看作是均质流体，故：
（1-2-1）
式中—空气的密度， kg/m 3 ；
M —空气的质量，kg ；
Ｖ—空气的体积，m 3。
一般地说，当空气的温度和压力改变时，其体积会发生变化。
2.空气的比容
质量为M(kg)的空气占有的空间(或容积)为Ｖ(m 3)，则空气的比容(又名容积度)就是容积Ｖ和质量M 之比。或者说是单位质量空气所占有的体积，即： （1-2-2）
也就是空气的密度倒数。
1.1.
2.2 空气的温度
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。热力学绝对温标的单位为K(Kelvin)，用符号Ｔ表示。热力学温标规定纯水三态点温度(即汽、液、固三相平衡态时的温度)为基本定点，定义为273.15K，每1 K为三相点温度的1／273.15。
温度是矿井表征气候条件的主要参数之一。《规程》第108条规定：生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过26℃；机电硐室的空气温度不得超过30℃。
1.1.
2.3 空气的压力
空气的压力也称为空气的静压（绝对静压），用符号Ｐ表示。压强在矿井通风中习惯称为压力。它是空分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。其大小取决于在重力场中的位置(相对高度)、空气、温度、湿度(相对湿度)和气体成分等参数。
按照统计观点，大量空气分子作无规则的热运动时，在各个方向运动的机会是均等的，故空气的绝对静压具有在各个方向上强度相等的特点。
压力的单位为Pa(帕斯卡，1Pa＝lN/102)，压力较大时可采用kPa(1kPa＝103Pa)、MPa(1MPa ＝103 kPa＝106 Pa)。其他压力单位参见附录。
1.1.
2.4 空气的粘性
当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生粘性阻力(内摩擦力)以阻止相对运动，流体具有的这一性质，称作流体的粘性。
另外，在矿井通风中还常用运动粘度系数，和气体密度有关，即和压力有关，这两个系数有如下的关系：
＝μ/，m ２/s (1—2—4)
1.1.
2.5 空气的湿度
１．空气湿度的意义
空气的湿度表示空气中所含水蒸气量的多少或潮湿程度，表示空气湿度的方法有绝对湿度、相对温度和含湿量三种。
绝对湿度：单位体积湿空气中所含水蒸气的质量绝对值。其单位与密度单位相同，用符号表示。
饱和湿度：单位体积湿空气中所含饱和水蒸气质量绝对值。用符号表示。
相对湿度：单位体积空气中实际含有的水蒸气量()与其同温度下的饱和水蒸气含量()之比称为空气的相对湿度。
值小表示空气干爆，吸收水分的能力强；反之，值大则空气潮湿，吸收水分能力弱。即为干空气，＝1即为饱和空气。水分向空气中蒸发的快慢和相对湿度直接有关。
含湿量：含有1kg干空气的湿空气中所含水蒸气的质量(kg)称为空气的含湿量。
1.1.
2.6 空气的焓
焾是一个复合状态参数，它是气体的内动能u和压力功(流动功)Pν之和，也称热焓（函）。湿空气的焓是1kg干空气的焓和其中水蒸气的焓的总和，
1.1.3 矿井气候
矿井气候是指矿井空气的温度、湿度、风速和辐射这四个参数的综合作用状态。这四个参数的不同组合，便构成了不同的矿井气候条件。矿井气候条件对井下作业人员的身体健康和劳动安全有重要的影响。
1.1.3.1 人体的热平衡
人要维持正常生理机能并进行各种劳动，就必须摄取空气、水和食物。这些物质进入人体经过消化、分解，产生能量(热量)。人的整个机体都参加产热过程，其中以肌肉活动产热量最多。当人进行体力劳动时，肌肉产热量增至正常量(在安静状态下的产热量)的十余倍，
可达2500—3140kJ／h。人体产生的热量一部分用于身体各器官的正常生理机能活动，另一部分用来供肌肉作功，剩余的则通过辐射，对流传导、汗液蒸发等途径与周围环境进行热交换，散发到体外。人体代谢产热过程是体内生物化学过程，而散热过程则是物理过程。所以人体热平衡并非是简单的物理过程，而是在神经系统调节下的非常复杂的。
1.1.3.2 矿井气候对人体热平衡的影响
矿井气候是由空气温度、湿度，风速和辐射四要素组成的，它们都影响着人体热平衡，且各要素之间的影响在很大程度上可以互换。例如，环境相对湿度增高对人体所造成的影响可以被风速的增加所抵消。
1．温度
在矿井气候的四个要素中，气温对人体热调节起着主要作用。当气温较低时辐射和对流传导散热是人体主要散热方式，当气温逐渐升高后，人体汗腺活动越来越显著，汗液蒸发散热就逐渐成为主要散热方式。
2．湿度
空气相对湿度对人体热平衡和温热感有着重要作用，特别是．在气温高的条件下，作用就更为明显。因高温时，人体主要依靠汗液蒸发散热才能保持热平衡，此时相对湿度大，将妨碍汗液蒸发，使汗液成滴状珠淌下。这种情况下汗液携带走的热量甚少，不能起到蒸发散热的作用，因为汗液只有在蒸发的过程中吸收汽化潜热才能带走较多的热量。
3．风速
风速显著地影响着人体对流散热。当空气温度低于体温时，流速越大，散热量愈多。当空气温度高于体温时，人体反而从空气中得到对流热，此时风速越大，人体得到对流热愈多。 4．辐射
影响人体辐射散热的是人体周围物体的表面温度。当周围物体表面温度高于人体表面温度时，人体就得到辐射热。
可见，矿井气候条件对人体热平衡的影响是一种综合的作用，各参数之间相互联系、相互影响。如人处在气温高、湿度大、风速小的高温潮湿环境中，这三者的散热效果都很差，这是由于人体散热太慢，体内产热量得不到及时散发，就会使人出现体温升高、心率加快、身体不舒服等症状，严重时可导致中暑、甚至死亡。相反，如人处在气温低、湿度小、风速大的低温干燥环境中，这三者的散热效果都很强，这时由于人体散热过快，就会使人体的体温降低，引起感冒或其他疾病。
1.1.3.3 衡量矿井气候条件的指标
国内外衡量矿井气候条件的指标很多，现择其主要的加以阐述。
1．干球温度
干球温度是我国现行的评价矿井气候条件的指标之一。一般来说，由于矿井空气的相对湿度变化不大，所以干球温度能在一定程度上直接反映出矿井气候条件的好坏。而且这个指标比较简单，使用方便，用干球温度计进行测量。
2．湿球温度
在相同的气温(干球温度)下，若湿球温度较低，则相对湿度较小；反之，若湿球温度与气温相接近，则相对湿度较大。因此用湿球温度这个指标可以反映空气温度和相对湿度对人体热平衡的影响，比干球温度要合理些，用湿球温度计进行测量。
3．同感温度
同感温度(也称等效温度或有效温度)是由美国采暖工程师协会（ASHVE）提出的。这个指标是通过实验，根据人在空气温度、湿度、风速三个指标不相同的各种环境是的舒适感觉和湿度已饱和、速度为零、温度不相同的各种环境中的舒适感觉，进行统计和比较，并以湿度已饱和、风速为零、舒适感觉相同的环境空气温度作为指标，用来评价温度、湿度和风速
不相同的各种环境对人的舒适感觉。这种指标除不能评价环境辐射热的作用以外，它能反映空气温度、湿度和风速三种因素对人体热平衡的综合作用。
４.卡他度
卡他度用卡他计测定。卡他计是一种酒精温度计，卡他计下端有个比普通温度计大的贮液
球，上端有一个小空腔，玻璃管上只有35℃和38℃两个刻度，这两个温度的平均值恰好等于人体的正常体温(36.5℃)。测定时，先把贮液球置于热水中加热，当酒精柱上升至小空腔的一半时取出，擦干贮液球表面水分，然后将其悬挂于待测空气中，此时由于液球散热，酒精柱开始下降，用秒表记下从38℃降到35℃所需时间τ，即可用下式求得干卡他度K d。
(1-3-2)
式中 F—卡他常数，每只卡他计玻璃管上都标有F值。
干卡他度反映了气温和风速对气候条件的影响，但没有反映空气湿度的影响。为了测出温度、湿度和风速三者的综合作用效果，需要采用湿卡他度K w。湿卡他度是在卡他计贮液球上包裹上一层湿纱布时测得的卡他度，其实测和计算方法完全与干卡他度相同。
卡他计的设计者是想利用贮液球来模拟人体的散热效果，并取1卡他度等于41.86Ｗ/m2，即相当于每小时从1m2的表面积上散失掉150.7kJ的热量，而成年男子的体表面积约等于1.7m2，所以1卡他度就约等于每小时从体内散发掉256.2kJ的热量。
1.1.3.4 评价矿井气候条件的综合指标
目前，世界各国关于矿井气候条件的安全规范差别很大。现将我国及其他一些国家规定规范简介如下：
1．我国现行的矿井气候条件安全规范
我国现行评价矿井气候条件的指标是干球温度。1982年国务院颁布的《矿山安全条例》第53条规定，采掘工作面的空气温度不得超过26℃，机电峒室的空气温度不得超过30℃。
2．国外一些国家的矿井气候条件安全规范
世界主要产煤国家对矿井气候条件的评价指标并不统一。主要采用的指标有干球温度、湿球温度、同感温度等。有不少国家采用了同感温度这种指标。例如，美国规定井下同感温度须小于34～37℃，，日本规定须小于31.5℃，比利时和法国均规定须小于31℃。
1.2 创造良好作业环境的途径
改善矿内气候条件，创造良好作业环境的途径主要包括以下两方面的内容：一是对冬季寒冷地区，当井筒入风温度低于2℃时，为了防止因井筒结冰而造成提升、运输事故，防止人员上下班受寒生病，也须对矿井进风流采取加热的措施，对井口空气进行预热；二是对高温矿井用风地点进行风温调节，以达到《规程》第102条规定的规范，即生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电设备硐室的空气温度不得超过30℃；当采掘工作面空气温度超过30℃时。机电设备硐室的空气温度超过34℃时，必须停止作业。新建、改扩建矿井设计时，必须进行矿井风温预测计算，超温地点必须有制冷降温设计，配齐降温设施。
1.2.1 井口空气加热方式
井口一般采用空气加热器对冷空气进行加热，有2种加热方式：
1.2.1.1 井口房不密闭的加热方式
当井口房不宜密闭时，被加热的空气需设置专用的通风机送入井筒或井口房。这种按冷、热风混合的地点不同，又分以上3种情况：
①冷、热风在井筒内混合。这种布置方式是将被加热的空气通过专用通风机和热风道送入井口以下2m处，筒内进行热风和冷风的混合。
②冷、热风在井口房内混合。这种布置方式是将热风直接送入井口房内进行}混合，使混合后的空气温度达到2℃以上后再进入井筒。
③冷、热风在井口房和井筒内同时混合。这种布置方式是前两种方式的结合，它将大部分热风送入井简内混合，而将小部分送入井口房内混合。
以上3种方式相比较，第一种方式冷、热风混合效果较好，通风机噪声对井口房的影响相对较小，但井口房风速大、风温低，井口作业人员的工作条件差，而且井筒热风口的井壁、上部罐座和罐顶保险装置有冻冰危险，第二种方式井口房工作条件有所改善，上部和罐顶保险装置冻冰危险减少，但冷、热风的混合效果不如前者，而且井口房内风速较大，尤其是通风机的噪声对井口的通讯信号影响较大；第三种方式综合了前两种的优点，而避免了其缺点，但经管较为复杂。
1.2.1.2 井口房加密闭的加热方式
井口房有条件密闭时，热风可依靠矿井主要通风机的负压作用进入井口房和井筒，一般不需设置专用的通风机送风。采用这种方式，大多是在井口房内直接设置空气加热器，让冷、热风在井口房内进行混合。
对于大型矿井，当井筒进风量较大时，为了使井口房风速不超限，可在井口房外建立冷风塔和冷风道，让一部分冷风先经过冷风道直接进入井筒，使冷、热风既在井口房混合又在井筒内混合。采用这种方式时，应注意防止冷风道与井筒联接处结冰。
1.2.2 矿井降温的一般技术措施
随着采掘深度与强度不断增大，以及矿井机械化程度日益提高，生产更为集中。因此，地热和机械设备向井下空气散发的热量显著增加，使井下气温升高。此外，一些地处温泉地带的矿井，虽然开采深度不大，但由于从岩石裂隙中涌出的热水及受热水环绕与浸透的高温围岩也都能使井下气温升高、湿度增大；这样就更加恶化了井下工作环境，严重地影响着井下作业人员的身体健康和劳动生产率，成为一种灾害，习称热害。故须采取降低井下空气温度的措施。矿井降温措施基本可分两大类：第一类是不使用机械制冷设备进行降温，包括选择合理的开拓系统和确定合理的采煤方法，改变通风方式和通风系统，减少各种热源放热量
等等措施，第二类是采用机械制冷设备，通过空气调节系统来达到改善井下微小气候环境的目的。第二类措施是在第一类措施达不到《规程》的要求时才采用。先简介第一类降温措施，其主要包括：通风降温、合理的开采系统、隔热疏导、个体防护等。
1.2.2.1 通风降温
加强通风是矿井降温的主要技术途径。通风降温的主要措施就是加大矿井风量和选择合理的矿井通风系统。
①加大风量。实践证明，在一定的条件下(如原风量较小)，增加风量是高温矿井最经济的降温手段之一。加大风量不仅可以排出热量、降低风温，而且还可以有效地改善人体的散热条件，增加人体舒适感。所以在高温矿井采用通风降温是矿井降温的基本措施之一。
但增风降温并不总是有效的。当风量增加到一定程度时，增风降温的效果就会减弱。同时增风降温还受到井巷断面和通风机能力等各种因素的制约，有一定的应用范围。
②选择合理的矿井通风系统。从降温角度出发，确定矿井通风系统时，一般应考虑下列原则：第一，尽可能减少进风路线的长度。在井巷热环境条件和风量不变的情况下，井巷风流的温升是随其流程的加长而增大，风路越长，风流沿途吸热量越大，温升也越大。所以，对高温矿井应尽量缩短进风路线的长度，同时在进行开拓系统设计时，要注意与通风系统相结合，避免将进风巷布置在高温岩层中和不必要加长进风路线的长度，以使温升加大。
第二，尽量避免煤流与风流反向运行。在选择采区通风系统时，尽量采用轨道上山进风技术方案，避免因煤流与风流方向相反，将煤炭在运输过程中的放热和设备放热带进工作面。根据德国的经验采用轨道上山进风与运输上山进风相比，回采工作面进风流的同感温度可降低4—5℃。
第三，回采工作面采用下行风。在条件许可时，回采工作面可采用下行风。因为回采工作面采用下行风时，风流是从路程较短的上部巷道进入工作面，且减少了煤炭放热的影响，故可降低工作面的进风温度。
第四，对于发热量较大的机电峒室，应有独立的回风路线，以便把机电所发热量直接导入采区的回风流中。
第五，回采工作面的通风方式也对气温有影响。在相同的地质条件下，由于W型通风
方式比U型和Y型能增加工作面的风量，降温效果都较好。
一般情况下，对角式通风系统的降温效果要比中央式好。
1.2.2.2 选择合理的开采系统
根据井田地质特征和热源情况，选择合理的开采系统，综合考虑通风降温问题，对改善高温矿井气候条件是有利的。例如，采用双巷掘进有利于降低井下气温。
加大矿井开发强度，提高采掘进度和产量有利于改善井下热环境。据苏联研究，煤层
产量提高一倍，可使工作面末端气温降低1—4℃[59]。
在回采顺序方面，条件相同的后退式回采可使巷道有较长的通风冷却时间，采空区漏风少，从采空区带出的热量也少。
采取全部充填法经管顶板，一方面可控制采空区漏风所携带出来的热量，另一方面充填物也可吸收一部分热量。特别是风力充填法，效果更显著。
1.2.2.3 隔热疏导
所谓隔热疏导就是采取各种有效措施将矿井热源与风流隔离开来，或将热源直接引入矿井回风流中，避免矿井热源对风流的直接加热，从而达到矿井降温的目的。隔热疏导的措施主要有：
①巷道隔热。巷道隔热主要用于矿井局部地温异常的区段。目前较为可行的方法是，在高温岩壁与巷道支架之间充填隔热材料，如高炉或锅炉炉渣等。近年来，我国煤矿还实验用聚氨酯泡沫塑料喷涂岩壁，喷涂厚度为10mm时，就能产生较好的隔热效果。国外有些国家也曾采用聚乙烯泡沫塑料、硬质氨基甲酸泡沫、膨胀珍珠岩等隔热材料喷涂岩壁，也取得较好效果。但因巷道隔热费用较高，而且隔热层的时效性较差，随着时间的推移，隔热层的
作用将变小，同时还必须注意防火、防毒等安全问题。
②管道和水沟隔热。对高温矿井，温度高的压气管道和排热水管应尽量设在回风流中，如果必须设在进风流中时应采取隔热措施。尤其是对热水型高温矿井，更应防止热水对风流的增温增湿作用。
对热水涌出量大的矿井可超前将热水疏干，将水位降低到开采深度以下。对局部地点涌出的高温热水，可在出水点附近打排水钻孔，将热水用隔热管道直接排至地面。
⑧井下发热量大的大型机电硐室应独立回风。现代矿井井下大型机电硐室的发热量很大，如果这些设备的放热直接进入进风流，将引起矿井风流较大的温升。所以对高温矿井，井下大型机电硐室(如中央变电所、泵房和绞车房等)应建立独立的回风系统。
1.2.2.4 个体防护
对个别气候条件恶劣的地点，由于技术或经济上的原因，如不能采取其他降温措施时，对矿工进行个体防护也是一种有效的方法。矿工个体防护的主要措施就是让矿工穿戴轻便的冷却背心或冷却帽，以防止环境热对流和热辐射对人体的侵害，同时使人体自身的产热量传给冷却服。
除了上述措施之外，还有其他一些诸如煤层注水以冷却煤体、在进风巷道内放置冰块等措施都可起到一定的降温作用。
1.2.3 矿井空气调节系统
上述各种降温技术措施都是有一定限度的，而且采取这些措施不能在数量和质量上对微小气候的各个要素都进行一定的控制与调节，所以，对热害严重的矿井，只依靠上述降温措施往往达不到预期目的。这时则应考虑采取机械制冷设备通过空气调节系统来改善井下热环境。矿井空调绝不能被认为是舒适性空调，而应看作是生产性空调。力求为井下作业人员创造一种不危害健康，并能保持一定生产效率的工作环境。
1.2.3.1 矿井空气调节的方式
矿井空调系统一般分为地面集中式，井下集中式，地面井下分散式，局部空调机组。
（1）地面集中式
这是一种制冷设备和空气冷却设备均布置在地面的矿井空调系统。其特点是安装制冷设备的场地易于选择，面积不受限制，便于基建、运输、安装、维修保养及容易排放冷凝热量。这种方式必须大幅度降低矿井进风的温度，降温费用较大。只适于开采比较浅、巷道不太长的矿井。
（2）井下集中式
这种方式是把制冷设备和空气冷却设备均布置在井下，而在地面排除冷凝热。如图
这种方式的特点是制冷设备安装场地、位置及面积都受到限制，基建费用较大，机械设备在运输、安装、维修保养等方面都比较困难；压缩机的功率易于增大；不会产生由于高差使水温升高现象。
（3）地面井下分离式
这种方式是把制冷设备布置在地面，而把空气冷却设备布置在井下。这种方式不必对总进风流进行冷却，冷凝器中的循环水也好处理。但这种方式需要高压设备和庞大的循环系统，冷量损失较大，同时费用较高。
（4）局部空调机组(独立移动式)
该机组体积小，重量轻，运转平稳，安装简便，适用于移动频繁负荷小的掘进工作面。由于矿井的高温原因各不相同，热害程度也轻重不一，因此在做矿井降温设计时，应对具体问题做具体分析，要因地制宜、有针对性地采取降温措施，才能收到良好效果。
1.2.4 影响井下气温的因素
要进行矿井空调设计，首先就必须了解引起矿井高温热害的主要影响因素。能引起矿井气温值升高的环境因素统称为矿井热源。地面空气进入矿井后，由于和井下各种热源进行热交换，其状态参数（温度、湿度）随着风流的前进会不断发生变化。
1.2.4.1 矿井进风温度
矿井进风温度对井下气温有着直接影响，尤其是浅井，影响就更为显著。地面空气温度在一年之中，随着季节而发生周期性变化，这种变化近似为正弦曲线。地面气温这种周期性变化，使矿井进风路线上的气温也发生相应的周期性变化。但是，井下日气温的变化随着距进风井口的距离增加而迅速衰减，在到达某一点之后，就基本上不再变化。
1.2.4.2 井下风流的压缩或膨胀
风流沿井巷向下流动时，由于空气柱的增加，空气受到压缩会释放热量。如果认为空气在压缩过程中与外界没有热量交换，仅仅只是由于压力增加而受到压缩，那么就可以把这个压缩过程看成是绝热压缩过程。
1.2.4.3 机电设备散热
电动机拖动机械设备在矿井中运转时，所消耗的能量均可转换为热能，使风流温度升
高。
1.2.4.4氧化放热
井下的煤、岩、坑木，充填材料、油垢、布料等能氧化发热，以煤的氧化放热量最为显著。
1.2.4.5 人体散热和散湿量
人体向周围环境散发的热量与湿量取决于人体的热平衡。
1.2.4.6 地下热水
矿井地层中如果有高于气温的地下水流动或热水涌出点及排水沟等，都会成为井下较
大热源，向风流散热使气温升高。
1.2.4.7 围岩与井下空气的热交换
（1）岩石温度
井下风流的温度与岩石温度有着直接关系。地壳表层的温度是随地面气温的变化而变化的，随着深度增加，地温随气温变化的幅度则逐渐减少，当达到一定深度时，地温不再变
化。一般将地表下某一深度处地温常年基本保持恒定的那个地带称为恒温带。恒温带以上称力变温带。
（2）围岩传递给井下空气的热量
围岩原始温度是指井巷周围未被通风冷却的原始岩层温度。在许多深矿井中，围岩原始温度高，往往是造成矿井高温的主要原因。
矿井通风与安全课程设计 设计人：周桐 学号：3 指导老师：郭金明
前言 《矿井通风》设计是学完《矿井通风》课程后进行，是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。通过课程设计使学生获得以下几个方面能力，为毕业设计打下基础。 1、进一步巩固和加深我们所学矿井通风理论知识，培养我们设计计算、工程绘图、计算机应用、文献查阅、运用标准与规范、报告撰写等基本技能。 2、培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际的能力。 3、培养学生创新意识、严肃认真的治学态度和理论联系实际的工作作风。 依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规定的时间内独立完成计算，绘图及编写说明书等全部工作。 设计中要求严格遵守和认真贯彻《煤炭工业设计政策》、《煤矿安全规程》、《煤矿工业矿井设计规范》以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策，设计力争做到分析论证清楚，论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使自己的设计达到较高水平，但由于本人水平有限，难免有疏漏和错误之处，敬请老师指正。
（一）矿井基本概况 1、煤层地质概况单一煤层，倾角25°，煤层厚4m，相对瓦斯涌出量为13m3/t,煤尘有爆炸危险。 2、井田范围设计第一水平深度240m，走向长度7200m，双翼开采，每翼长3600m。 3、矿井生产任务设计年产量为0.6Mt，矿井第一水平服务年限为23a。 4、矿井开拓与开采用竖井主要石门开拓，在底板开围岩平巷，其开拓系统如图1-1所示。拟采用两翼对角式通风，在7、8两采区中央上部边界开回风井，其采区划分见图1-2。采区巷道布置见图1-3。全矿井有2个采区同时生产，分上、下分层开采，共有4个采煤工作面，1个备用工作面。为准备采煤有4条煤巷掘进，采用4台局部通风机通风，不与采煤工作面串联。井下同时工作的最多人数为380人。回采工作面最多人数为38人，温度t=20℃，瓦斯绝对涌出量为3.2m3/min,放炮破煤，一次爆破最大炸药量为2.4kg。有1个大型火药库，独立回风。 附表1-1 井巷尺寸及其支护情况 区段井巷名称井巷特征及支护情况巷长 m 断面积 m2 1~2 副井两个罐笼，有梯子间，风井直径D=5m 240 2~3 主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆120 9.5 3~4 主要运输石门三心拱，混凝土碹，壁面抹浆80 9.5 4~5 主要运输巷三心拱，混凝土碹，壁面抹浆450 7.0 5~6 运输机上山梯形水泥棚135 7.0 6~7 运输机上山梯形水泥棚135 7.0 7~8 运输机顺槽梯形木支架d=22cm，Δ=2 420 4.8 8~9 联络眼梯形木支架d=18cm，Δ=4 30 4.0 9~10 上分层顺槽梯形木支架d=22cm，Δ=2 80 4.8 10~11 采煤工作面采高2m控顶距2~4m，单体液压，机采110 6.0 11~12 上分层顺槽梯形木支架d=22cm，Δ=2 80 4.8
矿井通风与安全课后习题解答 1-1 地面空气的主要成分是什么?矿井空气与地面空气有何区别？ 地面空气进入井下后，因发生物理和化学两种变化，使其成分种类增多，各种成分浓度改变1-2 氧气有哪些性质?造成矿井空气中氧浓度减少的主要原因有哪些？ 主要原因：煤、岩、坑木等缓慢氧化耗氧，煤层自燃，人员呼吸，爆破 1-3 矿井空气中常见的有害气体有哪些?《规程》对矿井空气中有害气体的最高容许浓度有哪些具体现定？ 有害气体：CH4、CO2、CO、NO2、SO2、H2S、NH3、H2、N2 体积浓度：CH4 ≤ 0.5% CO2 ≤ 0.5% CO ≤ 0.0024% NO2 ≤ 0.00025% SO2 ≤ 0.0005% H2S ≤ 0.00066% NH3 ≤ 0.004% 1-4 CO有哪些性质?试说明CO对人体的危害以及矿井空气中CO的主要来源。 CO是无色、无臭、无味的有毒有害气体，比重为0.967，比空气轻，不易溶于水，当浓度在13~75%时可发生爆炸 CO比O2与血色素亲和力大250~300倍，它能够驱逐人体血液中的氧气使血液缺氧致命 井下爆炸工作、火区氧化、机械润滑油高温分解等都能产生CO 1-5 什么是矿井气候?简述井下空气温度的变化规律。 矿井气候指井内的温度、湿度、风速等条件 在金进风路线上：冬季，冷空气进入井下，冷气温与地温进行热交换，风流吸热，地温散热，因地温随深度增加且风流下行受压缩，故沿线气温逐渐升高；夏季，与冬季情况相反，沿线气温逐渐降低 在采掘工作面内：由于物质氧化程度大，机电设备多，人员多以及爆破工作等，致使产生较大热量，对风流起着加热的作用，气温逐渐上升，而且常年变化不大 1-6 简述风速对矿内气候的影响。 矿井温度越高，所需风量就越多，风速也越大；风速越大，蒸发水分越快，井内湿度也越大，矿井温度、湿度、风速间有着直接的联系 1-7 简述湿度的表示方式以及矿内湿度的变化规律。 绝对湿度—单位容积或质量的湿空气中所含水蒸气质量的绝对值（g/m或g/k） 绝对饱和湿度—单位容积或质量湿空气所含饱和水蒸气质量的绝对值（g/m或g/kg） 相对湿度—在同温同压下空气中的绝对湿度和绝对饱和湿度的百分比，即 矿井进风路线上冬干下湿；在采掘工作面和回风路线上，因气温常年几乎不变，故其湿度亦几乎不变，而且其相对湿度都接近100%。 2-1 何谓空气的静压，它是怎样产生的？说明其物理意义和单位。 绝对静压：单位容积风流的压能 绝对静压：它是指管道内测点的绝对静压与管道外和测点同标高的大气压力之和，静压是油空气分之热运动产生的，反映了分子运动的剧烈程，单位Pa 2-2 何谓空气的重力位能？说明其物理意义和单位。 能量变化方程中任一断面上单位体积风流对某基准面的位能，是指风流受地球引力作用对该基准面产生的重力位能，习惯叫做位压 物理意义：某一端面到基准面的空气柱的重量单位：Pa 2-3 简述绝对压力和相对压力的概念。为什么在正压通风中断面上某点的相对全压大于相对静压，而在负压通风中断面某点的相对全压小于相对静压？
教案模块Ⅰ矿井空气及调节 1.1 矿井空气成分、性质和变化规律 1.1.1矿井空气的成分 矿井空气的主要来源是地面空气，但地面空气进入井下以后会发生物理和化学两种变化，变化，因而矿井空气在成分、质量和数量都和地面空气有着程度不同的区别。 1.1.1.1地面空气成分的种类和数量 地面空气是干空气和水蒸气组成的混合气体，通常称为湿空气。在混合气体中，水蒸气的浓度随地区和季节而变化，其平均的体积浓度约为1%；此外还含有尘埃和烟雾等杂质，有时能污染局部地区的地面空气。 新鲜空气无色，无味和无臭，是维持生命所必需的，并能助燃。 1.1.1.2 矿井空气的主要成分及生成 上面提到，地面空气进入井下后，因发生物理和化学两种变化，使其成分种类增多，各种成分的浓度也发生改变。 1.矿井空气的主要成分 就煤矿而官，井下空气的成分种类共有O2、CH4、CO2、CO、H2S、SO2、N2、N02、H 2、NH3、水蒸气和浮尘十二种。由于各矿的具体条件不同，各矿的井下空气成分种类和浓度都有一定的差异。 在上述成分中，氧是井下人员呼吸所必需的，必须保持足够的浓度，其余九种(水蒸气除外)气体和浮尘，超过一定浓度时，对人体都是有害的，必须把它们的浓度降低到没有危害的程度．在这九种气体中CO、H2S、SO2和N02超过一定浓度时，还能使人体中毒。故称这九种气体为有害有毒气体，又名为广义的矿井瓦斯，而狭义的矿井瓦斯则专指CH4。CH4是煤矿井下昔遍存在的气体，在一定浓度范围内，具有爆炸性。所以，CH4是煤矿井下最危险的气体。煤矿井下经常出现且数量较多的气体是CH4和CO2，它们是计算矿井所需风量的主要根据。 2.物理变化 井下的物理变化有： 气体混入：沼气(CH4)、二氧化碳和硫化氢(H2S)等气体从地层中涌出到井下空气中。多数矿井有沼气涌出现象,沼气涌出量的大小各矿不同，有些矿井沼气涌出量高达40～50m3/min，有些矿井还伴随沼气涌出氮(N2)二氧化硫(SO2)和氢(H2)等气体。 固体混入：井下各种作业所产生的微小的岩尘、煤尘和其他杂尘浮游在井下空气之中。 气象变化：主要是由于井下空气的温度、气压和湿度的变化引起井下空气的体积和浓度变化。 以上物理变化的结果，不仅使井下空气的成分种类增多，而且各种成分的浓度亦发生变化。 3.化学变化
《矿井通风与安全》试题库（含答案） 一、填空题 1、矿井空气主要是由_______、_______和二氧化碳等气体组成的。 2、矿井通风的主要任务是：_______；稀释和排出有毒有害气体和矿尘等；调节矿井气候。 3、矿井空气氧气百分含量减少的原因有：爆破工作、井下火灾和爆炸、各种气体的混入以及_______。 4、影响矿井空气温度的因素有：_______ 、_______、氧化生热、水分蒸发、空气压缩与膨胀、地下水、通风强度、其他因素。 5、矿井空气中常见有害气体有_______、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮和_______等。 6、检定管检测矿井有害气体浓度的方式有两种，一种叫比色式；另一种叫。 7、矿井气候是矿井空气的、和风速的综合作用。 8、《规程》规定：灾采掘工作面的进风流中，氧气的浓度不得低于_______％，二氧化碳浓度不得超过_______％。 9、通常认为最适宜的井下空气温度是_______℃，较适宜的相对湿度为_______％。 10、一氧化碳是一种无色无味无臭的气体，微溶于水，相对空气的密度是0.97，不助燃但有_______。一氧化碳极毒，能优先与人体的_______起反应使人体缺氧，引起窒息和死亡，浓度在13%～75%之间时遇高温而爆炸。 11、矿井通风系统是指风流由_______进入矿井，经过井下各用风场所，然后从_______排出，风流流经的整个路线及其配套的通风设施称为矿井通风系统。 12、矿井通风阻力包括_______和_______。 13、当巷道的_______发生变化或风流的_______发生变化时，会导致局部阻力的产生。 14、防爆门是指装有通风机的井筒为防止瓦斯爆炸时毁坏风机的安全设施。作用有三：一是_______；二是当风机停止运转是，打开防爆门，可使矿井保持自然通风；三是防止风流短路的作用； 15、掘进巷道时的通风叫掘金通风。其主要特点是：_______ ，本身不能形成通风系统。 16、我国煤矿掘进通风广泛使用压入式局部通风机的方式是由于压入式通风具有_______；有效射程大，排烟和瓦斯能力强；能适应各类_______；风筒的漏风对排除炮烟和瓦斯起到有益的作用。 17、测定风流中点压力的常用仪器是_______和皮托管。皮托管的用途是承受和传递压力，其“＋”管脚传递绝对全压，“－”管脚传递绝对静压。使用时皮托管的中心孔必须_______风流方向。 18、通风网路中各分支的基本联结形式有_______、_______和角联，不同的联接形式具有不同的通风特性和安全效果。 19、风速在井巷断面上的分布是不均匀的。一般说来，在巷道的轴心部分风速_______，而靠近巷道壁风速_______，通常所说的风速都是指_______。 20、井巷中的风速常用风表测定。我国煤矿测风员通常使用_______测风，其方法是：测风员背向巷壁，手持风表在断面上按一定线路均匀移动。 21、井巷风流中任一断面上的空气压力，按其呈现形式不同可分为_______、_______和位压。 22、矿井通风阻力包括摩擦阻力和局部阻力。用以克服通风阻力的通风动力包括_______和自然风压。 23、在井巷风流中，两端面之间的是促使空气流动的根本原因。 24、矿用通风机按结构和工作原理不同可分为轴流式和两种；按服务范围不同可分为、辅助通风机和。 25、局部通风机的通风方式有、和三种。 26、根据测算基准不同，空气压力可分为__________________和__________________。 27、矿井通风压力就是进风井与回风井之间的总压力，它是由_______和_______造成的。 28、根据进出风井筒在井田相对位置不同，矿井通风方式可分为__________________、
《矿井通风与安全》试卷 一、名词解释（每题3分，共18分） 1、绝对湿度： 2、局部阻力： 3、通风机工况点： 4、呼吸性粉尘： 5、煤与瓦斯突出： 6、均压防灭火： 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? 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？ 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？ 11、比较掘进工作面压入式和抽出式通风方式的优、缺点。 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： 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）
14、如图所示的并联风网，已知各分支风阻：R1＝1.18，R2＝0.58 N?s2/m8，总风量Q ＝48 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。（12分） 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。
1.矿井通风：依靠通风动力，将定量的新鲜空气沿着既定的通风路线不断地输入井下，以满足各用风地点的需要，同时将用过的污浊空气不断地排出地面。这种对矿井不断输入新鲜空气和排出污浊空气的作业过程，叫矿井通风。 2.绝对湿度：指单位体积或单位质量湿空气中含有水蒸气的质量。 3.相对湿度：指湿空气中实际含有水蒸汽量与同温度下的饱和湿度之比的百分数。 4.恒温带：地表下地温常年不变的地带。 5.地温梯度：即岩层温度随深度的变化率，常用百米地温梯度 6.通风机工况点：以同样的比例把矿井总通风阻曲线绘制于通风机个体特性曲线图中，矿井总风阻R曲线与风压曲线交于一点，此点就是通风机的工况点。 7.防爆门：安装在出风井口，以防可燃气、煤尘爆炸时毁坏通风机的安全设施。 8.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。 9.局部阻力、冲击损失：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。由此阻力所产生的风压损失习惯上叫作。10.等积孔：习惯上引用一个和风阻的数值相当、意义相同的假想的面积值来表示井巷或矿井的通风难易程度。这个假想的孔口称做井巷或矿井的等积孔。 11.瓦斯的引火延迟性：瓦斯与高温热源接触后，不是立即燃烧或爆炸，而是要经过一个很短的间隔时间，这种现象叫引火延迟性。 12.相对瓦斯涌出量：指平均产1t煤所涌出的瓦斯量。 13.绝对瓦斯涌出量：指单位时间内涌出的瓦斯体积量。 14.煤层瓦斯含量：指单位质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，即游离瓦斯和吸附瓦斯的总和。
矿井通风与安全 煤矿井下为什么要进行[1]?？不进行通风不行吗？经过实践证明，不进行通风是不行的。因为井下要生产就要有人，人没有氧气就不能生存。其次人们在井下生产过程中不断产生有毒有害气体，如：一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、硫化氢、沼气等，如果不排除这些气体人们也无法生产。井下由于受地温等因素的影响需要对井下恶劣气候条件进行调节。矿井通风的基本任务是： （1）、供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要。 （2）、冲淡井下有毒有害气体和粉尘，保证安全生产。 （3）、调节井下气候，创造良好的工作环境。 井下必须进行通风，不通风就不能保证安全和维持生产。故矿井通风是矿井生产环节中最基本的一环，它在矿井建设和生产期间始终占有非常重要的地位。
编辑本段 矿井通风的类型 矿井通风系统由影响矿井安全生产的主要因素所决定。根据相关因素把矿井通风系 矿井通风阻力参数智能检测仪 统划分为不同类型。根据瓦斯、煤层自燃和高温等影响矿井生产安全的主要因素对矿井通风系统的要求，为了便于管理、设计和检查，把矿井通风系统分为一般型、降温型、防火型、排放瓦斯型、防火及降温型、排放瓦斯及降温型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯与防火及降温型几种，依次为1-8八个等级。 编辑本段 空气 地面空气 地面空气是我们居住的地球表面包围着的地面大气，它由干空气和水蒸气组成的混合气体，在正常情况下干空气由下列几种成分组成：
气体名称体积浓度 氮（N2）78.13% 氧（O2）20.90% 二氧化碳（CO2）0.03% 氩（Ar）0.93% 其它0.01% 井下空气 地面空气进入井下后，因发生物理和化学两种变化，使其成份和浓度发生改变。 1、物理变化： 气体混入：煤层中含有瓦斯、二氧化碳等气体，矿井在生产过程中这些气体便混 jfy-2矿井通风多参数检测仪
1.空气成分：N2、O2、CO2、Ar 、其它。 CO<0.0024% H2S<0.00066% NO2<0.00025% SO2<0.0005% NH3<0.004% H2<0.5% 2.矿井气候：温度、湿度、风速 3.绝对湿度：单位体积或单位质量湿空气中所含有水蒸气的质量。 4.相对湿度：湿空气中实际含有水蒸气量与同温度下的饱和湿度之比的百分数。 5.什么叫全压?全压、静压和动压三者的关系式是怎样的？ 风流的点压力是指在井巷和通风管道风流中某个点的压力，就其形成的特征来说，可分为静压、动压和全压。 风流中某一点的静压和动压之和称为全压。 根据压力的两种计算基准，某点i 的静压又分为绝对静压(Pi)和相对静压（hi ），同理，全压也可分绝对全压和相对全压。 伯努力方程： 6.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。h=λρLv 2/（2d ） 7.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，致风流本身产生剧烈的冲击，形成极为紊乱的涡流，因而在该局部地点产生一种附加的阻力。 8.通风阻力定律：h=RO 2 串联：Q 相同，R 相加 、并联：R 相同，Q 相加 9.自然风压：由自然因素作用而形成的风压。 10.矿井主要通风机的附属装置包括哪些？ 答：反风装置、防爆门、风硐、扩散器和消音装置。 11.并比较压入式和抽出式局部通风方式的优缺点。 压入式局部通风与抽出式局部通风的优缺点比较如下： 1) 抽出式通风时，污浊风流必须通过局部通风机，极不安全。而压入式通风时，局部通风机安设在新鲜风流中，通过局通风机的为新鲜风流，故安全性高； 2)压入式通风风筒出口射流的有效射程大，排出工作面炮烟和瓦斯的能力强。而抽出式通风有效吸程小，排出工作面炮烟的能力较差； 3)压入式通风时炮烟沿巷道流动，劳动卫生条件较差，而且排出炮烟的时间较长。而抽出式通风由于炮烟从风筒中排出，不污染巷道中的空气，故劳动卫生条件好； 4)压入式通风可以使用柔性风筒，便于搬运，抽出式通风只能使用刚性风筒或带刚性圈的柔性风筒； 从以上比较可以看出，两种通风方式各有利弊。但压入式通风安全可靠性较好，故在煤矿中得到广泛应用。 12.风筒阻力：225225.6S S n D L R R R R b j b j L ρξρξα∑++=++=α风筒摩擦阻力系数，L 风筒长度；D 风筒直径；n 风筒接头数目；ξj 风筒接头局部阻力系数； ξb 风筒拐弯局部阻力系数，ρ空气密度 13.节点：是指三条或三条以上风道的交点；断面或支护方式不同的两条风道，其分界点有时也可称为节点。 分支:是两节点间的连线，也叫风道，在风网图上，用单线表示分支。其方向即为风流的方向，箭头由始节点指向末节点。 路:是由若干方向相同的分支首尾相接而成的线路，即某一分支的末节点是下一分支的始节点。 回路和网孔:是由若干方向并不都相同的分支所构成的闭合线路，其中有分支者叫回路，无分支者叫网孔。 假分支:是风阻为零的虚拟分支。一般是指通风机出口到进风井口虚拟的一段分支。 生成树:它包括风网中全部节点而不构成回路或网孔的一部分分支构成的图形。每一种风网都可选出若干生成树。 弦:在任一风网的每棵树中，每增加一个分支就构成一个独立回路或网孔，这种分支叫做弦(又名余树弦)。 14.增阻调解法：在巷道中增设一些通风构筑物，以增加其阻力，达到调节的目的。
5-8 长距离独头巷道通风在技术上有何困难，应如何克服？ 5-9 试述局部通风机串联、并联的目的、方式和使用条件。 5-10 试述风筒有效风量率、漏风率、漏风系数的含义及其相互关系。 5-11 试述局部通风设计步骤。 5-12 局部通风装备选型的一般原则是什么？ 5-13 掘进通风安全装备系列化包括哪些内容？并有什么安全作用？ 6-1 什么是通风网络？其主要构成元素是什么？由若干个风道和交汇点构成的通风网络简称风网构成元素：风道和和交汇点（分支和节点） 6-2 如何绘制通风网络图？对于给定矿井其形状是否固定不变？首先在通风系统图上，沿着风流方向对每个节点依次编号，作为确定风网图上每个节点顺序号的根据，然后根据编号绘制不是 6-3 简述节点、路、回路、网孔、生成树、余树的基本概念的含义。节点：指三条或三条以上风道的交点；断面或支护方式不同的两条风道，其分界点有时也可称为节点路：是由若干方向相同的分支首尾相接而成的线路，即某一分支的末节点是下一分支的始节点回路和网孔：是由若干方向并不都相同的分支所构成的闭合线路，其中有分支者叫回路，无分支者叫网孔生成树：它包含风网中全部节点和不构成回路或网孔的一部分分支（M—1 个）余树：在任一风网的每棵树中，每增加一个分支就构成一个独立回路或网孔，这 种分支叫做余树弦（弦）（N—M+1 个） 6-4 矿井通风网络中风流流动的基本规律有哪几个？写出其数学表达式。风量平衡定律：风压平衡定律：通风阻力定律： 6-5 比较串联风路与并联风网的特点。串联风路特点风量：Q 串 =Q1=Q2=…=Qn 风压：h 串=h1+h2+…+hn= 风阻：R 串=R1+R2+…+Rn= 等积孔：A 串= 并联风路特点风量：Q 并=Q1+Q2…+Qn= 风压：h 并=h1=h2=…=hn 风阻：R 并= 等积孔：A 并=A1+A2+…+An= 自然分配风量：Qm= 6-6 写出角联分支的风向判别式，分析影响角联分支风向的因素。当当时 Q5 由b→c；时 Q5 由 c→b；，，Pa m/s ，（流入风量为正，流出风量为负） m/s ， Pa ， Ns/m 风流的方向只取决于本风路起末两点风流的能量之差，而这项能量差与 R5 无关 6-7 矿井风量调节的措施可分为哪几类？比较它们的优缺点。 （1）增加风阻的调节法、降低风阻的调节法、增加风压的调节法，以上三种是局部风量的调节法①增加风阻调节法具有简便、易行的优点，它是采区内巷道
矿井通风与安全重点总 结 文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
一、简答 1.矿井内常见有害气体及最低允许浓度 CO是一种无色、无味、无臭的气体，矿内空气中CO浓度不得超过%。H2S无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，《规程》规定H2S的允许浓度为%。NO2是一种褐红色的气体,有强烈的刺激气味,《规程》规定，氮氧化合物不得超过%。SO2为无色气体，有强烈的硫黄气味及酸味，允许浓度为%。NH3一种无色、有浓烈臭味的气体，《规程》NH3允许浓度为%。CH4是一种无色、无味、无臭的气体，。H2无色、无味、无毒，允许浓度为%。 2.通风阻力的形式及降低摩擦阻力的措施， 形式：通常矿井通风阻力分为摩擦阻力与局部阻力两类 措施：①降低摩擦阻力系数②扩大巷道断面③选用周界较小的井 巷④减少巷道长度⑤避免巷道内风量过大 3.在井巷中任一位置都有哪些能量及其定义 在井巷中，任一断面上的能量（机械能）都由位能、压能和动能三部分组成。 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 具有的一种能量叫重力位能，简称位能，用Ep0表示。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，(Ep)。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，质量为 m 的物体所具有的动能用 Ev。
4.等积孔的概念及用途，一个矿井的等积孔大小说明什么问题 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）。等积孔就是用一个与井巷风阻值相当的理想孔的面积值来衡量井巷通风的难易程度。用A来表示。 5.什么是自然风压，其影响因素是什么，自然风压能否代替机械通 风，为什么 由于空气进入井下后必与各种热源进行热交换，致使井下各段空气密度不断发生变化，造成进风和回风两侧空气柱的重力不平 衡，因而产生能量差，推动风流沿井巷流动，形成自然风压（由矿井自然条件产生的能量差，则为自然风压）。影响因素：1.地表气温的变化2.矿井深度3.地面大气压。机械通风的风压与自然通风的风压都是矿井通风的动力，但自然风压一般郊县且随季节变化，难以满足矿井尤其是煤矿 通风的要求，因此矿井必须采用机械通风。 6.用图说明压入式通风和抽出式通风的工作原理，并比较其优缺点
矿井通风与安全填空题及参考答案 山东科技大学 付德鑫 一、填空题 1、矿井空气主要是由___氮气____、氧气_______和二氧化碳等气体组成的。 2、矿井通风的主要任务是：___满足人的呼吸需要____；稀释和排出有毒有害气体和矿尘等；调节矿井气候。 3、矿井空气氧气百分含量减少的原因有：爆破工作、井下火灾和爆炸、各种气体的混入以及_______。 4、影响矿井空气温度的因素有：_______、_______、氧化生热、水分蒸发、空气压缩与膨胀、地下水、通风强度、其他因素。 5、矿井空气中常见有害气体有_______、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮和_______等。 6、检定管检测矿井有害气体浓度的方式有两种，一种叫比色式；另一种叫。 7、矿井气候是矿井空气的、和风速的综合作用。 8、《规程》规定：灾采掘工作面的进风流中，氧气的浓度不得低于_______％，二氧化碳浓度不得超过_______％。 9、通常认为最适宜的井下空气温度是_______℃，较适宜的相对湿度为_______％。 10、一氧化碳是一种无色无味无臭的气体，微溶于水，相对空气的密度是0.97，不助燃但有_______。一氧化碳极毒，能优先与人体的_______起反应使人体缺氧，引起窒息和死亡，浓度在13%～75%之间时遇高温而爆炸。 11、矿井通风系统是指风流由_______进入矿井，经过井下各用风场所，然后从_______排出，风流流经的整个路线及其配套的通风设施称为矿井通风系统。 12、矿井通风阻力包括_______和_______。 13、当巷道的_______发生变化或风流的_______发生变化时，会导致局部阻力的产生。 14、防爆门是指装有通风机的井筒为防止瓦斯爆炸时毁坏风机的安全设施。作用有三：一是_______；二是当风机停止运转是，打开防爆门，可使矿井保持自然通风；三是防止风流短路的作用； 15、掘进巷道时的通风叫掘金通风。其主要特点是：_______，本身不能形成通风系统。 16、我国煤矿掘进通风广泛使用压入式局部通风机的方式是由于压入式通风具有_______；有效射程大，排烟和瓦斯能力强；能适应各类_______；风筒的漏风对
一、简答 1.矿井内常见有害气体及最低允许浓度 CO是一种无色、无味、无臭的气体，矿内空气中CO浓度不得超过%。H2S无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，《规程》规定H2S的允许浓度为%。NO2是一种褐红色的气体,有强烈的刺激气味,《规程》规定，氮氧化合物不得超过%。SO2为无色气体，有强烈的硫黄气味及酸味，允许浓度为%。NH3一种无色、有浓烈臭味的气体，《规程》NH3允许浓度为%。CH4是一种无色、无味、无臭的气体，。H2无色、无味、无毒，允许浓度为%。 2.通风阻力的形式及降低摩擦阻力的措施， 形式：通常矿井通风阻力分为摩擦阻力与局部阻力两类 措施：①降低摩擦阻力系数②扩大巷道断面③选用周界较小的井巷④减少巷道长度 ⑤避免巷道内风量过大 3.在井巷中任一位置都有哪些能量及其定义 在井巷中，任一断面上的能量（机械能）都由位能、压能和动能三部分组成。 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的一种能量叫重力位能，简称位能，用Ep0表示。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，(Ep)。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，质量为 m 的物体所具有的动能用Ev。 4.等积孔的概念及用途，一个矿井的等积孔大小说明什么问题 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）。等积孔就是用一个与井巷风阻值相当的理想孔的面积值来衡量井巷通风的难易程度。用A来表示。 5.什么是自然风压，其影响因素是什么，自然风压能否代替机械通风，为什么 由于空气进入井下后必与各种热源进行热交换，致使井下各段空气密度不断发生变化，造成进风和回风两侧空气柱的重力不平衡，因而产生能量差，推动风流沿井巷流动，形成自然风压（由矿井自然条件产生的能量差，则为自然风压）。影响因素： 1.地表气温的变化 2.矿井深度 3.地面大气压。机械通风的风压与自然通风的风压都 是矿井通风的动力，但自然风压一般郊县且随季节变化，难以满足矿井尤其是煤矿通风的要求，因此矿井必须采用机械通风。 6.用图说明压入式通风和抽出式通风的工作原理，并比较其优缺点