安全专业通风试题A答案.doc

华 北 科 技 学 院

2009／2010学年第一学期考试试卷（2007 级）

考试科目： 矿井通风 选用试卷： A 适用专业： 安全工程（本科）

一、填空题（每空1分，共15分）

1．煤矿“一通三防”是指通风、瓦斯防治、粉尘防治和火灾防治。

2．煤矿主要通风机附属装置包括风硐、扩散器（塔）、防爆盖（门）和反风装置。 3．在标准状态下，1大气压=760mmHg=10336mmH 2O=101292.8Pa 。

4．《煤矿安全规程规定》，按体积百分比计算，采掘工作面进风流中O 2浓度不得低于20%，CH 4浓度不得超过0.5%，所有作业地点CO 浓度都不得超过0.0024%。

5．在抽出式通风的实验管道中，若在某点测得相对静压为1000Pa ，速压为50 Pa ，则其相对全压为950 Pa ；而在压入式通风的管道中，若在某点测得相对全压为1000Pa ，

速压为50 Pa ，则其相对静压为950 Pa 。

二、判断题（对—√，错—×，每小题0.5分，共5分）

1．风流总是由绝对静压大的地点向绝对静压小的方向流动。 [ × ] 2．为保证通风机的安全启动，离心式主要通风机应该在其风量尽可能小的状态下启

动，而轴流式主要通风机应该在其风量尽可能大的状态下启动： [ √ ]

3．严禁1台局部通风机同时向2个作业的掘进工作面通风，但一个掘进工作面可以使用3台以上的局部通风机同时供风，当瓦斯涌出量增加时，还可以增加局部通风机数量，加大掘进工作面的通风能力。 [ × ]

4．在同温同压下，大气中相对湿度越高，空气的密度就越小。 [ √ ]

5．专用回风巷是指在采区巷道中，专门用于回风，不得用于运料、安设电气设备的巷道。在有煤与瓦斯突出危险的区域，专用回风巷道还不得行人。 [ √ ]

6．在采用压入式通风的掘进巷道中，局部通风机距离回风口的距离不得小于10m 。局部通风机所在巷道的风量不得小于局部通风机的吸风量。 [ √ ]

（部 专业、班级 姓 学

密

封

装

订 线

7．矿用通风机按其服务范围和所起的作用分为主要通风机、轴流式通风机和离心式通风机三大类。[ ×] 8．当井下发生火灾或瓦斯爆炸后，首先应该立即停止主要通风机的运转。[ ×] 9．在煤矿井下任何一个通风网络，若设法使风流方向完全改变，只要通过该网络的总风量不变，则整个网络产生的总通风阻力应该不变。[ ×] 10．在抽出式通风系统中，主要通风机装置的静压和自然风压一起克服系统的总阻力，而在压入式通风系统中，主要通风机装置的全压和自然风压一起克服系统的总阻力及回风井出口的动能损失。[ √]

三、计算题（共60分）

1.（25分）淮北矿业集团芦岭煤矿目前有4个生产采区，由东西总回风大巷连接，实行分区通风，由处于回风大巷中部的南风井集中回风。已知进风井井口标高为+25m，井下最低水平巷道的标高为-400m，南回风井井口标高为+50m，风机房水柱计读数为3400Pa，水柱计承压孔所在风硐断面积为21m2。井下总回风量为12000m3/min，地面漏风量为600m3/min且漏在水柱计承压孔所在风硐的前段。设地面25m范围内空气的平均密度为1.00kg/m3，矿井进风系统平均空气密度为1.15kg/m3，采区及回风系统平均空气密度为1.10kg/m3。试求：

（1）矿井通风系统的自然风压H n；

（2）矿井通风系统通风机装置静压H fs；

（3）矿井通风系统的通风总阻力H r；

（4）矿井通风系统的总风阻R1、地面漏风通道的等效风阻R2和主要通风机的工作风阻R f；

（5）矿井通风系统的等积孔A；

（6）由于生产区域扩大且井下瓦斯涌出量增加，井下供风紧张，欲重新启用位于回风大巷东部的东风井，使东风井和南风井各负责两个采区的回风。请定性说明，一旦东风井安装主要通风机并运行，而井下通风系统基本不变，南风井系统的通风参数变化趋势会如何？实际上，为提高整个矿井通风系统的稳定性，重点需要注意什么问题？

答：风机风量为：Q f =12000+600=12600m 3/min=210m 3/s

水柱计承压孔所在风硐断面风流的平均速压为：h v2=1.1×（210/21）2/2=55（Pa ） （1）H n =1.00×25×9.8+1.15×425×9.8-1.10×450×9.8=183.75（Pa ） （2分） （2）H fs =h s2-h v2=3400-55=3345（Pa ） （6分） （3）H r = H fs +H n =3345+183.75=3528.75 （Pa ） （4分） （4）R 1=H r /2002=3528.75/40000=0.0882（kg/m 7） （3分）

R 2=H fs /102=3345/100=33.45（kg/m 7） （3分） R f =H fs /2102=3345/2102=0.0.076（kg/m 7） （3分） （5）2475.3528/20019.1/19.1m H Q A r =?== （1分）

（6）实际上将东风井开启后，矿井变为两翼对角式通风系统，全矿井总风量增加，

公共风路风量也增加，南风井系统通风阻力也会增加，风量减少。对于两翼对角式通风系统，为保证通风系统的稳定性，应该将二者的回风系统隔断，使二者相互独立，避免干扰。同时，应该设法减少二者公共风路的风阻。 （5分）

2.（10分）我们在华东地区某矿井用压差计配合胶皮管进行通风阻力测定时，在测段1-2间，YYT-2000型压差计读数为200，压差计的档位系数为0.3，同时在1号测点用JFY-1型矿井通风参数检测仪测得绝对气压P 1=1050.0hPa 。设该巷道长度为1000m ，断面积均为10m 2，平均周长为12m ，平均风量为6000m 3/min ，两断面标高分别为Z 1= -400m ，Z 2= -300m ，该巷道中平均空气密度为1.25kg/m 3。假设所有参数测定准确，试求：

（1）该巷道的通风阻力；（2）该巷道的摩擦阻力系数α值。 （3）在同一时刻，2号测点空气的绝对压力P 2应该为多少？ 答：由于1、2两断面的断面积及风量都相同，速压差为0，

故用压差计法测定时测段的通风阻力为：h r1-2=0.3×200×10=600（Pa ） （4分） 该巷道的风阻为：R=h r /Q 2=600/（6000/60）2=0.06（kg/m 7） 该巷道的摩擦阻力系数为：

α=RS 3/LU=0.06×103/（1000×12）=0.005（kg/m 3） （2分） h r1-2=P 1-P 2+ρg （Z 1-Z 2）+(ρv 12-ρv 22)/2 P 2= P 1+ρg （Z 1-Z 2）+(ρv 12-ρv 22)/2-h r1-2

=105000+1.25×（－400＋300）×9.8+0-600=103175 （Pa ） （4分）

3.（15分）如图的通风网络中，设R 1=2.5 Ns 2/m 8，R 2=0.5 Ns 2/m 8 R 3=1.5 Ns 2/m 8，R 4=0.5 Ns 2/m 8，R 5=10.0 Ns 2/m 8

（1）试判断CD

（2）CD 分支风阻值由小变大时，CD 分支中的风流方向、风量大小有何变化？； （3）设CD 分支风阻变为无穷大，若通过A 点的总风量为3600m 3/min ，通风网络中无自然风压，请问各分支的风量如何分配？各分支的通风阻力为多少？请问A 、B 之间并联风路的总风阻R AB =?；若A 、B 之间并联风路的总风量不变，但需要使两个并联分支的风量相等，请通过计算分别说明增阻调节和降阻调节措施，并计算两种措施实施后

R 2 R 3 R 1

R 4

D C

并联风路的通风阻力。

（4）设CD 分支风阻为无穷大，通风网络中自然风压为243Pa （方向由A →C →B →D →A ），通过A 点的总风量仍然为3600m 3/min ，请问各分支的风量如何分配？各分支的通风阻力为多少？

答：（1）对于如图所示的角联风网，R 5为角联分支。因为

5

.05

.05.25.14213=?=R R R R 所以，角联分支R5的风流方向为D 到C 。 （1分） （2）CD 分支风阻由小变大时，CD 分支中的风流方向不变、风量由大变小。（2分） （3）设CD 分支风阻变为无穷大，通风网络中无自然风压，则A 、B 之间为由R 1-3=2.5+1.5=4与R 3-42=0.5+0.5=1形成的简单并联风路。有：

??

???=+=--603600

2122422131Q Q Q R Q R 即???

??=

+=60360014212221Q Q Q Q 解方程得：Q 1=20 m3/s ；Q 2=40 m3/s 又由于h A-C-B =R 1-3Q 12=4×202=1600 Pa ；h A-D-B =R 2-4Q 22=1×402=1600 Pa 所以R AB =1600/602= 0.44 Ns 2/m 8 （4分） 要使两并联风路风量相等，若采取增阻调节，则应该在A-D-B 分支增加风阻，使R A-D-B =R A-C-B ，应该增加3 Ns 2/m 8的调节风门。若采取降阻调节，则应该在A-C-B 分支降低风阻，使R A-C-B =R A-D-B ，应该降低3 Ns 2/m 8。两种措施实施后并联风路的通风阻力分别为h A -B =R 2-4Q 22=4×302=3600 Pa 和h A -B =R 2-4Q 22=1×302=900 Pa 。 （4分）

（4）设CD 分支风阻为无穷大，通风网络中自然风压为243Pa （方向由A→C→B→D→A ），通过A 点的总风量仍然为3600m 3/min ，则：

?????=

++=--603600243

2122422131Q Q Q R Q R ??

???=

++=603600243

14212221Q Q Q Q

解方程得：Q 1=21 m3/s ；Q 2=39 m3/s

此时h A-C-B =R 1-3Q 12=4×212=1764 Pa ；h A-D-B =R 2-4Q 22=1×392=1521 Pa （4分）

4.（10分）某矿采用离心式主要通风机，现在转速为400r/min ，通过风机的风量为50m 3/s ，风机装置静压为1000Pa ，综合效率为80%。请问当风机转速为600r/min ，而其它条件不变，风机的风量、风压、综合效率各为多少？两种情况下风机装置有用输出功率、总输入功率分别为多少？

答：由题意知：n 1=400 r/min Q 1=50 m 3/s H fs1=1000 Pa η1=80% 当n 2=400 r/min 时，

Q 2=(n 2/n 1)Q 1=(600/400)50=75 m 3/s （2分） H fs2=(n 2/n 1)2 H fs1=(600/400)2×1000=2250 Pa （2分） η2=80% （2分） 有用输出功率N 1=Q 1H fs1=50×1000×10-3=50 kw （1分）

N 2=Q 2H fs2=75×2250×10-3=168.75 kw （1分）

输入功率 N i1= =50/0.8=62.5 kw （1分）

N i2= =168.75/0.8=210.9 kw （1分）

四、证明题（5分）

请推导出压入式通风系统中矿井通风阻力、自然风压和主要通风机风压之间的关系式。

()()2211212112221

2

R r H h P P v v gdZ ρρρ-==-+

-+?

五、论述题（15分）

当井下生产区域扩大或瓦斯涌出量增加时，请结合国家安全生产监督管理局最近的有关指示精神，单从通风工程方面来讲，应该采取哪些措施保证安全生产？并作出通风机特性曲线示意图说明提高矿井通风能力的各种措施实施时主要通风机工况点的变化情况。

答：国家安全生产监督管理总局最近提出了“通风可靠，抽采达标，监控有效，管

理到位”的瓦斯治理“16字工作体系”，要求最大限度提高通风能力，保障安全生产。为提高矿井通风能力，我们通常从以下三方面入手：

1.提高通风机的工作能力。对于离心式通风机，通常采用提高转速措施来实现，而对于轴流式通风机，可以采用变频调速提高风机转速，也可以增加风机叶片安装角度等措施来实现。此时主要通风机工况点如图

2.最大限度地降低矿井通风阻力。如加强巷道维修，减小其摩擦阻力系数和局部阻力系数；尽量缩短矿井通风流程；在巷道断面一定时，尽可能选用周长较小的断面形状；增加巷道断面或开并联巷道；使矿井入风流尽早分开，回风流尽量晚汇合。此时主要通风机工况点如图

3.既提高通风机的工作能力又最大限度地降低矿井通风阻力。此时主要通风机工况点如图。