通风作业题答案.doc

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？
N2(78%) O2(20.96%) CO2(0.03%) Ar(1%) 其他稀有气体（0.01%）
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？
物理性质：氧是无色、无臭、无味、无毒和无害的气体，比重为1.105，是人和其他动物呼吸所必需的物质
化学性质：氧是很活跃的元素，易使其他物质氧化，并能助燃
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？
绝对压力：单位容积风流的压能
相对压力：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差
正压通风时，风流在风压测任一点的相对静压是正值，ht=hs+hv，故ht>hs
负压通风时，风流在抽风测任一点的相对静压是负值，ht=hs-hv，故ht<hs
2-4 试述能量方程中各项的物理意义。

2-5 分别叙述在单位质量和单位体积流体能量方程中，风流的状态变化过程是怎样反映的？
单位质量能量方程表示单位质量的流体在通过1,2两端面的过程中，因克服阻力而消耗的机械功，故通过机械功的变化反应风流状态变化过程
单位体积流体能量方程是风流在起末两断面的压能差，位能差和动能差之和，即风流在起末两断面上的总能量之差，可通过总能量的变化来反映风流状态变化
3-1 解释层流、紊流的概念，并介绍判别流体的流动状态的方法。
层流是指流体各层的质点互不混合，质点流动的轨迹为直线或有规则的平滑曲线，并与管道轴线方向基本平行
紊流是指流体的质点强烈相互混合，质点的流动轨迹极不规则，除了沿流动总方向发生位移外，还有垂直于流动方向的位移，且在流体内部存在着时而产生，时而消失的涡旋
判别方法：对于圆形巷道，雷诺数Re=Vd/v
对于非圆形巷道，风流雷诺数Re=4VS/vU
当Re≤ 2300时，层流；当Re>100000时，紊流
3-2 通风阻力和风压损失在概念上是否相同？它们之间有什么关系?
不相同；通风阻力的大小等于风压损失量；
通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力两类，它们与风流的流动状态有关；
风压损失指风流的静压、动压、位压损失之和
3-3 通风阻力有几种形式？产生阻力的物理原因是什么?
两种形式：摩擦阻力是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，引起内外摩擦因而产生阻力；‚局部阻力是风流再井巷的局部地点，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
3-4 通风阻力与井巷风阻有什么不同？
通风阻力是风流在巷道中流动所产生的局部阻力和摩擦阻力，而井巷风阻是反映井巷特征的物理量，它只受l、u、s和a的影响，二者的关系为：

3-5 矿井等积孔的含义是什么？如何计算？
等积孔表示井巷或矿井通风难易程度的假象孔口

3-6 降低通风阻力有什么意义?降低摩擦阻力和局部阻力可以采用的措施有哪些？
降低矿井通风阻力，对管理自然发火和瓦斯，减少通风电费方面都有重要意义
降低摩擦阻力的措施：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
降低局部阻力损失的措施：在巷道内尽可能避免巷道断面的突然扩大或突然缩小，尽可能避免转90度的弯，在拐弯处的内侧或外侧要做成斜面或圆弧形，拐弯的弯曲半径尽可能加大，还可以设置导风板等
4-1 自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高相同的井巷系统内是否会产生自然风压？
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
会产生自然风压，因为进排风井内密度不同致使两端空气柱重量不同
4-2 影响自然风压大小和方向的主要因素是什么？能否用人为的方法产生或增加自然风压？
主要因素：矿井进风和出风两侧空气柱的高度和平均密度
可以，如把回风井井口安置在高处，把进风井井口或平峒口安置在低处；在回风井口修建风塔；多掘和高地表相同的回风井；在回风井和风塔内安装暖气管道等
4-3 什么叫通风机的工况点？如何用图解法求单一工作或联合工作通风机的工况点，举例说明。
通风机工况点就是通风机实际工作点
以轴流式通风机抽出式通风为例：
4-4 试述通风机串联或并联工作的目的及适用条件。
通风机串联的目的是增加风压，保持风量不变；适用于风网阻力较大的情况；
通风机并联的目的是保持风压不变，提高风量；适用于风网阻力较小的情况
4-5 描述主要通风机特性主要参数有哪些？物理意义是什么？
风压：是风流在起点终点间的能量差，是矿井通风的动力
风量：是单位的时间内通过某断面上的风的容积
功率：输入功率（单位时间内输给通风机的电能）
输出功率（单位时间内通风机把电能转化为风流压能的大小）
效率：通风机输出功率与输入功率之比，反映了通风机的实际工作质量

4-6 轴流式通风机和离心式通风机的风压和功率特性曲线各有什么特点？在启动时应注意什么问题？
离心式通风机风压随着风量的增加而增加，而下降较慢，使功率随风量的增加而增加，即矿用离心式通风机的个体功率特性曲线是逐渐上升的，在启动通风机时，为避免启动电流过大而烧毁电机，离心式通风机应关闭闸门在风量最小时启动，启动后再打开闸门；
轴流式通风机风压特性曲线和功率特性曲线都是先减小后增大，最后又减小，在特性曲线的实用阶段，风压随风量的增加而较大地下降，使功率随着风量的增加而减少，即轴流式通风机的个体功率特性曲线的实用段是逐渐下降的，在启动通风机时，应打开闸门在风量最大时启动
4-7 主要通风机附属装置各有什么作用？设计和施工时应符合哪些要求？
反风装置：使正常风流反向，当发生火灾和瓦斯爆炸时使用；要求在10min内能把矿井风流方向反转过来，而且要求反风后的风量不小于正常风量的60%
防爆门：当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气浪将防爆门掀起，从而起到保护主扇的作用；要求防爆门不得小于出风井口的断面面积，并正对出风口的风流方向
风峒:矿井主扇和出风井之间的一段联络巷道；①风峒断面不宜太小，其风速以10m/s为宜，最大不应超过15m/s②风峒的风阻应不大于0.0196Ns/m，风峒的阻力不大于100～200Pa③风峒及其闸门等装置，结构要严密，以防止大量漏风④风峒内应安设测量风速和风流压力的装置
扩散器：将通风机出风口的速压大部分转变为静压，以减少通风机出口的速压损失，提高通风机的静压
消音装置：为了保护环境，降低噪音；通风机的噪音不得超过90dB
5-1 全风压通风有哪些布置方式？试简述其优缺点及适用条件。
总风压通风方法：利用纵向风墙导风，利用风筒导风，利用平行巷道通风
缺点及适用条件：总风压通风法的最大优点是安全可靠，管理方便，但要有足够的总风压，以克服导风设施的阻力，否则不能采用
5-2 简述引射器通风的原理、优缺点及适用条件。
引射器通风原理：利用压力水力或压缩空气经喷咀高速射出产生射流，周围的空气被卷吸到射流中，为了减少射流与卷吸空气间冲击损失，在混合管内掺混，整流后共同向前运动，使风筒内有风流不断流过
引射器通风具有设备简单、安全，水引射器有利于除尘和降温的优点。但产生的风压低、送风量小、效率低、费用高，只有在用水砂充填采煤法德矿井中，才可以顺便使用水风扇，为满足掘进通风的风压与风量要求，可用多喷咀进行串联通风
5-3 简述压入式通风的排烟过程及其技术要求。
工作面爆破后，烟、尘充满迎头，形成一个炮烟抛掷区，风流由风筒射出后按紊动射流的特性使炮烟被卷吸到射出的风流中，二者掺混共同先前移动
为了能有效地排出炮烟，风筒出口与工作面的距离不能超过有效射柱，否则会在工作面附近出现烟流停滞区，压入式通风风筒出口到工作面的距离约为
≤ lj=（4～5） ，lj–有效射程 ，s–掘进巷道净断面面积，
5-4 试述压入式、抽出式通风的优缺点及其适用条件。
优缺点：对于压入式通风，由于局扇和启动装置都位于新鲜风流中，在瓦斯矿井运转安全；风筒出口风流的有效射程长，排烟能力强，工作面的通风时间短，而且可用柔性风筒。但污风沿巷道排出，污染范围广，巷道的通风时间长。抽出式的优缺点恰遇上述相反
适用于断面不大，要求风量不大的巷道中掘进
5-5 试述混合式通风的特点与要求？
长压断抽式：
特点：主要适用于柔性风筒，成本低，除尘器常移动且增大抽出式通风机的通风阻力，除尘效果差时，可使巷道承受一定程度的污染
要求：以压入式通风为主，靠近工作面一段用抽出式通风，抽出式通风要配备除尘装置，风筒重叠段风速V>0.5m/s（排瓦斯）；或V>0.15m/s（除尘）
长抽断压式：
①前压后抽式：
特点：不需配备除尘装置，不会增加通风阻力，能解决巷道污染问题，整个巷道通风状况较好，抽出式风筒要用带刚性骨架的柔性风筒或硬质风筒，成本高
要求：以抽出式为主，靠工作面设一段用压入式通风，压入风筒靠近工作面，抽出风筒口在压入风筒的后面，不需配备除尘装置
②前抽后压式：
特点：工作面污染范围短，但清洗工作面炮烟的能力差，其他特点同前压后抽式
要求：以抽出式为主，抽出风筒口靠近工作面，巷道中设一段压入式风筒，该风筒出风口在抽出的后面
压入式风筒口与工作面的距离，炮掘进时按lp≤ lj=（4～5）估算；机掘时应该在机组转载点后面一定的距离，吸入式风筒吸口应靠近工作面5米左右
5-6 有效射程、有效吸程、炮烟抛掷长度及稀释安全长度的含义是什么？
有效射程：风流从风筒出口到转向点的距离叫做有效射程（lj）
有效吸程：抽出式通风方式在风筒吸口附近形成一股流入风筒的风流，离风筒越远风速越小，只能在一定距离以内有吸入炮烟的作用，这段距离称为有效吸程（ls）
炮烟抛掷长度：工作面爆破后，烟、尘充满迎头，形成一个炮烟抛掷区，这个炮烟抛掷区的长度称为炮烟抛掷区长度
稀释安全长度：从工作面到炮烟被稀释到安全浓度的距离
5-7 可控循环通风的含义及其优缺点、适用条件是什么？
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： （流入风量为正，流出风量为负）
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 ， m/s
风压：h串=h1+h2+…+hn= ， Pa
风阻：R串=R1+R2+…+Rn= ， Ns/m
等积孔：A串=
并联风路特点
风量：Q并=Q1+Q2…+Qn= ， m/s
风压：h并=h1=h2=…=hn ，Pa
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 时Q5由b→c；
当 时Q5由c→b；
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，它是采区内巷道间的主要调节措施，但这种调节法使矿井的总风阻增加，如果主风扇的风压曲线不变，势必造成总风量下降，要想保持总风量不变，就得改变风压曲线，提高风压，增加通风电力费
②降阻调节的优点是使矿井总风阻减少，若主风扇风压曲线不变，采用降阻调节后，矿井总风量增加，但这种调节法工程量较大，投资较多，施工时间也较长
③增压调节法和降阻调节阀比较：由于前者在阻力较大的风路中安装辅扇，故可不必提高主扇作用于这条风路上的风压，而相当于主扇对于这条风路的风阻下降，这和降阻调节法类似；它比降阻调节法施工快，施工也比较方便，但工程管理较复杂，安全性比较差；通常，前者经济性较好；
④增压调解法和増阻调节法比较：虽然增压调节法增加辅扇的构置费、安装费、电力费和绕道的开掘费等，但它若能使主扇的电力费降低很多服务时间又长时还是比较经济的，缺点是管理工作比较复杂，安全性较差，施工比较困难
（2） 矿井总风量的调节：
改变主扇特性曲线的调节法：①改变轴流式通风机动轮叶片的安装角
②改变通风机的转速
改变主扇工作风阻的调节法