《通風安全學》自學指導書
成人函授教育
《通風安全學》自學指導書
適用采礦工程出函授本、專科
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目 錄
一、前言... 2
二、各章節自學內容.... 3
第一章 礦井空氣... 3
第二章 礦井空氣流動基本理論... 4
第三章 井巷通風阻力... 5
第四章 通風動力... 7
第五章 礦井通風網絡中風量分配與調節... 8
第六章 局部通風... 9
第七章 通風係統與通風設計... 11
一、前言
1、課程性質和任務
本書是采礦工程專業主要專業課程之一。與《煤礦開采學》配套使用，也是礦蟛設計重要內容。
本教材充分反映了國內外通風安全最新技術發展和較為成熟的科研成果，國求理論聯係實際，既適用於采礦專業教學需要，又適用於現場管理需要，按照煤礦安全形勢需求，本書將基礎知識進行了整合，使內容簡明，重點突出，強調了安全檢測儀器使用和現代化安全管理。
2、自學方法
函授教學的基本特點是以“自學為主，麵授為輔”，二者密切配合。函授生必須按照進度計劃，製定好自學計劃，安排好自學時間，保證正常進行自學。
首先，弄清每章節要解決的問題，並做好自學筆記，尤其是疑難問題，以便麵授時解決，要求學員認真對待複習思考題和習題，保質保量完成平時作業和測驗作業。並通過實驗課和課間實習，提高處理實際問題能力。為今後工作奠定堅實基礎。
3、教學安排
自學 90學時 麵授 30學時
複習 10學時 共130學時
實驗一：風表測量風速
實驗二：氣體檢測儀器、儀表（測CH4、CO2、CO）
參觀實習：礦井主要通風機（請礦工程師講課）
二、各章節自學內容
第一章 礦井空氣
一、 本章基本內容和要求
本章著重闡述礦井空氣成分井下各種有害氣體，礦井空氣安全標準，及礦井氣候條件，為進一步學習礦井通風基礎理論奠定基礎。
二、本章內容重點
1、礦井空氣的主要萬分及基本性質
1）氧氣（O2）20.96%
2）氮氣（N2）79%
3）二氧化碳（CO2）0.04%
2、礦井空氣中有害氣體
1）一氧化碳CO
2）硫化氫H2S
3）二氧化氮NO2
4）二氧化硫SO2
5）氨氣NH3
3、衡量礦井氣候條件指標：
1）幹球溫度
2）濕球溫度
3）等效溫度
4）同感溫度
5）卡他度
三、自學難度
礦井氣候條件指標中“同感感溫度”較難理解，是1923年由美國工程師提出。可通過實驗加以理解。
實驗時，先將三個受試者置於一個溫度為t，相對濕度為q，風速為v的已知環境中，並記下他們的感受；然後把他們請到另一個溫度（t1）可調，相對濕度為１００％，風速為v環境裏，通過調節t1為第一個環境的同感溫度，這個指標可以反映出溫度、濕度、風速三者對人體熱平衡的綜合作用。
四、學習方法指導：
為了更好地掌握好有害氣體危害和防治措施，可參考相關化學書籍，加深理解。
五、複習思考題與習題
１－１地麵空氣主要成分是什麼？礦井空氣與地麵空氣區別？
１－２礦井空氣中常見的有害氣體有哪些？《01manbetx 》對礦井空氣中有害氣體最高允許濃度有哪些規定？
１－３ＣＯ有哪些性質？說明ＣＯ對人體危害以及ＣＯ的主要來源？
１－４《01manbetx 》對礦井空氣質量有哪些規定？
１－５某礦一采煤工作麵ＣＯ２絕對湧出量為７.56m3/min，當供風量850m3/min，問該工作麵回風流中ＣＯ２濃度為多少？能否進行正常工作？
第二章 礦井空氣流動基本理論
一、本章基本內容和要求
礦井空氣流動基本理論，主要研究礦井空氣沿井蒼流動過程中宏觀國學參數的變化規律，以及能量轉換關係，本章將介紹空氣的主要物理參數、性質，討論空氣在流動過程中能量的變化，根據熱力學第一定律和能量守恒及轉換定律，推導出能量方程，能量方程在礦井通風計算時有著廣泛的應用。
二、自學重點：
１、風流能量與壓力
１）靜壓能――靜壓
２）重力位能
３）位能與靜壓關係
４）動能――動壓
２、風流點壓力及其相互關係
３、通風能量方程
三、自學難點
能量方程是通風工程的理論基礎，應用極廣。雖然有一定難度，但可通過圖形描述（坡度線）來加深理解。通風能量（壓力）坡度線是通風管理和均壓防滅火的有力工具。
四、學習方法指導
通風能量方程是通風基礎理論中較難的環節，要充分掌握和靈活運用。首先，要強化物理知和巷道係統圖。明確靜壓――速壓――位壓的關係。才能應用到風量計算中去，解決生產實際中的問題。
五、複習思考題與習題
２－１說明影響空氣密度大小的主要因素，壓力和溫度相同的幹空氣與濕空氣相比，哪種空氣的密度大，為什麼？
２－２何謂空氣靜壓，它是怎樣產生的？說明其物理意義。
２－３試述能量方程中各項的物理意義
２－４抽出式通風礦井的主要通風機為什麼要外接擴散器？
２－５在斷麵不同的水平巷道中，用壓差什法測兩斷麵的靜壓差為７０Ｐa，斷麵１的斷麵積為８m2，其平均風速3.5m/s，斷麵２斷麵積5m2，空氣平均密度為1.25kg/m3，求該段巷道的通風阻力。(hR1-2=58Pa)
第三章 井巷通風阻力
一、本章基本內容和要求
井巷通風阻力可分為兩類：磨擦阻力和局部阻力，本章將討論通風阻力產生的原因，計算方法以及降低通風阻力措施，也是進行礦井通風設計，加強通風管理，改善通風狀況基礎。
二、自學重點
１、磨擦風阻與阻力
hf=λL/d*ρv2*Pa （３－１）
此公式不是嚴格的理論式，人們把複雜的能量損失計算總是轉化為阻力係數λ。由於井巷風流均呈紊流狀態，此時λ＝f(Re,ε/r)關係比較複雜。可用當直徑de=4s/U代替d,則井巷磨擦阻力可簡化為 hf=λ＊ρ/８＊Ｌ*Ｕ／s3*Q2
對常見的礦井井巷斷麵而言，誤差很小，可不予考慮。
２、局部風阻
３、降低礦井通風阻力的措施
１）減小磨擦阻力係數a
２）選用周長較小的井巷斷麵
３）保證有足夠的井巷斷麵
４）減少巷道長度
５）避免巷道內風量過於集中
三、自學難點
１、礦井風阻與礦井等孔
在紊流條件下，磨擦風阻和局部阻力，均與風量平方成正比，故可寫成一般形式h=RQ2Pa
２、等積孔
用礦井總風阻來表示礦井通風難易程度。不夠形象，但單位又複雜，因此常用等積孔作為衡量礦井通風難易程度的指標。
假定在無限空間有一薄壁，在薄壁上開一麵積為Ａ（m2）的孔口，當孔口通過的風量等於礦井風量，而且孔口兩側的風壓等於礦井通風阻力時，則也口麵積Ａ為該礦井的等積孔。
四、自學方法：自學時做好筆記，尤其是遇到疑難問題，以待麵授時向老師請教，教師也應該個別輔導答疑，認真對待學生提出的問題，認真批改作業。
五、例題
六、複習思考題與習題
3-1何謂層流，紊流？如何判別流體的流動狀態？
3-2何謂風速分布係數？它與哪些因素有關？
3-3磨擦阻力係數α與哪些因素有關？
3-4某半圓拱巷道，采用砌镟支護，巷道寬3.2m，中心處高度3.4m。通過風量Q=600m3/mi試判別風流流態。
3-5磨擦阻力hf與磨擦風阻Rf有何區別
3-6已知某礦總風阻R=0.5Ns2/m8，試繪製阻力特性曲線？
第四章 通風動力
一、本章的基本內容和要求
本章將對通風機壓力和自然風壓對礦井通風的作用，及其影響因素和特性，進行03manbetx 研究，以便合理地使用通風動力，從而使礦井通風達到技術先進，經濟合理，安全可靠。
二、自學重點
1、自然風壓，及其形成計算
2、自然風壓影響因素
3、自然風壓控製和利用
4、通風機類型及構造
5、主要通風相附屬裝置
6、設備選型
三、自學難點
1、通風機實際特性曲線
2、通風機個體特性曲線
3、通風機工況點及其經濟運行
四、自學方法
首先，確定本章學習目標，是為了設備選型，並使所選擇風機參數，滿足生產的需要，就要明確風機的特性曲線，確定合理的工況點，才能實現風機經濟運行，安全可靠。也可以通過對礦井風機實際調研，加深理解積各參數的關係，使複雜的問題簡單化。
五、例
根據實際工況點，從電耗大小考慮選2K-60，從可調性上看2K-60風機較好，但可反轉反風，故選擇2K-60N018風機
六、思考題與習題
4-1自然風壓是怎樣產生的？進排風井井口標高相同的井巷係流內會產生自然風壓嗎？
4-2影響自然風壓大小和方向的主要因素是什麼？能否用人為的方法產生或增加自然風壓
4-3主要通風機附屬裝置各有什麼作用？設計和施工時應符合哪些要求？
4-4試述通風機串聯或並聯工作的目的及其適用條件
4-5某礦抽出式通風，主要通風機型號為4-72-11N020型，n=630r/min，Rm=0.735NS2/m8，擴散器出口斷麵Sdv=6.72m2，風阻Rd=0.035試用圖解法求主要通風機工況點。
第五章 礦井通風網絡中風量分配與調節
一、本章基本內容和要求
本章將介紹通風網絡的形式與特性，風量分配的基本規律，通風網絡中風流變化的規律，風量調節方法，應用計算機解算複雜，通風網絡的算法及軟件應用。
二、自學重點
1、風量平衡定律
2、能量平衡定律
3、通風網絡（串聯風路，並聯風網角聯風網）
4、礦井風量調節
5、風流穩定性03manbetx
三、自學難點
教育處機解處複雜通風網絡，難點之一是數學模型建立，難點之二是計算機應用能力。
四、自學方法
針對上述問題，學生在自學前，必須熟悉計算機應用知識，和工程數學，才能解決通風網絡解算，才能合理調節礦井風量，有針對性服務於生產。
五、思考題與習題
5-1什麼是通風網絡，其主要構成元素是什麼？
5-2礦井通風網絡中風流流動基本規律有幾個？寫出其數學表達式。
5-3比較串聯風路與並聯風路的特點
5-4礦井風量調節措施可為哪幾類？比較它們優缺點。
第六章 局部通風
一、本章基本內容和要求
本章討論局部通風方法，局部通風需要風量計算，局部通風設備及其選型，局部通風技術管理，及其安全裝備毓化內容。這些內容直接關係到掘進工作麵安全。所以在學習時要精益求精。
二、自學重點
1、局部通風機通風：分為壓入式通風，抽出式通風，壓入和抽出式混合通風。通過03manbetx 不同的通風方法，當以排除CH4為主的煤巷，半煤巷掘進時應采用壓式，而當以排除粉塵為主的井筒掘進時宣采用抽出式通風。
2、礦井全風壓通風
3、引射器通風
4、局部通風裝備
三、自學難點
掘進工作麵風量計算，掘進工作麵所需風量，應滿足《01manbetx 》對作業地點空氣的成分，含塵量，氣溫，風速等規定的要求，一般按下列因素計算
1、排除炮火因，所需風量
2、排出瓦斯所需風量
3、排出礦塵所需風量
4、按風速驗算風量
四、自學方法
教材中關於風量計算的公式，公供參考。在實際生產中，可根據具體地質條件進行選擇。為了提高應變能力，學生可參閱掘進麵通風設計的作業01manbetx ，從中可受到啟發。
五、思考題與習題
6-1全風壓通風有哪些布置方式？簡述其優缺點及適用條件？
6-2試述混合式通風特點與要求？
6-3試述局部通風特點和要求
6-4局部通風設備選型的一般原則是什麼？
6-5某岩巷掘進長度1000m，采用長抽短壓通風，斷麵為8m2，一次煤破炸藥量10Kg，抽出式風筒距工作麵40m，通風時間20min，計算工作麵所需風量。
第七章 通風係統與通風設計
一、本章基本內容和要求
礦井通風係統是礦井生產係統的重要組成部分，其設計合理與否對全礦井的安全生產及經濟效益具有長期的影響，礦井通風設計是礦井設計的主要內容之一，是反映礦井設計質量和水平的主要因素。本章討論通風係的類型，及適用條件；采區通風及通風構築物；礦井通風設計的內容、方法與步驟。
二、自學重點
1、礦井通風係統
2、各類礦井通風係統的優缺點及適用條件
3、礦井通風係統選擇
4、采區
