《礦井通風》習題集
《礦井通風》習題集
緒論
思考題
1、礦井通風的任務主要有哪些？
2、我國煤礦安全生產的指導方針是什么？
第一章 礦井空氣
思考題
1-1 地面空氣的主要成分是什么？礦井空氣與地面空氣有何不同？
1-2 什么是礦井空氣的新鮮風流？污風風流？
1-3 氧氣有哪些性質？造成礦井空氣中氧氣減少的原因有哪些？
1-4 礦井空氣中常見的有害氣體有哪些？它們的來源和對人體的影響如何？《規程》對這些有害氣體的最高允許濃度是如何規定的？
1-5 用比長式檢測管法檢測有害氣體濃度的原理是什么？可用來檢測哪些氣體？
1-6 防止有害氣體危害的措施有哪些？
1-7 什么叫礦井氣候條件？氣候條件對人體熱平衡有何影響？
1-8 什么叫空氣的絕對濕度和相對濕度？礦井空氣的濕度一般有何變化規律？
1-9 為什么在礦井的進風路線中冬暖夏涼、冬干夏濕？
1-10 《規程》對礦井氣候條件的安全標準有何規定？
1-11 礦井的預熱和降溫主要有哪些方面的措施？
1-12 風表按原理和測風范圍分為幾類？機械葉輪式風表的優缺點各是什么？
1-13 風表測風時為什么要校正其讀數？迎面法與側身法測風的校正系數為何不同？
1-14 風表校正曲線的含義是什么？為什么風表要定期校正？
1-15 對測風站有哪些要求？
1-16 測風的步驟有哪些？應注意哪些問題？
習 題
1-1 井下某采煤工作面的回風巷道中，已知CO2的絕對涌出量為6.5m3/min，回風量為520 m3/min，問該工作面回風流中的CO2濃度是多少？是否符合安全濃度標準？（1.25%；符合標準）
1-2 測得井下某一工作面風流的干球溫度為22℃，濕球溫度為20℃，風速為1.5m/s，求其相對濕度和等效溫度分別是多少？（83%；14℃）
1-3 井下某測風地點為半圓拱型斷面，凈高2.8m，凈寬3m，用側身法測得三次的風表讀數分別為286、282、288，測定時間均為1min，該風表的校正曲線表達式為v真=0.23+1.002v表（m/s），試求該處的風速和通過的風量各為多少？（4.74 m/s；35.12 m3/s）
第二章 風流的能量與能量方程
思考題
2-1 什么是空氣的密度？壓力和溫度相同時，為什么濕空氣比干空氣輕？
2-2 什么叫空氣的壓力？單位是什么？地面的大氣壓力與哪些因素有關？
2-3 什么叫空氣的粘性？用什么參數表示粘性大小？粘性對空氣流動起什么作用？
2-4 何謂空氣的靜壓、動壓、位壓？各有何特點？
2-5 什么叫絕對壓力？相對壓力？正壓通風？負壓通風？
2-6 什么叫全壓、勢壓和總壓力？
2-7 在同一通風斷面上，各點的靜壓、動壓、位壓是否相同？通常哪一點的總壓力最大？
2-8 為什么在壓入式通風中某點的相對全壓大于相對靜壓；而在抽出式通風中某點的相對全壓小于相對靜壓？
2-9 礦井通風中的能量方程是什么？從能量和壓力觀點講，分別代表什么含義？
2-10 為什么從單位質量不可壓縮流體的能量方程可以推導出礦井通風中的能量方程？礦井風流應滿足什么條件？
2-11 為什么說風流在有高差變化的井巷中流動時，其靜壓和位壓之間可以相互轉化？
2-12 能量方程式中動壓和位壓項中空氣密度是否一樣？如何確定？
2-13 通風系統中風流壓力坡線圖有何作用？如何繪制？如何從圖上了解某段通風阻力的大小？
2-14 在抽出式和壓入式通風礦井中，主通風機房內的U型水柱計讀數與礦井通風總阻力各有何關系？
2-15 為什么說主通風機房內安裝壓差計是通風管理中不可缺少的監測手段？
習 題
2-1 井下某地點有兩道單扇風門，測得每道風門內外壓差為800Pa，風門門扇的尺寸高為1.5m，寬為0.8m，門扇把手距門軸0.7m，問至少用多大的力才能把門扇拉開？（548.6N）
2-2 測得某回風巷的溫度為20℃，相對濕度為90%，絕對靜壓為102500Pa，求該回風巷空氣的密度和比容。（1.21kg/m3；0.83m3/kg）
2-3 用皮托管和壓差計測得通風管道內某點的相對靜壓h靜＝250Pa，相對全壓h全＝200 Pa。已知管道內的空氣密度ρ＝1.22kg/m3，試判斷管道內的通風方式并求出該點的風速。（抽出式；9.1m/s）
2-4 在壓入式通風管道中，測得某點的相對靜壓h靜＝550Pa，動壓h動＝100 Pa，管道外同標高的絕對壓力P0＝98200Pa。求該點的相對全壓和絕對全壓。（650 Pa；98850 Pa）
2-5 兩個不同的管道通風系統如題圖2-1a、b所示，試判斷它們的通風方式，區別各壓差計的壓力種類并填涂液面高差和讀數。（a：抽出式；b：壓入式）
2-6 已知某一進風立井井口斷面的大氣壓P靜1＝99800 Pa，井深Z＝500m，井筒內空氣的平均密度ρ＝1.18kg/m3，井筒的通風阻力為h阻=85 Pa，問立井井底的絕對靜壓P靜2有多大？（105497 Pa）
2-7 如題圖2-2所示斷面不等的水平通風巷道中，測得1斷面的絕對靜壓P靜1＝96170 Pa，斷面積S1＝4m2， 2斷面的絕對靜壓P靜2＝96200 Pa，斷面積S2＝8m2，通過的風量Q＝40m3/s，空氣密度ρ1＝ρ2＝1.16kg/m3，試判斷巷道風流方向并求其通風阻力h阻。若巷道斷面都是4 m2，其它測定參數不變，結果又如何？（方向1→2，43.5 Pa；方向2→1，30 Pa）
2-8 如圖2-15所示的抽出式通風礦井中，已知礦井的通風總阻力為1840 Pa，自然風壓80 Pa（反對通風機工作）；風硐的斷面積為4m2，通過的總回風量為50m3/s，空氣密度1.2kg/m3。問主通風機房內靜壓水柱計的讀數為多大？（2014 Pa）
2-9 如圖2-16所示的壓入式通風礦井中，已知主通風機吸風段2斷面與風硐3斷面的靜壓水柱計讀數分別為h靜2＝162 Pa，h靜3＝1468 Pa；測得兩斷面的動壓分別為h動2＝110Pa，h動3＝88 Pa；地面大氣壓力P0＝101324 Pa，自然風壓H自＝100 Pa，自然風壓的作用方向與主通風機風流方向相同。試求2、3斷面的絕對靜壓、絕對全壓、相對全壓和礦井的通風阻力各為多大？（P靜2＝101162 Pa，P靜3＝102792 Pa；P全2＝101272 Pa，P全3＝102880 Pa；h全2＝52 Pa，h全3＝1556 Pa；h阻＝1708 Pa）
第三章 礦井通風阻力
思考題
3-1 何謂層流、紊流？如何判別流體的狀態？
3-2在尼古拉茲實驗資料中， 隨 或相對粗糙度而變化分為五個區，各區有何特征？
3-3 摩擦阻力系數與哪些因素有關？
3-4 局部阻力形式主要有哪些？造成能量損失的原因是什么？
3-5風流流入斷面突然擴大的阻力損失與流入斷面突然縮小的阻力損失相比較，哪一個更大？為什么？
3-6 “阻力”與“風阻”是不是同一個概念？其相互關系如何？各受什么因素影響？
3-7等積孔的含義是什么？等積孔與風阻有哪些異同與聯系？如何衡量礦井通風難易程度？
3-8 為什么要減少通風阻力？用什么方法減少通風阻力？
3-9 通風阻力測定方法有幾種？各有何優缺點？
3-10 通風阻力測定報告主要包括哪些內容？
習 題
3-1 某設計巷道的木支柱直徑 ＝16cm，縱口徑 ＝4，凈斷面積S＝4 ，周長U＝8m,長度L＝300m,計劃通過的風量Q＝1440 ,試求該巷道的摩擦阻力系數和摩擦阻力。( h摩=324Pa)
3-2 某巷道有三種支護形式，斷面積均為8m2,第一段為三心拱混凝土砌碹巷道，巷道不抹灰漿，巷道長400m；第二段為工字梁梯形巷道，工字梁高 ＝10cm，支架間距為0.5m，巷道長500m；第三段為木支架梯形巷道，支架直徑 ＝20cm,支架間距為0.8m，巷道長300m，該巷道的風量為20
第四章 礦井通風動力
思考題
4-1 礦井自然風壓是如何產生的？兩井筒深度相同時有無自然風壓？機械通風礦井中有無自然風壓？
4-2 影響自然風壓的大小和方向的因素有哪些？能否用人為的方法產生或增加自然風壓？
4-3 機械通風的礦井如何對自然風壓加以控制和利用？
4-4 自然風壓如何測定？
4-5 如圖4-1所示的通風系統，當井巷中空氣流動時，2、3兩點的絕對靜壓之差是否等于自然風壓？為什么？
4-6 通風機在運轉時，通風機房水柱計能否反映自然風壓的大小？為什么？自然風壓如何測量？
4-7《規程》中對通風機及其附屬裝置的安裝和使用有何規定？
4-8 用什么方法實現通風機的反風？在什么情況下才反風？《規程》中對通風機反風有何規定？
4-9 反映通風機工作特性的基本參數有哪些？它們各代表什么含義？
4-10 什么叫通風機的個體特性曲線？什么叫通風機的類型特性曲線？
4-11 軸流式通風機和離心式通風機風壓特性曲線及功率特性曲線有何差異？在啟動時應注意什么問題？
4-12 什么叫通風機的工況點和工作區域？通風機的工況點應在什么區域內變動才合理？
4-13 通風機為什么要安裝擴散器？
4-14 在什么情況下通風機要串聯工作？什么情況下通風機要并聯工作？怎樣保證通風機聯合工作時安全、經濟、有效？
4-15 為什么要進行通風機性能試驗？試驗時應測定哪些數據？使用哪些儀器？最后用什么形式表達實驗結果？
習 題
4-1 如題圖4-1所示的通風系統，各測點的空氣物理參數如下表，求該系統的自然風壓。（答：H自=367.88Pa）
4-2 某礦為抽出式通風，主要通風機型號為4-72-11№20型，轉速n=630r/min，礦井總風阻R=0.73575N•s2/m8，擴散器出口斷面S擴=6.72m2，風阻R擴=0.03576Ns2/m8，不考慮自然風壓，用作圖法求主要通風機的工況點。
4-3 如題圖4-2所示的礦井，實測結果：通風機風硐中的相對靜壓h靜=2256.3Pa，風硐4斷面的平均風速v4=14m/s，斷面S4=9m2，擴散器斷面S5=14m2，Z01=150m，Z12=200m，ρ01=1.22kg/m3，ρ12=1.25kg/m3，ρ34=1.2kg/m3。試求該礦井的自然風壓H自、礦井通風總阻力H總和通風機的靜壓H通靜、動壓h通動，全壓H通全各為多少？
4-4 某抽出式通風礦井，從通風機房的水柱計讀得h靜=1353.8Pa，風硐中測靜壓斷面的風速為12m/s，空氣密度ρ=1.2kg/m3。當停止通風機運轉關上閘板時，在通風機房水柱計上讀得的讀數為215.8Pa，此時水柱計液面移動方向與通風機運轉時的移動方向相反，試求該礦井的通風總阻力為多少？ （答：h總=1483.2Pa）
4-5 某礦使用2K60-1№18軸流式通風機做抽出式通風，通風機的個體特性曲線如題圖4-3所示，礦井的總風阻R=0.56Ns2/m8，試求通風機的風量、靜壓、效率和輸入功率各為多少？若礦井總風阻降為R=0.14 Ns2/m8時，通風機運轉是否經濟？ （答：Q通=73m3/s，H通靜=3000Pa，η靜=0.76，N通入=270kW。當R=0.14 Ns2/m8，通風機的效率低于60%，運轉不經濟）
4-6 某礦使用2K60-1№18與2K60-1№24兩臺主要通風機做抽出式通風，一臺運轉，一臺備用。№18通風機的葉片安裝角為25。，№24通風機的葉片安裝角為20。，其特性曲線如題圖4-4所示。由于生產急需增加風量，暫時將兩臺通風機并聯運轉，已知礦井總風阻R=0.17 Ns2/m8，試用作圖法求并聯運轉時礦井的總風量與總風壓，并判斷并聯運轉是否經濟可靠。
思考題
5-1 什么叫通風網路？簡述分支、節點、回路、樹、余樹及獨立回路等術語的含義。
5-2 什么叫通風網路圖？繪制通風網路圖的一般步驟與一般原則分別是什么？
5-3 什么叫串聯通風、并聯通風和角聯通風？各有何特性？
5-4 比較串聯通風與并聯通風的特點。
5-5 什么叫風量自然分配？影響流入并聯網路分支風量的因素是什么？
5-6 寫出簡單角聯網路中角聯分支風向判別式，并分析影響其風向變化的因素。
5-7 風量分配的基本定律是什么？寫出其數學表達式。
5-8 解算復雜通風網路的目的是什么？試述斯考德-恒斯雷法的基本思路。
第六章 礦井風量調節
思考題
6-1 為什么風量調節是礦井通風管理的主要內容？
6-2 什么是局部風量調節？什么是礦井總風量調節？二者有什么不同？
6-3 增阻調節法的實質是什么？
6-4 增阻調節法對礦井通風網路有什么影響？
6-5 使用增阻調節法對應注意哪些問題？
6-6 降阻調節法的實質是什么？
6-7 使用降阻調節法時應注意哪些問題？
6-8 輔助通風機調節法的實質是什么？
6-9 使用輔助通風機調節法時應注意哪些問題？
6-10 礦井總風量調節的方法主要有哪些？
習 題
6-1 某采區通風系統如題圖6-1所示，各段巷道的風阻為：R =0.08，R =0.15，R =0.18，R =0.15，R =0.10Ns /m ,系統總風量Q =40m /s,各分支需要的風量為：Q =15 m /s, Q = 20 m /s,Q =5 m /s。若采用風窗調節（風窗設置處巷道斷面積為S=4 m ），應如何設置風窗，風窗的面積值為多少？調節后系統的總風阻、總等積孔為多少？（S =1.87 m ， S =0.63 m ，A=2.67 m ，R =0.198 Ns /m ）
6-2 如題圖6-2所示的通風系統，已知：R =1.5，R =0.9 Ns /m ，L =1500m，L =1000m。因生產需要，兩分支BCD、BDE的風量均為20m /s，若采用全長擴大斷面的調節措施，問需要在哪個分支上擴大斷面？斷面擴大到多少平方米（擴大后巷道斷面形狀為梯形，α=0.02）？（S =7.19 m ）
6-3某巷道通風系統如題圖6-3所示，已知各分支風阻為：R =1.2，R =0.4， R = R =3.2，R =0.6，R = 2.8，R =0.3 Ns /m 。各分支需要的風量為：Q=30 m /s ，Q =10 m /s， Q =20 m /s。若采用輔助通風機法調風量，試計算輔助通風機的風壓及調節后系統的總阻力？（h =760P ,h=1630 P ）
第七章 礦井通風系統
思考題
7-1 什么叫礦井通風系統？它包括哪些內容？
7-2 礦井主要通風機的工作方式有幾種？各適用于什么條件？
7-3 在瓦斯礦井中，主要通風機為什么常用抽出式通風？
7-4 礦井的通風方式有幾種?各適用于什么條件?
7-5 采區通風系統應滿足哪些基本要求?
7-6 在什么條件下才允許采煤工作面之間及采煤工作面與掘進工作面之間串聯通風？
7-7 何謂上行風、下行風？試分析采煤工作面采用上行通風和下行通風的優缺點。
7-8 采煤工作面通風系統有幾種布置形式？試分析其特點及適用條件。
7-9 試述通風設施的種類及其作用。對不同的通風設施有何質量要求?
7-10 什么叫漏風？漏風是如何分類的？漏風的主要危害有哪些？
7-11 產生漏風的原因是什么?如何防止漏風?
7-12 為什么要繪制通風系統圖？圖上應包括哪些內容？
7-13 為什么要繪制通風網路圖？通風網路圖有何作用?
習 題
7-1 分析給定的礦井通風系統的優缺點，并提出改革建議。
7-2 繪制圖7-6和圖7-11的通風網路圖。
7-3 分析《規程》對下行通風的有關規定。
7-4 分析《規程》對采區上山的有關規定。
第八章 掘進通風
思考題
8－1 全風壓通風有哪些布置方式?試簡述其優缺點和適用條件。
8－2 簡述壓入式通風的排煙過程及其技術要求。
8－3 試述局部通風機壓入式、抽出式通風的優缺點及其適用條件。
8－4 試述混合式通風的特點與要求。
8－5 有效射程、有效吸程的含義是什么?
8－6 局部通風機串聯、并聯的目的、方式和使用條件是什么？
8－7 試述局部通風設計的步驟。
8－8 局部通風機選型設計的一般原則是什么？
8－9 掘進通風安全裝備系列化包括哪些內容？有何安全作用？
8－10 風筒的選擇與使用應注意哪些問題？
習 題
8－1 某巖巷掘進長度為250m，斷面為8m2，風筒漏風系數為1.18，一次爆破炸藥量為10kg，采用壓人式通風，通風時間為20min，求該掘進工作面所需風量。(Q需＝89.96m3/min)
8－2 某巖巷掘進長度為300m，斷面為6m2，一次爆破最大炸藥量10kg，采用抽出式通風，通風時間為15min，求該掘進工作面所需風量。（Q需＝24.14 m3/min）
8—3 某巖巷掘進長度1200m，用混合式(長抽短壓)通風，斷面為8m2，一次爆破炸藥量10kg，抽出式風筒距工作面40m，通風時間20min。試計算工作面需風量和抽出式風筒的吸風量。（Q出＝29.59 m3/min，Q入＝36.98 m3/min）
8－4 某風筒長1100m，直徑800mm，接頭風阻為0.2Ns2／m8，節長50m，風筒摩擦阻力系數為0.003Ns2／m4，試計算風筒的總風阻。（5.87 Ns2/m8）
第九章 礦井通風設計
思考題
9-1 礦井通風設計的依據和要求是什么？
9-2 如何正確礦井通風系統？
9-3 礦井需風量的計算原則和方法是什么？
9-4 如何計算礦井通風總阻力？
9-5 選擇礦井主要通風機的要求有哪些？
9-6 如何計算噸焊通風成本？
9-7 生產礦井通風設計有什么特點？
習 題
9-1 某礦井炮采工作面瓦斯絕對涌出量為2.8m /min，進風流中不含瓦斯；工作面采高2.0m，平均控頂距3.2m，溫度21 C；工作面最大班工作人數為22 人；該工作面一次起爆炸藥為10kg；試計算該工作面的需風量為多少？（Q =461 m /min）
9-2 某礦井地質與開拓開采情況如下，試進行礦井通風設計：
井田走向長8400m，傾角 =15 ~18 ，相對瓦斯涌出量為11 m /t，煤塵具有爆炸危險性。礦井開拓開采情況如下：
A、礦井生產能力與服務年限
礦井生產能力為0.9Mt/a,服務年限46a。
B、礦井開拓方式與采區劃分
礦井采用立井單水平上下山分區式開拓。全礦井共劃分12個采區，上山部分6個（見題圖9-2），下山部分6個。上山部分服務年限25年，下山部分服務年限21年。礦井開拓系統如題圖9-1所示。主、副井布置在井田的中央，通過主石門與東西向的運輸大巷相連通。總回風巷布置在井田的上部邊界，回風井分別布置在上山采區NO6上部邊界中央，形成兩翼對角式通風系統。
C、采煤方法
采區巷道布置如題圖9-3所示。礦井有兩個采區同時生產，共3個采煤工作面，其中兩個生產，一個備用；采煤方法為走向長壁普通機械化采煤。工作面長150m，采高2.2m，采用全部垮落法管理頂板，最大控頂距4.2m，最小控頂距3.2m；最大班工作人數26人；作業形式為兩采一準。每個采區各有兩個煤巷掘進工作面，采用打眼放炮破煤。
D、礦井工作制度
礦井年工作日300天，工作制度為“三八”作業。井下最大班工作人數120人。
E、井巷尺寸及支護情況見題表9-1。
