《通风安全学》自学指导书
成人函授教育
《通风安全学》自学指导书
适用采矿工程出函授本、专科
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目 录
一、前言... 2
二、各章节自学内容.... 3
第一章 矿井空气... 3
第二章 矿井空气流动基本理论... 4
第三章 井巷通风阻力... 5
第四章 通风动力... 7
第五章 矿井通风网络中风量分配与调节... 8
第六章 局部通风... 9
第七章 通风系统与通风设计... 11
一、前言
1、课程性质和任务
本书是采矿工程专业主要专业课程之一。与《煤矿开采学》配套使用，也是矿蟛设计重要内容。
本教材充分反映了国内外通风安全最新技术发展和较为成熟的科研成果，国求理论联系实际，既适用于采矿专业教学需要，又适用于现场管理需要，按照煤矿安全形势需求，本书将基础知识进行了整合，使内容简明，重点突出，强调了安全检测仪器使用和现代化安全管理。
2、自学方法
函授教学的基本特点是以“自学为主，面授为辅”，二者密切配合。函授生必须按照进度计划，制定好自学计划，安排好自学时间，保证正常进行自学。
首先，弄清每章节要解决的问题，并做好自学笔记，尤其是疑难问题，以便面授时解决，要求学员认真对待复习思考题和习题，保质保量完成平时作业和测验作业。并通过实验课和课间实习，提高处理实际问题能力。为今后工作奠定坚实基础。
3、教学安排
自学 90学时 面授 30学时
复习 10学时 共130学时
实验一：风表测量风速
实验二：气体检测仪器、仪表（测CH4、CO2、CO）
参观实习：矿井主要通风机（请矿工程师讲课）
二、各章节自学内容
第一章 矿井空气
一、 本章基本内容和要求
本章着重阐述矿井空气成分井下各种有害气体，矿井空气安全标准，及矿井气候条件，为进一步学习矿井通风基础理论奠定基础。
二、本章内容重点
1、矿井空气的主要万分及基本性质
1）氧气（O2）20.96%
2）氮气（N2）79%
3）二氧化碳（CO2）0.04%
2、矿井空气中有害气体
1）一氧化碳CO
2）硫化氢H2S
3）二氧化氮NO2
4）二氧化硫SO2
5）氨气NH3
3、衡量矿井气候条件指标：
1）干球温度
2）湿球温度
3）等效温度
4）同感温度
5）卡他度
三、自学难度
矿井气候条件指标中“同感感温度”较难理解，是1923年由美国工程师提出。可通过实验加以理解。
实验时，先将三个受试者置于一个温度为t，相对湿度为q，风速为v的已知环境中，并记下他们的感受；然后把他们请到另一个温度（t1）可调，相对湿度为１００％，风速为v环境里，通过调节t1为第一个环境的同感温度，这个指标可以反映出温度、湿度、风速三者对人体热平衡的综合作用。
四、学习方法指导：
为了更好地掌握好有害气体危害和防治措施，可参考相关化学书籍，加深理解。
五、复习思考题与习题
１－１地面空气主要成分是什么？矿井空气与地面空气区别？
１－２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最高允许浓度有哪些规定？
１－３ＣＯ有哪些性质？说明ＣＯ对人体危害以及ＣＯ的主要来源？
１－４《规程》对矿井空气质量有哪些规定？
１－５某矿一采煤工作面ＣＯ２绝对涌出量为７.56m3/min，当供风量850m3/min，问该工作面回风流中ＣＯ２浓度为多少？能否进行正常工作？
第二章 矿井空气流动基本理论
一、本章基本内容和要求
矿井空气流动基本理论，主要研究矿井空气沿井苍流动过程中宏观国学参数的变化规律，以及能量转换关系，本章将介绍空气的主要物理参数、性质，讨论空气在流动过程中能量的变化，根据热力学第一定律和能量守恒及转换定律，推导出能量方程，能量方程在矿井通风计算时有着广泛的应用。
二、自学重点：
１、风流能量与压力
１）静压能――静压
２）重力位能
３）位能与静压关系
４）动能――动压
２、风流点压力及其相互关系
３、通风能量方程
三、自学难点
能量方程是通风工程的理论基础，应用极广。虽然有一定难度，但可通过图形描述（坡度线）来加深理解。通风能量（压力）坡度线是通风管理和均压防灭火的有力工具。
四、学习方法指导
通风能量方程是通风基础理论中较难的环节，要充分掌握和灵活运用。首先，要强化物理知和巷道系统图。明确静压――速压――位压的关系。才能应用到风量计算中去，解决生产实际中的问题。
五、复习思考题与习题
２－１说明影响空气密度大小的主要因素，压力和温度相同的干空气与湿空气相比，哪种空气的密度大，为什么？
２－２何谓空气静压，它是怎样产生的？说明其物理意义。
２－３试述能量方程中各项的物理意义
２－４抽出式通风矿井的主要通风机为什么要外接扩散器？
２－５在断面不同的水平巷道中，用压差什法测两断面的静压差为７０Ｐa，断面１的断面积为８m2，其平均风速3.5m/s，断面２断面积5m2，空气平均密度为1.25kg/m3，求该段巷道的通风阻力。(hR1-2=58Pa)
第三章 井巷通风阻力
一、本章基本内容和要求
井巷通风阻力可分为两类：磨擦阻力和局部阻力，本章将讨论通风阻力产生的原因，计算方法以及降低通风阻力措施，也是进行矿井通风设计，加强通风管理，改善通风状况基础。
二、自学重点
１、磨擦风阻与阻力
hf=λL/d*ρv2*Pa （３－１）
此公式不是严格的理论式，人们把复杂的能量损失计算总是转化为阻力系数λ。由于井巷风流均呈紊流状态，此时λ＝f(Re,ε/r)关系比较复杂。可用当直径de=4s/U代替d,则井巷磨擦阻力可简化为 hf=λ＊ρ/８＊Ｌ*Ｕ／s3*Q2
对常见的矿井井巷断面而言，误差很小，可不予考虑。
２、局部风阻
３、降低矿井通风阻力的措施
１）减小磨擦阻力系数a
２）选用周长较小的井巷断面
３）保证有足够的井巷断面
４）减少巷道长度
５）避免巷道内风量过于集中
三、自学难点
１、矿井风阻与矿井等孔
在紊流条件下，磨擦风阻和局部阻力，均与风量平方成正比，故可写成一般形式h=RQ2Pa
２、等积孔
用矿井总风阻来表示矿井通风难易程度。不够形象，但单位又复杂，因此常用等积孔作为衡量矿井通风难易程度的指标。
假定在无限空间有一薄壁，在薄壁上开一面积为Ａ（m2）的孔口，当孔口通过的风量等于矿井风量，而且孔口两侧的风压等于矿井通风阻力时，则也口面积Ａ为该矿井的等积孔。
四、自学方法：自学时做好笔记，尤其是遇到疑难问题，以待面授时向老师请教，教师也应该个别辅导答疑，认真对待学生提出的问题，认真批改作业。
五、例题
六、复习思考题与习题
3-1何谓层流，紊流？如何判别流体的流动状态？
3-2何谓风速分布系数？它与哪些因素有关？
3-3磨擦阻力系数α与哪些因素有关？
3-4某半圆拱巷道，采用砌碹支护，巷道宽3.2m，中心处高度3.4m。通过风量Q=600m3/mi试判别风流流态。
3-5磨擦阻力hf与磨擦风阻Rf有何区别
3-6已知某矿总风阻R=0.5Ns2/m8，试绘制阻力特性曲线？
第四章 通风动力
一、本章的基本内容和要求
本章将对通风机压力和自然风压对矿井通风的作用，及其影响因素和特性，进行分析研究，以便合理地使用通风动力，从而使矿井通风达到技术先进，经济合理，安全可靠。
二、自学重点
1、自然风压，及其形成计算
2、自然风压影响因素
3、自然风压控制和利用
4、通风机类型及构造
5、主要通风相附属装置
6、设备选型
三、自学难点
1、通风机实际特性曲线
2、通风机个体特性曲线
3、通风机工况点及其经济运行
四、自学方法
首先，确定本章学习目标，是为了设备选型，并使所选择风机参数，满足生产的需要，就要明确风机的特性曲线，确定合理的工况点，才能实现风机经济运行，安全可靠。也可以通过对矿井风机实际调研，加深理解积各参数的关系，使复杂的问题简单化。
五、例
根据实际工况点，从电耗大小考虑选2K-60，从可调性上看2K-60风机较好，但可反转反风，故选择2K-60N018风机
六、思考题与习题
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流内会产生自然风压吗？
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
4-3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？
4-4试述通风机串联或并联工作的目的及其适用条件
4-5某矿抽出式通风，主要通风机型号为4-72-11N020型，n=630r/min，Rm=0.735NS2/m8，扩散器出口断面Sdv=6.72m2，风阻Rd=0.035试用图解法求主要通风机工况点。
第五章 矿井通风网络中风量分配与调节
一、本章基本内容和要求
本章将介绍通风网络的形式与特性，风量分配的基本规律，通风网络中风流变化的规律，风量调节方法，应用计算机解算复杂，通风网络的算法及软件应用。
二、自学重点
1、风量平衡定律
2、能量平衡定律
3、通风网络（串联风路，并联风网角联风网）
4、矿井风量调节
5、风流稳定性分析
三、自学难点
教育处机解处复杂通风网络，难点之一是数学模型建立，难点之二是计算机应用能力。
四、自学方法
针对上述问题，学生在自学前，必须熟悉计算机应用知识，和工程数学，才能解决通风网络解算，才能合理调节矿井风量，有针对性服务于生产。
五、思考题与习题
5-1什么是通风网络，其主要构成元素是什么？
5-2矿井通风网络中风流流动基本规律有几个？写出其数学表达式。
5-3比较串联风路与并联风路的特点
5-4矿井风量调节措施可为哪几类？比较它们优缺点。
第六章 局部通风
一、本章基本内容和要求
本章讨论局部通风方法，局部通风需要风量计算，局部通风设备及其选型，局部通风技术管理，及其安全装备毓化内容。这些内容直接关系到掘进工作面安全。所以在学习时要精益求精。
二、自学重点
1、局部通风机通风：分为压入式通风，抽出式通风，压入和抽出式混合通风。通过分析不同的通风方法，当以排除CH4为主的煤巷，半煤巷掘进时应采用压式，而当以排除粉尘为主的井筒掘进时宣采用抽出式通风。
2、矿井全风压通风
3、引射器通风
4、局部通风装备
三、自学难点
掘进工作面风量计算，掘进工作面所需风量，应满足《规程》对作业地点空气的成分，含尘量，气温，风速等规定的要求，一般按下列因素计算
1、排除炮火因，所需风量
2、排出瓦斯所需风量
3、排出矿尘所需风量
4、按风速验算风量
四、自学方法
教材中关于风量计算的公式，公供参考。在实际生产中，可根据具体地质条件进行选择。为了提高应变能力，学生可参阅掘进面通风设计的作业规程，从中可受到启发。
五、思考题与习题
6-1全风压通风有哪些布置方式？简述其优缺点及适用条件？
6-2试述混合式通风特点与要求？
6-3试述局部通风特点和要求
6-4局部通风设备选型的一般原则是什么？
6-5某岩巷掘进长度1000m，采用长抽短压通风，断面为8m2，一次煤破炸药量10Kg，抽出式风筒距工作面40m，通风时间20min，计算工作面所需风量。
第七章 通风系统与通风设计
一、本章基本内容和要求
矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，其设计合理与否对全矿井的安全生产及经济效益具有长期的影响，矿井通风设计是矿井设计的主要内容之一，是反映矿井设计质量和水平的主要因素。本章讨论通风系的类型，及适用条件；采区通风及通风构筑物；矿井通风设计的内容、方法与步骤。
二、自学重点
1、矿井通风系统
2、各类矿井通风系统的优缺点及适用条件
3、矿井通风系统选择
4、采区
