第2章-矿井通风网络
通风工程教案教材
第三节 通风能量方程
• 一、空气流动连续性方程 • 二、可压缩流体能量方程
第四节 能量方程在矿井通风中的应用
• 能量方程是通风工程的理论基础，应用极广。 • 了解水平风道的通风能量（压力）坡度线 • 习题：2-13、2-14
第三章 井巷通风阻力
• 当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及 井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力， 它是造成风流能量损失的原因。井巷通风阻力可分为 两类：摩擦阻力（也称沿程阻力）和局部阻力。本章 主要内容：通风阻力产生原因、计算方法及降阻措施。
• 3、氮气（N2） • 它是一种惰性气体，是新鲜空气的主要成分，
本身无毒，不助燃也不供呼吸。
• 三、矿井空气的主要成分浓度标准
害气体有哪些？及其基本 性质 CO、H2S、NO2、SO2、NH3、H2，对CO和NO2性质和危害作 较详细说明
二、矿井空气中有害气体的安全浓度标准 防治井下有害气体的措施：a、加强通风，冲淡各种有害 气体；b、对局部地点采取针对性的抽放和稀释；c、喷雾洒 水（如NO2 ）；d、加强检测与检查；e、及时设置栅栏；f、 确保密闭工程质量；g、对中毒人员要施救得当。
• 第一节、矿井空气成分 • 一、地面空气的组成，干空气与湿空气的含义与区别 • 二、矿井空气的主要成分及基本性质：地面空气与矿井空气的区
别，新鲜空气与污浊空气的界定 • 1、氧气（O2） • 缺氧窒息是造成矿井人员伤亡的原因之一，我省煤矿是主要原因
之一。
• 我省1997、1998、1999三年间瓦斯事故大部分 都是缺氧窒息事故，这三年统计情况如下：
电子课件-《矿井通风与安全(第二版)》-A10-3104 矿井通风课件第二章
Q备≥0.5×Q采
（3）掘进工作面局部通风机处的需要风量（见第 一章第五节）
（4）井下硐室需要风量计算 按矿井各个独立通风硐室需要风量的总和确定：
4．测风时应注意的问题 （1）风表的测量范围要与所测风速相适应。 （2）风表不能距离人体和巷道壁太近。 （3）风表叶轮平面要与风流方向垂直。 （4）按线路法测风时，路线分布要合理，风表的 移动速度要均匀。
（5）秒表和风表的开关要同步，确保在1min内测 完全线路（或测点）。
（6）有车辆或行人时，要等其通过后风流稳定时 再测。
二、矿井有关通风参数的计算方法 1．矿井有效风量 矿井有效风量是指风流通过井下各用风地点实测
风量之和（包括独立通风采煤工作面、掘进工 作面、备用工作面、硐室及其他用风巷道）。 矿井有效风量计算：
Q有效=∑Q采i+∑Q掘全i+∑Q硐i+∑Q备i＋∑Q其 他i （m3/min）
2．矿井有效风量率 矿井有效风量率（E）是矿井有效风量与 各台主要通风机工作风量总和之比。
矿井有效风量率计算：
E＝Q有效÷∑Q主通i×100
3．矿井外部漏风量 矿井外部漏风量是指直接由主要通风机装 置及其风井附近地表漏失的风量之和，也 是主通风机工作风量总和与矿井总进风量 之差。
矿井外部漏风量计算：
∑Q外漏＝∑Q主通i—∑Q井i
4．矿井外部漏风率 矿井外部漏风率是指矿井外部漏风量与各 台主要通风机工作风量总和之比。
第二章 矿井通风管理
§2-1 生产现场的通风管理 §2-2 矿井漏风 §2-3 井巷中风速测定 §2-4 矿井通风设施
通风安全学1通风安全学
惰性稀有气体氦、 惰性稀有气体氦、 氖、氩、氪、 氙等计在氮气中
二、矿井空气的主要成分及基本性质
新鲜空气：井巷中用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气， 新鲜空气：井巷中用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气， 污浊空气：通过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气， 污浊空气：通过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气， 1．氧气(O2) 氧气(O 氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体, 氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体,人体维持正常生命过程所需 的氧气量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。 的氧气量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。 人体输氧量与劳动强度的关系 劳动强度 休 息 轻 劳 动 中度劳动 重 劳 动 极重劳动 呼吸空气量（L/min） 氧气消耗量（L/min） 呼吸空气量（L/min） 氧气消耗量（L/min） 6-15 2020-25 3030-40 4040-60 4040-80 0.2－ 0.2－0.4 0.60.6-1.0 1.21.2-2.6 1.81.8-2.4 2.52.5-3.1
第 11 章 矿尘防治
矿尘及其性质、 §1 矿尘及其性质、尘肺病 §2 煤尘爆炸及其预防 §3 综合防尘措施
第12 章
矿山防水
地面防水、 地面防水、井下防水及其处理
第 13 章 矿山救护
§1 矿山救护队 §2 矿工自救 §3 现场急救
第一章 矿井空气
本章重点： 本章重点： 1、空气成分； 、空气成分； 2、矿井有害气体、来源及最高允许浓度； 、矿井有害气体、来源及最高允许浓度； 3、矿井气候条件 、
第一 节
一、地面空气的组成
矿井空气成份
定义：地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。 定义：地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。 矿井空气 地面空气是由干空气和水蒸汽组成的混合气体，亦称为湿空气。 地面空气是由干空气和水蒸汽组成的混合气体，亦称为湿空气。 干空气 组成的混合气体 湿空气 干空气是指完全不含有水蒸汽的空气，由氧、 干空气是指完全不含有水蒸汽的空气，由氧、氮、二氧化碳、氩、氖和其他一些微 是指完全不含有水蒸汽的空气 二氧化碳、 量气体所组成的混合气体。干空气的组成成分比较稳定，其主要成分如下。 量气体所组成的混合气体。干空气的组成成分比较稳定，其主要成分如下。 湿空气中含有水蒸气，但其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态变化。 湿空气中含有水蒸气，但其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态变化。 气体成分 氧气（O2） 氧气（O2） 氮气（N2） 氮气（N2） 二氧化碳（CO2） 二氧化碳（CO2） 按体积计／％ 按体积计／％ 20.96 79.0 0.04 按质量计／％ 按质量计／％ 23.32 76.71 0.06 备 注
矿井通风理论
第二节 空气物理性质与状态参数
井下空气由干空气、水蒸气和有害气体组成的混合气体。有 害气体的含量小，成分复杂，变化大，在工程上将井下气体当 作空气和有害气体的混合气体来分析。
空气物理性质：空气在受到力和热的作用下所表现出来的不同 与其他物质的特性。
表征空气物理性质的物理量有两类：
– 一是空气物性参数，包括气体常数、比热容和黏度等，这些物性参 数随空气中水蒸气的含量变化而变化；
– 有些情况下，根据具体条件采取其他措施，如抽放瓦斯， 煤体注入石灰水以减少H2S和SO2 ，防止煤炭自燃等。
– 爆破后空气中CO、CO2、NO2等气体浓度往往超过安全浓 度，除了采取水炮泥、喷雾洒水等措施外，必须等炮烟 吹散后方可进入掘进工作面。当发生爆炸、火灾、煤与 瓦斯突出等事故时，空气中有害气体的浓度通常是致命 的，空中氧气浓度低于安全浓度应佩带自救器。
矿井通风理论
中国矿业大学(北京)安全工程系
目录
第一章 井下空气 第一节 井下空气的成分 第二节 空气的物理性质与状态参数 第三节 井下气候条件
第二章 通风系统 第一节 矿井通风系统 第二节 采区通风系统
第三章 通风动力 第一节 矿用通风机的原理和构造 第二节 主要通风机的附属装置 第三节 通风机的实际特性曲线 第四节 自然风压及其利用
–（2）氮气
无色、无味、无臭气体，相对密度0.97，微溶于水， 不助燃，无毒。地层中涌出的氮气可增加空气中的含 量。
–（3）井下空气中常见有毒、有害气体
一氧化碳(C0)、二氧化氮(NO2)、硫化氢(H2S)、甲烷 (CH4)等。来源是爆破生成的炮烟、矿物氧化、火灾、 爆炸以及柴油机工作产生的废气等。
(六)含湿量
– 通风工程中，湿度变化，总质量也变化。在含有1kg干
矿井通风与安全第二章习题解析
2. 在压入式通风管道中，风流的相对静压在什么情况下能出现负值？在抽出式通风管道中，相对静压能否出现正值？答：在压入式通风管道中，相对全压大于零，所以当风流的相对静压绝对值小于动压绝对值时相对静压有能出现负值；在抽出式通风管道中，相对静压可以出现正值。
4. 紊流扩散系数的概念。
答：紊流扩散系数,靠近出口dd 处定量核心断面炮烟的平均浓度与硐室炮烟的平均浓度的比值。
如下图2-17所示紊流扩散系数 K=c ′cc ′: 靠近出口dd 处定量核心断面炮烟的平均浓度 c : 硐室炮烟的平均浓度5. 某矿井地表大气压力p a =101559 Pa ，矿井深度每增加100m 时，大气压力递增率为1306 Pa ，求井下-400m 处大气压力为多少？若该处气温t =18℃，求空气密度为多少？ 解：P -400=p a +4∗1306=106783Pa ρ=3.45P −400T= 3.45*106783/291 =1.27kg/m 39. 某通风管道如图2-3所示，测得12=18 mm H O h ，32=12 mm H O h ，空气密度31.2 kg/m ρ=，求所测中心点的风速并判断其通风方式。
图2-3解：全压ℎt =18×9.8 Pa； 静压ℎs =12×9.8 pa动压ℎv =ℎt −ℎs =6×9.8=58.8Pa 由动压212v h v ρ=可知：v =√2ℎvρ=√2×58.81.2=9.9 m/s10. 用皮托管和U 型管压差计测得某通风管道中压力的结果分别如图2-4所示，单位为2mm H O ，问静压、动压、全压各为多少？123判断其通风方式。
解：A. 压入式通风 ℎs =−10 mmH 2O ℎv =40 mmH 2O ℎt =30 mmH 2OB. 压入式通风 ℎs =5 mmH 2O ℎv =15 mmH 2O ℎt =20 mmH 2OC. 抽出式通风 ℎs =−10 mmH 2O ℎv =−20 mmH 2O ℎt =−30 mmH 2OD. 压入式通风 ℎs =30 mmH 2O ℎv =10 mmH 2O ℎt =40 mmH 2O13. 若梯形巷道断面分别为4、9、16㎡，空气运动粘性系数621510 m /s ν−=⨯。
《煤矿安全实务》考点讲义
煤矿安全实务第一章煤矿安全基础知识巷道断面有折线形和曲线形两类，一般巷道围岩压力小的情况下采用折线形巷道。
围岩压力大、围岩松软破碎时采用曲线形断面。
巷道掘进主要采用爆破掘进和机械掘进，爆破掘进时，可采用风动钻机或液压钻机打钻孔，电雷管和煤矿许用炸药破煤（岩），装岩机装煤(岩)。
机械掘进时，可采用综掘机或连续采煤机掘进、装岩和转运，带式输送机或刮板输送机机出矸（煤）。
井下巷道必须进行支护，具体支护材料可以选择喷射混凝土、料石砌碹、“工”字钢支架、“U”形钢棚、锚杆锚索等。
考点二：巷道顶板事故的防治预防掘进工作面顶板事故有以下措施：（1）根据掘进工作面围岩性质，严格控制控顶距；当掘进工作面遇到断层、褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子应紧靠掘进工作面。
（2）严格执行“敲帮问顶”制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。
（3）在地质破坏带或层理裂隙发育区掘进巷道时要缩小棚距，在掘进工作面附近应采用拉条等把棚子连成一体，防止棚子被推垮，必要时还要打中柱。
（4）掘进工作面冒顶区及破碎带必须背严接实，必要时要挂金属网防止漏空。
（5）掘进工作面炮眼布置及装药量必须与岩石性质、支架与掘进工作面距离相适应，以防止因爆破而崩倒棚子。
（6）采用“前探掩护支架”，使工人在顶板有防护的条件下出矸、支护，防止冒顶伤人。
敲顶棚，前冒炮第二章矿井通风★★★考点一：通风阻力测定★★★（三）摩擦阻力系数α测定现场测定时应注意以下几点：（1）必须选择支护形式一致、巷道断面不变和方向不变（不存在局部阻力）的巷道。
（2）准确测算摩擦风阻R和摩擦阻力系数α的关键是要测准h和Q的值。
测定断面应选择在风流较稳定的区域。
在局部阻力物前布置测点，距离不得小于巷宽的3倍；在局部阻力物后布置测点，距离不得小于巷宽的8~12倍。
测段距离和风量均较大，压差不低于20Pα。
（3）用风表测断面平均风速时应和测压同步进行，防止由于各种原因（风门开闭、车辆通过等）使测段风量变化产生影响。
矿井通风习题
第一章 矿井空气复习思考与习题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?2、 《规程》对矿井空气主要成分的浓度标准有哪些具体规定?3、 造成矿井空气中氧浓度减少的主要原因有哪些?4、矿井空气中的主要有害气体有哪些？其性质、来源、危害有哪些？《规程》规定的最高允许浓度为多少？5、防止有害气体的措施有哪些？6、什么叫矿井气候条件?评价矿井气候条件的主要指标有哪些？7、影响矿井空气温度的因素和矿井空气温度的变化规律是什么？8、设置测风站必须符合哪些要求？9、测风仪表按其工作原理、构造以及测风范围各分为几类？10、用风表测风为什么要校正其读数？用迎面法与侧身法测风时其校正系数为什么不同？11、用风表测风时应注意哪些事项？12、改善矿井气候条件应采取哪些措施？13、某矿井冬季总进风流的温度为5℃，相对湿度为70%。
矿井总回风流的温度为20℃，相对湿度为90%。
矿井总进、回风量平均值为2500 m 3/min 。
试求风流在全天之内从井下带出多少水分？（答：f a =4.76g/m 3，f a ′=15.48g/m 3，G△＝38t/d ） 14、某矿井地表年平均温度为t c ＝7.5℃，恒温带的深度为Z c ＝30m ，地温率为g ＝30m/℃。
求矿井深度为450m 处的岩石温度？（答：t r ＝21.5℃）15、半圆拱巷道，拱墙高1.55m,巷宽2.8m ，用侧身法测得的表速为3m/s ，该风表的校正曲线表达式为s υ= 2+c υ，计算该巷道通过的风量。
（答：Q ＝33.3m 3/s ） 第二章 矿井通风压力复习思考与习题1、何谓绝对压力、相对压力、大气压力、正压和负压？用坐标图来说明它们之间的相互关系。
2、空气从静压大的地点流向静压小的地点，其条件是什么？空气从全压大的地点流向全压小的地点，其条件是什么？3、如何理解绝对全压是绝对静压与速压之和？相对全压是相对静压与速压之和？速压有无绝对值与相对值的含义？4、“静压和速压可以相互转换”是指一个断面而言，还是指两个断面而言？同一断面上静压大的地点是否速压就小，速压大的地点是否静压就小？5、某矿采用抽出式通风如图2—23所示，用仪器测得风硐4断面的风量Q 4=40m/s ，净断面积S 4=4m 2，空气密度ρ=1.19kg/m 3，扇风机房U 形压差计的读数h=200mmH 2O ，风硐外与4断面同标高的大气压P0=101 332Pa，矿井自然风压h自=10mmH2O，自然风流方向与扇风机作用风流方向相同，试求P静4、P全4、h速4、h全4以及矿井通风阻力h阻各为多少？6、已知空气的压力为101 332Pa，温度为15℃，相对湿度为60%，试求该空气的密度。
中级安全工程师《煤矿安全》试题及答案
中级安全工程师《煤矿安全》试题及答案目录中级安全工程师《煤矿安全》试题及答案 (1)中级安全工程师《煤矿安全》试题及答案:第一章煤矿安全基础知识 (1)中级安全工程师《煤矿安全》试题及答案:第二章矿井通风 (7)中级安全工程师《煤矿安全》试题及答案:第三章矿井瓦斯灾害治理 (14)中级安全工程师《煤矿安全》试题及答案:第四章防灭火技术 (23)中级安全工程师《煤矿安全》试题及答案:第一章煤矿安全基础知识第一章煤矿安全基础知识1.在地质历史发展的过程中，含碳物质沉积形成的基本连续的大面积含煤地带称为( )。
A.煤矿B.煤海C.煤田D.煤层答案：C解析：在地质历史发展的过程中，由含碳物质沉积形成的基本连续的大面积含煤地带，称为煤田。
2.在矿区内，划归给一个矿井开采的那一部分煤田称为( )。
A.煤区B.井田C.采区D.矿区答案：B解析：一般将一个煤田划归为若干个煤矿进行开采。
划归一个煤矿开采的范围称为井田。
3.井田划分的原则不包括下列( )条件。
A.充分利用自然等条件B.合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系C.要与矿井开采能力相适应D.曲线的境界划分答案：D解析：煤田划分为井田的原则：(1)井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应;(2)保证井田有合理的尺寸;(3)充分利用自燃等条件划分井田;(4)合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系;(5)可持续发展。
故D不包括。
4.井田开拓方式种类很多，按井筒(硐)形式分为平硐开拓、斜井开拓( )和综合开拓。
A.垂直开拓B.水平开拓C.立井开拓D.平硐一斜井开拓解析：井田开拓按井筒(硐)形式可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓。
故应选C。
5.下列井工煤矿采煤方法中，不属于壁式体系采煤法的是( )。
A.综合机械化采煤B.房式采煤C.房柱式采煤D.巷柱式采煤答案：A解析：壁式体系采煤法又可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法;柱式体系采煤法分为房式和房柱式两种类型。
安全系统矿井通风
尽管矿井空气成分有了一定的变化，但主要成分仍同地面一样，由氧 气、氮气和二氧化碳等组成。
矿井通风
干空气主要成分
气体成分
氮气（N2） 氧气（O2）
二氧化碳（CO2） 氩气（Ar）
其它（水蒸汽、惰性稀
有气体和微量的灰尘与
微生物等）
按体积计 % 78.13 20.90 0.03 0.93
矿井通风
2.1.3 二氧化碳（CO2）
二氧化碳是无色，略带酸臭味的气体，相对密度为1.52，是一种 较重的 气体，很难与空气均匀混合，故常积存在巷道的底部，在静止的空气中有 明显的分界。二氧化碳不助然也不能供人呼吸，易溶于水，生成碳酸，使 水溶液成弱酸性，对眼、鼻、喉粘膜有刺激作用。
在新鲜空气中含有微量的二氧化碳对人体是无害的，但如果空气中完全不 含有二氧化碳，则人体的正常呼吸功能就不能维持。
最高允许浓度%
0.0024 0.00025 0.0005 0.00066
0.004
矿井通风
2.2.2 一氧化碳（CO）
一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体，相对对密度为0.97,微溶于水, 能与空气均匀地混合。 一氧化碳能燃烧，浓度在13～75%时有爆炸的危险； 一氧化碳剧毒且与人体血液中血红素的亲合力比氧亲和力大的250～300 倍（血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞）。一旦一氧化 碳进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合，因而减少了血红素与氧 结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液“窒息”中毒 事故。
矿内CO的来源与允许浓度
空气中一氧化碳的主要来源有：矿内爆破作业、煤炭自燃及发生火灾或 煤尘、瓦斯爆炸时都能产生一氧化碳。
矿井通风
2.2.3 硫化氢（H2S）
《矿井通风学》习题集
图4
图5
7-3 如图6所示角联风网，已知各分支风阻：R1＝0.3，R2
＝0.7，R4＝1，R3＝0.5，单位为Ns2/m8。试判断角联
分支5的风向。
7-4 比较串联风路与并联风网的特点。 6-5 矿井风量调节的措施可分为哪几类？
比较它们的优缺点。
４４ ３５ ３
２
２
11
图6
7-6 并联风网，已知R1＝1.2， R2＝0.8，单位为Ns2/m8 ； 总风量Q＝20m3/s ，求：（1）Q1、Q2 ；（2）若分支1 需风5m3/s ，分支2需风15m3/s， S1=3m2，S2=4m2，风
统等积孔为多少？１
４
R1
R3
R2
２
３
图2
F1 A
C B F2
R1
R0
R2
O
图3
第四章 矿井通风动力
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？
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离心式通风机工作原理是什么？
的特点和适用性。
6-5通风的条件是什么？什么地点人员漏风？ 6-6某矿井总风量为1800米3/分，主要通风机风量2000米3/分。
有1个采煤工作面，风量700米3/分；有2个掘进工作面， 每个碛头风量200米3/分，安装局部通风机巷道（局部通 风机吸风口之前）风量300米3/分；有采区绞车房及变电 硐室各1个，每个供风量100米3/分。用风地点都独立通 风，无独立通风的其他地点，计算矿井漏风指标。
15某矿井冬季总进风流的温度为5相对湿度为70矿井总回风流的温度为20相对湿度为90矿井总进总回风量平均为2500m14简述湿度的表示方式以及矿内湿度的变化规律
矿井通风
矿井通风矿井通风的概念及目的矿井通风概念：这种利用机械或者自然通风为动力，使地面空气进入井下，并在井巷中做定向和定量地流动，最后将污浊空气排出矿井的全过程就称为矿井通风。
矿井通风的目的：（1）供给井下人员足够的新鲜的空气，满足人员呼吸的需要。
（2）稀释和排除井下有害气体、矿尘，使之符合《规程》规定。
（3）调节井下气体条件，保障职工身体健康，提高生产效率。
矿井通风是保障矿井安全的最主要技术手段之一，因此，矿井通风的首要任务就是要保证矿井空气的质量符合要求。
第一章 矿井空气成分及安全标准 概念：一般来说，将井巷中经过用风地点以前、受污染程度比较轻的进风巷道内的空气，称为新鲜空气（新风）；经过用风地点以后、受污染程度比较重的回风巷道内的空气，称为污浊空气（乏风）。
矿井空气和地面空气主要成分基本一致，主要有氧、氮。
地面空气进入井下后，就称为矿井空气，由于煤岩中各种气体的涌出以及可燃物的氧化和采掘作业的进行，使其成分将产生变化，(1)氧气含量减少，二氧化碳浓度增加；(2)混入各种有毒有害气体；(3)混入煤尘和岩尘； 3. 井下空气中主要成分及性质 (1)氧气(O 2)它能助燃，易与其他物质发生氧化反应，是井下人员呼吸和物质燃烧必需的气体。
因此，井下应阻止空气进入采空区和火区，以防止采空区煤炭自燃及火区复燃；在人员通过的井巷中要保证充足的氧气。
①造成氧气浓度降低的主要原因有：人员呼吸；煤岩和其他有机物的缓慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸。
在井下通风不良的地点，空气中的氧浓度可能显著降低，如果不经常检查而冒然进入，就可能引起人员的缺氧窒息。
所以井下必须杜绝微风、无风巷道，在设置有栅栏的巷道门口不得冒然进入。
采掘工作面进风流中的氧气浓度不得低于20%；①氧气检查一般用“两用仪”，《煤矿安全规程》规定：矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班长、流动电钳工下井时，必须佩戴便携式甲烷监测仪。
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在风阻较大的风路中设法降低风阻，从而增大与该巷道处于同一通路中的风量，或降低与其并联的通路中
的风量。
(2)增阻调节法。
通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道的局部阻力，从而降低与该巷道处于同一通路中的风量，或
增大与其关联的通路上的风量。
第三章 矿井瓦斯灾害治理
考点 1 瓦斯的赋存及其影响因素
1.瓦斯赋存状态
个或几个网孔，其中没有交叉通风巷道的连接形式叫并联网络(并联通风)。
总风量和分风量的关系
并 = + +⋯+
总风压和分风压的关系 总等积孔和分等积孔的关系 总风阻和分风阻的关系
并= = =⋯=
并 = + +⋯+
ℎ并
1
并= = 并（
1 +
1 +··· +
1 ）
考点 10 矿井总风量调节
1.改变主要通风机特性的方法:
上行风流火灾 按发火地点和对矿井通
下行风流火灾 风的影响大小不同
进风流火灾
风流由标高高点向低点流动的火灾 风流从标高低点向高点流动的火灾 发生在进风井进风大巷或采区进风风路内的火灾
按热源不同
内因火灾和外因火灾
内因火灾的主要特点如下：
(1)一般都有预兆
(2)多发生在隐蔽地点
(3)持续燃烧的时间较长。
(4)发火率较高
第一，改变通风机转速。（正比）
第二，改变轴流式通风机工作轮叶片安装角。（正比）
第三，利用前导器调节。
2.改变通风机的工作风阻。改变通风机工作风阻，也可以 改变通风机的工况点。对于通风阻力过大的矿
井，应该采 取减阻措施来改变矿井风阻特性曲线，从而达到增加矿井 风量的目的。
矿井通风网络的解算
矿井通风网络的解算摘要：矿井通风是矿山生产的重要环节之一。
安全、可靠、经济、实用的矿井通风系统对保证井下安全生产具有重要的意义。
随着计算机技术的飞速发展，现有的通风软件存在功能比较单一，针对这种情况，本文以Visual C++6.0为开发工具、SQL Server2000为后台数据库，进行了矿井通风网络解算的研究。
关键词：通风系统，网络解算1.引言矿井通风是矿山生产的一个重要环节。
安全、可靠、经济、实用的矿井通风系统，对保证井下安全生产具有重要意义。
煤矿生产过程的瓦斯爆炸、煤尘爆炸、矿井火灾、有毒气体窒息等灾害的发生都与矿井通风有直接关系[1]。
可以说通风状况的好坏直接影响工人的安全、健康和劳动效率，直接关系到煤矿的安全生产、经济效益和可持续发展。
随着煤矿产量增加，开采深度加大和机械化程度提高，需要加大风量，形成多进风井、多回风井的复杂通风系统。
如果矿井通风管理跟不上，事故隐患不能及时发现，矿井通风安全事故将会不断发生。
不但严重危害职工的健康和生命安全，而且破坏正常的通风系统，使安全生产无法正常进行。
因此，开展矿井通风网络解算、调节与评价的一体化系统研究，对保障矿井安全生产具有十分重要的理论意义和应用价值。
2.矿井通风网络的建模研究2.1流体网络建模数学模型是程序算法设计的灵魂。
能否选取恰当的方法，并建立起准确而全面的数学模型，是软件设计成功与否的决定性因素。
①数学模型对复杂的对象或系统进行计算或仿真时，首先要建立它的数学模型。
所谓数学模型就是由一系列数学方程(包括代数方程、微分方程)描述系统的每一个具体过程，最终组成一个联立方程组。
数学模型比较抽象，但它可以比较全面地反映一个复杂系统的性质。
当对一个系统的内部机理比较清楚时，就可以利用数学模型对其进行进一步的研究。
数学模型又可分为静态数学模型和动态数学模型。
②静态数学模型静态数学模型用来描述系统在稳定状态或平衡状态下各种输入变量与输出变量之间的关系。
矿井通风网络解算
1.1.1 概述矿井通风的主要任务是根据各用风地点的需要供给新鲜风流。
新风在被送到各用风地点直至排出地面要经过许多巷道，这些进回风巷与用风巷地点形成矿井通风系统，按矿井的风流方向，依次相联而成的网状线路叫做通风网路。
在进行通风管理及设计工作中或改善矿井通风系统时，往往要进行网路解算。
解算网路的原理是依据风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律及已知参数列出方程组（独立方程的个数要和独立未知数的个数相等），然后求解。
由于未知数的个数众多，阻力定律又是二次方程，利用代数法解算甚为困难。
1931年，H〃柴操德提出几何法计算θ型网路风量；1938年，S〃威克斯提出了简单网路图解法；50年代，W〃马斯等提出了电力模拟法解算复杂的通风网路，后来又经历了通风网路（迭代）试算法。
以后这种试算法在使用中不断完善，特别是六十年代应用数字电子计算机解算通风网路以来，复杂网路迭代试算法得到了迅速发展和广泛的使用。
解算复杂的通风网路的迭代试算法可分为两类：一类是回路法，即由假定回路内分支风向和风量开始，逐步修正，使之满足风压平衡定律；一类是节点法，由假定风流节点的压力值，逐步修正压力分布值，使之满足风量平衡定律。
1.1.2 软件简介目前我矿使用的矿井通风网络解算软件原名"风丸"（以下皆称之为风丸），是由日本九州大学工学研究院井上雅弘博士编制，编制的主要计算机语言为V-Basic,它的主要工作原理：利用风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律及已知参数进行模拟解算，首先给出网路中各个回路风量的近似值，使它们满足风量平衡定律，然后利用风压平衡定律对初拟的回路风量逐一进行修正，这样经过多次反复迭代计算、修正，使风压逐渐平衡，风量逐渐接近于真值。
1.2 风丸软件的界面1.2.1软件应用环境风丸软件支持Windows 98以上计算机操作系统，对计算机的内存、CPU、硬盘、CD-ROM、打印机无特殊要求。
1.2.2 安装启动计算机，进入windows98（或以上）操作系统，插入软盘（带风丸软件的），直接将其拷进硬盘某一目录下即可，或者直接在软盘中使用。
矿井通风技术PPT课件
（二）、氮气（N2） 1、特征：“三无”，相对密度为，微溶于水，不助燃，无毒，但当氮气浓度升高时，氧气浓度相对减少，可引起缺氧窒息，是井下有害气体的一种，空气中约占79% 。 2、主要来源：煤中固有，坑木腐烂，井下大小便。 注：《规程》无具体规定，必须加强防范。
第一章 井下空气
（三）、二氧化碳（CO2） 1、特征:无色，略有酸味，相对密度1.52，不助燃烧，易溶于水，对人的呼吸有刺激作用空气中约占0·04% 。 2、对人的作用浓度：1%，呼吸急促；5-8%，呼吸加快1倍以上，10%以上有窒息危险(窒息特征略）。 3、主要来源：工作人员呼吸，煤中固有，煤氧化、坑木腐烂，爆炸、火灾，井下大小便。 4、《规程》规定：在采掘工作面进风流不得超过％，在采掘工作面和采区的回风流中，不得超过％，在矿井和一翼的总回风不得超过％。
保证煤矿通风是煤矿安全生产的首要任务，通风不保证，井下工作人员随时有死亡危险。通风不保证，不但能直接引发事故，而且往往是“祸不单行”。不但能引发窒息、中毒、瓦斯煤尘爆炸事故，而且在火灾、顶板、水灾等事故中引发其他事故。如：2004·3·29，湖南涟源香花台煤矿发生瓦斯爆炸，截止31日16：30分，井下共有14人，8人死亡、2人受伤、4人失踪。该矿2002·8被水淹，目前一直在排水，尚未恢复生产。又如：2003·12·5，沙湾苇子沟煤矿，靠自然通风，乱采滥挖，井下局扇安装在回风中，又使用普通电气设备，引发瓦斯煤尘爆炸，造成5人死亡。又如：下页
第一章 井下空气
第三节 井下气候条件 培训要求 1、应该了解内容： 矿井常用的热应力指标。 2、必须掌握内容： （1）矿井通风的目的； （2）气候因素； （3）《规程》102条 温度规定。
第一章 井下空气
第三节 井下气候条件 一、热应力指标 人体在静止状态下产热量大约70～100W，在水平巷道中行走能量消耗约290W。 人体主要散热方式：对流换热、辐射、汗液蒸发 决定人体表面散热速度的因素主要有：空气温度、湿度、风速、平均辐射温度。 井下气候标准：生产矿井采掘工作面气温不得超过26℃，机电硐室不得超过30℃ 。
中级注册安全工程师煤矿安全第二章 矿井通风含解析
中级注册安全工程师煤矿安全第二章矿井通风含解析一、单项选择题1.地下矿山漏风是指通风系统中风流沿某些细小通道与回风巷或地面发生渗漏的（）现象。
A.短路B.断路C.断相D.过负荷2.矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度超过（)％时，必须立即查明原因，进行处理。
A.0.5B.0,75C.1D.1.253.矿井必须采用机械通风，必须安装2套同等能力的主要通风机装置，其中1套作为备用，备用通风机必须能在（)min内开动。
A.10B.15C.20D.254.矿山通风机按其服务范围分类，不包括（）。
A.局部通风机B.辅助通风机C.主要通风机D.离心式通风机5.煤矿各地点的实际需要风量，必须使该地点的风流中的瓦斯、氢气和其他有害气体的浓度、风速、温度及每人供风量符合《煤矿安全规程》的有关规定，其中按排尘风速计算，铜室采场最低风速应不小于（）。
A.0.15m/sB.0.25m/sC.0.5m/sD.1.0m/s6.关于地下矿山风量计算及通风参数测定的说法中，正确的是（）。
A.煤矿矿井风量按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供风量不少于3m3B.金属非金属地下矿山风量按排尘风速计算，巷道型采场和掘进巷道不小于0.15m/sC.有柴油设备运行的地下矿山，按同时作业机台数供风量4m3/(KW·min)计算D.地下矿山风速的测定一般采用中速风表7.某高瓦斯大型矿井投产时，在矿井工业广场内布置有主斜井及副斜井，在距离工业广场2 km井田上部边界的中间布置回风立井。
矿井生产初期，新鲜风流从主斜井及副斜井进入，乏风从回风立井抽出。
该矿井通风方式为A.中央并列式B.中央分列式C.两翼对角式D.混合式8.矿井机械通风是为了向井下输送足够的新鲜空气，稀释有毒有害气体，排除矿尘，保持良好的工作环境。
根据主要通风机的工作方法，通风方式可分为（）。
A.中央式、对角式、混合式B.抽出式、压入式、压轴混合式C.主要通风机、辅助通风机、局部通风机D.绕道式、引流式、隔离式9.地下矿山工作面风量，按井下同时工作的最多人数计算时，每人每分钟供风量不少于（）m3。
矿井通风网络理论与算法02
3.6 矿井通风网络解算的计算方法3.6.1算法概述3.6.1.1通风网络解算的内容通风网络解算就是在已知通风网络中的几何结构（网络图）、各分支风阻、各风机特性曲线、矿井的自然风压等基础数据的情况下，要求：（1） 计算网络中各分支的风量和阻力；（2） 计算各扇风机在该网络上工作时的工况参数。
除了计算矿井在设计和正常生产情况下的通风状况外，还可计算出矿井在冒顶、火灾、风机故障等非正常情况下和各种可预见的情况（如工作面贯通、采完封闭等）下网络的通风状况。
但不论在什么情况下，所计算的都是空气在网络中自然流动状况，所以矿井通风网络解算又称为自然分风计算。
3.6.1.2网络自然分风计算的数学模型在3.5节中已经给出了用不同形式描述的风压、风量平衡定律，它们是任何矿井通风网络分析问题的基本数学模型。
风量平衡定律：01=∙∑=nj j ijq b（i=1,2,3,…,m-1），BQ=0 （3-10）风压平衡定律：01=∑=nj ij i h c（i=1,2,3,…,b ） ，CH=0 （3-15）通风网络解算的目的就是要计算出同时满足以上两式的一组风量和一组风压：T Q =（q 1，q 2，q 3，…，q n ，） T H =（h 1，h 2，h 3，…，h n ，） 式（3-10）有m-1个独立风量方程，式（3-15）有n-m+1个独立风压方程式，两式联立有：独立方程数：（m-1）+(n-m+1)=n 个；又知在n 个未知风量中，只有n-m+1个是独立的。
在n 个未知风压中，只有m-1个是独立的。
因此：独立变量数：(n-m+1)+（m-1）=n 个所以两式联立后，独立方程数正好等于独立变量数，故方程组是有解的。
因在式（3-15）中j N j f j j j j h h h q r h --∆+=2，所以，所得方程组是非线性的。
对这样一个非线性方程组，一般均无法直接用解析法求解（除简单并联外）。
因而只能用数值解法求其数值解。
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标注
除标出各分支的风向、风量外，还应将进 出风井、用风地点、通风防火设施以及火 区位置等加以标注，并以图例说明。
按通风系统全部风流分合绘出的通风网络图，往
简
往过于复杂，根据问题的需要，一般应进行适当地简 化。
化
简化原则 简化后通风网路图的结构，必须
正确地反映出原通风系统的基本结构特 点；因简化而导致的误差，应在通风工 程允许误差范围内；用简化网路图求解 得到的数据，对需解决的实际问题，应 有实用价值。简化多在进风区、回风区 和非重点研究的部位。
(4)风压较小的局部风网，可并为一点。如井底车场等。
(5)同标高的各进风井口与出风井口可视为一个节点。
(6)当进回风井口间自然风压不能忽略时，可把自然风压作为一 个通风动力计人，仍把进风、回风井口视为一个节点；也可采用虚 拟风道的方法，即在进风、回风井口增设一条风阻为零的分支各风流路线 及其分合关系的网状线路图与其赋权通风参数组成的。 将通风系统抽象为通风网络、进行通风系统分析，是 研究通风系统的重要手段和方法。正确地绘制通风网 络图是进行矿井通风网络分析的前提，掌握通风网络 内风流变化的规律和通风网络解算的数学模型是进行 通风网络分析的基础。
通风网络图特点
矿井通风网络图属于图论的范畴，根据图论中 对图的区分，它具有以下特点:
(1) 有限图：对于任何一个矿井通风系统，不论井下巷 道如何纵横交错，风流都是经过有限条巷道由进风井到 出风井。相对应的通风网络图同样也是由有限个节点和 有限条分支组成，因此通风网络图属于有限图。 (2) 非简单图：矿井通风系统中往往存在着并联通风， 如: 主、副井并联进风，多条巷道并联回风等，反映到矿 井通风网络图中为重边。 (3) 有向连通图：矿井通风系统是一个有风流流动的连 通体系。在网络图中常用分支的方向表示相应巷道的风 流方向，因此矿井通风网络图是一个有向连通图。 (4) 赋权图：无论是进行通风网络解算，还是进行通风 管理，通常需要了解巷道的某些参数如风阻、风量、断 面大小、支护情况等，这些相关参数总是与网络图中的 对应分支相关联。
另一方面，从网络图所表达的内容和形式 来分析，矿井通风网络图本质上包含了三类数 据: 图的结构数据即各节点、分支之间的二元 关系; 与分支相关联的参数即权值; 物理图形 数据即点的位置、分支的类型——直线或曲线 等[4 ] 。在这三类数据中网络结构数据和权值 函数是主要内容，而图形数据则是表现形式。 对于给定的通风系统，其网络结构数据是惟一 的，即各节点、分支的联接关系是确定的，必 须反映出节点和分支的数目及联接关系; 但图 形数据可以千变万化，即图形数据是不确定 的，节点位置和分支的长度与巷道交叉点的位 置和巷道的实际长度没有直接关系，巷道的长 度只作为通风网络的一个权值，而不通过图中 分支长度来反映。如图1 中的通风系统图， 还 可以用如图2 中的网络图来表示。
矿井通风网络图是通风系统的抽象表示属于图论 的范畴。按照图论的概念，通风系统图和通风网络图 是同构的，二者具有相同的节点数和分支数，节点和 分支之间的联接关系相互对应，对应分支具有相同的 特征值(或称为权值) ，如: 风阻、风量、通风阻力、 断面面积和周长、风速和长度等。
从另一个角度看，通风系统图和通风网络图则都 是矿井通风系统的表现形式，形式不同，突出重点 各异。通风系统图主要描述了进风、用风和回风地 段的分布、空间布置，对井下布置是一种近乎真实 的反映。通风网络图则集中反映风流的流动情况及 各用风地点之间的关系； 节点的位置可以移动，分 支的形状、长度等可以任意改变，因此网络图具有 描述内容的确定性和表现形式的多样性。
第二节 矿井通风网络内风流变化的规律
通风网路内风流的变化，不仅与风道本身的特性 (几何尺寸、风阻等)有关，而且与风网的结构、风网 内分支风阻的分布、风网的源与汇的多少和配置状况 有关。本节将介绍风网分类、风网内风流流动和变化 的基本规律以及影响风网内风流变化的主要因素等问 题。
一、风网分类
为研究风网，常 将风网加以分 类，以便揭示各 种风网的特殊规 律。
同样，如果把所有节点的集合记为V = { v1 , v2 , .,v m} , 其中节点的数为V = m ，把所有分支的集合记为E = { e1 , e2 ,., en} ，其中的分支的数目为E = n ，则矿井通风网络图可 以表示为G =( V , E) [1 ] 。因此通风网络图是在矿井通风系统 图的基础上抽象而成的一种单线条的示意图，它直观地反映了井 巷之间的联接关系以及风流的流动路线，如图1 所示。
矿井通风网络图与系统图
矿井通风系统图和矿井通风网络图是矿井通风 工作中两个非常重要的图件，它们各有侧重地 对矿井通风系统的有关信息进行了描述。
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矿井通风系统图反映了各通风巷道的空间位置、 系统结构、通风方式和通风方法，客观地反映了矿井 通风系统的实际情况。矿井通风系统图能够直观地反 映通风井巷的位置、长度和联接关系，以及风流方向、 风量、通风设施和火区情况等。通常还可以在通风系 统图上标注井巷的名称、长度和断面等参数，给日常 的通风管理工作带来了极大的方便。它要求按比例绘 制，遵守投影关系，随采掘变化定期填图和修改。
2 通风系统立体示意图
即反映通风系统内各风流空间相对位置 和分合关系的一种示意图。不要求严格按比 例绘制。图形不唯一，但要立体感强，风流 空间关系直观。
3 通风网络图
即反映各风流分合关系的网络状示意图。 它不同于通风系统图与立体示意图，属于图论 中图的范畴，而不是工程图。不要求按比例， 不遵守投影关系，它不反映各风流的平面和空 间位置，也不反映风路的实际形状，不同于几 何图。
简化的内容
(1)将并联或串联的分支，用一条等值风阻分支代替。 其等值风阻按并联或串联公式求算。
(2)将局部风网以一条等效分支代替，其风阻以只； A／Q'求算。在有些情况下，某个采区或某个子系统也可 用等效分支代替。如研究全矿通风时，每个采区通风系 统，可视为一条分支；当研究多风机系统中某系统内通风 问题时，其他的子系统也可用一等效分支代替。
风网尚无统一的分 类标准，从不同的 角度有木同的分类 方法。
风分网形支内式的组联成接
串联风网 并联风网 角联风网
分类
主风机 的多少
井矿的井多进少风
是否可用数 学公式求其 精确解
单风机风网 多风机风网
单进风井风网 多进风井风网
简单风网 复杂风网
此外，还有多种分类方法，例如： 按风网自然分风能满足风量需求的多少，可将风网分为：自然 分风网，即所有分支，均系自然分风的风网；控制分风网，即全部 分支均需进行调控才能满足风量要求的风网；一般型风网，即风网 内部分分支按需分风、部分分支自然分风的风网。就全矿通风网路 而言，多为一般型风网。 按风网组成分支是否包含了矿井全部，分为矿井风网和局部风 网或子风网。 按组成分支风流的状况，又分为全部由新鲜风流分支组成的进 风子风网；全部由回风风流分支组成的回风网；由用风分支与其直 接相连的部分进、回风分支组成的用风风网。 对风网进行分类，揭示了风网某方面的特征和区别，为进行通 风网络分析提供了方便。
所谓等效是对外部而言，故应用等效分支的简化方 法，只能用于计算等效分支以外各部分的通风参数，细究 等效分支内部的通风参数是无意义的。因此，有些情况 下，不宜采用。如包含需调风分支、直接用风分支、有能 源存在的分支等。
(3)相近的风流分合点，其间风阻很小时，可简化为一点。其风 阻加在邻近的大风阻分支上。
通风网络图
如果用图论中的节点代表某类具体的事物，用分支描述事 物之间的联系，则一个图就可以表示某类事物及其之间的联系。 在矿井通风系统中，所有巷道的风流按其分叉和汇合的结构形 式构成一个有向的连通体系，如果不考虑各风流交汇点和通风 巷道的位置、长度、形状和断面等情况将风流相交汇的地点抽 象为节点，将矿井通风井巷抽象为分支，则矿井通风系统可能 抽象为相互关联的节点和分支的集合。
通风网络图是通风系统的一种表达图。它是 一种有向图、连通图、非完全图、非平面图。
二、通风网络图的绘制与简化
绘
制
矿井通风网络图是根据矿井通风系统图或通
风立体图抽象而成的。通风网络图的绘制未规范化。 其绘制步骤如下：
节点编号
编号顺序通常是沿风流方向从小到大，也可按系 统、按翼分开编号。节点编号不能重复。所有与 地面大气的连通点应统编为一个节点(即大气节 点)。有的风网电算程序对节点编号有一定要求， 应用这些程序时应予满足。
第二章 矿井通风网络
1
矿井通风网络图
2
矿井通风网络内风流变化的规律
3
通风网络分析的数学模型
矿井通风系统往往是十分复杂的立体结构，巷道数目繁多纵 横交错、上下重叠，相互关系比较复杂，直接利用矿井通风系统 图不仅难以对风路结构及风流的流动关系进行准确的判断和分 析，而且也不能清晰地表达各个用风地点之间的关系，在通风管 理决策中有很多不便。因此， 可以运用图论的概念，用长短不按 比例、位置和曲直与巷道实际空间关系不同但连接关系相同的单 线条来表示通风系统中各分支风流之间的关系，将矿井通风系统 抽象成由点、线组成的网状图，即矿井通风网络图。它不仅有利 于分析、研究矿井通风系统的合理性，而且也是矿井通风系统模 拟、网络解算、优化等的基础资料，因此我国《煤矿安全规程》 (1992 年版) 第125 条规定矿井通风部门应绘制矿井通风网络 图，并设置通风网络图图板。
分支连线
即将有风流连通的节点用单线条连接。先连主干 风路，后连支流。为便于区分，正常风路用实线 表示，漏风风路用虚线表示，大气节点间用点画 线表示。对已封闭的采空区、旧巷不必再画出， 但未熄灭的的火区、高温点仍应划出，风门等漏 风通路亦应画出。
图形整理
通风网络图形状不唯一，可根据习惯与方 便画成椭圆形、圆形或框形。
(7)局部通风机对独头用风筒进行通风时，其风流可视为一个 圈，不予画出。
计算机辅助自动绘制通风网络图