矿井通风与安全课后习题答案

矿井通风与安全课后习题解答

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，h t=h s+h v，故h t>h s

负压通风时，风流在抽风测任一点的相对静压是负值，h t=h s-h v，故h t

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：①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；②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？