1、矿井通风 与安全 习题课答案 第 组 1. 解：某种气体的体积标准换算为重量标准可用下式： 31000 1 0 0 0 1 0 0 0 , /1 0 0 2 2 . 4 2 . 2 4TTZ n n mmn m g m 式中 m 气体的克分子量， g； nT 气体的体积标准， %； 22.4 气体的克分子体积， L。 故当一氧化碳的浓度为 0.0024%时，其重量标准应为： 30 . 0 0 2 4 2 8 1 0 0 0 3 0 /2 . 2 4Tn m g m 2. 解：由表 1-2 查得当温度为 5与 20时空气的饱和水蒸气量为F5 =6.8g/m3 ， F20 =17.2g/m3。根
2、据公式 (1-2)计算进风流与回风流中实际含有的水蒸气量 : 3. 36 .8 7 0 % 4 .7 6 /Jf g m 31 7 .2 9 0 % 1 5 .4 8 /Hf m g m 故风流在一昼夜内从矿井中带走的水蒸气量为： ( 1 5 . 4 8 4 . 7 6 ) 2 5 0 0 6 0 2 4 3 7 8 7 2 3 8 . 01000G k g t 3. 解：在校正曲线上任意选定、两点，由此两点的坐标值求校正常数 b值，即： 81 17ZBvab tg v 则该曲线的表达式为： 1ZBvv 若已知 6/v m s 时，代入上式，则 zv 为： 1 6 7 /v m s 4. 解：
3、设风流方向是由断面 I-I 流向断面 - ，根据伯诺利方程式两断面之间的通风阻力为两断面的总压差 ,即： h 阻 - = 221VVP Z P Zgg = 22537 5 5 1 3 . 6 1 . 2 2 0 7 5 5 1 3 . 6 1 . 2 6 0 1 . 2 12 9 . 8 1 2 9 . 8 1 =-3.6mmH20 因为通风阻力为负值，说明断面 I-I 的总压力小于断面 - 的总压力，原假设风流方 向不对，风流应从断面 - 流向断面 I-I，其通风阻力为 3.60mmH2O。 5. 解：设风流方向是从 I-I 断面流向 -断面，因为是水平巷道，空气的温差不大，空气重率也近似相
4、等，故两断面的位压差位零，此时两断面的通风阻力为两断面的绝对全压差，即 : 221222( ) ( )2253( 75 5 13 .6 1. 22 ) ( 75 0 13 .6 1. 2)2 9. 81 2 9. 8169z Q QVVh P P P Pggm m H O 因为通风阻力为正值，所以假设的风流方向是正确的，其通风阻力为69mmH20。 6. 解：设风流方向是从 I-I 断面流向 - 断面，因为既是水平巷道，且断面面积相等，所以两断面的位压差与速压差都为零，此时两断面的通风阻力为两断面的绝对静压差，即： h 阻 PI- P （ 755-750） 13.6 68mmH20 因为通风阻
5、力为正值，所以假设的风流方向是正确的，其通风阻力为68mmH2O。 7.解：4 0 4 2007 4 2 7 2 7 . 31 3 . 6JJP P h m m H g 2 244 4 2( 4 0 / 4 ) 1 . 1 9 6 . 12 2 9 . 8 1S Vh m m H Og 4 4 4 26 . 17 2 7 . 3 7 2 7 . 81 3 . 6Q J SP P h m m H O h 全 4 h 静 4 h 速 4 200 6.1 193.9 2mmHO h 阻 h 静 4 h 速 4 h 自 200 6.1 10 203.9 2mmHO 8.解：纵口径00.9 50.1 8
6、Ld 当 d0=18cm， 5 时，从附录二表 3中可查出 为 240 . 0 0 1 9 4 0 . 8 6 0 . 0 0 1 6 7 /k g s m 则摩擦风阻为： 330 .0 0 1 6 7 4 .1 6 6 2 0 0 0 .0 0 3 7 96Z ULRkS 故当 Q1 30m3/s 时， h 摩 1为： 221 2 1 20 . 0 0 3 7 9 3 0 3 . 4 0Mh R Q m m H 当 Q2 40m3/s 时， h 摩 2为： 222 2 20 . 0 0 3 7 9 4 0 6 . 1MMh R Q m m H O 9. 解：将已知值代入下式，分别求得矿井等积
7、孔 A和风阻 R: 21 600.38 0.38 1.9144ZQAmh 221 144 0 .0 460ZhRkQ 当采掘工作面基本没有移动，井巷的几何特性及其连接形式 没有改变时，则风量增加后并不改变等积孔和风阻值。但是，风量增加为70米 3/秒时，矿井通风阻力增大其值为： 220 . 0 4 7 0 1 9 6Zh R Q m m H O 10. 解： 1) 2 3段的风压损失为： h2-3= h1-3- h1-2=44.8-30=14.8 mmH20 2) 3 3 2423221 4 . 8 6 0 . 0 0 2 /1 0 0 1 0 4 0hS k g s mU L Q 3） 1-
8、2段的摩擦阻力损失为： 221212 33 1 0 ( 1 5 0 2 0 )0 . 0 0 2 4 0 2 5 . 26M ULhQ S 4)拐弯处的局部阻力损失为： h 局 h1-2-h 摩 1-2 30-25.2 4.8 mmH20 5)巷道中的风速为： 2400 4 0 0 / m i n 6 . 6 /6Qv m m sS 6）局部阻力系数为： 2 22 9.81 4.8 1.8( 6.6) 1.22JW hvg 11.解： 2 20 .0 4h R Q Q m m H O 假设一组 Q值，则得对应的一组 h值，如下表所示： 2/Qm s 0 10 20 30 40 50 60 70
9、 80 90 2Q 0 100 400 900 1600 2500 3600 4900 6400 8100 h/mmH20 0 4 16 36 64 100 144 196 256 324 在毫米方格纸上，以 h为横坐标，将表中 Q h对应值画入坐标中得若干个点，用曲线板连接各点即得风阻特性曲线，如图 3 40 所示。 12.解：由扇风机风压与通风阻力关系知，当扇风机做抽风式通风时： h 扇静 h 自 h 阻 所以要应用扇风机的静压特性曲线 1与自然风压特性曲线 5在风量相等风压相加的串联原则下，绘出合成特性曲线 6。将风阻 R0.015 k ，绘于图中为曲线 7。曲 线 6与曲线 7的交点
10、a 为工作点，由此点确定： h 阻 152mmH20 Q 扇 104m3/s 由 b点确定 h 扇静 132 mmH20 由 C点确定 0.65J 则 1 3 2 1 0 4 2 0 7 .11 0 2 0 .6 5SN kW13. 解： 1） Q 扇 =S1 V1=4.889.86=48.1m 3/s； 2) 断面处空气的平均速压为： 22 221 .2 4 8 .1( ) ( ) 5 .9 42 2 9 .8 1 4 .8 8SS Qh m m H OgS h 扇静 =h-h 速 397 5.94 391.06mmH20 3) -断面处空气的平均速压为： h 速 h 速扇 2221 . 2
11、 4 8 . 1( ) 2 . 6 12 2 9 . 8 1 4 . 8 8V m m m H Og h 扇全 h 扇静 h 扇速 391.06 2.61 393.7mmH20 4） N 电 3 2 7 6 2 7 0 0 .8 33 c o s / 1 0 0 0 2 4 3 .41000I U k W 5） N 扇静 =184.4kW N 扇全 185.7 kW 6) 75.8 以上两效率均包括电机和风机的总效率，各值除以电机102 1.4806.391102 扇扇静 Qh1 0 21.487.3 9 31 0 2 扇扇全 Qh758.04.243 4.184 电静扇静NN3.76763.
12、04.243 7.185 电扇全全 NN效率即得风机效率。 7） h 阻 h 扇静 391.06mmH20 14.解： 计算各测段得空气平均重率： 21 . 3 1 . 2 6 1 . 2 8 /22ABAB k g m 21 . 2 6 1 . 1 6 1 . 2 1 /22BCBC k g m 21 . 1 4 1 . 1 5 1 . 1 4 5 /22DEDE k g m 21 . 1 5 1 . 3 1 . 2 3 /22EFEG k g m 计算两侧空气柱的平均重率： 24 5 1 .2 8 1 0 0 1 .2 1 1 .2 3 /4 5 1 0 0A B A B B C B CA
13、BCA B B CZZ k g mZZ 28 0 1 .1 5 6 5 1 .2 3 1 .1 9 /8 0 6 5D E D E E F E FD E FD E E FZZ k g mZZ 设风流方向从 BC井筒进入，有 DEF井筒排出，则： h 自 2( ) 1 4 5 ( 1 . 2 3 1 . 1 9 ) 5 . 8A B C D E FZ m m H O 求得的 h 自 正值，说明风流方向与假设方向一致，故风流从 BC 井筒进入，由 DEF井筒排出。 15.解： 1）首先假定风路上的方向如图中箭头所示。 2）利用三个基本定律列出方程求自然分配风量。 自然风压由如在闭合风路 2 3 1
14、中安装一台风机 h自冬 ,此时闭合风路中风压平衡定律的表达式为： h2 h3 h1 h 自冬 即 211RQ h 自冬 222RQ + 233RQ 代已知值及 Q1 40 Q3， Q2 40 Q3入上式得： 232323 0 2 4.0)40(0 2 4.09)40(0 3 6.0 QQQ 02350400 323 QQ2 4 1 24 0 012)2 3 5 0(144 0 04 0 0 23 Q取 412 得： Q3 6m3/s 根据风量平衡定律： Q1 40 6 34m3/s Q2 40 6 46m3/s 验算 : Q1 Q2 80m3/s 与总回风量相符。 h1 0.036342 41
15、.6mmH20 h1 h 自冬 41.6 9 50.6mmH20 h2 h3 0.024（ 462 62） 51mmH20 故 h1 h 自冬 h2 h3 与风压平衡定律相符。 16. 解： 1) 首先把通风系统示意图改绘为特性网路图，如图 6 31所示。 2) 矿井总风阻 R总为： R2-3-4-5= R2-3 R3-4 R4-5 38 18 44 100 R2-6-7-5 R2-6 R6-7 R7-5 45 18 52 115 R 总 R1 2 R2 5 R5 3 23 26.8 25 74.8 0.0748 k 3) 矿井总阻力 h 阻 为： h 阻 R 总 Q2 0.0748242 4
16、3.1mmH20 4) 矿井总等积孔 A为： 2m 5) 自然分配的风量为： 3/ms 8.26)1151001(100)1( 2257625432543252 RRRR39.11.432438.038.0 阻hQA 4.12115100124157625432RRQQ左3/ms 或 3/ms 17.解： 1）进入左右两翼的风量为： 3/ms 3/ms 2）总风阻为： k 3）总等积孔为： 2m 4）总阻力为 : 2mmHO 18. 解：按照需要风量计算的两风路的阻力为： mmH20 mmH20 风路 2的阻力大于风路 1的阻力，这与并联网路左右两风路的阻力相等的规律不符，因此必须进行调节。即
17、以 h2 的数值为该并联区的总阻力，在 1风路上安 设一风窗，增加一项局部 阻力 h 窗 ，使两风路的阻力相等，这时进入两风路的风量即为需要的风量，即： h1 h 窗 h2mmH20 或 h 窗 h2 h1 25.4 13.8 11.6mmH20 6.114.1224 左右 QQQ 6.111 0 01 1 5124154325762RRQQ 右5.17405.45.3 5.322 QAAQ并5.22405.45.3 5.433 QAAQ并02.00 0 9.081 4 4.00 0 9.01 4 4.0 242141 RARRRRR 并并总7.202.0 38.038.0 总总 RA3240
18、02.0 22 总总 QRh8.13917.0 22111 QRh4.251121.0 22222 QRh19. 解：按需要风量计算两风路的阻力： mmH20 mmH20 风窗应安设在 2风路的回风巷道中，其局部阻力为： h 窗 h3 h2 43.7 28.4 15.3mmH20 风窗的面积为： 22021 1 5 .4 1 .02 .3 8 1 1 2 .3 8 1 5 .3CQSSmQ S h 调节后采区的总阻力、总风阻、总等积孔为： 2mmHO 20 .3 8 0 .3 8 1 .20 .0 9 9Z ZAmR 20. 解：按需要风量计算左右两翼风路的阻力为： mmH20 mmH20 扩
19、大 4 5段巷道断面应降低的阻力为： h h 右 h 左 137.2 82 55.2mmH20 4 5段巷道断面扩大前的阻力为： mmH20 设 为 4 5段巷道断面扩大后的风阻，则 4 5段巷道断面扩大后的阻力为： 4545 229 0 .2 5 5 .2 0 .0 4 528hhRkQ 2 2 25 5 545450 .0 0 1 2 7 9 5 4 .1 6( ) ( ) ( 8 8 .2 )0 .0 4 5LKS R 两边取对数得： 45 22l o g l o g 8 8 . 2 1 . 9 4 5 0 . 7 7 855S 所以 2=6.0m45S 4.28112 3 5.0 22
20、222 QRh7.4318135.0 22333 QRh2.837.4329)0 2 5.00 2 2.0( 2431 hhhh 总0 9 9.029 2.83 22 总总总 QhR82231 5 5.0 225762 左左 QRh2.1 3 7281 1 5.006.0 2254432 ）（）（ 右右 QRRh2.90281 1 5.0 225454 右 QRh54R25454 右QRh 5454 hhhhhQR 54254 右4 5段巷道断面应从原断面扩大到 6.0m2 降阻调节后矿井的总阻力总、总风阻、总等积孔为： 20.3 8 0.3 8 1.40.075z zAmR 21. 解：未开
21、掘并联巷道前 AD间的阻力为： A B C D 2 2 2A D B E Ch = ( R + R + R ) Q = ( 0 . 0 4 + 0 . 2 + 0 . 0 6 ) 1 0 1 0 = 3 0 m m H O2若总风量增至 315 /ms， BEC段的阻力应为： B E Ch 2 23 0 ( 0 . 0 4 0 . 0 6 ) 1 5 7 . 5A D A B C Dh h h m m H O 开掘并联巷道 BFC后， BEC 巷道的风量为： B E C B E CQ R 37.5 6.1 /0.2BECh ms BFC 巷道的风量为： B F C B E CQ Q - Q 3
22、1 5 6 . 1 8 . 9 /z m BFC 巷道的风阻为：B F C 22B F C 7.5R = = 0 .0 9 5 kQ ( 8 .9 )BECh 22. 解：改变摩擦阻力系数前巷道的总阻力为： 203o LUhQS在 l 长巷道上改变摩擦阻力系数后，全巷道的总阻力为： 22033()L l UlUh Q QSS 将以上两式相除得： 0 0 0 0() 1 1 ( 1 )h l L l l l lh L L L L L 即：0(1 ) 1oo o ohhl h hL h h h 故001Lhlh221 2 5 8 2( ) ( 0 . 0 1 5 0 . 0 1 1 ) 5 1 8 2 1 . 4 9 6z z lh R R Q h m m H O 2hQ 21 4 9 .6 0 .0 7 551zz zRk
