矿井通风与安全

前言

采矿工业是我国国民经济和社会发展的基础，在相当长的时间内仍将为我国提供主要能源。所以矿井安全生产的科学研究在我国具有重要意义。矿井通风是采矿的一个重要组成部分，是矿井安全生产的基本保障。它的作用是保证井下有良好的空气、安全、卫生条件，也是在事故后控制事故扩大和抢险救灾的基本手段之一。它直接影响到井下工人的安全、健康及矿井的生产效率和经济效益。 根据我国矿井开采技术实际，为了既适应本科通风安全专业教学需求，又能为提高我国矿井通风安全技术及管理知识水平作出努力，编者编写了这部《矿井通风与安全》。 本书从通风知识与实用技术角度出发，结合作者在科研活动中的实际经验，系统地介绍了矿井空气及其流动理论、矿井通风系统、通风网络分配与调节、瓦斯与热害防治、矿山防火、防尘以及通风安全技术测定等知识。 本书由谢中朋主编，王凯、宋晓燕、李勇军副主编。在本书的编写过程中得到了郭永锋、王恺、周爱桃、张跃兵、康伯阳、崔丽琴、李隆庭、李杰、王轶波的大力帮助，在此表示感谢。 随着科学水平的发展，我国矿山通风安全理论与技术得到迅速发展，学者们发表了很多各具特色的与通风技术相关的文献和书籍。本次编写过程中吸收了较多之前诸多教材的优点，且参阅了许多近年来发表的科技文献。为此特向文献作者表示感谢。 如果本书的出版能对读者有所裨益，对我国矿山安全技术特别是通风安全工作有所帮助，那将使我们感到莫大欣慰。 由于编者水平有限，加之时间紧迫，错误和不妥之处在所难免，恳请广大读者不吝指正。 编著者 2010年10月

书籍目录

第一章　矿井空气

第一节　矿井空气主要成分

一、有害气体的成因

二、井下主要空气成分

第二节　矿井空气中的有害气体

一、矿井空气中的有害气体及其基本性质

二、矿井空气中有害气体的安全体积分数标准

三、防止有害气体危害的措施

第三节　矿井气候条件

一、矿井空气的温度、湿度和风速

二、衡量矿井气候条件的指标

复习题

第二章　矿井空气流动基本理论

第一节　矿井空气常用物理参数

第二节　矿井空气流动基本定律

一、静压能与静压

二、重力位能

三、动压

四、绝对压力与相对压力

五、井巷风流断面上的点压力与平均压力

第三节　测压方法

一、绝对静压、动压和绝对全压的测量

二、相对静压、动压和相对全压的测量

三、静压差和全压差的测量

复习题

第三章　矿井通风系统

第一节　巷道断面的风速分布

一、风流流态

二、井巷断面上风速分布

三、巷道几何参数的测算

第二节　矿井通风阻力

一、矿井通风阻力的定义

二、矿井通风阻力定律

三、通风阻力测定

四、降低通风阻力的措施

第三节　矿井通风动力

一、矿井自然通风

二、通风机通风

三、通风机的工作方式

四、通风机实际特性曲线

五、通风机联合运转

六、主要通风机的使用及安全要求

第四节　矿井等积孔与矿井总风阻

一、井巷阻力特性

二、矿井总风阻

三、矿井等积孔

第五节　矿井通风方式

一、中央式

二、对角式

三、区域式

四、混合式

第六节　采区通风系统

一、采区通风系统的基本要求

二、采区上山与回风上山的选择

三、采、掘工作面的串联通风及要求

四、长壁式采煤工作面通风系统的类型和特点

五、采煤工作面上行通风与下行通风

六、采区通风管理中的注意事项

第七节　掘进通风方式

一、局部通风机通风

二、矿井全风压通风

三、引射器通风

第八节　矿井通风方式的选择

一、矿井通风系统基本要求

二、矿井通风系统的选择

复习题

第四章　通风网络风量分配与调节

第一节　矿井通风图

一、通风系统平面图

二、矿井通风系统网络图

第二节　简单通风网路及其性质

一、串联通风及其特性

二、并联通风及其特性

三、串联与并联的比较

四、角联通风及其特性

第二节　局部风量调节

一、增加风阻调节　法

二、降低风阻调节　法

三、辅助通风机调节　法

第三节　矿井通风能力

一、矿井需要风量计算方法

二、总体核算法

三、由里向外核算法

四、矿井通风能力验证

五、通风能力确定

第四节　矿井通风总阻力的计算

一、矿井通风总阻力的计算原则

二、矿井通风总阻力的计算方法

第五节　选择矿井通风设备

一、选择矿井通风设备的基本要求

二、主要通风机的选择

第六节　概算矿井通风费用

一、吨煤通风电费

二、其他吨煤通风费用

第七节　矿井通风仿真系统

一、矿井通风仿真系统概述

二、《矿井通风安全决策支持系统》简介

复习题

第五章　矿井瓦斯防治

第一节　瓦斯概述

第二节　瓦斯赋存与含量

一、煤层中瓦斯赋存状态

二、煤的孔隙特征及瓦斯含量

三、煤层瓦斯含量

四、影响瓦斯含量的主要因素

五、煤层瓦斯压力

第三节　矿井瓦斯涌出

一、矿井瓦斯涌出量

二、影响瓦斯涌出的因素

三、矿井瓦斯等级及鉴定

四、瓦斯涌出量预测

第四节　瓦斯喷出及防治

一、瓦斯喷出防治

二、喷出瓦斯积聚的处理方法

第五节　煤(岩)与瓦斯突出及防治

一、突出机理

二、煤与瓦斯突出的基本特征

三、突出强度的一般规律

四、区域性预防突出措施

五、局部防治突出措施

六、煤层突出危险性预测

第六节　矿井瓦斯爆炸及预防

一、瓦斯爆炸的条件

二、瓦斯爆炸的原因分析

三、防止瓦斯爆炸的措施

第七节　瓦斯抽放

一、瓦斯治理与利用现状

二、瓦斯抽放要求

三、瓦斯抽放方法

四、瓦斯抽放工程设计

复习题

第六章　高温矿井热害治理

第一节　概述

第二节　矿井高温热源测定与计算

一、地面空气温度

二、井下热源测定与计算

第三节　矿井生产环境热源计算与测定

一、井下各种物质化学反应热量

二、各种设备运转散热量

三、人体和煤岩块散热量

四、管路散热量计算

五、空气放热系数及换湿系数的测定与计算

第四节　巷道围岩与风流热交换

一、二维导热偏微分方程建立

二、矿区地温梯度测定及计算

三、地温梯度计算算例

四、巷道围岩调热圈

第五节　矿井井巷风温预测

一、围岩传递给井下空气的热量

二、矿内空气温度计算

三、井下通风巷道风温预测

四、回采工作面风温预测

五、巷道风温预测实例

第六节　高温矿井配风量

一、工作面是否增风降温判别

二、湿球温度与风流焓值的关系

三、用湿球温度表示的工作面热平衡方程式

四、工作面风流的最大吸热能力

五、工作面进风临界湿球温度确定

六、工作面是否增风降温的判别

第七节　矿井降温技术

一、通风降温

二、喷雾降温

三、个体防护

四、空调降温

第七章　矿井防灭火

第一节　概述

一、矿井火灾

二、矿井火灾形势

三、煤层自燃防治技术国内外的研究现状

第二节　采空区“三带”

一、概述

二、采空区“三带”

三、“三带”指标检测设备

四、矿井防火检测实例

第三节　采空区自然发火数值模拟

一、采空区气体运移特征概述

二、采空区气体运移的数学模型

三、采空区气体运移数学模型的边界条件及解法

四、采空区自燃发火的理论模型

第五节　易燃煤层开采自燃早期预报及应急新技术

一、概述

二、指标气体选取

三、沿空巷道自燃发火早期预报

四、工作面自燃发火监测及早期预报

五、工作面封闭期间和闭墙内火灾气体检测及预报

六、应急防灭火系统的构成

七、防灭火应急预案

第五节　矿井防灭火技术

一、氮气防灭火技术

二、注胶防灭火技术

第八章　矿尘防治

第一节　矿尘防治基础知识

一、矿尘的产生与分类

二、矿尘的性质

第二节　矿尘危害及矿山尘肺病

一、矿尘的危害

二、矿山尘肺病

三、煤矿粉尘危害的控制

第三节　煤尘爆炸及预防

一、煤尘爆炸机理及特征

二、煤尘爆炸的条件

三、影响煤尘爆炸的因素

四、煤尘爆炸性鉴定及事故处理方法

五、预防煤尘爆炸技术

第四节　矿井综合防尘

一、通风除尘

二、湿式作业

三、净化风流

四、个体防护

第五节　煤矿粉尘测量

一、矿尘含量的测定

二、矿尘中游离SiO含量的测定

三、矿尘的分散度的测定

复习题

第九章　通风安全技术测定

第一节　矿井通风阻力测定

一、测定原理与方法

二、资料准备

三、测点布置与测定路线选择

四、井巷内风量的计算

五、矿井通风总阻力的计算

六、井巷风阻RL的计算

七、计算井巷摩擦阻力系数

八、计算巷道百米风阻R

九、矿井通风阻力计算实例

第二节　自然风压测定

一、平均密度测算法

二、直接测定法

三、停主要通风机时测定自然通风的风量计算自然风压

四、简化计算法

第三节　主要通风机性能测定

一、各参数的测定

二、工况调节

三、数据整理与特性曲线的绘制

第四节　煤层透气性系数的测定方法

一、煤层透气性系数的测定原理和步骤

二、煤层透气性系数的测定和计算结果

第五节　钻屑瓦斯解吸指标测定方法

一、定义

二、测定原理

三、测定仪器

四、实验室测定

五、现场测定

第六节　防突措施有效半径的测定方法

一、超前钻孔有效排放半径测定方法

二、其他防突措施参数的测定法

第七节　煤的坚固性系数(f)的测定方法

一、仪器设备及用具

二、采样与制样

三、测定步骤

四、坚固性系数的计算

五、煤坚固性系数的确定

第八节　煤层瓦斯含量井下直接测定方法

一、仪器设备

二、采样

三、测定方法及步骤

四、数据处理

第九节　煤自燃倾向性的氧化动力学测定方法

一、术语和定义

二、测试煤样的采取方法

三、测试系统与辅助器材

四、测试步骤

五、煤自燃倾向性判定指数的计算

六、煤自燃倾向性分类及其指标

七、测试重复性

附录

附录一　通风中常用单位换算

附录二　不同温度下饱和水蒸气分压力(单位：hPa)

附录三　由风扇温度计查相对温度

附录四　井巷摩擦阻力系数α值(空气相对密度ρ=kg/m)

附录五　井巷局部阻力系数ξ值

附录六　BD系列风机特性曲线

参考文献

编辑推荐

根据我国矿井开采技术实际，为了既适应本科通风安全专业教学需求，又能为提高我国矿井通风安全技术及管理知识水平作出努力，主编谢中朋特编写了这部《矿井通风与安全》。    本书从通风知识与实用技术角度出发，结合作者在科研活动中的实际经验，系统地介绍了矿井通风系统、通风网络分配与调节、瓦斯与热害防治、矿山防火、防尘以及通风安全技术测定等知识。

作者简介

《矿井通风与安全》从通风知识与实用技术角度出发，系统地介绍了矿井空气及其流动理论、矿井通风系统、通风网络分配与调节、瓦斯与热害防治、矿山防火、防尘以及通风安全技术测定等知识，重点介绍了矿井通风的基本理论、基本技能和基本要求。每章都附有复习思考题，以便读者进一步加深巩固和提高对所学章节内容的理解。 

《矿井通风与安全》内容丰富，资料翔实，可供矿山安全技术人员、安全管理人员以及采矿工程、安全工程等相关专业的师生参考阅读。

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