矿井通风与安全

《矿井通风与安全》实验指导书主编：袁传法山东科技大学泰山科技学院2007年06月目录实验一、有害气体的测定…………………………………………………………………………………1实验二、气候条件的测定…………………………………………………………………………………3实验三、通风点压力实验…………………………………………………………………………………5实验四、通风阻力实验……………………………………………………………………………………9实验五、通风机性能实验…………………………………………………………………………………11实验六、瓦斯（煤尘）爆炸演示实验……………………………………………………………………12实验一井下有害气体的测定一、实验目的熟悉和掌握井下有害气体的危害和测定方法。二、实验内容一氧化碳及其它有害气体的测定。三、实验仪器设备一氧化碳检定器和一氧化碳检定管、秒表。1、一氧化碳检定器（如图1）。它的作用是收集气样，是由一个铝合金筒和一个气密性良好的活塞及三通阀把组成。抽气唧筒的活塞杆上有刻度10、20、30、40、50，采样唧筒内一次最多容纳50毫升气样。三通阀把有三个位置：（1）阀把转到水平位置时，向外拉动活塞杆，气样通过进气孔进入采样唧筒内；（2）阀把转到45°的位置时，气样就被封闭在采样唧筒内，使气样不能自由向外扩散，这时不能用力推动活塞杆，以免破坏活塞的气密性；（3）当阀把转到90°位置时，向里推动活塞杆，气样便可从图1多种气体检定器唧筒输出孔排出。2、检定管（如图2）为比长式一氧化碳气体检定管。目前生产的检定管有一氧化碳检定管、二氧化碳检定管、硫化氢检定管以及氧气、二氧化氮、氨气、二氧化硫检定管，各种检定管的构造原理和使用方法基本相同。比长式一氧化碳气体检定管，它是由细玻璃内部装有化学指示剂，两端封闭的玻璃管制成。其它几种检定管的形状及制造原理大致相同，只是玻璃管内装有不同化学指示剂而已，检定管上标有刻度，使用前应把检定管两端的尖头部分切开，测定时，把检测气体从标有刻度的一端插入抽气唧筒的排气孔中，推动抽气唧筒的活塞杆，这时气样中的被测成分便与检定管内的指示剂发生反应，指示剂当即变色，指示剂变色高度与被测气体浓度成正比。因此，可根据检定管的变色高度，确定气样的含量。每种检定管都有使用说明书，如一氧化碳检定管：（1）型号：三型；（2）测定范围：0.01-0.5%；（3）适用温度：15—35℃；（4）使用方法：把检定管两端切开，用检定器抽50毫升气样，以100秒的匀速从下端通过检定管，一氧化碳检即与指示剂起反应，产生一个变色环；（5）读值：由变色环上端所指示的高度可直接从检定管上读出一氧化碳检的百分浓度。检定管上的数字“1”代表0.1%，“2”代表0.2%，以此类推，每一大格分为5个小格，每个小格代表0.02%。图2检定管13、秒表：秒表是用来记录抽气唧筒向检定管内送（吸）入气样的时间，其气样送（吸）入时间是按说明书的规定时间记录。在规定的时间内均匀的将气样体积全部送（吸）入检定管内。四、实验步骤1、收集气样使用抽气唧筒，测定CO或CO2等有害气体的浓度，在测定地点先将抽气唧筒的活塞往复抽送2-3次，使唧筒内原来存在的空气全部被待测气样所置换。如果是测定H2S的气体浓度，那么就应该用直径合适的短胶管把检定管和抽气唧筒的气样进入孔连接起来，这样直接用抽气唧筒把气样吸入检定管内。这样做的目的是为了保护仪器，以免H2S的气体直接与活塞接触，腐蚀仪器，产生不应有的误差。2、送（吸）入气样把CO或CO2等检定管两端的尖头部分切开，将标有刻度的一端垂直插入抽气唧筒的送气孔（除H2S检定管外）。然后按说明书的要求把气样在规定的时间内均匀地送（吸）入检定管内，气样中的有害气体便与检定管内的指示剂充分发生反应，指示剂当即变色。硫化氢检定管形成一个变色柱，一氧化碳检定管形成一个变色环。如果气样送（吸）入检定管内的速度不均匀，有害气体就不能充分与指示剂发生反应，指示剂的变色高度即浓度值不明显，读数困难造成不应有的测定误差。3、读值按变色高度由检定管上的刻度直接读出气样中有害气体的浓度。检定管上的刻度读数，一定要按厂家提供的说明书的读法读取。五、实验要求实验过程中先由指导教师进行示范操作，然后进行分组实验操作，并做好实验记录。六、实验报告要求1、要按照实验大纲的要求，说明实验的目的、意义，实验步骤和操作方法；2、实验数据要真实，不能随意改变；3、通过实验有哪些收获和感想，对实验有哪些改进和建议。4、根据实验要求、操作过程和实验数据进行实验总结与分析，说明井下有害气体的危害和应采取哪些措施降低有害气体的产生，如果井下有害气体的浓度突然增高应怎样处理。七、实验注意事项1、在学生自己实验操作时，一定要爱护实验仪器，要轻拿轻放，防止磕碰损坏。若不听从老师的指挥或私自操作所造成的仪器设备损坏由责任人按学校的有关规定负责维修或赔偿。2、实验结束后，要将所有仪器设备放置整齐以备后用。3、测定时检定管要垂直插入抽气唧筒的气样送出孔，以免气样跑掉。4、各厂家生产的检定管的规格可能各不相同，因此，送（吸）入检定管的气样体积和送气时间要严格按厂家产品说明书的要求操作。5、如果被测气体中，有害气体的浓度大于检定管所测上限，可按一定的比例缩小气量和抽气时间，取气量为标准气样的体积/N毫升，抽气时间为标准时间/N秒（N=2、4、5、10）则，所测气体的实际浓度值为：N×检定管上的读数，N为标准气样体积的稀释倍数。如果被测气体中，有害气体的浓度小于检定管所测下限时，可按一定比例增加送（吸）气次数，每次送（吸）气量和送（吸）气时间均为正常情况下的标准气样体积和送（吸）气时间，所测气体的实际浓度值为：检定管上的读数/N（N=2、4、5、10），N为送（吸）气次数。八、思考题1、井下有害气体有哪些危害？它是如何产生的？2、井下有害气体的浓度突然增高应采取哪些措施？3、煤矿安全规程在这方面是如何规定的？2实验二井下气候条件的测定一、实验目的井下工作地点的气候条件是指：空气的温度（t）、空气的湿度（）和空气的流动速度（∨）三者对人体散热的综合作用，因此，气候条件的好坏，不能单独以测定某个因素（t、ψ、∨）来作为气候条件的综合状态指标。井下最适宜的工作温度为15-20℃，影响井下空气温度的因素很多。井下空气温度将随风流经过的距离加长而逐渐升高，井下每条巷道的气温变化都有一定的规律，矿井越深气温越高。气温过高，热量不能及时散失，则会大大降低劳动效率。因此，测定井下空气温度具有重要的意义，它是矿井降温计算的基本依据。二、实验内容1、空气温度的测定2、空气湿度的测定3、风速的测定4、计算空气密度三、实验仪器设备通风干湿度表、风表等四、实验步骤1、井下空气温度的测定目前，国内一般采用较精确的水银温度计进行测定。有时为了方便起见，在测定空气温度的同时，顺便以温度计的干温度计读数作为井下空气的温度。在生产实际工作中，气温测点布置应视具体情况而定。回采工作面气温的测定时，测点的布置一般不少于三个测点（在回采工作面上、下出口和工作面中部）。同样对于巷道的气温测定，也应不少于三个测点，即巷道的起点、中点及末点。2、井下空气湿度的测定表示空气湿度的方法有两种：绝对湿度和相对湿度。在实际生产工作中，一般采用相对湿度来表示井下空气的潮湿程度。受地面气温的影响，在矿井进风路线上，空气湿度的变化规律是冬干夏湿，但是在矿井总回风巷道中，空气湿度一般常年保持在90-100%。相对湿度的测定，一般采用风扇式湿度计。风扇式湿度计是由两只相同的水银温度计及一个有弹簧发条带动的风扇所组成。一支为干温度计，另一支为湿温度计；所不同的是湿温度计下端用白纱布包裹起来的。测定时，首先用吸水滴管将纱布湿润。注意，滴水不要过多。然后，使用风扇钥匙将弹簧发条旋紧，这时风扇就会转动，抽动空气，使水银球周围的空气以1.7-3米/秒的风速流动。风扇在转动过程中，湿温度计上的纱布中的水分不断的吸收热量发生蒸发，使湿温度计的指示不断降低。待1—2分钟后，两温度计的指示稳定，不再发生变化，即可读出干、湿温度计的温度值。注意，风扇转动的过程中，要不断的观察温度的变化。如果温度没有稳定，继续变化，则不能读数。测得干、湿温度计的温度值以后，可根据干温度值t干和湿温度值t湿，计算出干、湿温度差△t，从相对湿度表中查得所测定空气的相对湿度ψ。例如，测得干温度t干=22℃；湿温度t湿=20℃；干、湿温度差△t=2℃，根据t干和△t可查得相对湿度ψ=83%。3、井下风速的测定测定风速是煤矿生产中经常性的一项工作。煤矿都配有专职测风员负责这项工作。通过风速测定，能够及时向矿领导及有关部门提供井下用风地点的风量分配情况为了准确的测定巷道通过的风量，在井下，全矿总进风、总回风及各翼、各水平、各采区和各回采工作面进、回风地点均设置了测风站。测风处的巷道断面必须符合要求。测风员要定期到各测风站测算风速。风表的使用及测风方法如下：（1）风表的使用目前，普遍应用风表测定风速。风表的种类很多，有叶片式和杯式风表。根据其3测量范围可分为：低速风表、中速风表和高速风表。低速风表可测0.3—5.0米/秒的风速；中速风表可测0.5—10.0米/秒的风速；高速风表可测大于10.0米/秒的风速。叶片式低、中、高风表是由八个铝合金叶片组成的受风翼论与旋转轮轴的垂直平面而成一定角度安装在轮轴上。当风流吹动风表叶轮时，叶轮带动传动机构使指针转动，计数器便自动记录在一定时间（一般为一分钟）内的指针的转数。风表的表头有两个部件：一个是圆弧形回零压杆，将其轻轻压下能使指针立即恢复零位；另一个是离合闸板，将其向左右推动能使计数器与翼轮联接和分开，即用以开关计数器。计数器的指针有两个，大指针的指示读数为十进位；小指针为百进位。测量时，在一定的时间t内计数器的读数为m，则风表的转速为：V=m/t转数/分钟。风表指示的转速不代表空气流动的真实风速，一般称为指示风速。指示风速与测定地点的真实风速V真之间的关系是线性关系，即V真=aV指+b，这条直线称为风表校正曲线。表校正曲线是通过被校正的风表与标准风速进行校正比较而绘制。风表校正是在标准风洞（风表校正仪）上进行的。根据规定，所使用的风表应每半年到有关部门进行定期校正。（2）测定方法使用风表测定风速所需要的工具为风表和秒表。注意，有的风表带有自动计时器，不需另配计时器。测量前首先关闭离合闸并压下回零压杆，将大小指针归“0”位，然后使风表旋转与风流方向垂直。为克服仪表运转机构的惯性，先使其空转20—30秒钟。测量时，秒表与风表计数器同时开动，测量后亦同时关闭。测量时，风表的正确操作方法有两种。第一种操作方法，用右手的中指由上而下勾住提环，食指抵在表头与护壳联接的右侧，拇指顶在护壳左边，小指伸直在下部抵住外壳，无名指弯曲，食指用以打开离合闸板，拇指推顶回零压杆和制动离合闸板。第二种操作方法，用中指由上向下勾住提环，食指伸开抵住仪表外壳右侧，无名指与小指并拢托住外壳左侧，起动制动、回零全由拇指拨动离合闸板或推动回零压杆来完成。用风表测量巷道内的平均风速，一般习惯用侧身法。用此法测风时，测风人员背向巷道站立，手持风表将手臂向风流方向伸直，然后在巷道断面内按习惯测量方式匀速移动，即可测得该断面的风表指示数值，经过换算，计算出该断面的平均风速。4、计算空气密度（1）、精确式ρ＝3.484)P378.01(饱pTpϕ−㎏/㎡式中：P---绝对大气压,㎏/㎡；T----热力学温度(T=273+t,K)；ϕ----相对湿度，%；P饱----饱和蒸汽压力，kpa，可从教材附录中查得。（2）、近似式ρ≈3.458p/T，㎏/㎡式中符号意义同前。五、实验要求实验时在指导教师的示范操作过程中，学生要仔细观察，掌握要领和操作程序，在学生自己操作时，一定要按照上述的操作步骤和方法，反复操作练习几次，直到熟练操作为止。六、实验报告要求1、要按照实验大纲的要求，说明实验的目的、意义，实验步骤和操作方法；2、实验数据要真实，不能随意改变；3、通过实验自己有哪些收获和感想，如何理解井