《通风安全学》课程教学大纲

课程中英文名称：通风安全学，Mine Ventilation and safety

课程编码：011017

课程性质：专业必修课

适用专业：安全工程

学时数：  84  ；其中：讲课学时： 74 ；实验学时： 10 ；学分数： 5 ；

编写人： 杜学胜 ；审定人： 王公忠 ；

一、课程简介

（一）课程性质与任务

《通风安全学》是学习和掌握矿井通风与安全的综合性技术课程，是安全工程专业的核心课程和主干课程，是该专业的最主要的专业课。本课程的基本内容是：根据煤矿通风、安全技术、管理一线高技能人才职业岗位（群）知识、能力和素质要求，坚持理论与实际紧密结合，阐述矿井通风的基本方法，基本规律。其主要任务是：培养学生通风与安全的理论知识、应用技术和实践能力，使学生具备通风的计算设计、测定分析的一般知识和技能；具有从事矿山通风与安全科研、设计和管理的能力。同时要求学生掌握煤矿瓦斯、火灾、矿尘、水灾发生机理、发展规律和防治方法；了解矿山救护基本知识和方法；熟悉相关法律法规；能组织进行通风技术测定和管理，保证矿井通风系统的正常、稳定地运行。同时所形成的知识和能力，也为学习《矿山救护》、《安全人机工程》、《矿井火灾防治》、《煤矿安全监察与管理》等课程提供技术支持和能力平台，成为防治矿井主要灾害的重要技术手段。因此，学习好本课程，对于从事煤矿通风安全一线的工程技术人员来说，是至关重要的。

（二）课程教学目的及要求

本课程具有理论性和实践性较强的特点，课程内容丰富多样。教学中要求以讲授为主，辅以实验、演示、课程设计（或大作业）等多种形式的教学手段。

本课程应达到的基本要求是：

认识通风安全的作用，理解国家安全生产方针，矿山安全法律和法规；

了解矿井空气环境的基本知识、评价方法和安全标准；

熟练掌握矿井停供风的基础理论，并能够正确应用；

掌握工作面通风、采区通风、局部通风等通风方法；

熟悉通风机性能，能够进行通风能力计算；

通过实验、实习环境教学的教学，能够掌握常用通风安全仪器仪表的使用方法，初步具备矿井通风阻力测定、通风机性能测定和通风网络解算能力；

掌握瓦斯、矿尘、火灾、水灾等矿井灾害的发生机理，发展规律和防止技术措施；

了解矿山救护的基本知识、救护装备的使用以及救护方法。

（三）课程教学内容

第一章 矿井空气

第二章 矿井空气流动基本理论

第三章 井巷通风阻力

第四章 矿井通风动力

第五章 矿井通风风量调节与系统分析

第六章 局部通风

第七章 矿井通风设计与能力核定

第九章 矿井瓦斯

第十章 火灾防治

第十一章 矿尘防治

第十二章 矿山防水

第十三章 矿山应急救援

（四）先修课程及后续课程

先修课程:《地质学》、《煤矿开采学》、《井巷工程》、《流体力学》和《工程热力学》。

后续课程：《矿井火灾防治》、《安全人机工程》、《矿山救护》和《煤矿安全监察与管理》。

二、课程教学总体安排

（一）学时分配建议表

              学时分配建议表                   

课  程  内  容	教 学 环 节
	讲 课	习题课	实 验	设 计
第一章 矿井空气	2		2
第二章 空气流动基本理论	7	1	2
第三章 矿井通风阻力	5	1	2
第四章 通风动力	9	1	2
第五章 矿井通风风量调节与系统分析	5	1	2
第六章 局部通风	5	1
第七章 矿井通风设计与能力核定	6
第九章 矿井瓦斯	8	1
第十章 火灾防治	8	1
第十一章 矿尘防治	4
第十二章 矿山防水	4
第十三章 矿山应急救援	4
总计（学时）	67	7	10

（二）推荐教材及参考书目

1．推荐教材：

张国枢. 通风安全学（第二版）. 徐州: 中国矿业大学出版社, 2011.

 2．参考书目：

王德明. 矿井通风与安全. 徐州：中国矿业大学出版社, 2012.

Wang Deming. Mine Ventilation and Safety. China University of Mining and Technology Press, 2007.

林柏泉. 矿井瓦斯防治理论与技术（第二版）. 徐州：中国矿业大学出版社, 2010.

王德明. 矿井火灾学. 徐州：中国矿业大学出版社，2008年.

 煤矿安全规程（2011版）

《<煤矿安全规程>专家解读》编委会. 《煤矿安全规程》专家解读（2011年修订版）. 徐州：中国矿业大学出版社, 2011.

 吴玉林, 陈庆光, 刘树江. 通风机和压缩机（第二版）. 北京:清华大学出版社, 2011.

 李建明. 矿井通风与安全习题集及解答. 徐州：中国矿业大学出版社, 2009.

煤矿井工开采通风技术条件( AQ1028-2006)

（三）课程考核方式

1．考核方式：闭卷考试。

2．成绩构成：课程考核成绩=平时成绩（30%）+卷面成绩（70%）。

平时考核包括学习过程中的出勤情况；作业完成情况；学习的主动性以及同学间的协作能力等表现综合评定。

三、课程教学内容及基本要求

第一章 矿井空气（2学时）

1．教学目的：

通过本章学习，了解矿井空气成分，氧气的性质及井下氧气减少的原因；掌握矿井有害气体的种类、特性、检测方法和安全规定，掌握矿井气候及其测定评价方法和安全标准。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①煤炭事故发生的根本原因分析；

②矿井通风的重要性；

③通风技术的发展过程；

④矿井空气的目的和首要任务；

⑤矿井空气的成分及基本性质。

（2）教学难点：①矿井空气主要成分的浓度（质量）标准制定的依据；

②井下工作人员每人每分钟应供给多少风量的推导。

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）矿井空气成分；

（2）矿井空气中有害气体；

（3）矿井气候。

5．教学要求

(1)了解：矿井气体成分及其特性和安全规定；矿井气候条件和安全标准；

(2)掌握：矿井空气的变化：矿井气候的评价方法；有害气体及气候条件的测定原理及仪器使用矿井气候的评价方法；有害气体及气候条件的测定原理及仪器使用。

6．学生练习及作业

1-1,1-5，1-6，1-9，1-10

第二章 矿井空气流动基本理论（8学时）

1、学习目的

通过本章学习，了解矿井空气的主要物理参数，风流的能量、压力及其关系；风流的课压缩特性及在能量方程中的表示。掌握风流点压力的测定及表示方法；掌握能量方程及其应用方法。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①空气的主要物理参数----T、P、Φ、μ、ρ；

②风流的能量与点压力----静压，静压能；动压、动能；位能；全压；抽出式和压入式相对静压、相对全压与动压的关系；

③能量方程：连续性方程；单位质量能量方程、单位体积能量方程；

④能量方程在矿井中的应用----边界条件、压力坡度图。

（2）教学难点：①点压力的测量计算及点压力之间的相互关系

②能量方程及其在矿井中的应用

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）空气主要物理参数

（2）风流能量与压力

（3）通风能量方程

（4）能量方程在矿井通风中的应用

5．教学要求

（1）了解：矿井风流的湿度、点压力等参数，能量方程的形式含义。

（2）掌握：矿井风流的能量及特性，矿井气候的评价方法，风流的课压缩特性及在能量方程中的表示；测压仪器的使用及点压力和通风阻力测定方法。

（3）综合应用：点压力的计算，能量方程的应用。

6．学生练习及作业

2-2,2-5，2-8，2-10，2-13, 2-15,2-17。

第三章 井巷通风阻力（6学时）

1．教学目的

通过本章学习，理解风流的流态及井巷断面上的风速分布；理解磨擦阻力系数、摩擦风阻与摩擦阻力间的联系与区别；掌握通风阻力、风阻和等积孔的计算；理解矿井阻力的影响因素和主要降阻措施。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①井巷断面的风速分布

               ②摩擦阻力系数、摩擦风阻及阻力计算

③尼古拉兹实验

④矿井局部阻力系数、局部风阻与阻力

⑤矿井总风阻与等积孔

⑥降低矿井通风阻力的措施

（2）教学难点：①正确查算摩擦阻力系数α值

②正确计算局部阻力系数ξ值

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）井巷断面上的风速分布

（2）摩擦风阻与阻力

（3）局部风阻与阻力

（4）矿井总风阻与矿井等积孔

（5）降低矿井通风阻力的措施

5．教学要求

(1)了解：摩擦阻力系数、摩擦风阻、摩擦阻力、局部阻力、等积孔、风阻及通风阻力计算式。

(2)掌握：矿井通风阻力的影响因素；降低矿井通风阻力的措施；巷道断面风速场的测定，册风方法及仪器仪表的使用。

(3)综合应用：阻力定律的应用和矿井等积孔计算。

6．学生练习及作业

3-1、3-2、3-3、3-4、3-7、3-8、3-9、3-11、3-12、3-13、3-15

第四章 矿井通风动力（10学时）

1．教学目的

通过本章学习，了解矿井自然风压及其作用，通风机的构造及工作原理；掌握矿井通风机实际特性曲线，风机联合运转，通风设备选型。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①自然风压的产生、计算、利用与控制

               ②轴流式和离心式主要通风机特性

③主要通风机的联合运转

④主要通风机的合理工作范围

（2）教学难点：①自然风压的计算、利用与控制

               ②主要通风机的联合运转

③主要通风机的合理工作范围

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）自然风压

（2）矿用通风机的类型及构造

（3）通风机附属装置

(4)通风机实际特性曲线

(5)通风机工况点及其经济运行

(6)通风机的联合运转

5．教学要求

(1)了解：自然风压，通风机工况点、工作参数及合理范围，不同类型风机工作特性的差别，风机联合运转的适用性。

(2)掌握：自然风压对矿井通风的作用，风机联合工作的特性，风机噪声产生的原因和控制技术；通风机性能测定方法。

(3) 综合应用：矿井通风设备选型。

6．学生练习及作业

4-1、4-2、4-4、4-5、4-7、4-9、4-10、4-11、4-12、4-15

第五章 矿井通风风量调节与系统分析（6学时）

1．教学目的：

通过本章学习，了解矿井通风网路的基本结构，通风网路的矩阵表示和复杂网路的解算方法；掌握网路中风量分配基本规律，简单网路特性，矿井风量调节计算方法。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①风量分配基本定律——三大定律

②网络图及网络特性：简单网络、角联网络及复杂网络

③网络的动态分析

④矿井风量调节

⑤计算机解算复杂网络

（2）教学难点：①风量分配基本定律——三大定律

②网络的动态分析

③矿井风量调节

④计算机解算复杂网络

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）风量分配基本规律

（2）简单网络特性

（3）通风网络动态特性分析

（4）矿井风量调节

（5）用计算机解算复杂通风网络

5．教学要求

（1）了解：风量分配基本规律，简单网络特性，风量调节方法、原理；

（2）掌握：复杂网路的动态特性和计算机解算通风网路的方法；

（3）综合应用：简单网路计算及局部风量调节计算；计算机解算复杂网路。

6．学生练习及作业

5-1、5-5、5-7、5-8、5-12、5-13、5-14

第六章 局部通风（6学时）

1．教学目的：

通过本章学习，了解局部通风的作用、方法和安全措施；熟悉局部通风设备及其性能；掌握局部通风机通风方法和设计计算原则。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①局部通风方法、、。

②掘进工作面需风量计算

③局部通风系统设计

（2）教学难点：①掘进工作面需风量计算

②局部通风系统设计

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）局部通风方法

（2）掘进工作面需风量计算

（3）局部通风装备

（4）局部通风系统设计

（5）掘进安全技术装备系列化

5．教学要求

(1)了解：局部通风的作用、方法和安全措施；技术及安全术语；

(2)掌握：掘进工作面需风量计算方法，局部通风设备及其特性，拘谨安全技术设备系列化。

6．学生练习及作业

6-1、6-4、6-5、6-8、6-9、6-14、6-17

第七章 矿井通风设计与能力核定（6学时）

1．教学目的：通过本章学习，了解矿井通风系统的类型、适用条，主要通风机工作方式、安装地点；熟悉采区通风基本要求、进、回风上山选择、才没工作面通风系统的基本形式；熟悉通风构筑物及减少漏风措施；掌握矿井通风设计的内容与要求。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①矿井通风系统的类型，适用条件，优缺点，工作方式；

②采区通风系统的基本要求；

③通风构筑物，漏风及有效风量的计算

④矿井通风设计，矿井主要通风机的选型及通风费用概算

（2）教学难点：①矿井通风设计

②矿井主要通风机的选型及通风费用概算

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）矿井通风系统

（2）采区通风系统

（3）通风构筑物及漏风

（4）矿井通风设计

（5）可控循环风概述

（6）矿井通风能力核定

5．教学要求

(1)了解：矿井通风系统的类型，矿井通风设计的内容；

(2)掌握：矿井通风系统的适用条件，采区通风基本要求，进、回风上山选择、采煤工作面通风系统的基本形式及适用条件；

(3)综合应用：矿井通风设计的方法与步骤。

6．学生练习及作业

7-1、7-2、7-3、7-4、7-5

第九章 矿井瓦斯（9学时）

1．教学目的：通过本章学习，了解瓦斯赋存形式与煤层瓦斯参数；熟悉瓦斯的涌出规律及影响因素，瓦斯的特殊涌出及其预防；掌握瓦斯登记的划分，瓦斯爆炸的条件及预防措施。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①瓦斯含量的概念和影响因素

②瓦斯涌出量的概念

③影响因素煤与瓦斯突出瓦斯爆炸及其预防

（2）教学难点：①突出机理影响瓦斯爆炸浓度的参数

②瓦斯含量及瓦斯涌出量的影响因素

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）概述

（2）煤层瓦斯赋存与含量

（3）矿井瓦斯涌出

（4）瓦斯喷出

（5）煤（岩）与瓦斯突出及其预防

（6）瓦斯爆炸及其预防

（7）瓦斯抽放

5．教学要求

(1)了解：矿井瓦斯等级划分及相关参数确定；瓦斯爆炸条件、特征及预防措施。

(2)掌握：煤层瓦斯涌出的规律及影响因素；瓦斯喷出突出的机理及预防；瓦斯抽放方法及作用。

(3)综合应用：瓦斯事故案例及原因分析。

6．学生练习及作业

9-2、9-4、9-5、9-6、9-10、9-11、9-19、9-21、9-25、9-27、9-30、9-31、9-32　

 

第十章 火灾防治（9学时）

1．教学目的：通过本章学习，了解外因火灾原因特征及防治方法；掌握煤炭自燃的机理及发生发展规律；熟悉煤炭自燃的防治措施。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①煤炭自燃理论；

②煤炭自燃预测预报

③防灭火技术

④均压防灭火

⑤火灾时期风流控制

（2）教学难点：①防灭火技术

②均压防灭火

③火灾时期风流控制

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）概述

（2）外因火灾及其预防

（3）煤炭自燃理论基础

（4）火灾预测与预报

（5）开采技术防火措施

（6）灌浆与阻化剂放灭火

（7）均压防灭火

（8）惰气防灭火

（9）火灾时期通风

（10）矿井火灾处理与控制

5．教学要求

(1)了解：煤炭自燃的条件、特征，外因火灾的预防，火灾预测及预报的方法；开采技术的防火措施；常用的防灭火措施；

(2)掌握：火灾的定义及分类；理解物质燃烧的充要必要条件；煤炭自燃的防治措施及原理；煤炭自燃条件及影响自然发火的因素；

(3)综合应用：均压防灭火实例分析。

6．学生练习及作业

10-1、10-2、10-3、10-4、10-8、10-9、10-10、10-11、10-14、10-15、10-17、10-20

第十一章 矿尘防治（4学时）

1．教学目的：通过本章学习，了解矿尘的性质及危害，矿山尘肺病的类型和发病机理；掌握煤尘爆炸的条件、特征和防止方法；熟悉矿井综合防尘措施。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①矿尘的计量指标

②矿尘性质

③煤尘爆炸条件

④煤尘爆炸影响因素

⑤矿尘测定的仪器仪表及使用

（2）教学难点：①综合防尘

②矿尘测定的仪器仪表及使用

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）矿尘及其性质

（2）矿山尘肺病

（3）煤尘爆炸及预防

（4）矿山综合防尘

5．教学要求

(1)了解：煤尘的危害，矿山尘肺病的影响因素；煤尘爆炸的条件、特征，预防煤尘爆炸的技术措施；

(2)掌握：矿尘的分类，矿山尘肺病的发病机理；矿尘的计量指标和矿尘性质；矿井综合防尘措施；矿尘测定的仪器仪表及使用。

6．学生练习及作业

11-1，11-2，11-4，11-7，11-8，11-10，11-13

第十二章 矿山防水（4学时）

1．教学目的：通过本章学习，了解地面防治水的重要性及主要措施；掌握矿井水源的基本形式及突水征兆；熟悉井下防治水的一般措施。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①井下防治水的措施

②矿井突水及其机理

（2）教学难点：①井下防治水的措施

②矿井突水及其机理

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）地面防治水

（2）井下防治水

（3）矿井突水及其处理

5．教学要求

(1)了解：矿井水源的基本形式、突水征兆及处理措施；地面防治水的措施；

(2)掌握：矿井突水机理和井下防治水的措施。

6．学生练习及作业

12-1、12-2、12-9、12-10

第十三章 矿山应急救援（4学时）

1．教学目的：通过本章学习，了解矿山应急救援体系及预案、矿山救护的组织、任务和工作原则；掌握矿工自救和现场急救的原则和方法；熟悉矿工救护设施和设备及其使用。

2．教学重点与难点

（1）教学重点：①矿山救护的工作原则

②矿山救护队的常用技术装备

③发生事故时在场人员的行动原则

④矿工自救设施和设备

⑤现场急救

（2）教学难点：①矿山救护队的常用技术装备

②矿工自救设施和设备

③现场急救

3．教学方法

采用多媒体教学方式，以课堂讲授为主，课堂讨论、展示、、课下辅导等为辅的教学方法。

加强互动教学，学生对课程的某一学术问题通过检索资料、撰写论文来提高自学能力和实践能力，通过上台演讲来锻炼表达能力。

4．教学内容

（1）矿山应急救援体系

（2）矿山应急救援预案

（3）矿山救护队

（4）矿工自救

（5）现场急救

5．教学要求

(1)了解：矿井发生灾害事故时的矿山救护队组织、救护原则、技术装备等；矿工自救和现场急救的方法；

(2)掌握：矿工救护设施和设备的使用方法。

6．学生练习及作业

13-1，13-4. 13-10