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