刘贞堂，男，1963年8月生，辽宁省建平县人，教授，博导，中国矿业大学安全工程专业建设负责人。1985年本科毕业于阜新矿业学院采矿工程专业，2010年博士毕业于中国矿业大学安全技术及工程专业。1985年至今在中国矿业大学安全工程学院从事教学与科研工作，主要研究方向为矿山通风与安全、安全科学、含瓦斯煤岩动力灾害监测及防治等。长期在教学一线从事《矿井通风与安全》、《矿井通风与空气调节》、《安全系统工程》、《安全工程学》、《安全管理学》、《安全人机工程》、《矿山应急救援导论》等课程的本科及研究生教学工作，主持国家“十一五”科技支撑计划专题、国家自然科学基金面上项目各1项，企业合作项目五项；参与国家自然科学基金、国家“十五”、“十一五”、“十二五”科技支撑计划项目专题及企业合作项目20余项，获国家科技进步二等奖一项、国家发明专利三项，省部级科技进步一等奖一项，二等奖二项，三等奖五项；参编教材3部，获全国普通高等学校优秀教材二等奖一项。

  学分：4.5

总学时：160； 面授：32 自学：120 试验：4 复习：4

视频学时：22

一、课程的性质、目的及任务

本课程的性质为专业必修课。课程是以阐明矿山通风与安全基本规律和基本原理为主要目的，并将基本规律和基本原理应用到矿山生产中。学习的目的是让学生掌握矿井通风与安全技术的基本理论和方法，任务是使学生通过该课程学习，使学生在掌握矿山通风与安全技术的基本规律和基本原理基础上，具有从事矿山通风与安全科研、设计和管理的能力。

二、适用专业

采矿工程专业。

三、先修课程

地质学、采矿学、井巷工程等。

四、课程的基本要求

（一）了解矿井通风及安全技术现状及发展趋势，掌握矿井通风的基本任务、基本原理和规律，解决矿井生产过程中出现的通风问题，并理解矿井通风系统对矿井灾害的控制方法。

（二）了解矿井生产过程中可能出现的各种灾害，掌握矿井瓦斯、火灾等灾害产生的原因、影响因素、显现形式及控制方法。具备从事矿山通风与安全科研、设计和管理的能力。

五、课程的教学内容

(一)课堂讲授的教学内容

1.矿井空气

主要讲述矿井空气的成分、井下常见有害气体、矿井气候条件、空气的主要物理参数等。

2.矿井空气流动的基本理论

主要讲述矿井风流沿井巷流动过程中力学参数、风流能量与压力、通风能量基本方程以及能量的转换关系；能量方程在矿井通风中的应用。

3.井巷通风阻力

主要讲述井巷断面风速分布、摩擦风阻力与风阻、局部阻力与风阻、矿井总阻力与等积孔、降低矿井阻力的措施等

4.矿井通风动力

主要讲述自然风压的形成，计算，影响因素等、通风机的类型和构造、性能参数、主要通风机附属装置、通风机实际特性曲线、通风机的工况点及其经济运行、通风机的运行和管理等。

5.矿井通风网络中风量分配与调节

主要讲述风量分配基本定律、简单网络特性、通风网络动态特性分析、矿井风量调节、应用计算机模拟解算复杂通风网络等。

6.局部通风

主要讲述局部通风方法，局部通风装备，局部通风系统设计，局部通风技术装备及安全管理等。

7.矿井通风系统与通风设计

主要讲述矿井通风系统、采区通风系统、通风构筑物及漏风、矿井通风设计（主要包括优选矿井通风系统，矿井风量计算，阻力计算，选择风机，通风费用等）。

8.矿井空气调节概论

主要讲述矿井井口空气加热方法、矿井主要热源、矿井风流热湿计算、矿井降温的一般技术措施及矿井空调系统设计简介等。

9. 矿井瓦斯

主要讲述煤层瓦斯赋存与含量成因，瓦斯含量影响因素、矿井瓦斯涌出规律、煤与瓦斯突出规律及预防、瓦斯爆炸与预防、瓦斯抽放技术。

10.矿井火灾防治

主要讲述外因火灾及防治、煤炭自燃理论基础、火灾预测与预报、开采技术防火、灌浆与阻化剂防灭火、均压防火、惰性防灭火、火灾时期通风、矿井火灾处理与控制等。

11.矿山防尘

主要讲述的内容有矿尘及性质、矿山尘肺病、煤尘爆炸与预防、矿尘综合防治、通风除尘，湿式除尘等。

12.矿山防水

主要讲述矿山充水水源及充水通道、矿井涌水量的预测方法、矿井水害的防治。

13.矿山救护

（自学）

(二) 实验的教学内容

1.空气大气参数测试 （2 学时）

2.管道的速度场分布、管道的点压力、摩擦阻力测定（2 学时）

3.矿井瓦斯、煤尘浓度测试及瓦斯煤尘爆炸演示实验（2 学时）

三、学时分配表

四、使用教材

杨艳国 主编.矿井通风与安全.徐州：中国矿业大学出版社，2012.2

五、主要参考书

1．周福宝 等主编.矿井通风与空气调节. 徐州：中国矿业大学出版社，2009.8

2．陈开岩 等主编.通风工程学. 徐州：中国矿业大学出版社，2013.11

3．王德明 主编. 矿井通风与安全. 徐州：中国矿业大学出版社，2007.

4．吴中立 主编. 矿井通风与安全. 徐州：中国矿大出版社. 1989.

5．张国枢 主编. 通风安全学. 徐州：中国矿业大学出版社. 2000.

6．《煤矿安全规程》2006年版.

7．黄元平 编著. 矿井通风. 徐州：中国矿业大学出版社，1986.

8．王省身，张国枢编著. 矿井火灾防治. 徐州：中国矿业大学出版社，1989

9．俞启香 编著. 矿井瓦斯防治. 徐州：中国矿业大学出版社，1990.

10．俞启香 主编. 矿井灾害防治理论与技术. 徐州：中国矿业大学出版社，2008.9.

11．中华人民共和国煤炭工业部制定.矿井水文地质规程.北京：煤炭工业出版社，1984。

12．赵全福等，煤矿安全手册.北京：煤炭工业出版社，1992。

13．房佩贤，卫中鼎，廖资生等编.专门水文地质学.北京：地质出版社，1987。

14．张光德 李栋臣 胡斌等.矿井水灾防治（B类）.徐州： 中国矿业大学出版社,2002

15．淮南矿业学院、焦作矿业学院等合编.矿井地质及矿井水文地质.北京：煤炭工业出版社， 1979.

六、考核方式（包括作业、测验、考试等及其所占比例）

平时成绩（实验、作业等）：30％；考试成绩：70％。

七、说明

1.本课程是一门综合性很强的课程，教学中应充分重视参考书的作用及最新技术资料的收集补充。

2.课程的实践性较强，开课之前应对煤矿进行过现场实习。

3.该课程要在《地质学》、《井巷工程》、《采矿学》等专业课开设以后才开课。

学分：4.5

总学时：160； 面授：32 自学：120 试验：4 复习：4

课程考核分课程结课考核和课程过程考核两种。

课程结课考核方式：闭卷考试，笔试，占70%。

课程过程考核方式：考勤；作业4次，实验报告：3次；占30%。

一、课程结课考试的形式和结构

（1）考核方式：闭卷笔答

（2）考试时间：100分钟

（3）计分方式：百分制（100分制）。

（4）试题类型：填空题、名词解释、简述题、计算题、论述题。

二、课程结课考试主要参考教材

杨艳国 主编.矿井通风与安全.徐州：中国矿业大学出版社，2012.2

三、课程结课考试命题的指导思想和原则

命题的指导思想是：全面考查学员对本专业主干课程的基本概念、基本原理和主要知识点学习、理解和掌握的情况，以及应用、动手和解决生产现场实际问题的能力。

试题类型的难度及所占比例大致如表1所列：

表1 课程结课考试试题类型和比例

类型 填空题 解释名词 简述题 计算题 论述题

% 10×1 5×2 5×7 3×10 1×15

难度 容易 容易 中等难度 中等难度 难

四、课程结课考试内容

第一章 矿井空气

（一）学习目的和要求

矿井通风是研究井下空气流动的技术性课程，井下的环境不适合人类生存和进行生产活动，通过学习和了解井下气候的基本知识，对井下空气的基本特征、各种有害气体及物理特性的基本认识，为学习和理解后续课程内容奠定基础。

（二）课程内容

第一节 矿井空气成分

井下空气组成，基本性质。

第二节 矿井空气中有害气体

有害气体的性质，来源和安全浓度标准

第三节 矿井气候

衡量矿井气候的三个参数：温度、湿度及风速

第四节 矿井空气主要物理参数

密度、、比容、黏性、比热、内能和焓

（三）考核知识点

1、井下空气的基本组成

2、井下气候条件特点

3、井下常见有害气体种类、危害性、安全浓度标准及预防措施

（四）考核要求

识记：1、井下气候条件

2、井下常见有害气体特性及来源

领会：井下气候条件与矿井通风的关系

第二章 矿井空气流动基本理论

（一）学习目的和要求

重点掌握矿井风流沿井巷流动过程中力学参数、能量变化规律以及能量的转换关系。

（二）课程内容

第一节 流体的概念

矿井风流特征

第二节 风流的能量与能量方程

风流能量、不可压缩流体能量方程

第三节 风流压力与压力坡度

压力的基本概念、风流点压力及其相互关系、压力坡度及其应用

（三）考核知识点

1、风流点压力作为重点考核

2、通风能量方程及阻力计算方法

3、能量方程应用实例

（四）考核要求

识记：1、风流点压力间的关系

2、风流能量变化规律

领会：能量方程在矿井中的应用

第三章 井巷通风阻力

（一）学习目的和要求

了解摩擦阻力产生原因，掌握摩擦阻力计算方法，影响摩擦阻力系数的因素，确定摩擦阻力系数的方法；重点掌握降低井巷通风阻力的方法、井巷风阻及其特征曲线。

（二）课程内容

第一节 风流的流动状态

层流、紊流、雷诺数

第二节 摩擦风阻力与风阻

沿程阻力、层流沿程阻力，摩擦风阻与阻力系数

第三节 局部阻力与风阻

局部阻力概念、计算公式、阻力系数

第四节 矿井总风阻与等积孔

井巷阻力特性，总风阻，等积孔

第五节 降低矿井阻力的措施

降低摩擦阻力、局部阻力措施

（三）考核知识点

1、摩擦阻力计算

2、矿井等积孔含义

3、降低矿井阻力措施

（四）考核要求

识记：1、摩擦阻力计算公式

2、矿井等积孔

领会：降低矿井阻力措施

第四章 矿井通风动力

（一）学习目的和要求

了解矿内自然风压的产生及计算方法、自然风压的直接测定、主要通风机类型特性曲线及其个体特性曲线的换算规律；重点掌握主要通风机分类及工作原理，主要通风机的附属装置及其作用。

（二）课程内容

第一节 自然风压

自然风压形成，计算，影响因素

第二节 矿用通风机类型及其附属装置

离心式、轴流式通风机构成和工作原理、风硐，扩散器，防爆盖，反风装置

第三节 通风机实际特性曲线及其工况点

通风机工作参数、水柱计的意义、实际特性曲线、类型特性和比例定律、调节方法

第四节 通风机的联合运转

风机串联、并联及适用条件

（三）考核知识点

1、自然风压的计算

2、主要通风机附属装置及相应作用

3、主要通风机工况点调节方法

4、风机联合运转时相互影响情况

（四）考核要求

识记：1、自然风压的产生及计算

2、主要通风机工况点

领会：风机联合运转时的相互影响情况及控制方法

第五章 矿井通风网络中风量分配与调节

（一）学习目的和要求

重点掌握矿井通风网路的分类，通风网路的基本定律，串联、并联通风网路的基本性质；难点是角联通风网路对角巷道的风流稳定性及风流变化，掌握用计算机解算风网能力。

（二）课程内容

第一节 风网形式与绘制

矿井通风网络与网络图要素的含义、串、并、角联通风网络绘制

第二节 风量分配基本规律

风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律

第三节 矿井风量调节方法

局部调节，总风量调节

（三）考核知识点

1、风量分配基本定律

2、简单网络特性

3、通风网络动态特性分析

（四）考核要求

识记：1、风量分配基本定律

2、简单网络特性

3、风量调节方法

领会：简单角联网络风向控制

第六章 局部通风

（一）学习目的和要求

主要掌握局部通风的作用及方法，掘进工作面风量计算，为矿井总风量分配奠定基础。

（二）课程内容

第一节 局部通风方法

局部通风机通风，全风压通风，引射器通风

第二节 局部通风设备

局部通风机，风筒

第三节 局部通风设计

设计原则，步骤

（三）考核知识点

1、局部通风方法

2、掘进工作面风量计算

（四）考核要求

识记：局部通风方法

领会：局部通风机装置的配合使用

第七章 矿井通风系统与通风设计

（一）学习目的和要求

矿井通风系统的功能作用在本章体现出来，为创造一个良好的矿井通风系统环境，首先掌握矿井通风系统方式及主要通风机的工作方法，理解采区通风系统及工作面通风形式，了解通风构筑物的作用。

（二）课程内容

第一节 矿井通风系统

类型，适用条件，优缺点，工作方式，安装地点

第二节 采区通风系统

基本要求，上山的选择上行与下行通风工作面通风系统

第三节 通风构筑物及漏风

通风构筑物，漏风及有效风量

第四节 矿井通风设计

内容及要求，优选矿井通风系统，矿井风量计算，阻力计算，选择风机，通风费用

（三）考核知识点

1、各种矿井通风方式的优缺点及主要通风机工作方法优缺点比较

2、采区通风系统进回风上山的选择及工作面通风形式的选择

3、通风构筑物的设置及作用

（四）考核要求

识记：1、矿井通风方式

2、采煤工作面通风

3、矿井通风设计

领会：主要通风机工作方法优缺点比较

第八章 矿井空气调节理论

（一）学习目的和要求

了解矿井空调技术在矿井中的应用情况，为矿井治理热害问题提供理论指导。

（二）课程内容

第一节 井口空气加热

加热方式

第二节 矿井主要热源及其散热量

主要热源、散热量计算

第三节 矿山热环境

热环境的危害

第四节 矿井降温的一般技术措施

通风降温方法、其他降温措施

（三）考核知识点

1.主要热源种类

2.矿井降温措施

（四）考核要求

识记：影响矿井气温的因素

领会：矿井降温措施

第九章 矿井瓦斯

（一）学习目的和要求

掌握瓦斯特性，瓦斯赋存及瓦斯爆炸条件及危害特性，防治瓦斯灾害，要求学生掌握瓦斯涌出规律及预防瓦斯，爆炸、瓦斯突出规律及特点、掌握瓦斯抽采的基本方法与技能。

（二）课程内容

第一节 矿井瓦斯基础知识

瓦斯性质、成因与赋存，分带，含量影响因素、危害

第二节 矿井瓦斯灾害形式及其防治

煤与瓦斯突出、分类及特点、规律及预防；瓦斯爆炸过程，主要参数，原因，预防

第三节 矿井瓦斯抽采

抽放原则、抽采方法及适用性，抽放设备

（三）考核知识点

1、瓦斯涌出的基本特性；

2、瓦斯爆炸条件及预防措施；

3、煤与瓦斯突出特点及预防技术手段；

4、瓦斯抽采与力学的关系，抽采方法与分类。

（四）考核要求

识记：1、瓦斯基本性质

2、瓦斯涌出影响因素

3、预防瓦斯爆炸措施

4、预防煤与瓦斯突出措施

5、瓦斯抽采方法

领会：瓦斯灾害与瓦斯地质间的关系

第十章 矿井火灾防治

（一）学习目的和要求

了解矿井火灾的类型及国内外预防技术，掌握内因火灾发生的判别方法及火区封闭与启封方法，外因火灾的预防措施，理解均压防灭火的原理，火灾时间火流紊乱规律及控制方法，救灾时间风流控制等。

（二）课程内容

第一节 矿井外因火灾及其预防

概述，类型特性，物质燃烧充要条件，外因火灾的预防措施

第二节 煤炭自燃的理论基础

自燃机理，氧化特性，自燃发火期，自燃条件，影响因素，过程及特点

第三节 矿井火灾预测和预报

外因火灾预测，火灾的预报（人体生理感觉、气体成分）、矿井火灾分布规律

第四节 矿井防灭火措施

灌浆防火，灌浆系统，阻化剂防灭火、凝胶灭火、三相泡沫防灭火、均压防灭火、惰气防灭火

第五节 矿井火灾时期通风及灾情控制

风流紊乱形式、通风控制要求、灾情控制方法

（三）考核知识点

1、矿井内因火灾

2、矿井外因火灾

3、矿井火灾防治

4、火灾时期通风

（四）考核要求

识记：1、矿井内因火灾

2、各种灭火措施

领会：矿井火灾处理与控制

第十一章 矿山防尘

（一）学习目的和要求

了解粉尘性质，掌握粉尘综合防治措施，测尘原理及测尘方法，为预防尘肺病的发生及煤尘爆炸事故提供技术保障。

（二）课程内容

第一节 矿尘的概念及性质

产生与分类，危害，计量指标，矿尘性质、来源

第二节 矿山尘肺病

发病机理，影响因素

第三节 煤尘爆炸及其预防

爆炸机理与特征，爆炸条件，影响因素及鉴定，预防技术措施

第四节 矿尘综合防治

通风除尘，湿式除尘，净化风流、个体防护

（三）考核知识点

1、尘肺病影响因素

2、煤尘爆炸及预防

3、综合防尘措施

（四）考核要求

识记：1、煤尘爆炸条件及特征

2、尘肺病的影响因素

领会：矿尘综合防治措施

第十二章 矿山防水

（一）学习目的和要求

了解矿井水灾的水源及涌水通道，掌握矿井水防治措施，了解各种形式的矿井突水预兆，为矿井水害预防提供理论及技术支持。

（二）课程内容

第一节 矿井充水水源及充水通道

矿井水灾概念、充水源、充水通道

第二节 矿井涌水量的预测方法

涌水量预测计算方法（类比、解析、数值、水均衡等方法）

第三节 矿井水害的防治

地面防治水措施、井下防治水措施、突水征兆

（三）考核知识点

1、地面水源及充水通道

2、井下防治水措施

3、矿井突水治理

（四）考核要求

识记：1、地面水来源

2、井下水防治

领会：矿井突水治理措施

第十三章 矿山救护

略。

成人高等教育本科

《矿井通风与安全》校考学位课程考试大纲

一、课程性质、目的、任务、适用专业

课程性质、目的、任务：本课程是采矿工程专业的专业方向课。通过课程学习，使学生理解国家安全生产方针；基本掌握矿井通风的基础理论和技术方法；熟悉煤矿井下瓦斯、矿尘、火灾、等灾害的发生机理及防治技术；使学生具有矿井通风与安全技术管理、设计和制定专项技术措施的能力；并为继续学习相关专业课程提供基础。

适用专业：高升本、专升本和函授专升本采矿工程专业。

二、课程考核具体内容及要求

第一章 矿内空气        

1、了解矿内空气成分及其基本性质。

2、掌握矿井气候的三要素、风表测风及各种风速和风量的计算方法。

3、掌握防止有害气体危害的措施。

4、掌握矿井气候、空气密度、绝对湿度、相对湿度等概念。

第二章 矿内空气动力学基础  

1、了解流体的概念。    

2、掌握绝对压力、相对压力、正压通风、负压通风概念。

3、掌握各种压力及其相互关系和计算方法。

4、掌握能量方程及其应用。熟练计算两个断面间的通风阻力，并能判断巷道中的风流方向。

第三章  矿井通风阻力 

1、了解风流的流动状态、局部阻力。   

2、熟练掌握摩擦阻力和通风阻力计算方法。掌握降低通风阻力的措施。     

3、理解摩擦风阻和摩擦阻力系数的物理含义。      

4、理解并会计算等积孔。

5、掌握摩擦阻力、通风阻力、等积孔等概念。

第四章  矿井通风动力   

1、了解自然风压计算。 

2、了解矿用通风机类型及构造。

3、掌握通风机工作基本参数和通风机个体特性曲线及合理工作范围。     

4、了解矿井主要通风机附属装置。 

5、掌握自然风压、通风机个体特性曲线、通风机的工况点等概念。

第五章 局部通风      

1、了解全风压、引射器局部通风方法。 

2、掌握局部通风机通风方法、优、缺点及适用条件。      

3、了解局部通风系统设计原则和步骤。

4、了解局部通风技术管理及安全措施。

5、掌握局部通风、扩散通风、循环风等概念。

第六章  通风网络风量分配与调节 

1、了解矿井通风系统图的组成。掌握矿井通风网络图的绘制方法。

2、掌握风量分配基本定律。

3、掌握风网的基本联结形式及通风参数计算。

4、掌握局部矿井风量调节的方法、实质和调节风门面积计算。 

5、了解矿井总风量调节方法。 

6、掌握矿井通风网络、串联通风、并联通风、角联通风、通风网路图、风量自然分配、风量按需分配、局部风量调节等概念。

第七章  采区通风    

1、掌握采区通风系统的基本要求和采区内进回风上山选择、优、缺点及适用条件。

2、了解工作面的通风方式。

3、掌握采煤工作面上行通风与下行通风，并分析各自优缺点。

4、掌握通风设施的种类及各种设施起哪些作用。   

5、掌握防止漏风的措施。

6、掌握上行通风、下行通风、有效风量、矿井漏风等概念。

第八章  矿井通风系统设计  

1、掌握矿井通风系统概念，矿井通风系统具体包括哪些内容。   

2、掌握矿井通风方法概念及分类和矿井通风方式概念及分类。    

3、掌握矿井通风设计的步骤。   

4、了解矿井风量的计算和分配。  

5、了解矿井通风阻力计算方法。

6、了解矿井通风设备选型。

第九章  矿井瓦斯    

1、了解矿井瓦斯性质。 

2、掌握瓦斯含量及影响瓦斯含量的因素；矿井绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量及影响瓦斯涌出量的因素。

3、掌握矿井瓦斯等级划分依据及等级划分标准。  

4、掌握瓦斯爆炸的条件、影响瓦斯爆炸界限的因素。  

5、掌握防止瓦斯爆炸的技术措施（防止瓦斯积聚的措施、防止瓦斯引燃的措施、限制瓦斯爆炸范围扩大的措施）。

6、掌握预防和治理瓦斯喷出的技术措施和预防煤和瓦斯突出的主要技术措施。

7、了解煤和瓦斯突出的机理。

8、掌握“一炮三检”和“三人连锁放炮制”的内容。

9、了解区域“四位一体”的综合防突措施内容。

10、掌握矿井瓦斯、瓦斯含量、绝对瓦斯涌出量、相对瓦斯涌出量、瓦斯涌出不均匀系数、瓦斯涌出量梯度、瓦斯积聚、瓦斯喷出、煤和瓦斯突出、保护层和瓦斯的引火延迟性等概念。

第十章 矿井火灾  

1、了解矿井火灾的分类。      

2、掌握预防外因火灾的技术措施。      

3、掌握煤炭自燃发展过程，各阶段的特征。 

4、了解煤自燃发火前较明显的征兆。   

5、掌握煤炭自燃的条件及影响煤炭自然发火的因素。

6、掌握预防性灌浆概念、作用和灌浆方法。了解其他防止煤炭自燃的各种措施。

7、了解矿井发生火灾时的行动原则及灭火方法。

8、了解矿井发生火灾时风流控制方法及其适用条件。

9、了解火区启封的方法及适用条件。

10、掌握矿井火灾、自然发火、自然发火期、火风压、均压防火、阻化剂防火、采前预灌、随采随灌、煤的自然倾向性等概念。

第十一章  矿  尘 

1、了解矿尘的分类、矿尘的性质、矿尘的产生及影响因素、矿尘的危害。

2、掌握煤尘爆炸的条件和影响煤尘爆炸的因素。

3、掌握尘肺病分类和影响尘肺病的发病因素。

4、了解煤尘爆炸机理、尘肺病的发病机理。

5、掌握预防煤尘爆炸的措施(包括减少煤尘生成的措施、降尘措施、除尘措施)。

6、掌握综合防尘其具体内容。

7、掌握矿尘、全尘(总粉尘)、呼吸性粉尘、矿尘浓度、矿尘的分散度、尘肺病和综合防尘等概念。

三、参考教材

1、《矿井通风与安全》，王德明 主编，中国矿业大学出版社 2012年6月 第1版

2、《矿井通风与安全》，杨艳国 主编，中国矿业大学出版社2012年2月  第1版

四、推荐题型和考核方式

推荐题型：

1、名词解释   约15%

2、填空题     约21%

3、简答题     约22%

4、论述题    约22%

5、计算题     约20%

考核方式：笔试闭卷。            

中国矿业大学

2016年1月