中国矿井通风与五大自然灾害.docx
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中国矿井通风与五大自然灾害
矿井通风与五大自然灾害
一、矿井通风
煤矿通风就是换气。
具体地讲，是用通风机把地面的新鲜空气送到井下，再把井下的污浊空气换到地面上来。
通风机不停地运转，地面的新鲜空气受通风压力的作用也不断地流人片下。
风流同水流一样，总是从压力大的地点流向压力小的地点，以求得压力平衡。
井下风流流经各个工作地点的同时，必将混人大量的有害气体和矿尘，这些气体和矿尘变成了污浊的空气，沿井巷不断地流至地表面，如此循环，创造适宜于井下矿工工作的良好气候条件
（一）通风的主要任务
（1）供给井下工作人员呼吸;
cz）冲淡和排除井下有害气体和矿尘;
（3）降低井下工作地点的温度和湿度，保证人体健康，创造良好的工作条件。
（二）煤矿并下主要有害气体
煤矿在生产付程过中常遇到的有害气休有:
甲烷、一氧化碳、二氧化硫，二氧化硫、二氧化氮、硫化氢、氢气和氨气等。
这些有害气体从成分和性质上可以分为:
（1）窒息性气体:
如甲烷（Ca）、二氧化碳（Cot）和氮气（N2）等
（2）爆炸性气体:
如甲烷（CM）I氢气（H2）I硫化氢（H2S）、一氧化碳（CO）.氨气（NH,）等
（3）有毒气体:
如一氧化碳（CO）、二氧化碳（C02）、二氧化氮（NOz）、二氧化硫（，!
）、硫化氢（H2S）和氮气（NH）等
有些气体存在多方面的危害，应根据它在煤矿井下生成量的大小，抓住它的主危害，采取有效措施，加以防治，以保证人体健康
（三）煤矿并下气候条件
煤矿井下气候条件是指矿井内空气的温度、湿度和风速三者综合作用刊人体的影响。
人不论在工作或休息时，身体都在不断地产生热量和散失热量，以保持热平衡，使体温保持在36.53v-37℃
如果失去这种平衡刀人体就会感到不适，这种热平衡直接受井下气候条件的影响。
因此，气候条件对人体的健康和劳动生产率起着重要的作用
1煤矿井下空气的温度
煤矿片下空气温度是影响井下气候条件的重要因素。
气温过高或过低，对人体都有不良影响，最适宜的井下空气温度是15--20℃影响煤矿井下空气温度的主要因素有;地面空气的温度、岩石温度、空气的压缩与膨胀、氧化生热及吸热过程、通风强度等。
2.煤矿井下空气湿度
空气的湿度是指矿井空气中所含水蒸气量的多少。
湿度通常是指相对湿度，一般认为相对湿度以50%-60%为适宜。
3.风速
当井下空气的温度、相对湿度一定时，增大风速可以提高散热效果。
而井巷中的风速过高或过低又都会影响人体的健康。
风速过低汗水不易蒸发人会感到闷热;风速过高，煤尘飞扬，人易感冒。
二、五大自然灾害
（一）矿井瓦斯
矿井瓦斯是指井下有害气体的总称。
主要成分有甲烷、二氧化碳和数量不等的氢、氮、重烃和稀有气休。
由于甲烷是瓦斯中的主要成分（一般占矿井瓦斯总量的80%-90%以上），对煤矿安全和生产具有特殊的重要性，因此过去又狭义地将甲烷称之为瓦斯。
1.瓦斯的生成
在远古时代，大量的植物遗体被泥砂覆盖，经过地壳的多欢变化被深深地埋在地下，与空气隔绝。
在高温、高压作用下植物内部发生一系列复杂的化学和物理变化，最终生成了褐煤、烟煤和无烟煤等。
在这漫长的地质年代中，始终都有大量的瓦斯产生。
因此，瓦斯是随煤的生成而生成的，是煤的伴生产物。
2.瓦斯的爆炸性
瓦斯爆炸必须同时具备三个条件:
一定的瓦斯浓度;足够的氧气含量和一定温度的引火源。
三者缺一都不会发爆炸。
瓦斯的爆炸浓度为5%-16%。
瓦斯的引火温度一般为650℃-750℃
3.预防瓦斯爆炸的措施
1）防止瓦斯积聚的措施
（1）加强通风;
（2）加强瓦斯检查;
（3）抽放瓦斯。
2）防止瓦斯引燃的措施
（1）防止明火;
（2）防止电火花;
（3）防止炮引燃瓦斯;
（4）防止产生摩擦火花。
（二）矿尘
1矿尘的产生及危害
矿尘是指矿井在建设和生产过程中所产生的各种微粒的总称。
对煤矿来说，指的是煤尘和岩尘。
矿尘按其存在状态不同包括浮尘和落尘两种，悬浮于空气中的称浮尘，沉降下来的称落尘。
悬浮时间的长短取决于矿尘的粒度、质量、形状以及空气的温度‘湿度和风速等条件。
外界条件变化时，浮尘和落尘可以相互转化。
2.矿尘的产生
矿尘主要是在生产过程中由于煤体和岩体的破碎而产生的。
从产生的地点来看，以采掘工作面为主，其次是运输系统的各个转载点
（如井下煤仓、溜煤眼、运输机机头等），因煤和岩石的进一步破碎，也产生一定量的矿尘
在采掘工作面中，矿尘的主要来源是打眼放炮工作。
此外，如装运、放顶等工序产生的矿尘量也很大。
据某矿在岩巷掘进面测定结果：
干式打眼占77.9%；爆破占8.8%；装运占14.3%
影响矿尘产生量的因素很多，如顶板管理方法，采煤机械化程度、通风状况等。
制订防尘、灭尘措施应充分考虑到以上因素。
3.矿尘的危害
矿尘的危害主要表现在两个方面
1）对人体的危害
不论是煤尘还是岩尘都是有害物质，当人体的肺部长期吸人这些矿尘后，轻者会弓{起呼吸道的炎症，重者将引起尘肺病。
尘肺病是人在生产过程中因长期吸人大量粉尘引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病。
在煤矿中，主要有硅肺病、煤硅肺病和煤肺病三种，这是严重的矿工职业病。
矿尘可以直接刺激皮肤，引起皮肤发炎，刺激眼膜，引起角膜炎，造成视力降低，等等。
井下作业地点矿尘浓度过高，还会影响人的视线，不利于及时发现事故隐患，从而增加机械性人身事故的机会。
2）煤尘爆炸
具有爆炸危险性，当条了具备时能发生激烈的爆炸，不仅破坏矿井，给国家造成严重损失还会使人员大量伤亡，危害性极大。
4.煤尘爆炸的原因及过程
井下煤尘应具备三个条件才能爆炸即煤尘本身具有爆炸性;煤尘悬浮在空气中并达到一定浓度;有引爆火源。
煤尘之所以能发生爆炸，主要是因为:
（1）煤本身是可燃物质当它以粉末状态存在时，与空气的接触面积大为增加，加速了氧化进程;
（2）煤尘在较低温度下（300r-400℃）能放出大量的可燃性气体，这些可燃性气体遇高温火源可燃烧或爆炸
5.预防谋尘爆炸的措施
预防煤尘爆炸的措拖主要有降尘措施、防止煤尘引燃及限制煤尘爆炸范围扩大等三个方面。
1）降尘措施
（1）煤层注水;
（2）水炮泥;
（3）喷雾洒水
（4）控制风速;
（5）清除积尘
2）防止煤尘引然的措施
防止煤尘引燃的措施与防止瓦斯引燃的措施沙二致相同。
特别要注意的是，瓦斯爆炸往往引起煤尘爆炸。
此外，煤尘在特别干燥的条件下可产生静电，放电时产生的火花也自身引爆。
3）限制煤尘爆炸范围扩大的措施
矿井一旦发生煤尘爆炸，必须运用事先准备好的方法和手段，将爆炸范围控制在最小的区域内，阻止火焰的继续传播，以免瓦斯、煤尘的连续爆炸。
为达此目的，（煤矿安全规程》规定:
“开采有煤尘爆炸危险大某层的矿井，在矿井的两翼、相邻的采区、相邻的煤层和相邻的工作面，都必须用岩粉棚或水棚隔开。
在所有的运输巷道和回风巷道中必须撒布岩粉”
6煤矿尘肺病的预防
预防尘肺病的关键就是降低工作场所的矿尘浓度，使其符合《规程》规定。
综合防尘措施是指多种技术措施的综合运用，它包括湿式凿岩、通风排尘与净化风流、放炮喷雾、装岩洒水、个体防护等措施
（三）矿井防灭火
1.矿井火灾
凡是发生在煤矿井下的火灾，都称为矿井火灾。
发生在地面井口附近，但烟气能进人井下，威胁井下安全生产的地面火灾，也称为矿井火灾
矿井火灾按其发火原因不同可分为外源火灾和自燃火灾两种
1）外源火灾
由于明火（如放炮、电火花等外来热源）点燃可燃物而引起的火灾称为外源火灾。
它发生的范围较广，主要在采掘工作面、机电硐室、输送机巷道等地点。
2）自燃火灾
煤炭氧气自燃而引起的火灾称为自燃火灾
（1）自燃火灾的发展过程。
煤炭自燃的原因是煤与空气的氧相互作用的结果。
但并非是煤一暴露在空气中就立刻自燃，而是有规律地、缓慢地进行。
一般将煤炭自燃的发展过程分为低温氧化、自热、自燃三个阶段。
（2）自燃火灾的初期识别预报方法如下:
①人体能感觉到的主要征兆:
a火区附近空气湿度增大，巷道中出现雾气或巷道壁“出汗”。
b.巷道中能闻到煤油味、汽油味、松节油味等火灾气味。
c.从自燃地点流出的水和空气的温度比平常高
d.人体出现不适、头痛、闷热、疲乏和四肢无力等症状。
这与煤氧化后生成的各种有害气体浓度增加有关。
②分析井下的气体成分变化。
2.矿井防火
“预防为主，消防并举，’，是我们同矿井火灾斗争的基本原则。
认真地做好火灾的预防工作，对实现安全生产，减少损失具有重要意义。
矿井火灾的预防措施可分为一般性措施和预防自然火灾的措施两大类。
1）矿井防火的一般性措施
（1）井下主要巷道和俐室都必须用不嫌性材料支护，如井筒、井
底车场、主要巷道交叉点，机电酮室、带式输送机机头前后两端5m
范围内的巷道等。
地面如新建矿井的永久井架和井口房或以井口为中心的联合建筑，也都必须采用不燃性材料建筑。
（2）进风井口和进风平硐口都应装设防火铁门，以防止地面火灾波及井下。
防火铁门必须易于关闭严密，打开时不防碍提升、运输和人员通行，并应定期维修
（3）每一矿井必须在地面设置消防池和井下消防管路系统消防管路每隔100m设置支管和阀门，如果是在带式输送机巷道中，则应每50m设置。
地面消防水池必须保证不少于200立方米的水量。
（4）每一矿井必须在地面井口房附近和井下井底车场（或大巷中）设置消防材料库，储存足够的消防材料、工具。
（5）井下主要场所如爆破材料库、机电娟室、检修确室、材料库、井底车场等，都应备有灭火器材，以保证能迅速扑灭初起的火灾。
所有井下工作人员都必须熟悉灭火器材的使用，并熟悉自己工作区域内这些器材的存放地点
（6）消除井下各种引火源。
如明火、放炮、电气火花、摩擦火花等。
具体内容与防止瓦斯引燃的措施相似
以上防火的一般性措施也是防止外源火灾的措施。
2）预防自然火灾的措施
（1）开拓、开采方面的措施:
①开采有自燃发火的单一厚煤层群的矿井，集中运输大巷和总
回风巷应布置在岩层内或无自燃发火的煤层内。
否则，必须用砌旋或锚喷支护，砌旋后的空隙和冒落处，必须用不燃性材料充填密实，以防漏风。
②在采区设计时，应考虑煤层发火期的长短，合理确定采区范围、采煤工作面的回采速度以及开采期限尽量使工作面在发火期内采完封闭
③改革采煤方法，推广长壁式采煤，提高采煤率。
对于厚煤层分层开采的工作面，应使用人工假顶维护顶板，不要采用留煤皮的方法作假顶。
④回采工作结束后，应及时封闭。
在回采过程中，也要做好工作面自燃而随时封闭的准备工作。
因此，在采煤工作面的进、回风巷内，应预先确定防火墙的位置，并储备足够的构筑火墙的材料
（2}防止漏风的措施:
①合理确定矿井的通风系统。
矿井的通风系统对漏风的大小影响较大，对角式和分区式通风效果最好，其次是中央边界式，中央并列式最差。
井下的通风网络尽量采用并联，这样也容易调节风量
②开采有自燃发火的煤层（薄煤层除外），采煤工作面必须采用后退式开采，以减少采空区的漏风。
如采用前进式开采，应选用Z形通风系统。
有条件的情况下，可将后退式的0形通风系统改进为Y形或w形，相比之下，后两种通风系统采空区漏风小、风阻小、等积孔大、通风容易。
其中又以w形为最佳
③正确选择通风构筑物的位置，提高构筑物的质量。
井下的风门、调节风窗、风桥和密闭等设施，应选择在地质条件好、围岩稳定、地压小的地点，特别是采空区的密闭，必须坚固，不漏风，并应经常检查和维护。
④利用均压法防火。
这种方法是利用风门、风墙、局部通风机等构筑物和设备，设法改变通风系统内的压力分布，降低漏风区两端的风压差，以减少漏风，达到防火目的
（3）阻化剂防火措施。
阻化剂是防止煤与氧气接触，阻止其氧化的惰性物质。
如黄泥浆、氧化钙等
①预防性灌浆。
②化学物质阻化剂防火
3.矿井灭火
1）发生火灾时应采取的措施
（1）行动原则任何人发现井下火灾，首先应立即采取一切可能的方法直接灭火，并迅速报告矿调度室。
矿调度室在接到井下火灾报告后，立即按照（矿井灾害预防和处理计划》通知领导和矿山救护队。
（2）风流控制当矿井发生火灾时，为了防止火灾和烟气的蔓延及瓦斯、煤尘爆炸，应根据具体情况选用下列控带风流的措施:
①稳定风流，保持正常通风或减少风量;
②反转风流;
③停风或局部风流短路;
④灭火方法。
灭火方法可分为三类:
直接灭火法、隔绝灭火法和联合灭火法。
（四）矿井防治水
在矿井建设和生产过程中，都会在井下出现涌水现象。
在正常的涌出条件下，只要利用安装好的排水设备将水排至地面，一般不会发生事故。
但当井下突然出现大量涌水时，排水设备不能适应排水要求，就会淹没井巷，严重破坏矿井的正常建设和生产并且威胁人
员的生命安全。
我们将后一种情况称之为矿井水灾。
1矿井涌水的水源
矿井涌水的水源有地面水和井下水两方面。
1）地面水源
地面水源包括大气降水、河流、湖泊、水库、池塘等。
它们可通过井口、废弃的钻孔、岩层裂隙、断层带及地表露头等进入井下造成直接危害也可作为井下水的补给水源构成潜在的威胁。
2）井下水源
井下水源主要有含水层水、断层水和老窑水。
这是矿井的主要涌水源，对安全生产威胁也最大。
2矿井水的防治
1）地面防治水
主要是防止地表的积水特别是暴雨季节的洪水突然灌人井下。
（1）矿井各片口的标高必须高于当地历年的最高洪水位。
对低于当地历年最高洪水位的井口，必须修筑拦洪堤，挖泄水沟渠，疏通水路或采取其他有效措施
（2）井田开采范围内的地面低洼处，应设法填平，防止积水。
积水量很大时，要用水泵排出
（3）可能引起漏水的地表裂隙、塌陷、废弃的钻孔等，应及时用土充填或用水泥砂浆堵塞对矿井有威胁的河流、渠沟等，在可能的条件下应进行改道、迁移或疏干，防止地表水渗人井下。
（4）在雨季到来之前和雨季期间，要加强对矿区内防洪工程的检查和排讯抢险工作，发现向题必须及时处理
2）井下防治水
井下防治水是一项比较艰巨细致的工作。
具体来说，就是在矿井的采掘生产过程中.经过认真的调查研究，在掌握矿井水文地质情况的前提下，采取探、放、堵等综合措施。
（1）探水“有疑必探，先探后掘”是井下掘进防止突水必须贯彻的基本原则。
具体方法是:
当掘进工作面接近含水层、被淹井巷、导水断层、溶洞、采空区积水等地点，或遇到可疑水源以及打开隔离煤柱时，用钻机沿工作面打长钻孔，以掌握前方积水区域的范围、积
水量和积水压力等情况，为工作面防治水提供确切依据。
（2）
放水如果探明前方积水量不大且无补给水源，可用探水钻孔直接放出;如果水压较大，则应另打孔放水。
放水孔直径一般为50-70mm，打钻时孔要安置套管，套管上设有放水闸门，钻杆通过套管钻进，放水时，利用放水闸门控制放水量。
（3）截水主要是通过留设防水煤柱（岩柱）、修筑水闸墙和水闸门来实现。
在相邻矿井的分界、水淹区域以下的煤层中、有水或稀泥的区域附近、与地面或井下水源有水力联系的断层、裂隙、陷落柱等地点，都要留设足够尺寸的防水煤柱或岩柱。
防水煤柱的尺寸应根据具体情况在矿井设计时确定并不得随意变动
水闸墙是在可能发生涌水的巷道中砌筑的防水设施，分为临时性水闸墙和永久性水闸墙两种。
临时性水闸墙一般用砖石砌筑，水久性水闸墙则用混凝土或钢筋混凝土砌筑。
考虑到抗压力和施工情况，一般多选用圆柱面的水闸墙;水压特别大时，可采用多段形混凝土水闸墙。
水闸墙的地点应选择在岩石坚固、没有裂缝的地方，四周截槽只能用风镐或手镐挖掘，禁止使用炸药爆破，以防破坏围岩。
修筑水闸墙时，四周应留有灌桨孔，建成后可由灌桨孔灌入水泥砂浆以防漏水。
水闸墙的下部应设放水管。
水闸门一般设置在井底车场有突水危险的局部地区及井下水泵房和变电所的出人口等地点。
平时水闸门敞开，以便运输、行人或通风，发生涌水时能迅速关闭。
它的结构由混凝土墙垛、门框及门扇组成。
门扇材料可用木板、木饭包铁皮、铁板或钢板制成。
对水闸门的具体要求，《煤矿安全规程》中都作了详细的规定。
（4）堵水一般是指注浆堵水。
即将水泥砂浆等堵水材料，通过钻孔注人渗水的地层裂隙、溶洞、断层破碎带，使其凝结硬化，将裂隙、裂缝和溶洞充填而堵水。
3.矿井透水事故处理
1）透水前的预兆
（1）煤层发潮变暗。
（2）巷道壁或煤壁“挂汗”、“挂红”。
煤壁渗透出水珠称为“挂汗’;当积水中含有金属氧化物时，水呈红锈色称为“挂红”
（3）巷道中空气变冷，出现雾气。
（4）顶扳淋水加大，顶板来压，底板鼓起或产生裂隙发生涌水，水色发浑
（5）有水叫声、水吼声或空洞泄水声，说明水源很近。
（6）闻见臭味，说明有硫化氢等有害气体逸出。
当井下发生以上预兆时，必须停止作业，采取有效措施，并报告矿调度室。
如果情况紧急，必须立即发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员
2）透水时人员的行动原则
发生透水时，现场人员应立即向调度室报告，同时尽可能就地取材加固工作面，堵住出水点，阻止事故继续扩大，如果情况紧急，无法抢救时，应按避灾路线迅速撤至上一水平或地面，切勿进人独头的下山巷道。
矿领导接到透水报告时，应立即通知上级有关部门和矿山救护队，并组织人员抢救。
根据事故地点和可能波及的范围，通知有关人员撤离危险区，在适当地点砌筑水闸墙，同时关闭有关的水闸门，启动井下所有排水设备，全力抢险救灾。
（五）冒顶事故预防及处理
冒顶事故拦瞧矿井下各类事故中发生率最高，死亡人数也最多因此，加强对顶板的研究和管理，做好冒顶事故的预防和处理，是搞好矿井安全生产的一项十分紧迫的任务。
1.回采工作面大冒顶前的预兆
1）顶板预兆
顶板连续发生断裂声，有时采空区不断听见闷雷一样的“放炮，声响;顶板岩层破碎掉渣尘雾增大;顶板裂缝增大、裂隙张开，或出现大量下沉。
2）煤壁预兆
煤壁受压片帮增多;煤质松软、打钻时显著省力;机采工作面中，采煤机的截割速度明显加快。
3）支架预兆
木支架大量被压劈折断，出现很大的劈断声响;可听见金属支架
活柱受压迅速下缩时发生的摩擦声;铰接顶梁的销子有时被压力弹出或挤出;底板较软或丢底煤较多的工作面，支柱插底现象严重
4）其他预兆
含有瓦斯的煤层，冒顶前工作面瓦斯涌出量突然增多;有淋水的顶板，淋水量增大等
2.局部冒顶前的预兆
（1）工作面遇到小地质构造时，由于岩层的完整性受到破坏，容易发生局部冒顶。
（2）顶板裂隙张开，岩层离层，敲帮问顶时发生”空空”的声响。
（3）顶板裂隙内的砰石随裂隙活动，出现掉渣、掉砰现象。
3.防止大冒顶的措施
（I）合理确定工作面的支架形式和支架密度。
（2）大力开展矿压观测活动，搞好工作面初采、收尾和周期来压时的顶板管理。
（3）防止工作面过断层时发生大冒顶
（4）加快工作面的推进速度。
〔5）保证工作面支架的规格质量。
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