矿井通风与灾害防治.docx

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矿井通风与灾害防治

矿井通风与灾害防治

第一节矿井通风

一、矿井通风的地位和作用

（一）矿井通风的地位

我国煤层赋存条件差异极大，自然条件十分复杂，每个生产矿井必须有完整独立的通风系统。

依靠通风机等动力，将适量的新鲜空气，沿着既定的通风路线不断地输入井下，以满足各用风地点的需要；同时将用过的污浊空气不断地排出地面。

这种对矿井不断输入新鲜空气和排出污浊空气的过程称为矿井通风。

（二）矿井通风的主要作用

（1）供给井下人员足够的新鲜空气，满足人员呼吸的需要。

（2）稀释和排除井下有害气体、矿尘，使之符合《规程》规定。

（3）调节井下气候条件，提高生产效率。

《规程》规定：

矿井必须采用机械通风。

必须安装2套同等能力的主要通风机装置，其中一套作备用，备用通风机必须能在10min内开动。

主要通风机必须安装在地面，装有主要通风机的出风井口应安装防爆门。

二、矿内空气

（一）地面的新鲜空气

地面空气成分是比较固定的，是由氮气、氧气和其他成分组成的混合气体，按体积的百分比计算，大约是：

氮气78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%和杂质0.03%。

（二）矿内空气

矿内空气是指来源于地面的新鲜空气和井下产生的有害气体和浮尘的混合气体。

成分与地面空气相同或近似的空气叫做新鲜空气；受到井下浮尘和有害气体污染的空气叫做污浊空气。

1．主要成分性质

1）氧气

氧气是一种无色、无味、无臭的气体，化学性质比较活泼，易使其他物质氧化，对空气的相对密度为1.105，能助燃和供人呼吸。

氧对人的生命关系非常密切，就像鱼离不开水一样。

最适宜人呼吸的氧气浓度为21%；当氧气浓度降到17%时，人静止时无影响，但工作时能引起喘息，呼吸困难；当氧气浓度降到10%~12%时，有生命危险。

2）氮气

氮气是一种无色、无味、无臭的气体，相对密度为0.97，不助燃也不能供人呼吸。

3）二氧化碳

二氧化碳为无色、微有酸味的气体，相对密度为1.52，易溶解于水，不助燃，不能供人呼吸，略有毒性，对人的呼吸有刺激作用。

《规程》规定：

采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%。

2.井下主要有害气体

（1）一氧化碳。

（2）二氧化氮。

（3）二氧化硫。

（4）硫化氢。

（5）氨气。

3预防井下有害气体中毒措施

（1）加强通风。

供给井下各用风地点足够的新鲜空气，并将各种有害气体冲淡到《规程》规定的最大允许浓度以下。

（2）加强检查与检测，监视其动态，及时采取相应措施。

（3）对局部有害气体含量较高，涌出量较大的地区，可以采取抽放或局部通风稀释办法，使其降到安全浓度以下。

（4）凡井下通风不良的区域或巷道，要设置栅栏，并悬挂“禁止入内”的警标。

未经检测确认有害气体不会对人体产生危害时，不得入内。

（5）要按《质标》要求构筑用于封闭井下火区、盲巷或抽放瓦斯的各种密闭，并定期检查维护，保持完好，防止有害气体泄出。

严禁随意破坏密闭，更不准任何人擅自入内。

（6）对中毒人员应立即移送到有新鲜空气的巷道中，视其具体情况及时枪救。

三、井下气候条件

井下气候条件是温度、湿度和风速三者综合作用的结果。

为了保证井下人员能正常工作，人体产生的热量与散发热量的平衡，就必须创造井下适宜的气候条件。

1.温度

温度是气候条件中重要因素之一，温度高低差值影响人体散热的快慢，空气温度过高或过低都会使人身体感到不舒适。

2.湿度

湿度是空气的潮湿程度，又称相对湿度，是指单位体积空气中实际水蒸气量与同温度下的饱和水蒸气量之比。

3.风速

风速也是重要因素之一，风速大，人体散失的热量多；风速小，则散热少。

在煤矿生产过程中，要控制空气湿度是比较困难的。

调节空气时，一般都从调节温度和风速入手来改善矿井气候条件。

四、采煤工作面通风方式

最常见的采煤工作面通风方式有两种:

U型通风、W型通风。

1.U型通风方式

采煤工作面U型通风是一种基本的通风方式，当采用后退式开采时，其进、回风巷均在煤体内，漏风小，有利于预防采空区遗煤的自燃，但回采面上隅角附近极易积聚瓦斯。

2.W型通风方式

W型通风方式又叫对拉工作面通风方式，它是由三条平巷组成的回采工作面通风系统，根据进、回风巷的数量分为两种形式；两进一回；一进两回。

五、局部通风

井下掘进巷道只有一个出口，也就是独头巷，解决独头巷道的通风问题，叫作局部通风或掘进通风。

可以利用矿井总风压通风、局部通风机通风和水力引射器通风。

采用局部通风机通风是掘进巷道时采用的主要通风方法。

根据局部通风机安装位置不同分为三种方式：

压入式、抽出式、混合式。

这三种方式相比较，压入式通风设备简单，通风效果好，安全性高，适宜各类掘进工作面，是我国煤矿应用最广泛的一种局部通风方式。

局部通风机安装使用时应注意以下问题，这对保证局部通风机完好非常重要。

（1）局部通风机必须由指定人员负责管理，保证正常运转，并使用低噪声局部通风机或安设消音器。

任何人不得随意停、开。

（2）压入式局部通风机和启动装置，必须安装在进风巷道中，距回风口不小于10m。

（3）局部通风机供电和闭锁装置符合《规程》有关规定。

恢复掘进面通风前，必须检查瓦斯。

压入式局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度均不超过0.5%时，方可人工启动局部通风机。

独头巷道恢复正常通风后，必须由电工对独头巷道中的电气设备进行检查，证实完好时，方可人工恢复有风流动巷道中的一切电源。

使用局部通风机进行通风的掘进工作面，无论工作或交接班时，都不准停风。

因停电、检修等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。

（4）局部通风机实行挂牌管理，严禁使用3台以上（含3台）的局部通风机同时向一个掘进工作面供风。

不得使用1台局部通风机同时向两个作业的掘进工作面供风。

六、井下通风构筑物

矿井通风构筑物因其用途不同，种类繁多，常见的有风门、风墙、风桥、风硐、风窗等。

1.风门

在不允许风流通过，但需行人或行车的巷道内必须设置风门。

风门结构要求严密，漏网量小。

两道风门不能同时敞开，防止造成风流短路和紊乱。

2.风墙

风墙又叫密闭，是在专门为隔断风流而在不行人、通车的巷道中设置的。

风墙是要求严密程序最高的通风构筑物。

一般用帆布、木板、黄泥建成临时性档风墙；用砖、料石、混凝土修筑永久风墙。

3.风桥

风桥是将两股平面交叉的进风、回风流隔断成立体交叉的一种通风构筑物。

风桥的阻力与漏风应最小，采用不燃性材料建筑，构造要坚固。

4.风硐

风硐是联接主要通风机装置和回风井之间的一段巷道，断面形状通常是圆形或拱形，以引导风流，减少通风阻力。

5.风窗

调节风窗安装在风门或其他通风设施上，是可调节风量的窗口，根据通过风量的大小，用插板来调节窗口的通风面积。

要求结构牢固，调节方便。

第二节瓦斯防治

一、矿井瓦斯概述

（一）瓦斯的概念、性质和危害

1.瓦斯的概念

瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。

有时单独指甲烷。

瓦斯是伴随着煤的生成而生成的，在生成1t煤的同时，大约生成1000m3

以上的瓦斯。

2.瓦斯的性质

瓦斯是无色、无味、无臭的气体，相对密度0.554，能燃烧和爆炸，难溶于水，有较强的扩散性和渗透性。

瓦斯的化学性质很不活泼。

不助燃也不供给呼吸。

3.瓦斯的危害

1）瓦斯燃烧。

在瓦斯燃烧地点，空气中的氧气被大量消耗掉，可能引起火灾或瓦斯和煤尘爆炸事故。

2）瓦斯爆炸。

瓦斯爆炸后产生高温、高压冲击波；引起煤尘爆炸；反向冲击造成更严重破坏；摧毁巷道与设备；产生大量有害气体，伤害井下人员。

3）瓦斯窒息。

瓦斯虽无毒性，但不能供人呼吸。

（二）矿井瓦斯涌出、喷出和突出

1.瓦斯涌出

瓦斯涌出是指瓦斯从受采动影响的煤层、岩层以及由采出的煤、矸石向井下空间均匀地放出瓦斯的现象。

2.瓦斯（二氧化碳）喷出

瓦斯（二氧化碳）喷出是指从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯（二氧化碳）异常涌出的现象。

3.煤（岩）与瓦斯突出

煤（岩）与瓦斯突出是指在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。

4.矿井瓦斯涌出量

矿井瓦斯涌出量大小可用绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量来表示。

绝对瓦斯涌出量是指单位时间内涌出的瓦斯量；相对瓦斯涌出量是指平均日产1t煤所涌出的瓦斯量。

（三）矿井瓦斯等级划分

一个矿井中只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。

瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。

根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式，矿井瓦斯等级划分为：

（1）低瓦斯矿井。

矿井相对瓦斯涌出量≤10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量≤40m3/min。

（2）高瓦斯矿井。

矿井相对瓦斯涌出量>10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量>40m3/min.

（3）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。

二、瓦斯爆炸及防治措施

（一）瓦斯爆炸的基本条件

瓦斯爆炸是指瓦斯和空气混合后，在一定条件下，遇高温热源发生的热一链式氧化反应，并伴有高温及压力上升的现象。

瓦斯爆炸的发生必须具备三个基本条件：

一是瓦斯浓度在爆炸界线内，一般为5%～16%；二是有足够能量的点火源；三是混合气体中氧气的浓度不低于12%。

1.瓦斯浓度

瓦斯和空气混合后，能发生爆炸的浓度范围是5%～16%称为瓦斯爆炸界线。

5%为瓦斯爆炸下限，16%为爆炸上限，9.5%时，瓦斯爆炸威力最大。

2.引爆火源

引爆火源温度为650～750℃.温度高于650℃、能量大于0.28mJ和持续时间大于瓦斯爆炸感应期称为引起瓦斯爆炸的点火源。

3.氧气浓度

瓦斯空气混合气体中氧气的浓度必须大于12%，否则爆炸反应不能持续。

（二）预防瓦斯爆炸的措施

1.防止瓦斯积聚

（1）加强通风。

（2）加强瓦斯检查。

《规程》中对井下瓦斯、二氧化碳浓度的规定如下：

①低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯喷出的个别区域（采区或工作面）为高瓦斯区，该区应按高瓦斯矿井管理。

②矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75%时，必须立即查明原因，进行处理。

③采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度达到1.0%或二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。

④采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0%时，必须停止用电钻打眼；爆破地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.0%时，严禁爆破。

⑤采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。

（3）要及时处理局部积聚的瓦斯；

①凡井下瓦斯浓度达到2%，体积大于0.5m3的积存瓦斯时，既定为局部瓦斯积聚。

②加强盲巷管理，尽量避免和减少盲巷。

（4）对瓦斯涌出量较大的矿井或采区，要采取抽放瓦斯的措施。

2.消除引爆火源

（1）严加明火管制。

（2）严格执行放炮制度。

（3）防止电气火花和静电火花。

（4）防止摩擦和撞击火花。

3.限制瓦斯爆炸事故范围扩大的措施

具体的措施有两个方面：

隔爆和阻止爆炸。

采用分区通风；利用爆炸产生的高温、冲击波设置自动阻爆装置；制定灾害预防处理计划；装有主通风机的出风井口，应安装防爆门等。

三、瓦斯突出及防治措施

（一）突出的特点、预兆和危害

1.突出的特点

1）大多数突出发生在地质构造带内，抛出物大块在下面，小块在中间，煤粉在上部。

2）突出的高压瓦斯能使煤炭破碎成煤粉并抛至数十米甚至数千米；使井巷风流逆转。

3）动力效应大，能推倒矿车、破坏巷道和通风设施。

救灾以及恢复生产难度大。

4）孔洞形状呈腹大口小的梨形、台形、倒瓶形。

2.突出前的预兆

煤与瓦斯突出的预兆主要有煤体内声响，煤硬度变化，煤光泽变化，煤的层理紊乱变化，掉渣及煤面外移，支架压力增加，工作面瓦斯忽大忽