矿井通风与灾害防治

矿井通风与灾害防治矿井通风与灾害防治制作:张玉凤

矿井通风安全与灾害防治本课程主要内容：

矿井通风

矿井瓦斯

矿井防灭火粉尘防治第一节井下空气一．井下空气成分：1．来源：地面空气——人体需氧量：体质精神状态和劳动强度。休息时：0·2～0·4L／min

重体力：1·8～2·4L／min生命极限氧气浓度：10％～12％氧气20．96％氮气79％二氧化碳0．04％2．地面空气入井后的变化：﹙1﹚．氧气含量相对减少；﹙2﹚．混入各种有毒有害气体；（3）．混入煤尘﹑岩尘和水泥粉尘；（4）．空气的温度﹑压力都发生了变化．3.《规程》对井下空气成分的规定:《规程》规定：（1）采掘工作面进风流中，氧气浓度不得低于20％，二氧化碳不得超过0．5％．（2）有害气体不得超过下表规定：

名称最高允许浓度（％）一氧化碳0．0024二氧化氮0．00025二氧化硫0．0005

硫化氢0．00066

氨气0．004二．矿井气候条件：矿井气候条件人体散热方式：对流、辐射、蒸发矿井空气温度井巷风速矿井空气湿度

一）矿井空气温度：1.影响矿井空气温度的因素：

2.矿井空气温度的变化规律：距离温度夏季冬季3.«规程»对温度的规定：二）矿井空气湿度：（空气中所含水蒸气的含量）1.绝对湿度：2.相对湿度：一般回风道和出风井湿度最大，进风路线上会出现

冬干夏湿。三）井巷风流速度：井巷名称允许风速（m/s）最低最高无提升设备的风井和风硐15专为升降物料的井筒12风桥10升降人员和物料的井筒8主要进.回风巷8运输机巷，采区进回风巷0.256采煤工作面.煤巷和半煤岩巷0.254掘进中的岩巷0.154架线电机车巷道1.08其他通风人行巷道0.15第二节矿井通风系统一.矿井通风系统：1.矿井通风方式:中央式﹑对角式﹑混合式中央式：中央并列式﹑中央分列式对角式：两翼对角式、分区对角式混合式2.矿井通风方法:自然通风﹑机械通风。机械通风：压入式、抽出式、混合式3.矿井通风网络:串联﹑并联﹑角联并联角联串联采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。串联通风的危害:总风阻大,等积空小,通风困难,通风动力费用相对较高位于后断的巷道工作面中的风流不新鲜,风质较差各段巷道或工作地点的风量不能进行调节,不能有效地利用风量事故波及范围大,安全性差.4.矿井通风设施:如:风硐﹑风桥﹑风门﹑挡风墙(密闭)﹑防爆门等二.采区通风系统:

指矿井风流经主要进风道进入采区,流经有关巷道,清洗采掘工作面﹑硐室和其他用风地点后,沿采区回风巷的整个网络.一).采区通风系统的基本要求:二).采区进﹑回风上山的选择:1.输送机上山进风﹑轨道上山回风

2.轨道上山进风﹑输送机上山回风三)采煤工作面的通风系统:

采煤工作面的通风系统是由工作面的进风巷﹑回风巷和工作面组成。走向长壁式下的采煤工作面的通风系统有:

反向通风系统(“U”型)﹑顺向通风系统(“Z”型)﹑

对拉工作面(“W”型)等。上行通风下行通风U型后退式（上行）U型前进式（下行）Z型后退式（上行）Y型后退（上行）W型（两进一回)5m偏Y型通风瓦斯抽放管五)采煤工作面所需风量的确定：

各个采煤工作面实际需要的风量，应按瓦斯.二氧化碳涌出量，爆破后的有害气体产生量，工作面的气温和风速，以及作业人数等因素分别计算后，取其中最大值。1.按瓦斯涌出量计算：

Q采＝100q瓦采K采通(m3/min)2.按工作面人数计算：

Q采＝4N采

(m3/min)3.按一次爆破最大消耗炸药量计算：

Q采＝25A(m3/min)4.按工作面温度计算：采煤工作面应有良好的气象条件，其温度和风速应符合下列要求：采煤工作面空气温度与风速对应表长壁工作面实际需要的风量:Q采=60×V采×S采

(m/s)采煤工作面空气温度（℃）采煤工作面风速（m/s)<150.3~0.515~180.5~0.818~200.8~1.020~231.0~1.523~261.5~2.026~282.0~2.55.按风速进行验算:0.25×60×S≤Q采最大≤4×60×S(六)无煤柱开采时的防止漏风的措施:

1.漏风的危害:2.防止漏风的措施:第三节矿井瓦斯的防治一.矿井瓦斯:

矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体的总称，有时单独指甲烷.二.矿井瓦斯等级鉴定:

1.鉴定的目的:

3.等级划分:

低瓦斯矿井高瓦斯矿井煤与瓦斯突出矿井2.等级鉴定的依据:

相对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量瓦斯涌出形式四.矿井瓦斯涌出量:

矿井生产过程中,单位时间内从煤层本身及围岩和邻近煤层涌出瓦斯量的总和。

1.绝对瓦斯涌出量:

Q瓦=Q×C%,m3/min或Q瓦=1440×Q×C%,m/min2.相对瓦斯涌出量:

q瓦=Q

瓦

×n/T,m3/t三.瓦斯涌出形式:1.普通涌出:2.特殊涌出

瓦斯喷出煤与瓦斯突出五.瓦斯爆炸的必备条件:

条件

1.一定的瓦斯浓度:

瓦斯爆炸界限:5%~16%(下限:5%上限:16%威力最强9.5%)一定的瓦斯浓度引爆热源足够的氧气2.引爆热源:1)热源温度:一般为650~750℃2)热源存在的时间:大于瓦斯爆炸的感应期

注意:

井下能引起瓦斯、煤尘爆炸的热源有:

明火、电火、自然发火、架线机车火花、静电、雷电、杂散电流、撞击、摩擦火花等。

3.足够的氧气:

氧气浓度不得低于12%六.瓦斯爆炸的危害：七.防治瓦斯的措施:一)防止瓦斯积聚:1.加强通风:2.加强检查:3.及时处理局部积聚瓦斯:1)局部瓦斯积聚:2)U型工作面易积聚瓦斯的地点:3)上隅角瓦斯积聚的常用处理方法:

风障法、风筒排除法、尾巷排放法、水风扇排放法、打开密闭法等。风障风障法2m风筒排除法瓦斯自动引排系统调节风窗二）防止瓦斯引燃：防止瓦斯引燃的原则：

1.坚决禁止一切非生产的热源

2.严加管理和控制生产中可能的热源,防止它的发生或限制其燃烧瓦斯的能力

三)限制瓦斯爆炸范围扩大:八.井下风流中的瓦斯浓度及超限时处理要求:地点瓦斯浓度(%)处理要求矿井总回风或一翼回风巷风量超过0.75必须立即查明原因,进行处理采区回风巷、采掘工作面回风流超过1必须停工,撤人,采取措施,处理

采掘工作面风流(及其他地点风流中)达到1必须停止煤电钻打眼,20m内严禁放炮达到1.5必须停工,断电,撤人,进行处理

采掘工作面局部空间(>0.5m3)

达到2.0附近20m内,必须停工,撤人,断电,进行处理电动机或其开关附近20m以内风流中

达到1.5必须停止运转,撤出人员,切断电源,进行处理装有安全监控系统的综采工作面、水采、保护层(厚度<0.8m)的采面(经抽放(抽放率>25%))和增加风量不得超过1.5已达最高风速后,其回风巷风流中瓦斯浓度仍不能降低到1%以下时,回风巷中最高允许浓度九.煤与瓦斯突出:

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突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。一）煤与瓦斯突出的危害：二）煤与瓦斯突出前的预兆及发现预兆时安全措施：

1.突出前的预兆:1)有声预兆:2)无声预兆:

2.发现预兆时应采取的安全措施:四)开采煤与瓦斯突出煤层的采煤工作面应采取的防突措施：三)综合防突措施:

突出危险性预测防突措施防突措施的效果检验安全防护措施突出危险性预测防突措施区域预测局部预测区域性防突措施局部防突措施第四节矿尘的防治一．平煤集团发生的特大煤尘爆炸事故：

1.1960年11月28日原平顶山矿务局五矿发生瓦斯、煤尘爆炸，死亡187人

2.1976年原平顶山矿务局六矿发生煤尘爆炸,死亡75人

3.1981年原平顶山矿务局五矿发生瓦斯、煤尘爆炸,死亡133人二.矿尘:

矿尘是矿井在生产过程中所产生的各种矿物微细颗粒

三.矿尘的危害:

1.对人体的危害

2.煤尘燃烧或爆炸

3.影响作业环境,增加其他事故的发生

四.矿尘的分类:1.按矿尘的成分划分：2.按矿尘所含SiO2的多少划分：3.按矿尘的粒度大小及其可见度划分煤尘水泥粉尘岩尘硅尘含量>10%非硅尘含量<10%可见矿尘粒度>10微米显微矿尘粒度在0.25~10微米超显微矿尘粒度<0.25微米4.按矿尘的爆炸性划分:

爆炸性矿尘、无爆炸性矿尘5.按矿尘的存在状态分:6.按矿尘的粒度范围划分:全尘、落尘7.按矿尘的来源划分:原生矿尘、次生矿尘浮尘暴风、冲击波自重落尘五.矿尘的产生:1.矿尘的产生:

生产环节:开拓、掘进、采煤、运输及提升等生产工序:凿岩、打眼、落煤、放顶、转运等2.影响产尘量的因素:1.自然因素:2.生产技术因素:六.井下空气中粉尘的允许浓度:1.粉尘浓度:

矿井空气中所含浮游矿尘的数量表示方法有两种

2.井下空气中粉尘浓度:

质量法计数法粉尘中的游离SiO2含量最高允许浓度(mg/m3)总粉尘呼吸性粉尘<10%103．510~<50%2150~80%20．5≥80%20．3作业场所空气中粉尘浓度标准七.煤尘爆炸的必备条件及其特征:

1.煤尘爆炸的必备条件:

1)煤尘本身必须具有爆炸性

2)煤尘在空气中悬浮并达到一定的浓度

我国煤尘爆炸性鉴定,其爆炸浓度为45~2000g/m3

3)有能引起煤尘爆炸的火源

正常情况下,煤尘爆炸的引爆温度为630~1050℃

2.煤尘爆炸的特征:

煤尘爆炸的明显特征是:爆炸时产生粘焦八.影响煤尘爆炸的因素:

1.煤的成分:煤的挥发分、煤的灰分、煤的水分

2.煤尘的浓度

3.煤尘的粒度

4.矿井瓦斯浓度和含氧量

5.引爆热源与爆炸环境九.预防止煤尘爆炸和限制煤尘爆炸范围扩大的措施:防止煤尘爆炸的技术措施：

(一)防止浮游煤尘爆炸的技术措施：一是实施综合防尘措施降低浮游煤尘的浓度，控制其在爆炸下限以下；二是消除各种引爆火源。

(二)防止沉积煤尘参与爆炸的技术措施:﹙防爆重点）标准：定期冲刷巷道积尘，主要大巷每年至少刷白一次，井下巷道不得有厚度超过2mm连续长度超5m的煤尘堆积。冲洗巷道主要进、回风巷至少每月冲刷一次积尘。2清扫积尘定期清扫积尘撒布岩粉喷洒占粘结剂(三)限制煤尘爆炸范围扩大的措施:隔爆设施：开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，在适当的位置安设的隔绝煤尘爆炸的安全设施。作用：使已经发生瓦斯或煤尘爆炸地点附近的煤尘不能参与爆炸，使爆炸事故不能继续下去。规定：开采有煤尘爆炸危险的煤层的矿井，矿井的两翼，相邻的采区、相邻的煤层和相邻的工作面，都必须采用水棚或岩粉棚隔开。岩粉隔爆装置：1）岩粉棚：要求：岩粉棚必须成列，总长度不应小于20米。岩粉用量根据巷道断面大小而定，主要运输巷不应少于400kg/m2，其它巷道不应少于200kg/m2。2）岩粉箱：水隔爆装置：水的比热较岩粉高5倍，吸热效果好，长期使用不必更换。1）隔爆水槽：采用隔爆水槽时的用水量根据巷道断面大小而定，主要巷道不少于400L/m2，水棚长度不少于30m；一般巷道不少于200L/m2，水棚长度不少于20m。水棚的排间距离都为1·2～3m。2）隔爆水袋：3)自动隔爆水幕：3撒布岩粉和清扫积尘：十.煤矿尘肺病及其防治:(一)煤矿尘肺病:(二)影响尘肺病发病的因素:(三)预防尘肺病的技术措施—综合防尘措施

综合防尘措施的内容:主要以风、水为主。如:湿式凿岩、通风排尘与净化风流、爆破喷雾、冲洗岩帮、装岩洒水、个体防尘等多种措施.最佳排尘风速：1·5～2·0m/s当风速达0·15m/s时，5μm以下的粉尘能随风排出。喷雾器布置：水雾布满巷道断面、尽可能靠近尘源，缩小含尘空气的迷漫范围。如：某矿距掘进工作面20、40和60m处各设一道水幕。第一道：59％～66·5％第二道：78·2％～80％第三道：98·6％（浓度达0·78mg/m3

）降尘率

通风排尘和净化风流爆破喷雾爆破：产生矿尘、落尘再度飞扬。水雾粒度为20～50μm捕尘效果最佳。把水化成微细水滴通过喷雾器实现。1）水力喷雾器：水流在压力的作用下从喷嘴喷出，形成水雾。适用：运输机头、翻罐笼、煤仓、装车站等固定点防尘。2）风水喷雾器：以压气作主要动力，将低于风压的水分散成水雾。掘进工作面使用较多的是鸭嘴式喷雾器。某矿宽4m以上的掘进工作面两帮各设一个鸭嘴式喷雾器，爆破后5min测定，工作面矿尘由11·6mg/m3降到2·42mg/m3

装岩洒水：人工：洒水装岩机装岩：装岩机两端各安装一个风水喷雾器。装岩洒水耗水量：一般干燥的煤岩洒水10～30L/m3

冲洗岩帮：恢复作业前，专人用胶皮水管由外向里冲洗两帮、顶部、底部。水压一般为0·3～0·4MPa。（照明及其它电气设备）个体防尘：第五节矿井火灾的防治一.平煤集团公司建矿以来曾发生火灾事故

1、1975年10月，一矿丁十采区某采面皮带机道，转载机与皮带搭接处，转载机减速机顺轴窜动冒火引起液力联轴器漏油燃烧着火火灾，引起非阻皮带、电缆﹝剩铜丝﹞燃烧，死亡4人.2、1983年7月31日，高庄皮带摩擦引起火灾，死亡11人.3、1994年8月3日，八矿皮带摩擦引起火灾，死亡17人.二.矿井火灾:三.矿井火灾发生的条件:

可燃物、热源、空气四.矿井火灾的危害:

1.产生有毒有害气体

2.引起瓦斯、煤尘爆炸

3.造成资源损失

4.使设备和财产遭受损失五.矿井火灾的分类:

按发火原因分:

一）.内因火灾

（一）煤的自燃倾向性：煤自身具有吸氧蓄热着火的特性。《规程》208条煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃、不易自燃。(二）煤炭自然的条件：

1具有自燃倾向性的煤炭呈破碎堆积状态。

2有连续的通风供氧条件，维持煤炭氧化过程的发展；

3积聚氧化生成热量，使煤的温度升高；

4上述条件同时具备，且大于煤的自然发火期。煤的发火期(三）自然发火的过程：特点:1、O2减少;2、CO、CO2、增加;3、空气中温度升高、出现雾气和水珠。自热阶段燃烧阶段(燃烧期)特点:1、产生大量可燃气体。如:CO和其它碳氢化合物。

2、火区附近温度显著增高,出现特出的火灾气味、烟及明火。如:煤油味等。(三）早期识别煤炭自然的征兆：煤层的温度、附近的空气温度和水的温度都比正常情况下高；附近的氧浓度降低；附近巷道中的湿度增大；附近巷道的壁面和支架表面出现水珠（挂汗）；出现有毒有害气体，如：一氧化碳、二氧化碳和各种碳氢化合物；巷道中出现煤油汽油松节油和焦油等气味。影响煤自然的因素：1内在因素：煤层厚度和倾角、煤层埋藏深度、地质构造、围岩性质、煤的瓦斯含量、含硫量等。2外在因素：开拓开采条件、漏风条件（最危险的漏风量0·4～0·8m3/(min·m2），下限0·068m3/(min·m2）)、采空区的管理等。漏风发生的条件：漏风通道的存在漏风通道两端存在压差（五）.预防煤炭自燃发火的措施:

预防煤炭自燃发火必须采取综合性的预防措施

1)开采技术措施

2)通风措施

3)预防性灌浆

4)阻化剂防火措施

5)注氮灭火(六)火区的管理和启封:火区的管理绘制火区位置关系图,建立火区管理卡片《规程》火区管理卡片应包括如下内容:(通风部门)(1)火区基本情况登记表(2)火区灌浆注沙或灌注惰气记录表(3)防火墙的建造记录表)加强防火墙的管理《规程》火区熄灭的标志火区