王德明-矿井通风

矿井通风煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室主任中煤劳保学会矿井通风专委会主任

全国煤矿总工程师安全培训王德明主要内容前言煤矿重特大事故特点矿井通风基础构建可靠通风系统通风系统常见隐患及典型案例剖析煤矿重特大事故防治总结“国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知”（国发〔2010〕23号）要求全面加强企业安全生产工作，坚决遏制重特大事故。矿井通风知识是防治煤矿重特大事故的有力武器，本讲座重点讲述矿井通风与重特大事故的关系。一、前言

为了深入贯彻落实科学发展观，促进安全生产理论和实践的创新发展，国家安监总局提出了“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯综合治理工作体系。

“通风可靠”是煤矿灾害防治工作的基础。构建安全可靠的通风系统是保障矿井安全生产、提高矿井抗灾能力和防治煤矿重特大事故的一项标本兼治、重在治本的关键之策。通风可靠是防治重特大事故的治本之策之一一、前言社会高度关注煤矿重特大事故的发生。近年煤矿安全总形势有很大好转，但重特大事故仍时常发生，2010年发生重特大事故24起，死亡532人，事故起数和死亡人数比2009年同比增加20%和4.5%。煤矿重特大事故的防治是煤矿安全生产工作的重中之重。一、前言矿井是地下作业，矿井通风是保证矿井生产的基础，井下发生灾变，如破坏通风系统，就会造成重特大事故。破坏通风系统的主要灾害：

瓦斯与煤尘爆炸火灾

煤与瓦斯突出

突水二、煤矿重特大事故特点1、煤矿重特大事故的主要类型热动力灾害二、煤矿重特大事故的主要特点1、煤矿重特大事故的主要类型

建国以来，全国煤矿共发生百人以上死亡事故24起，其中热动力灾害事故22起，占总事故的91.7%。1、煤矿重特大事故的主要类型二、煤矿重特大事故的主要特点9煤矿井下瓦斯爆炸试验爆炸冲击波高温环境有害气体二、煤矿重特大事故特点2、热动力灾害的致灾因素10某矿井下巷道中爆炸后的现场热动力灾害：（1）爆炸冲击波

煤矿井下现采用的隔爆岩粉棚或水槽只起隔阻火焰作用，不能抑制爆炸冲击波。11热动力灾害：（2）高温环境煤矿井下受限空间发生热动力灾害会造成高温环境，温度可高达1000

℃以上。12在高温条件下，钢材的耐火温度有限，标准工字钢梁的耐火极限分别为15min，钢梁内部达到临界温度:平均温度538℃，最高温度649℃。因此，救生舱在热动力灾害条件下难以满足救生需要。热动力灾害：（2）高温环境有害气体的扩散是造成煤矿井下热动力重特大事故的原因；通风系统不可靠是造成有害气体扩散的原因；因此，通风系统不可靠是造成煤矿井下热动力重特大事故的必要条件之一。热动力灾害：（3）有害气体火灾的燃烧类型扩散燃烧高浓度的可燃气体与空气边混合边燃烧的燃烧现象。

预混燃烧可燃气体与空气预先混合好后的燃烧（爆炸）。

通风系统不良不仅造成灾变气体大范围扩散，也是造成瓦斯预混燃烧气体的必要条件。通风不良与瓦斯爆炸事故的关系1、矿井通风的任务

向井下作业地点提供新鲜空气氧浓度（体积）/%主要症状171510～126～9静止时无影响，工作时能引起喘息和呼吸困难呼吸及心跳急促，耳鸣目眩，感觉和判断能力降低，失去劳动能力失去理智，时间稍长有生命危险失去知觉，呼吸停止，如没有及时抢救几分钟内可能导致死亡

确保采掘工作面的进风流中氧气浓度不得低于20%。稀释和排出井下各种有害气体及粉尘稀释和排除的主要有害气体：甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氨气等。二、矿井通风基础CO不同浓度及作用时间对人的影响一氧化碳危害性：与血红蛋白的结合力比氧与血红蛋白的结合力大200~300倍。其危害主要取决于一氧化碳浓度和与人的接触时间。1、矿井通风的任务2、矿井通风系统组成矿井通风系统是由通风动力及其装置、井巷通风网络和风流控制设施组成。矿井通风装备（主通风机）18英国豪顿主要通风机通风机装备的可靠性不断提高，对旋式通风机、大型通风机都已在国内广泛使用。18对旋式通风机风井防爆门是矿井通风系统最主要的安全部件。要求设计合理、结构严密、维护良好、动作可靠。实际使用中防爆门可能的安全问题主要有漏风严重、开启困难、冲开后不能自行复位、不满足反风要求等。矿井通风装备（防爆门）矿井通风装备（防爆门）某矿井下发生爆炸后防爆门被冲击波冲开的现场火风压节流效应矿井灾变时期风流紊乱的原因

3、矿井通风网络矿井正常时期，矿井主通风机与通风网络的匹配关系构建起一定的通风系统。一旦发生灾变，会造成通风系统紊乱，不合理的通风系统受灾变影响大，易造成事故的扩大。3、矿井通风网络2）下行通风主干风路的风流逆转（1）上行通风旁侧支路的风流逆转三、构建可靠通风系统主要通风机总效率多风机运行稳定性通风网络的复杂度采区的通风均衡度矿井回风段阻力比矿井开采集中度等积孔矿井通风总阻力回风流瓦斯浓度风量供需综合指数采区的通风设施数网络结构合理系统简单煤矿通风系统可靠性设施可靠风量风质达标抗灾能力强采区内部漏风率风流逆转危险度

可靠通风系统的首要特征是系统简单，即要求矿井用风地点少且分布合理、通风方式和生产布局简单。通风系统越简单，井下风流的稳定性和可控性越好，系统的抗灾能力越强。采用矿井通风总阻力和通风网络节点数作为评价通风系统是否简单的指标，易行、便于操作。1、矿井通风系统简单三、构建可靠通风系统25进风进风回风首采工作面采空区高浓瓦斯富集区出煤沿空留巷瓦斯抽采钻孔回风Y型通风首采工作面平面图采区工作面的通风方式采用U型或Y型传统的U型工作面通风方式1、矿井通风系统简单26采、掘工作面应实行独立通风，杜绝串联通风、扩散通风、利用局部通风机通风等现象。严禁突出煤层突出危险区域采掘工作面回风直接切断其他工作面唯一安全出口现象。按《规程》规定设置专用回风巷。采区进、回风巷应贯穿整个采区，严禁一段为进风、一段为回风。2、采区实行分区通风（独立通风）采区两进一回通风方式采区专用回风上山27通风系统不合理实例辅助通风机采、掘面未实现独立通风实例3、矿井通风阻力分布合理

通风系统可分为进风段、用风段、回风段。三段的阻力分布（比例）是反映矿井通风系统的抗灾能力的一个标志。进风段从进风井口到采区石门之间的巷道；用风段从采区进风石门到采区回风石门之间的巷道；回风段从回风石门到排风井口。新设计矿井一般进风段阻力占总阻力25%、用风段占45%、回风段占30%为宜。随着矿井服务年限的增加，回风段的阻力会有所增大，但回风段的阻力应不超过总阻力的60%。

通风阻力小1500-2000Pa为理想通风阻力，不应超过3000Pa。

通风阻力分布合理矿井最大阻力路线上的回风段阻力占全矿井总阻力的百分比30-50%。系统均衡各采区供风量和通风阻力应尽量均衡。3、矿井通风阻力分布合理31图42-2煤系统过三盘区综采面风路通风阻力分布规律（A-B’

进风段，B’-C’用风段，C`-D回风段,2008年实测结果）图31-2煤系统过四盘区综采面风路通风阻力分布规律（A-B进风段，B-C用风段，C-D回风段,2008年实测结果）矿井通风阻力分布不合理实例3、矿井通风阻力分布合理通风分区均衡和独立各分区的通风机压力差值小，多风机共同作用的公共段阻力占总阻力的百分比小。主通风机效率高

主要通风机效率>70%时，风机的工况点在稳定范围内，运行稳定可靠、经济性好。

采区通风设施数少反映通风设施的可靠性，通风设施越少，可靠性越高。漏风小

矿井有效风量率不低于87％。4、通风设施可靠风量满足要求矿井主要用风地点风量供需情况，用风地点的风量供需比在1.2左右为佳，不应过大，否则会使通风阻力呈平方关系增大，阻力过大会带来安全隐患，且在经济上也不合理。风质安全可靠风流满足《规程》规定。5、风量风质达标作业面与人数少同一采区同一煤层的掘进工作面数、采煤工作面数、采区内最多工作人数和矿井采区数少。对于同一个矿井，采区、工作面数越多，必然造成通风控制设施增多，系统不稳定，抗灾能力差；再加上人员过度集中，管理困难，增大了事故隐患。风流稳定可靠灾变时期发生风流逆转的危险度小，根据是否采用下山开采，下山开采是否完整（是否采用“剃头下山”开采）和是否具有局部反风系统进行评价。5、抗灾能力强四、通风系统常见缺陷通风系统常见缺陷采区通风系统不合理通风系统风量不足抗灾能力薄弱剃头下山开采多头多点同时作业一巷多用缺少专用回风巷超通风能力生产风流短路漏风严重局部通风管理混乱阻力分布不合理通风设施不可靠串联通风

建国以来我国发生的百人以上煤矿事故序号时间煤矿事故类型死亡人数11950.2.27河南省宜洛煤矿老李沟井瓦斯爆炸18721954.12.6内蒙古包头大发煤矿瓦斯煤尘爆炸，并引起火灾10431960.5.9山西大同矿务局老白洞煤矿煤尘爆炸68441960.5.14重庆松藻矿务局松藻二井煤与瓦斯突出12551960.11.28河南平顶山矿务局龙山庙煤矿瓦斯煤尘爆炸18761960.12.15重庆中梁山煤矿南井瓦斯煤尘爆炸12471961.3.16辽宁抚顺矿务局胜利煤矿电气火灾11081968.10.24山东新汶矿务局华丰煤矿煤尘爆炸10891969.4.4山东新汶矿务局潘西煤矿二号井煤尘爆炸115101975.5.11陕西铜川矿务局焦坪煤矿前卫斜井瓦斯煤尘爆炸101111977.2.24江西丰城矿务局坪湖煤矿瓦斯爆炸114序号时间煤矿事故类型死亡人数121981.12.24河南平顶山矿务局五矿瓦斯煤尘爆炸133131991.4.21山西洪洞县三交河煤瓦斯煤尘爆炸147141996.11.27山西大同市新荣区郭家窑乡东村煤矿瓦斯煤尘爆炸114152000.9.27贵州省水城矿务局木冲沟煤矿瓦斯煤尘爆炸162162002.6.20黑龙江鸡西矿业集团公司城子河煤矿瓦斯爆炸124172004.10.20河南郑州矿务局大平煤矿煤与瓦斯突出引发瓦斯爆炸148182004.11.28陕西省铜川矿务局陈家山煤矿瓦斯爆炸166192005.2.14辽宁阜新矿业(集团)公司孙家湾煤矿瓦斯爆炸214202005.8.7广东省梅州市兴宁市黄槐镇大兴煤矿透水123212005.11.27黑龙江龙煤集团七台河分公司东风煤矿煤尘爆炸171222005.12.７河北唐山市开平区刘官屯煤矿瓦斯爆炸108232007.12.5山西临汾市洪洞县瑞之源煤业公司瓦斯爆炸105242009.11.21黑龙江鹤岗新兴煤矿煤与瓦斯突出引发瓦斯爆炸108

建国以来我国发生的百人以上煤矿事故38五、典型事故案例剖析贵州水城木冲沟“2000.9.27”特大瓦斯爆炸事故河南郑州大平“2004.10.20”特大瓦斯爆炸事故陕西铜川陈家山“2004.11.28”特大瓦斯爆炸事故辽宁阜新孙家湾“2005.2.14”特大瓦斯爆炸事故河北唐山刘官屯“2005.12.7”特大瓦斯煤尘爆炸事故山西西山屯兰“2009.2.22”特大瓦斯爆炸事故1、贵州水城木冲沟煤矿“9.27”事故案例2000年9月27日，贵州水城木冲沟矿发生瓦斯煤尘爆炸事故，造成162人死亡，37人受伤。

通风问题：通风系统复杂（一个区段两段回采，2个生产工作面、1个准备面和6个掘进面）；剃头下山；通风设施管理不善（+1813水平石门的三道风门开启频繁），漏风，供风不足；无计划停风；供风不足。局部风机停风积存大量瓦斯巷道，正排放瓦斯

循环风新鲜风不够四台局部风机用，产生循环风,高浓度瓦斯回流，遇拆卸矿灯的火源引起爆炸。木冲沟矿因循环风引起瓦斯爆炸示意图22时09分12秒～22时12分26秒瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.2、大平煤矿“10.20”事故瓦斯突出及扩散过程演示22时31分31秒~22时35分15秒,瓦斯浓度从0.17%升到4.0%.21轨道下山岩石掘进工作面,突出煤岩量约1894t,瓦斯量25万m322时32分16秒~22时39分45秒,瓦斯浓度从0.5%升到6.3%.2004年10月20日，郑煤大平煤矿井下发生特大型煤与瓦斯突出引发特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡。2、大平煤矿“10·20”特大瓦斯爆炸事故大平煤矿21回风上山处的现场照片433、陕西铜川陈家山煤矿通风系统平面图443、陕西铜川陈家山煤矿通风系统平面图453、陕西铜川陈家山煤矿通风系统平面图415运顺415回风巷415高位巷1号联络巷四总回四皮下四轨下415灌浆巷415工作面注水、注浆、注凝胶

24日16时起加快工作面的推进度,事故发生前推进27m。28日7时06分,下隅角尾梁后部强制放顶放炮引起瓦斯爆炸.24日12时10

分,上隅角再次爆燃。23日10时40分,上隅角放炮引起爆燃23日10时50分,85架附近发现明火。

24日12时14分53号尾梁着火,经洒水火灭。

工作面推进陕西铜川陈家山415工作面爆源点3、陕西铜川陈家山煤矿通风系统平面图226139364923355614、辽宁阜新“2.14”孙家湾煤矿瓦斯爆炸事故

通风缺陷：采用剃头下山开采，采区系统不完整；回采面、掘进面共用一条进风巷，没有实现独立通风；采区无专用回风巷，通风系统不可靠。

2005年2月14日，孙家湾煤矿发生瓦斯爆炸，死亡214人。4、孙家湾煤矿瓦斯异常涌出与瓦斯爆炸时间序列示意图14时55分盲斜下山瓦斯浓度达4%。2%的积聚瓦斯于14时49分排出。配电点处14时53分瓦斯浓度达8%。15时01分发生瓦斯爆炸。爆炸前,瓦斯浓度0.2%。爆炸前，瓦斯浓度0.2%。瓦斯浓度达2.7%。14时49分38秒冲击地压发生；14时50分至14时52分瓦斯浓度由1.29%升至4%以上。

5、河北唐山刘官屯煤矿“12.7”瓦斯煤尘爆炸事故事故发生于2005年12月7日15时14分，死亡108人；其爆源位于1193（下）工作面切眼；回风下山风门打开风流短路，工作面瓦斯积聚，回柱火花引爆瓦斯，煤尘参与爆炸。6、山西西山屯兰煤矿特大瓦斯爆炸事故2009年2月22日，山西西山屯兰煤矿发生的死亡78人的特大瓦斯爆炸事故，局部通风机安设在一个处于微风或无风的联络巷中，此外将排瓦斯巷代替采煤工作面通风系统应有的回风巷。