礦井通風及災害防治

礦井通風及災害防治 晉城煤業(yè)集團鳳凰山礦機電管理部 宋少強 礦井通風及災害防治 第一節(jié) 礦井通風 第二節(jié) 礦井瓦斯防治 第三節(jié) 礦井防塵 第四節(jié) 礦井火災防治 第五節(jié) 礦井水災防治 第六節(jié) 頂板事故防治 第一節(jié) 礦井通風 一、一通三防 一通：礦井通風， 三防：防瓦斯，防煤塵，防火 。 二、礦井通風 把地面新鮮空氣源源不斷地送入井下的過程。 三、礦井通風的十二字方針： 先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風定產(chǎn) 四、礦井通風的任務和目的 任務：供給足夠的井下工作人員用的新鮮空氣 . ：沖淡和排除有毒有害氣體及浮游礦塵，使之符合煤礦安全規(guī)程的要求 . ：提供良好的氣候條件，維持合適的勞動條件， 目的：使風流能夠按擬訂的路線流動，維持正常的通風， 保證礦井的安全。 五、礦井空氣 *這些氣體在 煤礦安全規(guī)程 最高允許濃度限時 ， 能嗅出 。 氣體 色、味、嗅 相對密度 水溶性 毒理 燃燒爆炸性 來源 氧 無 1.11 微 無 無 大氣 氮 無 0.97 微 無 無 大氣、爆破 二氧化碳 微酸臭 1.52 易 刺激 無 氧化、燃燒、涌出 甲烷 無 0.55 微 無 有 煤巖涌出 一氧化碳 無 0.97 微 劇毒 有 爆破、燃燒、爆炸 二氧化氮 紅褐色 1.57 易 劇毒 無 爆破 硫化氫 * 臭雞蛋 1.19 易 劇毒 有 老空、涌出 二氧化硫 * 硫磺味 2.32 易 劇毒 無 涌出、含硫礦氧化、燃燒 氫氣 無 0.07 微溶 無 有 火區(qū)、充電 氨氣 * 氨水味 0.6 易 劇毒 無 火災、爆炸 礦井空氣中有害氣體的最高容許濃度 有害氣體名稱 符號 最高容許濃度 /% 一氧化碳 二氧化氮 二氧化硫 硫化氫 氨 CO NO2 SO2 H2S NH3 0.0024 0.00025 0.0005 0.00066 0.004 第一節(jié) 礦井通風 第一節(jié) 礦井通風 六、礦井通風系統(tǒng) ： 礦井通風系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，它是礦井通風方式、通風方法、通風網(wǎng)路和風流控制設施的總稱。 1、通風方式：指進風和回風井的布置方式。按位置不同，可分為中央式、對角式、區(qū)域式及混合式。改變礦井通風方式是礦井通風系統(tǒng)改造的主要方法之一。 中央式： 進、回風井大致位于井田走向中央。 對角式： 進風井位于井田中央，回風井設在沿走向的兩翼。 分區(qū)式： 進風井位于井田中央，開采井田淺部，在每采區(qū)掘一個小回 風井與采區(qū)回風巷相通，不必掘總回風巷。 混合式： 兩種或兩種以上的通風方式綜合應用的通風方式稱為混合式通風方式。 (a) 中央并列式 主井 副井 風井 第一節(jié) 礦井通風 (b) 中央分列式 風井 主井 副井 第一節(jié) 礦井通風 （ c）兩翼對角式 風井 風井 主井 副井 第一節(jié) 礦井通風 (d) 分區(qū)式 主井 副井 風井 風井 風井 第一節(jié) 礦井通風 2、通風方法： 礦井主要通風機的工作方法，有抽出式、 壓入式和壓抽混合式三種。我國 90%以上的礦井采用抽出式通風方法。 壓入式：主要通風機設在入風井口 ， 在壓入式通風機作用下 ， 礦井井巷大氣處在高于當?shù)卮髿鈮毫Φ恼龎籂顟B(tài) 。 抽出式 :主要通風機設在回風井口 ,在抽出式通風機作用下 ,礦井井巷大氣處在低于當?shù)卮髿鈮毫Φ呢搲籂顟B(tài) 。 壓抽混合式： 主要通風機分別設置于進回風井口。主要用于壓入、抽出互相轉(zhuǎn)換的過渡期。 第一節(jié) 礦井通風 3、礦井通風網(wǎng)絡 礦井風流按照生產(chǎn)要求在巷道中流動時，風流分岔、匯合線路的結(jié)構(gòu)形式。 基本形式：串聯(lián) 并聯(lián) 角聯(lián) 4、通風設施 井下主要通風設施有：風墻、風門、調(diào)節(jié)風窗、風橋 七 、幾種采區(qū)通風系統(tǒng) 回采工作面通風系統(tǒng)由工作面進風巷、采煤工作面和工作面回風巷組成。采煤工作面通風系統(tǒng)有 U、 Z、 Y、雙 Z、 W和 H形等形式。目前我國煤礦多采用 U 形通風系統(tǒng)。 第一節(jié) 礦井通風 前進式 U型 后退式 后退式 前進式 Z 型 后退式 前進式 型 Y 型 W 雙 型 Z H型 八、礦井通風機械 礦井通風機 （離心式、軸流式） 九、掘進工作面通風 必須采用全風壓通風和局部通風機通風 局部通風機工作方式也可分為壓入式、抽出式、抽壓混合式 第一節(jié) 礦井通風 工作方式 優(yōu)點 缺點 適用條件 壓入式 污 風 不 經(jīng) 風機 ， 射 程遠 ， 可 用 柔性 風 筒 ， 漏風稀釋污風污 風 經(jīng) 巷 道排 出 ， 污 風排出時間長巷 道 有 瓦 斯 ，巷 道 不 長 ， 瓦斯突出巷抽出式 巷道無瓦斯 抽壓混合式 巷 道 長 、 無 瓦斯優(yōu)缺點與壓入式相反兼有抽壓優(yōu)缺點第一節(jié) 礦井通風 第二節(jié) 礦井瓦斯 一、礦井瓦斯的定義及性質(zhì) 1礦井瓦斯的定義 從廣義上講，礦井瓦斯是指從煤層或巖層中放出或生產(chǎn)過程中產(chǎn)生并涌入到礦井內(nèi)的各種氣體。 狹義的講，礦井瓦斯專指甲烷（ CH4）。后面章節(jié)中所談的瓦斯概念，一般為甲烷。 2礦井瓦斯的性質(zhì) 瓦斯是無色、無味、無臭、無毒的氣體。瓦斯比空氣輕，其比重為 O.554 ，因此在煤礦井下常積聚在巷道頂部或上山迎頭。瓦斯的擴散能力是空氣的 1.6 倍，且滲透能力很強。瓦斯微溶于水，瓦斯不助燃，但條件適宜時能發(fā)生燃燒和爆炸。 第二節(jié) 礦井瓦斯 二、礦井瓦斯的危害 瓦斯是煤礦普遍存在的一種有害氣體，它能燃燒和爆炸，大量積聚時能使人窒息、死亡。有些煤層還能在短時間內(nèi)大量地噴出瓦斯或發(fā)生煤與瓦斯突出現(xiàn)象，產(chǎn)生很大的動力破壞作用。 圖 1-1-2 煤體中瓦斯的賦存狀態(tài)示意圖 1-自由瓦斯 ； 2-吸著瓦斯； 3-吸收瓦斯； 4-煤體； 5-空隙 三、煤層瓦斯的賦存狀態(tài) 1、瓦斯的賦存狀態(tài) 礦井瓦斯在煤、巖層中以兩種狀態(tài)存在，即自由狀態(tài)和吸附狀態(tài)。 自由狀態(tài)又稱游離狀態(tài)。 吸附狀態(tài)分為兩種表現(xiàn)形式，即吸著狀態(tài)和吸收狀態(tài)。 自由瓦斯和吸附瓦斯關(guān)系： 二者是處于一種動平衡狀態(tài)，即在一定條件下自由瓦斯和吸附瓦斯可以互相轉(zhuǎn)化。 第二節(jié) 礦井瓦斯 第二節(jié) 礦井瓦斯 四、礦井瓦斯的涌出 1礦井瓦斯涌出形式 瓦斯從煤層和巖層中的涌出形式有兩種：普通涌出和特殊涌出。 1. 普通涌出是指瓦斯從煤巖層表面孔隙中緩慢、均勻地涌出。它持續(xù)時間長，涌出范圍廣，是礦井瓦斯的主要放散形式。 2. 特殊涌出包括瓦斯噴出和煤（巖）與瓦斯突出兩種形式。瓦斯噴出是指高壓瓦斯從煤巖裂隙中快速噴出；煤（巖）與瓦斯突出是指在很短時間內(nèi)從煤巖壁內(nèi)部向采掘工作空間突然噴出大量煤巖和瓦斯的現(xiàn)象。 第二節(jié) 礦井瓦斯 五、礦井瓦斯等級 礦井瓦斯等級是礦井瓦斯量大小和安全程度的基本標志 ,礦井生產(chǎn)過程中 ,根據(jù)不同的瓦斯等級選用相應的機電設備 ,采取相應的通風瓦斯管理制度 ,以保障安全生產(chǎn) ,并做到經(jīng)濟合理。 煤礦安全規(guī)程 規(guī)定，“一個礦井中，只要有一個煤（巖）層中發(fā)現(xiàn)過一次瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井；并依照礦井瓦斯等級的工作制度進行管理。” 礦井瓦斯等級，根據(jù)礦井相對瓦斯涌出量、礦井絕對瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式，劃分為： 1.低瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量小于或等于 10m3/t且礦井絕對瓦斯涌出量小于或等于 40m3/min； 2.高瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量大于 10m3/t或礦井絕對瓦斯涌出量大于 40m3/min； 3.煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井。 第二節(jié) 礦井瓦斯 六、瓦斯爆炸的條件 瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi)，一般為 5 16 ； 混合氣體中的氧濃度不低于 12 ； 有足夠能量的點火源 以上三條件必須同時具備。 七、瓦斯爆炸的危害 （一）產(chǎn)生高溫高壓 （二）產(chǎn)生沖擊波和火焰鋒面 （三）產(chǎn)生有毒有害氣體 第二節(jié) 礦井瓦斯 八、預防瓦斯爆炸的措施 （一）防止瓦斯積聚 1.保證工作面的供風量 2.認真進行瓦斯檢查與監(jiān)測 3.及時處理局部積存的瓦斯 (二 )防止瓦斯引燃的措施 1.嚴禁攜帶煙草和點火物品下井； 2.采掘工作面都必須使用取得產(chǎn)品許可證的煤礦許用炸藥和煤礦許用電雷管。 3.井下使用的機械和電氣設備，以及供電網(wǎng)路都必須符合 規(guī)程 規(guī)定。 4.防止機械摩擦火花引燃瓦斯， 第三節(jié) 礦井防塵 一、礦塵定義 是指在礦山生產(chǎn)和建設過程中所產(chǎn)生的各種煤、巖微粒的總稱。 二、礦塵的分類 礦塵除按其成分可分為巖塵、煤塵等多種無機礦塵外，尚有多種不同的分類方法，下面介紹幾種常用的分類方法。 1按礦塵粒徑劃分 (1)粗塵。 (2)細塵。 (3)微塵。 (4)超微塵。 2按礦塵的存在狀態(tài)劃分 (1)浮游礦塵。 (2)沉積礦塵。 三、礦塵災害的形式 礦塵具有很大的危害性，表現(xiàn)在以下幾個方面： (1)污染工作場所，引起職業(yè)病。 (2)某些礦塵（如煤塵、硫化塵）在一定條件下可以爆炸； (3)加速機械磨損，縮短精密儀器使用壽命； (4)降低工作場所能見度，增加工傷事故的發(fā)生。 1塵肺病的分類 煤礦塵肺病按吸入礦塵的成分不同，可分為三類： (1) 硅肺?。ㄎ尾。?。 (2) 煤硅肺?。何危?(3) 煤肺病。 2影響塵肺病的發(fā)病因素 (1) 礦塵的成分。 (2) 礦塵粒度及分散度。 (3) 礦塵濃度。 (4) 個體方面的因素。 第三節(jié) 礦井防塵 第三節(jié) 礦井防塵 四 . 煤塵爆炸的條件 煤塵爆炸必須同時滿足以下三個條件： （ 1）煤塵的爆炸性。 2）煤塵濃度。（ 3）引起煤塵爆炸的熱源。 五、預防煤塵爆炸的措施 1、煤層注水 2、濕式打眼 3、使用水泡泥 4、通風除塵 5、噴霧灑水 6、沖洗粉塵 7、在巷道中撒布巖粉 第四節(jié) 礦井防滅火 一、礦井火災的定義及類型 礦井火災，狹義講即井下火災，它是指發(fā)生在煤礦井下或礦井地面井口附近而威脅井下安全生產(chǎn)和人員安全的火災。 火災發(fā)生的基本要素，一是要有可燃物，二是要有溫度和足夠熱量的熱源，三是要有一定氧濃度的空氣。 第四節(jié) 礦井防滅火 二、礦井火災的分類 （ 1）根據(jù)不同引火熱源，礦井火災可分為外因火災和內(nèi)因火災。 （ 2）根據(jù)不同發(fā)火地點，礦井火災分為井筒火災、巷道火災、采煤工作面火災、煤柱火災、采空區(qū)火災和硐室火災。 （ 3）根據(jù)不同燃燒物，礦井火災可分為機電設備火災、火藥燃燒火災、油料火災、坑木火災、瓦斯燃燒火災和煤炭自燃火災。 第四節(jié) 礦井防滅火 三、礦井火災的危害 礦井火災的發(fā)生具有嚴重的危害性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）人員傷亡。 （ 2）礦井生產(chǎn)接續(xù)緊張。 （ 3）巨大的經(jīng)濟損失。 （ 4）污染環(huán)境 四、礦井火災防治的技術(shù)途徑 （一）外因火災防治的技術(shù)途徑 外因火災是由外部火源引起的火災。 預防外因火災發(fā)生的技術(shù)途徑有兩個方面： 一是防止火災產(chǎn)生； 二是防止已發(fā)生的火災事故擴大，以盡量減少火災損失。 第四節(jié) 礦井防滅火 1預防外因火災產(chǎn)生的措施 (1)防止失控的高溫熱源產(chǎn)生和存在。 (2)盡量不用或少用可燃材料，不得不用時應與潛在熱源保持一定的安全距離。 (3)防止產(chǎn)生機電火災。 (4)防止摩擦引燃： 防止膠帶摩擦起火。膠帶輸送機應具有可靠的防打滑、防跑偏、超負荷保護和軸承溫升控制等綜合保護系統(tǒng)； 防止摩擦引燃瓦斯。 (5)防止高溫熱源和火花與可燃物相互作用。 第四節(jié) 礦井防滅火 2預防外因火災蔓延的措施 其措施有： 在適當?shù)奈恢媒ㄔ旆阑痖T，防止火災事故擴大。 每個礦井地面和井下都必須設立消防材料庫。 每一礦井必須在地面設置消防水池，在井下設置消防管路系統(tǒng)。 主要通風機必須具有反風系統(tǒng)或設備，并保持其狀態(tài)良好。 第四節(jié) 礦井防滅火 一、礦井水災及其對生產(chǎn)的影響 礦井水對生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面： (1）由于礦井水在采掘工作面可出現(xiàn)淋水，使空氣濕度明顯增加，頂板破碎，對勞動條件及生產(chǎn)效率影響很大。 (2）由于礦井水的存在，在生產(chǎn)中必須進行排水，水量越大，排水費用越高，勢必增加煤炭生產(chǎn)成本。 (3）礦井水對各種金屬沒備、鋼軌和金屬支架等，均有腐蝕作用，這就縮短了生產(chǎn)設備的使用壽命。 (4）當井下突然涌水或其水量超過礦井排水能力時，則會給生產(chǎn)帶來嚴重影響 . 第五節(jié) 礦井防治水 二、礦井水災發(fā)生必須具備的基本條件 圖 4-1-1 煤礦常見的水源 第五節(jié) 礦井防治水 （ 1）大氣降水。（圖 4-1-2 ）。 圖 4-1-2 自然界中水的循環(huán) 第五節(jié) 礦井防治水 （ 2）地表水。 地球表面江、湖、河、海、水池、水庫等處的水均為地表水，它的主要來源是大氣降水，也有的來自地下水。煤礦在開采淺部煤層時，地表水經(jīng)過有關(guān)通道會進入煤礦井下，形成水患，給生產(chǎn)和建設帶來災害。 3）潛水。 埋藏在地表以下第一個隔水層以上的地下水（圖 4-1-3 ）稱為潛水。 第五節(jié) 礦井防治水 圖 4-1-3 潛水 1 潛水面； 2 潛水層； 3 第一隔水層； 0-0 基準面（測量高程水準面） 第五節(jié) 礦井防治水 （ 4）承壓水。 處于兩個隔水層中間的地下水，稱為承壓水（或稱自流水），如圖 4-1-4 所示。 第五節(jié) 礦井防治水 圖 4-1-4 承壓水 1 含水層； 2 隔水層； 3 地下水流向； 4 自流井； 5 噴泉； 6 斷層； a 補給區(qū)； b 承壓區(qū)（分布區(qū)）； c 排泄區(qū)； 0-0 基準面（測量水準面）； H 靜止水位； P 承壓水頭 第五節(jié) 礦井防治水 （ 5）老空積水。 已經(jīng)采掘過的采空區(qū)和廢棄的舊巷道或溶洞，由于長期停止排水而積存的地下水，稱為老空積水 （ 6）斷層水。 處于斷層帶中的水，稱為斷層水。 2. 礦井水災的通道 水源與煤礦井下巷道等工作場所的通道是多種多樣的，主要有： （ 1）煤礦的井筒。 （ 2）斷層裂隙。 （ 3）采后塌陷坑。 （ 4）石灰?guī)r溶洞陷落柱。 （ 5）古井老塘及封堵不嚴的鉆孔。 第五節(jié) 礦井防治水 三、造成礦井水災的主要原因 總結(jié)過去發(fā)生的礦井水災，往往是安全思想不牢，思想麻痹，從而情況不明，措施不當所致。其主要原因可歸結(jié)如下幾個方面： (1)地面防洪、防水措施不當或管理不善，地表水大量灌入井下，造成水災； (2)水文地質(zhì)情況不清，井巷接近老空積水區(qū)、充水斷層、陷落柱、強含水層以及打開隔離煤柱，未執(zhí)行探放水制度，盲目施工，或者雖然進行了探水 ,但措施不當；。 (3)井巷位置設計不當。 (4)施工質(zhì)量低劣，致使礦井井巷嚴重塌落、冒頂、跑砂，導致透水； (5) 亂采亂掘，破壞防水煤巖柱造成突水； (6)測量錯誤，導致巷道穿透積水區(qū)； 第五節(jié) 礦井防治水 (7)無防水閘門或雖有而管理、組織不當，造成透水時無作用而淹井； (8)排水設備能力不足或機電事故造成； (9)排水設施平時維護不當。如水倉不按時清挖，突水時煤、巖塊堵塞水井，致使排水設備失去效用而淹井等。 第五節(jié) 礦井防治水 二、井下防治水技術(shù) （一）做好礦并水文觀測與水文地質(zhì)工作 水文地質(zhì)工作是各項防治水工作的基礎和依據(jù)。 1做好水文觀測工作 （ 1）收集地面氣象、降水量與河流水文資料（流速、流量、水位、枯水期、洪水期）；查明地表水體的分布、水量和補給、排泄條件；查明洪水泛濫對礦區(qū)、工業(yè)廣場及居民點的影響程度。 （ 2）通過探水鉆孔和水文地質(zhì)觀測孔、觀測各種水源的水壓、水位和水量的變化規(guī)律，分析水質(zhì)等。 （ 3）觀測礦井涌水量及季節(jié)性變化規(guī)律等。 第五節(jié) 礦井防治水 2做好礦井水文地質(zhì)工作 查明礦井水源和可能涌水的通道，為防治水提供依據(jù)。為此必須： （ 1）掌握沖擊層的厚度和組成，各分層的透水、含水性； （ 2）掌握斷層和裂隙的位置，錯動距離，延伸長度，破碎帶范圍及其含水和導水性能； （ 3）掌握含水層與隔水層數(shù)量、位置、厚度、巖性，各含水層的涌水量、水壓、滲透性、補給排泄條件及其到開采礦層的距離，勘探鉆孔的填實狀況及其透水性能， （ 4）調(diào)查老窯和現(xiàn)采小窯的開采范圍、采空區(qū)的積水及分布狀況，觀測因回采而造成的塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度及采動對涌水量的影響； （ 5）在采掘工程平面圖上繪制和標注井巷出水點的位置及水量，老窯積水范圍、標高和積水量，水淹區(qū)域及探水線的位置。 第五節(jié) 礦井防治水 （二）井下探水 井下探放水是防止水害的重要手段之一，“有疑必探，先探后掘”是防止井下水害的基本原則。當采掘工作面遇到下列