监控培训教材 矿井主要灾害及防治.doc

矿井主要灾害及防治本章学习要点掌握矿井灾害的防治措施第一节矿井瓦斯危害及防治瓦斯是在矿井生产过程中涌到采掘及各生产空间的各种有害气体的总称。因此，瓦斯是一种混合气体，但其主要成分是甲烷（CH4，占90以上），所以有时瓦斯就专指甲烷。一、瓦斯性质与危害1瓦斯的性质瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716 kg/m3，所以，它常积聚在巷道的上部及高顶处。瓦斯的扩散速度是空气的1.341.6 倍，微溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯的燃烧、爆炸性是矿井主要火害之一。2瓦斯的主要危害（1）使人窒息。如矿井中某些地点瓦斯浓度过高，则氧浓度会相对降低，人如误人其中，就会发生窒息事故。（2）燃烧及爆炸。瓦斯达到一定浓度时，遇火源就会发生燃烧或爆炸，不仅要产生大量有毒有害气体，而且爆炸产生的冲击波和高温高压气体，会造成矿井设备、设施损坏和人员伤亡。（3）煤与瓦斯突出。在极短的时间内从煤（岩）层中喷出大量瓦斯并抛出大量煤体，产生强大的动力冲击，摧毁巷道设施、破坏通风系统，喷出的瓦斯极易造成人员窒息或造成瓦斯事故。二、矿井瓦斯爆炸的危害及预防措施瓦斯爆炸就是瓦斯（CH4）在高温火源的作用下，与空气中的氧气（O2）发生剧烈的化学反应，生成二氧化碳和水蒸气，同时产生大量的热量，形成高温、高压，并以极高的速度向外冲击而产生的动力现象。1矿井瓦斯的涌出赋存在煤（岩）体内的游离或吸附瓦斯一部分转化成井下空气中的瓦斯，这一过程即为矿井瓦斯涌出。矿井瓦斯的涌出形式分为：（1）普通涌出。瓦斯从煤（岩）体内连续地、缓慢地、长时问地涌向采掘空间。这是矿井瓦斯涌出的主要形式。井下空气中的瓦斯大都是以这种形式涌出的。主要特点是较平稳，一般没有响声，也没有动力现象。（2）特殊涌出。瓦斯从煤（岩）体中在极短的时间内突然大量地涌出，同时伴有煤（岩）体。它又可分为瓦斯喷出和煤与瓦斯突出。其主要特点是范围一般较小，时间短暂，具有突发性，同时伴有较强的动力现象。2瓦斯爆炸的条件瓦斯发生爆炸必须同时寸具备三个基本条件：一是瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为516；二是混合气体中氧的浓度不低于12；三是有足够能量的点火源。（1）瓦斯的浓度。瓦斯爆炸发生的浓度界限指的是瓦斯与空气的混合气体中瓦斯的体积浓度。当瓦斯浓度达到9.5时，理论上瓦斯可以同空气的氧气完全反应，从而放出最多的热量，因此爆炸的强度最大；当瓦斯浓度低于5时，由于参加化学反应的瓦斯较少，不能形成热量积聚，因此不能爆炸，只能燃烧；当浓度高于16%时，由于空气中的氧气不足，满足不了氧化反应的全部需要，只能有部分的瓦斯与氧气发生反应，所生成的热量被多余的瓦斯和周围介质吸收而降温，所以也就不能发生爆炸。（2）充足的氧含量。瓦斯与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。煤矿井下的封闭区域、采空区内及其他裂隙等处，由于氧气消耗或没有供氧条件，可能会出现氧气浓度低于12的情况；其他巷道、工作场所等按规定氧含量不得低于20。一般不存在氧气浓度低于12的情况，因为在此情况下，人员在短时间内就会窒息而死亡。（3）足够能量的点火源。点火源能够引起瓦斯爆炸的三个条件是：温度小低于650；能量大于0.28mj；持续时间大于爆炸感应期。这三个条件通常很容易满足，如明火、煤炭自燃、撞击火花、电火花等。在煤矿开采过程中，对一些不可避免的火源有时需要采取特殊的技术，使其不能满足点燃瓦斯的点火条件。例如，井下爆破时所用的毫秒雷管产生的火焰，其温度离达2000，但持续的时间很短，小于爆炸感应期，因此不会引起瓦斯爆炸。3瓦斯爆炸的危害矿井一旦发生瓦斯爆炸，就会造成一系列极其严重的危害。其危害主要表现在以下几方面：（1）爆炸产生高温。爆炸时产生的热量，使周围气体温度迅速升高，爆炸瞬间的温度为18502650。这样的高温会造成人员伤亡，并可能引起火灾，烧毁设备、设施，损坏巷道。（2）爆炸产生高压气体和强大冲击波。由于爆炸时气体温度骤然升高，引起爆源附近气体体积急速膨胀，气体压力突然增大，形成强大的高压冲击波。强大的冲击波可使井下人员遭受伤亡，严重摧毁巷道支架、井下设施和设备，造成巷道顶板冒落。此外，在爆炸冲击波的作用下，会使别处积存的瓦斯冲出，并能扬起大量煤尘，从而造成瓦斯或煤尘的连续爆炸，使灾害扩大。例如，1940 年抚顺龙凤煤矿曾在一昼夜内发生连续43次爆炸。（3）爆炸产生大量的有毒、有害气体。瓦斯爆炸要消耗大量氧气，同时伴生大量的有害气体，其中主要是一氧化碳和二氧化碳。若有煤尘参与爆炸，产生的一氧化碳气体会更多，造成的人员伤亡更严重。统计资料表明，瓦斯、煤尘爆炸事故中死亡的人数，90左右都是因为一氧化碳中毒、窒息死亡。4预防瓦斯爆炸的措施预防瓦斯爆炸应从瓦斯爆炸的三个条件入手，即设法防止瓦斯积聚和出现引火火源；同时一旦出现瓦斯爆炸，还要设法防止爆炸事故扩大。其主要措施如下：（1）防止瓦斯积聚。必须保证采掘工作面足够的供风量，以稀释并排出涌出的瓦斯。严禁敞开风门，严禁物料堵塞风道，保证风流畅通。要建立健全矿井瓦斯管理制度，建立合理的矿井通风系统，加强盲巷和采空区瓦斯及容易积聚瓦斯地点的日常管理，及时处理局部积聚的瓦斯。（2）防止明火。严格入井检身制度，严禁携带烟草及引火物入井，井下严禁吸烟和使用明火。井下需要进行电焊、气焊和喷灯焊接时，应制定安全措施，严格审批手续，并按规程的有关规定执行。（3）防止电火花。井下使用的机械和电气设备，必须符合规程的要求，并要经常检查和维修，使之始终处于完好状态。（4）防止爆破火焰。在瓦斯矿井中，必须使用煤矿许用炸药，严禁使用不合格或变质的炸药。爆破使用的雷管、炮泥、装药量以及放炮地点附近的瓦斯浓度等必须符合规程的有关规定。禁止放糊炮、明炮。（5）防止摩擦火花。采煤工作面要防止采煤机截齿、钢丝绳和输送机链条等与煤层中坚硬矿物摩擦产生的火花。（6）防止高温热源。严禁携带火种入井，对电气设备、放炮、火区及矿灯等都必须按规定严加管理。三、矿井瓦斯浓度的规定与处理矿井瓦斯浓度的规定与处理见表71。表71 井下各地点瓦斯浓度规定与处理要求四、排放瓦斯的安全措施停电停风的掘进工作面，施工单位或通风部门必须编制排放瓦斯的安全技术措施。具体要求如下：（1）估算排瓦斯量、供风最和排放时间，采用正确的排放方法，严禁“一风吹”。确保排出风流和全风压风流混合处瓦斯浓度不超过1.5。（2）确定排放瓦斯的流经路线和方向及影响范围，绘制有关通风系统图和供电系统图，标明电气、通讯、瓦斯传感器、通风设施的位置，做到图、文齐全。（3）明确停电撤人范围。凡排瓦斯影响地点，必须停电撤人，停止作业，并指定警戒人员的位置，禁止其他人员进入。切断电源要有专人看管。（4）排放完瓦斯后，指定专人检查瓦斯，供电系统、电气设备必须完好，只有排放瓦斯的巷道瓦斯浓度不超过1时，且稳定30min以后，方准指定专人恢复供电。第二节矿井防灭火矿井火灾是煤矿重大灾害之一。矿井一旦发生火灾，火势发展迅速，变化复杂，影响范围广，往往造成人员伤亡和财产资源损失，甚至引发瓦斯煤尘爆炸，使灾害的程度和范围相应扩大，酿成更大灾害。为了防治矿井火灾，保证煤矿安全生产，对矿井火灾做必要的了解是十分重要的。一、矿井火灾的分类1按引火热源的不同分类根据引火热源的不同，通常将矿井火灾分成两大类，即外因火灾和内因火灾。2按发火地点的不同分类根据发火地点的不同，可分为井筒火灾、巷道火灾、采面火灾、煤柱火灾、采空区火灾及硐室火灾。3按燃烧物的不同分类根据燃烧物的不同。可分为机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧火灾及煤炭自燃火灾等。二、矿井火灾的危害矿井火灾对煤矿生产及职工安全的危害主要有以下几方面：（1）产生大量的高温火焰及有害气体，造成人员伤亡。火灾有产生大量毒有害气体，如一氧化碳、二氧化碳等，这些气体随高温火烟一起流入井下各作业场所，造成人员中毒和窒息。（2）引起瓦斯、煤尘爆炸。矿井火灾不仅提供了瓦斯、煤尘爆炸的热源，而且由于火的干馏作用，使井下可燃物（煤、木材等）放出氢气和其他多种碳氢化合物等爆炸性气体。因此，火灾会引起瓦斯、煤尘爆炸，进一步扩大灾情及伤亡。（3）火灾烧毁设备和煤炭资源。井下发生火灾，因灭火措施不当或拖延时间，往往错失灭火良机，使火势扩大，这样就会烧毁大量的设备、器材和煤炭资源。有时封闭火区也会导致一些设备长期被封闭在火区而损坏，造成大量煤炭资源呆滞，影响矿井正常生产。（4）火灾使井下风流逆转，导致灾情扩大。矿井火灾发生后，高温浓烟流经区域的空气发生变化，温度升高。井巷中产生火风压。火风压一方面使矿井总风量发生变化，另一方面还能使局部地区风流方向变化，出现风流逆转，造成通风系统紊乱，扩大灾害范围，增大事故损失和灭火救灾的困难。三、煤炭自然发火的预兆1煤炭自燃的初期征兆（1）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。（2）附近的氧气浓度降低。（3）附近巷道中湿度增大。（4）附近巷道的壁面和支架表面出现水珠，俗称“煤壁出汗”。（5）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。（6）巷道空气中出现煤油、汽油、松节油和焦油等芳香气体的气味。2人体感觉识别煤炭自燃火灾（1）视力感觉：煤炭自燃的初期，由于氧化生热生成部分水蒸气，往往使巷道内温度增加，出现雾气或在巷道壁挂有水珠。（2）气味感觉：煤炭从自热到自燃，氧化产物内有多种碳氢化合物，并产生煤油、汽油、焦油等气味。经验证明，当人们嗅到焦油味时，煤炭自燃已经发展到一定程度了。（3）温度感觉：煤炭在自燃过程中要放出热量，因此，从该处流出的水和空气的温度较正常时高。（4）疲劳感觉：煤炭在整个自燃过程中，都在不断地产生并放出多种有毒有害气体（主要有一氧化碳、二氧化碳），这些气体使人头痛、闷热、精神不振，不舒服，有疲劳感觉。因此，当井下出现这种现象时，要结合具体情况认真分析，如果是多数人的感觉，那更要提高警惕，查明原因，以防煤层自然发火。四、预防矿井火灾的主要措施（一）预防矿井火灾的措施（1）禁止一切人员携带烟草及点火工具下井。井下禁止使用电炉、灯泡取暖。井下和井口房内不准进行电焊、气焊和喷灯焊，特殊情况必须制定安全措施，报有关部门批准。（2）井下不准存放汽油、煤油和变压器油。井下使用的润滑油、棉纱、布头和纸等必须放在盖严的铁桶内。用过的要定期送到地面处理。要正确选择和合理使用电气设备，加强维修，保证电力系统和电气设备性能良好，保证机械设备正常运转，防止电火花、电弧及摩擦发热造成事故。（3）加强放炮管理，使用安全炸药，禁止违章放炮。避免放炮火焰产生。（4）井下按规定使用不延燃电缆、阻燃输送带和阻燃风简等。（5）井口房、井架和井口建筑物、进风井筒、回风井简、平硐、主要巷道的连接处、井下主要硐室和采区变电所等，都应采用不燃性材料支护或开凿在岩巷内。（6）进风井口和进风平硐口都应设防火门，以防井口火灾和附近地面火灾波及井下。进风井与各生产水平的井底车场的连接处都应设防火门，并定期检查防火门的质量和灵活可靠性。（7）矿井必须在井口附近100m 以内设置消防材料库，井下每个生产水平的主要运输大巷中也应设消防材料库，储备消防器材，并备有消防列车。灭火材料和工具必须满足矿井灭火时的需要，平时不准挪作他用。井下的火药库、充电硐室、绞车房、水泵房和采区变电所，都要配备足够的灭火器材。（8）每个矿井都要建筑地面消防水池。开采下部水平的矿井，除地面消防水池外，也可用上一水平的水仓作消防水池。井下各主要巷道中应铺设消防水管，每隔一定距离设消防水龙头。（二）处理矿井火灾事故时应遵循的原则（1）控制烟雾的蔓延，不致危及井下人员安全。（2）防止火灾扩大。（3）防止引起瓦斯、煤尘爆炸，防止火风压引起风流逆转而造成危害。（4）保证救灾人员的安全，并有利于抢救遇险人员。（5）创造有利的灭火条件。（三）煤炭自燃的预防坚持“预防为主，综合治理”的原则，充分利用先进的科学技术和有效管理方法，不断提高防治自燃火灾的能力，预防煤炭自燃的技术手段和措施，可渗透到煤矿生产的各个环节。规程规定：“开采容易自燃和自燃的煤层时，必须对采空区、突出和冒落孔洞等空隙采取预防性灌浆或充填、喷洒阻化剂、注阻化泥浆、注凝胶、注惰性气体、均压等措施，编制相应的防灭火设计，防止自然发火。”1合理的开拓、开采技术在开拓、开采巷道布置及选择采煤方法时，应充分考虑防火的要求，并遵循下列原则：（1）开采自然发火严重的厚煤层或近距离煤层群时，可以将运输大巷、回风大巷、采区上下山、集中运输平巷和回风平巷等服务时间较长的巷道布置在底板岩石中。（2）厚煤层分层开采的区段巷道应垂直布置，减少甚至不留煤柱。（3）尽量采用长壁式采煤法，推广综合机械化采煤，采用全部垮落法管理顶板。（4）推广无煤柱开采技术，减少浮煤，防止漏风。2通风系统防火要求（1）通风网路力求简单，风网阻力适中。矿井进风、用风、回风段的阻力，应保持3：2：15的比例。（2）主要通风机与风网匹配，运转时的工况点位于高效区内。（3）通风设施布置合理。风门、风墙及调节风窗在风路中应安设在使其前方压力升高，后方压力降低的地点，而辅助风机则相反。（4）通风压力适宜。大型矿井主要通风机压力应保持在3kPa以下；小型矿井应保持在0.7kPa以下。（5）加强通风管理，减少漏风。防火对通风的要求是风流稳定、漏风量少和通风网路中有关区段易于隔绝。采煤工作面回采结束后，必须在45天内进行永久性封闭。3预防性灌浆预防性灌浆就是将水和不燃性固体材料按一定的比例混合，配制成适当浓度的浆液，然后利用灌浆管道系统将其送往采空区等可能发生煤炭自燃的地点。预防性灌浆是应用最为广泛且最有效的措施。4阻化剂防火阻化剂又称阻氧剂，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些无机盐类物质。这些盐类附着在煤炭颗粒的表面上时，能吸收空气中水分，在煤的表面形成含水液膜，从而阻止煤、氧接触，起到阻止氧化作用；同时，这些吸水性很强的盐类使煤长期处于潮湿状态，水分蒸发时的吸热降温作用使煤体在低温氧化过程中的温度不能升高。但当阻化剂水溶液膜一旦失去水分而破灭，则阻止氧化的作用将停止而转化为催化作用，能够促进煤的氧化自燃。煤矿中常用的阻化剂种类有氯化钙（CaCl2）、氯化镁（MgCl2）、氯化氨（NH4Cl）、碳酸氢氨（NH4HCO3）和水玻璃（xNa2OySiO2）等。5凝胶防火凝胶防火技术是通过压注系统将水玻璃和促凝剂铵盐：NH4HCO3 最佳，NH4Cl 次之，（NH4）2SO4最差按一定比例与水混合后，形成凝胶。凝体内充满了水分子和一部分NH4OHNaCl，硅胶起框架作用，把易于流动的水分子都固定在硅胶内部。选用的凝胶和促凝剂材料，不得污染井下空气和危害人体健康，使用时并巷空气成分必须符合规程的有关规定；编制的设计中必须明确规定凝胶的配方、促凝时间和压注量等参数；压注的凝胶必须充满全部空间，其外表应予喷浆封闭，并定期观测，发现老化、干裂时，应予重新压注。但是凝胶材料用量大，井下运输困难，有的促凝剂有氨味，造成环境污染，而且压注设备流量小。困此，仅适用于井下小范围煤体自燃火灾的防治。6惰性气体防灭火惰性气体防灭火就是将不助燃也不能燃烧的惰性气体注入已封闭的或有自燃危险的区域，降低其氧气的浓度，从而使火区因氧含量不足而逐渐熄灭，或者使采空区中因氧不足而使遗煤不能氧化而自燃。（1）常用的惰性气体有氮气、液氮和湿式惰气等。由于氮气是空气的主要成分，所占体积百分比为79，且无味、无臭、无毒，与空气易于混合。因此，在防灭火工作中应用最多。（2）采用氮气防灭火必须遵守的规定：氮气源要稳定可靠；注入的氮气浓度不小于97%；至少有1 套专用的氮气管路输送系统及其附属安全设施；有能连续监测采空区气体成分变化的监测系统；有固定或移动的温度观测站（点）和监测手段；有专人定期进行检测、分析和整理有关记录，发现问题及时报告处理等规章制度。7均压防灭火技术所谓均压是指通过均衡漏风通道进出口两端的风压，以杜绝或减少漏风量的措施，既能防火，义能灭火。根据使用条件和作用原理的不同，均压防灭火又可分为：（1）开区均压。在生产工作面建立均压系统，以减少向采空区的漏风，抑制煤的自燃，防止一氧化碳等有害气体超限积聚或向工作面涌出。（2）闭区均压。在有可能发生自燃或已自燃而封闭的区域采取均压措施。（3）采用均压防灭火应遵守的规定：应有完整的区域风压和风阻资料以及完善的检测手段；必须有专人定期观测与分析采空区和火区的漏风量、漏风方向、空气温度、防火墙内外空气压差等的状况，并记录在专用的防火记录簿内；改变矿井通风方式、主要通风机工况以及井下通风系统时，对均压地点的均压状况必须及时进行调整，保证均压状态的稳定；应经常检查均压区域内的巷道中风流流动状态，应有防止瓦斯积聚的安全措施。均压理论较容易，但技术复杂，要求阻力测定、漏风通道的探测和调压必须准确。否则，可能引起通风系统混乱、火区风流反向，甚至有一氧化碳逸出。因此，一些煤矿采用与情性气体防灭火、示踪气体技术综合运用，取得了很好效果。第三节矿尘危害及防治煤矿井下生产过程中产生的各种矿物的微粒称为矿尘。矿尘一般指煤尘和岩尘：粒径在1mm 以下的煤粒叫煤尘；粒径在5m以下的岩粒叫岩尘。悬浮于矿井空气中的矿尘称为浮游矿尘，简称浮尘；从空气中降落下来，沉积于设备器物表面或巷道帮壁上的矿尘称为沉积矿尘，简称落尘。随着外界条件的改变，浮尘和落尘可以相互转化。单位体积矿井容器中所含浮尘的数量叫作矿尘浓度。我国规定采用质量法表示矿尘浓度，即在1m3空气中所含浮尘的毫克数，单位为mg/m3。一、矿尘的生成及危害煤矿生产过程中，随着煤、岩体的破坏和碎裂，便产生大量的矿尘。煤矿井下几乎所有作业都可不同程度地产生矿尘，如打眼、放炮及各种方式的落煤、装载、运输、转载、顶板管理等。其中，以采掘工作面产生的矿尘量最多，约占全部矿尘的80；其次是运输系统的各转载点。1影响矿尘产生量的因素（1）工作地点。在煤矿井下，以采掘工作面最高，约占全部矿尘的80；其次是运输系统的各转载点和装卸点。（2）机械化程度、有无防尘消尘措施、开采强度。机械化高强度的连续开采，产生的矿尘量较大；炮采、炮掘时，在爆破过程中会产生较多的粉尘；而在其他工序则相对较少。（3）煤、岩的物理性质。由于原生矿尘存在于煤（岩）体的层、节理和裂隙之中，在采掘过程中随煤（岩）体的采落和破碎而进入采矿空间。一般节理发育、脆性大、结构疏松、水分低的煤易产生粉尘。（4）采煤方法及截割参数。采用放顶煤方法时，产尘量较大。（5）作业环境的温度、湿度及通风状况。温度越高、环境越干燥，越容易产生矿尘。（6）工序。在干式打眼、装运岩、割煤（放炮）等工序中，产尘较多。（7）地质构造。地质构造复杂、断层和裂隙发育，开采时产尘量大。2矿尘的危害（1）矿尘污染劳动环境，降低了生产场所的可见度，影响劳动效率和操作安全。（2）工人长期在矿尘环境中工作，吸入大量矿尘后，轻者能引起呼吸道炎症，重者可导致尘肺病，严重影响人体健康和寿命。（3）矿尘中的煤尘具有可燃性或爆炸性，遇有外界火源时，很容易引起火灾或煤尘爆炸事故，给人民生命和国家财产造成巨大损失。二、矿井综合防尘措施严格贯彻“预防为主、防治结合”的方针，使其符合规程规定的标准，为此要采取综合防尘措施。所谓综合防尘措施，就是采取多种措施，防止煤尘的产生、飞扬以至爆炸。综合防尘措施的主要内容有：湿式作业、通风除尘与净化风流、水封爆破、喷雾洒水、装岩洒水、冲洗岩帮、清扫积尘、个体防尘与除尘器除尘等多种抑尘措施。（1）湿式作业。它是矿井防尘的一项重要措施，具有简单易行、费用少、效果好的优点。我国煤矿成熟的经验是：以湿式凿岩、湿式打眼为主，并辅以喷雾洒水、水封爆破、煤体注水、装岩洒水、净化风流、冲洗岩帮等方法。（2）通风除尘。它是稀释和排出工作地点悬浮粉尘，防止过量积尘的有效措施。许多矿井证明搞好通风工作是取得良好防尘效果的重要环节，排尘风速逐渐增大能使较大的尘粒悬浮在风流中被带走，同时增强了稀释作用，但是风速过大，吹扬起沉积粉尘反而使得粉尘浓度增高。要使粉尘浓度降到一个最低值，就要优化出一个最优排尘风速。一般干燥煤巷中最优排尘风速为1.22.0m/s；在潮湿巷道中，以稀释为主，排尘风速还可高些，但不能超过规程规定的允许风速。（3）采煤工作而防尘。采煤工作面作业是矿尘生成量最多的生产环节。国内外都十分重视采煤上作面的防尘技术措施。通过近几年的努力，采煤防尘效果有了较大的提高。如采煤机上的内外喷雾湿式除尘，刨煤机机道上的喷雾洒水、辅以注水或预湿煤体，上下顺槽定期清扫，回风旋转水幕，转载点的喷雾装置，此外还有水封爆破、湿式打眼等。（4）个体防护。虽然在矿井生产的各环节中采取了综合防尘措施，但某些防尘措施难以顾及的作业地点，粉尘浓度依然可能很大，所以个体防护是综合防尘工作中不容忽视的一个重要方面。个体防护的防尘用具主要包括：防尘面罩、防尘帽、防尘呼吸器、防尘口罩等，其目的是使佩戴者能呼吸净化后的清洁空气，又不影响正常操作。（5）物理化学除尘。在我国煤矿推广的主要方法有：添加湿润剂除尘、泡沫除尘和磁化水除尘等，其中湿润剂除尘技术已在全国范围内广泛使用。（6）除尘器除尘。与机械化设备配套的除尘器集中净化除尘方法正在推广使用。它分为干式和湿式两类除尘器，按原理又分为重力、惯性力、离心力、扩散黏附、电子辅尘等除尘器。三、防治煤尘爆炸的措施（一）煤尘爆炸的条件煤尘爆炸必须同时具备下列三个条件：（1）煤尘本身必须具有爆炸性，且在空气中悬浮的煤尘达到一定的浓度。煤尘的爆炸性要通过煤尘爆炸性鉴定实验确定。据我国煤尘爆炸性鉴定，其爆炸浓度为452000g/m3。（2）要有能引起煤尘爆炸的火源。在正常情况下，煤尘爆炸的引爆温度为6501050。煤矿中能引燃煤尘爆炸的高温火源有：瓦斯燃烧和爆炸火焰、违章爆破火焰、煤炭自燃、吸烟、电气设备短路火花，电缆放炮产生的火焰、电弧火花、架线机车火花、摩擦火花、金属撞击产生的火花，以及其他明火等。（3）O2浓度不低于18%。（二）预防煤尘爆炸的措施预防煤尘爆炸的措施主要有降尘措施、防止煤尘引燃的措施、限制煤尘爆炸范围扩大的措施。1降尘减少生产中煤尘发生量和浮尘量，是防止煤尘爆炸的根本性措施。（1）煤层注水。即在采煤之前先向煤层打若干钻孔，通过钻孔将压力水注入煤层，使压力水沿煤层层理、节理和裂隙渗入而将煤体预先湿润，以减少开采时浮尘的生成量。（2）湿式打眼。即在用煤电钻打眼过程中，不断将压力水通过煤电钻的空心麻花钎杆输入孔底，以湿润煤粉，起到降尘作用。（3）喷雾洒水。在井下集中产生煤尘的地点进行喷雾洒水，可有效地捕获浮尘和湿润落尘。（4）通风除尘。通风除尘是稀释和排除工作地点悬浮粉尘，防止过量落尘的有效措施。（5）净化风流。是使井巷中含尘的空气通过一定的设施或设备，将矿尘捕获而达风流净化之目的。（6）水封爆破。是用装水的塑料袋当炮泥使用，爆破时可借助于爆破冲击力使水散成雾状起到降尘作用。（7）清扫积尘。沉落在巷道中的积尘，一旦受到冲击波冲击能再度飞扬，就为煤尘爆炸创造了条件，可以说落尘是井下爆炸煤尘的一个补给来源。因此，规程规定：井巷应定期进行清扫、冲洗煤尘和刷浆，巷道中的浮煤必须定期清扫运出。2防止煤尘引燃据统计，爆破作业和瓦斯爆炸是引起煤尘爆炸的两个主要火源，所以，严格执行爆破的有关规定和严格执行瓦斯管理制度，对防止煤尘爆炸具有重要的意义。同时，要消除电气火源和其他火源。3限制煤尘爆炸范围扩大这种措施就是将已经发生的煤尘爆炸限制在较小范围内，防止其继续蔓延扩大。具体措施有设置岩粉棚、水棚（水槽或水袋）自动式防爆棚、隔爆水幕及撒布岩粉等。四、煤矿尘肺病及其预防1煤矿尘肺病的分类由于矿尘成分不同，煤矿尘肺病可分为如下三类：（1）矽肺病。长期从事岩巷掘的工人，吸人含有较高游离二氧化硅（游离二氧化矽）的岩尘所引起的尘肺病。矽肺病是煤矿尘肺病中较严重的一种职业病。（2）煤矽肺病。长期从事采煤和岩巷掘进的工人，吸人煤尘和含有游离二氧化硅的岩尘共同作用引起的尘肺病。煤矽肺病是我国煤矿尘肺病中最常见的一种。（3）煤肺病。长期接触和吸入煤尘的采煤工人，所患的尘肺病多为煤肺病。煤肺病是较轻的职业病。2煤矿尘肺病的分级按病情发展的程度，煤矿尘肺病可分为18 级其中，58 级表现为重体力劳动时感到呼吸困难、胸痛，轻度干咳；4 级表现为中等体力劳动或平常工作时感觉呼吸困难、胸痛，带痰咳嗽，13 级表现为做一般工作甚至休息时也感到呼吸困难、胸痛，连续带痰咳嗽，行动困难。3影响尘肺病发病的因素（1）矿尘中游离二氧化硅的含量。游离二氧化硅是发生尘肺病的主要根源。它主要产生于不同的煤岩体中：砂岩为3376，砂质页岩为4753，泥质页岩为2.626，石灰石小于10，煤小于5。所以，一般要求煤尘浓度不得超过10mg/m3，岩尘浓度不得超过2mg/m3。（2）矿尘粒度。矿尘粒度越细（小于5m 的呼吸性粉尘），越易吸入肺体。经过各方面作用，仅有25的粉尘与肺细胞结合构成尘肺病。（3）矿尘浓度。矿井空气中所含浮游矿尘的数量称为矿尘浓度。其表示方法有两种：质量法，即1m3空气中所含浮游矿尘的质量，单位为mgm3；计数法，即1cm3空气中所含浮游矿尘的颗粒数，单位为粒/cm3。矿尘浓度越大，危害也越大。（4）身体健康状况。在同样条件下，得病率也与健康状况、年龄大小、营养好坏等条件有关。4煤矿尘肺病的预防预防煤矿尘肺病的关键就是降低工作场所的矿尘浓度，使其符合规程规定的标准，为此要采取综合防尘措施。所谓综合防尘措施，就是湿式凿岩、通风除尘、爆破喷雾、装岩洒水、冲洗岩帮与个体防尘等多种措施的综合。第四节矿井水害及防治一、矿井水害的发生原因及危害1矿井水害的发生原因矿井水害发生，究其原因不外乎自然和人为两大原因。自然原因，主要是我国地质构造复杂，地层经过几次大的地质运动，其完整性已大大受损，要彻底查明，实属不易，而人为因素也是发生水灾的主要原因，防水工作做好了，水害事故的发生可大大减少。造成矿井水害的原因归纳起来如下：（1）水及资料不清，盲目施工。对井田内水源的分布情况及其相互连通的关系等水文地质情况不清楚或掌握不准确，就盲目施工。（2）井筒位置不适当。假如井筒位置选择在当地最高洪水位以下的河谷或洼地，一旦暴雨袭来，山洪爆发，就可能造成淹井事故。（3）麻痹大意。据某矿对水灾事故统计表明：由于资料不全和情况不清造成的水灾事故仅占20；由于没有执行探放水制度，在构造破碎带内违章作业及灌浆质量不好等原因造成的水灾事故占80。这充分说明思想上麻痹大意，丧失警惕，是造成水灾的主要原因。（4）地面防洪、防水措施不当，或因对防洪设施管理不善，暴雨山洪冲毁防洪工程，使地面水涌入井下，造成灾害。（5）工程质量低劣，井巷严重塌落冒顶造成顶板塌落，导致强含水层突水。（6）管理不善，井下无防水闸门或虽有闸门但未及时关闭，矿井突水时不能发挥堵截水作用。（7）矿井排水能力不足或排水设备平时维护不当，水仓不按时清挖，突水时排水设备失效而淹井。总之，只要摸清水灾发生原因，采取措施，加强管理，提高防治水平，贯彻“预防为主、疏堵结合、综合治理”的方针，淹井事故是可以避免的。2矿井水害的危害矿井水害是煤矿五大自然灾害之一。在煤矿生产过程中，常常会遇到水害的威胁，发生不同程度的透水事故，轻者要增加排水设备和费用，使煤炭生产成本增高，生产条件恶化，管理困难，接替紧张；重者造成伤亡或淹井事故，直接威胁职工安全和国家财产安全。主要表现在以下几个方面：（1）顶板淋水大，巷道内空气湿度增大，对工人的身体健康和劳动生产率都会带来一定的影响。（2）矿井水的水量越大，需要安装的排水设备就越多，排水所用的费用就越高，增加了原煤生产成本。（3）矿井水对矿井内的金属设备、钢轨和金属支架等具有腐蚀作用，大大缩短了生产设备的使用寿命。（4）为了防止矿井水的威胁，有时需要留设防水煤柱，影响了煤炭资源的回收和充分利用，有的甚至无法再开采。（5）当矿井涌水量高于矿井的排水能力或突然溃水时，轻者造成矿井停产或局部巷道被淹没，重者造成人员伤亡、财产损失，甚至矿毁人亡。二、井下水害的防治1矿井水害发生前的预兆矿井在各种水害发生前都有一定的预兆，如：（1）巷道掘进工作面空气温度降低，感到发凉。（2）掘进工作面空气潮湿，湿度异常增大。（3）煤壁或掘进工作面，两帮岩层潮湿（俗称“发汗”），有水锈（俗称“挂红”）。（4）掘进工作面壁帮渗水，且逐渐增大。（5）有时可听见“嘶嘶”水流声或“底爆”响声。（6）矿压增大，煤岩破碎，裂隙发育，出现片帮、冒顶及底鼓等现象。（7）局部冒顶，有涌水或淋水，且逐渐增大并浑浊含泥砂等。（8）有H2S、CO2等气体逸出。一旦发现上述现象都是可能发生水害的征兆，应该及时报告，查清原因，采取措施，做到防患于未然。煤矿安全规程第266 条规定：采掘工作面或其他地点发现有挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙出现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告矿调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员。2矿井探放水的规定为了预防水害事故，当巷道含水体一定距离或在疑问区内掘进时，必须坚持超前钻探，探明情况或将水放出，消除威胁后再掘进，保证矿井安全生产。为此，煤矿安全规程规定，井必须做好水害分析预报，坚持“有疑必探，先探后掘”的探放水原则。实践明，“有疑必探，先探后掘”的原则是防止煤矿井下水害事故的基本保证。在水害威胁的地区进行采掘工作，都应坚持这一原则，绝不可疏忽大意，更不能有侥幸心理，置水害情况于不顾，一味蛮干。采掘工作面遇到下列情况之一时，必须探水：（1）接近水淹或可能积水的井巷、老窑或相邻煤矿时。（2）接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。（3）打开隔离煤柱放水时。（4）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。（5）接近有出水可能的钻孔时。（6）接近有水的灌浆区时。（7）接近其他有可能出水地区时。3井下防治水技术措施井下防治水可以概括为“防、排、探、放、疏、截、堵”七个字。（1）防：即利用各种防水工程设施和防水措施，防治矿井大量涌水，特别是突水事故。（2）排：即有完善的排水设施和足够的排水能力。（3）探：即利用水钻探或物探方法探清水情，而后采取治水措施。（4）放：即对老空水或可疑水源采取放水，或超前放出顶板水。（5）疏：即采取措施对地下含水层的水疏水降压或疏干。（6）截：即利用井下截水建筑物（水闸墙；水闸门）将涌水截住，或利用它们及防水煤柱与水源隔离。（7）堵：即利用注浆方法堵住出水口，或加固裂隙带、充填岩溶区、加固隔水层，起到堵隔水作用。第五节顶板灾害及防治一、顶板事故的分类矿井开采过程中的采掘工作面或在已掘的巷道内所发生的冒顶、片帮、掉渣等造成的人身伤亡和生产事故，统称为顶板事故。按冒顶范围，可将顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类；按发生冒顶事故的力学原因，可将顶板事故分为压垮型冒顶、漏垮型冒顶和推垮型冒顶三类。（1）局部冒顶。局部冒顶指范围不大，有时仅在35 个支架范围内，伤亡人数不多（12人）的冒顶。局部冒顶常发生在靠近煤壁附近、采场两端以及放顶线附近。实际生产中，局部冒顶事故的次数远多于大型冒顶事故，约占采场冒顶事故的70，总的危害比较大。从回采工序与顶板事故发生的地点看，局部冒顶可分成靠近煤壁附近的局部冒顶、采场两端的局部冒顶、放顶线附近的局部冒顶、地质破坏带附近的局部冒顶。（2）大型冒顶。大型冒顶指范围较大，伤亡人数较多（每次死亡3 人以上）的冒顶。它包括老顶来压时的压垮型冒顶、厚层难冒顶板大面积冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶、金属网下推垮型冒顶、大块游离顶板旋转推垮型冒顶、采空区冒矸冲入采场的推垮型冒顶及冲击推垮型冒顶等。（3）压跨型冒顶。因支护强度不足，顶板来压时压垮支架而造成的冒顶事故。（4）漏垮型冒顶。由于顶板破碎、支护不严而引起破碎的顶板岩石冒落的冒顶事故。（5）推垮型冒顶。因复合型顶板水平推力作用使支架大量倾斜面造成的冒取事故。二、采场冒顶事故的防治（一）采煤工作面局部冒顶的预兆（1）顶板破裂严重时，出现顶板掉渣。掉渣越多，说明顶极压力越大。（2）煤体压酥，片帮煤增多。（3）发出响声，岩层下沉断裂。顶板压力急剧增大时，木支柱会发出劈裂声，出现折梁断柱现象；金属支柱的活柱急速下缩，也发出很大响声；铰接预梁的楔子被挤；底板松软时，支柱钻底严重；有时能听到采空区顶板断裂垮落时发击的闷雷声。（4）裂缝变大，顶板裂隙增多。（5）有淋水的采面，顶板淋水有明显增加。（6）顶板出现离层，用“问顶”方式试探顶板。例如，顶板发出“咚咚”声，说明顶板岩层之间已经离层。（7）在含瓦斯煤层中，瓦斯涌出量会突然增大。（8）破碎的伪顶或直接顶有时会因背顶不严或牢出现漏顶现象。漏顶后，会造成支架托空而出现松动，引发冒顶。（二）采煤工作面局部冒顶的预防1靠煤壁附近局部冒项的预防（1）及时支护悬露顶板，加强敲帮问顶。（2）炮采时炮眼布置及装药量要合适，避免崩倒支架。（3）尽量使工作面与煤层节理垂直或斜交，避免片帮。一旦片帮，应掏梁窝超前支护。（4）综采面采用长侧护板，整体顶梁、内伸缩式前梁，增大支架向煤壁方向的推力，提高支架的支撑力。（5）采煤机过后，及时伸出伸缩粱，及时擦顶带压移架。（6）破碎直接顶范围较大时，可注入树脂类黏结剂固化，支护形式宜采用交错梁直线柱布置，必要时要支设贴帮柱。综采工作面宜选用掩护式液压自移支架。2工作面两端局部冒预的预防（1）支护必须有足够的支撑力，不仅能支撑松动下来的直接顶岩石，还能支撑基本顶来压时所施加的压力，机头机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁端头支架（即四对八梁支护），每对随机头机尾的推移迈步前移；或在机头和机尾采用双楔顶梁铰接支护，此外还可以采用十字铰接顶梁支护。（2）超前工作面的10m内，巷道支架应加双中心柱；超前工作面1020m，巷道支架应加单中心柱。（3）综采时，如果工作面两端没有应用端头支架，则在工作面与巷道相连处，需用一对迈步抬棚。3放顶线附近局部冒项的预防（1）加强地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸。（2）加强支护质量，保证支护密度，同时要在大岩块范围内用木垛等加强支护。（3）当大岩块沿工作面推进方向的长度超过一次放顶步距时，在大岩块的范围内要延长控顶距。（4）如果工作面用的是单体支柱，在大岩块范围内要用木支架替换金属支架。（5）待大岩块全部都处在放顶线以外的采空区时，再用绞车回木支架。三、采煤工作面冒顶埋人的抢险处理1工作面冒顶处理的主要措施工作面发生冒顶，将在场的作业人员埋入冒落的矸石中时，应立即营救被埋人员。一般应根据冒顶情况立即采取冒顶区的顶板处理工作，严防二次冒顶的发生。主要处理措施如下：（1）如冒落范围不大，可采用掏梁窝探大板梁或支悬臂梁的方法处理。工作前首先要观察顶板动态，加固冒顶区附近的支架，再掏梁窝、探大板和挂梁。棚梁顶上的空隙要刹紧背严或架小木垛接顶，然后再清除浮煤浮矸，打好贴帮柱，支好棚梁。（2）工作面局部冒顶范围沿倾斜超过10m时，应从冒顶区上下两端向中间处理。在检查后确认冒顶区的顶板已经稳定的前提下，再加周冒顶区周围的支架，并准备好材料，清理好人员的安全退路，设专人监视顶板。属于伪顶冒落的可采用探大板梁处理，棚顶上要刹严背实；属于直接顶沿煤帮冒落，而且冒落矸石沿煤帮继续下流的，要采用撞楔法通过。（3）金属网假顶下的冒顶，如果是小冒顶，可扒出碎矸、铺上顶网，重新架棚后即可安全通过；如果冒顶区沿倾斜超过5m，则必须将支架改为一梁三柱，梁的一端探入煤壁，再铺网刹顶，或垂直工作面架双腿套棚用撞楔法通过；如果冒顶范围较大，亦可避开冒顶区沿煤壁重新掘开切眼采煤。2处理冒顶埋人事故时必须遵循的原则（1）现场营救要统一组织和指挥，防止营救时出现混乱，延误营救时间。（2）首先要考虑被埋人员的生存条件，尽早与被埋人员取得联系。鼓励被埋人员不要惊恐，要坚信能够脱险，条件不允许时，切记不要猛烈挣扎，以免给营救造成困难或出现更大损伤。（3）探明冒顶区范围和被埋、压、截堵的人数及可能所在位置，并分析抢救和处理条件，采取不同的抢救方法。（4）迅速恢复冒顶区的通风，如一时不能恢复时，应利用压风管、水管或打钻孔向埋、压或截堵区人员供给新鲜空气。（5）在处理过程中，必须由外向里加强支护，清理并维护好抢救人员的通道。必要时还可向遇难人员处开掘专用小巷道。（6）在抢救处理过程中，必须有专人检查和监视顶板情况，加强支护，防止发生二次冒顶，并注意检查瓦斯及其他有害气体情况。（7）在抢救中遇有大块岩石时，不许用爆破方法处理，可用千斤顶、撬棍等工具移动石块，以救出遇难人员。第六节爆破事故及防治一、矿井常见爆破事故在我国煤矿生产和建设中，无沦是采煤还是巷道掘进，钻眼爆破技术仍然普遍使用。在爆破过程中引起的人员伤亡和财产损失，称为爆破事故。矿井爆破事故也是常见的灾害之一，对矿井的危害也较大。矿井常见的爆破事故有爆破崩人、爆破熏人、爆破崩倒支架、爆破崩坏设备或设施、爆破引起冒顶、爆破诱发冲击地压或突出故及爆破引发瓦斯、煤尘爆炸事故等。二、井下爆破事故防治引起矿井爆破事故的因素很多。在爆破器材的质量、贮存、管理、运送、使用或与爆破技术有关的任何一个环节出现问题，都可引发爆破事故。1爆破前的防治措施（1）按适用条件使用质量合格的炸药、雷管。在有瓦斯、煤尘爆炸危险的工作面，严禁使用非煤矿许用炸药和非煤矿许用电雷管。（2）加强对爆破器材的管理。严禁穿化纤衣服的人员接触爆破材料。井下人力运送爆破材料时，电雷管必须由爆破工亲自运送，炸药应由爆破工或在爆破工监护下由其他人员运送。爆破材料必须装在耐压和抗撞冲、防振、防静电的非金属容器内。爆破材料应直接送到工作地点，严禁中途逗留。（3）对爆破地点进行认真检查。有下列情况之一时，不准装药放炮：空顶距过大或支架有损坏；爆破地点附近20m 内风流中瓦斯浓度达到1%；爆破地点附近20m 以内，矿车、未清除的煤、矸或其他物体堵塞巷道l3 以上；炮眼内发现异状、温度骤高骤低、有显著瓦斯涌出、煤岩松散、透老空等情况；采掘工作面风量不足。（4）在有煤尘爆炸危险的地点进行爆破时，20m内应进行洒水降尘。（5）加固爆破点附近支架，机器、工具和电缆必须加以保护或移出工作面。2爆破过程中的防治措施（1）爆破时，严格执行“一炮三检”制和“三人连锁放炮”制。（2）加强警戒。警戒人员责任心要强，警戒时不准兼做其他作、不准睡觉、打闹、脱岗。警戒人员必须在有掩护的、在警戒距离之外的地点警戒，严禁其他人员进入爆破地点。（3）按规定装药、联线。装药时，先清除炮眼内的煤岩粉，将药卷轻轻推入，不得冲撞，炮眼内的各药卷必须彼此密接。电雷管插入药卷后，必须用脚线将药卷缠住，并将电雷管脚线扭结成短路。装药后，必须把电雷管脚线悬空，严禁电雷管脚线、爆破母线与运输设备、电气设备以及采掘机械等导电体接触。炮眼封泥应用水炮泥，水炮泥外剩余炮眼部分应用黏土炮泥或用不燃性的、可塑性松散材料制成的炮泥封实。严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮眼封泥。无封泥、封泥不足或不实的炮眼，严禁爆破。严禁裸露爆破。（4）爆破工不得随意将把手或钥匙转交他人。不到爆破时，不得将把手或钥匙插入放炮器或电力放炮接线盒。（5）爆破时，爆破工必须发出警号，至少再等5s 才可起爆。3爆破后的防治措施（1）加强通风。及时吹散炮烟，人员必须待炮烟散尽后，才能进入工作面，避免炮烟熏人。（2）认真检查。爆破工、瓦检工、班（组）长必须巡视爆破地点，检查通风、瓦斯、煤尘、顶板、支架、拒爆、残爆等情况。（3）正确处理拒爆、残爆。出现拒爆时，爆破工必须先取下把手或钥匙，并将爆破母线从电源上摘下，扭结成短路，使用瞬发电雷管时至少等5min，使用延期电雷管时至少等15min，才能沿线路检查。由于连线不良造成的拒爆，可重新连线起爆；非连线不良引起的拒爆、残爆，处理时可距拒爆炮眼0.3m 以外另打与拒爆炮眼平行的新炮眼，重新装药起爆；严禁用镐刨或从炮眼中取出原放置的起爆药卷或从起爆药卷中拉出电雷管。严禁用打眼方法往外掏药；严禁用压风吹拒爆（残爆）炮眼。拒爆、残爆应在当班处理完毕。4特殊爆破事故的防治措施矿井除一般情况下的爆破外，还会遇到爆破条件比较复杂，施工比较困难的地段。这些地段的爆破工作除一般要求外，还应根据具体情况，采取特殊措施，才能保证爆破工作的安全性和可靠性。（1）巷道贯通时的爆破事故防治：巷道贯通前，要检查和排放贯通地点的瓦斯。当工作面和贯通地点的瓦斯浓度超过1时，禁止贯通爆破；独头掘进贯通放炮时，距贯通地点20m，必须在穿透位置里外两侧设好警戒，禁止在警戒区内作业或逗留，透位不清，禁止爆破；两头对掘贯通放炮时，当距20m 时（综掘巷道相距50m 时），必须停止一头作业，仍然保持通风，由一头贯通，并派专人负责警戒；巷道贯通前，要加固支架，以防崩倒棚子和崩坏棚腿，造成倒棚冒顶；超过贯通距离而不通时，要立即停止爆破，查明原因，重新采取贯通措施。（2）穿透“老空”时的爆破事故防治：打眼时，如发现炮眼内出水、温度骤高骤低、有大量瓦斯涌出、煤岩松散等情况，要停止爆破，查明原因；距穿透“老空”15m 前，先探明“老空”来源，以及“老空”中的水、火、瓦斯等情况，如有水、火、瓦斯，必须采取防水措施、瓦斯排放措施和火区封闭措施，否则禁