矿井通风及灾害防治最新教案.doc

矿井通风及灾害防治学习要点： 掌握“一通三防”安全知识；掌握矿井水害的预防措施；掌握顶板灾害的预防措施。培训学时：8学时。第一节 矿井通风 一、矿内空气 1井下气体成分 矿内空气是矿井井巷内气体的总称。它包括地面进入井下的新鲜空气和井下产生的有毒有害气体、浮尘。矿内空气的主要来源是地面空气，但地面空气进入井下以后，在化学成分和物理状态上会发生一系列变化，因而矿内空气与地面空气在性质上和成分上均有较大差别。 地面空气进入井下后，由于煤岩中涌出各种气体以及可燃物的氧化，其成分发生变化。风流在经过采掘工作面等用风地点之前，其成分变化不大，称为新鲜空气或新风；风流经过采掘工作面等用风地点后，其成分发生较大的变化，称为污浊空气或乏风。井下空气与地面空气的成分尽管不同，但其成分仍是以氧气和氮气为主。 (1)地面空气的组成。地面空气主要是由氧气、氮气、二氧化碳等组成的混合气体。按体积计算，氧气为2l，氮气为78，二氧化碳为003，稀有气体为0.94，其他气体为003。 (2)井下有害气体的来源及性质。在煤矿生产过程中产生或煤层中涌出的有害气体主要有一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(S02)、硫化氢(H2S)、氨气(NH3)、氢气(H2)、甲烷(CH4)等。 一氧化碳。一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体，相对密度为097，微溶于水，能与空气均匀混合。一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓度在1375时，遇火源有爆炸的危险。 一氧化碳具有强烈的毒性。其主要原因是人体的血液中血红蛋白与一氧化碳的亲和力比氧气大250倍。一旦一氧化碳进入人体后，首先与血液中的血红蛋白结合，因而减少了血红蛋白与氧结合的机会，从而造成人体血液“窒息”。人体的一氧化碳中毒程度取决于一氧化碳浓度、接触一氧化碳的时间、呼吸频率和呼吸深度。一氧化碳中毒者嘴唇呈桃红色，两颊有斑点。煤矿安全规程允许一氧化碳的最高浓度是00024。 空气中一氧化碳的主要来源有：煤炭自燃以及瓦斯、煤尘爆炸事故，井下爆破，矿井火灾等。 二氧化氮。二氧化氮是一种棕红色气体，有刺激性臭味，极易溶于水，相对密度为157，有强烈毒性。它溶于水而生成腐蚀性很强的硝酸，对肺组织起破坏作用，造成肺水肿，对眼睛、鼻腔、呼吸道等有强烈刺激作用。煤矿安全规程规定的最大允许浓度是000025。主要来源为炸药爆炸时产生一系列氮氧化合物，如NO、NO2等，NO遇空气中的氧气氧化为NO2。 硫化氢。硫化氢是一种无色、微甜、有臭鸡蛋味的气体，浓度在0000l时可嗅到，易溶于水，相对密度为119，有剧毒性。能使血液中毒，对眼睛黏膜及呼吸系统有强烈刺激作用。煤矿安全规程规定的最大允许浓度为000066。主要来源为坑木及其他有机物腐烂，硫化矿物水解，有的煤炭中也会释放出硫化氢。采空区或废旧老窑积水中可能积存硫化氢，当发生透水时，将有硫化氢涌出。 二氧化硫。二氧化硫是一种无色、有刺激臭及酸味的毒性气体，相对密度为22，易溶于水。它与眼、呼吸道的湿润表面接触后能形成硫酸，对眼、呼吸器官有强烈腐蚀作用，严重时会引起肺水肿。煤矿安全规程规定的最高允许浓度为00005。主要来源为含硫矿物的氧化，在含硫矿体中爆破，以及从含硫矿体中涌出。 甲烷。甲烷又称沼气，是煤矿瓦斯的主要成分，人们常称的煤矿瓦斯主要指甲烷。甲烷是无色、无味、无臭、无毒的气体，相对密度为0.55，难溶于水。矿井空气中甲烷浓度过高时可引起缺氧窒息。甲烷不助燃，但在空气中积聚到一定浓度，遇到高温火源易燃，易爆，是煤矿安全生产的主要危害之一，历年来煤矿发生的许多重大、特大伤亡事故中瓦斯事故所占比例最大。 氨气。氨气是一种无色、有浓烈臭味的气体，相对密度为 0596，易溶于水。氨气对皮肤和呼吸道黏膜有刺激作用，可引起喉头水肿。当空气中氨气浓度达到30时，有爆炸危险。氨气的主要来源是爆破作业、煤岩层中涌出、用水灭火等。 2煤矿安全规程对井下空气成分的规定 煤矿安全规程第一百条明确规定井下空气成分必须符合下列要求： (1)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05。 (2)有害气体的浓度不超过表1的规定。 3有害气体的防治措施 为防止有害气体的危害，应采取以下措施： (1)加强通风。加强通风是防止有害气体危害的最根本措施。利用新鲜空气，将有害气体稀释到安全浓度以下，并将有害气体排出工作面空间和矿井。 (2)加强瓦斯检查和监测。通过加强对矿井有毒、有害气体的检查和监测，掌握有害气体的涌出规律和涌出状况，采取针对性措施，及时处理积聚的有害气体。 (3)加强盲巷管理。在井下通风不良或不通风的巷道，往往积聚大量的有害气体。在上述地点应设置栅栏、警示标志。人员如需进入时，必须先检查有害气体浓度，在确认安全后方可进入。 (4)喷雾洒水，降低有害气体含量。在生产过程中，爆破工作产生大量的炮烟等有害气体，通过喷雾洒水的办法，可以有效降低炮烟的含量。 (5)瓦斯抽放。对煤层中存在的大量瓦斯，利用抽放系统预先抽放出来，在开采时工作空间的瓦斯浓度将大大降低。 (6)采取急救措施。当发现井下有人由于缺氧窒息或呼吸有害气体中毒时，应将中毒者或窒息者移到有新鲜空气的巷道或地面进行急救，最大限度地减少人员伤亡。 二、矿井通风系统 1矿井通风任务 矿井通风的基本任务如下： (1)向井下各工作场所连续不断地供给适宜的新鲜空气。 (2)把有毒有害气体和矿尘稀释到安全浓度以下，并排出矿井。 (3)提供适宜的气候条件，创造良好的生产环境，以保障职工的身体健康和生命安全及机械设备正常运转，进而提高劳动生产率。 此外，矿井一旦发生瓦斯、煤尘爆炸或火灾事故时，往往依靠采取正确的控制风流的方法来防止事故扩大。 2.矿井通风系统 (1)矿井通风方法。根据风流获得动力来源的不同，矿井通风方法可分为自然通风和机械通风；根据矿井通风压力状态，分为正压通风和负压通风。 自然通风。利用自然因素产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法称为自然通风。 自然风压的大小和风流方向，主要受地面空气温度变化、高差、井口的风速等影响。其实质是进回风井口的空气密度差引起的。 机械通风。利用主要通风机的运转产生通风压力，致使井下空气在井下巷道流动的通风方法称为机械通风。根据通风机的工作方式不同，可分为抽出式通风(负压通风)和压人式通风(正压通风)。 由于自然风压一般都比较小，且不稳定，所以煤矿安全规程 规定每一矿井都必须采用机械通风。 (2)矿井通风方式。根据矿井和出风井相对位置的不同，矿井通风方式可分为中央式、对角式和混合式三种。 中央式。中央式是进风井和出风井大致位于井田走向的中央。根据出风井沿煤层倾斜方向位置的不同，又分为中央并列式和中央边界式两种。 a中央并列式。无论沿井田走向或倾斜方向，进、出风井均并列布置于井田中央。 b中央边界式。进风井在井田中央，出风井大致位于井田浅部沿走向的中央。 对角式。进风井大致位于井田中央，出风井位于井田浅部走向上方边界。按出风井在走向位置的不同，又分为两翼对角式和分区对角式。 a两翼对角式。进风井位于井田中央，出风井位于井田浅部沿走向的两翼附近。 b分区对角式。进风井位于井田中央，而每个采区各有一个出风井。 混合式。进风井与出风井有三个以上井筒，由中央式与对角式混合组成。 (3)通风网路。矿井风流按照生产要求在巷道流动时，风流分岔、汇合线路的结构形式称为矿井通风网路。矿井通风网路有串联通风、并联通风和角联通风三种基本形式。 串联通风是指两条或两条以上的巷道循序地首尾连接在一起的通风风路，又称一条龙通风。 并联通风是指两条或两条以上的通风巷道在某一点分开，又在另一点汇合，中间没有交叉的通风风路。 角联通风是指在并联的两条风路之间，还有一条或数条风路连通的通风风路。 三、矿井通风设施 为使风流按规定路线流动，保证采掘工作面及其他用风地点的有效风量和防止采空区、旧巷中有害气体涌到矿井风流中，就必须在井下修筑各种通风构筑物，这些构筑物称为通风设施。煤矿井下常见的通风设施有挡风墙、风门和风桥等。 1挡风墙挡风墙又称密闭。它是一种需要隔断风流，同时又不需要通车和行人的巷道内的构筑物，如用它来封闭采空区、火区和废弃的旧巷。按使用时间长短，可分为临时性风墙和永久性风墙。临时性风墙结构简单，易修筑，使用时间短，可用帆布、木板等材料建造。 永久性风墙应用不燃性材料，可用砖、料石、混凝土等建造。墙上部厚度不小于045 m，下部不小于l m；风墙前后5 m以内的巷道支护完好且为防腐支架；无积煤，无片帮、冒顶；四周要掏槽；墙面要抹平、抹严、刷白，不漏风。挡风墙内有涌水时，应在墙上装设放水管，放水管应制成U形，利用水封防止放水管漏风，如图1所示。2风门风门是既能切断风流又能行人行车的通风设施。它是风墙上有门的构筑物。 在井下通车频繁地点，应设自动风门。以行人为主、车辆通过不频繁的地点，可用木制普通风门。 风门是较重要的通风设施，对控制风流的流动起着十分重要的作用。因此，为防止行人行车打开风门而造成风流短路，应在同一地点设两道风门。两道风门的距离，通车时不小于1列车长度，行人时不小于5 m，同时必须坚持“开一关一”的原则。 3风桥 风桥是用以隔开两支相互交叉的进、回风流的通风设施。按其服务年限和巷道中通过风量大小的不同，风桥可分为铁筒风桥、混凝土风桥和绕道式风桥，如图2所示。第二节 矿井瓦斯防治 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、瓦斯的性质与危害 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与瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空 气的相对密度是0554，标准状态下瓦斯的密度为0716 kgm3，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 13416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、爆炸性是矿井主要灾害之一。 2瓦斯的赋存形态 (1)瓦斯的生成。古代植物被埋在地下与空气隔绝后，在高温高压的作用下，构成植物的三大元素碳、氢、氧发生化学变化，生成煤和多种气体。甲烷就是在这个变化过程中，由于厌氧菌的作用，由植物纤维质分解而生成的，植物则变成泥炭。在泥炭的碳化生成煤的过程中，又生成甲烷。在漫长的地质年代中，由于地质构造运动造成的裂隙，大部分甲烷已逸散到大气中，只有少部分至今保存在煤体和围岩中。 (2)瓦斯的赋存形态。煤体是一种复杂的多孔性固体物质，既有成煤过程中产生的原生空隙，也有成煤后的构造运动形成的孔隙和裂隙，在煤层中形成了很大的自由空间和孔隙表面。因此，成煤过程中生成的瓦斯就能以游离和吸附这两种状态存在于煤体内。 游离状态与吸附状态的瓦斯不是固定不变的，而是处于不断变换的动平衡状态，当外界条件发生变化，这种平衡状态就遭到破坏。如当压力升高或温度降低时，一部分瓦斯将由游离状态转化为吸附状态；相反，如果压力降低或温度升高时，此时一部分瓦斯将由吸附状态转化为游离状态，即两种状态的瓦斯处于动态平衡状态。 3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、长时间地涌向采掘空间。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.瓦斯爆炸条件 瓦斯发生爆炸必须同时具备三个基本条件：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95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：温度不低于650；能量大于0.28 mJ；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，其温度高达2 000，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。 (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人手，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。严格人井检身制度，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。严禁携带火种人井，对电气设备、放炮、火区及矿灯等都必须按规定严加管理。第三节 矿尘危害防治 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l mm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做矿尘浓度。我国规定采用质量法表示矿尘浓度，即在l m3空气中所含浮尘的毫克数，单位为mgm3。 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。 矿尘的危害主要表现在以下三个方面： (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，吸人大量矿尘后，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、煤尘爆炸的条件及预防措施 1煤尘爆炸的条件 (1)煤尘本身具有爆炸性。 (2)呈浮游状态的煤尘达到一定浓度。一般认为，煤尘爆炸的下限浓度为3050 gm3，上限浓度为l 0002 000 gm3。爆炸威力最强的煤尘浓度为300500 gm3。 (3)有足以点燃煤尘的热源。煤尘的引燃温度变化范围较大，它与煤尘本身的性质、浓度等有关。经试验，我国的煤尘爆炸引燃温度一般认为在700800之间。 (4)空气中氧气浓度不低于18。当矿井空气中的氧浓度低于18时，煤尘不能被引燃而失去爆炸性。 2预防煤尘爆炸的措施 (1)减降尘措施。在矿井生产和建设过程中，尽量减少产尘量或降低空气中的浮尘含量，是防止发生煤尘事故，减少职业病发生的基本措施。除严格执行综合防尘措施外，还应采取以下措施： 通风防尘。通风是稀释和排除工作地点悬浮矿尘的有效措施，较适宜的排尘风速为1. 52 ms。风速太高，易将积尘吹起；风速过低，则不能将浮尘带出采掘空间。 定期清除积尘。煤矿安全规程规定：必须及时清除巷道中的浮煤，清扫或冲洗沉积煤尘，定期撒布岩粉，定期对主要大巷刷浆。 (2)防止出现引爆火源。引爆煤尘所需的能量并不大，为4540mJ。如爆破火焰、电气火花、矿井火灾、瓦斯爆炸、明火以及机械摩擦和撞击火花等，均可将煤尘引爆。因此，防止出现引爆火源是防止煤尘爆炸事故的重要措施。 (3)隔绝煤尘爆炸的措施。隔爆设施是指在开采有煤尘爆炸危险煤层的适当位置安设的隔绝煤尘爆炸传播的安全设施。其作用是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和扩展下去。 撒布岩粉。岩粉是不燃物质，在巷道撒布长度不小于300 m的岩粉，增加煤尘中的不燃成分，可起到抑制爆炸的作用。 设置隔爆水棚。常采用隔爆水槽(或水袋)，安设在巷道顶部。在爆炸波的作用下，水槽被崩翻并破碎，瞬间在巷道内形成2030m的水雾幕，从而隔绝火焰和灭火。 自动式隔爆设施。在设施前方一定位置安设传感器，感知爆炸的有关参量(如温度、压力等)，将信号传至运算机构并指令动作机构使隔爆设施动作，将消焰剂喷出弥散于巷道空间以隔绝火焰，常用的有自动水幕等。第四节 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，对矿井火灾作必要的了解是十分重要的。 一、矿井火灾的分类 1按引火的热源不同分类 根据引火的热源不同，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 按发火地点不同，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 按燃烧物不同，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人井下各作业场所，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、预防矿井火灾的主要措施 1预防矿井火灾的措施 (1)禁上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筒等。 (5)井口房、井架和井口建筑物、进风井筒、回风井筒、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100 m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。 2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。第五节 水害和顶板灾害的防治 一、矿井水害防治 1矿井水害发生的原因 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，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，山洪暴发，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，使地面水涌人井下，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。其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。 3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、C02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。 4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。 二、顶板灾害防治 1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、采空区冒矸冲人采场的推垮型冒顶及冲击推垮型冒顶等。 (3)压垮型冒顶：因支护强度不足，顶板采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而造成的冒顶事故。 2冒顶的预兆 冒顶的预兆是多方面的，有声音方面的预兆、顶板上的预兆、支架及棚子上的预兆及煤帮上的预兆等。 (1)声音方面的预兆。采掘工作面冒顶前会发出许多种声音，如采煤工作面老顶断裂时发出鸣炮声，直接顶受压时的碎裂声，掘进工作面棚子及背顶材料受压后劈裂声等都是冒顶的预兆。 (2)直接顶上的预兆。采煤工作面直接顶在受到老顶压力后，会更加破碎，裂缝条数会增多、加宽，出现掉渣甚至下“矸雨”。同时，直接顶的下沉量也会增大，下沉速度加快。在掘进工作面，顶板同样会出现裂缝、掉渣、离层等，这些现象的出现表明冒顶即将发生。 (3)支架上的预兆。采煤工作面冒顶前反映在支架上的预兆有活柱下缩速度加快、下缩量增大、支柱被压折压弯或整体向一方倾斜推倒。在掘进工作面，棚子及前探支架被压弯压劈。这些都说明顶板压力极大，而且支架已难以控制顶板，冒顶事故会立刻发生。 (4)煤壁上的预兆。顶板来压时，工作面煤壁会因受压而片帮，且片帮速度比平时快，片帮程度严重。同时，由于煤壁片帮，导致顶板裸露，破碎的直接顶失去支撑也会发生冒顶。 3顶板事故的预防和处理 (1)顶板事故的预防。煤矿顶板事故的发生，造成人力、财力及物力方面的极大损失，同时威胁矿工的生命安全，严重影响煤矿安全生产。但是，只要在工作中严格执行煤矿支护及顶板管理方面的措施，按章作业，冒顶事故是可以避免的。防止冒顶事故的措施有： 充分掌握顶板压力分布及来压规律。采煤工作面冒顶事故大都发生在直接顶初次垮落、老顶初次来压和周期来压过程中，只要充分掌握压力分布及来压规律，采取有效的支护措施，是可以防止冒顶的。掘进巷道在布置及支架形式的选择上，也要充分考虑压力的分布规律及顶板压力大小，把巷道布置在压力降低区内。 采取有效的支护措施。在采煤工作面，根据顶板特性及压力大小采取合理、有效的支护形式控制顶板，防止冒顶。如果工作面压力太大，基本支架难以承受时，还可采用特殊支架支护顶板。综采工作面要严格控制采高，及时移架控制裸露顶板。掘进工作面要坚持使用前探梁支护。在放炮前要加固棚子，实行连锁，防止崩倒棚子引起冒顶。 及时处理局部漏顶。采掘工作面如果出现局部掉矸、漏顶时，必须及时处理；否则，会出现漏顶处支架受力不均，受力大的支架被压断而引起大冒顶。 坚持敲帮问顶制度。敲帮问顶制度是煤矿井下防止冒顶伤人的一项有效制度。在进入采掘工作面装煤、支护前，首先要敲帮问顶、处理活石。具体方法是：人员站在有支架掩护的安全处，用长把工具由轻到重敲击顶板，根据敲击声音判断顶板是否离层。一般地，实心声说明顶板没有离层，而空心声则说明顶板已经离层。对于已离层顶板，要处理下来；如果无法处理下来，要用点柱先支撑，防止在工作中顶板冒落伤人。 特殊条件下要采取有针对性的安全措施。采掘工作面在遇到托伪顶、过断层、过老巷及地质破碎带时，必须采用有针对性的放炮措施、支护措施、背顶措施及回柱措施，并严格执行防止冒顶事故。 (2)冒顶事故的处理。采掘工作面发生冒顶事故后，必须采取措施进行处理。如果发生冒顶压埋人事故时，更应立即开展抢险救人工作，处理冒顶。由于冒顶的事故现场情况极其复杂，处理的方法也不可能相同，但处理冒顶的原则是相同的。 首先加固冒顶边缘支架，防止冒顶扩大；其次，设法控制冒顶区上方顶板，严禁空顶作业。只有在控制冒顶区顶板以后，才能开展抢救工作。 发生冒顶埋人事故时，要以最近的途径、最快的速度搬运矸石，接近被埋人员。搬矸中，只能用手扒，不许用镐挖，防止伤及被埋人员。人员救出后，先现场急救再升井。 采煤工作面处理冒顶时，要用木垛刹实顶板，不能架空棚。 掘进工作面的冒顶根据实际情况可采用木垛接顶法或撞楔法处理。 在处理冒顶和抢险救人的整个过程中，都要有专人观察顶板，发现有二次冒顶危险时要立即撤人，防止事故扩大。 4采场冒顶事故的防治 (1)采煤工作面局部冒顶的预兆。 顶板破裂严重时，出现顶板掉渣。掉渣越多，说明顶板压力越大。 煤体压酥，片帮煤增多。 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。 裂缝变大，顶板裂隙增多。 有淋水的采面，顶板淋水有明显增加。 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。 在含瓦斯煤层中，瓦斯涌出量会突然增大。 破碎的伪顶或直接顶有时会因背顶不牢出现漏顶现象。漏顶后，会造成支架托空而出现松动，引发冒顶。 (2)采煤工作画局部冒顶的预防。 靠煤壁附近局部冒顶的预防。 a及时支护悬露顶板，加强敲帮问顶。 b炮采时炮眼布置及装药量要合适，避免崩倒支架。 c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。 d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。 e采煤机过后，及时伸出伸缩梁，及时擦顶带压移架。 f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。 工作面两端局部冒预的预防。 a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。 b超前工作面10 m内，巷道支架应加双中心柱；超前工作面1020 m，巷道支架应加单中心柱。 c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。 放顶线附近局部冒顶的预防。 a加强地质及观察工作，记载大岩块的位置及尺寸。 b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。 c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。 d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。 e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。 (案例评析) 1违章用电产生电火花造成的瓦斯爆炸事故 (案例1)1999年1月18日，辽宁沈阳市某煤矿发生一起瓦斯爆炸事故，死亡11人，重伤1人，轻伤5人，直接经济损失83万元。事故的直接原因是采煤队某工人在回采工作面回风巷道内违章拆装矿灯灯头过程中产生火花，引起瓦斯爆炸。 (案例2)1989年6月11日，某地方国营煤矿，在东翼轨道下山掘进工作面，发生一起瓦斯爆炸事故，死亡12人，重伤6人。主要原因风筒漏风，使工作面风量不足，造成瓦斯积聚；爆破工因矿灯不亮，擅自打开修理，因矿灯头线连电短路产生火花，引起瓦斯爆炸事故。 安全提示： 很多情况产生的电火花都能引爆矿井瓦斯，如摩擦产生的静电火花、漏电电流产生的电火花、接触不良产生的电火花、矿灯产生的电火花、带电检修或误操作产生的电火花等。因此，煤矿井下从业人员严禁穿化纤衣服，应保护电气设备的漏电保护设施，非专业人员或值班电工不得操作电气设备。 2违章作业使设备失爆造成的瓦斯爆炸事故 (案例3)山西某矿北下山采区327正巷掘进工作面因出水被 淹，于1988年5月14日被迫停止掘进。恢复期间通风机时开时停，运转不正常。5月28日，掘进一队包机组长带领人员在巷口80 m处安装一台QC838