矿井“一通三防”课件

矿井通风与灾害防治,济宁二号煤矿通风科李海峰,第一节矿井通风一、矿井通风的任务二、矿井通风系统三、采区通风四、矿井通风网路四、掘进通风五、矿井漏风六、矿井风量调节,第二节矿井瓦斯防治一、瓦斯的性质二、瓦斯的生成三、瓦斯的存在状态四、煤层瓦斯含量五、矿井瓦斯涌出六、矿井瓦斯等级的划分七、瓦斯的爆炸八、防治突出,第四节矿井粉尘防治一、矿井粉尘的产生与危害二、矿尘防治措施三、煤尘爆炸及防治,目录,第三节矿井火灾防治一、矿井火灾及其危害二、火灾发生的基本条件及其分类三、矿井火灾的处理四、煤炭自燃火灾及其防治五、火区的管理与启封,第一节矿井通风矿井通风是矿井安全生产的基本保障。矿井通风是指借助于机械或自然风压，将适量的地面空气连续输送到井下各用风地点，供给人员呼吸，稀释并排出各种有害气体和矿尘，以降低环境温度，创造良好的矿内工作环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全，并在灾变发生时能够根据撤人救灾的需要调节和控制风流流动路线。矿井通风的首要任务就是要保证矿井空气的质量符合要求。,一、矿井通风的任务,1、连续供给井下足够的新鲜空气2、稀释并排除井下各种有害气体和粉尘3、为井下创造一个良好的气候条件4、提高矿井的防灾、抗灾能力。,(一)井下空气地面空气进入矿井后，由于受工作人员的呼吸、炸药爆炸、坑木腐朽、煤的氧化、煤层及围岩中涌出的各种有害气体、矿井火灾或与其煤尘爆炸等各种因素的影响，其成分和性质发生了一些变化，主要变化有氧浓度减少；混入了各种有害和爆炸性气体；混入了煤尘、岩尘等固体颗粒；空气的温度、湿度和压力发生了变化。就一般矿井而言，井下空气成分的组成有氧气、氮气、甲烷、二氧化氮、二氧化碳、硫化氢、氨气、氢气、矿尘和水蒸气等。,1.井下空气中的有害气体和允许浓度,2.井下空气的温度和风速井下空气的温度、湿度和风速的综合效应形成了井下空气的气候条件。(1)井下空气的温度。煤矿安全规程规定：进风井口以下的空气温度(干球温度)必须在2以上；生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26；机电硐室的空气温度不得超过30。采掘工作面的空气温度超过30；机电设备硐室的空气温度超过34，必须停止作业。采取措施。(2)井巷中的风速。风速是指风流单位时间内流过的距离。井巷中风速的大小直接影响人体的散热效果，风速过高或过低都会影响工人的身体健康。风速过低时，汗水不易蒸发，人体多余热量不易散失掉，人就会感到闷热不舒服，同时瓦斯也容易积聚；风速过高时，容易使人感冒，矿尘飞扬，对安全生产和工人的身体健康都不利。井巷中的风速应符合煤矿安全规程的规定。采区巷道和采掘工作面最低风速是为了保证使井巷中风流呈紊流状态，能够较好地发挥通风稀释和逸走矿井生产过程中产生的瓦斯和有害气体的作用。,二、矿井通风系统,矿井通风系统包含的内容：矿井通风方式、通风方法、通风网络和通风设施四方面。,（一）矿井通风方式,中央式,对角式,混合式,中央并列式,中央分列式,两翼对角式,分区对角式,矿井通风系统的类型及其适用条件:1.中央并列式：进回风井位于井田走向中央，风流在井下的流动路线是折返式。特点：地面建筑和供电集中，便于管理，建井期较短，便于贯通，井筒延伸通风方便，但风流路径长，风阻较大，井底车场和进回风井间压差大，漏风大。适用条件：井田走向长度不大（小于4km），瓦斯及自燃不严重的矿井。,2.中央分列式：其进回风井沿井田倾斜方向相隔一段距离。回风井位于井田浅部边界沿走向的中央，不在工业广场内。特点：进回风井巷间的漏风通过中央采区的采空区，工业广场不受抽出式主要通风机噪音的影响。适用条件：与中央并列式相同,中央式通风系统,对角通风式系统,（二）矿井通风方法动力源主要通风机的工作方法,自然通风,机械通风,压入式,抽出式,混合式,（三）矿井通风网络,矿井风流按照生产要求在井巷中流动时，风流分岔汇合的路线结构形式，叫做通风网络。基本联接形式：串联网络、并联网络、角联网络注意：实际工作中的串联通风是指井下各用风地点（采、掘工作面、硐室及其他用风地点）的回风再次进入其他用风地点的通风方式，又称一条龙通风。,1.串联通风的危害：,(1)串联通风总风阻大，通风困难。(2)被串工作面要“吃”前一个工作面的乏风，空气不新鲜。(3)串联通风时容易发生事故，而且发生事故时不易隔绝，易使灾害范围扩大。(4)串联时不易进行风量调节，不能合理用风。采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。,采掘工作面串联通风示意图,2、并联通风,指井下各用风地点的回风直接进入采区回风道或总回风道的通风方式。其特点是：各井巷互不干扰，安全性能好，风量易调节，通风阻力小，瓦斯矿井要求使用。,3、角联通风,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。其特点是：角联巷道中风流不稳定，在有瓦斯涌出的情况下给通风管理许多困难，在采区通风中要尽量避免采用角联网络，否则应有保证风流稳定的措施。对于必须设置的通风设施和通风设备，要选择适当位置，严守规格质量，加强管理，保证安全运转。通风系统中，应保持通风巷道的有效面积，以保障风流稳定。,角联通风网络图,（四）矿井通风设施,1、风门:不允许风流通过，但需行人或行车的巷道内，必须设置风门。2、挡风墙（密闭）：不允许风流通过、也不允许行人行车的巷道内。3、风桥：在进风与回风平面相遇地点，必须设置风桥，构成立体交叉风路，使进风与回风分开，互不相混。4、调节风窗：,1、风门（1）定义（2）使用注意事项、只行人时，可用单扇风门。、行人又行车时，可用双扇风门。、能容下一列车的长度。、严禁同时打开风门。、能自动关闭。,2、挡风墙,（1）定义（2）注意事项、永久性密闭用不燃材料砌筑、墙体无裂缝、不漏风、厚度0.5m、墙内有积水时，安U型放水管。,3、风桥,（1）、定义（2）、分类绕道式混凝土式铁风筒式(3)、注意事项、风量分别为:1200m3、6001200m3、600m3。、桥上下不得安风门、都用不燃建材、各项技术指标：漏风率2、通风阻力150Pa、风速10m/s,4、反风装置,（1）为处理进风井发生的火灾，主要通风机必须安反风装置，并必须在10min内改变中的风流方向。Q反向40Q正常（2）必须在10min内改变中的风流方向。（3）Q反向40Q正常。,5、防爆门,三、采区通风,采区通风系统矿井风流经主要进风巷进入采区，流经采区进风巷，清洗采掘工作面、硐室和其他用风巷道后，沿采区回风巷排至矿井主要回风巷的整个网络。,1、采区通风系统的基本要求（1）上山布置的原则（2）采掘面、硐室应采用独立通风、少用串联通风。（3）采掘面不准经过采空区、冒顶区。（4）通风网络力求简单（比如：风门15组）。（5）要有较强的抗灾能力（有防尘线路、避难硐室等）。,一进一回的工作面通风系统（U型、Z型）U型后退：工作面进、回风巷布置在煤体侧，在我国应用普遍。优点：系统简单、可靠、漏风小。缺点：上隅角瓦斯易超限，巷道掘进提前量大。U型前进：工作面进、回风巷布置在采空区侧。优点：巷道掘进独头通风长度短，巷道掘进提前量小，采空区瓦斯不进入工作面。缺点：漏风大，掘进对回采有干扰，进回风巷维护困难。,前进式,U型,后退式,Z型后退：工作面进风巷布置在煤体侧，回风巷布置在采空区侧。优点：采空区瓦斯不进入工作面。缺点：漏风大，回风巷维护困难。Z型前进：工作面进风巷布置在采空区侧，回风巷布置在煤体侧。优点：巷道掘进提前量较小。缺点：采空区瓦斯进入工作面，漏风大，进风巷维护困难。,后退式,前进式,Z型,两进一回或一进两回的工作面通风系统（Y型、W型、双Z型）用于增加采区工作面的风量，减少上隅角瓦斯积聚。Y型系统工作面两端巷道均进风，其中一条越过工作面后成为回风巷，通往采区边界的回风巷。,后退式,前进式,型,Y,W型系统工作面两端及中部分别与位于采空区侧（前进式）或煤体侧（后退式）三条巷道相联，其中选择二条巷道进（回）风，一条巷道回（进）风。,四、掘进通风掘进通风方法掘进通风方法分为两大类，即利用矿井总风压通风和使用局部通风设备通风。1.利用矿井总风压通风用纵向风墙或风幛导风利用风筒导风利用平行巷道通风2.使用局部通风设备通风引射器局部通风机,图18风幛导风1风幛；2调节风门,图1-9风筒导风1-风筒2-挡风墙3-风窗,图1-9风筒导风1-风筒2-挡风墙3-风窗,图1-10平行巷道导风,图1-10平行巷道导风,图1-11局部通风机布置示意图a-压入式b-抽出式c-混合式,表1-5局部通风方式的优缺点比较,五、矿井漏风矿井漏风是指在矿井通风中，进入井巷的风流未到达用风地点，而通过通风构筑物的缝、采空区、煤柱裂隙及地表塌陷裂缝等直接渗透到回风井或地面的现象。1.产生漏风的条件。有漏风通道且在其两端存在压力差。井下控制风流的设施不严密、采空区顶板岩石冒落后未被压实、煤柱被压坏或地表有裂隙等，都能造成漏风。2.矿井漏风的危害。漏风使工作面用风地点风量减小，可引起瓦斯积聚，空气温度升高，气候条件恶化，不仅影响井下工人的劳动效率，而且影响工人的身体健康和矿井安全；矿井漏风的存在，使矿井通风系统复杂化，降低了通风系统的稳定性、可靠性，影响井下风流控制和调节效果；大量漏风的存在造成矿井通风电费的大量浪费，甚至主通风机能力不足；采空区、留有副煤、浮煤的封闭巷道以及被压碎的煤柱等处的漏风，可能促使煤炭自燃发火，而地表塌陷区风量的漏入，会将采空区有害气体带入井下，直接威胁采掘工作面的安全生产。,六、矿井风量调节在生产矿井中，用风地点及其风量是经常随着采掘工作面的搬迁和瓦斯涌出量的变化而变化的，井巷的风阻也经常随着工作面的推进、巷道变形而变化。为了始终保证按需分风，必须不断地进行风量调节。风量调节是通风管理工程中经常性工作，它直接关系到煤矿的安全生产和经济效益。风量调节的目的是使各用风地点实现按需分风。风量调节按其范围可分为局部风量调节和矿井总风量调节两类。,局部风量调节局部风量调节是指在采区内部各工作面之间，采区之间或生产水平之间的风量调节。调节方法有增阻法、降阻法及辅助通风机调节法。1.增阻调节法增阻调节法是通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道的局部阻力，从而降低与该巷道处于同一通路中的风量，或增大与其关联的通路上的风量。这是目前使用最普遍的局部调节风量的方法。2.降阻调节法在需要增加风量的风路中采取扩大巷道断面、改变支护形式、清除堆积物等种种措施，降低该风路的风阻，可增大风量。3.增压调节法在风阻大、风量不足的风路上安设辅助通风机，克服该巷道的部分阻力，以提高其风量的方法，称为增压调节法。,矿井（或一翼）总风量的调节当矿井或一翼总风量不足或过剩时，需要调节总风量，也就是调整主要通风机的工况点。采取的措施主要是改变主要通风机的工作特性或改变矿井通风网络总风阻。1.改变主要通风机工作特性通常采用改变主要通风机转速或改变主要通风机叶片安装角的办法；对于有前导器的通风机，可以改变前导器叶片角度的方法，必要时可换用性能更合适的主要通风机。2.改变矿井总风阻值矿井投产初期，所需风量较少。对于离心式通风机，可用风硐中的闸门增加风阻以降低风量，减少电耗。但相比之下，用减低风机转数的办法减少风量，更有利于节省电能。对于轴流式通风机，在正常工作段，通常随着风阻增加，风量减少，其轴功率增大。因而采用减小叶片安装角度或降低风机转数的办法减少风量，而不采取增加风阻的办法。当需要增大风量时，如果能使矿井总风阻降低，主要通风机工况点右移，就可增加风量。降低某些风速较高的巷道的风阻，对于降低全矿井总风阻，提高矿井总风量，降低能耗，有重要作用。,第二节矿井瓦斯防治,一、瓦斯的性质1、瓦斯的定义：是指矿井中主要有煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单指甲烷。2、瓦斯的性质（1）是“三无”气体（色、味、嗅），难溶于水（3.5L/1000L）(2)比空气轻，其相对密度为0.554=0.716kg/m3/1.293kg/m3(3)扩散性强，是空气扩散速度的1.34倍（4）渗透性强，是空气渗透速度的1.6倍（5）本身无毒，但浓度高时空气中氧含量相对减少，能使人窒息（6）具有燃、爆、窒息性,二、瓦斯的生成,古代植物被埋在地下且与空气隔绝，在高温、高压及厌氧菌的作用下，由植物纤维质分解生成的.植物泥炭褐煤烟煤无烟煤.后3个过程都有瓦斯的生成.,三、瓦斯的存在状态,四、煤层瓦斯含量,1、定义：指单位质量的煤中在自然条件下所含有的瓦斯量,用m3/t表示煤层瓦斯含量游离瓦斯含量吸附瓦斯含量2、影响煤层瓦斯含量的因素：影响煤层瓦斯生成量的因素：成煤前植物遗体中有机质多、杂质少煤的炭化程度高，含固定炭多按地质条件，古老煤田成煤早,影响瓦斯保存和放散的条件：,五、矿井瓦斯涌出,1、矿井瓦斯涌出形式普通涌出：特点是缓慢、均匀、连续、时间长、范围广、数量多（累计）是矿井瓦斯涌出的主要形式。特殊涌出：特点是瞬间、突然、局部、数量大（一次），直接威胁到矿井安全生产。2、矿井瓦斯涌出量:矿井绝对瓦斯涌出量：QCH4=Q总C(m3/min)矿井相对瓦斯涌出量：qCH4（m3/t),3、影响矿井瓦斯涌出量的因素：自然因素：A.本煤层和邻近层的沼气含量（决定因素）；B.地面大气压力的变化；C.地震影响。开采技术因素：A.开采规模（开采深度、开拓开采范围、矿井产量）；B.开采顺序和回采方法；C.生产工艺过程；D.风压与风量。,六、矿井瓦斯等级的划分,1、依据：是根据矿井相对瓦斯涌出量，矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分的。2、标准：低瓦斯矿井：qCH4相10米3/吨且QCH4绝40米3/分高瓦斯矿井：qCH4相10米3/吨或QCH4绝40米3/分煤与瓦斯突出矿井：煤矿只要发生一次煤与瓦斯突出，即定为煤与瓦斯突出矿井。,七、瓦斯的爆炸,（一）爆炸的条件1、具有一定浓度的瓦斯瓦斯爆炸界限：5162、有高温热源且热源存在时间大于瓦斯爆炸感应期。热源最低能量：650750感应期：爆炸延迟的时间。(3)感应期在煤矿中的应用3、有足够的氧气浓度：12(与安全的关系),瓦斯浓度、热源及感应期之关系,热源温度（）,725,750,775,3.6,4.3,5.2,2.4,2.6,3.0,1.4,1.5,1.6,瓦斯浓度(),4,6,8,感应期(s),（二）影响瓦斯爆炸的因素,1.可燃气体的混入如:混入CO.H2.H2S等气体,会使瓦斯爆炸下线下移。所用要注意井下火灾的发生,它会产生CO气体。2.煤尘的混入,使下线下移(世界公理)如:混入8g/m3的煤尘,下线降为4.3.混和气体的初始温度的增大,使爆炸界线扩大.如:20界线为613.4；600界线为3.3516.4；700界线为3.2518.75.此外，惰性气体的混入、混合气体的压力、瓦斯浓度与点火温度也对瓦斯爆炸产生影响,（三）矿井瓦斯爆炸事故原因,地点:大部分瓦斯爆炸事故发生在采掘工作面，而又以掘进工作面居多。因素：某些人的违章、失职、蛮干、麻痹大意等造成的。,（四）预防瓦斯爆炸的措施（三道防线）,1.防止瓦斯积聚的措施：(1)加强通风；(2)加强检查、监测；(3)及时处理局部积存瓦斯；(4)加强抽放。2.防止瓦斯引燃的措施：(1)严格明火管理；(2)严格机电防爆管理；(3)严格井下放炮管理；(4)严防产生摩擦和撞击火花；(5)严格火区管理。,3.防止瓦斯爆炸事故扩大的措施(1)实行分区通风；(2)编制矿井灾害预防和处理计划；(3)设置隔爆设施；(4)主要通风机出风口装设防爆门；(5)入井人员佩带自救器。瓦斯超限作业是指下列情形之一：瓦斯检查人员数量不足；没有按规定检查瓦斯，出现空班漏检、假检等；瓦斯超过规定没有采取措施继续组织作业。,（五）瓦斯爆炸的危害,瓦斯爆炸产生的主要危害因素有火焰锋面、冲击波以及大量的有害气体。1.产生冲击波(1)正向冲击:瓦斯爆炸发生后,在高温高压的作用下,爆源附近的气体以几百米几千米/秒的速度向四周扩散,它经过的路线上形成威力巨大的冲击波现象。（2）反向冲击：爆炸后因爆源附近气体高速向外冲击，加上爆炸后生成的水蒸气会很快冷却和凝结，故在爆源附近形成一个气体稀薄的低压区；在压差作用下，爆炸气体会连同爆源附近气体，以极高的速度，反向冲回爆炸地点。,2.火焰锋面,紧跟在冲击波之后的是发生剧烈化学反应的火焰锋面。火焰锋面的温度可达2150-2650，锋面经过时会造成人体大面积皮肤烧伤或呼吸器官及食道、胃等粘膜烧伤，可烧坏井下的电气设备、电缆，并可能引燃井巷中的可燃物，产生新的火源。,3.产生大量有毒有害气体,这是造成大量人员伤亡的主要原因.据某些矿爆炸后的气体取样分析:O2=610N2=8288CO2=48CO=24井下人员在这样恶劣的环境下,根本无法生存。案例:1981年12月24日，在五矿的第三次爆炸事故中，死亡133人，其中有108人是窒息死亡，占84.,(六)预防瓦斯积聚的措施,1、加强通风（1）矿井必须采用机械通风，禁止采用自然通风。（2）主要通风机要尽量采用抽出式通风。（3）提倡并联通风，尽量避免串联通风。（4）尽量避免角联通风。（5）加强通风设施的管理。（6）采用上行通风。（7）及时封闭采空区。,2、加强检查(1)矿井瓦斯浓度的检查（这是防爆炸的基本手段）（2）建立矿井瓦斯、CO2和其他有害气体的检查制度.(3)检查的范围采掘工作面.硐室.使用中的机电设备的设置地点.有人员作业的地点.(4)瓦斯检查员.按规定地次数检查瓦斯和CO2.严禁空班漏检.必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度.认真及时填写有关日报和记录.发现问题要及时汇报并积极处理.,3.及时处理局部积聚的瓦斯,（1）上隅角、风障法、风筒排除法、尾巷排放法、水风扇排放法、无火花风机排放法、瓦斯抽放法,无火花风机的安装使用,a、优点：整套系统具有自动检测、报警、数据处理、数字显示、自动调控等功能。试验表明，该系统的性能稳定可靠。适于在煤矿广泛使用。b、系统的布置C、使用的注意事项引排负压风筒L150m,吸风口的位置要合理，L抽=0.20.6m为宜。,1,L抽,L,1,2,3,4,5,6,7,1-负压风筒;2-过虑铁丝网；3-钢质风筒；4-瓦斯自动控制装置；5-过渡风筒;6-无火花抽出式风机；7-正压风筒,切顶线,（2）高冒空间,、导风板引风法、风管分支法、风筒分支法、充填置换法,4.巷道瓦斯积聚的处理瓦斯的排放,（1）排放方法排放方法：,排放的关键：A.排放时由巷道外向里逐步排放。B.控制风量，确保风流混合处CH41.5。C.防止局部通风机发生循环风。,1.5%,1.5%,（2）排放瓦斯分级管理CH43%瓦检员就地排放安全措施CH43救护队组织集体排放专门排放措施,排放风流不经过其他用风地点的安全出口,排放风流经过其他用风地点的安全出口,（3）排放瓦斯的程序A.贯彻措施、落实责任。B.断电、撤人、设岗警戒。C.现场负责人向地面指挥人请示，允许后，下令执行排放。D.按措施排放E.现场负责人检查排放效果并向地面指挥报告，批准后下令撤岗、恢复送电，排放结束。,无循环风,CH41.5,（4）排放瓦斯执行的三个原则断电、撤人、限量。（5）排放瓦斯落实的三个责任A.要落实撤人和设警戒的责任；B.要落实断电范围和电气设备完好检查的责任；C.要落实排放瓦斯现场指挥的责任。,（6）有下列情况之一者不得排放瓦斯（六不排放）：无批准的措施或措施与现场情况不相符；排放措施未贯彻、未落实责任；无排放瓦斯组织指挥人；无排放瓦斯现场负责人；,应参加排放瓦斯的人员不齐（当班瓦斯检查工应参加分工区域的排放）；排放瓦斯区域和受影响区段的停电、撤人、警戒范围、通风设施等没有或没有全部标注在排放瓦斯系统图上。,(七)防止瓦斯引燃的措施,1、加强明火管理（1）严格井口验身制度，严禁任何人携带烟草和明火用具、引火物下井（2）不准穿化纤衣下井（因摩擦静电能产生0.4mJ的能量，而032mJ的能量就能引爆瓦斯）(3)井下禁用电炉、禁拆矿灯、井口及主要机房周围20m禁止明火，井下严禁吸烟和使用明火（4）井下烧焊，应制定安全措施，不准用“通用”措施（5）要严格井下火区的管理【案例】1994.8.3,八矿皮带着火,造成17人死亡.,2、防止电火花的产生,（1）应加强井下电气设备的管理和维护（2）保证井下使用的电气必须有“三大保护”（接地、漏电、过流）（3）电气设备防爆性能完好（85%）（4）供电网路都符合规程的要求（5）电缆接头不准有“鸡抓子、羊尾巴、明接头”（6）严禁带电操作或带电搬运电气设备。,3、防止爆破火焰,（1）严格执行“一炮三检”、“三到场制”、“三人连锁制”（2）使用合格的火工品（3）打眼、装药、封泥都必须符合规程的规定（4）严禁放明炮、糊炮（5）坚持使用水炮泥（6）高、突矿井要推广使用水胶乳化炸药（7）只有在爆破地点附近20m内,CH4%1%且无瓦斯积聚时，才允许爆破作业。,4、防止机械摩擦火花,主要是防止采煤机截齿、钢丝绳、输送机等与煤层中坚硬物所造成的摩擦火花。随着煤矿机械化程度的提高，使得这个问题变得越发严重，必须引起高度重视。例如：一矿综掘维修队的高质量截齿。,(八)防止瓦斯爆炸事故扩大的措施,1、生产水平、采区都有单独的回风道，实行分区通风。在高、突煤层采掘时，严禁串联通风。2、通风系统力求简单，废巷及采空区应及时封闭。3、总进、回风道，其间距不得相距太近，其间及进、回风道间的联络巷必须砌筑两道以上的坚固挡风墙。4、只有通风机必须装反风设施，每季度至少检查一次反风设施并按规定进行反风。5、抽出试的主要通风机，其附近必须按防爆门。6、在两翼间、采区间及采、掘面之间必须安隔爆设施。7、矿井每年要编制周密而切合实际的灾害预防与处理计划，每季应据实际情况来修补，并在全体职工中认真贯彻执行。8、加强职工的安培，要求学会自救、互救和创伤急救的方法。,八、防治突出,(一)突出的概念1、突出：在地应力和瓦斯压力的共同作用下，破碎的煤岩体和瓦斯在瞬间涌向采掘空间的动力现象。2、始突深度：某矿发生突出的地点到地表的最浅距离（最大标高）例如：五矿的始突深度为340米。3、突出强度：某矿一次突出煤岩和瓦斯的数量。小型突出：199t中型突出：100499t大型突出：500999t特大型突出：1000t4、突出的分类煤与瓦斯突出煤与瓦斯压出煤与瓦斯倾出,(二)突出的危害,1、瞬间使采掘面或巷道充满高浓度的瓦斯，它会造成人员窒息，遇火会发生爆炸。2、瞬间突出的瓦斯、碎煤流具有暴风的性质。造成通风系统破坏、风流紊乱、短时逆流。3、产生一定的动力效应。能吹毁支架、破坏设备、设施。4、突出的煤岩能堵塞巷道，破坏生产系统，增加了巷道的通风阻力，甚至造成矿井的停产。,（三）煤与瓦斯突出前兆,地压显现预兆：煤炮声、支架声响、煤岩开裂、掉渣、底鼓、煤岩自行剥落、煤壁颤动、钻孔变形、跨孔、顶钻、夹钻杆、钻机过负荷等。瓦斯涌出预兆：瓦斯涌出异常，浓度忽大忽小、煤尘增大、气温异常、气味异常、打钻喷瓦斯、喷煤粉、哨声、蜂鸣声等。,煤层结构及构造预兆：煤层层理紊乱、煤层强度松软或不均质、煤暗淡无光泽。煤层厚度增大（特别是软分层增大）、煤层倾角变陡、挤压褶曲、波状隆起、煤体干燥、断层等。,(四）采面防突措施,（1）把工作面布置在保护层范围内（2）采用浅截式滚筒采煤机或刨煤机（3）急倾斜煤层采用倒台阶（4）超前钻孔垂直工作面打钻，超前距5米，（5）煤层注水高压注水：水压在7.89.7Pa,采用多次短时低压注水：采用长时时间一般为几分钟几小时(6)抽放瓦斯,（五）“四位一体”综合防突措施,突出危险性预测防治突出措施防治突出措施的效果检验安全防护措施,四位一体系统图,威胁面,安全措施,危险面,威胁面,安全措施,采掘作业,危险面,防突措施,采掘作业,煤层,非突出层,突出层,区域预测,危险区,威胁区,安全措施,安全措施,有效,无效,措施效果检验,经验性工作面预测,工作面预测,推进50100m,区域预测,第三节矿井防灭火,一、矿井火灾及其危害1.矿井火灾：矿井火灾是发生在煤矿井下及地面井口附近，威胁到矿井安全生产和井下人员安全的非控制性燃烧。2.规程规定：进风井口附近80m范围内，不得有“三场”,3.矿井火灾的特点:矿井火灾救灾难度最大,技术性最强,危险性最大.特点是:（1）矿井火灾作用时间长、影响范围大（2）产生高温火烟及有毒有害气体（3）产生火风压造成井下风流紊乱（火烟逆退、回流）（4）引起瓦斯和煤尘爆炸（5）产生再生火源,4.内外因火灾的发火特点,、外因火灾特点：发生发展较迅速、无预兆、常发生在风流畅通处、造成的损失大（如进风井筒、井底车场、主要运输大巷、运输机上山、运输机巷和采掘工作面）。、内因火灾特点：发生发展较缓慢、有预兆、常发生在风流不畅通处、着火时间长（山西大同一露头煤，从明末着到现在；发火点如三线、煤巷高冒空间、煤巷巷帮和碹后、破碎带、采空区、上下隅角、地质构造破碎带、煤柱）。,、产生大量有害气体，造成大量人员窒息伤亡。、造成矿井停产,5.矿井火灾的危害,、封闭火区产生呆滞、烧毁设备及资源、为爆炸提供热源及间接损失,、产生火压,二、火灾发生的基本条件及其分类,1、火灾发生的基本条件引火热源可燃物空气,2、矿井火灾的分类,按引火源可分为外因火灾（外源火灾）和内因火灾（自燃火灾）。内因火灾占90%以上,三、矿井火灾的治理,1、发生火灾的行动原则：当煤矿井下发现烟雾、明火时，首先应采取措施，直接灭火，同时需要立即汇报矿井负责人。当火灾发展到一定程度，很难直接处理时，应请求矿山救护队的支援。并要向当地煤炭行业主管部门和煤矿安全监察部门汇报。,成立救灾指挥部，参照矿井灾害预防和处理计划，制定救灾方案，迅速抢救遇险人员。此时要注意灾变时的风流变化。按照先控制，后灭火的原则，处理火灾。2、矿井灭火的方法：（1）直接灭火法：规程第244条：任何人发现井下火灾时，应视火灾性质、灾区通风和瓦斯情况，立即采取一切可能的方法直接灭火，,控制火源，并迅速报告矿调度室。矿调度室在接到井下火灾报告后，应立即按灾害预防和处理计划，通知有关人员组织抢救灾区人员和实施灭火工作。直接灭火主要方法有：用水灭火：（1）灭火原理水压、隔离区、热容量大（为岩粉吸热能力的六倍）（2）注意事项、井下用水灭火，要求水源充足，这是为了防止水煤气爆炸事故的发生。、灭火顺序先扑灭外围火源，再逐渐向中心喷射。、油电类火灾的处理、站在上风头灭火，回风测要求畅通。、消防网管齐全、检查CH4、CO气体浓度,用砂子、岩粉灭火：主要用于扑灭电气火灾。挖除火源。泡沫灭火。干粉灭火。（2）隔绝灭火法：当火势发展到一定程度，不能立即采取措施处理，只有立即砌筑密闭，封闭火区，隔绝灭火。（3）综合灭火法：灌浆（效果最好，注意防溃浆事故）、注阻化剂、注惰性气体（N2、CO2）、均压灭火。（必须和第二种方法联用）,四、煤炭自燃火灾及其防治,1.煤的自燃倾向性破碎的煤炭及采空区中的遗煤接触空气后，氧化生热，当热量积聚、煤温升高，超过临界温度时，最终导致着火，这种现象称为煤的自燃，煤自身具有吸氧蓄热着火的特性，这种性质称为煤的自燃倾向性，由此引起的火灾即自然发火。规程规定，将煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃、不易自燃。,2.煤炭自燃发火的条件,具有自燃倾向性的煤炭呈破碎堆积状态。有连续的通风供氧条件。煤氧化生成的热量能不断积聚。以上3个条件同时存在且保持一定时间,3.易发生煤炭自然的地点:煤巷高冒顶、煤巷巷帮和碹后、破碎带、采空区、上下隅角、地质构造破碎带、煤柱和起采及停采线等易发地点.据统计:采空区占60%巷道占29%其他地点占11%,4.煤炭自燃发火的过程,分为三个阶段：低温氧化阶段（潜伏期）自热阶段（自热期）燃烧阶段（燃烧期）,5.煤炭自燃的外部征兆,巷道出现雾气或煤壁“出汗”。出现火灾气味，如煤油、松节油、焦油等气味。空气温度和水的温度骤增。人体有不舒适感觉，如头痛、闷热、恶心、精神疲乏等。,6.预防煤层自然发火的措施,（1）采掘技术措施、把服务时间较长的巷道（如集中运输巷、回风巷、采区上山等），采用集中岩巷和岩石上山的开拓方式。、采用正规的采煤方法落垛式、房柱式等非正规采煤法，其回采率低，且采空区丢失碎煤多，巷道多，漏风大，隔绝封闭困难;因而自然发火严重，应尽量避之。、提倡“四最”最快的回采速度、最高的回采率、最少的切割量（煤层暴露面积）、最严密的隔绝措施。,（2）通风技术措施,、正确选择通风系统使之风流稳定，漏风少，通风网络合理，易于隔绝封闭。、最危险的漏风区间漏风是造成自燃的重要原因，其危险区间为0.40.8m3/min(1.2m3/min均不会发生自燃)。、优选进风线路较短的对角式通风方式避免中央式。、采面选后退式避免前进式,（3）规程有关规定,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全部充填、喷洒阻化剂、注阻化泥浆、注凝胶、注惰性气体、均压等措施。,A.预防性灌浆,预防性灌浆是防止自然发火最有成效、应用最为广泛的措施，对胶结顶板、防尘、降温都有较好的效果。预防性灌浆的作用一是隔氧，二是散热。浆液流入采空区后，固体物沉淀，并充填于浮煤缝隙之间，包裹浮煤使其与空气隔绝，防止氧化。而浆水所到之处，增加了煤的外在水分，抑制了煤的自热氧化进程，同时对已经自热的煤炭有冷却散热作用。,埋管灌浆及洒浆示意图1工作面运输巷；2回风巷；3输浆管路；4埋入采空区的注浆管；5洒浆胶管；6工作面上隅角；7维护回风巷的临时木跺,B.阻化剂防灭火技术,现有的阻化剂目前最常用的阻化剂有：氯化钙、氯化镁、氯化铵以及水玻璃等。从目前的应用结果来看,氯化钙、氯化镁、氯化铝、氯化锌等氯化物对褐煤、长焰煤和气煤有较好的阻化效果，水玻璃、氢氧化钙对高硫煤有较高阻化率。其阻化机理是：1）物理作用覆盖、吸水作用。2）化学作用在煤的表面形成氧化隔膜，阻止煤与氧接触。捕捉煤与氧反应过程中形成的自由基，阻断煤与氧的链式反应。其使用方法可采用：压注阻化剂（煤体）、汽雾阻化剂（采空区）、喷洒阻化剂（煤壁）。,C.凝胶防灭火,凝胶防灭火技术是20世纪90年代在我国广泛应用的新型防灭火技术。由于其工艺简单,操作方便,防灭火效果较好。凝胶是胶冻状的硅酸溶液，由俗称水玻璃的硅酸钠水溶液和酸性促凝剂反应而成。,D.惰性气体防灭火技术,1）氮气防灭火技术利用氮气防灭火既能“防火”又能“灭火”。原理是：氮气注入采空区后，可以降低采空区的氧气浓度；处理火灾时，氮气有抑爆作用；氮气容易进入冒落区内的小孔、裂缝，起到灭火作用；灭火后的恢复工作比较安全、迅速、经济、设备损坏率小。,2）燃油惰气防灭火利用燃油惰气处理火灾，与氮气防火基本相同，只是气源不同。它的气源是用惰气发生装置，采用燃油除氧的方法制取惰气。燃油惰气发生装置主要有XD150型惰气发生装置。,E.均压防灭火,均压灭火的实质：利用风窗、风机、调压气室和连通管等，调节压力手段，改变通风系统的压能分布，降低漏风压差，减少漏风，切断供氧，从而达到抑制煤炭氧化惰化火区，具有防灭火双重功能。采用均压防灭火必须要进行详细的通风阻力测定，掌握各风路的风阻。,五、火区的管理与启封,火区的管理火区封闭后，应加强管理，促使火灾及早熄灭，同时需经常观测火区情况，以判断火灾是否熄灭。具体做法如下：1.建立火区卡片卡片上详细记录发火日期、原因、位置、范围、防火墙厚度、建筑材料、灭火处理过程、灌浆量以及空气成分、温度、气压变化等情况，并且要附有火区关系位置图，由矿井通风部门永久保存。,2.永久性防火墙管理井下所有永久性防火墙都要编号管理。防火墙前要设栅栏悬挂警标，禁止人员进入，并悬挂木牌，证明防火墙内、外的瓦斯浓度、温度及测定日期和测定人员姓名。3.加强检查工作对墙内的温度和空气成分，要定期进行测定和化验分析。封闭火区的防火墙必须每天检查一次，瓦斯急剧变化时，每班至少检查一次。所有检查结果，都要记人防火记录簿。如果发现防火墙封闭不严或有其他缺陷及火区内有异常变化时，要采取措施及时处理。,火区的启封,1.火区熄灭的判定规程规定：封闭的火区，只有经取样化验证实火已熄灭后，方可启封或注销。火区同时具备下列条件时，方可认为火已熄灭：火区内的空气温度下降到30以下，或与火灾发生前该区的日常空气温度相同。火区内空气中的氧气浓度降到5.0以下。火区内空气中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳浓度在封闭期间内逐渐下降。并稳定在0.001%以下。火区的出水温度低于25，或与火灾发生前该区的日常出水温度相同。上述4项指标持续稳定的时间在1个月以上。火区内的气温、氧和一氧化碳的浓度，应在火区回风侧密闭墙内测取，出水温度应从密闭墙出水口和火区所有出水中测取，均以最大值为准。由于火区内外环境影响的复杂性、取样点与着火带状态的差异，按以上规定启封火区时，仍应谨慎从事，不能认定火区已熄灭而大意。,2.启封火区的方法通风启封火区法一般在火区面积不大，复燃可能性较小时采用。工作顺序：使用局部通风机风筒、风障对防火墙进行通风；确定有害气体排放路线，撤出此路线上及邻近区的人员，并切断此路线上的所有电源；打开一个出风侧密闭，打开方法是应先打一个小孔无危险后逐渐扩大，严禁一次全部拆除密闭；观察一段时间，火区无异常现象且稳定后，从进风侧小断面打开密闭(如有问题时，立即重新封闭)；当火区瓦斯排放一定时间后，相继打开其他进回风密闭。注意事项。开启密闭时，应估计到有火区瓦斯、二氧化碳等有害气体涌出；打开进、回侧密闭后短期内要采取强力通风以迅速降低火区内的瓦斯浓度，预防瓦斯爆炸，应把人员撤到安全地点，至少等lh，再进入火区工作。排放火区内的瓦斯，应控制在规程允许浓度以内。,锁风启封火区法锁风启封火区就是在保持火区密闭的情况下，由外向里、向火源逐段移动密闭位置缩小火区，进入火源，实现火区全部启封的过程。锁风启封法具有防止火区复燃条件，一般在高瓦斯矿井，火区范围很大，并封闭有大量可燃气体，火源是否熄灭难以确定时采用。锁风方法。从入风侧在原有的火区密闭外56m的地方构筑一道带门的密闭，救护队员配带仪器进入，将门关闭，形成一个封闭的空间，再将原来的密闭打开。救护队员进入火区侦察火情后，根据火区实际情况，再选择适当地点重新建立带风门的密闭后，才能打开第一个密闭风门。恢复通风后，观测火区无异常。然后逐段进行，逼近发火地点。火区要求始终处于封闭、隔绝状态。工作时要注意：锁风工作必须在无爆炸危险的条件下进行；锁风作业时，要有专人对封闭区内的情况进行监测，发生异常情况，如密闭处风流方向有变化，烟雾增大等，应立即停止作业，撤出人员，进行观察，无危险后方可重新进入火区。,3.启封火区时注意事项启封已熄灭的火区前，必须制定安全措施。启封火区时，应逐段恢复通风，同时测定回风流中有无一氧化碳。发现复燃征兆时，必须立即停止向火区送风，并重新封闭火区。启封火区和恢复火区初期通风等工作，必须由矿山救护队负责进行，火区回风风流所经过巷道中的人员必须全部撤出。在启封火区工作完毕后的3天内，每班必须由矿山救护队检查通风工作，并测定水温、空气温度和空气成分。只有在确认火区完全熄灭、通风等情况良好后，方可进行生产工作。,第四节矿尘防治,一、矿尘的产生与危害1、矿尘：煤矿在生产过程中所产生各种矿物细微颗粒的粉尘。2、矿尘的分类（1）按颗粒大小分粗尘（10m）细尘（5m而10m）微尘（2m而5m）超微尘（2m）（2）按成分分煤尘（1mm）岩尘（5m）水泥粉尘（3）按存在状态分浮尘积尘,3、矿尘的危害,（1）污染劳动环境、影响能见度、影响操作安全、影响矿工情绪、影响事故隐患的发现、影响劳动生产率。（2）易得职业病。、分类:煤肺病矽肺病煤矽肺病水泥尘肺病、我公司的职业病发病史(3)、具有燃烧、爆炸性。,4、作业场所空气中的粉尘浓度标准,粉尘中游离SiO2含量(),最高允许浓度(mgm-3),10,1050,5080,80,总粉尘,呼吸性粉尘,10,2,2,2,3.5,1,0.5,0.5,0.3,二、煤尘爆炸的条件及防治措施,1、煤尘爆炸的条件（1）煤尘爆炸的原因、破碎的煤粒与氧气的总接触面积增多了许多倍。（边长为10cm的立方体，其表面积是0.06m2；将其破碎为边长是0.1mm的煤粒,总表面积为60m2,增大到1000倍)、煤尘表面积能吸附氧气。、受热的煤尘，能迅速放出大量的可燃性气体。有很多固体物质在常态下不燃或难燃的，而当其破碎成粉尘时，会变为易燃或有爆炸性了。金属铝是不燃的，而铝粉就能燃烧或爆炸;块状的煤炭只能燃烧，煤尘则能爆炸。,(2)、煤尘的爆炸条件,、煤尘本身必须具有爆炸性（）挥发分指数10（我公司该指数为3642）（）大管状煤尘爆炸鉴定仪、有高温热源（700800）、浮游煤尘必须具有一定的浓度上限：15002000g/m3下限：褐煤:4555g/m3烟煤：113355g/m3,2、煤尘的爆炸特征,（1）爆炸的产物：皮渣和粘块（2）爆炸的强度判断：、强爆炸：产物附着在支架的背面。、中等爆炸：产物附着在支架的正面。、弱爆炸：产物附着在支架的两侧。（3）爆炸的性质判断：、无产物：为瓦斯爆炸、有产物：瓦斯涌出正常，为煤尘爆炸。瓦斯涌出不正常，为混合爆炸。,3、煤尘爆炸的影响因素,（1）煤的成分、煤的挥发分（对煤尘爆炸起着十分重要的作用）煤的挥发分含量越高，其变质程度就越低，煤尘就越容易爆炸且爆炸威力越大。无烟煤的变质程度最高，其煤尘爆炸的可能性较小。、煤的水分煤的水分在尘粒间起着粘结作用。所以它促使尘粒聚结为较大的尘粒，减少了尘粒的总表面积。还能降低落尘的飞扬能力，还具有吸热降温和阻燃之作用。而煤的天然水分含量较低，其抑爆能力十分有限，故人为的掺入水分（洒水），才能防止煤尘爆炸。、煤的灰分它是不可燃物质，能吸热，阻挡热辐射，破坏链反应，有降温阻燃作用，煤尘随灰分含量的增加而降低。挥发分小于15时，灰分的影响较大；天然灰分对煤尘的爆炸性几乎没影响，故撒布岩粉就是为增加其含量。,（2）煤尘的浓度45g/m3300400g/m32000g/m3（3）煤尘的粒度75m1mm（4）空气中的瓦斯浓度（5）引爆热源与爆炸环境爆炸的环境，如空间的形状、容积的大小、空间的长短、断面的变化、空间内有无障碍物、有无拐弯处等,4、预防煤尘爆炸的主要措施,（1）降尘措施、煤层注水在开采前先下煤层打若干钻孔，经钻孔把压力水注入煤层，压力水又沿煤层层理、节理及裂隙渗入可将煤体预先湿润，以减少开采时浮尘的生成量。注水方式：深孔注水（沿两巷）浅孔注水（沿工作面）,、湿式作业（凿岩机和锚头）、净化风流、喷雾洒水、水炮泥（刀把式、自封式）、个体防护、巷道刷白、内外喷雾、清扫积尘,(3)隔爆新技术,各主要产煤国又研制了自动抑爆技术和移动隔爆棚.英国研制了以压缩空气推动活塞喷水的MK型抑爆装置，在180ms内将水扩散到巷道空间;德国研制利用储压原理的BVS型抑爆装置，形成粉雾时间小于100ms；比利时研制了爆破播撒水雾喷洒器，水雾形成时间小于150ms；前苏联研制了实行产气式BIIY型抑爆装置，形成粉雾时间100ms.,(2)分类及水棚的技术质量要求,分类喷雾洒水（300米）撒布岩粉（300米）岩粉棚水棚水棚的技术质量要求.用水量：水袋棚为200L/m2；水槽棚为400L/m2.布置在矿压比较小、支架较完整的直线巷道内.总长：水袋棚为20m；水槽棚为30m.间距：1.23.0m.距工作面:60m200m.距拐弯巷道:50m75m,3、矿尘的危害,（1）污染劳动环境、影响能见度、影响操作安全、影响矿工情绪、影响事故隐患的发现、影响劳动生产率。（2）易得职业病。、分类:煤肺病矽肺病煤矽肺病水泥尘肺病、我公司的职业病发病史(3)、具有燃烧、爆炸性。,二、矿尘防治措施,通常按矿井防尘措施的具体功能分为减尘措施、降尘措施、通风除尘和个体防护四大类。减尘措施1.湿式打眼。湿式凿岩。煤电钻湿式打眼。,2.煤层注水长钻孔注水短钻孔注水深钻孔注水3.水炮泥4.改进采掘机械的运行参数,降尘措施,降尘措施是矿井综合防尘工作的重要环节，现行的降尘措施主要包括喷雾洒水、装岩洒水、净化风流、冲洗岩帮等。,通风除尘通风除尘是指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出，降低作业场所的矿尘浓度，因此搞好矿井通风工作能有效地稀释和及时地排出矿尘。决定通风除尘效果的主要因素是风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等，采用最佳风速是降低回采工作面的一项有效措施。,个体防护。个体防护是指通过佩戴各种防护面具以减少吸人人体粉尘的最后一道措施。因为井下各生产环节虽然采取了一系列防尘措施，但仍会有少量微细矿尘悬浮于空气中，甚至个别地点不能达到卫生标准。因此，在井下粉尘浓度较高的环境下作业的人员需配备个体防护的防尘用具。个体防护的用具主要有防尘口罩、防尘面罩、防尘帽、防尘呼吸器等，其目的是使佩戴者能呼吸净化后的清洁空气而不影响正常工作。,复习题,一、填空1.H2S气体有(臭鸡蛋味)气味。2.每个矿井必须有(2个)以上能行人的安全出口通往地面。3.煤矿安全规程规定，采掘工作面空气温度不得超过(26)。4.矿井瓦斯等级是依据矿井绝对瓦斯涌出量、(矿井相对瓦斯涌出量)和(瓦斯涌出形式)划分的。5.瓦斯在煤层中的存在状态有(游离状态)和(吸附状态)两种。6.井下瓦斯传感器应垂直悬挂在顶板下(300mm)处，距侧壁不小于(200mm)。,7.在导致事故发生的各种原因中，(人的因素)占有主要地位。8.煤层顶板可分为伪顶、直接顶和基本顶3种类型。在采煤过程中，(直接顶)是顶板管理的重要部位。9.大气标准状态下，瓦斯爆炸的瓦斯浓度范围为(5%16%)。10.井下风门每组不得少于(2)道，必须自动关闭，严禁同时敞开。11.瓦斯爆炸必须具备的条件:一定浓度的瓦斯(5-16%CH4）;高温热源(650-750且存在时间大于瓦斯引爆的感应期）；足够的氧气(O2不低于12)。12.瓦斯比空气轻，常积聚在(巷道顶部)、上山掘进面及(顶板冒落空洞中)等。13.排放瓦斯必须执行的三个原则：(断电)、撤人、(限量)。,14.当发现有人触电时，首先要(切断)电源或用绝缘材料将带电体从触电者身上分离开。15.采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.5%时，(必须)停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。16.所有采掘工作面，瓦斯浓度的检查次数，低瓦斯矿井每班至少检查(2)次；高瓦斯矿