矿井通风与安全管理

矿井通风与安全管理,华北科技学院安全工程学院倪文耀教2011春季秦皇岛安全培训,第一章矿井空气,利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，克服通风阻力，最后排出矿井的全过程称为矿井通风。矿井通风的4大任务：1、保证作业人员有足够的空气呼吸；2、排除矿井有害气体和矿尘，使矿井空气的质量符合要求；3、在井下创造良好的气候条件；4、为矿井抗灾和救灾提供支持。,第一节矿井空气成份定义：地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。一、地面空气的组成地面空气是由干空气和水蒸汽组成的混合气体，亦称为湿空气。湿空气中含有水蒸气，其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态变化。干空气是指完全不含有水蒸汽的空气。,二、矿井空气的主要成分及基本性质新鲜空气：井巷中用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气。污浊空气回风、乏风。通过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气。1氧气(O2)人体需氧量与劳动强度的关系。4m3/min/人。O218，静止时无影响，工作时呼吸困难。,井下空气中的氧浓度比地面稍低，但人体还是安全的。矿井空气中氧浓度降低的主要原因有：煤岩和其他有机物的缓慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸；此外，煤岩和生产过程中产生的各种有害气体，也使空气中的氧浓度相对降低。,2二氧化碳(CO2)二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略带酸臭味。二氧化碳比空气重，在风速较小的巷道中底板附近浓度较大；在风速较大的巷道中，一般能与空气均匀地混合。矿井空气中二氧化碳的主要来源是：煤和有机物的氧化；人员呼吸；碳酸性岩石分解；炸药爆破；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸等。我国少数矿井为高碳酸矿井。,3氮气(N2)惰性气体，空气中的主要成分，它本身无毒、不助燃，也不供呼吸。空气中含氮量升高，则势必造成氧含量相对降低，从而也可能造成人员的窒息性伤害。正因为氮气具有的惰性，因此可将其用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。我国少数矿井有高氮缺氧情况。,三、矿井空气主要成分的质量（浓度）标准采掘工作面进风流中的氧气浓度不得低于20；二氧化碳浓度不得超过0.5；总回风流中不得超过0.75；当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5或采区、采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过1.5时，必须停工处理。,第二节矿井空气中的有害气体,空气中常见有害气体：CO、NO2、SO2、NH3、H2。一、基本性质、一氧化碳（CO）无色、无味、无臭的气体。微溶于水，能与空气均匀地混合。一定条件能燃烧、有爆炸的危险。主要危害：轻者引起头痛眩晕和恶心，重者引起头痛、眩晕昏迷或死亡。主要来源：爆破；矿井火灾；煤炭自燃以及煤尘瓦斯爆炸事故等。,CO对灭火人员身体状况的影响,、硫化氢（H2S）无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味的剧毒性气体。一定条件下能燃烧或爆炸。主要危害：有强烈的刺激作用；能阻碍生物氧化过程，使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主，浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡。主要来源：有机物腐烂；含硫矿物的水解；矿物氧化和燃烧；从老空区和旧巷积水中放出。,、二氧化氮（NO2）一种褐红色的气体，有强烈的刺激气味，相对密度为1.59，易溶于水。主要危害：剧毒性气体，溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部有强烈的刺激及腐蚀作用。主要来源：井下爆破工作。,4.二氧化硫(SO2)无色、有强烈的硫磺气味及酸味，空气中浓度达到0.0005即可嗅到，易溶于水。主要危害：剧毒性气体，遇水后生成硫酸，对眼睛及呼吸系统粘膜有强烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水肿。浓度达0.05时，短时间内即有致命危险。主要来源：含硫矿物的氧化与自燃；在含硫矿物中爆破；以及从含硫矿层中涌出。,5.氨气(NH3)无色、有浓烈臭味的气体，易溶于水，空气浓度中达30时有爆炸危险。主要危害：对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉头水肿。主要来源：爆破工作，注凝胶、水灭火等；部分岩层中也有氨气涌出。,6.氢气(H2)无色、无味、无毒，相对密度为0.07。能自燃或爆炸。主要危害：有爆炸危险。主要来源：井下蓄电池充电时可放出氢气；有些中等变质的煤层中也有氢气涌出、或煤氧化。二、矿井空气中有害气体的安全浓度标准煤矿安全规程对常见有害气体的安全标准做了明确的规定。,第三节矿井气候矿井气候：矿井空气的温度、湿度和流速三个参数的综合作用。这三个参数也称为矿井气候条件的三要素。一、矿井气候对人体热平衡的影响空气温度：对人体对流散热起着主要作用。相对湿度：影响人体蒸发散热的效果。风速：影响人体的对流散热和蒸发散热的效果。对流换热强度随风速而增大。同时湿交换效果也随风速增大而加强。,二、衡量矿井气候条件的指标1.干球温度干球温度是我国现行的评价矿井气候条件的指标之一。特点：在一定程度上直接反映出矿井气候条件的好坏。指标比较简单，使用方便。但这个指标只反映了气温对矿井气候条件的影响，而没有反映出气候条件对人体热平衡的综合作用。,煤矿安全规程对有关地点的温度规定是按干温度考核的。进风井口以下的空气温度必须在2以上。生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26，机电设备硐室的空气温度不得超过30；当空气温度超过时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇。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时，必须停止作业。,2.湿球温度湿球温度是可以反映空气温度和相对湿度对人体热平衡的影响，比干球温度要合理些。但这个指标仍没有反映风速对人体热平衡的影响。,第二章矿井通风能量方程及应用当空气在井巷中流动时，将会受到通风阻力的作用，消耗其能量；为保证空气连续不断地流动，就必需有通风动力对空气作功，以克服通风阻力。一、空气流动连续性方程在矿井巷道中流动的风流是连续不断的介质，充满它所流经的空间。在无点源或点汇存在时，根据质量守恒定律：对于稳定流，流入某空间的流体质量必然等于流出的流体质量。,如图井巷中风流从1断面流向2断面，作定常流动时，有：Mi=constV1S1VS、21、2断面上空气的平均密度，kV1,，V21、2断面上空气的平均流速，S1、S21、断面面积。,两种特例：（I）若S1S2，则V1V；（II）若，则V1S1VS。对于不可压缩流体，通过任一断面的体积流量相等，即Q=viSi=const,二、通风能量方程将矿井空气近似看做不可压缩流体后，单位体积流体的能量方程可近似的写成：或,三、关于能量方程使用的几点说明1.能量方程的意义2.风流流动必须是稳定流3.风流总是从总能量（机械能）大的地方流向总能量小的地方。4.正确选择求位能时的基准面。5、在使用能量方程的始、末面（点）之间有外加能量（压源）时的情况.应用能量方程时要注意各项单位的一致性,例解：假设风流方向12，列能量方程：=（101324.7101858）01009.811.2=643.9J/m3。由于阻力值为正，所以原假设风流方向正确，12。,Z1-Z2,2,1,四、能量方程在矿井通风中的应用,1、水平风道的通风能量（压力）坡度线意义：掌握压力沿程变化情况；有利于通风管理。如图所示的通风机水平风道系统，绘制能量（压力）坡度线。,例如图2-4-4所示的同采工作面简化系统，风流从进风上山经绕道1分为二路；一路流经1(2为工作面)；另一路流经（为工作面）。两路风流在回风巷汇合后进入回风上山。如果某一工作面或其采空区出现有害气体是否会影响另一工作面？,第三章井巷通风阻力,通风阻力产生的原因：风流的粘滞性和惯性、井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用。井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。一、风流流态分为层流(或滞流)和紊流(或湍流)。具体用雷诺数来判别其流态。,根据雷诺数Re判别流态。式中：平均流速v、管道直径d和流体的运动粘性系数在实际工程计算中，为简便起见，通常以Re=2300作为管道流动流态的判定准数，即：Re2300层流，Re2300紊流,当量直径对于非圆形断面的井巷，Re数中的管道直径d应以井巷断面的当量直径de来表示：因此，非圆形断面井巷的雷诺数可用下式表示：,二、摩擦阻力风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力(也叫沿程阻力)。,三、摩擦阻力系数、摩擦风阻与摩擦阻力的关系1摩擦阻力系数简称阻力系数矿井中大多数通风井巷风流为紊流状态，已进入阻力平方区，可视为定值；令：称为摩擦阻力系数，单位为kg/m3或N.s2/m4。则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：,标准摩擦阻力系数0：在标准状态（0=1.2kg/m3）条件下的井巷的摩擦阻力系数，即所谓标准值记为0，当井巷中空气密度1.2kg/m3时，其值应按下式修正：,2摩擦风阻Rf简称风阻对于已给定的井巷，L、U、S都为已知数，故可把上式中的、L、U、S归结为一个参数Rf：Rf称为巷道的摩擦风阻，其国际单位为：kg/m7或N.s2/m8。工程单位：kgf.s2/m8，或写成：k。1N.s2/m8=9.8-1k=1023、摩擦阻力计算紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：此式也称摩擦阻力定律。,四、井巷摩擦阻力计算方法新建矿井：查表得0Rfhf生产矿井：hfRf0,五、局部阻力1、局部阻力的概念由于局部阻力所产生风流速度场分布的变化比较复杂性，对局部阻力的计算一般采用经验公式。2、局部阻力及其计算和摩擦阻力类似，局部阻力hl一般也用动压的倍数来表示：,几种常见的局部阻力产生的类型：）突变）渐变,）转弯处）分岔与会合,六矿井总风阻与矿井等积孔1、井巷阻力特性在紊流条件下，摩擦阻力和局部阻力均与风量的平方成正比。即hRQ2，其图形为抛物线。这条曲线就叫该井巷的阻力特性曲线。风阻R越大，曲线越陡。,2、矿井总风阻从入风井口到主要通风机入口，把顺序连接的各段井巷的通风阻力累加起来，就得到矿井通风总阻力hRm，这就是井巷通风阻力的叠加。已知矿井通风总阻力hRm和矿井总风量Q，即可求得矿井总风阻：Rm是反映矿井通风难易程度的一个指标。Rm越大，矿井通风越困难；,3、矿井等积孔我国常用矿井等积孔作为衡量矿井通风难易程度的指标。假定在一个孔口通过的风量等于矿井风量，且孔口两侧的风压差等于矿井通风阻力时，则孔口面积A称为该矿井的等积孔。,可推导出：因Rm=hm2，故有由此可见，A是Rm的函数，故可以表示矿井通风的难易程度。当A，容易；A2，中等；A困难。,说明：1、对于多风机工作的矿井，应根据各主要通风机工作系统的通风阻力和风量，分别计算各主要通风机所担负系统的等积孔，进行分析评价。2、多风机工作的矿井的等效等积孔计算公式：,七降低矿井通风阻力措施1、降低井巷摩擦阻力措施1减小摩擦阻力系数。2保证有足够大的井巷断面。3选用周长较小的井巷。4减少巷道长度。5避免巷道内风量过于集中（早分开，晚汇合）。2、降低局部阻力措施,第四章矿井通风动力,第一节自然风压一、自然风压及其形成和计算1、自然通风由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。分析如图在冬季和夏季巷道中空气密度的变化给风流稳定性带来的影响.自然风压：作用在最低水平两侧空气柱重力差,2、自然风压的计算根据自然风压定义，上图所示系统的自然风压HN可用下式计算：简化计算采用注意：1）自然风压的计算必须取一闭合系统。2）进风系统和回风系统必须取相同的标高。3）一般选取最低点作为基准面。,二、自然风压的影响因素及变化规律自然风压影响因素HN=f(Z）=f(T,P,R,)，Z1、矿井某一回路中进、回风两侧空气柱的温差是影响HN的主要因素。2、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。,3、井深。HN与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。,三、自然风压的控制和利用1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和当地气候特点。2、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。3、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。,4、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。如图是某矿因自然风压使风流反向示意图。,第二节矿用通风机的类型及构造矿用通风机按其服务范围可分为三种：1、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼；2、辅助通风机，服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮助主通风机通风，以保证该分支风量；3、局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。按构造和工作原理可分为：离心式通风机和轴流式通风机。,4-72系列离心式主要通风机装置图,GAF系列轴流式主要通风机装置图,第三节通风动力与通风阻力的匹配一、通风系统主要参数关系风机房水柱计示值含义水柱计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系水柱计示值:即为4断面相对静压h4故h4（负压）=P4-P04沿风流方向，对1、4两断面列伯努力方程可推导出：hR14=|h4|-hv4+HN,4,5,二通风机工况点及其合理运行1、工况点的概念工况点：风机在某一特定转速或特定的动轮叶片安装角和工作风阻条件下的工作参数，如、和等，一般是指和两参数。,2、通风机工点的合理工作范围1）从经济角度，通风机的运转效率不低于60%。2）从安全角度，工况点必须位于驼峰点右侧。3）实际工作风压不得超过最高风压的90。4）风机的动轮转速不得超过额定转速。,A,B,C,D,上,下,右,左,0.6,0.65,0.7,15,30,45,Q/m3/s,H/Pa,3、主要通风机工况点调节工点调节方法主要有：1）改变风阻特性曲线当风机特性曲线不变时，改变工作风阻，工况点沿风机特性曲线移动。,R1,R1,R1”,M,M,M”,H,H,H”,2）改变风机特性曲线矿井总风阻不变，改变风机特性，工况点沿风阻特性曲线移动。,F1,F2,F1,R1,R2,F2,F1+F2,R0,Q0,M1,M2,M1,M2,Q1,Q2,Q,H,H1,H2,4、风机联合运转对角并联工况分析,集中并联不容许,每台风机的实际工况点M1和M2，既取决于各自风路的风阻，又取决于公共风路的风阻。当各分支风路的风阻一定时，公共段风阻增大，两台风机的工况点上移；当公共段风阻一定时，某一分支的风阻增大，则该系统的工况点上移，另一系统风机的工况点下移；反之亦然。这说明两台风机的工况点是相互影响的。因此，采用轴流式通风机作并联通风的矿井，要注意防止因一个系统的风阻减小引起另一系统的风机压增加，进入不稳定区工作。,4、联合运转两台风压特性曲线不同风机串联工作分析风阻为R时，A点与F2工况点重合，则F1空转；风阻为R1时串联有效；风阻为R”时串联无效。禁止主扇串联。,F1,F2,F1+F2,R1,M0,M2,M1,Q,R,Q,R”,H,Q,Q”,Q,Q”,A,H2,H1,M2,M”2,H,H”,第五章局部通风管理,一、煤矿安全规程主要规定1、煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进通风方式应采用压入式通风。2、瓦斯喷出区域和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤层的掘进通风方式必须采用压入式。3、严禁使用3台以上（含3台）的局部通风机同时向1个掘进工作面供风。不得使用台局部通风机同时向个作业的掘进工作面供风。,二、现场严格管理的做法,1、独头内不得在开掘其它巷道,2、避免在工作面回风路线开掘巷道,3、混合式通风应合理布置,10m,10m,（合理）,(不合理),10m,长抽短压混合式通风示意图,第六章串联通风管理,一、规程对串联通风的主要规定1、同一采区内，同一煤层上下相连的2个同一风路中的采煤工作面、采煤工作面与其相连接的掘进工作面、相邻的2个掘进工作面，布置独立通风有困难时，在制定措施后，可采用串联通风，但串联通风的次数不得超过1次。2、开采有瓦斯喷出或有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的煤层时，严禁任何2个工作面之间串联通风。,二、串联通风管理1、并-串联通风指2个或2个以上并联通风的工作面的污风汇合后串入另1个工作面。,2、串-并联通风指1个工作面的污风分2路（或以上）串入2个（或以上）并联的工作面。,根据可靠性工程，两个并联系统的可靠度为：R12=1-（1-R1）（1-R2）；两个串联系统的可靠度为：R12=R1R2；由此可计算得：在不发生火灾、爆炸事故的前提下，并-串联通风的可靠度最小，串并联系统的可靠度最大（而不是最常见1次串联）。也即并-串联通风更易造成瓦斯积聚。因此，应采区措施控制并-串联通风的存在。,第七章瓦斯管理,一、瓦斯灾害并不只是窒息燃烧与爆炸1、先纠正一个认识错误瓦斯中毒。是窒息而不是中毒。2、对大气的污染也是瓦斯危害过去200300年来，大气中甲烷浓度已增加一倍。据测算，大气中甲烷浓度每增加110-6，可导致地球表面温度增加1。瓦斯直接对空排放造成的“温室效应”是二氧化碳的21倍。,中国的瓦斯释放量是全世界的44%,China中国(44%),我国埋深2000m以内浅瓦斯资源量（煤层气）约30万亿m3，相当于约450亿t标准煤，按我国现有能耗标准，相当于我国约使用27年的能源。目前中国煤矿通风瓦斯的排放约140亿立方米，超过中国天然气“西气东输”一年120亿立方米的输气量。在2005年年底发布的国家中长期科学和技术发展规划纲要中，煤层气开发名列中国未来15年16项科技重点专项工程之一。,我国高瓦斯矿区分布图,突出矿区分布示意图,共有800多对突出矿井（国有煤矿255对）每年由于突出死亡300人以上,前进式,后退式,二、工作面通风系统对瓦斯涌出的影响,U型,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。,后退式,前进式,型,Y,型,W,双型,Z,三、采区开采因素对瓦斯涌出的影响,1、首先开采的煤层（或分层）瓦斯涌出量大。2、上（下）山采区采用区段下（上）行顺序开采有利于瓦斯防治。3、回采率高的采煤方法有利于瓦斯防治。4、采煤面并不是风量越大就越有利于瓦斯防治。5、中央并列式通风的矿井采用边界后退式有利于瓦斯防治。,四、瓦斯等级鉴定管理,1、定级依据既要测定绝对量，又要计算相对量2、AQ1025-2006矿井瓦斯等级鉴定规范对采煤面瓦斯鉴定的规定值得商榷。3、一定条件下数据应校正。将已测得的瓦斯或二氧化碳浓度值乘以校正系数：K=365.8T/P4、关于总量不等于各地点涌出量之和的问题。,汝箕沟煤矿“2.2”瓦斯窒息事故,2002年2月2日11时许，宁夏汝箕沟煤矿上一采区1226集中运输巷3#运输横川内发生瓦斯窒息事故，造成一人死亡。,zhufx,五、瓦斯灾害案例分析,矿井概况：,宁夏汝箕沟煤矿地处贺兰山腹地，位于汝箕沟矿区的南端。开采侏罗纪的优质无烟煤（太西煤）。矿井开采历史悠久，始采于明末清初。解放后，经过多次技术改造，矿井生产能力达到120万吨/年。矿井为斜井单水平、上下山开拓方式。高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量在5070m3/t之间，绝对瓦斯涌出量达100m3/min以上。1998年升级为煤与瓦斯突出矿井。矿井通风方式为多风井分区抽出式通风方式。建有瓦斯抽放系统。,zhufx,事故地点概况：,1226集中运输巷（1226集运）是上一采区机轨合一运煤大巷，布置在二2层煤底板岩石中，是区段进风大巷，设有皮带运输机和轨道。3#运输横川（3#运川）是1226A回采工作面出煤、并转载到1226集运皮带运输机的通道。3#运川和其绕道与1226集运形成并联关系。二2层煤平均厚13米，结构较复杂，与二1层煤层间距为30米。采用走向分层炮采。,zhufx,事故地点概况：,1226A(1)采面是炮采工作面，于2002年1月28日早班采到采止线，29日完成了工作面设备的拆除回收。2月1日18：30时，在3#运川内交叉点以里2米处砌筑砖墙，进行了封闭。工作面回收的大量设备（溜槽、型钢顶梁、单体液压支柱、电气开关等）堆放在3#运川绕道内。3#运川的刮板运输机尚没拆除。,zhufx,3#运川局部三维立体图,绕道：内堆放许多回收的设备和材料。,1226（机轨合一）集中大巷,卸煤眼：上口几乎被堵严。,密闭,20m,zhufx,汝箕沟煤矿“2.2”瓦斯窒息事故,2002年2月2日11时许，宁夏汝箕沟煤矿上一采区1226集中运输巷3#运输横川内发生瓦斯窒息事故，造成一人死亡。,zhufx,矿井概况：,宁夏汝箕沟煤矿地处贺兰山腹地，位于汝箕沟矿区的南端。开采侏罗纪的优质无烟煤（太西煤）。矿井开采历史悠久，始采于明末清初。解放后，经过多次技术改造，矿井生产能力达到120万吨/年。矿井为斜井单水平、上下山开拓方式。高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量在5070m3/t之间，绝对瓦斯涌出量达100m3/min以上。1998年升级为煤与瓦斯突出矿井。矿井通风方式为多风井分区抽出式通风方式。建有瓦斯抽放系统。,zhufx,事故地点概况：,1226集中运输巷（1226集运）是上一采区机轨合一运煤大巷，布置在二2层煤底板岩石中，是区段进风大巷，设有皮带运输机和轨道。3#运输横川（3#运川）是1226A回采工作面出煤、并转载到1226集运皮带运输机的通道。3#运川和其绕道与1226集运形成并联关系。二2层煤平均厚13米，结构较复杂，与二1层煤层间距为30米。采用走向分层炮采。,zhufx,事故地点概况：,1226A(1)采面是炮采工作面，于2002年1月28日早班采到采止线，29日完成了工作面设备的拆除回收。2月1日18：30时，在3#运川内交叉点以里2米处砌筑砖墙，进行了封闭。工作面回收的大量设备（溜槽、型钢顶梁、单体液压支柱、电气开关等）堆放在3#运川绕道内。3#运川的刮板运输机尚没拆除。,zhufx,3#运川局部三维立体图,绕道：内堆放许多回收的设备和材料。,1226（机轨合一）集中大巷,卸煤眼：上口几乎被堵严。,密闭,20m,zhufx,zhufx,1226A(一）运顺,1226A(一）回顺,“2.2”事故地点通风系统变化演示,1226A（二）切眼,1226集中回风巷,1226集中运输巷,风量1600m3/min,1226A（二）面没形成前,1226A（二）面形成通风系统；1226A（一）封闭以后,风量480m3/min,风量1120m3/min,1226A(一）停采线,3#运川,风量1100m3/min,密闭,zhufx,1226A(一）运顺,1226A(一）回顺,“2.2”事故地点通风系统（示意）,1226A（二）切眼,1226集中回风巷,1226集中运输巷,1226A（二）面形成通风系统；1226A（一）封闭以后,风量480m3/min,风量1120m3/min,1226A(一）停采线,3#运川,发现瓦斯积聚后，设风障位置。,检修间（内有电话）,瓦斯积聚的巷道,事故发生经过：,2002年2月2日9时许，汝箕沟煤矿通风区主管技术员陶某到3#运川内查看新筑密闭情况，走到距密闭3米远时，佩带的便携式瓦检器报警，随即使用携带的光学瓦检器（低浓度）测得CH4浓度超过10%。由于事出意外，陶某立即撤出，就近向矿调度室作了电话汇报，经与总工陈某某商议，决定在1226集运大巷设风障引风排放3#运川内的积聚瓦斯；并召集在回风巷砌筑密闭的人员施工。11许，时风障设好。当瓦斯基本排完，陶某再次进入3#运川内检查瓦斯时，发现3#运川的刮板运输机头上有弱灯光，走近后发现电机上爬着一个人（陈某），已不省人事。经多方抢救无效死亡。,zhufx,瓦斯积聚原因分析：3#运川处于1226A(1)工作面支撑压力带峰值区底板内，煤柱受压裂隙增多，成为瓦斯释出通道；事故后10小时，现场勘察时，3#运川刮板运输机巷的巷壁裂缝、拖挂孔中仍可检测到60%以上浓度的沼气；实测巷道瓦斯涌处量为0.45m3/min。1226A(1)采煤工作面封闭后，卸煤口堵塞、3#运川绕道内堆放的大量回收设备减少巷道的有效断面、且使通风阻力增大，形式上与1226集中运输大巷是并联状态的3#运川，实际上已成为盲巷；1226A(2)采煤工作面形成，配风1120m3/min后，1226集中运输大巷风量锐减，风速不足0.6m/s；风量自然分配难以进入3#运川内，具备瓦斯积聚条件。,事故直接原因：1226A(1)工作面封闭与1226A(2)工作面调配风量后，在3#运川局部通风管理上出现疏漏，造成3#运川内瓦斯积聚。死者陈某误入3#运川窒息。陈某为采煤二队早班电工。按照2月2日早7时班前会安排，应到新开采的1226A(2)工作面上岗，由于陈某迟到没有参加班前会，在没佩戴瓦斯报警仪的情况下，进入了（可能是昨天的岗位）3#运川。,事故间接原因：1、1226A(1)工作面封闭后，没有按煤矿安全规程第105条规定，及时测风、调风，3#运川绕道口没有设置警示标志。2、急于1226A(2)新工作面的生产，在3#运川堆放的大量设备没清运的情况下，就实施封闭，客观上为瓦斯积聚创造了条件。3、2月1日矿安全办公会上，就有人提出3#运川可能出现瓦斯问题，但没有引起相关部门的重视，没有及时进行隐患排查。4、制定的1226A(1)采煤工作面封闭措施缺少基本内容；不请示技术负责人的情况下，在现场随意改变密闭位置，且事后不汇报。,郑州煤业集团大平煤矿“10.20”特大型煤与瓦斯突出引发特别重大瓦斯爆炸事故,2004年10月20日，河南省郑州煤炭工业集团有限责任公司(简称郑煤集团公司)大平煤矿发生一起特大型煤与瓦斯突出引发的特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受伤（其中重伤5人），直接经济损失3935.7万元。,2、事故情况,煤与瓦斯突出事故简况2004年10月20日22时09分，21轨道下山岩石掘进工作面（距地表垂深612m）发生特大型延期性煤与瓦斯突出。,煤与瓦斯突出事故简况：,突出地点21轨道下山岩石掘进工作面（标高-282m、距地表垂深602m）。突出时间2004年10月20日22时9分。突出类型特大型煤与瓦斯突出。突出强度突出煤岩量为1894t，瓦斯量约25万m3。,煤与瓦斯突出的原因：,突出地点垂深达到了612m；地层垂直应力达到15MPa左右；煤层的瓦斯压力在2MPa以上；瓦斯放散初速度P达31；煤质松软，f仅0.12；煤的破坏类型为IV、V类煤。21轨道下山岩石掘进工作面地处矿井深部，放炮揭穿地质构造复杂的逆断层，该矿为高瓦斯矿井，对矿井开采深度增加可能带来的瓦斯等级升高没有引起足够重视。瓦斯地质预报工作不到位，没有及时预测到21岩石下山掘进工作面遇到的逆断层,瓦斯爆炸事故简况：2004年10月20日22时40分，在西大巷与11轨道石门交汇点附近的西大巷内，架线电机车取电弓与架线的电火花引发瓦斯爆炸。瓦斯爆炸波及范围矿井西翼进风系统，13、15、11、21四个采区和矿井西翼回风系统。,大平煤矿“10.20”瓦斯爆炸传播过程演示,瓦斯爆炸的原因：,局部通风设施管理混乱，岩石下山回风联络巷堆积物料，并有带有通风口的风墙,加大了突出瓦斯逆流，逆流到西大巷新鲜风流中的瓦斯达到爆炸浓度，由架线电机车取电弓与架线产生的电火花，引发了瓦斯爆炸。瓦斯突出与瓦斯爆炸有31分钟的间隔时间，应急处置措施不当，没有按照事故应急预案要求，对瓦斯波及区域实施停电措施。技术管理、安全责任不落实，重生产轻安全。,陈家山矿瓦斯爆炸事故2004年11月28日07时10分井下四泵房安检员韩朝云汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，随之安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出。四采区发生爆炸事故，波及四采区下山至回风井所有区域，涉及415回采工作面系统、416掘进工作面系统、417掘进工作面、采区下山系统、安子沟回风系统等，死亡166人，受伤45人。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53又发生4次爆炸，没有再造成人员伤亡。,事故发生经过,2004年11月23日10:2010:30415上隅角起爆松动顶煤，上隅角采空区发生瓦斯爆燃，83#89#架后溜槽处发现明火，并有大量青烟。2004年11月24日79#80#支架间有少量烟；决定只割煤不放顶煤，加快推进速度。2004年11月28日07时10分井下四泵房安检员韩朝云汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出；事故死亡166人，受伤45人（见图，遇难人员分布图和爆炸传播图）。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53相继发生4次爆炸，没有造成人员伤亡。,415面爆源点,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,孙家湾煤矿瓦斯爆炸事故2005年2月14日孙家湾煤矿海州立井发生特别重大瓦斯爆炸事故，死亡214人,受伤30人，其中重伤8人。该事故为40年来最大的煤矿事故,孙家湾煤矿瓦斯异常涌出与瓦斯爆炸时间序列示意图,分析,事故类别：瓦斯爆炸事故时间：2005年2月14日15时01分爆源点：-500m水平3316架子道内，距专用回风道8m的配电点处；瓦斯来源：3316外风道因冲击地压造成的异常涌出的大量高浓度瓦斯与3316风道停工掘进工作面积聚的瓦斯排出混合；引爆火源：3316架子道内，距专用回风道8m的配电点处，带电检修ZBZ-4.0M127V型照明信号综合装置，接线腔内产生电火花。,技术层面的事故反思为什么现代化国有重点矿会发生这样大的灾害？冲击地压特大瓦斯爆炸，与大平矿事故类似，应急救援能力弱，未能斩断原发性灾害向继发性灾害转化的致灾链1、瓦斯源：冲击地压治理、瓦斯异常涌出源控制措施失效：（延伸到突出、采空区、盲巷违规排放、与小煤矿相通的瓦斯异常涌出源控制）；反思各矿出现瓦斯异常涌出能否避免成灾。,2、瓦斯异常涌出信息的及时获取、诊断和快速响应失效高浓度瓦斯充满千米巷道达近十分钟未能发现和采取措施；监测监控失效不仅是否设置系统，必须注意系统功能的发挥及应用可靠性；（1）瓦斯异常信息的获取（井下便携式仪器的重要作用、监测点的布置、井上异常信息的处理）；（2）瓦斯异常信息的快速响应（报警、断电、异地断电)；（3）监测信息的及时诊断（怀疑误报、井下、井上信息的处理程序)。（4）调度室的及时反应（落实或决策）,3、火源：带电检修（多次引起特大瓦斯爆炸事故的违规行为）2004年4月1日后，与外包工队没有续签合同，非法使用外包工队，且以包代管。4、灾害扩大化（1）通风系统的合理性“以风定产”（开采与掘进接替紧张、为节省巷道所致）。下山剃头工作面；331采区无专用回风巷道；由上阶段工作面运输巷道中部开下阶段回风巷。（2）人员密集，劳动组织混乱。,5设备采购（1）“ZBZ-4.0M127V型照明信号综合装置”样机正在进行电气性能检验，防爆性能尚未检验，不可能取得该产品的安全标志许可证。（2）该事故开关名牌标注的防爆合格证号在CMExC后无编号；安全标志“MA”号（20034172）经网上查询为非该开关型号。,贵州水城木冲沟矿瓦斯爆炸事故2000年9月27日20时38分，贵州省水城矿务局木冲沟煤矿发生瓦斯爆炸事故。事故波及除+1800水平大巷以外的所有井下地点。井下作业的224名矿工中，160人遇难，11人重伤，83人生还。水城矿务局木冲沟煤矿位于贵州省六盘水市境内。井田走向长8km，倾斜宽为0.9-1.9km，面积约12.65km2。矿井可采储量9946万吨，设计年生产能力90万吨，服务年限为79年。1974年投入生产。该矿为高瓦斯突出矿井，相对瓦斯涌出量为19.9m3/t。,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,事故原因（循环风违规排瓦斯打开矿灯）,徐州沛屯矿瓦斯爆炸事故,2000年，徐州煤炭公司沛屯矿一掘进工作面局扇停风，撤人后4个小时换上新风机，刚回复通风就发生瓦斯爆炸，死亡9人。停风前迎头风量200m3/min，巷道断面S=8m2，已开掘100m，巷道内CH4浓度0.18%。为何如此低的瓦斯也发生了爆炸？,第八章矿井自然发火管理,一、基础管理1、按规定做好自燃倾向性鉴定：新建矿井的所有煤层、生产矿井延深新水平时，必须对所有煤层的自燃倾向性进行鉴定。2、有条件的矿井应尽可能进行煤的低温氧化试验，确定采空区“三带”的距离，由此从防火角度界定采煤工作面的推进速度。,二、开采过程中自然发火防治管理1、开采容易自燃和自燃的煤层（薄煤层除外）时，采煤工作面必须采用后退式开采。2、上（下）山采区采用自上（下）后下（上）的开采顺序。3、中央并列式通风系统采用边界后退式回采顺序。（此条在现场目前几乎做不到）4、避免在生产工作面旁侧进行其它工作面的掘进或回采。,5、相邻或上下工作面同时回采应合理设置错距,6、建立局部反风系统三河尖矿实例,张小楼矿实例千米皮带局部反风系统,7、合理选择风门位置,应遵循的总原则是：既起到应有的风流调节和控制作用，又不增大火区或采空区的漏风压差。如图风门位置合理吗？,如风门在F、C处，可以吗？,如图风门如何设置合理？,如图风门设置合理吗？,徐州大黄山矿348采空区实例,三、高瓦斯区域的自然发火防治问题,1、火风压对瓦斯浓度的影响,火风压造成旁侧分支巷道风流逆转（2-4为上行通风巷道）,如图,已知节点2和4点的标高分别为-260m和-300m，巷道24的风阻为0.02Ns2/m8，节点4的风压为98000pa。发火前风流中空气温度为20，瓦斯浓度为0.5%，风量为4