矿井通风与安全-金属非金属矿山

矿山通风与安全序言金属非金属地下矿山通风安全事故形势严峻

2009年，全国金属非金属矿山共发生生产安全事故1230起，死亡1542人，同比分别减少186起、525人，下降13.1%和25.4%。其中较大事故45起，死亡176人：中毒窒息事故12起，占26.7%，居第2位；死亡46人，占26.6%，居第1位。

重大事故4起、死亡70人：中毒窒息和火灾事故各1起，死亡28人。例如：

2009年9月8日，河南省灵宝市金源矿业公司第五分公司王家峪矿井下发生火灾事故，死亡13人。施工单位在对该矿区1532坑口进行支护时，巷道发生坍塌，造成井下电缆短路，引起木支护着火。事故发生后，施工单位当班12名井下作业人员中有6人安全升井、6人被困。施工单位随即自行组织6人下井施救，王家峪矿副主任接报后又带1人下井，致使14人被困井下，后专业矿山救护队抢救出1人。

2010发生的中毒窒息事故

2010年3月25日23时，云南省红河哈尼族彝族自治州个旧市睿达锡矿发生一起中毒窒息事故，造成5人死亡。（4人作业3人出坑，5人进坑寻找，废坑永久封闭的铁门、石墙破坏，进入4人熏倒，1人出坑报告生还）。

2010年3月10日湖南有色控股集团瑶岗仙矿业有限责任公司瑶岗仙钨矿发生的炮烟窒息事故，8名矿工中毒死亡。(留矿法采场早班放炮晚班4人到采场作业未出4名放矿工盲目施救）2010年03月08日云南红河建水县官厅镇牛滚塘矿区14号坑中毒窒息事故4人死亡（4人入坑巷道维护在废弃巷道的斜下山，发生中毒窒息）。2010年1月11日四川甘洛县甘洛鸿利达矿业有限责任公司乐日沟区块48号井通风不畅中毒窒息死亡3人。（井下停电没有双回路供电或有备用电源，风机停转）通风可靠

矿井安全生产的基础

返回矿井通风的目的与任务首先满足井下工作人员呼吸所必须的新鲜风量有效的稀释和排除矿井生产过程中产生的瓦斯和各种有毒有害气体达到允许的浓度给井下工作人员创造一个良好的工作环境所以要保证井下风流的质量（成分、温度、湿度和速度）和数量符合国家安全卫生标准，防止各种伤害和爆炸事故，保障井下人员身体健康和生命安全。对矿井通风的要求每个矿井、采场工作面都必须具有完善的通风系统合理的通风方式可靠的通风设施高效的主要通风风机以及相应的通风设施

矿井通风系统是由通风动力及其装置、通风网络和通风构筑物组成，通常被称为矿井的“心脏”与“动脉”，是保障矿井安全生产的最主要、最基础、最经济的技术手段。通风系统的安全可靠性在很大程度上决定了矿井的安全生产水平。通风方法防治各种灾害1井下空气成分及安全标准●井下空气主要成分氮气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氢气、氨气、水蒸气和浮尘等。井下所有作业地点的空气含尘量不得超过2mg/m³，进风井巷和采掘工作面的风源含尘量不得超过0.5mg/m³。▲氧气

——物理性质：无色、无味、无嗅；对空气的相对密度为1.11；微溶于水；能使物质氧化，并能助燃

——氧浓度与人的关系：◆休息时：0.25L/min左右;◆工作和行走时:1--3L/min;◆氧含量减至17%时:静止状态对人影响小,

工作时感到剧烈心跳和气喘；

◆氧含量减至9-12%时：人很快昏迷；◆氧含量减至6-9%时：很快失去知觉，若不急救就会死亡。在采掘工作面的进风流中，氧气浓度不得低于20%。●井下有害气体▲二氧化碳二氧化碳主要来源：

◆井下有机物的氧化分解；◆岩石缓慢氧化和矿井水与酸性岩石的分解；◆从岩层中涌出；◆自燃、井下发生火灾或煤尘、瓦斯燃烧爆炸；◆人的呼吸和爆破工作等。井下采掘工作面进风流中的二氧化碳不得高于0.5%▲氮气

物理性质：无色、无味、无嗅、无毒；对空气的相对密度为0.97；微溶于水；不助燃。氮气含量高时，可使氧含量相对减少使人窒息。

井下氮气含量增加原因：◆有机物的腐烂;

◆爆破工作;

◆岩层涌出。

▲一氧化碳

物理性质：无色、无味、无臭；剧毒性；浓度达到13-75%时具有爆炸性。一氧化碳来源：

◆爆破工作。1kg炸药爆炸可产生100L一氧化碳。◆柴油机火灾。最高允许浓度：0.0024%使用柴油机设备的矿井：小于60mg/m³

2013年6月13日晚9点30分，有7人进入位于雅安市天全县兴业乡铜厂村5组的一废弃矿井内实施抽水作业并失去联系。接到报警后，救援人员在6月14日凌晨1点30分，将入矿井的7名抽水作业者救出，不幸的是他们已遇难。据了解，出事矿井是一处关停多年的废弃矿井，初步确定，7名遇难者是非法进入矿井实施抽水作业，导致7人死亡的直接原因是：在井下使用汽油发电机发电抽水，井下氧气不足，汽油燃烧不完全，产生大量一氧化碳(遇难者位置的氧气浓度为14.7%、一氧化碳1750PPM、二氧化碳2.5%)，直接导致7人中毒死亡。▲二氧化氮来源：炸药爆炸，柴油机工作。危害性：对人的眼、鼻、呼吸道及肺部组织有强烈腐蚀作用，手指发黄，胸痛。最高允许浓度：0.00025%使用柴油机设备的矿井：10mg/m³▲二氧化硫物理性质：无色、有强烈的燃烧硫磺气味，易溶于水。危害性：对人的眼、鼻、呼吸道及肺部组织有强烈刺激腐蚀作用。最高允许浓度：0.0005%

▲硫化氢

物理性质：无色、有臭鸡蛋气味，易溶于水。具有燃烧、爆炸性。

危害性：

◆强毒性；

◆浓度达到6%时遇火爆炸。最高允许浓度：0.00066%

▲氢气

物理性质：无色、无味、无嗅；是最轻的气体；难溶于水；浓度达4-74%时有爆炸性

来源：

◆蓄电池机车的充电过程放出氢气；

◆火灾区域或矿层也可以放出氢气。

▲氨气

物理性质：氨水臭味；易溶于水。

危害性：毒性极强，刺激皮肤及上呼吸道而引起咳嗽、头晕，严重时失去知觉，以致死亡。

金属非金属矿井有毒气体主要有：一氧化碳氮氧化物硫化氢二氧化硫《金属非金属矿安全规程》对其接触限值有明确规定：2井下气候条件●井下气候条件

指井下空气的温度、湿度和风速三者综合所给予的舒适感觉程度。井下气候条件好坏，对人体健康和劳动生产率的提高有着重要影响，是保证矿井安全生产的重要因素。▲井下空气温度

《规程》规定：进风巷冬季的空气温度，应高于2℃；低于2℃时，应有暖风设施。▲井下空气湿度

定义：指空气中所含水蒸气的多少。表示方法：相对湿度、绝对湿度。矿井通风中所指的湿度，一般为相对湿度。井下状况：在采掘工作面和回风路线上，因气温几乎不变，故湿度几乎不变，一般都接近100%。▲井下允许风流风速井巷名称最高风速m/s专用风井，专用总进、回风道专用物料提升井风桥提升人员和物料的井筒，中段主要进、回风道，修理中的井筒，主要斜坡道运输巷道，采区进风道采场151210864矿井风量计算规定◆《规程》规定：

矿井所需风量，按下列要求分别计算，并取其中最大值：

——按井下同时工作的最多人数计算，供风量应不少于每人4m3／min：

—一按排尘风速计算，硐室型采场最低风速应不小于0.15m／s，巷道型采场和掘进巷道应不小于0.25m／s；电耙道和二次破碎巷道应不小于0.5m／s；箕斗硐室、破碎硐室等作业地点，可根据具体条件，在保证作业地点空气中有害物质的接触限值符合GBZ2规定的前提下，分别采用计算风量的排尘风速；

——有柴油设备运行的矿井，按同时作业机台数每千瓦每分钟供风量4m3计算。▲井下气候条件的改善

空气的预热：通常采用的方法是使用蒸汽或水暖设备，将部分风量预热，使混合后的气温不低于2℃

降温：

◆通风降温。提高矿井进风量、加大风速，建立合理通风系统，并联通风，采用下行风、W型通风等。◆杜绝热源及减弱其散热强度。避开局部热源、尽量利用岩石巷道进风等。◆用冷水喷雾降低工作面温度。◆制冷降温。三种方式：地面集中制冷、井下集中制冷、井下移动冷冻机制冷。4机械通风定义：利用通风机运转产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做机械通风机械通风与自然风压采用机械通风的矿井，自然风压也是始终存在的，并在各个时期内影响着矿井的通风工作，在通风管理工作中应给予充分重视，特别是高沼气矿井尤应注意。矿用通风机：按其服务范围和作用不同，可分为主要通风机（简称主要通风机）、辅助通风机（简称辅扇）和局部通风机（简称局部通风机）。主要通风机好象是矿井的“肺脏”，对矿井安全生产、职工的健康关系很大。矿井主要通风机不停的运转着，它所消耗的电量约占全矿井用电量的20-30%，个别矿井甚至高达50%，故合理地选择通风机，在经济上也有很大的意义。矿用通风机分类：（按其构造分）轴流式通风机：当矿井总风阻变化时，风量变化较小适用于风阻变化大要求风量变动小的矿井离心式通风机：当矿井总风阻变化时，风量变化较大风量调节比较方便对主要通风机的要求正常生产情况下，主扇应连续运转。当井下无污染作、时，主扇可适当减少风量运转；当井下完全无人作业时，允许暂时停止机械通风。当主扇发生故障或需要停机检查时，应立即向调度室和主管矿长报告，并通知所有井下作业人员。每台主扇应具有相同型号和规格的备用电动机，并有能迅速调换电动机的设施。对主要通风机的要求

主扇应有使矿井风流在10min内反向的措施。当利用轴流式风机反转反风时，其反风量应达到正常运转时风量的60％以上。每年至少进行一次反风试验，并测定主要风路反风后的风量。采用多级机站通风系统的矿山，主通风系统的每一台通风机都应满足反风要求，以保证整个系统可以反风。主扇或通风系统反风，应按照事故应急预案执行。对主要通风机的要求

主扇风机房，应设有测量风压、风量、电流、电压和轴承温度等的仪表。每班都应对扇风机运转情况进行检查，并填写运转记录。有自动监控及测试的主扇，每两周应进行一次自控系统的检查。。4矿井通风系统

矿井通风系统组成矿井通风系统通风网络通风设施通风动力装置关于矿井通风系统的定义矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路、通风动力和通风控制设施和总称。矿井通风系统包括：进回风在井田内布置方式；主要通风机的工作方法；通风网络。

矿井通风方式中央式：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。中央并列式：进、回风井布置在井田中央工业广场。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。(a)中央并列式主井副井风井

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。(b)中央分列式风井主井副井

两翼对角式

进风井位于井田中央，回风井设在沿走向的两翼。特点：通风路线较短，阻力和漏风较小，各采区间风阻较均衡，便于按需分风。工业广场不受回风污染和抽出式主要风机噪音危害。适用条件：井田走向长，产量高，需风量大，易自燃，有突出危险的矿井。

（c）两翼对角式风井风井主井副井非煤矿山中段通风网络结构的形式：①阶梯式：当矿体由边界回风井向入风井方向后退式回采时，可以利用上中段已结束作业的运输道做下中段的回风道，如下图。风门风窗123结构简单、工程量小、风流稳定；要求严格的后退式回采通风网络②平行双巷通风网：一条靠近矿体底盘，另一条靠近顶盘；一条做进风道，另一条做回风道。采场由本中段得到新鲜风流，污风经上中段或本中段的回风道排出。123结构简单，解决风流串联很有效；工程量较大，适于厚大、开采强度大的富矿体③棋盘式：由各阶段进风道、集中回风天井和总回风道构成。一般每隔一定距离（60~120m）保留一条贯通各阶段上下各中段的回风天井，并与总回风道连通。

总回风道集中回风天井适于多中段作业，通风构筑（风门、桥、窗）物多④上、下行间隔式：每隔一个阶段建立一条脈外集中回风平巷做回风用。

有利于解决多阶段作业的工作面风流串联问题，开凿工程量较平行双巷少；回风平巷必须专用，还须加强主扇对他的风量控制（3）合理的设置严密的风墙，可靠的风门，可调的风窗，有效的风桥5主要通风机工作方式主要通风机的工作方式有抽出式、压入式和抽压混合式三种。(1)抽出式主要通风机安设在回风井口。抽出式主要通风机的工作使整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从地面漏向矿内。当塌陷裂隙通向地表废旧小窑时，如采用抽出式，会把小窑积存的有害气体带到井下，同时使工作面的有效风量减小。

抽出式通风的特点1、负压状态，漏风从地面漏入井内。2、主要进风巷无需安设风门，便于运输、行人和通风管理。3、容易发生短路吸风。我国大部分矿山采用抽出式通风。（2）压入式主要通风机安设在入风井井口，在压入式主要通风机的作用下，整个通风系统都处在高于当地大气压力的正压状态。矿井地面漏风是从矿内漏向矿外。压入式通风时，需在入风巷道与地面连通的处所设置密闭或风门，以防止漏风。但其中有些是交通要道，人员、车辆或提升容器来往频繁，风门易受损坏，漏风较大，通风管理困难。

压入式通风的特点是：1、矿内空气处于正压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从井内漏向地面。2、压入式通风矿井中，由于要在矿井的主要进风巷中安装风门，使运输、行人不便，漏风较大，通风管理工作较困难。3、漏风大（1）压入式局部通风风筒口与工作面的距应<10m；局扇吸入口在贯穿风巷道上风侧，且距独头巷道口应

>10m；

局扇从贯穿风流巷道中吸取的风流不得超过该巷道风量的70%

>10m<10m压入式通风局扇布置6局部通风方法及安全管理>10m<5m（2）抽出式局部通风风筒口与工作面的距应

<5m；局扇吸入口在贯穿风巷道下风侧，且距独头巷道口应>10m；局扇从贯穿风流巷道中吸取的风流不得超过该巷道风量的70%

>5m（3）混合式局部通风压入风筒口与工作面的距离应<10m；抽出式局扇出风口在贯穿风巷道下风侧，且距独头巷道口>10m；抽出风筒入风口与压入进风口距离应>10m，且与压入风筒出风口距离应>5m

局扇从贯穿风流巷道中吸取的风流不得超过该巷道风量的70%>10m<10m>10m局扇通风一定要配有风筒

对风筒的要求

风筒应吊挂平直、牢固，接头严密，避免车碰和炮崩，并应经常维护，以减少漏风，降低阻力。

独头巷道（最少）通风时间

20~30分钟局部通风其他方法局部通风不用矿井总风压，但必需使用通风系统中的风流。（1）用全矿通风的风压作为动力进行局部通风，如下图利用纵向风障导风的局部通风可靠、但需一定的总风压还要考虑工程上可行纵向风障风窗（2）扩散通风只适用10~15m短距离的独头工作面

（3）引射器通风以高压水或者压缩空气为动力经喷头高速射出，在喷出射流周围造成负压区而吸入空气，使风筒中空气流出而通风掘进工作面（用引射器代替局扇），与文丘里管同理）

运转费用高、通常少采用。

这不同于用压气吹独头工作面。3）炮烟中毒抢救

1.迅速报告矿调度室；

2.抢救人员在进入危险区域前必须戴上防毒面具、自救器等防护用品；

3.危险区域的局扇保持开启；

4.必要时也应给中毒者戴上防毒面具、自救器，迅速把中毒者移到具有新鲜风流的地方，静卧保暖；

5.中毒者还没有停止呼吸或呼吸虽已停止但心脏还在跳动，先清除中毒者口腔、鼻腔内的杂物，使呼吸道保持畅通以后，立即进行人工呼吸；

6.心脏跳动已停止，应迅速进行心脏胸外挤压，同时进行人工呼吸。《规程》规定：

掘进工作面和通风不良的采场，应安装局部通风设备。局扇应有完善的保护装置。

局部通风的风筒口与工作面的距离：压入式通风应不超过10m；抽出式通风应不超过5m；混合式通风，压入风筒的出口应不超过10m，抽出风筒的人口应滞后压人风筒的出口5m以上。

人员进入独头工作面之前，应开动局部通风设备通风，确保空气质量满足作业要求。独头工作面有人作业时，局扇应连续运转。

停止作业并己撤除通风设备而又无贯穿风流通风的采场、独头上山或较长的独头巷道，应设栅栏和警示标志，防止人员进入。若需要重新进入，应进行通风和分析空气成分，确认安全方准进入。

风筒应吊挂平直、牢固，接头严密，避免车碰和炮崩，并应经常维护，以减少漏风，降低阻力。7矿井通风设施

矿井通风设施（通风构筑物）按用途不同分：通过风流的设施（主扇、风硐、风桥、反风设施、风窗）遮断风流的设施（挡风墙和风门）（1）风桥

在进风巷与回风巷交叉的地点，须设置风桥，使进风、回风分开。

——风量超过20m3／s时，应设绕道式风桥；风量为10～20m3时，可用砖、石、混凝土砌筑；风量小于l0m3／s时，可用铁风筒；

——木制风桥只准临时使用；

——风桥与巷道的连接处应做成弧形。（2）挡风墙（密闭）不通风、不行人行车的巷道内需设置风墙，用来封闭采空区、火区和废弃的旧巷等。按服务年限长短，风墙分为永久性和临时性两种。

（3）风门主要运输巷道应设两道风门，其间距应大于一列车的长度。手动风门应与风流方向成80°～85°的夹角，并逆风开启。4）风窗风窗是在风门上方开一小窗，并有可滑移的窗板用来改变窗口面积，使各风路中的风量满足调风的需要。

通风系统的要求矿井通风系统的有效风量率，应不低于60％。采场形成通风系统之前，不应进行回采作业。矿井主要进风风流，不得通过采空区和塌陷区，需要通过时，应砌筑严密的通风假巷引流。主要进风巷和回风巷，应经常维护，保持清洁和风流畅通，不应堆放材料和设备。进入矿井的空气，不应受到有害物质的污染。放射性矿山出风井与人风井的间距，应大于300m。从矿井排出的污风，不应对矿区环境造成危害。箕斗井不应兼作进风井。混合井作进风井时，应采取有效的净化措施，以保证风源质量。主要回风井巷，不应用作人行道。通风系统的要求各采掘工作面之间，不应采用不符合6.4.1要求的风流进行串联通风。井下破碎硐室、主溜井等处的污风，应引入回风道。井下炸药库，应有独立的回风道。充电硐室空气中氢气的含量，应不超过O．5％(按体积计算)。井下所有机电硐室，都应供给新鲜风流。采场、二次破碎巷道和电耙巷道，应利用贯穿风流通风或机械通风。电耙司机应位于风流的上风侧。采空区应及时密闭。采场开采结束后，应封闭所有与采空区相通的影响正常通风的巷道。通风构筑物(风门、风桥、风窗、挡风墙等)应由专人负责检查、维修，保持完好严密状态。主要运输巷道应设两道风门，其间距应大于一列车的长度。手动风门应与风流方向成80°～85°的夹角，并逆风开启。

矿井火灾是指发生在矿井井下或地面井口附近、威胁矿井安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧，是金属非金属矿山生产中的主要自然灾害之一。

它的发生和发展不仅会烧毁大量的资源和设备，而且产生大量的高温烟流和有害气体，危及井下工作人员的生命安全。8矿井火灾矿火灾防治是一项系统工程，其理论与技术的研究内容是围绕一个目标和三个问题。一个目标：防止矿井火灾发生，对于已发生的火灾要防止其扩大并最大限度地减小火灾中的人员伤亡和经济损失。

三个问题：

产生的原因、条件以及各类火灾发生过程和火灾是如何发生的？其内容主要是研究矿井火灾的类型特点，这是防灭火的理论基础；如何防止火灾发生？包括火源预测、火灾预防和预报技术；火灾发生后如何进行及时而有效的控制和处理。

引起矿井火灾燃烧的3要素：燃料（可燃物）、热源、供氧可燃物包括：固态：木材、橡胶等液态：燃油、润滑油等气态：热解产生的各种挥发性气体、一氧化碳等矿井火灾火源分带示意图燃烧带预热带冷却带焦化带外因火灾起火原因：

明火：吸烟、烤火、电焊、氧焊油料：在运输、保管、使用时不按规程要求操作引起火灾，如：润滑油、变压器油、液压设备用油、柴油、设备用油炸药：在运输、加工、使用过程中不按爆破规程操作引起火灾机械作用引起火灾，如：摩擦、振动、冲击电器设备的绝缘损坏和性能不良引起火灾，如：动力线、照明线、变压器、电动设备巷道火灾处断面温度分布模拟火灾预防措施1）必须有完善的通风系统矿井（机械）通风系统主要包括3部分：通风动力设备（扇风机、通风机）

矿井通风网络矿井通风构筑物（1）实现机械通风，主力扇风机能使矿井风流反转，所安装的扇风机符合设计要求矿用扇风机分类按其构造原理可以分为轴流式与离心式两大类。金属非金属矿山大多使用大风量低风压叶片式轴流扇风机作主辅扇，一般轴流式扇风机具有反转使风流反向的功能。少数矿井使用离心式扇风机。按矿用扇风机的井下使用的功能分为：主扇、辅扇和局扇为全矿井或者矿井某一翼通风的风机简称主扇，主扇外配扩散器，厂家经常有配套的扩散器供选用；

为矿井通风网路进行风量调节的风机简称辅扇；借助风筒为矿井局部地点通风的扇风机简称为局扇。

主扇

1

辅扇

2

3

局扇

（2）具备有效的通风网路（络），要求新鲜风流不受污染送到各中段工作面，并将污凤有序的排至地面，各工作面的风流互不串联

进风井巷、回风井巷、中段巷道、贯穿风流的采场、漏风等通道组成的通道网称之为矿井通风网络。非煤矿山通常是多中段同时作业，如果对各中段的入、回风流不适当敢安排，势必造成新鲜风流污染。为使各中段作业面都能从入风井得到新鲜风流，并将所排出的污凤送入回风井，各作业面的风流互不串联，就必须对各中段的入排风巷道统一安排，构成一定形式的中段通风网络结构。

2）综合预防措施1、按消防要求设置灭火器材，有足够的可靠的消防用水；2、使用阻燃电器设备，经常检查，及时更新，防止短路；3、加强职工教育，熟悉进下通道，了解逃生路线；4、禁止使用明火（抽烟、烤火、热饭）；5、焊接作业有审批和安