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本章培训与考核要点:掌握矿井通风系统安全管理要点掌握瓦斯灾害防治要点掌握煤与瓦斯突出灾害防治要点掌握煤尘爆炸防治要点掌握井下火灾防治要点和火区管理要点一、矿井空气(一)矿井空气中的有害气体地面空气的成分是比较固定的,由79%的氮气、20.96%的氧气和0.04%的二氧化碳等气体组成。(二)矿井空气中的有害气体主要防治措施
加强通风。(2)加强有害气体的检查。(3)喷雾洒水或使用水炮泥。(4)禁入险区。(5)及时抢救,减少伤亡。(6)抽采瓦斯。二、矿井通风系统矿井通风系统是矿井通风方法、通风方式、通风网路与通风设施的总称。《煤矿安全规程》规定,矿井必须有完整的独立通风系统。改变全矿井通风系统时,必须编制通风设计及安全措施,由企业技术负责人审批。(一)矿井通风方法矿井通风方法:指主要通风机对矿井供风的工作方法。1.抽出式通风将矿井主要通风机安设在出风井一侧的地面上,新风经进风井流到井下各用风地点后,污风再通过通风机排出地表的一种矿井通风方法。2.压入式通风将矿井主要通风机安设在进风井一侧的地面上,新风经主要通风机加压后送入井下各用风地点,污风再经过回风井排出地表的一种矿井通风方法。3.混合式通风在进风井和回风井一侧都安设矿井主要通风机,新风经压入式主要通风机送入井下,污风经抽出式主要通风机排出井外的一种矿井通风方法。抽出式通风压入式通风(二)矿井通风方式矿井通风方式:指矿井进风井与回风井的布置方式。按进、回风井位置的不同,分为中央式、对角式、区域式和混合式四种。1.中央式(1)中央并列式。该方式适用于煤层倾角大、埋藏深、瓦斯与自然发火不严重的矿井。(2)中央边界式。该方式适用于瓦斯、自然发火严重的矿井。中央并列式通风系统中央边界式通风系统(二)矿井通风方式2.对角式(1)两翼对角式。该方式适用于所需风量大、易自燃、有煤与瓦斯突出的矿井。(2)分区对角式。该方式适用于煤层赋存较深的矿井。(3)混合式。由上述各种方式混合组成的通风方式称为混合式。两翼对角式通风系统分区对角式通风系统混合式通风系统(三)矿井通风设施通风设施按其作用可分为三类:引导风流的设施——风桥、风硐等;隔断风流的设施——风墙(密闭)、风门、防爆门等;调节控制风量的设施——风窗、调节风门(窗)等。三、矿井通风安全管理要点(一)矿井通风系统安全管理要点(1)矿井必须有完整的独立通风系统。(2)进、回风井之间和主要进、回风巷之间的每个联络巷中,必须砌筑永久性风墙。(3)进风井口必须布置在粉尘、有害和高温气体不能侵入的地点。(4)溜煤眼不得兼作风眼使用。(5)矿井通风系统图必须标明风流方向、风量和通风设施的安装地点。(6)巷道贯通前应当制定贯通专项措施,经矿总工程师审批。(7)开采容易自燃煤层的新建矿井应当采用分区式通风或者对角式通风。(8)新建、扩建矿井的回风井严禁兼作提升和行人通道。三、矿井通风安全管理要点(一)矿井通风系统安全管理要点(9)井下没有违反《煤矿安全规程》规定的扩散通风、采空区通风和利用局部通风机通风的采煤工作面。(10)采区专用回风巷不用于运输、安设电气设备,突出区不行人。(11)矿井每年进行1次通风能力核定。(12)矿井有效风量率不低于85%。(13)采煤工作面进、回风巷实际断面不小于设计断面的2/3。(14)每季度应至少检查维修1次反风设施(有记录),每年应进行1次反风演习。(二)采区通风系统安全管理要点(1)开拓水平、采区通风系统。(2)准备采区通风系统。(3)生产采区通风系统。(4)井下爆炸材料库、充电室、采区变电所都必须有独立的通风系统。(5)采空区必须及时封闭。(6)井下机电设备硐室应设在进风风流中。(三)采掘工作面通风安全管理要点(1)采煤工作面通风系统。采煤工作面必须采用矿井全风压通风,禁止采用局部通风机稀释瓦斯。(2)采煤工作面下行通风。煤层倾角大于8°的采煤工作面采用下行通风时,应当报矿总工程师批准。有突出危险的采煤工作面严禁采用下行通风。(3)突出矿井采煤工作面通风系统。①工作面回风应当直接进入专用回风巷。工作面回风侧不得设置调节风量的设施。②工作面必须采用矿井全风压通风,禁止采用局部通风机稀释瓦斯。③有突出危险的采煤工作面严禁采用下行通风。(三)采掘工作面通风安全管理要点(4)掘进工作面通风方式。掘进巷道要采用矿井全风压通风或局部通风机通风。(5)突出矿井掘进工作面通风系统。①井巷揭穿突出煤层前,具有独立的、可靠的通风系统。②工作面回风应当直接进入专用回风巷。③突出煤层双巷掘进工作面不得同时作业。(6)沿空工作面通风系统。进风和回风不得经过采空区。(三)采掘工作面通风安全管理要点(7)高瓦斯、突出矿井局部通风机安设管理。①压入式局部通风机和启动装置安装在进风巷道中,安装位置和风量符合要求。②煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面按规定安设备用局部通风机,并能自动切换。③局部通风机必须采用三专供电。④专用变压器最多可向4个不同掘进工作面的局部通风机供电;备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源。⑤严禁使用3台及以上局部通风机同时向1个掘进工作面供风。⑥不得使用1台局部通风机同时向2个及以上作业的掘进工作面供风。(三)采掘工作面通风安全管理要点(8)低瓦斯矿井局部通风机安设管理。①压入式局部通风机和启动装置安装在进风巷道中,安装位置和风量符合要求。②局部通风机可不配备备用局部通风机,但正常工作的局部通风机必须采用“三专”供电。(9)局部通风机安全装备。①正常工作和备用局部通风机均失电停止运转后,必须人工开启局部通风机。②必须实现风电闭锁和甲烷电闭锁。③每15天至少进行一次风电闭锁和甲烷电闭锁试验,每天应当进行一次正常工作的局部通风机与备用局部通风机自动切换试验。(三)采掘工作面通风安全管理要点(11)风筒安装。采用抗静电、阻燃风筒,风筒口到掘进工作面的距离、正常工作的局部通风机和备用局部通风机自动切换的交叉风筒接头的规格和安设标准,应当在作业规程中明确规定。(12)掘进工作面停风管理。使用局部通风机通风的掘进工作面,不得停风;因检修、停电、故障等原因停风时,必须将人员全部撤至全风压进风流处,切断电源,设置栅栏、警示标志,禁止人员入内。(13)恢复通风前,必须检查瓦斯。只有在局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时,方可人工开启局部通风机。(四)矿井主要通风机安全管理要点(1)主要通风机必须安装在地面。(2)必须保证主要通风机连续运转。(3)必须安装2套同等能力的主要通风机装置,其中1套备用,备用通风机必须能在10min内开动。(4)严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用。(5)装有主要通风机的出风井口应安装防爆门,防爆门每6个月检查维修1次。(6)至少每月检查1次主要通风机。(7)新安装的主要通风机投入使用前,必须进行试运转和通风机性能测定,以后每5年至少进行1次性能测定。(四)矿井主要通风机安全管理要点(8)主要通风机技术改造及更换叶片后必须进行性能测试。(9)井下严禁安设辅助通风机。(10)主要通风机停止运转管理。(11)矿井主要通风机安设监测系统,能够实时准确地监测通风机运行状态、风量、风压等参数。(12)严禁主要通风机房兼作他用。(13)生产矿井主要通风机必须装有反风设施,并能在10min内改变巷道中的风流方向;当风流方向改变后,主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40%。(五)通风设施安全管理要点(1)有构筑通风设施设计方案及安全措施,设施墙(桥)体采用不燃性材料构筑,其厚度不小于0.5m(防突风门、风窗墙体不小于0.8m),严密不漏风。(2)密闭、风门、风窗墙体周边按规定掏槽,墙体与煤岩接实,四周有不少于0.1m的裙边,周边及围岩不漏风;墙面平整,无裂缝、重缝和空缝。(3)设施5m范围内支护完好,无片帮、漏顶、杂物、积水和淤泥。(4)设施统一编号,每道设施有规格统一的施工说明及检查维护记录牌,风门及采空区密闭每周、其他设施每月至少检查1次设施完好及使用情况,有设施检修记录及管理台账。(五)通风设施安全管理要点(5)密闭管理要点。①密闭位置距全风压巷道口不大于5m,设有规格统一的瓦斯检查牌板和警标,距巷道口大于2m的设置栅栏;密闭前无瓦斯积聚。所有导电体在密闭处断开(在用管路采取绝缘措施处理的除外)。②密闭内有水时设有反水池或者反水管,采空区密闭设有观测孔、措施孔,且孔口设置阀门或者带有水封结构。(五)通风设施安全管理要点(6)风门、风窗管理要点。①每组风门不少于2道(含主要进、回风巷之间的联络巷设的反向风门),其间距不小于5m[通车风门间距不小于1列(辆)车长度]。②风门能自动关闭并连锁,使2道风门不能同时打开;门框包边沿口有衬垫,四周接触严密,门扇平整不漏风;风窗有可调控装置,调节可靠。③风门、风窗水沟处设有反水池或者挡风帘,轨道巷通车风门设有底槛,电缆、管路孔堵严,风筒穿过风门(风窗)墙体时,在墙上安装与胶质风筒直径匹配的硬质风筒。④不应在倾斜运输巷中设置风门,如果必须设置风门,应安设自动风门或设专人管理,并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车碰坏风门的安全措施。⑤开采突出煤层时,工作面回风侧不应设置风窗。(六)巷道贯通安全管理(1)掘进巷道贯通前,综合机械化掘进巷道在相距50m前、间距小于20m的平行巷道的联络巷贯通前,以及其他巷道在相距20m前,都必须停止一个工作面作业,做好调整通风系统的准备工作。(2)贯通时,必须由专人在现场统一指挥,停掘的工作面必须保持正常通风,设置栅栏及警标,经常检查风筒的完好状况和工作面及其回风流中的瓦斯浓度,瓦斯浓度超限时,必须立即处理。(3)贯通后,必须停止采区内的一切工作,立即调整通风系统,风流稳定后,方可恢复工作。(七)串联通风安全管理要求(1)采掘工作面都应实行独立通风。(2)布置独立通风有困难时,在制定措施后,可以采用串联通风,但串联通风次数不得超过1次。(3)布置独立通风确有困难时,其回风可以串入采煤工作面,但必须制定安全措施,且串联通风的次数不得超过1次;构成独立通风系统后,必须立即改为独立通风。(4)矿井开拓新水平和准备新采区,在未构成通风系统前,可将回风引入生产水平的进风中,该回风风流中的瓦斯浓度和二氧化碳浓度都不得超过0.5%。(5)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。一、矿井瓦斯基础知识矿井瓦斯是成煤过程中的伴生气体,是指以甲烷为主的有毒有害气体的总称。狭义的矿井瓦斯就是指甲烷(CH4)。(一)瓦斯的性质甲烷是无色、无味、无毒、无臭的气体;不易溶于水;相对空气密度为0.554,比空气轻,风速较低时,易积聚于巷道上部;具有燃烧性和爆炸性。瓦斯的赋存状态有两种:(1)游离状态。(2)吸附状态。(二)矿井瓦斯危害(1)瓦斯含量达到一定值时,遇火就会燃烧或爆炸。(2)当空气中瓦斯浓度很高时,空气中的氧含量相对降低,会使人窒息。(3)可以导致煤与瓦斯突出。(三)煤层瓦斯含量及瓦斯压力煤层瓦斯含量:是自然条件下单位体积或单位质量的煤或围岩中所含有的瓦斯量,是游离状态的瓦斯和吸附状态的瓦斯的总和。瓦斯压力:指瓦斯在煤层中所呈现的气体压力。
煤层瓦斯含量越大,瓦斯压力越高,透气性越好,瓦斯涌出量就越高。(四)瓦斯涌出形式和涌出量1.瓦斯涌出形式(1)普通涌出。是瓦斯涌出的主要形式。(2)特殊涌出。包括瓦斯喷出和煤与瓦斯突出两种现象。2.瓦斯涌出量瓦斯涌出量是指矿井建设和生产过程中涌进采掘空间的瓦斯量。瓦斯涌出量大小的表示方法有绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量两种。(五)矿井瓦斯等级与鉴定1.矿井瓦斯等级矿井瓦斯等级划分为:(1)低瓦斯矿井。(2)高瓦斯矿井。(3)煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。(五)矿井瓦斯等级与鉴定2.矿井瓦斯等级鉴定要求(1)一个矿井中只要有一个煤(岩)层发现瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。(2)每2年必须对低瓦斯矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定工作,鉴定结果报省级煤炭行业管理部门和省级煤矿安全监察机构。高瓦斯、突出矿井不再进行周期性瓦斯等级鉴定工作,但应当每年测定和计算矿井、采区、工作面瓦斯和二氧化碳涌出量,并报省级煤炭行业管理部门和煤矿安全监察机构。(3)突出煤层和突出矿井的鉴定工作应当由具备煤与瓦斯突出鉴定资质的机构承担。(五)矿井瓦斯等级与鉴定2.矿井瓦斯等级鉴定要求(4)瓦斯矿井生产过程中出现高瓦斯矿井情形之一的,煤矿企业应当立即认定该矿井为高瓦斯矿井,并报省级煤炭行业管理部门批准变更矿井瓦斯等级。(5)《防治煤与瓦斯突出细则》第十三条规定,非突出煤层出现下列情况之一的,应当立即进行煤层突出危险性鉴定,或者直接认定为突出煤层;鉴定或者直接认定完成前,应当按照突出煤层管理:①有瓦斯动力现象的。②煤层瓦斯压力达到或者超过0.74MPa的。③相邻矿井开采的同一煤层发生突出或者被鉴定、认定为突出煤层的。(五)矿井瓦斯等级与鉴定2.矿井瓦斯等级鉴定要求(6)突出煤层的认定按以下要求进行:①经事故调查确定为突出事故的所在煤层,或者根据《防治煤与瓦斯突出细则》第十三条要求按突出煤层管理超期未完成鉴定的,由省级煤炭行业管理部门直接认定为突出煤层。②煤矿企业自行认定为突出煤层的,应当报省级煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门和煤矿安全监察机构。二、瓦斯爆炸事故的防治(一)瓦斯爆炸的条件瓦斯浓度达到一定范围,一般为5%~16%;存在高温热源,一般认为是650~750℃;有足够的氧气,混合气体中氧气浓度不低于12%。三者缺一不可。(二)预防瓦斯爆炸预防瓦斯爆炸应从以下三个方面着手:防止瓦斯积聚;防止引燃火源;防止瓦斯爆炸灾害扩大。1.防止瓦斯积聚的措施1)加强通风加强通风是防止瓦斯积聚的根本措施。2)及时处理局部积存瓦斯应向瓦斯积存地点加大风量或提高风速,将瓦斯冲淡排出;引风将盲巷和顶板空洞内积存的瓦斯排出;必要时要采取抽放瓦斯的措施。3)抽采瓦斯抽采瓦斯的主要方法是向煤层和瓦斯积聚的区域打钻,将钻孔拉到专用的管路上,通过抽采设备将瓦斯抽到地面,进行利用或排放。4)加强检查对于井下易于积聚瓦斯的地方要强化管理,经常检查其浓度,尽量使其通风状况合理。若发现瓦斯超限及时处理。2.防止瓦斯燃烧的措施(1)禁止携带烟草及点火工具下井。(2)井下禁止使用电炉,井下和井口房内不准从事电焊、气焊和使用喷灯焊接等工作。(3)对电弧、火花也要进行严格的管理,在瓦斯矿井应选用矿用安全型、矿用防爆型或矿用安全火花型电气设备。(4)恢复送电时,要经过瓦斯检查人员检查后,才准许恢复送电工作。(5)严格执行“一炮三检”制度。(6)防止机电设备防爆性能失效或工作时出现火花以及爆破产生火焰等引燃瓦斯。【案例】2018年12月24日,延安市华龙煤业有限公司发生一起较大瓦斯爆炸事故,造成5人死亡。事故直接原因:喷浆队5名工人在未采取检查和排放瓦斯的情况下,擅自打开栅栏进入盲巷作业,携带的非防爆手机引燃盲巷内积聚的瓦斯,引起瓦斯爆炸。事故暴露出该矿安全管理混乱:安全生产规章制度及责任制不健全,安全管理人员未持证上岗。矿井通风管理混乱:501盘区东翼带式输送机运输巷临时停工,停止供风;停风区域设置栅栏、警标后,未对停工区内甲烷浓度进行检测;人员进入盲巷区域作业前未编制排放瓦斯的安全技术措施。3.防止瓦斯灾害事故扩大的措施(1)通风系统力求简单,实行分区通风,各水平、各采区和工作面应有独立的进、回风巷,无用的巷道应及时封闭,特别是连通进、出风井和总进、回风流的巷道都必须砌筑两道挡风墙,以防止瓦斯爆炸使风流短路。(2)主要通风机必须装有反风装置,并应定期进行试验。(3)要创造条件实现区域性反风。(4)装有主要通风机的井口,必须设置防爆门,以防止爆炸波冲毁局部通风机。3.防止瓦斯灾害事故扩大的措施(5)采掘工作面不经批准,不许使用串联通风。(6)设置水棚或岩粉棚、岩粉带,使瓦斯或煤尘爆炸的范围减小。(7)一旦发生瓦斯爆炸,主要通风机一定要保持正常运转状态,尽一切力量恢复由于爆炸而混乱的通风系统。(8)发生瓦斯爆炸时,灾区人员要镇静,应尽快戴上自救器,无自救器的用湿毛巾掩住口鼻,逆着冲击波的方向迅速进入就近的避难硐室等待救援,在硐室中精神要放松。(三)瓦斯积聚的处理1.有关规定临时停工的地点,不得停风;否则必须切断电源,设置栅栏,揭示警标,禁止人员进入,并向矿调度室报告。停工区内瓦斯或二氧化碳浓度达到3.0%或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》第一百三十五条规定不能立即处理时,必须在24h内封闭完毕。恢复已封闭的停工区或采掘工作接近这些地点时,必须事先排除其中积聚的瓦斯。排除瓦斯工作必须制定安全技术措施。严禁在停风或瓦斯超限的区域内作业。停风区中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%,最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3.0%时,必须采取安全措施,控制风流排放瓦斯。【案例】2019年9月28日,徐矿集团新疆赛尔能源有限责任公司三矿发生一起较大瓦斯爆炸事故,视频造成4人死亡、1人受伤,直接经济损失496万元。事故直接原因:该公司三矿在未采取有效措施的情况下,违章组织人员构筑永久密闭;封闭时A4东翼回风下山积聚的瓦斯沿密闭墙裂隙进入A4011火区,导致瓦斯燃烧并将火源引至A4东翼回风下山,引起瓦斯爆炸。暴露出的问题:该矿未设立专门的通风职能部门,未配备专职通风副总工程师和专职安全管理人员;生产、机电技术人员配备严重不足;调度员、安全监测监控工、瓦检员配备不足。该矿现场安全管理混乱,瓦斯超限时,不采取停电撤人措施,违章安排人员在瓦斯超限区域冒险作业。2.瓦斯积聚安全处理方法
处理瓦斯超限和积聚的方法有稀释排除、封闭隔绝和抽排瓦斯三种。1)排除瓦斯的原则排放瓦斯前,凡是排出瓦斯流经的巷道和被排放瓦斯风流切断安全出口的采掘工作面、硐室等地点必须切断电源,撤出人员,并设专人进行警戒。2)排除盲巷积聚瓦斯的方法(1)盲巷外断开风筒接头调节法。(2)利用风筒预留的三通调节法。(3)开启局部通风机附近的风门调节法。(4)利用煤矿智能型瓦斯排放器法。(5)稀释筒调节法。3)封闭巷道积聚瓦斯的排放方法长期停掘的巷道,积聚瓦斯甚多。排除这类巷道的积存瓦斯,一般采用分段排放法。4)顶板冒落空洞积聚瓦斯的处理方法(1)充填空洞法。(2)风流吹散法。(3)封闭抽放法。5)回采工作面上隅角瓦斯积聚的预防和处理方法(1)引导风流稀释。(2)抽排上隅角瓦斯。①风障法。②尾巷法。三、煤与瓦斯突出防治(一)煤与瓦斯突出的预兆(1)有声预兆。煤层在变形过程中发出劈裂声、爆竹声、闷雷声,间隔时间不一,在突出瞬间常伴有巨雷般的响声;支架受力发出“嘎嘎”声音甚至折裂声音。(2)无声预兆。其主要表现是:①煤层结构变化,层理紊乱,煤层由硬变软,由厚变薄,倾角由小变大,煤由湿变干,暗淡无光泽,煤层顶底板出现断裂,煤岩严重破坏等。②瓦斯涌出异常、煤尘增大、气温异常、气味异常,打钻喷瓦斯、喷煤粉并伴有哨声、蜂鸣声等。③地压显现、煤岩开裂掉碴、底鼓、煤岩自行剥落、煤壁颤动、钻孔变形等。(二)煤矿防突工作的原则和流程1.煤矿防突工作的原则防突工作必须坚持“区域综合防突措施先行、局部综合防突措施补充”的原则,按照“一矿一策、一面一策”的要求,实现“先抽后建、先抽后掘、先抽后采、预抽达标”。2.两个“四位一体”综合防突措施及其工作流程区域综合防突措施包括下列内容:(1)区域突出危险性预测。(2)区域防突措施。(3)区域防突措施效果检验。(4)区域验证。局部综合防突措施包括下列内容:(1)工作面突出危险性预测。(2)工作面防突措施。(3)工作面防突措施效果检验。(4)安全防护措施。【案例】2021年6月4日,河南能源化工集团鹤壁煤电公司第六煤矿发生较大煤与瓦斯突出事故,造成8人死亡、1人轻伤,直接经济损失892.39万元。事故直接原因:3002工作面运输巷煤层具有突出危险性,采取的防突措施未消除突出危险,3002工作面运输巷掘进工作面迎头附近区域穿层钻孔水力冲孔造成应力重新分布、地面压裂井造成应力集中增加了突出危险性,综掘机割煤扰动煤体,诱导煤与瓦斯突出。事故暴露出问题:对3002工作面运输巷区域防突设计审查不严格,未根据煤层变化情况修改设计;对施工现场监督管理不到位,对3002工作面运输巷掘进与相关单位平行作业的违规行为监督检查不到位;未认真履行跟班队长安全管理职责,未有效制止违规使用综掘机割煤。四、矿井瓦斯防治安全管理要点(一)矿井瓦斯安全检查和现场管理要点矿井瓦斯检查要点:①矿长、总工程师、爆破工、采掘区(队)长、通风区(队)长、工程技术人员、班长、流动电钳工、安全监测工、瓦斯检查工等下井时,携带便携式甲烷检测报警仪并开机使用;瓦斯检查工下井时还应携带光学瓦斯检测仪。②瓦斯检查地点、周期符合《煤矿安全规程》规定;瓦斯检查工在井下指定地点交接班,有记录。③瓦斯检查做到井下记录牌、瓦斯检查手册、瓦斯检查班报(台账)相一致;通风瓦斯日报及时上报矿长、总工程师签字,并有记录。四、矿井瓦斯防治安全管理要点(一)矿井瓦斯安全检查和现场管理要点矿井瓦斯现场管理要点:①采掘工作面及其他地点的瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》规定;瓦斯超限立即停止工作,撤出人员,按规定切断电源;查明瓦斯超限原因,落实防治措施。②临时停风地点停止作业、切断电源、撤出人员、设置栅栏和警标;长期停风区在24h内封闭完毕。③瓦斯排放按规定编制专项措施,经矿总工程师批准,并严格执行,且有记录;采煤工作面不使用局部通风机稀释瓦斯。(二)煤与瓦斯突出防治安全管理要点(1)煤与瓦斯突出矿井管理要点:①有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置防突机构,建立健全防突管理制度和各级岗位责任制。②编制矿井及井巷揭穿突出煤层的防突专项设计和所有区域防突措施设计,经企业技术负责人审批,新水平、新采区设计有防突设计篇章,并严格执行。③区域预测为无突出危险区的结果、保护效果和范围考察结果经企业技术负责人审批。④突出煤层采掘工作面编制防突专项设计及安全技术措施,经矿总工程师审批。⑤突出矿井必须编制突出事故应急预案。⑥突出矿井的管理人员和井下工作人员必须接受防突知识的培训,经考试合格后方可上岗作业。(2)煤与瓦斯突出矿井设备设施安全管理要点:①避难硐室、反向风门、压风自救装置、隔离式自救器、远距离爆破等安全防护措施符合《防治煤与瓦斯突出细则》要求。②突出煤层的采掘工作面、井巷揭煤工作面悬挂防突预测图板、综合防突措施管理牌板、允许推进距离标志牌,有区域预测、效果检验和测定煤层瓦斯压力、含量等钻孔的施工参数及检测数据牌板。③有采掘工作面瓦斯地质图、防突预测图、预抽煤层瓦斯区域防突措施竣工图和在突出煤层顶、底板掘进岩巷时地质预测巷道剖面图,各类图纸绘制修改及内容符合《防治煤与瓦斯突出细则》要求。④有防突钻孔施工记录和验收单,区域预测、预抽、效果检验及测定煤层瓦斯压力、含量等钻孔施工有视频监控监视钻孔深度录像及核查记录。(3)矿井瓦斯抽采安全管理要点:①瓦斯抽采设施、抽采泵站符合《煤矿安全规程》要求。②编制瓦斯抽采工程(包括钻场、钻孔、管路、抽采巷等)设计,并按设计施工。③对瓦斯抽采系统的瓦斯浓度、压力、流量等参数实时监测,定期人工检测比对。④每10天至少检查1次抽采管路系统,并有记录;抽采管路无破损、无漏气、无积水,抽采管路离地面高度不小于0.3m(采空区留管除外)。⑤抽采钻场及钻孔设置管理牌板,数据填写及时、准确,有记录和台账。⑥高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井及时进行瓦斯抽采达标评判。⑦矿井瓦斯抽采率符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》要求。一、矿井火灾基础知识导致矿井火灾发生的三个要素为:热源、可燃物和空气。(一)矿井火灾分类(1)根据燃烧物不同,矿井火灾可以分为煤炭自燃火灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧火灾和机电设备火灾等。(2)根据发火地点不同,矿井火灾可以分为地面火灾和井下火灾。(3)根据引火热源不同,矿井火灾可以分为外因火灾和内因火灾。一、矿井火灾基础知识(二)矿井火灾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个方面:(1)产生大量的有毒有害气体。(2)引发瓦斯、煤尘爆炸。(3)毁坏设备设施。(4)引起矿井风流状态紊乱。(5)烧毁资源、影响生产、造成重大经济损失。(三)煤矿防灭火原则煤矿防灭火工作必须坚持:预防为主、早期预警、因地制宜、综合治理的原则,制定井上、下防灭火措施。
二、矿井外因火灾及其预防(一)外因火灾种类煤矿井下的外因火灾,主要包括以下几种:(1)明火火灾。明火火灾是指井下吸烟,使用火电焊,使用电炉及灯泡取暖等引起的火灾。(2)电气火灾。电气火灾主要是由于机电设备性能不好,管理不善等引起的电火花。(3)爆破起火。爆破起火是指不按规定装药、爆破引发的火灾。(4)瓦斯、煤尘燃烧或爆炸引起的火灾。(5)摩擦火灾。摩擦火灾是指使用机械运输设备相互摩擦而引起的火灾。(二)外因火灾预防1.外因火灾预防对策外因火灾预防从两个方面进行:防止失控的高温热源;尽量采用不燃或阻燃材料支护和不燃或难燃制品,同时防止可燃物大量积存。【案例】2020年9月27日,重庆能投渝新能源有限公司松藻煤矿井下二号大倾角运煤上山带视频式输送机发生重大火灾事故,造成16人死亡、42人受伤,直接经济损失2501万元。事故直接原因:松藻煤矿二号大倾角运煤上山输送带下方煤矸堆积,起火点-63.3m标高处回程托辊被卡死、磨穿形成破口,内部沉积粉煤;磨损严重的输送带与起火点回程托辊滑动摩擦产生高温和火星,点燃回程托辊破口内积存的粉煤;带式输送机运转监护工发现输送带异常情况,电话通知地面集控中心停止带式输送机运行,紧急停机后静止的输送带被引燃,输送带阻燃性能不合格、巷道倾角大、上行通风,火势增强,引起输送带和煤混合燃烧;火灾烧毁设备,破坏通风设施,产生的有毒有害高温烟气快速蔓延至2324-1采煤工作面,造成重大人员伤亡。事故暴露出该矿重生产轻安全:该矿机电一队队长多次向煤矿机电副矿长、机电副总工程师、矿长等相关人员报告了二号大倾角带式输送机巷浮煤多,回程托辊、上托架损坏变形严重等问题和隐患,但相关领导红线意识缺失、重生产轻安全,均未实施停产整治,致使带式输送机巷隐患未彻底消除,导致事故发生。2.及时发现外因火灾的方法及时发现外因火灾是防止其发展和控制其危害的一个重要措施。(1)标志气体。一般情况下,采用CO和CO2等气体作为发生火灾的标志气体。(2)温升变色涂料。当涂料覆盖物温度升高超出其额定值时即会变色;当温度下降到正常值时,则又恢复原色。(3)火灾检测器。研制感温、感烟等火灾检测器,可以及时发现初期火灾,进行报警,同时启动灭火装置,将火灾扑灭。三、矿井内因火灾及其预防(一)内因火灾发火原因1.煤炭自燃条件
煤炭自燃的充分必要条件是:(1)有自燃倾向性的煤炭被开采后呈破碎状态,堆积厚度一般要大于0.4m。(2)有较好的蓄热条件。(3)有适量的通风供氧。氧浓度大于15%时,煤炭氧化方可较快进行。(4)上述三个条件共存的时间大于煤的自然发火期。四个条件缺一不可,前三个条件是必要条件,最后一个条件是煤炭充分条件。三、矿井内因火灾及其预防2.煤的自燃倾向性煤的自燃倾向性分为3类:容易自燃、自燃和不易自燃。煤的自燃倾向性主要取决于以下几个方面:(1)煤的变质程度。一般认为煤的变质程度越高、挥发分含量越低、灰分越大,其自燃倾向性越弱;反之则越强。(2)煤的物理性质。煤的孔隙发育、孔隙率越大,煤炭越破碎,与空气的接触面积越大,氧化自燃越容易。(3)煤岩成分。煤岩成分主要有丝煤、暗煤、亮煤和镜煤4种。(4)煤的含硫量。煤中含硫化铁越多,越容易自燃。3.煤的自然发火期自然发火期:指在开采过程中暴露的煤炭,从接触空气到发生自燃的一段时间。自然发火期越短的煤层自然发火的危险程度越大。煤层自然发火期的确定方法如下:(1)煤层中出现下列情况之一者,该煤层定为自然发火煤层:煤炭自燃引起明火;煤炭自燃产生烟雾;煤炭自燃产生煤油味;采空区测取的CO浓度超过矿井实际统计的临界指标。(2)巷道中煤层自然发火期以自然发火地点在揭露煤之日起至发生自然发火时为止的时间计算,一般以月为单位。(3)采煤工作面中煤层自然发火期应以工作面开切眼之日起至发生自然发火时为止的时间计算,一般以月为单位。(4)所有采煤工作面和巷道,都应进行自然发火期的统计,确定煤层最短自然发火期。(二)内因火灾的防治措施1.开采技术措施提高采出率,减少煤柱和采空区遗煤,破坏自燃的物质基础提高回采速度,回采后及时封闭采空区,缩短煤炭与空气接触的时间减少漏风,消除自燃的供氧条件2.预防性灌浆采用注浆防火时,应当遵守下列规定:(1)采(盘)区设计应当明确规定巷道布置方式、隔离煤柱尺寸、注浆系统、疏水系统、预筑密闭墙的位置及采掘顺序。(2)安排生产计划时,应当同时安排防火注浆计划,落实注浆地点、时间、进度、注浆浓度和注浆量。(3)对采(盘)区始采线、终采线、上下煤柱线内的采空区,应当加强防火注浆。(4)应当有注浆前疏水和注浆后防止溃浆、透水的措施。3.阻化剂防灭火(1)选用的阻化剂材料不得污染井下空气和危害人体健康。(2)必须在设计中对阻化剂的种类和数量、阻化效果等主要参数作出明确规定。(3)应当采取防止阻化剂腐蚀机械设备、支架等金属构件的措施。4.凝胶防灭火(1)选用的凝胶材料不得污染井下空气和危害人体健康,应当明确规定凝胶的配比、促凝时间、压注量等技术参数。(2)煤巷高冒区、局部有自燃危险煤柱裂隙和空洞等地点采用凝胶防灭火时,压注的凝胶必须充填满全部空间,其外表面应当喷浆封闭,并定期观测,发现老化、干裂时重新压注。(3)禁止使用含铵盐促凝剂凝胶材料。5.均压防灭火(1)有完整的区域风压和风阻资料以及完善的检测手段。(2)对采空区、火区等封闭区域可以采用闭区均压,同时必须有专人定期观测与分析封闭区域的漏风量、漏风方向、瓦斯浓度、氧气浓度、空气温度、密闭墙内外空气压差等状况,并记录在专用的防火记录簿内。(3)对受周围区域有毒有害气体侵入影响或者漏风难以控制的采煤工作面,确需采用开区均压时,必须经常检查均压区域内的巷道中风流流动状态,定期观测分析均压区域内瓦斯浓度、氧气浓度、一氧化碳浓度及压差变化情况。(4)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,保证均压状态稳定。(5)开采突出煤层时,采煤工作面回风侧不得设置调节风量的设施。6.氮气防灭火采用惰性气体防火时,根据矿井实际条件,并遵守下列规定:(1)惰性气体来源稳定可靠。(2)注入的惰性气体浓度不小于97%。(3)至少有1套专用的惰性气体输送管路系统及其附属安全设施。(4)有能连续监测采空区气体成分变化的监测系统。(5)有固定或者移动的温度观测站(点)和监测手段。(6)建立惰性气体防火管理制度和台账,有专人定期进行检测、分析并整理有关记录,发现问题及时报告处理。(7)编制安全专项措施,报矿总工程师审批。四、矿井火灾处理与控制矿井灭火方法可以分为直接灭火法、隔绝灭火法和综合灭火法。(一)直接灭火法1.用水灭火2.用砂子或岩粉灭火3.用化学灭火器灭火4.高倍数泡沫灭火5.燃油惰气灭火6.挖除火源灭火(二)隔绝灭火法
隔绝灭火法:是建造密闭墙切断通往火区的空气,进而使氧含量降低,达到灭火的目的。1.封闭火区的顺序(1)先进后回,即先封闭进风巷,后封闭回风巷。(2)先回后进,即先封闭回风巷,后封闭进风巷。(3)进、回风巷同时封闭,即进风巷和回风巷两边同时构筑密闭墙。2.封闭火区的方法和原则1)封闭火区的方法封闭火区的方法分为三种:(1)锁风封闭火区。(2)通风封闭火区。(3)注惰性气体封闭火区。封闭火区时保持通风的方法是最安全和最有效的方法,应用较广泛。2)封闭火区的原则封闭火区的原则是:“密、小、少、快”。“密”是指密闭墙要严密,尽量少漏风;“小”是指密闭范围要尽量小;“少”是指密闭墙的道数要少;“快”是指密闭墙的施工速度要快。(三)综合灭火法综合灭火法是隔绝灭火与其他灭火的综合应用,如直接灭火无效时,在封闭火区的基础上,再采取灌浆、注入惰性气体或喷阻化剂等措施。综合灭火法既可以用于扑灭矿井火灾,还可以有针对性地预防采空区等有自然发火危险和受火区威胁的地段。(四)火灾时期风流的紊乱及控制1.火风压火灾时高温烟流流过巷道所在的回路中的自然风压发生变化,这种因火灾而产生的自然风压变化量,在灾变通风中称为火风压。2.矿井火灾时期风流紊乱现象(1)风流(烟流)逆转。(2)烟流逆退。(3)烟流滚退。3.处理火灾时的控风方法处理火灾时的控风方法有:
正常通风、减少风量
增加风量、火烟短路
反风、停止主要通风机运转等。五、火区的管理与启封(一)火区管理1.火区卡片管理
(1)煤矿必须绘制火区位置关系图,注明所有火区和曾经发火的地点。
(2)火区管理卡片应当包括下列内容:
①火区基本情况登记表。
②火灾事故报告表。
③火区灌注灭火材料记录表。
④防火墙观测记录表。
2.火区周围采掘管理
不得在火区的同一煤层的周围进行采掘工作。在同一煤层同一水平的火区两侧、煤层倾角小于35°的火区下部区段、火区下方邻近煤层进行采掘时,必须编制设计。(二)火区启封火区同时具备下列条件时,方可认为火已熄灭:(1)火区内的空气温度下降到30℃以下,或者与火灾发生前该区的日常空气温度相同。(2)火区内空气中的氧气浓度降到5.0%以下。(3)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。(4)火区的出水温度低于25℃,或者与火灾发生前该区的日常出水温度相同。(5)上述4项指标持续稳定1个月以上。六、矿井火灾防治的安全管理要点(一)外因火灾的安全管理1.安全设施(1)生产和在建矿井都必须制定井上、井下防火措施。(2)木料场、矸石山、炉灰场与进风井的距离不得小于80m。(3)矿井必须设地面消防水池和井下消防管路系统。(4)新建矿井的永久井架、井口房和以井口为中心的联合建筑,都必须用不燃性材料。(5)进风井口应装设防火铁门。六、矿井火灾防治的安全管理要点2.明火管理(1)井口房和通风机房附近20m内,不得有烟火或用火炉取暖。暖风道和压入式通风的风硐必须用不燃性材料砌筑,并应至少装设两道防火门。(2)井筒、平硐与各水平的连接处及井底车场,主要绞车道与主要运输巷、回风巷的连接处,井下机电设备硐室,主要巷道内带式输送机机头前后两端各20m范围内,都必须用不燃性材料支护。在井下和井口房,严禁采用可燃性材料搭设临时操作间、休息室。(3)井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。3.电焊、气焊、喷灯焊接注意事项(1)电焊、气焊和喷灯焊接等工作地点的前后两端各10m的井巷范围内,应是不燃性材料支护,并应有供水管路,有专人负责喷水。该地点应至少备有两个灭火器。(2)在井口房、井筒和倾斜巷道内进行电焊、气焊和喷灯焊接时,必须在工作地点的下方用不燃性材料设施接收火星。(3)电焊、气焊和喷灯焊接等工作地点的风流中,瓦斯浓度不得超过0.5%,只有在检查证明作业地点附近20m范围内巷道顶部和支护背板后无瓦斯积存时,方可进行作业。(4)电焊、气焊和喷灯焊接等工作完毕后,工作地点应再次用水喷洒,并有专人在工作地点检查不少于1h,发现异状,立即处理。(5)在有煤(岩)与瓦斯突出的矿井中,进行电焊、气焊和喷灯焊接时,在突出危险区内必须停止一切工作。【案例】2020年12月4日,重庆市永川区吊水洞煤矿井下发生重大火灾事故,造成23人死亡、1人重伤,视频直接经济损失2632万元。事故直接原因:重庆市胜杰再生资源回收有限公司在吊水洞煤矿井下回撤设备时,回撤人员在-85m水泵房内违规使用氧气/液化石油气切割水泵吸水管,掉落的高温熔渣引燃了水仓吸水井内沉积的油垢,油垢和岩层渗出油燃烧产生大量有毒有害烟气,在火风压作用下蔓延至进风巷,造成人员伤亡。4.各种油料的管理井下使用的汽油、煤油和变压器油必须装入盖严的铁桶内,由专人押送至使用地点,剩余的汽油、煤油和变压器油必须运回地面,严禁在井下存放。井下使用的润滑油、棉纱、布头和纸等,必须存放在盖严的铁桶内。用过的棉纱、布头和纸,也必须放在盖严的铁桶内,并有专人定期送到地面处理,不得乱放乱扔。严禁将剩油、废油泼洒在井巷和硐室内。5.消防器材的管理(1)井上消防材料库应设在井口附近,并有轨道直达井口,但不得设在井口房内。(2)井下消防材料库应设在每一生产水平的井底车场或主要运输大巷中,并应装备消防列车。(3)消防材料库储存的材料、工具和数量应符合有关规定,并定期检查和更换,不得挪作他用。(二)内因火灾的安全管理内因火灾的安全管理要本着“预防为主,加强预测,重点治理”的原则,从掘进、开采到停采实行全过程的安全管理。1.煤巷掘进阶段2.工作面生产阶段3.停采封闭阶段1.煤巷掘进阶段(1)掘进期间应观测以下数据:①定点连续监测巷道内CO和CH4的浓度,并绘制监测参数的变化曲线。②定期测定区域均压系统状况。③绘制掘进巷道的素描图,并标明冒顶、断层、硐室等位置。④正常情况下,沿空掘进巷道,每周测定一次采空区温度并取气样分析。若出现异常,必须每班至少进行一次温度测定,每天进行一次钻孔气样分析。根据钻孔的温度和气体浓度,分别绘制与时间的变化曲线。⑤沿空掘进揭露联络巷、溜煤眼、废弃巷道时,要及时采取措施,进行防灭火处理。(2)根据掘进期间观测的数据,识别诊断自燃危险区域,预测其发展趋势,确定发生灾变的危险区域及最短时间。2.工作面生产阶段(1)生产期间的通风管理包括以下内容:①正常回采时,每月测定一次实施区域性均压管理的均压状况;每旬至少测定一次进风巷和回风巷的风量,发现风量变化较大时,应立即汇报处理。②定点连续监测工作面回风巷的CO浓度;采煤工作面回风隅角的CO浓度每班至少检测两次。③地测部门按规定统计工作面推进速度、采空区遗煤情况,把观测数据填入平面图。(2)根据观测和监测参数诊断可能出现的隐患和自燃危险区域,预测其发展趋势、可能发生灾变的最短时间和工作面最小安全推进速度。(3)预防措施有以下几种:①对巷道自燃危险区域采用喷浆和注凝胶等措施;对采空区自燃危险区域采用加快推进速度、注氮、灌浆或气雾阻化剂等防治自然发火措施。②对采过的溜煤眼、联络巷等与采空区相通的巷道,必须采取可靠的封堵措施。③根据预测预报结果,确定有效的预防措施和具体的实施方案,并及时组织实施。3.停采封闭阶段(1)采煤工作面停采、回撤期间,应及时调整工作面风量,并进行自燃危险性预测,有危险时应采取预防措施。(2)停采后,必须加强工作面及回风流的气体和温度的监测。(3)采煤工作面回采结束后,应及时组织回撤,并进行永久性封闭。从停采之日起,最迟不得超过45天,并预留注浆管路和观测孔。(4)工作面封闭后,必须对终采线采取注浆等措施进行预防性处理;必须采取均压措施,降低采空区漏风。(5)记录终采线附近的采空区状况、丢煤情况、处理情况等,存档备查。一、矿井粉尘的危害1.对环境的污染2.煤尘爆炸3.机械损害4.职业病(1)采煤工作面。主要产尘工序有采煤机落煤、装煤、液压支架移架、运输转载、输送机运煤和爆破等。综采放顶煤工作面的放煤工序也会产生大量煤尘。(2)掘进工作面。产尘工序主要有机械破岩(煤)、装岩、爆破、煤矸运输转载及锚喷等。(3)其他地点。巷道维修的锚喷现场和煤炭装载、转载、卸载点等都产生高浓度粉尘。据统计,采煤工作面产尘量占45%~80%,掘进工作面产尘量占20%~38%,锚喷作业点产尘量占10%~15%,运输通风巷道产尘量占5%~10%,其他作业点产尘量占
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