第八章 矿井安全生产.ppt

1、第八章 矿井安全生产,第一节 矿井瓦斯及防治 第二节 矿尘及其防治 第三节 矿井水灾治理 第四节 矿井防灭火 第五节 顶板事故及其防治 第六节 矿山救护,第一节 矿井瓦斯及防治,一、煤层瓦斯赋存与含量 1、矿井瓦斯及其性质 矿井瓦斯:从煤层或岩层中涌出的各种有毒、有害气体。瓦斯主要成份是CH4,还有C2H6 (乙烷)、 C3H8 (丙烷)、 CO2、N2、H2S、H2和一些稀有气体。,瓦斯的性质：甲烷的密度是空气密度的0.554倍，比重小。无色、无味、无臭。渗透能力是空气的1.6倍，微溶于水，在温度为20，压力为l013kPa的条件下，溶解度为35L100L，瓦斯有很强的扩散性，扩 散速度是空

2、气的134倍。瓦斯无毒，但是不能供人呼吸。瓦斯有燃烧和爆炸性。,2、瓦斯的生成 生成：是在煤炭的生成和变质过程中伴生的气体。 古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌作用分解而成。 高温、高压环境的成煤时期，由物理和化学作用，继续生成瓦斯。,3、瓦斯在煤体或围岩中的存在状态 存在状态：游离状态、吸附状态。 游离状态，也称自由状态，以自由气体形式存于煤体或围岩的孔隙和裂隙中。其量大小与存储空间的容积和瓦斯压力成正比，与瓦斯温度成反比。,吸附状态，分吸着状态和吸收状态两种。 吸着状态是在孔隙表面的固体分子引力作用下，瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附层；吸收状态是气体分子在较

3、高的气体压力作用下，深入到煤的分子团内部，如同气体溶解于液体中的状态。,相互转化:游离状态和吸附状态处于不断变化的动态平衡状态，一定条件下会相互转化。 压力增大或温度降低时，部分游离状态瓦斯转变为吸附状态，称为吸附现象；同时又会有部分吸附状态瓦斯转变为游离状态，称为解吸现象。,4、瓦斯含量 概念：在自然条件下，单位体积或单位重量的煤体或围岩中所含有的瓦斯量。 表示： m3/ m3或m3/t。是游离瓦斯和吸附瓦斯的总和。,二、瓦斯涌出 1.矿井瓦斯涌出形式 （1）普通涌出 从非常细微的裂隙中缓慢、均匀而持久地涌出。 特点：范围广，时间长，涌出量比重最大，是矿井瓦斯的主要涌出形式。,（2）特殊涌出

4、 包括瓦斯喷出和煤（岩）与瓦斯突出。 瓦斯喷出：开采工程中，从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中异常涌出大量瓦斯的现象。 特点：持续时间较短。 煤（岩）与瓦斯突出:在采掘生产工程中，在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯有煤体或岩体突然向采掘空间抛出的异常动力现象。 特点：持续时间极短（只有几秒或几十秒）。,2、矿井瓦斯涌出量 概念：在开采工程中，单位时间内从煤层本身、围岩和邻近煤层中涌出的瓦斯数量的总和（仅指普通涌出，不包括特殊涌出的瓦斯量）。 分类：绝对涌出量、相对涌出量。 绝对涌出量：指矿井在单位时间内涌出的瓦斯量。单位为m3/d或m3/min 相对涌出量:在正常生产情况下，平均日产1

5、t煤所涌出的瓦斯量。单位m3/t,3、影响瓦斯涌出量的因素 （1）自然因素 煤炭含量越高和开采深度越深相对瓦斯涌出量大；地面大气压力下降，采空区瓦斯涌出量增加。 （2）开采技术因素 开采顺序与回采方法，首采煤层（或分层）的相对瓦斯涌出量大，而后开采时其相对瓦斯涌出量减少；回采率越低，相对瓦斯涌出量越大,回采速度与产量，绝对瓦斯涌出量随回采速度或产量的增加而增高，增高量低于线性增量；故在高瓦斯综采面，快采快运可明显减少瓦斯涌出。 落煤工艺与基本顶来压步距； 通风压力与采空区密闭质量； 采场通风系统。,4、矿井瓦斯等级 低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量10m3/t,且绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3

6、/min。 高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量10m3/t或绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。 煤与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。矿井在建设和生产中发生过一次突出就定为煤与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。 每年必须对矿井进行矿井瓦斯等级签定工作，报省有关部门审批。,三、瓦斯爆炸及其防治 1、瓦斯爆炸条件及其危害 （1）瓦斯浓度 在空气中，瓦斯浓度小于5时没有爆炸性，但是这种低浓度瓦斯可以在火源周围燃烧，当火源消失时瓦斯则不能继续燃烧； 瓦斯浓度在516范围内时有爆炸性，当瓦斯浓度为95时爆炸威力最大； 瓦斯浓度超过16(假设瓦斯在整个空间中的分布是均匀的)时，则既不能燃烧也不能爆炸，但是这种高浓度瓦

7、斯具有潜在的爆炸危险，在混入新鲜空气之后有可能有爆炸性。,（2）、高温火源 实验表明，瓦斯的引火温度为650 750煤矿升下有多种可能出现的火源都有引燃瓦斯的可能 。 如吸烟、电焊和气焊、外因火灾和自然发火、电火花、井下爆破特别是违章爆破、摩擦碰撞以及静电放电产生的高温或火花等。,（3）、足够的氧气 当氧气浓度小于12时，瓦斯就不再具有爆炸性。 通过以上分析，我们将瓦斯爆炸的条件概括如下：瓦斯在空气中必须达到一定浓 度；必须有高温火源；必须有足够氧气。只有当以上3个条件同时存在时，瓦斯才 能发生爆炸。,（4）、 瓦斯爆炸的效应及危害 瓦斯爆炸产生的主要效应有高温和高压、冲击波以及大量的有害气体

8、。 高温和高压 瓦斯爆炸是放热反应，爆炸时瞬间释放出大量的热将使爆炸地点的温度和压力骤然升 高。在密闭空间里，瓦斯爆炸时的温度可达21502650 ；在自扩散条件下，瓦斯爆炸 时的温度可达1850 .由于井下老道处于半密闭、半自由扩散状态，因此，瓦斯爆炸时 的温度应在1850 以上。瓦斯所释放出的热量在形成高温的同时还会形成高压。据计 算，瓦斯爆炸的瞬间，爆炸空间里的压力约为710个大气压。高温能造成人体大面积的 皮肤烧伤和呼吸道的灼伤，能引起火灾，烧毁井下的设备、设施，还可能引起煤尘爆炸。 高压对人体也有一定的伤害。, 冲击波 瓦斯爆炸时因爆炸地点在瞬间形成高压区，将使爆炸地点的高压气体以极

9、高的速度沿巷道向外冲击，这种冲击称为直接冲击。据计算，直接冲击的速度可达每秒几百米，甚至上千米。由于爆炸地点的气体高速向外冲出，加之爆炸地点气体温度的下降(与周围物体及煤岩热交换)和水蒸气的凝结，在爆源附近又会形成空气稀薄的低压区，致使冲出的气体又以很高的速度返回爆源，这种冲击称为反向冲击。反向冲击虽较直接冲击弱，但因其是沿着遭受直接冲击破坏的巷道反冲的，所以其破坏性往往比直接冲击更大。 爆炸冲击波能破坏巷道、设备和设施，对灾区人员也有很强的杀伤力。除此之外，爆炸冲击波还可能引起二次爆炸甚至连续爆炸。如果直接冲击的高温高压气流在冲击的沿途扬起了煤尘或者遇到了积存的瓦斯，如果反向冲击的气流中含有

10、足够的瓦斯和氧气，而爆炸地点还存在火源，则都有可能使爆炸再次发生。,有害气体 瓦斯爆炸区的气体成分为： O2610，N28288， C0248，CO24。 产生大量一氧化碳，如果有煤尘参与爆炸，则生成的一氧化碳更多。据统计，在瓦斯爆炸所造成的伤亡入员中，一氧化碳中毒者占很大比例。,2、预防瓦斯爆炸的措施 （1）防止瓦斯积聚 加强矿井通风 加强瓦斯检查 及时处理局部积聚的瓦斯,瓦斯抽放 瓦斯抽放是将矿井瓦斯通过钻孔（或专门抽放瓦斯的巷道）、管道、瓦斯泵直接抽至地面。 抽放办法有： 本煤层抽放瓦斯 掘进巷道瓦斯抽放 邻近煤层抽放瓦斯 采空区抽放瓦斯 地面定向钻孔抽放瓦斯 抽出的瓦斯可以按浓度不同，

11、合理的加以利用：浓度为35%40%时，可作为工业或民用燃料；浓度50%以上的瓦斯可作为化工原料。采煤的同时抽采瓦斯，称之为煤气共采。,（2）防止瓦斯引燃 （3）限制瓦斯爆炸范围扩大： 分区通风 通风系统要简单 风井必须安装反风、防爆门 设置隔爆的岩粉棚或水槽,四、瓦斯喷出和煤与瓦斯突出及其预防 1、原因 喷出原因：孔洞、裂隙内积存大量高压游离瓦斯，当采掘接近或沟通这样的地区时，就沿裂隙突然喷出。 多数人认为，喷出和突出是地压、瓦斯、煤的力学性质综合作用的结果。,2、预防措施 （1）瓦斯喷出的预防措施 探、排、引、堵、通。 （2）煤与瓦斯突出的预防措施 开采保护层（图）,预防突出的局部性措施 振

12、动爆破、诱导突出和解除压力； 水力冲孔、释放潜能； 超前钻孔，排放瓦斯； 金属骨架、超前支架、卸压槽等,第二节矿尘及其防治,一、矿尘及其危害 1、对人体危害（导致尘肺病） 尘肺病员常见的并发症和继发症有肺结核、支气管炎、肺炎、肺气肿、肺源性心脏病等。存在并发症和出现继发症的尘肺病人，治疗难度更大，死亡率高。,2、煤尘爆炸 导致尘肺病和造成煤尘爆炸是矿尘最主要的危害。 除此之外，矿尘还有以下危害： 使井下作业场所的能见度降低，不利于人们及时发现事故隐患，会增加机械、人身事故发生的机会；加速机械设备的磨损，降低其使用寿命等。,二、煤尘爆炸的条件 1煤尘本身具有爆炸性 2空气中的悬浮煤尘达到一定浓度

13、 煤尘爆炸的下限浓度：褐煤为4555gm3左右、烟煤为110335g / m3 ;上限浓度一般为15002000g m3。 3有高温火源 爆炸温度一般为700800以上。 只有当以上3个条件同时具备时，媒尘才能爆炸，否则煤尘不能爆炸。,三、煤尘爆炸的防治措施 1、降尘措施 煤层注水湿润煤体、采空区灌水、水封爆破及水炮泥、喷雾洒水、控制风速、清扫落尘。 2、防止煤尘引燃的措施 与防止瓦斯引燃的措施相同。,3、限制煤尘爆炸范围扩大的措施 抑爆措施，机器或人工定期在巷道内撒布惰性岩粉（石灰岩粉、页岩粉、石膏粉、白云岩粉）。 隔爆措施，将局部爆炸隔离，在相关巷道内设置岩粉棚或水棚。,第三节 矿井水灾的

14、治理,一、矿井水与矿井水灾 矿井水：所有流入矿井中的水。 矿井水灾：矿井涌水量超过正常排水能力时，造成矿井水泛滥成灾的现象。,二、矿井水源及涌水通道 1、矿井水源 地面水源，主要是降水和地表水（河流、湖泊、沼泽、水库、积水洼地）。 地下水源，包括含水层水（压力高）、断层水和采空区水。 当断层与积水或含水层相通时，会造成水灾。 2、涌水通道 断层破碎带、采掘形成的裂隙、井行、封孔不好的旧钻孔。,三、矿井水灾的防治 1、地面防治水 防止井口灌水、防止地面渗水 2、井下防治水 探水、放水、隔水、截水、堵水。,第四节 矿井防灭火,一、矿井火灾及其分类 外因火灾：有外部火源引起的火灾。 电路短路、机械摩

15、擦、违章爆破产生的火焰、瓦斯和煤尘爆炸等可能引起的火灾。 内因火灾：由煤体或其他易燃物自身氧化积热、发生燃烧引起的火灾。 主要是煤体自然。,二、发生矿井火灾的基本条件 1、热源 氧化生热、爆破专业、机械摩擦、电路短路、吸烟等引火热源 2、可燃物 煤体、坑木、炸药、油料、塑料制品 3、足够的氧气,三、矿井火灾的预防 1、外因火灾预防 消除引火热源、采用不然或阻燃的材料、加强可燃物管理、加强火灾前期的预警。,2、煤体自然及其预防 （1）自燃及条件 煤体本身具有自然倾向性 等级：级极易自燃 级容易自燃 级交易自燃 级不易自燃。,煤呈破碎状态存在 破裂后表面积增加，吸氧、氧化能力大大加强，产生大量热。

16、 散热条件差 地点：存在大量遗煤的采空区、受地压破碎或出现裂隙的煤柱内、煤巷顶部的高冒处。,（2）煤体自燃的预防措施 合理确定矿井开拓开采系统及采煤方法 遵循原则：少留煤柱并减少其他煤遗损失、提高煤炭采出率；及时封闭隔绝采空区；推广无煤柱护巷；采用长壁采煤法，提高回采率；通风系统简单合理，合理布置通风设施（风门、风窗、风墙）,预防性灌浆 主要用来隔绝氧气和吸热降温。是目前防止内因火灾最有效、应用最广的一项措施。 阻化剂防火 其是阻止煤炭自燃的化学药剂。吸附在煤表面，形成稳定的抗氧化保护膜，降低煤的吸氧能力，阻止煤的氧化工程。 常用阻化剂：生石灰、氧化钠、水玻璃,四、矿井灭火 1、直接灭火 用水

17、、沙子、干粉、泡沫等。主用于发火初期，火势不大，温度不高，能接近火源的情况。 2、隔绝灭火法 用风墙，封闭所有通向火区的巷道，隔绝火区与空气，使火自行熄灭。,3、综合灭火法 当火区被封闭后，再向火区注入泥浆、惰性气体火采取均压灭火等，加速火灾熄灭。,第五节 顶板事故及其防止,一、采煤工作面顶板事故及其防治措施 工作面顶板事故分类：漏垮型、压垮型、推跨型、综合型冒顶。,预防措施： 支架性能应与煤层顶底板、倾角等开采条件相适应 支（支得起）、护（护得好）、稳（稳得住）。 提高采煤机械化程度 推行工作面支护质量与顶板动态检测技术,二、巷道顶板事故及其防治 井下巷道开挖后，由于巷道围岩约束条件与受力状

18、况发生改变，巷道围岩在重力作用下向巷道空间内运动。 预防措施： 合理选择巷道掘进位置和时间、及时观察巷道掘进中围岩的稳定状况、合理选择巷道支护方式与及时支护等。,第六节 矿山救护,一、现场人员的行动原则 1、撤退的一般原则 进风侧：迎风推出； 回风侧：佩戴自救器顺风流退出，尽量利用其他通路较快绕到新风流中去。 爆炸和火焰袭来：向下卧倒。 无法撤退：迅速进入避难硐室，等待救援。,矿井涌水时：撤退到矿井涌水地点的上部水平，当独头上山下部唯一的出口已被淹没时，可在独头各种面避难，以免受涌水伤害。 2、避难时注意事项 进入避难硐室前，在硐外留有衣物、矿灯等明显标志。硐室内留一盏明灯。可间断敲打铁器、岩

19、石等发出呼救信号。,二、矿工自救装置和设备 1、自救器 是轻便、便于携带的个人呼吸保护装备。 分类：过滤式、隔离式 过滤式，装有化学过滤器的滤毒装置。 隔离式 ，分化学氧自救器和压缩氧自救器。,化学氧自救器利用化学生养物质产生氧气，主要由于灾区缺氧环境。 压缩氧自救器利用压缩氧气供氧的隔离式呼吸保护器，可以反复多次使用。,2、紧急避险设施 为规范和促进煤矿井下紧急避险系统的建设、完善和管理工作，根据国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号）精神，制定了煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定 ，各类煤矿必须建立煤矿井下紧急避险系统。煤矿井下紧急避险系统的设计、建设、使用、维护和管理 必须按煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定 的有关规定执行。 紧急避险