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1、矿井通风与灾害防治第一节 矿井通风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，作用如下：1、供给人员呼吸；2、稀释并排出各种有害气体和矿尘；3、降低环境温度，创造良好的矿内工作环境；4、在发生灾变时能够根据撤人救灾的需要调节和控制风流。矿井通风是矿井安全生产的基本保障，要保证矿井空气的质量符合要求。一、井下空气矿井正常情况下，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。井下空气中的有害气体和允许浓度1.井下空气中的有害气体及危害（1）二氧化碳(C0 2)。不助燃、不能供人呼吸，略有毒性，易溶于水。在新鲜空气中含有
2、微量的二氧化碳对人体无害，但当空气中二氧化碳的浓度过高时，也将使空气中的氧浓度相对降低，轻则使人呼吸加快，呼吸量增加，严重时也可能造成人员中毒或窒息。二氧化碳中毒症状与浓度的关系二氧化碳浓度(体积)主 要 症 状 1 35679911呼吸加深，但对工作效率无明显影响呼吸急促，心跳加快，头痛，人体很快疲劳呼吸困难，头痛，恶心，呕吐，耳鸣严重喘息，极度虚弱无力动作不协调，大约十分钟可发生昏迷几分钟内可导致死亡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。煤矿安全规程规定：采掘工作面进风流中CO 2的浓度超过0.5%时，矿井总回风巷
3、或一翼回风巷中CO 2的浓度超过0.75%时，采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中CO 2的浓度超过1.5%时，都要按煤矿安全规程规定进行处理。（2）一氧化碳(CO)。一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体。一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓度在1375时有爆炸的危险。空气中一氧化碳的主要来源：井下爆破；矿井火灾；煤炭自燃以及煤尘、瓦斯爆炸事故等。一氧化碳与人体血液中血红素的亲合力比氧大250300 倍(血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞)。一旦一氧化碳进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合，因而减少了血红素与氧结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液“窒息”。所以，医学
4、上又将一氧化碳称为血液窒息性气体。一氧化碳中毒症状与浓度的关系（3）硫化氢(H 2S)。一氧化碳浓度（体积）/%主要症状0.020.080.321.2823 小时内可能引起轻微头痛40 分钟内出现头痛，眩晕和恶心。2 小时内发生体温和血压下降，脉搏微弱，出冷汗，可能出现昏迷510 分钟内出现头痛、眩晕。半小时内可能出现昏迷并有死亡危险几分钟内出现昏迷和死亡硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当空气中浓度达到0.0001即可嗅到，但当浓度较高时，因嗅觉神经中毒麻痹，反而嗅不到。所以它可能积存于老窑采空区、旧巷的积水中。硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓度为4.345.5时有爆炸危险。硫化氢剧毒，有强烈
5、的刺激作用，不但能引起鼻炎、气管炎和肺水肿；而且还能阻碍生物的氧化过程，使人体缺氧。空气中硫化氢的主要来源。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；有些矿区煤层中也有硫化氢涌出。（4）二氧化硫(SO 2)。二氧化硫无色、有强烈的硫磺气味及酸味，当空气中二氧化硫浓度达到O.0005即可嗅到。其相对密度为2.22，在风速较小时，易积聚于巷道的底部。二氧化硫易溶于水。二氧化硫遇水后生成硫酸，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。当空气中二氧化硫浓度达到0.002时，眼及呼吸器官即感到有强烈的刺激；浓度达到O.05时，短时间内即有生命危险。空气中二氧化
6、硫主要来源于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）甲烷(CH 4)。甲烷是一种无色、无味、无臭的气体，比空气轻，微溶于水，具有很强的扩散性，甲烷无毒，在一定条件下会发生爆炸或燃烧，井下空气中的甲烷主要是从煤体和采空区内涌出的。1983年9月6日中平能化某矿综采工作面正在安装，因主通风机停风，致使相邻采空区以氮气为主的有害气体大量涌出，使安装人员缺氧窒息死亡12人，受伤11人。2.井下空气中有害气体的允许浓度矿井空气中有害气体对井下作业人员的生命安全危害极大，因此煤矿安全规程对常见有害气体的安全标准都做了明确的规定。 矿井空气中有害气体的最高容许浓度有害气体名称 符
7、号最高容许浓度（）一氧化碳二氧化硫硫化氢C0SO2H2SO.0024O.00050.000663.防止有害气体危害的措施(1)加强通风，冲淡有害气体。这也是矿井通风的基本任务之一。(2)坚持检查，争取主动。是防患于未然，防止有害气体危害的一种重要手段。(3)喷雾洒水，减少生成。(4)禁入险区，避免窒息。在不通风的旧巷口要设置栅栏，并挂上“禁止入内”的牌子。矿井地质工常常因工作需要进巷道跑采面，但绝对不能进入盲巷，以避免窒息死亡事故的发生。(5)及时抢救，减少伤亡。(6)抽放瓦斯，变害为宝。煤矿建设安全避险“六大系统”（一）建设完善矿井监测监控系统。（二）建设完善煤矿井下人员定位系统。（三）建设
8、完善井下紧急避险系统。（四）建设完善矿井压风自救系统。（五）建设完善矿井供水施救系统。（六）建设完善矿井通信联络系统。第二节 矿井瓦斯防治瓦斯是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，是成煤过程中的一种伴生产物，有时也单独指甲烷（CH 4） 。瓦斯是一种无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度是 0.554，比空气轻，在静止的空气或风速较低的巷道中，往往首先积聚于巷道的顶部。在风流处于紊流的巷道或工作面中，由于冒顶造成的空洞也是瓦斯容易积聚的地方。瓦斯无毒，但是不能供人呼吸。瓦斯三大危害：1、 瓦斯具有爆炸性2、 瓦斯具有燃烧性。3、 瓦斯具有窒息性。瓦斯是煤矿井下的主要灾害性事故因素之
9、一。煤矿有多种事故与瓦斯有关，其中最主要的是瓦斯爆炸事故和煤与瓦斯突出事故，其次还有瓦斯窒息事故，瓦斯燃烧事故，瓦斯喷出事故。一、瓦斯爆炸的基本条件及危害（一）瓦斯爆炸的基本条件1.瓦斯爆炸的条件瓦斯爆炸的发生必须具备 3 个基本条件：瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为 5%16%。有足够能量的引火源。引火源温度不低于650750，且持续时间大于瓦斯爆炸的感应期。混合气体中氧的浓度不低于 12%。2.影响瓦斯爆炸界限的因素瓦斯爆炸下限 5%，上限 16%是指瓦斯空气混合气体爆炸的大致范围，随着其它可燃气体的混入，瓦斯爆炸界限会发生变化，而环境温度、压力及点燃源的能量等都对瓦斯爆炸限有影响，因此，瓦斯
10、爆炸的界限并不是一个固定不变的常数。可燃气体的混入会使瓦斯下限降低。爆炸性煤尘的混入会使瓦斯爆炸下限降低。惰性气体的混入降低瓦斯爆炸的危险性。瓦斯浓度与点火温度。不同的瓦斯浓度，所需的点火温度不同，瓦斯浓度在 7%-8%时，所需的点火温度最低。3.引燃瓦斯的点火源明火火焰这类点火源的特点是伴随有燃烧化学反应。如明火、井下焊接产生的火焰、放炮火焰、煤炭自燃产生的明火、设备失爆产生的火焰、油火等。炽热表面和炽热气体炽热的表面，如电炉、白炽灯、过流引起的线路灼热、输送带打滑机械摩擦引起的金属表面炽热等都会引起瓦斯爆炸。炽热的废气或火灾产生的高温烟流与瓦斯相遇时发生氧化、燃烧等化学反应，也会引起瓦斯爆
11、炸。机械摩擦及撞击火花矿用设备在使用过程中的摩擦和撞击所产生的火花可引燃瓦斯。如跑车时车辆和轨道的摩擦、金属器件之间的撞击、钢件与岩石的碰撞、矿用机械的割齿同巷道坚固岩石的摩擦、巷道塌落的岩石同岩石的碰撞(主要是岩浆岩等坚硬岩石间的碰撞)等都能产生能足以引燃瓦斯的火花。电火花电火花主要包括电弧放电、电气火花和静电产生的火花。瓦斯爆炸的最小点燃能量是 0.28mJ,假设人体的电容为200pF，化纤衣服静电电位为 15KV，则其放电的能量可达22.5mJ，大大超过了瓦斯爆炸的最小点燃能量。因此井下工作人员必须穿棉织品衣物。井下输电线路的短路、接头不符合要求及带电检修等都是造成瓦斯爆炸的主要原因。地
12、面闪电通过矿管路传输到井下也可能引燃瓦斯。（二）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.爆炸冲击波在爆炸发生时，首先到达的是爆炸冲击波。爆炸冲击波的传播速度总大于音速，最高可达 1000m/s 以上，冲击波正向传播的峰值压力一般为 5-8 个大气压，最高可达 20个大气压。冲击波造成的危害主要是人员的创伤、巷道支架的毁坏、冒顶、井下设备的翻倒和破坏、摧毁矿井通风设施等。 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
13、气设备、电缆，并可能引燃井巷中的可燃物，产生新的火源。3.有害气体瓦斯爆炸过后，矿井中氧气的浓度下降，燃烧生成大量的 CO2和水蒸气。如果有煤尘参与爆炸，则生成的一氧化碳更多，成为井下人员伤亡的主要因素之一。上述三个有害因素的危险程度与它们波及的范围有关，火焰锋面的传播范围较小，一般为几十米至几百米，少数情况下可达到几千米。冲击波的传播一般为几千米，甚至冲出地面。二、防止瓦斯爆炸的措施（一）防止瓦斯积聚的措施瓦斯积聚是指局部空间(体积不超过 0.5m3)瓦斯浓度超过 2%的现象。煤矿井下容易发生瓦斯积聚的地点是采掘工作面和通风不良的场所，防止瓦斯积聚要从以下几个方面采取措施。1.加强通风2.加
14、强瓦斯检查与监控3.及时处理局部积聚的瓦斯4.进行瓦斯抽放（二）防止瓦斯被引燃1.防止明火。 规程中规定：严禁携带烟草和点火物品下井；井口房、通风机房和抽放瓦斯泵站附近 20 m 内，不得有烟火或用火炉取暖；井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊接等工作。2.防止出现电火花。井下必须使用防爆型电气设备；所有电缆接头不准有“鸡爪子” 、 “羊尾巴”和明接头；井下不准带电作业；严禁在井下拆开敲打和撞击矿灯；矿灯必须有可靠的短路保护装置；高瓦斯矿井应装有短路保护器。3.防止出现炮火。井下爆破必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管，必须使用发爆器，严禁使用其它电源作为起爆电源。炮眼装药量要适当，炮泥必
15、须封足封实，严禁裸露爆破。4.防止撞击和摩擦火花的产生。5.对井下火区必须加强管理。6.防止其他火源的出现。要防止地面的闪电或其他突发的电流通过管道传到井下；防止出现静电火花。（三）防止瓦斯爆炸事故扩大的措施1.采掘工作面应采用独立通风。2.通风系统力求简单。3.装有主要通风机的出风井口应安装防爆门，防止瓦斯爆炸毁坏通风机给救灾和恢复生产增加困难。4.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。5.井下作业人员都应熟练掌握自救器的开启和佩戴方法，并熟悉自己工作地点的避灾路线。【案例】平顶山某矿瓦斯煤尘爆炸事故1981 年 11 月 24 日中平能化集团某矿二水
16、平戊二采区发生瓦斯煤尘爆炸事故。死亡 133 人，重伤 8 人，轻伤 23人，造成全矿停产 27 天。事故原因：采面回风巷电缆挤坏，接地掉闸，停风停电，致使瓦斯超限；处理电缆接地时装煤机防爆接线盒未盖，操作线裸露，铜线搭接，人员撤出时未把控制装煤机开关置于断电装置，风机停转时未把风电闭锁开关和风机开关手把打到停电位置。在上述情况下，四点班有人违章送电，形成短路，产生火花，引起瓦斯燃烧爆炸，扬起煤尘传导爆炸。【案例】平顶山鲁山某煤矿瓦斯煤尘爆炸事故1997 年 3 月 4 日平顶山鲁山某煤矿南井发生瓦斯煤尘爆炸，造成 42 人死亡，3 人受伤，由于该矿与相邻的三关庙矿和联办矿三井相互贯通，导致事故扩大，波及相邻两个矿井，造成三关庙矿 23 人遇难，4 人受伤，以及联办矿三井 21 人遇难，5 人受伤。在医院抢救过程中，又有 3 名伤员死亡，在这次事故中共有 89
