矿山安全(梗概)详解

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1、矿山安全 第11章 本章内容 l煤矿生产特点 l瓦斯防治 l矿山压力防治 l矿尘防治 l矿井火灾防治 l矿山防治水 第一节 煤矿生产特点 煤矿矿作业现场业现场的特点 o工作空间狭小 o生产环境复杂多变 o劳动强度大我国煤矿的机械化程度为74。 o人员文化知识水平低 煤矿伤矿伤亡事故的特殊性 o地下开采矿井事故高于露天开采矿的事故； o地方小型煤矿事故多于国有大型煤矿； o特大事故的发生率高于其他行业； o容易由一次事故引发二次连锁事故，扩大事 故范围； o受地下条件所限，发生事故后救灾困难。 煤矿职业矿职业危害的特性 o煤矿的职业危害主要有：高温、噪声、振动、 有害气体、粉尘、缺氧等。其中高温

2、及粉尘危 害的治理难度较大，有害气体的种类多(包括 瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化 硫、二氧化氮、氨气、氢气等)，而煤矿尘肺 病的发病率较高。 第二节 瓦斯防治 瓦斯的生成瓦斯的生成 o从植物遗体到形成泥炭的过程中生成的瓦斯 ，属于生物化学造气； o从泥炭转化为褐煤，再逐步变质成无烟煤， 此过程中生成的瓦斯属于煤化变质作用造气 。 瓦斯在煤体中的存在瓦斯在煤体中的存在状状态态态态 n瓦斯在煤体中就能以游离和吸附两种状态存 在。 n游离瓦斯也称自由瓦斯，是指瓦斯在煤、岩 体的裂隙或较大孔隙中呈自由状态。 n吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上 (吸着瓦斯)和煤的微粒结构内部(吸收瓦斯

3、) 。 煤煤层层层层瓦斯含量的影瓦斯含量的影响响因素因素 o煤的吸附特性 o煤层露头 o煤层的埋藏深度 o围岩透气性 o煤层倾角 o地质构造 瓦斯涌出瓦斯涌出 o地下开采过程中，煤层原有应力状态受到破坏 ，煤体破裂、膨胀变形，部分煤岩的透气性增 加，游离瓦斯及部分吸附瓦斯就会从煤岩中均 匀地释放出来而涌向井下空间，称为瓦斯涌出 。 o按照瓦斯涌出量的大小、有无动力现象及其在 时空上的不同特点，可将瓦斯涌出分为普通涌 出和特殊涌出。特殊涌出包括瓦斯喷出和煤与 瓦斯突出。 瓦斯瓦斯喷喷喷喷出出 n瓦斯喷出是瓦斯涌出的一种特殊形式，是指 从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量承压 瓦斯异常涌出的现象。

4、n由于瓦斯喷出导致风流中瓦斯浓度很高，可 引起窒息事故；还可造成一定的破坏；亦可 引起瓦斯燃烧和爆炸事故。 瓦斯瓦斯喷喷喷喷出的出的预预预预防防 o加强地质探查，探明施工地区可能存在的断 层、溶洞等贮存大量瓦斯的地质构造。 o当瓦斯喷出量和压力都不大时，可用不燃性 材料堵住喷出口。 o当瓦斯喷出量和压力都较大时，可打钻孔引 排瓦斯。 煤煤与与瓦斯突出瓦斯突出 o煤矿地下采掘过程中，在极短时间内(一般 为几秒到几分钟)从煤、岩体内向采掘空间 喷出煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)的现象，称为 煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出。 预预预预防煤防煤与与瓦斯突出的主要措施瓦斯突出的主要措施 1 1 1)突出危险

5、性预测 根据对煤层瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出量和钻屑量 、瓦斯放散初速度等指标测定数据的大小，判 断发生突出的可能性。如预测有突出危险，必 须采取防止突出的措施。 2)防止突出措施 防止突出措施按其效果范围可分为两类： o区域性防突措施：如开采解放层，预抽煤层瓦斯等 o局部防突措施：钻孔抽放瓦斯、松动爆破等。 预预预预防煤防煤与与瓦斯突出的主要措施瓦斯突出的主要措施 2 2 3)安全防护措施 安全防护措施是指一旦发生突出时，为防止 事故扩大、减少人员和财产损失的专项防护 措施，主要有：爆破时撤人断电、设立反向 风门、设立压风避难硐室、配用隔离式自救 器等。 瓦斯爆炸瓦斯爆炸 o瓦斯和空气混合后，在

6、一定条件下，遇高温 热源发生的热链式氧化反应，并伴随声、 光和大量热量及压力(压强)上升的现象，称 瓦斯爆炸。 瓦斯爆炸的瓦斯爆炸的条条件件 o瓦斯浓度在爆炸界限内，即瓦斯浓度在 5-16范围内； o氧气浓度在12以上； o存在引爆热源，且温度在650750。 预预预预防瓦斯爆炸的措施防瓦斯爆炸的措施 o预防瓦斯积聚 o杜绝或限制高温热源 o减灾措施 第三节 矿尘防治 矿尘矿尘矿尘矿尘的性的性质质质质和分和分类类类类 1) 化学成分（其中SiO2的含量） 2) 粒度与比表面积 3) 分散度 4) 湿润性 5) 荷电性 6) 光学特性 矿尘矿尘矿尘矿尘的危害的危害 o污染作业场所，危害人体健康，

7、引发职业 病(尘肺病)； o有些煤尘在一定条件下可以爆炸； o加速机械、仪器的磨损，缩短其使用期； o降低作业地点的能见度，增加作业难度。 煤煤尘尘尘尘爆炸的机理爆炸的机理 n一是煤尘本身可爆，且总表面积大； n二是煤尘受热后能放出大量的可爆气体； n三是煤尘被点燃后产生的热量得不到及时释 放，形成热量积聚，最终导致爆炸。 煤煤尘尘尘尘的爆炸特征的爆炸特征 o形成高温、高压和冲击波； o具有连续性； o具有感应期； o产生大量CO； o形成粘焦。 是判断有煤尘爆 炸的重要标志 煤煤尘尘尘尘爆炸爆炸条条件件 o煤尘本身具有可爆性； o空气中浮游煤尘浓度达到爆炸极限，即爆 炸下限为3050gm3

8、，上限为1000 2000gm3；其中300500gm3时爆炸 力最强。 o具有达到点火能(温度为700800)的高 温热源。 煤煤尘尘尘尘爆炸的影爆炸的影响响因素因素 o煤的挥发分 挥发分越高(即煤化程度越低)的煤， 其煤尘爆炸性越强。 o煤的水分和灰分 煤中水分和灰分越高，其煤尘爆 炸性越弱。 o瓦斯浓度 瓦斯浓度越大，煤尘越容易爆炸。 o氧含量 氧气浓度越高，煤尘越易爆炸。当氧浓度 小于17时，煤尘拒爆。 o煤尘粒度 粒度越小，煤尘越易爆炸。 o引爆热源 热源温度越高，煤尘越易爆炸。 煤煤尘尘尘尘爆炸的防治技爆炸的防治技术术术术 (1) 煤层注水 (2) 清除积尘 (3) 撒布岩粉 (4

9、) 设置隔爆设施 (5) 高温热源的控制 矿矿矿矿山山综综综综合防合防尘尘尘尘 1.通风除尘 2.湿式作业 3.除尘器除尘，如吸尘滚筒，静电除尘等 4.个体防护 第四节 矿井火灾防治 矿矿矿矿井火灾的井火灾的概概念及分念及分类类类类 n定义：在矿井范围内发生的，或虽发生在井 口附近、煤层露头上但有可能危及人员、财 产和资源安全的燃烧事故称为矿井火灾。 n分类： o内因火灾 o外因火灾 矿矿矿矿井火灾的危害井火灾的危害 o烧死、烧伤人员或产生有害气体引起人员伤 亡； o烧毁设备、设施，烧掉或冻结煤炭资源，造 成重大经济损失； o产生的高温火源可能引起瓦斯、煤尘爆炸， 扩大事故危害； o火灾引起的

10、火风压可引起通风系统紊乱，降 低矿井抗灾能力。 火灾火灾预测预报预测预报预测预报预测预报 o利用人体生理感觉法利用人的听觉、视觉 o气体成分分析法 n借助仪器及早检测出煤炭自燃前期释放出的气体 成分，选择合适的指标气体及其浓度的临界值， 预报自然发火 o火灾自动监测系统 n科学布置测点，自动采集、分析各测点的指标气 体、温度等参数，对井下可能发火地点实现自动 化连续监测 自然自然发发发发火的火的预预预预防措施防措施 o开采技术措施 o灌注泥浆防火 o阻化剂防火将阻化剂撒到煤柱或采空区等 o均压防火利用风窗、局扇等调压，减少漏风 o惰性气体防火 外因火灾的外因火灾的预预预预防措施防措施 n一是防

11、止失控的高温热源； n二是井下尽量采用不燃或耐燃性支护材料、 不燃或耐燃性的制品，并防止可燃物的大量 存在。 矿矿矿矿井井灭灭灭灭火火 o灭火实际上是破坏燃烧三个条件同时存在和消 除燃烧的三个条件(之一、之二或全部)的过程 。其原理是： n冷却，即把燃烧物质的温度降低到其燃点以下； n隔离和窒息，是指使燃烧反应体系与环境隔离； n稀释、降低参加反应物的浓度； n中断反应链。 第五节 矿山压力防治 矿矿山压压力 n矿山压力简称矿压，是指由于在地下煤岩中 进行采掘活动时，在井巷、硐室及回采工作 面周围煤岩体中和其中的支护物上所引起的 力。 矿矿山压压力显现显现 o 在矿山压力作用下，围岩或支护物呈

12、现的各种 力学现象，如顶板下沉，底板鼓起，巷道变形 后断面缩小，煤岩体破坏分离甚至大面积冒落 ，煤被压松散而产生片帮或突然抛出，支护物 严重变形或损坏，地表塌陷等，这些现象统称 矿山压力显现。 回采工作面压压力分布 a应力降低区 b应力升高区 c原始应力区 回采回采过过过过程中常程中常见见见见的的顶顶顶顶板板变变变变化和事故化和事故 1 1 o顶板下沉 一般指煤壁处刚裸露的顶板到采 空区边缘的顶底板相对移近量。当直接顶垮 落后不能填满采空区时，基本顶下沉量大， 周期来压时顶板活动显著。 o滑顶 长壁工作面局部范围内顶板岩石呈碎 块或碎屑状冒落，形成空穴的冒顶事故。 回采回采过过过过程中常程中常

13、见见见见的的顶顶顶顶板板变变变变化和事故化和事故 2 2 o局部冒顶 采掘工作空间或井下其他工作地点 局部范围内顶板岩石坠落造成的顶板事故。 o区域性切冒(大面积冒顶) 采空区内大面积悬 露的坚硬顶板在短时间内突然塌落而造成的大 型顶板事故。 o片帮 矿山压力作用下煤帮(壁)或岩帮(壁)发 生塌落的现象。 采空区的处处理 o垮落法 即人为地使采空区悬露顶板垮落下来，并 用垮落的岩石充填采空区的岩层控制方法。 o充填法 用充填材料充填采空区的岩层控制方法。 n煤柱支撑法 在采空区中留适当宽度的煤柱以支撑 顶板的岩层控制方法。 n缓慢下沉法 在采空区后方利用顶板下沉和底板隆 起的特性任其自然合拢的

14、岩层控制方法。 矿压矿压矿压矿压的控制的控制 1 1 oo利用先进的手段加强矿压的观测和预报，摸清利用先进的手段加强矿压的观测和预报，摸清 顶板活动规律。顶板活动规律。 oo严格执行严格执行“敲帮问顶敲帮问顶”制度，每个作业人员都制度，每个作业人员都 必须随时检查工作区域的顶板、煤壁和支架的必须随时检查工作区域的顶板、煤壁和支架的 情况，发现有冒顶征兆时，必须停止作业，立情况，发现有冒顶征兆时，必须停止作业，立 即处理。即处理。 oo据顶板岩性及活动规律，优化设计、合理选用据顶板岩性及活动规律，优化设计、合理选用 支护形式和支架。支护形式和支架。 oo液压支架必须与顶板接实，顶板破碎时应做好液

15、压支架必须与顶板接实，顶板破碎时应做好 超前支护或在支架上方预先铺网。超前支护或在支架上方预先铺网。 矿压矿压矿压矿压的控制的控制 2 2 oo炮采工作面应选好炮眼方向和使用合适的炸药量炮采工作面应选好炮眼方向和使用合适的炸药量 ，避免放炮落煤时崩倒支架而引起冒顶事故。，避免放炮落煤时崩倒支架而引起冒顶事故。 oo回采工作面必须及时回柱放顶或充填采空区，应回采工作面必须及时回柱放顶或充填采空区，应 合理确定好控顶距离；放顶区域内的支架必须全合理确定好控顶距离；放顶区域内的支架必须全 部回收；如果回柱后顶板不冒落，超过控顶距时部回收；如果回柱后顶板不冒落，超过控顶距时 ，必须采用人工强制放顶或其

16、他有效措施进行处，必须采用人工强制放顶或其他有效措施进行处 理。理。 oo回采工作面的安全出口、地质构造区域等顶板压回采工作面的安全出口、地质构造区域等顶板压 力异常地点，必须采用超前支护、特殊支护等手力异常地点，必须采用超前支护、特殊支护等手 段控制顶板压力。段控制顶板压力。 第六节 矿山防治水 基本基本概概念念 o定义：凡影响、威胁矿井安全生产，使矿井局部 或全部被淹没，并造成人虽伤亡和财产损失的矿 井涌水事故，统称为矿井水灾。 o凡因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水 体或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板 冒落带、构造破碎带等接近或沟通时突然产生的 出水事故，称为矿井突水。 o水源：大气降水、地表水、地下水和采空区积水 。其中地下水按其储水空隙特征又分为孔隙水、 裂隙水和岩溶水等。 地表水的防治地表水的防治 1.合理选择井筒位置 2.河流改道 3.人工河床防水 4.堵塞通道 5.排（截）洪道防水 6.排除积水 7.泥石流的防治 8.汛期防水 井下防治水井下防治水 o查明矿井水文地质 o矿井探水 o放水 o截水