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1、金属非金属地下矿山金属非金属地下矿山 中毒窒息中毒窒息 李怀宇李怀宇 北京科技大学教授北京科技大学教授 20102010年年4 4月月 讲座内容 一 金属非金属地下矿山中毒窒息事故形势严峻 二 中毒窒息事故的预防 1 矿井中有毒有害气体 2 炮烟中毒预防 3 矿井火灾预防 三 火灾风流控制与应急预案 一 金属非金属地下矿山中毒窒息 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
2、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。 今年1-3月份，全国金属非金属矿山共发生生 产安全事故153起，死亡209人，同比减少52 起、54人，分别下降25.4%和2
3、0.5%。 其中较大事故11起，死亡50人。11起较大事 故中，中毒窒息4起，死亡20人，均占第1位 。这4起事故是： 今年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
4、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） 二 中毒窒息事故的预防 1 、 矿井中的有毒有害气体 井下空气正常组成（按体积计算的组成成分） 氧 20.90% 69%时，失去知觉，呼吸停止，不及时抢救死亡。 二氧化碳 0.03% 窒息性气体，但由于它的存在对氧的排斥，造成机体缺 氧窒息。 1011时，五分钟之内就能使人窒息、致死。 氮 78.13% 其他稀有气体 0.94% 金属非金属矿井有毒气体主要有： 一氧化
5、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： 6.4.1.3 井下作业地点的空气中，有害物质的接 触限值应不超过GBZ2的规定。 一氧化碳： 3 0 mg/m3 ，0.0024%（24 ppm） 0.97 浓度达到0.4%（4000ppm），致人短时死亡 氮氧化物（转算为二氧化氮 ） ： 1.57 5 mg/m3 ，0.00025% （2.5 ppm） 浓度达到0.025%（250ppm），致人短时死亡 硫化氢： 1 0 mg/m3 ，0.00066% （6.6 ppm） 1.19 浓度达到0.1%（1000ppm），致人短时死亡 二氧化硫： 1 5 mg/m
6、3 ，0.0005% （5 ppm） 2.2 金属非金属矿山有毒气体来源 爆破产生 火灾产生 老空区释放 柴油设备释放 爆破产生的有毒气体 一般发生在采掘工作面，主要是独头巷道掘进、通风不良采场 爆破产生有毒有害气体，主要是CO和氮氧化物。 一般1kg炸药产生的CO和氮氧化物为80120升（按其毒性把氮氧化物 折合成CO，大致是6：1的比例） 。 如果一次爆破20kg炸药在2000m3 （10m2断面200m长的范围）的空间，NO2和CO的浓度可以达到（ 20*0.1/2000=1%）10000ppm，远远高于24ppm的允许浓度。 火灾生成大量CO ； 燃烧过程中CO2大量增多； 橡胶、塑料
7、燃烧还生成大量含卤有毒气体； （柴油等）燃烧还生成苯等有毒物质。 一架棚子的坑木燃烧，产生CO约97m3，足以使10m2的 巷道在1km的范围内空气中CO含量达到致命的数量。（ 97/100001%=10000ppm） 对非煤矿山来说，井下火灾更大的危害是含有 有毒气体 的烟气。 井下风流将火焰和烟气带向下风方向。 烟流和温度传递如下两图所示： 火灾产生的有毒有害气体 尖林山硐室火灾时的烟气流动模拟 龙洞铁门坎火灾温度分布模拟 李生文铁矿火灾所致中毒窒息事故： 2004年11月20日上午李生文铁矿在盲井电 焊，溅落的高温残留物金属碎屑在护帮的 荆笆上使其阴燃，然后引燃木支护而着火 。 由于该矿
8、与周围4个铁矿(岭南铁矿、李 生文联办矿、白塔镇二铁矿、西郝庄铁矿) 井下巷道相通，均无风机的自然通风，烟 气迅速扩散、蔓延, 致使70名人员遇难 2 、 炮烟中毒预防 独头巷道掘进爆破后，容易发生炮烟熏人中毒窒息事故， 客观原因是通风难度大，通风管理原因是局扇、风筒布置 不规范，风筒未能随井巷及时跟进，工作面通风不力等。 1）建立有效的局扇通风系统 合理布置局扇通风系统（压入式通风；抽出式通风； 混合式通风3种方式） 管好风筒 足够的通风时间 6.4.4.1 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。 6.4.4.2 局部通风的风筒口与工作面的距离：压入 式通
9、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 ，抽出风筒的入风口应滞后压人风筒的出口5m 以上。 6.4.4.3 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。 （1）压入式局部通风 风筒口与工作面的距应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 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
10、 70% 10m 10m 局扇通风一定要配有风筒 对风筒的要求 6.4.4.5 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 2030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1015m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
11、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。 2）加强工作面有毒气体的检测 进入掘进工作面、采场进行下一步作业时，尤其是通风 不良的情况下最好用仪器进行检测 检知（定、测）管和吸气筒（作为一氧化碳的快速测定方法 ，比色、比长2种） CO、CO2、H2S、O2、SO2、NH3等检测管的基本测定原理 为线性比色法，即被测气体通过检定管与指示胶发生有色反 应，形成变色层（变色柱），变色层的长度（或颜色）与被 测气体的浓度成正比。 便携式CO检测仪 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
12、 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。 4）预防炮烟中毒的监管 （1）安全预评价、安全专篇审查 掘进、无贯穿风流的回采工作面有没有局部通风设计；局扇 设计的局扇规格型号； 有没有提到制定炮烟中毒窒息事故的应急预案。 （2）安全验收评价、工程验收、生产中检查 掘进、无贯穿风流的回采工作面有没有安
13、设局扇； 局扇规格型号是否与设计符合； 局扇系统的布置（压入、抽出、混合式）形式！以及是否满足规程要求 （10m、5m、10m等）； 风筒吊挂是否平直、牢固，接头严密气足； 风筒靠近工作面端的防爆破岩击措施； 作业时局扇是否开动； 是否配备检测仪器、检测要求、查看检测记录。 3 矿井火灾预防 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
14、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）通风系统主要包括矿井（机械）通风系统主要包括 3 3部分：部分： 通风动力设备（扇风机、通风机）通风动力设备（扇风机、通风机） 矿井通风网络矿井通风网络 矿井通风构筑物矿井通风构筑物 （1 1）实现机械通风，主力扇风机能使矿井风流反转）实现机械通风，主力扇风机能使矿井风流反转 ，所安
15、装的扇风机符合设计要求，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 金属非金属矿井常用的主、辅扇型号 （1）K系列扇风机：轴流 K-40、 K-45、 （K
16、-54） （对旋的有 ：DK-40、DK-45） 叶轮直径： 0.7m4 m 反转反风 防爆的前面加B，如： B K 、BDK 系列 （2） 2K56、2K60扇风机 叶轮直径： 1.8、2.4、2.8 m 反转反风 （3） BDK、FBDCZ（防爆对旋轴流式扇风机） 叶轮直径： 1.22.8 ； 反转反风 （4） TAF扇风机 叶轮直径： 2.8 m； 调节叶片反风 扇风机铭牌符号 （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
