矿井通风与灾害防治基础知识

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1、 矿井通风与灾害防治基础知识矿井通风煤矿生产是地下作业,环境条件复杂,由于生产过程中,有害气体和矿尘的大量产生,以及水分的蒸发和散热作用等因素的影响,使进入矿井空气的成分、温度、湿度等发生了一系列的变化，形成恶劣的气候条件。因此，为了保护煤矿职工的身体健康和生命安全，减少事故的发生，保证正常生产，必须对矿井进行通风。一通三防：矿井通风，防煤尘、防瓦斯、防灭火。一、矿井通风的任务（1）向井下供给足够的新鲜空气，满足井下人员的需要。（2）冲淡和排除有害气体和浮游矿尘，使之达到安全浓度以下，保证安全生产。（3）调节井下的温度和湿度，提供井下适宜的气候条件，创造良好的生产环境。二、矿井空气矿井空气是指

2、矿井井巷内的空气。矿井空气的来源是地面空气。地面空气进入井下之后，在井巷中混入自然涌出和生产过程中产生的气体、矿尘及水蒸气等混合后成为矿井空气。1、地面空气的主要成分地面空气主要由氧、氮和二氧化碳组成。在地面空气中，按体积计算各自所占的百分比为：氧占20.96%，氮占79%，二氧化碳占0.04%。此外，还含有数量不等的水蒸气和灰尘。2、矿井空气的主要成分矿井空气的主要成分虽然仍是氧、氮和二氧化碳，但与地面空气在质量和数量上均有较大差别，在成分上也发生了变化，这些变化主要是：（1）氧含量降低了。这是因为井下人员的呼吸和各种物质的氧化作用消耗了氧，同时在生产过程中产生的各种有害气体相对降低了空气中

3、氧的含量。 （2）混入了井下产生的各种有害气体。 （3）混入了煤尘、岩尘等。 （4）空气的温度、湿度和压力发生了变化。 3、矿井空气中的有害气体矿井空气中有害气体的种类很多，按其性质可分为以下三类： （1）爆炸性气体：这类气体在具备一定条件时可发生爆炸。如瓦斯、一氧化碳、硫化氢、氢气等。 （2）窒息性气体：这类气体本身无毒，但在空气中含量增加时，能使空气中氧含量相对降低，从而造成人员缺氧窒息。如氮气、二氧化碳、瓦斯等。 （3）有毒性气体：主要有一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、硫化氢、氨气等。这些气体中，除一氧化碳会使人体血液缺氧造成中毒死亡外，其余各种气体均为刺激性气体，对人体作用的共同点是对眼

4、、鼻、呼吸道粘膜，乃至中枢神经系统有较强的刺激作用。刺激作用过强时，会引起全身反应，直至造成死亡。 4、煤矿安全规程对矿井空气成分的有关规定：由于空气中氧含量的降低和有害气体的增加对人体健康和生命安全会造成严重危害，因此煤矿安全规程对井下空气中氧的含量及各种有害气体的浓度都作出了明确规定。 煤矿安全规程第100条规定：采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%，有害气体的浓度规定为： 名称 最高允许浓度 一氧化碳 0.0024% 二氧化氮 0.00025% 二氧化硫 0.0005% 硫化氢 0.00066% 氨 0.004% 煤矿安全规程第131条规定：井下充电室风

5、流中以及局部积聚处的氢气浓度，不得超过0.5%。煤矿安全规程第135条规定：矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75%时，必须立即查明原因，进行处理。 煤矿安全规程136条规定：采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。 煤矿安全规程第138条规定：采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0%时，必须停止用电钻打眼；爆破地点附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时，严禁爆破。采掘工作面及其它工作地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20米以内风流中的瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切

6、断电源，撤出人员，进行处理。采掘工作面及其它巷道内，体积大于0.5立方米的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，附近20米内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降到1.0%以下时，方可通电开动。煤矿安全规程第139条规定：采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。煤矿安全规程第141条规定：局部通风机因故停止运转，在恢复通风前，必须首先检查瓦斯，只有停风区中最高瓦斯浓度不超过1.0%和最高二氧化碳浓度不超过1.5%，且局部通风机及其开关附近10米以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.

7、5%时，方可人工开动局部通风机，恢复正常通风。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。停风区中瓦斯浓度或二氧化碳浓度超过3.0%时，必须制定安全排瓦斯措施，报矿技术负责人批准。 三、矿井通风系统矿井通风系统是矿井通风方式、方法和通风网络的总称，它对矿井安全生产和经济效益有重大影响。煤矿安全规程第107条规定：矿井必须有完整的独立通风系统。 （一）矿井通风方式根据矿井进风与出风井之间的相互位置关系，矿井通风方式可分为中央式、对角式和混合式三种。 1、中央式通风进、回风井位置大致位于井田中央的通风方式为

8、中央式通风。若进风井与回风井均位于井田中央，且相距很近时（一般为30米50米），则称为中央并列式通风。若进风位于井田中央，回风井位于井田走向中央上部边界上，则称为中央分列式通风。 2、对角式通风进风井大致位于井田中央，回风井在两翼的通风方式称为对角式通风。若回风井位于井田两翼上部边界，则称为两翼对角式通风。若各采区均开回风井，不开主要回风巷，则称为分区对角式通风。 3、混合式通风井田中央和两翼边界均有回风井的通风方式，即由中央式和对角式两种方式组成的综合通风方式称为混合式通风。不同的通风方式有不同的优缺点，应根据各矿井开拓方式及生产布置的不同选用不同的通风方式。（二）矿井通风方法 矿井通风方法

9、以风流获得的动力来源不同分为自然通风和机械通风两种。利用自然因素产生的通风动力，使空气在井下巷道中的通风方法称为自然通风。利用通风机运转产生的通风动力，使空气在井下巷道中流动的通风方法称为机械通风。在机械通风的矿井中，通风机的工作方式分抽出式和压入式。抽出式通风的矿井主要通风机安装在出风井口，通风机运转后产生的机械能量将井巷空气抽到地面，使井下风流中任一点的压力都低于当地同标高大气压，处于负压状态，故称为负压通风。压入式通风的矿井主要通风机按装在进风井口，通风机运转产生的机械能量将地面空气压入井下，使井下风流中任一点的压力都高于当地同标高大气压，处于正压状态，故称为正压通风。(三)矿井通风设施

10、矿井通风设施的作用是控制井下风流的方向,使其按规定路线流动,保证采掘工作面及其它用风地点的有效风量,防止采空区和旧巷中的有害气体涌到矿井风流中,保证矿井安全。矿井通风设施按其作用不同分为三类： 1、引导风流设施让风流沿给定的通路流动的设施叫引导风流设施。主要有风桥、风硐、扩散器、反风装置及掘进通风的风筒等。 2、隔断风流设施阻挡风流不让其通过的设施叫隔断风流设施。主要有挡风墙（密闭）、井口防爆门、风门等。 3、调节风流设施控制和调节巷道中风量大小的设施叫调节风流设施。主要是调节风门，就是在普通风门上或风门门框上部开一个小窗口（风窗），窗口上装一块可以滑动调节的木板，用缩小或扩大窗口来调节风量的

11、目的。井下通风状态的好坏，对安全生产有直接关系，所有职工都应努力保持井下的正常通风，爱护矿井通风设施。因此，生产中应注意： （1）不经通风部门批准，任何人不准随便损坏和拆除通风设施，否则将导致井下风流混乱。 （2）每次通过风门，一定要随手把风门关好，切不可把邻近的两道风门同时打开,否则影响井下正常通风。 （3）调节风门上的风窗木板，不可随意拨动，否则影响井下风量的正常分配。 （4）井下栅栏、警示牌、瓦斯记录牌、测风站等为通风辅助设施，任何人不得随意拆毁，摘除，涂改或变更位置等。 （5）如发现通风设施有损坏现象，应向有关部门或领导报告，以便及时修复。 第二节 矿井瓦斯危害及防治一、矿井瓦斯矿井瓦

12、斯是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。有时单独指甲烷。对矿井瓦斯的分析结果表明，其中甲烷约占80%90%。 1、瓦斯的性质瓦斯是无色、无味、无嗅的气体；比空气轻，与空气相比其相对密度为0.554，因此，瓦斯经常积聚在巷道顶部、上山掘进头、采煤工作面上隅角等处；瓦斯很难溶于水、瓦斯本身无毒，但空气中瓦斯浓度高时，会使氧含量相对减少，从而造成人员窒息，继而死亡。瓦斯不助燃，但与空气混合达到一定浓度时，遇到火源能燃烧和爆炸，造成重大灾害事故。 2、矿井瓦斯的涌出形式在矿井生产过程中，煤、岩层中的瓦斯不断向采掘工作面的空间和井巷内释放出来的现象称为瓦斯涌出，其涌出形式一般分为普通涌出和特殊

13、涌出两种。普通涌出是指瓦斯通过煤体或围岩的细微裂隙，从其暴露面上均匀、缓慢、连续不断地放出的形式。这是井下瓦斯涌出的主要形式，特点是时间长、涌出量大、范围大，且一般不易觉察。特殊涌出包括瓦斯喷出和煤（岩）与瓦斯突出两种形式。大量的瓦斯在压力状态下，从煤层或围岩的裂隙中快速放出的现象称为瓦斯喷出。其特点是：发生在局部地点；喷出时间有长有短，短的几个小时到几天，长的几个月到几年；喷出量大。煤（岩）与瓦斯突出是指在地应力和瓦斯压力的共同作用下，破碎的煤和瓦斯由煤体内突然向采掘空间喷出的现象。其特点是：涌出突然，时间短，速度快，且大量集中，伴有强大的动力冲击和响声，因此，有很大的破坏性，对矿井安全生产

14、威胁很大。二、矿井瓦斯爆炸煤矿井下空气中的瓦斯含量达到一定浓度时，遇到高温火源就会产生燃烧和爆炸，从而引起井下火灾，造成人员伤亡，严重破坏矿井的正常生产。因此，我们必须掌握瓦斯事故的发生发展规律的预防措施，积极防备，保证安全生产。 （1）瓦斯爆炸的条件瓦斯爆炸必须具备三个条件：一定浓度的瓦斯、高温火源和足够的氧气。缺少其中任何一个条件，瓦斯就不能发生爆炸。 1、瓦斯浓度瓦斯爆炸必须要有一定的瓦斯浓度范围，这个范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸的界限是5%16%。5%是瓦斯爆炸的最底浓度界限，也叫下限；16%是瓦斯爆炸的最高浓度界限，也叫上限。当瓦斯浓度为9.5%时，爆炸威力最强。当瓦斯浓度低于5%

15、、高于16%时，遇火源不爆炸。瓦斯的爆炸界限并不是固定不变的，如果混合气体中有其他可燃性气体或煤尘混入，爆前混合气体的温度升高、压力变化等，都会使瓦斯的爆炸界限下降，从而使瓦斯浓度达不到爆炸下限时也可能发生爆炸，增加其危险性。因此，对矿井瓦斯的管理来说，最重要的是在任何情况下瓦斯浓度都不允许达到或接近爆炸的下限。 2、高温火源一定浓度的瓦斯必须遇到高温火源才会爆炸。点燃瓦斯的最低温度称为引火温度，一般为650度750度。因此，井下的明火、煤炭自燃、电气火花、放炮火焰、吸烟、电焊、赤热的金属表面，甚至撞击或摩擦产生的火花等都可引燃瓦斯。 3、充足的氧气瓦斯爆炸实际上是一定浓度的瓦斯和氧气相混合时所进行的激烈氧化反应。没有足够的氧气，氧化不剧烈，就不会发生爆炸。实验证明，瓦斯的爆炸界限随瓦斯和空气混合气体中氧含量的降低而缩小，当氧气浓度降到12%时瓦斯混合气体就失去爆炸