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1、矿井通风系统应急预案研究摘要古人云:“凡事预则立,不预则废。”针对矿井通风系统可能发生的重大事故 或灾害,建立和完善事故应急预案具有十分重要的意义。应急预案可以有效地预 防地各类事故的发生,一旦事故发生,能够保证迅速、有序、有效地开展应急救援 行动,将事故损失降低到最小。在强调安全生产,落实科学发展观,构建和谐社会 的今天,建立和完善事故应急预案显得尤为迫切和重要。AbstractAs an old saying goes,Forewarned is forearmed.Aiming at some majoraccidents or damages that might happen in
2、the Mine Ventilation System,its of great significance to establish and perfect the emergency plans for accidents.The emergency plans can effectively prevent all kinds of accidents.Once an accident happens,they will ensure the emergency rescue rapidly,orderly and effectively,reducing the accident los
3、ses to the minimum.At present,establishing and perfecting the emergency plans for accidents is really very urgent and important on emphasizing on safety production,implementing the scientific concept of development and building a harmonious society.摘 要 1Abstract 1前言 3第一章 矿井通风系统简介31.1 矿井通风系统的概述31.2 矿
4、井通风系统的类型41.3 矿井通风系统的分类41.4 矿井通风系统网络4第二章 矿井通风系统中存在的问题52.1 矿井火灾52.2 煤层瓦斯爆炸62.3 煤尘爆炸62.4 顶板事故 7第三章 事故应急预案83.1 矿井火灾应急预案83.2 煤层瓦斯爆炸应急预案 93.3 煤尘爆炸应急预案103.4 顶板事故应急预案 11结语与展望12参考文献12前言矿井是一个特殊的高危行业，其生产环境复杂，作业条件差，自然灾害因素 多，受瓦斯、煤尘、水灾、火灾、顶板、地温、冲击地压等灾害威胁，在生产经 营过程中，各种灾害、事故和突发事件均有可能发生。在各类事故发生之前，做 到灾害、事故和突发事件的超前防范是关
5、键。但是，一旦发生事故，只有及时根 据不同事故发生的不同特点及严重程度采取针对性的应急预案，才能最大限度地 避免或减少事故造成的人员伤亡和经济损失，这对于矿井通风系统安全生产具有 十分重要的意义。第一章 矿井通风系统简介1.1 矿井通风系统的概述矿井通风系统是矿井通风方式、通风方法和通风网络的总称。通风系统，包 括风机控制、CO传感器、交通状态检测、火灾报警控制和TC控制。通风系统的 工作原理如下：中心计算机和TC收集CO检测器、交通状态检测和火灾报警器的 数据，以自动接通、关闭不同位置和不同等级的风机。中心计算机和 TC 连续的 收集并分析来自隧道的数据，当数据达到报警级别时，本系统根据报警
6、级别接通 风机。报警级别分类的主要依据为CO浓度，启动风机的数量主要为依据检测到 的 CO 浓度是否达到预先设定的各级阀值，各级阀值和风机开启的间隔时间可根 据交通流的增长趋势在中心计算机自由的进行设定。在单个隧道内定义的火灾区 (14)发生火灾，不属于本火灾区的风机将关闭，属于这火灾区的风机将开启， 同时考虑大火产生的烟雾会通过隧道内横穿通道进入另外一个隧道，给正在高速 行使的车辆(在隧道火灾时两个隧道都要求关闭)带来影响，因此，通风程序在启 动本洞风机的同时也启动相邻隧道洞口处的 2 组风机加快排烟速度。此外，管理 人员可根据使用需要在中心计算机、隧道管理房PLC控制柜、隧道内TC人工接
7、通选定的风机，并控制风机的正转和反转。1.2 矿井通风系统的类型矿井通风系统由影响矿井安全生产的主要因素所决定。根据相关因素把矿井 通风系统划分为不同类型。根据瓦斯、煤层自燃和高温等影响矿井生产安全的主 要因素对矿井通风系统的要求，为了便于管理、设计和检查，把矿井通风系统分 为一般型、降温型、防火型、排放瓦斯型、防火及降温型、排放瓦斯及降温型、 排放瓦斯及防火型、排放瓦斯与防火及降温型几种，依次为1 -8八个等级。1.3 矿井通风系统的分类按进回风巷在井田位置不同，通风系统分为中央式、对角式、分区式和混合 式。中央式：进、回风井均位于井田中央。根据进、回风井沿倾斜方向相对位置 不同，又分为中央
8、并列式和中央边界式（中央分列式）。对角式：进、回风分别位于井田的两翼。两翼对角式：进风井位于井田中央， 回风井位于井田两翼（沿倾斜方向的浅部），称为两翼对角式，进、回风分别位 于井田的两翼称为单翼对角式。分区对角式：进风井位于井田走向的中央，在各 采区开掘一个不深的小回风井，无总回风巷。区分式：在井田的每一个生产区域开凿进、回风井，分别构成独立的通风系 统。混合式：由上述诸种方式混合组成。例如，中央分列与两翼对角混合式，中 央并列与两翼对角混合式等等。1.4 矿井通风系统网络通风系统网络化即是不考虑巷道的实际位置，长度及其断面大小等实际几何 要素，将通风系统图抽象成点与线集合的网状线路示意图，
9、用来表示系统内的通 风动力，各路线分合连接关系以及风量分配等内容，即是矿井通风系统网路图。第二章 矿井通风系统中存在的问题某煤矿井田东西走向长约3 Km,南北倾向宽约1.7Km,井田面积约4.5519血， 井田总体呈单斜构造，煤层倾角大部分小于15，属缓倾斜煤层。顶板为黑色 泥岩，致密而均一，底板为灰白色细一中粒砂岩，煤层厚度0.846.69米，平 均5.9米，以镜煤、亮煤为主，含黄铁矿，煤层夹矸03层，倾角1014。 矿井煤层自燃发火期为1个月，自燃趋势较突出的是2月3月。煤尘具有爆炸 性，爆炸指数为40.3%。矿井属低瓦斯矿井。采深450m，设计生产能力为100 万 t/a。矿井属于低瓦斯
10、矿井，采用斜井单水平上下山开拓，矿井的采煤方法为走向 长壁，采煤工艺为综采放顶煤。采用中央边界式通风方式。风井设在采区的边界。 主、副井进风，风井回风。矿井通风难易时期的系统示意图见后。采区采用轨道 上山、运输上山进风，专用回风巷回风。工作面采用U型后退式开采，采煤工作 面风流流动形式是上行通风。综放面平均控顶距为3.96m，实际采高3.1 m,工 作面面长150米，工作面温度20C，回采工作面同时作业人数最多90人。矿井 掘进工作面平均瓦斯涌出量为2.5 m3/min，掘进工作面一次炸破所用的最大炸药 量10kg，掘进工作面同时工作的最多人数40人。根据以上矿井通风系统的描述，此矿井通风系统
11、主要存在以下问题：矿井火 灾、煤层瓦斯爆炸、煤尘爆炸、顶板事故。2.1 矿井火灾矿井火灾是指发生在矿井井下或地面井口附近、威胁矿井安全生产、形成灾 害的一切非控制燃烧，是煤矿生产中的主要自然灾害之一。矿井火灾按引火热源 分为外源火灾和自燃火灾，此矿井中的火灾属于后者。矿井火灾的发生和发展不仅会烧毁大量的煤炭资源和设备，而且产生大量的 高温烟流和有害气体，危及井下工作人员的生命安全，有时还诱发瓦斯、煤尘爆 炸，进一步扩大其灾难性。影响矿井煤炭自燃火灾的因素主要包括煤的变质程度，煤岩成分，煤的含硫 量，煤的粒度、空隙特性和破碎程度，煤的瓦斯含量等几个方面。近年来，我国广泛采用综采放顶煤开采技术，使
12、生产效率大幅提高。但这种 采煤方式采空区遗留残煤多、冒落高度达、漏风严重，使得自燃火灾发生频繁， 常常价值几千万元的综采装备被封闭在火区中，此外还使大量的煤炭被火区冻 结，造成巨大的经济损失。煤炭自燃已成为制约高产高效矿井安全生产与发展的 主要因素之一。2.2 煤层瓦斯爆炸煤层瓦斯爆炸是指煤层中瓦斯与空气组成的混合气体在火源引发下发生的 一种猛烈氧化反应而爆炸，并伴有高温及压力（压强）上升的现象。可燃气体与空气混合比例处于爆炸界限之内具有爆炸性。在气压 101.3 千帕 （1大气压），温度20C条件下，混合气体中甲烷浓度（体积浓度）5.0%为爆炸 下限，15%为爆炸上限。根据多年对煤矿瓦斯爆炸
13、事故统计分析，可以发现有如下一些特点：瓦斯 爆炸多为特大事故，造成的损失巨大；事故地点多发生在采煤与掘进工作面； 瓦斯爆炸造成的破坏波及范围大，破坏力极强；多为火花引爆；高瓦斯矿 井、低瓦斯矿井均有发生；瓦斯爆炸多发生在乡镇煤矿；基建、技改矿井和 转制矿井瓦斯爆炸事故容易发生等。煤层发生瓦斯爆炸事故是由很多原因造成的，但总的来说分为客观原因和主 观原因两种。主观原因就是瓦斯积聚和引爆火源的存在；客观原因与自然条件、 安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关，发生瓦斯爆炸事故 往往就是以上原因相互作用所导致的。煤层发生瓦斯爆炸主要后果是产生高温、高压和巨大冲击波，并形成巨大的 破坏力
14、。一旦瓦斯的浓度达到爆炸极限的范围并且瓦斯含量过多，很可能形成连 环爆炸，这样对矿井内的工作人员生命会造成巨大威胁，而且还可能造成岩层结 构破坏，由此引发一连串的冒顶片帮或其他类型的事故等，造成的后果不可估量。2.3 煤尘爆炸煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空乞中氧气与煤尘急剧氧化 的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。煤尘爆炸具有以下特点：形成高温、高压冲击波，煤尘爆炸火焰温度为 1600-1900C，爆源的温度达到2000C以上，这是煤尘爆炸得以自动传播的条件 之一；煤尘爆炸具有连续性；煤尘爆炸具有感应期（即煤尘受热分解产生足 够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间）挥发分减少或形成
15、“粘焦”产生 大量的 CO。煤尘爆炸必须同时具备四个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮于空 气中，并达到一定的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源；一定浓度的氧气。影响煤尘爆炸的因素主要包括煤的挥发分、煤的灰分和水分、煤尘粒度、空 气中瓦斯浓度、空气中氧的含量、引爆热源等几个方面的因素。煤尘爆炸主要造成以下后果:煤尘爆炸要释放大量的热源，可引起矿井火灾、 烧坏设备、烧伤人员；煤尘爆炸的理论压力值过大，且爆炸压力会随着离开爆源 距离一定范围内呈跳跃式增大，可损坏设备、推倒机架、造成冒顶、人员伤亡等； 形成冲击波，扬起落尘，被随之而来的火焰点燃，造成煤尘的连续爆炸；气体成 分发生变化，产生大量如
16、CO等有毒气体，造成人员中毒，同时在爆炸时消耗大 量氧气，致使氧浓度急剧下降。2.4 顶板事故顶板事故是指地下采煤过程中，顶板意外冒落造成人员伤亡、设备损坏、生 产终止等的事故。采场发生冒顶的预兆主要有：发出响声；岩层下沉断裂，顶板压力急剧增大 时，木支架有劈裂声；金属支柱活柱下缩，支架专顶严重时都可能发出声响；掉 渣；煤体压缩，片帮煤增多；顶板裂隙增多，裂缝较大；顶板出现离层；漏顶； 瓦斯涌出量突然增大；顶板淋水明显增加。顶板事故发生的主要原因有：采空区顶板跨落不好，面积过大；顶板中 存在断层、裂隙、层理等地质结构，将顶板切割成不连续的岩块，回柱后岩块失 稳，推到支柱造成冒落；回柱操作顺序不合理；工作面支护不好，支护密度 不够，
