煤礦礦井通風(fēng)與安全第一章礦井通風(fēng)基礎(chǔ)概述礦井空氣成分與氣候特征井下空氣主要成分及其變化規(guī)律正常情況下,礦井空氣由氮氣(78%)、氧氣(21%)和其他微量氣體組成。但在井下作業(yè)過程中,空氣成分會發(fā)生顯著變化:氧氣濃度因人員呼吸和煤炭氧化而逐漸降低二氧化碳濃度因煤層涌出和人員呼吸而升高瓦斯(甲烷)從煤層中持續(xù)涌出一氧化碳在煤炭自燃或爆破作業(yè)時產(chǎn)生這些變化直接影響井下作業(yè)安全,需要通過有效的通風(fēng)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)控制。礦井氣候?qū)Π踩a(chǎn)的影響礦井氣候包括溫度、濕度、風(fēng)速等要素,對作業(yè)環(huán)境影響深遠:溫度:井深每增加100米,溫度升高約3℃,高溫環(huán)境影響作業(yè)效率和人員健康濕度:相對濕度常達90%以上,影響熱舒適度和設(shè)備運行風(fēng)速:合理的風(fēng)速(0.25-4m/s)既能滿足通風(fēng)需求,又不會造成作業(yè)不適礦井通風(fēng)的目的與意義保障井下人員呼吸安全向井下連續(xù)供給新鮮空氣,維持氧氣濃度在20%以上,確保作業(yè)人員正常呼吸需求。每人每分鐘需要新鮮空氣4立方米以上。稀釋和排除有害氣體有效稀釋和排出瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫等有毒有害氣體,將其濃度控制在安全標(biāo)準(zhǔn)以下。瓦斯?jié)舛缺仨毧刂圃?%以下,CO濃度不超過0.0024%?？刂频V塵、防止爆炸通過風(fēng)流攜帶和稀釋礦塵,降低粉塵濃度,防止煤塵爆炸和塵肺病發(fā)生。同時控制瓦斯?jié)舛?消除爆炸性氣體混合物,確保礦井本質(zhì)安全。礦井通風(fēng)系統(tǒng)組成與分類主通風(fēng)系統(tǒng)與局部通風(fēng)系統(tǒng)主通風(fēng)系統(tǒng)負責(zé)全礦井或一翼的通風(fēng)任務(wù),由主通風(fēng)機、進風(fēng)井、回風(fēng)井和主要通風(fēng)巷道組成。主通風(fēng)機通常安裝在地面,功率可達數(shù)百至上千千瓦,為整個礦井提供持續(xù)穩(wěn)定的風(fēng)流動力。局部通風(fēng)系統(tǒng)為掘進工作面、獨頭巷道等局部作業(yè)區(qū)域供風(fēng)的輔助系統(tǒng)。采用局部通風(fēng)機配合風(fēng)筒,將新鮮風(fēng)流送至工作面。局部通風(fēng)機必須實現(xiàn)"三專兩閉鎖"管理,確保通風(fēng)可靠。中央式、對角式、混合式通風(fēng)布置1中央式通風(fēng)進風(fēng)井和回風(fēng)井均位于井田中央。風(fēng)流路線短,通風(fēng)阻力小,適用于井田走向長度不大的礦井。管理相對簡單,但靈活性較差。2對角式通風(fēng)進風(fēng)井位于井田中央,回風(fēng)井位于井田邊界。風(fēng)流路線長,可充分利用自然風(fēng)壓,適用于大型礦井。通風(fēng)效果好,但系統(tǒng)復(fù)雜,投資較大?；旌鲜酵L(fēng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)示意圖典型礦井通風(fēng)系統(tǒng)包含完整的進風(fēng)、回風(fēng)巷道網(wǎng)絡(luò),主通風(fēng)機安裝位置,以及風(fēng)流在井下的分配路徑。圖中清晰標(biāo)注了新鮮風(fēng)流的進入路徑(藍色箭頭)、污風(fēng)的排出路徑(紅色箭頭)以及關(guān)鍵的通風(fēng)構(gòu)筑物位置。進風(fēng)系統(tǒng)包括進風(fēng)井筒、主進風(fēng)巷、采區(qū)進風(fēng)巷,負責(zé)將地面新鮮空氣輸送至各個作業(yè)點?；仫L(fēng)系統(tǒng)由采區(qū)回風(fēng)巷、總回風(fēng)巷、回風(fēng)井筒構(gòu)成,將污濁空氣排出地面。通風(fēng)動力主通風(fēng)機提供動力源,配合風(fēng)門、風(fēng)橋等調(diào)節(jié)設(shè)施控制風(fēng)流分配。第二章礦井通風(fēng)理論與風(fēng)阻分析礦井通風(fēng)遵循流體力學(xué)基本原理,通過對風(fēng)流能量、壓力分布和阻力特性的深入分析,可以科學(xué)設(shè)計和優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng),實現(xiàn)最佳通風(fēng)效果和能源利用效率。風(fēng)流能量與壓力基礎(chǔ)風(fēng)流動能與壓力損失關(guān)系礦井風(fēng)流在巷道中流動時,具有動能、靜壓能和位壓能三種能量形式。根據(jù)伯努利方程,風(fēng)流總壓等于靜壓、動壓和位壓之和:其中動壓與風(fēng)速平方成正比:風(fēng)流在巷道中流動時,由于摩擦和渦流作用,會產(chǎn)生能量損失。壓力損失主要表現(xiàn)為靜壓的降低,這部分能量轉(zhuǎn)化為熱能散失。理解這一關(guān)系對于通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計至關(guān)重要。礦井通風(fēng)能量方程簡介礦井通風(fēng)能量方程是分析風(fēng)流運動的基礎(chǔ)工具,它描述了風(fēng)流在兩斷面之間的能量守恒關(guān)系:式中:P_1和P_2為兩斷面的風(fēng)壓,h_{fan}為通風(fēng)機增加的能量,h_R為摩擦阻力損失,h_{local}為局部阻力損失。通過能量方程,可以計算通風(fēng)機所需功率和系統(tǒng)阻力分布。井巷通風(fēng)阻力及其計算摩擦阻力與局部阻力礦井通風(fēng)阻力分為兩大類:摩擦阻力(沿程阻力)風(fēng)流沿巷道流動時與巷道壁面摩擦產(chǎn)生的阻力,是礦井通風(fēng)阻力的主要部分,占總阻力的70-90%。摩擦阻力計算公式:其中\(zhòng)alpha為摩擦阻力系數(shù),與巷道表面粗糙度密切相關(guān);L為巷道長度,P為巷道周長,S為斷面積,v為風(fēng)速。局部阻力風(fēng)流通過巷道轉(zhuǎn)彎、斷面變化、風(fēng)門、交叉口等局部障礙時產(chǎn)生的阻力。局部阻力與該處的動壓成正比:式中\(zhòng)zeta為局部阻力系數(shù),需通過實驗測定或查表獲得。通風(fēng)阻力測定方法及實驗準(zhǔn)確測定通風(fēng)阻力是優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)的前提,常用方法包括:壓差法:使用精密壓差計測量巷道兩端的靜壓差,是最直接的測定方法風(fēng)速法:通過測量不同斷面的風(fēng)速,結(jié)合巷道參數(shù)計算阻力示蹤氣體法:釋放示蹤氣體,通過濃度變化分析風(fēng)流特性現(xiàn)場測定時需注意:選擇合適的測點位置,避開渦流區(qū)多次測量取平均值,減小誤差記錄溫度、氣壓等環(huán)境參數(shù)定期校準(zhǔn)測量儀器通過系統(tǒng)的阻力測定,可以建立礦井通風(fēng)阻力數(shù)據(jù)庫,為通風(fēng)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。通風(fēng)阻力優(yōu)化與降阻措施巷道支護與表面處理采用光滑的支護材料,如噴射混凝土、光滑鋼棚或U型鋼支架,可顯著降低摩擦阻力系數(shù)。定期清理巷道壁面煤塵和雜物,保持表面光潔。巷道斷面優(yōu)化增大巷道斷面積可有效降低風(fēng)速和摩擦阻力。合理設(shè)計巷道形狀,優(yōu)先選用圓形或拱形斷面,避免尖角和突變。風(fēng)門調(diào)節(jié)優(yōu)化科學(xué)布置風(fēng)門、風(fēng)窗等通風(fēng)構(gòu)筑物,減少局部阻力。采用自動風(fēng)門和風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置,實現(xiàn)精準(zhǔn)風(fēng)流分配,避免無效通風(fēng)。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化通過通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算,優(yōu)化風(fēng)路布局,縮短風(fēng)流路徑,減少串聯(lián)巷道數(shù)量。合理利用自然風(fēng)壓,降低通風(fēng)動力消耗。研究表明,通過系統(tǒng)的降阻措施,可將礦井總阻力降低20-40%,節(jié)約通風(fēng)電耗30%以上,經(jīng)濟效益和安全效益顯著。第三章礦井通風(fēng)動力設(shè)備通風(fēng)機是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的心臟,為整個系統(tǒng)提供持續(xù)穩(wěn)定的風(fēng)流動力。科學(xué)選擇、合理配置和精心維護通風(fēng)設(shè)備,是保障礦井通風(fēng)系統(tǒng)高效運行的關(guān)鍵。礦用通風(fēng)機類型與性能軸流風(fēng)機、離心風(fēng)機特點軸流式通風(fēng)機工作原理:風(fēng)流沿軸向流動,葉片旋轉(zhuǎn)推動空氣前進主要優(yōu)點:結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小風(fēng)量大,適合低阻力高風(fēng)量場合效率較高,可達85%以上調(diào)節(jié)性能好,可通過調(diào)節(jié)葉片角度改變風(fēng)量適用場合:大型礦井主通風(fēng),風(fēng)量需求大、阻力適中的系統(tǒng)離心式通風(fēng)機工作原理:利用離心力將空氣從徑向甩出,產(chǎn)生壓力和風(fēng)量主要優(yōu)點:壓力高,可克服較大阻力運行穩(wěn)定,振動小適應(yīng)性強,可處理含塵氣流使用壽命長適用場合:高阻力礦井,局部通風(fēng),以及需要高壓力的特殊工況通風(fēng)機性能曲線及工況點通風(fēng)機性能曲線描述了風(fēng)機在不同轉(zhuǎn)速下風(fēng)量、風(fēng)壓和效率之間的關(guān)系。通風(fēng)機工況點是風(fēng)機特性曲線與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)阻力曲線的交點,該點決定了通風(fēng)機的實際運行參數(shù)。設(shè)計時應(yīng)使工況點位于風(fēng)機高效區(qū)內(nèi)(效率>80%),避開不穩(wěn)定區(qū)和喘振區(qū)。當(dāng)?shù)V井通風(fēng)阻力變化時,工況點會沿特性曲線移動,必要時需調(diào)整風(fēng)機運行參數(shù)或更換風(fēng)機,以保持系統(tǒng)高效運行。通風(fēng)機聯(lián)合運行與設(shè)備選型多臺風(fēng)機組合運行策略1串聯(lián)運行兩臺或多臺風(fēng)機串聯(lián)布置,風(fēng)流依次通過各臺風(fēng)機?？傦L(fēng)壓等于各風(fēng)機風(fēng)壓之和,而風(fēng)量基本不變。適用于阻力大、風(fēng)量需求相對較小的深井礦井。2并聯(lián)運行多臺風(fēng)機并列安裝,同時向系統(tǒng)供風(fēng)?？傦L(fēng)量等于各風(fēng)機風(fēng)量之和,而風(fēng)壓基本相同。適用于風(fēng)量需求大、阻力相對較小的大型礦井。并聯(lián)運行可提高系統(tǒng)可靠性,單臺風(fēng)機故障不影響全局。3角聯(lián)運行風(fēng)機既有串聯(lián)又有并聯(lián)的復(fù)雜組合方式。根據(jù)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特點,在不同位置布置多臺風(fēng)機,實現(xiàn)最優(yōu)風(fēng)流分配。對于大型復(fù)雜礦井,角聯(lián)運行可以顯著提高通風(fēng)效果。節(jié)能與安全運行管理節(jié)能措施采用變頻調(diào)速技術(shù),根據(jù)需風(fēng)量自動調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速優(yōu)化風(fēng)機工況點,使其運行在高效區(qū)合理安排風(fēng)機開停時間,避免無效運轉(zhuǎn)定期維護保養(yǎng),保持風(fēng)機良好狀態(tài)利用自然風(fēng)壓,減少機械通風(fēng)負荷安全管理建立風(fēng)機運行監(jiān)控系統(tǒng),實時監(jiān)測風(fēng)壓、風(fēng)量、電流等參數(shù)制定風(fēng)機故障應(yīng)急預(yù)案,配備備用風(fēng)機嚴(yán)格執(zhí)行"雙回路"供電制度,確保供電可靠設(shè)置風(fēng)機自動切換裝置,故障時自動啟動備用風(fēng)機定期進行風(fēng)機性能測試和安全檢查通風(fēng)機附屬裝置及維護風(fēng)門用于隔斷風(fēng)流、調(diào)節(jié)風(fēng)量的關(guān)鍵設(shè)施。分為普通風(fēng)門、自動風(fēng)門和風(fēng)橋。必須確保風(fēng)門嚴(yán)密不漏風(fēng),自動風(fēng)門應(yīng)靈敏可靠。兩道風(fēng)門之間距離應(yīng)大于5米,防止同時打開形成風(fēng)流短路。風(fēng)筒局部通風(fēng)的重要設(shè)施,將新鮮風(fēng)流輸送至掘進工作面。分為硬質(zhì)風(fēng)筒和軟質(zhì)風(fēng)筒。風(fēng)筒接頭必須嚴(yán)密,破損及時修補,末端距工作面距離符合規(guī)定(不超過5米)。密閉墻用于封閉廢棄巷道、隔離火區(qū)和采空區(qū)的構(gòu)筑物。必須用不燃材料建造,厚度和強度滿足規(guī)范要求。定期檢查密閉墻完好性,防止漏風(fēng)和有害氣體泄漏。設(shè)備維護保養(yǎng)要點01日常巡檢每班對通風(fēng)設(shè)備進行巡查,檢查運行聲音、振動、溫度是否正常,及時發(fā)現(xiàn)異常情況。02定期保養(yǎng)按照保養(yǎng)計劃定期更換潤滑油、清潔濾網(wǎng)、緊固螺栓,保持設(shè)備良好狀態(tài)。03性能測試每季度進行一次風(fēng)機性能測試,測定風(fēng)量、風(fēng)壓、功率和效率,及時調(diào)整運行參數(shù)。04大修維護每年進行一次全面檢修,更換磨損部件,校正轉(zhuǎn)子平衡,確保設(shè)備安全運行。第四章礦井瓦斯治理技術(shù)瓦斯是煤礦的"頭號殺手",瓦斯爆炸和突出事故造成的傷亡占煤礦事故總數(shù)的70%以上。科學(xué)的瓦斯治理是實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的核心任務(wù),必須堅持"先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)"的原則。煤層瓦斯賦存與涌出特性瓦斯賦存形式及礦井瓦斯涌出規(guī)律瓦斯賦存形式煤層中的瓦斯主要以三種形式存在:游離狀態(tài):存在于煤的孔隙和裂隙中,約占5-10%吸附狀態(tài):吸附在煤的內(nèi)表面,是瓦斯的主要賦存形式,占80-90%溶解狀態(tài):溶解在煤層水中,含量很少瓦斯含量與煤層埋深、變質(zhì)程度、地質(zhì)構(gòu)造密切相關(guān)。一般埋深每增加100米,瓦斯含量增加1-2立方米/噸。礦井瓦斯涌出規(guī)律礦井瓦斯涌出量受多種因素影響,呈現(xiàn)明顯的時空分布規(guī)律:空間分布:采煤工作面>掘進工作面>其他巷道;工作面上部煤層>下部煤層時間變化:采煤推進過程中,放頂時瓦斯涌出量激增;初采期和收作期涌出量較大氣壓影響:大氣壓下降時,瓦斯涌出量增加生產(chǎn)影響:產(chǎn)量增加,瓦斯涌出量相應(yīng)增大準(zhǔn)確預(yù)測瓦斯涌出量是制定通風(fēng)和抽采方案的基礎(chǔ)。瓦斯突出礦井的危險性分析煤與瓦斯突出是一種極其危險的動力現(xiàn)象,在極短時間內(nèi)從煤體內(nèi)向采掘空間突然噴出大量煤炭和瓦斯,造成人員傷亡、設(shè)備損壞和生產(chǎn)中斷。突出危險特征突發(fā)性強,難以預(yù)測破壞力大,影響范圍廣瓦斯涌出量巨大,易引發(fā)二次爆炸常伴隨煤塵飛揚,加劇危害突出影響因素地質(zhì)構(gòu)造:褶皺、斷層帶易突出瓦斯壓力:壓力越大,突出危險越高煤層強度:軟分層煤易突出開采擾動:應(yīng)力集中區(qū)突出危險大瓦斯抽采技術(shù)與治理模式地面鉆井抽采技術(shù)地面鉆井抽采是一種預(yù)先抽采未開采煤層瓦斯的先進技術(shù)。在煤層開采前,從地面鉆孔至煤層,通過負壓抽取瓦斯,可提前數(shù)年降低煤層瓦斯含量。技術(shù)優(yōu)勢不受采掘活動影響,抽采時間長,效果好可實現(xiàn)煤層氣資源化利用,經(jīng)濟效益顯著減少井下抽采工程量,降低成本提高礦井安全保障能力關(guān)鍵技術(shù)精確的煤層定位和軌跡控制水平井和分支井鉆井技術(shù)壓裂增透技術(shù)提高抽采效率地面抽采系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計保護層開采與煤與瓦斯共采技術(shù)保護層開采是一種區(qū)域性防突措施。優(yōu)先開采保護層(通常是瓦斯含量低的煤層),利用采動卸壓作用,使被保護層煤體膨脹變形,透氣性大幅提高,瓦斯大量解吸和涌出,從而消除或降低突出危險性。煤與瓦斯共采是指在采煤的同時,通過科學(xué)的抽采布局和方法,最大限度地抽采煤層瓦斯,實現(xiàn)煤炭和瓦斯資源的協(xié)調(diào)開發(fā)。這是高瓦斯礦井實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)的重要途徑,也是煤層氣資源化利用的有效模式。"以孔代巷"抽采與定向長鉆孔技術(shù)技術(shù)背景傳統(tǒng)的瓦斯抽采方法需要掘進大量抽采巷道,工程量大、周期長、成本高。"以孔代巷"技術(shù)用鉆孔替代抽采巷道,顯著提高效率、降低成本。高位大直徑定向鉆孔在采煤工作面上方布置大直徑(150-300mm)定向長鉆孔,穿過頂板進入卸壓增透帶,高效抽采采空區(qū)和上覆煤巖層卸壓瓦斯。單孔長度可達1000米以上。順層定向長鉆孔沿煤層走向或傾向布置定向長鉆孔,控制范圍大,可實現(xiàn)大面積卸壓增透和瓦斯抽采。配合水力壓裂等增透措施,抽采效果顯著提升。效果評價定向長鉆孔技術(shù)可使抽采達標(biāo)時間縮短50%以上,抽采率提高30-50%,大幅降低工程成本,是突出礦井瓦斯治理的有效手段。軟煤順層定向長鉆孔消突技術(shù)軟煤層鉆孔施工難度大,易塌孔、卡鉆。順層定向鉆孔技術(shù)采用特殊的鉆具和工藝,在軟煤層中施工長鉆孔,配合水力沖孔、松動爆破等措施,增大煤體裂隙,提高透氣性,快速降低瓦斯壓力和含量,消除突出危險。該技術(shù)在淮南、平頂山等礦區(qū)應(yīng)用效果良好。瓦斯治理鉆孔布置示意圖該圖展示了綜合瓦斯治理體系的鉆孔布置方案,包括地面鉆井、順層鉆孔、穿層鉆孔和高位鉆孔的空間配置。不同顏色代表不同類型的鉆孔,箭頭表示瓦斯抽采方向。1地面預(yù)抽鉆孔從地面鉆至深部未采煤層,提前抽采區(qū)域瓦斯,降低煤層瓦斯含量2本煤層順層鉆孔沿煤層布置的長鉆孔,抽采本煤層開采前和采動過程中的瓦斯3鄰近層穿層鉆孔從巖石巷道或煤層巷道穿過巖層進入鄰近煤層,抽采鄰近層瓦斯4高位定向鉆孔布置在工作面上方,進入頂板卸壓帶,高效抽采采空區(qū)和上覆巖層瓦斯第五章礦井火災(zāi)與防治措施礦井火災(zāi)是煤礦重大災(zāi)害之一,不僅造成直接的人員傷亡和財產(chǎn)損失,還可能引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸等次生災(zāi)害。統(tǒng)計表明,約80%的礦井火災(zāi)為煤炭自燃引起,因此煤炭自燃防治是礦井防滅火工作的重點。礦井火災(zāi)成因及自燃理論煤炭自燃機理煤炭自燃是煤在常溫下與空氣中氧氣緩慢氧化,熱量積聚達到著火點而自行燃燒的過程。這是一個由物理吸氧到化學(xué)反應(yīng),從量變到質(zhì)變的復(fù)雜過程。1物理吸附階段煤表面吸附氧氣,放出吸附熱,溫度略有上升(常溫-50℃)2化學(xué)吸附階段氧氣與煤發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成含氧絡(luò)合物,放熱量增大(50-120℃)3熱解燃燒階段溫度繼續(xù)升高,煤開始熱解,產(chǎn)生可燃氣體,達到著火點后發(fā)生燃燒(120-350℃)煤炭自燃必須同時具備三個條件:①煤具有自燃傾向性;②持續(xù)的供氧條件;③散熱困難、熱量易于積聚。采空區(qū)、巷道高冒區(qū)、煤柱等是自燃的高危區(qū)域。外因火災(zāi)誘發(fā)因素明火違章動火作業(yè),如電焊、氣割等爆破作業(yè)產(chǎn)生的火焰違章吸煙火區(qū)封閉后的殘存火源電氣設(shè)備故障電纜短路、過負荷發(fā)熱起火電氣設(shè)備失爆產(chǎn)生電火花電動機、變壓器過熱照明燈具烤燃可燃物機械摩擦輸送機滾筒與皮帶摩擦風(fēng)機葉片與風(fēng)筒摩擦鋼絲繩與滑輪摩擦其他因素柴油機排氣溫度過高井下存放的易燃物品地面火源通過裂隙傳入井下火災(zāi)預(yù)測與預(yù)報技術(shù)氣體指標(biāo)監(jiān)測法通過監(jiān)測采空區(qū)和可疑區(qū)域的氣體成分變化,判斷自燃發(fā)火征兆。主要監(jiān)測指標(biāo)包括:CO濃度:煤氧化的特征產(chǎn)物,超過24ppm需警惕CO?濃度:煤氧化過程中產(chǎn)生,與CO配合分析烷烯比:C?H?/C?H?比值上升表明溫度升高氧氣虧損:氧氣濃度下降速率反映氧化強度建立氣體監(jiān)測站,連續(xù)采樣分析,繪制氣體濃度變化曲線,及時發(fā)現(xiàn)異常。溫度監(jiān)測法采用多種溫度傳感器實時監(jiān)測煤溫變化:束管監(jiān)測系統(tǒng):布置測溫管路,定期測量氣體溫度光纖測溫系統(tǒng):分布式光纖可連續(xù)監(jiān)測空間溫度分布紅外熱成像:非接觸測溫,發(fā)現(xiàn)熱點區(qū)域溫度傳感器:在關(guān)鍵部位埋設(shè)測溫元件溫度超過70℃需高度關(guān)注,超過100℃應(yīng)立即采取措施。溫度上升速率也是重要判據(jù)?；馂?zāi)報警系統(tǒng)建立井下自動火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)早期預(yù)警:煙霧傳感器:檢測空氣中的煙霧顆粒氣體傳感器:實時監(jiān)測CO、CO?等氣體濃度溫度傳感器:監(jiān)測環(huán)境溫度異常升高火焰探測器:直接探測火焰的紅外輻射系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)存儲、趨勢分析、超限報警和聯(lián)動控制功能,與地面監(jiān)控中心實時通信。綜合運用多種預(yù)測預(yù)報技術(shù),建立"人防+技防+物防"的立體監(jiān)控體系,可將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài),顯著提高防滅火工作的主動性和有效性。礦井防滅火措施通風(fēng)調(diào)節(jié)與隔離措施均壓通風(fēng)防滅火通過調(diào)節(jié)通風(fēng)系統(tǒng),在采空區(qū)或火區(qū)形成均壓狀態(tài),阻止漏風(fēng)供氧,抑制煤炭自燃。具體方法包括:調(diào)節(jié)風(fēng)門開度,改變各分支風(fēng)量利用局部通風(fēng)機調(diào)節(jié)風(fēng)壓分布在采空區(qū)邊緣建立均壓帶均壓防火技術(shù)可大幅降低采空區(qū)漏風(fēng)強度,延長自燃發(fā)火期,防火效果顯著。隔離密閉措施對于已經(jīng)發(fā)火或存在嚴(yán)重自燃隱患的區(qū)域,采取隔離密閉措施,切斷氧氣供應(yīng):構(gòu)筑永久性密閉墻,隔離火區(qū)注漿充填采空區(qū),減少氧氣空間封堵采空區(qū)裂隙,減少漏風(fēng)控制工作面推進速度,及時封閉采空區(qū)密閉后需持續(xù)監(jiān)測密閉內(nèi)氣體成分和溫度,確認火災(zāi)熄滅后方可啟封。滅火劑使用與消防設(shè)備配置注水滅火最常用、最經(jīng)濟的滅火方法。向火區(qū)注入大量水,降溫、隔氧、惰化火區(qū)。注水量應(yīng)足夠大,確保淹沒火區(qū)。優(yōu)點是效果可靠、成本低,缺點是增加水患風(fēng)險。泡沫滅火向火區(qū)注入化學(xué)泡沫,覆蓋煤體表面,隔絕氧氣,阻止燃燒。泡沫具有良好的覆蓋性和持久性,滅火效率高。適用于初期火災(zāi)和外因火災(zāi)撲救。惰性氣體滅火向火區(qū)注入氮氣或二氧化碳等惰性氣體,降低氧氣濃度(<3%),使煤炭無法燃燒。惰氣防滅火技術(shù)不增加水分,不影響后續(xù)開采,是大型礦井的首選方案。阻化劑防火向煤體噴灑或注入化學(xué)阻化劑,在煤表面形成保護膜,阻止煤與氧氣接觸,延緩氧化速度。常用阻化劑包括氯化鈣、氯化鎂等無機鹽溶液。預(yù)防效果好,適用于自燃易發(fā)區(qū)。消防設(shè)備配置應(yīng)滿足規(guī)范要求:主要進回風(fēng)巷每隔100米設(shè)置消防水管接頭和水袋;工作面配備滅火器材;建立地面和井下消防材料庫;配備移動式滅火設(shè)備。第六章礦塵防治與安全管理礦塵是煤礦生產(chǎn)中不可避免的產(chǎn)物,既是職業(yè)健康的重大威脅,也是煤礦爆炸事故的重要誘因。礦塵防治必須堅持"綜合防塵、個體防護"的方針,建立完善的防塵管理體系。礦塵性質(zhì)與危害礦塵爆炸機理煤塵爆炸是懸浮在空氣中的煤塵遇到火源,在有限空間內(nèi)急劇燃燒,瞬間產(chǎn)生高溫高壓的爆炸現(xiàn)象。其破壞力巨大,常造成群死群傷的特大事故。煤塵飛揚爆破、采煤、運輸?shù)茸鳂I(yè)產(chǎn)生大量煤塵,在巷道中懸浮形成煤塵云火源引爆明火、電火花、摩擦火花等點燃局部煤塵,形成初始爆炸核心爆炸傳播初始爆炸產(chǎn)生沖擊波,揚起更多沉積煤塵,形成連續(xù)爆炸,迅速蔓延災(zāi)難后果產(chǎn)生高溫(2000℃)、高壓(數(shù)兆帕)和有毒氣體,造成巨大破壞煤塵爆炸需同時滿足五個條件:①煤塵本身具有爆炸性;②煤塵呈懸浮狀態(tài);③煤塵濃度在爆炸界限內(nèi)(40-2000g/m3);④有足夠能量的點火源;⑤氧氣濃度充足。消除任一條件即可防止爆炸。塵肺病防治現(xiàn)狀塵肺病是長期吸入生產(chǎn)性粉塵引起的肺部彌漫性纖維化疾病,是我國最嚴(yán)重的職業(yè)病。煤工塵肺(煤肺)占所有塵肺病的50%以上。塵肺病的危害不可逆轉(zhuǎn),無法根治,只能緩解癥狀嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量和勞動能力并發(fā)癥多,如肺結(jié)核、肺心病等醫(yī)療費用高,社會負擔(dān)重防治策略工程措施:濕式作業(yè)、通風(fēng)除塵、降低粉塵濃度個體防護:佩戴防塵口罩,減少吸入粉塵健康監(jiān)護:定期體檢,早發(fā)現(xiàn)早治療職業(yè)教育:提高工人防塵意識87萬累計報告病例截至2020年90%煤礦工人占比塵肺病高發(fā)人群15-20年平均接塵工齡發(fā)病潛伏期長《職業(yè)病防治法》明確規(guī)定,用人單位必須為勞動者提供符合要求的職業(yè)病防護設(shè)施和個人防護用品。煤礦企業(yè)應(yīng)將防塵工作納入日常管理,嚴(yán)格控制作業(yè)場所粉塵濃度在國家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。礦塵防治技術(shù)與綜合措施濕式噴霧、局部通風(fēng)煤層注水在開采前向煤層注水,增加煤體濕度,從源頭減少粉塵產(chǎn)生。注水壓力1-5MPa,注水量根據(jù)煤層透水性確定?？墒狗蹓m產(chǎn)生量降低60-80%。機械噴霧降塵在采煤機、掘進機、轉(zhuǎn)載點等產(chǎn)塵點安裝噴霧裝置,作業(yè)時同步噴霧。采用高壓(2-8MPa)微米級霧滴,捕捉懸浮粉塵,降塵效率可達90%。局部通風(fēng)除塵在掘進工作面使用局部通風(fēng)機和風(fēng)筒,及時排出含塵風(fēng)流,稀釋粉塵濃度。通風(fēng)量應(yīng)滿足規(guī)定要求,風(fēng)筒末端距工作面不超過5米。防塵設(shè)備與個人防護隔爆水棚在主要巷道設(shè)置水棚,利用爆炸沖擊波觸發(fā)水棚,釋放大量水幕,濕潤和熄滅火焰,阻止煤塵爆炸蔓延。水棚間距一般為200-300米。凈化水幕在回風(fēng)巷道設(shè)置水幕,持續(xù)噴霧凈化含塵風(fēng)流。水幕應(yīng)覆蓋整個斷面,霧滴直徑100-200微米,可捕獲70%以上的呼吸性粉塵。個人防塵口罩工人必須佩戴符合標(biāo)準(zhǔn)的防塵口罩(KN95或更高級別)。正確佩戴的口罩可阻隔95%以上的粉塵顆粒,是預(yù)防塵肺病的最后防線。除塵設(shè)備配備風(fēng)流凈化器、濕式除塵器等專用設(shè)備,處理高濃度含塵空氣。特別是在破碎、轉(zhuǎn)載等高產(chǎn)塵點,除塵設(shè)備必不可少。綜合防塵體系:有效的礦塵防治需要"管理、工程、個體"三位一體。建立防塵責(zé)任制,配備專職防塵人員;采用先進防塵工藝和設(shè)備;加強個人防護培訓(xùn)和監(jiān)督。只有多管齊下,才能將粉塵危害降到最低。第七章礦井水害防治與應(yīng)急救援礦井水害是僅次于瓦斯的第二大煤礦災(zāi)害。我國煤礦水害事故約占礦難總數(shù)的15-20%,嚴(yán)重威脅礦工生命安全。"預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采"是防治水害的基本原則。礦井水災(zāi)成因與防治技術(shù)充水水源及涌水通道識別主要充水水源地表水河流、湖泊、水庫等地表水體通過裂隙、陷落柱、鉆孔等通道滲入井下地下水含水層孔隙水、裂隙水、巖溶水等,分為頂板水、底板水和老空區(qū)積水大氣降水雨季大量降水通過地表裂縫、廢棄井口等滲入地下人為水源地面水庫、渠道滲漏,相鄰礦井放水等人為因素引入的水涌水通道類型裂隙通道地質(zhì)構(gòu)造形成的斷層、裂隙帶,是水害的主要通道。斷層破碎帶導(dǎo)水性極強。陷落柱巖溶塌陷形成的柱狀構(gòu)造,上下貫通,是嚴(yán)重水害隱患。老空區(qū)廢棄巷道和采空區(qū)積存大量水,一旦貫通會造成突水事故。鉆孔通道勘探鉆孔、放水鉆孔封閉不嚴(yán),成為導(dǎo)水通道。排水系統(tǒng)設(shè)計與維護完善的排水系統(tǒng)是應(yīng)對礦井水害的重要保障。排水系統(tǒng)由水倉、水泵、排水管路和配電系統(tǒng)組成,必須滿足"三趟"(工作、備用、檢修)要求。01水倉設(shè)計主水倉容量應(yīng)能容納4小時正常涌水量,采區(qū)水倉不少于2小時。水倉應(yīng)定期清理淤泥,保持有效容積。02水泵配置配備3臺以上水泵(2臺工作、1臺備用),單臺泵能力應(yīng)在20小時內(nèi)排出24小時最大涌水量。定期檢修保養(yǎng),確保完好。03排水管路敷設(shè)2趟以上排水管路,其中1趟能滿足排水需求。管路應(yīng)防腐防凍,定期檢查,及時修復(fù)損壞。04監(jiān)測預(yù)警安裝水位監(jiān)測和涌水量監(jiān)測裝置,實時掌握水情變化。水位超限自動報警,啟動應(yīng)急排水預(yù)案。探放水技術(shù):在掘進過程中,當(dāng)接近可疑含水區(qū)域時,必須停止作業(yè),先進行物探(如直流電法、瞬變電磁法)確定含水范圍,然后采用鉆探驗證。發(fā)現(xiàn)水患威脅,必須制定專門的放水方案,在安全條件下逐步疏放積水,確認安全后方可繼續(xù)掘進。"有疑必探、先探后掘"是鐵的紀(jì)律。礦山重大事故應(yīng)急預(yù)案與救援應(yīng)急預(yù)案編制要點《安全生產(chǎn)法》規(guī)定,煤礦必須制定應(yīng)急預(yù)案并定期演練。應(yīng)急預(yù)案是應(yīng)對突發(fā)事故、減少損失的行動指南,必須科學(xué)合理、切實可行。組織體系成立應(yīng)急指揮部,明確總指揮、副總指揮和各工作組職責(zé)。建立24小時值班制度,確保指揮系統(tǒng)暢通。預(yù)警機制建立瓦斯、水害、火災(zāi)等災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng),分級預(yù)警(藍、黃、橙、紅),及時發(fā)布預(yù)警信息,啟動相應(yīng)響應(yīng)。應(yīng)急響應(yīng)明確不同災(zāi)害類型的應(yīng)急處置程序,包括人員疏散、災(zāi)情控制、救援行動、醫(yī)療救護等環(huán)節(jié)的具體措施。資源保障配備充足的應(yīng)急物資(自救器、滅火器材、救援裝備等),建立應(yīng)急隊伍,與專業(yè)救護隊簽訂救援協(xié)議。逃生自救與礦山救護