1、第八章 礦井安全生產(chǎn),第一節(jié) 礦井瓦斯及防治 第二節(jié) 礦塵及其防治 第三節(jié) 礦井水災(zāi)治理 第四節(jié) 礦井防滅火 第五節(jié) 頂板事故及其防治 第六節(jié) 礦山救護,第一節(jié) 礦井瓦斯及防治,一、煤層瓦斯賦存與含量 1、礦井瓦斯及其性質(zhì) 礦井瓦斯:從煤層或巖層中涌出的各種有毒、有害氣體。瓦斯主要成份是CH4,還有C2H6 (乙烷)、 C3H8 (丙烷)、 CO2、N2、H2S、H2和一些稀有氣體。,瓦斯的性質(zhì)：甲烷的密度是空氣密度的0.554倍，比重小。無色、無味、無臭。滲透能力是空氣的1.6倍，微溶于水，在溫度為20，壓力為l013kPa的條件下，溶解度為35L100L，瓦斯有很強的擴散性，擴 散速度是空

2、氣的134倍。瓦斯無毒，但是不能供人呼吸。瓦斯有燃燒和爆炸性。,2、瓦斯的生成 生成：是在煤炭的生成和變質(zhì)過程中伴生的氣體。 古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機質(zhì)經(jīng)厭氧菌作用分解而成。 高溫、高壓環(huán)境的成煤時期，由物理和化學(xué)作用，繼續(xù)生成瓦斯。,3、瓦斯在煤體或圍巖中的存在狀態(tài) 存在狀態(tài)：游離狀態(tài)、吸附狀態(tài)。 游離狀態(tài)，也稱自由狀態(tài)，以自由氣體形式存于煤體或圍巖的孔隙和裂隙中。其量大小與存儲空間的容積和瓦斯壓力成正比，與瓦斯溫度成反比。,吸附狀態(tài)，分吸著狀態(tài)和吸收狀態(tài)兩種。 吸著狀態(tài)是在孔隙表面的固體分子引力作用下，瓦斯分子被緊密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附層；吸收狀態(tài)是氣體分子在較

3、高的氣體壓力作用下，深入到煤的分子團內(nèi)部，如同氣體溶解于液體中的狀態(tài)。,相互轉(zhuǎn)化:游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)處于不斷變化的動態(tài)平衡狀態(tài)，一定條件下會相互轉(zhuǎn)化。 壓力增大或溫度降低時，部分游離狀態(tài)瓦斯轉(zhuǎn)變?yōu)槲綘顟B(tài)，稱為吸附現(xiàn)象；同時又會有部分吸附狀態(tài)瓦斯轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x狀態(tài)，稱為解吸現(xiàn)象。,4、瓦斯含量 概念：在自然條件下，單位體積或單位重量的煤體或圍巖中所含有的瓦斯量。 表示： m3/ m3或m3/t。是游離瓦斯和吸附瓦斯的總和。,二、瓦斯涌出 1.礦井瓦斯涌出形式 （1）普通涌出 從非常細微的裂隙中緩慢、均勻而持久地涌出。 特點：范圍廣，時間長，涌出量比重最大，是礦井瓦斯的主要涌出形式。,（2）特殊涌出

4、 包括瓦斯噴出和煤（巖）與瓦斯突出。 瓦斯噴出：開采工程中，從煤體或巖體裂隙、孔洞或炮眼中異常涌出大量瓦斯的現(xiàn)象。 特點：持續(xù)時間較短。 煤（巖）與瓦斯突出:在采掘生產(chǎn)工程中，在地應(yīng)力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、巖和瓦斯有煤體或巖體突然向采掘空間拋出的異常動力現(xiàn)象。 特點：持續(xù)時間極短（只有幾秒或幾十秒）。,2、礦井瓦斯涌出量 概念：在開采工程中，單位時間內(nèi)從煤層本身、圍巖和鄰近煤層中涌出的瓦斯數(shù)量的總和（僅指普通涌出，不包括特殊涌出的瓦斯量）。 分類：絕對涌出量、相對涌出量。 絕對涌出量：指礦井在單位時間內(nèi)涌出的瓦斯量。單位為m3/d或m3/min 相對涌出量:在正常生產(chǎn)情況下，平均日產(chǎn)1

5、t煤所涌出的瓦斯量。單位m3/t,3、影響瓦斯涌出量的因素 （1）自然因素 煤炭含量越高和開采深度越深相對瓦斯涌出量大；地面大氣壓力下降，采空區(qū)瓦斯涌出量增加。 （2）開采技術(shù)因素 開采順序與回采方法，首采煤層（或分層）的相對瓦斯涌出量大，而后開采時其相對瓦斯涌出量減少；回采率越低，相對瓦斯涌出量越大,回采速度與產(chǎn)量，絕對瓦斯涌出量隨回采速度或產(chǎn)量的增加而增高，增高量低于線性增量；故在高瓦斯綜采面，快采快運可明顯減少瓦斯涌出。 落煤工藝與基本頂來壓步距； 通風(fēng)壓力與采空區(qū)密閉質(zhì)量； 采場通風(fēng)系統(tǒng)。,4、礦井瓦斯等級 低瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量10m3/t,且絕對瓦斯涌出量小于或等于40m3

6、/min。 高瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量10m3/t或絕對瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。 煤與瓦斯（二氧化碳）突出礦井。礦井在建設(shè)和生產(chǎn)中發(fā)生過一次突出就定為煤與瓦斯（二氧化碳）突出礦井。 每年必須對礦井進行礦井瓦斯等級簽定工作，報省有關(guān)部門審批。,三、瓦斯爆炸及其防治 1、瓦斯爆炸條件及其危害 （1）瓦斯?jié)舛?在空氣中，瓦斯?jié)舛刃∮?時沒有爆炸性，但是這種低濃度瓦斯可以在火源周圍燃燒，當火源消失時瓦斯則不能繼續(xù)燃燒； 瓦斯?jié)舛仍?16范圍內(nèi)時有爆炸性，當瓦斯?jié)舛葹?5時爆炸威力最大； 瓦斯?jié)舛瘸^16(假設(shè)瓦斯在整個空間中的分布是均勻的)時，則既不能燃燒也不能爆炸，但是這種高濃度瓦

7、斯具有潛在的爆炸危險，在混入新鮮空氣之后有可能有爆炸性。,（2）、高溫火源 實驗表明，瓦斯的引火溫度為650 750煤礦升下有多種可能出現(xiàn)的火源都有引燃瓦斯的可能 。 如吸煙、電焊和氣焊、外因火災(zāi)和自然發(fā)火、電火花、井下爆破特別是違章爆破、摩擦碰撞以及靜電放電產(chǎn)生的高溫或火花等。,（3）、足夠的氧氣 當氧氣濃度小于12時，瓦斯就不再具有爆炸性。 通過以上分析，我們將瓦斯爆炸的條件概括如下：瓦斯在空氣中必須達到一定濃 度；必須有高溫火源；必須有足夠氧氣。只有當以上3個條件同時存在時，瓦斯才 能發(fā)生爆炸。,（4）、 瓦斯爆炸的效應(yīng)及危害 瓦斯爆炸產(chǎn)生的主要效應(yīng)有高溫和高壓、沖擊波以及大量的有害氣體

8、。 高溫和高壓 瓦斯爆炸是放熱反應(yīng)，爆炸時瞬間釋放出大量的熱將使爆炸地點的溫度和壓力驟然升 高。在密閉空間里，瓦斯爆炸時的溫度可達21502650 ；在自擴散條件下，瓦斯爆炸 時的溫度可達1850 .由于井下老道處于半密閉、半自由擴散狀態(tài)，因此，瓦斯爆炸時 的溫度應(yīng)在1850 以上。瓦斯所釋放出的熱量在形成高溫的同時還會形成高壓。據(jù)計 算，瓦斯爆炸的瞬間，爆炸空間里的壓力約為710個大氣壓。高溫能造成人體大面積的 皮膚燒傷和呼吸道的灼傷，能引起火災(zāi)，燒毀井下的設(shè)備、設(shè)施，還可能引起煤塵爆炸。 高壓對人體也有一定的傷害。, 沖擊波 瓦斯爆炸時因爆炸地點在瞬間形成高壓區(qū)，將使爆炸地點的高壓氣體以極

9、高的速度沿巷道向外沖擊，這種沖擊稱為直接沖擊。據(jù)計算，直接沖擊的速度可達每秒幾百米，甚至上千米。由于爆炸地點的氣體高速向外沖出，加之爆炸地點氣體溫度的下降(與周圍物體及煤巖熱交換)和水蒸氣的凝結(jié)，在爆源附近又會形成空氣稀薄的低壓區(qū)，致使沖出的氣體又以很高的速度返回爆源，這種沖擊稱為反向沖擊。反向沖擊雖較直接沖擊弱，但因其是沿著遭受直接沖擊破壞的巷道反沖的，所以其破壞性往往比直接沖擊更大。 爆炸沖擊波能破壞巷道、設(shè)備和設(shè)施，對災(zāi)區(qū)人員也有很強的殺傷力。除此之外，爆炸沖擊波還可能引起二次爆炸甚至連續(xù)爆炸。如果直接沖擊的高溫高壓氣流在沖擊的沿途揚起了煤塵或者遇到了積存的瓦斯，如果反向沖擊的氣流中含有

10、足夠的瓦斯和氧氣，而爆炸地點還存在火源，則都有可能使爆炸再次發(fā)生。,有害氣體 瓦斯爆炸區(qū)的氣體成分為： O2610，N28288， C0248，CO24。 產(chǎn)生大量一氧化碳，如果有煤塵參與爆炸，則生成的一氧化碳更多。據(jù)統(tǒng)計，在瓦斯爆炸所造成的傷亡入員中，一氧化碳中毒者占很大比例。,2、預(yù)防瓦斯爆炸的措施 （1）防止瓦斯積聚 加強礦井通風(fēng) 加強瓦斯檢查 及時處理局部積聚的瓦斯,瓦斯抽放 瓦斯抽放是將礦井瓦斯通過鉆孔（或?qū)ｉT抽放瓦斯的巷道）、管道、瓦斯泵直接抽至地面。 抽放辦法有： 本煤層抽放瓦斯 掘進巷道瓦斯抽放 鄰近煤層抽放瓦斯 采空區(qū)抽放瓦斯 地面定向鉆孔抽放瓦斯 抽出的瓦斯可以按濃度不同，

11、合理的加以利用：濃度為35%40%時，可作為工業(yè)或民用燃料；濃度50%以上的瓦斯可作為化工原料。采煤的同時抽采瓦斯，稱之為煤氣共采。,（2）防止瓦斯引燃 （3）限制瓦斯爆炸范圍擴大： 分區(qū)通風(fēng) 通風(fēng)系統(tǒng)要簡單 風(fēng)井必須安裝反風(fēng)、防爆門 設(shè)置隔爆的巖粉棚或水槽,四、瓦斯噴出和煤與瓦斯突出及其預(yù)防 1、原因 噴出原因：孔洞、裂隙內(nèi)積存大量高壓游離瓦斯，當采掘接近或溝通這樣的地區(qū)時，就沿裂隙突然噴出。 多數(shù)人認為，噴出和突出是地壓、瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)綜合作用的結(jié)果。,2、預(yù)防措施 （1）瓦斯噴出的預(yù)防措施 探、排、引、堵、通。 （2）煤與瓦斯突出的預(yù)防措施 開采保護層（圖）,預(yù)防突出的局部性措施 振

12、動爆破、誘導(dǎo)突出和解除壓力； 水力沖孔、釋放潛能； 超前鉆孔，排放瓦斯； 金屬骨架、超前支架、卸壓槽等,第二節(jié)礦塵及其防治,一、礦塵及其危害 1、對人體危害（導(dǎo)致塵肺?。?塵肺病員常見的并發(fā)癥和繼發(fā)癥有肺結(jié)核、支氣管炎、肺炎、肺氣腫、肺源性心臟病等。存在并發(fā)癥和出現(xiàn)繼發(fā)癥的塵肺病人，治療難度更大，死亡率高。,2、煤塵爆炸 導(dǎo)致塵肺病和造成煤塵爆炸是礦塵最主要的危害。 除此之外，礦塵還有以下危害： 使井下作業(yè)場所的能見度降低，不利于人們及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，會增加機械、人身事故發(fā)生的機會；加速機械設(shè)備的磨損，降低其使用壽命等。,二、煤塵爆炸的條件 1煤塵本身具有爆炸性 2空氣中的懸浮煤塵達到一定濃度

13、 煤塵爆炸的下限濃度：褐煤為4555gm3左右、煙煤為110335g / m3 ;上限濃度一般為15002000g m3。 3有高溫火源 爆炸溫度一般為700800以上。 只有當以上3個條件同時具備時，媒塵才能爆炸，否則煤塵不能爆炸。,三、煤塵爆炸的防治措施 1、降塵措施 煤層注水濕潤煤體、采空區(qū)灌水、水封爆破及水炮泥、噴霧灑水、控制風(fēng)速、清掃落塵。 2、防止煤塵引燃的措施 與防止瓦斯引燃的措施相同。,3、限制煤塵爆炸范圍擴大的措施 抑爆措施，機器或人工定期在巷道內(nèi)撒布惰性巖粉（石灰?guī)r粉、頁巖粉、石膏粉、白云巖粉）。 隔爆措施，將局部爆炸隔離，在相關(guān)巷道內(nèi)設(shè)置巖粉棚或水棚。,第三節(jié) 礦井水災(zāi)的

14、治理,一、礦井水與礦井水災(zāi) 礦井水：所有流入礦井中的水。 礦井水災(zāi)：礦井涌水量超過正常排水能力時，造成礦井水泛濫成災(zāi)的現(xiàn)象。,二、礦井水源及涌水通道 1、礦井水源 地面水源，主要是降水和地表水（河流、湖泊、沼澤、水庫、積水洼地）。 地下水源，包括含水層水（壓力高）、斷層水和采空區(qū)水。 當斷層與積水或含水層相通時，會造成水災(zāi)。 2、涌水通道 斷層破碎帶、采掘形成的裂隙、井行、封孔不好的舊鉆孔。,三、礦井水災(zāi)的防治 1、地面防治水 防止井口灌水、防止地面滲水 2、井下防治水 探水、放水、隔水、截水、堵水。,第四節(jié) 礦井防滅火,一、礦井火災(zāi)及其分類 外因火災(zāi)：有外部火源引起的火災(zāi)。 電路短路、機械摩

15、擦、違章爆破產(chǎn)生的火焰、瓦斯和煤塵爆炸等可能引起的火災(zāi)。 內(nèi)因火災(zāi)：由煤體或其他易燃物自身氧化積熱、發(fā)生燃燒引起的火災(zāi)。 主要是煤體自然。,二、發(fā)生礦井火災(zāi)的基本條件 1、熱源 氧化生熱、爆破專業(yè)、機械摩擦、電路短路、吸煙等引火熱源 2、可燃物 煤體、坑木、炸藥、油料、塑料制品 3、足夠的氧氣,三、礦井火災(zāi)的預(yù)防 1、外因火災(zāi)預(yù)防 消除引火熱源、采用不然或阻燃的材料、加強可燃物管理、加強火災(zāi)前期的預(yù)警。,2、煤體自然及其預(yù)防 （1）自燃及條件 煤體本身具有自然傾向性 等級：級極易自燃 級容易自燃 級交易自燃 級不易自燃。,煤呈破碎狀態(tài)存在 破裂后表面積增加，吸氧、氧化能力大大加強，產(chǎn)生大量熱。

16、 散熱條件差 地點：存在大量遺煤的采空區(qū)、受地壓破碎或出現(xiàn)裂隙的煤柱內(nèi)、煤巷頂部的高冒處。,（2）煤體自燃的預(yù)防措施 合理確定礦井開拓開采系統(tǒng)及采煤方法 遵循原則：少留煤柱并減少其他煤遺損失、提高煤炭采出率；及時封閉隔絕采空區(qū)；推廣無煤柱護巷；采用長壁采煤法，提高回采率；通風(fēng)系統(tǒng)簡單合理，合理布置通風(fēng)設(shè)施（風(fēng)門、風(fēng)窗、風(fēng)墻）,預(yù)防性灌漿 主要用來隔絕氧氣和吸熱降溫。是目前防止內(nèi)因火災(zāi)最有效、應(yīng)用最廣的一項措施。 阻化劑防火 其是阻止煤炭自燃的化學(xué)藥劑。吸附在煤表面，形成穩(wěn)定的抗氧化保護膜，降低煤的吸氧能力，阻止煤的氧化工程。 常用阻化劑：生石灰、氧化鈉、水玻璃,四、礦井滅火 1、直接滅火 用水

17、、沙子、干粉、泡沫等。主用于發(fā)火初期，火勢不大，溫度不高，能接近火源的情況。 2、隔絕滅火法 用風(fēng)墻，封閉所有通向火區(qū)的巷道，隔絕火區(qū)與空氣，使火自行熄滅。,3、綜合滅火法 當火區(qū)被封閉后，再向火區(qū)注入泥漿、惰性氣體火采取均壓滅火等，加速火災(zāi)熄滅。,第五節(jié) 頂板事故及其防止,一、采煤工作面頂板事故及其防治措施 工作面頂板事故分類：漏垮型、壓垮型、推跨型、綜合型冒頂。,預(yù)防措施： 支架性能應(yīng)與煤層頂?shù)装?、傾角等開采條件相適應(yīng) 支（支得起）、護（護得好）、穩(wěn)（穩(wěn)得住）。 提高采煤機械化程度 推行工作面支護質(zhì)量與頂板動態(tài)檢測技術(shù),二、巷道頂板事故及其防治 井下巷道開挖后，由于巷道圍巖約束條件與受力狀

18、況發(fā)生改變，巷道圍巖在重力作用下向巷道空間內(nèi)運動。 預(yù)防措施： 合理選擇巷道掘進位置和時間、及時觀察巷道掘進中圍巖的穩(wěn)定狀況、合理選擇巷道支護方式與及時支護等。,第六節(jié) 礦山救護,一、現(xiàn)場人員的行動原則 1、撤退的一般原則 進風(fēng)側(cè)：迎風(fēng)推出； 回風(fēng)側(cè)：佩戴自救器順風(fēng)流退出，盡量利用其他通路較快繞到新風(fēng)流中去。 爆炸和火焰襲來：向下臥倒。 無法撤退：迅速進入避難硐室，等待救援。,礦井涌水時：撤退到礦井涌水地點的上部水平，當獨頭上山下部唯一的出口已被淹沒時，可在獨頭各種面避難，以免受涌水傷害。 2、避難時注意事項 進入避難硐室前，在硐外留有衣物、礦燈等明顯標志。硐室內(nèi)留一盞明燈?？砷g斷敲打鐵器、巖

19、石等發(fā)出呼救信號。,二、礦工自救裝置和設(shè)備 1、自救器 是輕便、便于攜帶的個人呼吸保護裝備。 分類：過濾式、隔離式 過濾式，裝有化學(xué)過濾器的濾毒裝置。 隔離式 ，分化學(xué)氧自救器和壓縮氧自救器。,化學(xué)氧自救器利用化學(xué)生養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生氧氣，主要由于災(zāi)區(qū)缺氧環(huán)境。 壓縮氧自救器利用壓縮氧氣供氧的隔離式呼吸保護器，可以反復(fù)多次使用。,2、緊急避險設(shè)施 為規(guī)范和促進煤礦井下緊急避險系統(tǒng)的建設(shè)、完善和管理工作，根據(jù)國務(wù)院關(guān)于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知（國發(fā)201023號）精神，制定了煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定 ，各類煤礦必須建立煤礦井下緊急避險系統(tǒng)。煤礦井下緊急避險系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)、使用、維護和管理 必須按煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定 的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 緊急避險