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13第四章矿井通风与灾害防治一、矿井通风的基本任务1、向井下各工作地点连续不断地输送充足的新鲜空气供人呼吸。2、稀释有毒有害气体和粉尘达到规定的安全和工业卫生允许浓度标准并排出矿井。3、保证井下适宜的气候条件，从而创造井下良好的工作环境。二、矿内空气1、矿内空气——是矿井巷道内气体的总称。它是地面进入井下的新鲜空气和井下产生的有毒有害气体、粉尘和水蒸气的混合物。2、新鲜风流——我们把与地面空气成分近似的矿内空气(如进风井筒、井底车场、运输大巷等处)的风流称为新鲜风流或新风。3、乏风——把流经采掘工作面或硐室后排出的风流称为矿内污浊风流或乏风。4、矿内空气中主要有害气体：一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、沼气、氢气。5、矿内空气的主要成分：①氧。《规程》规定：在采掘工作面进风流中，按体积计算，空气中氧浓度不低于20%。②氮(N2)。③二氧化碳(CO2)。当CO2浓度为1%，人的呼吸急促；浓度为5%时，人呼吸困难；10—20%时，人会失去知觉；达到25%时，人将窒息中毒死亡。《规程》规定：在采掘工作面进风流中，CO2浓度不得超过0.5%。三、瓦斯1、矿井瓦斯——瓦斯是成煤过程中的一种伴生气体，是煤矿井下以甲烷(CH4)为主的有毒，有害气体的总称，有时单独指甲烷。2、瓦斯的性质：瓦斯是一种无色、无味、无臭的气体，它比空气轻，微容于水，具有很强的扩散性和渗透性，它不助燃，但它与空气混合后具有可燃性和爆炸性。3、瓦斯在煤岩体中的赋存状态：一种是游离状态，一种是吸附状态。4、瓦斯含量——是指煤(岩)层在自然条件下，单位质量(或单位体积)，所含有的瓦斯量，其单位用ｍ3/ｔ表示，它是游离和吸附两种状态，瓦斯量之和。四、矿井瓦斯涌出形式及涌出量：普通涌出1、瓦斯涌出形式喷出特殊涌出瓦斯突出①普通涌出——是指瓦斯经过煤体或岩石的裂隙，从某暴露面上缓慢、均匀、连续不断地向采掘空间释放。其特点是涌出的时间长，范围广，涌出量大，速度缓慢均匀，这是煤矿井下瓦斯涌出的主要形式。②喷出——指大量的瓦斯在压力的作用下从煤(岩)体裂缝中喷出的现象。③煤与瓦斯突出——当采掘工作面接近含有大量瓦斯的地带，在强大的矿山压力和瓦斯压力作用下，大量的瓦斯在很短时间内(几秒到几分钟)由煤层突然向采掘空间涌出，并随着瓦斯涌出带出大量的碎煤和岩石，有时还出现高压瓦斯气浪和响声，并有强大的机械效应，这种现象称为煤与瓦斯突出。2、矿井瓦斯涌出量——是指矿井在生产过程中，涌进采掘空间的瓦斯量，分为绝对瓦斯涌出量，相对瓦斯涌出量。①绝对瓦斯涌出量——是指单位时间内涌出到采掘空间瓦斯的数量，用ｍ3/min14表示。②相对瓦斯涌出量——是指在矿井正常生产条件下，平均日产吨煤所涌出的瓦斯数量，叫相对瓦斯涌出量，用ｍ3/t表示。3、矿井瓦斯等级的划分：一个矿井只要有一个煤(岩)层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。①低瓦斯矿井。矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10ｍ3/t且绝对瓦斯涌出量小于或等于40ｍ3/min。②高瓦斯矿井，矿井相对涌出量大于103/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40ｍ3/min。③煤(岩)与瓦斯(CO2)突出矿井。每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定。五、瓦斯爆炸及其预防：(一)、矿井瓦斯爆炸的危害：1、爆炸产生高温由于瓦斯爆炸产生大量的热量，使周围气温迅速升高，一般在1850℃，致使人员烧死烧伤，同时引起井下火灾，烧毁巷道和设备。2、爆炸产生强大的冲击波。瓦斯爆炸时气体温度骤然升高，体积急速膨胀，压力突然增大，形成高压冲击波，其压力高达0.9—1MPA。在强大的冲击波压力作用下，造成人员伤亡和机械设备，巷道的破坏，还能引起瓦斯的第二次爆炸和连续爆炸。3、爆炸产生大量的有害气体瓦斯爆炸后产生大量的CO和CO2等有害气体。造成人员的伤亡。(二)矿井瓦斯爆炸的条件及其预防措施：1、瓦斯爆炸的条件：瓦斯爆炸必须同时具备三个条件：一定的温度，高温火源和足够的氧气，三者缺一不可。①瓦斯浓度达到5%--16%，瓦斯浓度达到9.5%时，爆炸力最强。7%--8%时最容易爆炸。②高温火源。一般认为，在正常大气压下，瓦斯的引火温度为650----750℃。③氧的浓度大于12%。2、预防瓦斯积聚的措施：①加强通风，是防止瓦斯积聚的根本措施，瓦斯矿井的通风必须做到有效，稳定和连续不断，才能将井下涌出的瓦斯及时稀释排出，保证采掘工作面和生产巷道风流中的瓦斯浓度符合《规程》的要求。②严格检查严格检查和监测矿井瓦斯浓度是我们发现事故隐患的前提，也是采取防范和处理措施的依据，因此，要建全瓦斯管理制度，严格按规程的要求管理。严禁空班、漏检、假检，必须认真执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度，认真填写日报与记录，发现问题及时汇报和处理，通风和安全管理部门的值班人员，必须审阅瓦斯检报表，掌握情况，发现问题及时处理，并向矿调度汇报，对通风瓦斯的重大问题，通风部门应及时制定措施，报矿总工批准，进行处理。③及时处理局部瓦斯积聚生产矿井容易积存瓦斯的地点有：回采工作面上隅角，掘进工作面的巷道隅角，顶板冒落的空洞内，盲巷中，回采工作面采空区边界及煤机、掘进机附近。A、采煤工作面上隅角瓦斯积聚处理：挂风障；改变采空区漏风方向；利用水风扇排放上隅角瓦斯；采用局部通风机和风筒向工作面送新风，冲淡排出积存瓦斯。15B、巷道积存瓦斯的处理：掘进巷道局部地区瓦斯涌出量很大时，可采用先隔离再插管排放；顶板冒落的空洞内瓦斯积聚，不采用加大风量和风速的方法处理；顶板附近积存的层状瓦斯，处理方法是提高风速。C、抽放瓦斯，是防止瓦斯积聚的有效措施。④杜绝瓦斯引燃的火源矿井引燃瓦斯的火源有明火、放炮、电气及机械摩擦火花等，应采取以下措施：ａ、明火应严加管理；ｂ、严格放炮制度ｃ、消除电火花；ｄ、防止机械摩擦火花；六、煤与瓦斯突出的防治(一)、煤与瓦斯突出的危害：1、煤与瓦斯突出使采掘面及巷道在突然间充满大量的高浓度瓦斯，造成人员窒息，遇火会发生瓦斯爆炸。2、突出造成一定的动力效应，可以摧毁支架，破坏设施、设备。3、瞬间突出的瓦斯，碎煤(岩)流能破坏通风系统，造成风流紊乱或短时逆转。4、突出的煤炭使巷道堵塞，生产系统受到破坏，巷道通风阻力增大，甚至造成矿井停产。(二)、煤与瓦斯突出的预兆1、有声征兆：①煤壁发生震动或冲击，并伴有声响。②放煤炮。煤层变形发出劈裂声，机枪声，炮击声或远处雷鸣声。③顶板来压，发出断裂声，支架被压断，发出折断声。2、无声征兆：①工作面压力增加，煤壁掉渣，煤被挤出，喷出，弹出，局部隆起，顶板下沉，底板臌起，打眼顶钎、夹钎、喷孔、装药顶炮。②煤质变软，层理紊乱，疏松易碎，光泽暗淡。③地压活动激烈，瓦斯涌出量增大或忽大忽小或者呈喷出状，温度下降，空气变冷，煤壁发凉空气气味异常，闷人，使人头昏发冷等。(三)、煤与瓦斯突出强度：1、小型突出：突出强度(100ｔ)；2、中突：突出强度100—500ｔ(含100ｔ)；3、大型突出：突出强度500—1000ｔ(含500ｔ)；4、特大型突出：突出强度≧1000ｔ；(四)、预防煤与瓦斯突出的措施：1、区域性措施：①提前打钻预抽煤层瓦斯，以减少该地区瓦斯含量与压力，消除或减少引起突出的因素。②开采保护层。2、局部性措施：①震动性放炮②水力冲孔③大直径排放钻孔④多钻孔局部排放⑤煤层高压注水⑥松动爆破3、“四位一体”综合防突措施：综合防突是指突出危险性预测，防治突出措施，防治突出措施的效果检验，安全防护措施，四个方面，把这四个方面归结在一起，叫做“四位一体”综合防突措施。七、瓦斯安全规定1、采区回风巷，采掘工作面回风流中瓦斯浓度的规定：16瓦斯浓度超过1%或CO2浓度超过1.5%，都必须停止工作，撤出人员，进行处理。2、采掘工作面风流中瓦斯浓度的规定：①当瓦斯浓度达到1%时，必须停止用电钻打眼；放炮地点附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1%时严禁放炮。②当瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。电机或开关地点附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止运转，撤出人员，切断电源，进行处理。3、局部通风机在恢复通风前，必须检查瓦斯，局部通风机和开关地点10米以内风流中瓦斯浓度不得超过0.5%，方可起动风机。4、采掘工作面及其它巷道内，体积大于0.5M3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2%时，附近20M内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。5、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%以下时，方可通电开动。6、排放瓦斯必须执行的原则：①撤人和站岗，受瓦斯排放影响范围内的所有人员必须全部撤出并站岗。②断电：受瓦斯排放影响范围内的所有电气设备必须停电。③限量：瓦斯排放必须有限量措施，严禁一风吹。7、解词①瓦斯浓度：是指瓦斯在空气中按体积占有的比率，用百分数表示。②局部瓦斯积聚：采掘工作面及其它巷道内，体积大于0.5M3的空间内积聚的浓度达到2%，就叫局部瓦斯积聚。③瓦斯涌出：由受采动影响的煤层、岩层、以及由采落的煤、矸石向井下空间均匀地放出瓦斯的现象。④瓦斯喷出：从煤体或岩体裂隙，孔洞或炮眼中大量瓦斯异常涌出的现象。⑤煤(岩)与瓦斯突出：在地应力和瓦斯共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。⑥采煤工作面风流：采煤工作面工作空间中的风流。⑦采掘工作面：采煤工作面和掘进工作面的总称。⑧采空区：回采以后不再维护的空间。八、矿尘的防治(一)、矿尘及其分类①矿尘：煤矿在生产过程中产生的细小煤、岩微粒，都叫矿尘，又称粉尘，一般分为煤尘和岩尘。②矿尘的分类：按产生来源分为原生矿尘和次生矿尘；按其存在状态可分为浮游矿尘和沉积矿尘；按其岩性可分为煤尘和岩尘；按尘粒的可见度可分为可见矿尘和显微矿尘。③矿尘的存在状态：浮游状态和沉积状态。浮尘：飞扬和悬浮在矿井空气中的矿尘叫浮游矿尘，简称浮尘。积尘：从矿井空气中降沉下来的矿尘叫沉积矿尘，简称积尘。(二)、矿尘的危害：①矿尘污染劳动环境，降低了劳动生产场所的可见度，影响劳动效率。②工人长期在矿尘环境中工作，吸入大量矿尘后，容易得尘肺病，严重影响工人们的健康和寿命。③矿尘中的煤尘，具有可燃性，遇有外界火源，很容易引起火灾，有的煤尘还17能导致爆炸事故，造成巨大损失。(三)、煤尘爆炸的条件及预防措施：1、煤尘爆炸的条件：①煤尘本身必须具有爆炸性。②浮游煤尘要达到一定的浓度，下限为45G/M3，上限为1500—2000G/M3，而爆炸威力最强的煤尘浓度为300—400G/M3。③有引爆火源，一般为610—1050℃。④氧浓度不低于18%。2、预防措施：①搞好综合防尘；②杜绝引爆火源；九、矿井火灾及其预防：1、矿井火灾：凡是发生在矿井井下或地面，威胁到井下安全生产，造成损失的非控制燃烧均称为矿井火灾。它分为内因火灾、外因火灾。2、火灾发生的条件：①要有可燃物；②要有一定的温度和足够热量的引火热源；③有一定量的氧浓度空气。3、矿井火灾的危害：①井下发生火灾能产生大量的有毒有害气体，特别是CO，使井下人员中毒或死亡。②产生的高温热源可引起瓦斯和煤尘爆炸。③发生火灾封闭火区将冻结大量可采煤量，造成国家资源损失，严重影响矿井的生命。④使矿井局部或全部停产，直接影响矿井正常生产。⑤井下火灾易烧毁昂贵的机电设备和财物。⑥在扑灭矿井火灾时，需消耗大量的人力物力，在经济上带来巨大的损失。⑦产生的火风区，破坏通风系统，扩大灾情，并给扑灭火灾带来困难。4、火灾的分类：分为内因火灾和外因火灾。(1)外因火灾发火原因：地面火灾大部分是外因火灾。形成外因火灾的火源有：明火、电火花、爆破火花、摩擦撞击火花、瓦斯、煤尘爆炸引起火灾。(2)外因火灾预防措施：外因火灾预防主要从两方面进行，一是防止失控的高温火源；二是采用不燃或耐燃材料支护和燃制品，同时防止可燃物大量积存。(3)内因火灾：是由煤碳自燃引起的。预防措施：①从预防煤炭自燃的角度出发，对开拓、开采方法要求是煤从切割量少，煤炭回采率高，工作面推进速度快，采空区容易封闭。②防止往采空区漏风。③合理设计通风系统。④制定专项措施；预防性灌浆措施；防化剂防火措