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第八章矿井灾害防治第一节矿井防灭火一、矿井火灾概述矿井火灾是指发生在煤矿井下及地面井口附近威胁到矿井生产和井下人员安全的火灾，统称为矿井火灾。1.矿井火灾的分类发生矿井火灾的必备条件：可燃物、热源、空气是矿井火灾的三要素。三者必须同时存在，互相依存，综合作用，缺一不可。可燃物的存在是火灾发生的基本条件，一定温度和足够热量的热源是点燃可燃物的先决条件，而空气的供给是维持燃烧的必要条件。实践证明，当空气中的氧气浓度降低到5%以下时，就不能维持氧化反应的要求。根据引火的热源不同，矿井火灾可分为外因火灾和内因火灾。3．矿井火灾的危害矿井火灾是煤矿主要灾害之一，煤矿井下火灾发生较多，危害较大。⑴产生大量有毒有害气体井下发生火灾后，往往产生大量的有毒有害气体和烟雾，严重威胁井下人员的生命安全和健康。煤炭、坑木、橡胶等一旦燃烧就会产生大量的一氧化碳、二氧化碳及其它复杂的有机化合物和烟流。这些气体流经作业场所后就会造成大量人员的伤亡。⑵能引起瓦斯煤尘爆炸矿井火灾不仅提供了瓦斯爆炸和煤尘爆炸的引火热源，而火灾与可燃物的燃烧过程中产生各种碳氢化合物等爆炸性气体，扩大了瓦斯爆炸和煤尘爆炸界限。⑶烧毁设备冻结煤炭资源矿井一旦发生火灾，生产设备和煤炭资源就会遭到严重的破坏和损失。⑷灭火费用大扑灭火灾时要耗费大量人力、物力、财力。二、矿井灭火的方法井下火灾事故较多，因此，在生产的过程中要认真贯彻执行“预防为主，消防并举”的预防矿井火灾的基本原则。一旦出现火灾可采用直接灭火、隔绝灭火或联合灭火的方法进行灭火。1、直接灭火法直接灭火法是最常用的灭火方法。刚发生的火灾范围不大，人能直接到达火区，可用水、砂子、岩粉、化学灭火器、挖除火源等方法进行灭火。用水灭火，方法简单，效果最好，也最经济。用水灭火时须注意以下问题：⑴要有足够的水量。⑵要有瓦斯检查员在现场随时检查瓦斯含量和一氧化碳浓度。⑶要保持正常通风，以便及时将火烟、高温气体和水蒸气顺利排出。⑷用水不能直接灭电气火灾。必须首先切断电源，以防触电。⑸用水不宜灭油类火灾。油比水轻，带火的油可漂浮在水面，易蔓延扩大火灾面积。⑹灭火人员应站在进风侧，不准站在回风侧，防止高温烟流伤人或中毒。2、隔绝灭火隔绝灭火就是隔绝火区空气的供给，减少火区氧浓度，使火区因缺氧而熄灭。在通往火区的所有巷道内，以最快的速度，最短的时间建立防火密闭墙。⑴防火墙位置的选择正确选择防火墙位置是灭火能否成功的关键。应遵循封闭范围尽可能小，防止火墙数量尽可能少，有利于快速施工的原则。砌墙地点围岩要坚固，无裂缝，要保证防火墙的严密性。人风侧防火墙离火源尽可能近一些。防火墙与火源之间无旁侧风路存在，以免火区内部风流逆转，造成火灾气体或瓦斯爆炸。⑵封闭火区的顺序封闭火区的顺序，对灭火效果和救灾人员的安全有着十分重要作用。其方法有以下三种：①先进后回。一般对无瓦斯矿井先封闭进风侧，使进入火区的风量就会大大的减少，火势下降，涌出的火烟量较多，有利于在回风侧建墙。因此，在无瓦斯矿井中都是先封闭进风侧，后4封闭回风侧。②先回后进。为了迅速截断火源蔓延，一般在火势不大，温度不高，无瓦斯存在时先封闭回风侧，后封闭进风侧。③进、回风侧同时封闭。在瓦斯矿井中多数采用进、回风侧同时封闭。这种方法，封闭时间短，很快能切断火区供风流，火区内瓦斯不易达到爆炸界限。为了保证安全，进、回风侧防火墙即将完工时，都留出一定断面的通风孔，约定时间同时将进、回侧防火墙上的通风口迅速同时封住。3、联合灭火法在实践中，单独用隔绝法灭火时往往需要时间长，造成“冻结”煤炭影响生产。通常向密闭火区注入泥浆、惰性气体等方法，使火区尽快熄灭。这种方法就叫联合灭火。联合灭火的方法较多，近年来，采用惰气灭火和凝胶防灭火收效较好。⑴惰性气体灭火惰性气体是指既不助燃，又不燃烧的气体。在矿井灭火中采用氮气灭火最多，既能防火，又能灭火。其作用原理如下：①将氮气注入封闭的火区或自燃危险区，降低其氧浓度，阻止氧化，使火源熄灭。②处理火灾时，注入氮气，能冷却火源，并有抑爆作用。③氮气能增加密闭区内的压力，减少新鲜空气的漏入，加快灭火速度。④灭火后的恢复工作比较安全、灭火迅速、经济、设备损坏率小。三、矿井发生火灾时应采取的措施1、现场人员的行动原则⑴《规程》规定，任何人发现井下火灾时应视火灾性质，灾区通风和瓦斯情况，立即采取一切可能的方法直接灭火，控制火势，并迅速报告矿调度室。最先发现火灾的人，要冷静，勿惊慌失措、大感大叫、乱跑乱动。首先，应尽快弄清火情，通知受火灾威胁的人员撤离危险区。⑵发现有烟雾或异味时，应迅速戴好自救器。处于火灾的上风测者要迎风撤退，处在下风侧者要寻捷径路线绕过火区进入安全地带。⑶撤退中，如果烟雾充满巷道时，要情绪镇定，不要单独乱跑，应在现场负责人及有经验的老工人带领下有组织地向外撤退。⑷撤退行动既要迅速果断，又要快而不乱，要随时注意观察巷道和风流的变化情况，谨防火风压可能造成的风流逆转。人与人之间要互相照应，互相帮助，团结友爱。⑸如果无法撤退时，要尽快进入避难硐室或附近找一个硐室暂避，并把硐室入口堵挡，隔断风流，同时在入口外留明显标志和设法与外面联系的信号，以便救护人员营救。⑹井下电器设备着火或受到火灾威胁时应首先切断电源，电源切断前，只准使用不导电的灭火器进行灭火。2、矿井发生火灾时的通风方法：矿井一旦发生火灾，从领导到职工都要从思想上予以高度重视，决不能麻痹大意。在灭火行动上要果断迅速，不能犹豫不决，更不允许迟疑拖拉，坐失良机。领导或调度室，接到井下火灾报告后，应立即按《矿井灾害预防和处理计划》及火灾实情制定救人灭火对策。根据火灾的性质，发火位置，火势大小，遇险人员的分布及瓦斯等情况，正确选择通风方法。矿井发生火灾时的通风方法有：正常通风、增减风量、风流短路、反风、停止主要通风机运转等。通风措施合理，有助于扑灭火灾和保护矿工的安全。如果风流控制措施不力，反而会引起风流逆转，会带来更严重的后果。控制风流的基本要求：⑴能有效地控制火势，防止扩大灾情。⑵保证灾区和受灾人员的安全撤退。⑶创造接近火源采取直接灭火的条件。⑷避免火灾气体和瓦斯达到爆炸浓度，防止煤尘飞扬。⑸防止产生火风压造成风流逆转。一般情况下，火灾发生在总进风流中，如井口房、进风井筒、井底车场或总进风道时，为阻止烟流侵入采掘工作面扩大灾情，应进行全矿性的反风。火灾发生在总回风流中，如总回风道、回风井底、回风井内或回风井口时，只有维持原风流方向，保证正常通风，才能将烟气迅速排出。若自然风流与通风机作用的风流方向相同，且瓦斯涌出量不大时，为了减弱火势，有时也可以采取减风措施。采区内发生火灾时，风流控制比较复杂，为防止风流逆转，一般不采用减风或停风措施。机电硐室发生火灾时，通常以关闭防火门或修筑临时密闭来隔断风流。发生火灾时多数采用正常通风稳定风流。第二节矿尘防治一、概述1.矿尘的分类矿井在生产过程中所产生的各种矿物微细颗粒，统称为矿尘。一般按其岩性可分为煤尘和岩尘；按其存在状态分为浮尘和落尘；按粉尘被人体吸人的状况可分为呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘。2.矿尘的来源3.矿尘的危害⑴导致尘肺病。悬浮在空气中的矿尘不但污染劳动环境，而且刺激矿工的眼睛和呼吸气管，使之发炎致病。⑵煤尘能燃烧和爆炸。煤尘在一定条件下，能发生燃烧和爆炸，会给矿井造成严重的危害和破坏，使矿井短期难以恢复生产，并造成矿工大量伤亡。二、煤尘爆炸煤尘爆炸的条件⑴煤尘本身具有爆炸性一般认为，煤尘爆炸指数Vr＜10%属于无爆炸危险性的煤尘，Vr≥10%属于有爆炸危险性的煤尘。⑵一定浓度的浮游煤尘煤尘爆炸下限浓度为45g/m3，上限浓度为1500～2000g/m3。⑶高温引爆火源煤尘爆炸必须有火源存在。一般为700℃～800℃。⑷足够的氧气煤尘爆炸需要的氧气浓度一般在18%以上。三、矿井防尘措施目前我国煤矿主要采取以风、水为主的综合防尘技术措施，即一方面用水将矿尘湿润捕获，另一方面借助风流将矿尘排出井外。防止煤尘生成和飞扬⑴煤层注水。开采前或开采过程中，利用钻孔将压力水注入煤层裂隙和孔隙之中，湿润煤体，使其强度和脆性减弱，塑性增加，开采时能减少煤尘的生成量，降尘率可达60%—90%。⑵采空区灌水。将水灌入采空区，依靠水的自重和毛细作用，缓慢地渗入底部，待采下分层煤时，使煤体湿润，同样能减少开采时的产尘量。⑶湿式打眼。在工作面使用电钻或风钻打眼时，将压力水经过钻杆中间的水孔送到炮眼底部。将煤粉湿润后从炮眼中冲洗出来，从而达到降尘的目的。⑷水炮泥。采掘工作面放炮时，炮眼中必须装填水炮泥。放炮后，因水受高温雾化而达到降尘、降温、净化空气等综合作用，降尘率可达80%，减少炮烟70%。⑸喷雾洒水。喷雾洒水是将压力水通过特别的喷嘴喷出，使水流雾化成细小的水滴散布在空气中，与浮尘的尘粒相碰撞便会湿润下沉，防止飞扬。⑹合理风速。风速大小与矿尘浓度有着密切关系，若风速过小不能把浮尘及时排出，风速过大可能引起矿尘的二次飞扬。合理的控制风速，对搞好防尘工作非常重要。⑺冲洗巷道，清扫积尘。⑻个体防尘。为了防止人员直接吸入粉尘，影响身体健康必须采取个体防尘措施。个体防尘设备主要是佩戴防尘口罩。第三节顶板灾害的防治顶板灾害是煤矿灾害中发生较频繁的事故灾害之一。顶板事故的发生直接威胁着煤矿采掘工作面人员的生命安全。为了减少顶板事故对采掘工作面人员的危害，应及时采取自救和互救措施，以减少人员伤亡的危害。一、冒顶前的预兆冒顶事故发生前都有一定的预兆。掌握冒顶的预兆，及时采取应急措施，可防止冒顶发生或减少冒顶造成的伤害。冒顶的一般预兆有以下几个方面：1.声音的预兆采掘工作面冒顶前会发出各种声音，如采煤工作面顶板岩层断裂时的鸣炮声；掘进工作面棚子及背顶材料受压劈裂声；特别是采掘面所打的信号柱劈裂声更为明显。2.顶板岩层的预兆采煤工作面顶板岩层受压后，会更加破碎，裂隙分布增多，加宽，出现掉碴现象。掘进工作面不但出现裂隙增多、掉碴外，还出现离层现象。这些都表明冒顶即将发生。3.支架的预兆采煤工作面支架冒顶前活柱下缩加快，下缩量增大，甚至支柱能压死、变成整体向一侧倾斜、倾倒等。掘进工作面、支架及前探支架被压弯、压折等。这些都说明顶板压力极大，支架已经难以控制顶板，冒顶会立即发生。4.煤壁的预兆顶板冒落前，采煤工作面煤壁或掘进工作面巷道两帮因受压而出现大量片帮，且片帮速度比平时快得多。由于煤壁片帮，导致顶板裸露，失去支撑而发生冒顶。二、冒顶事故时的自救与互救1.采煤工作面冒顶时的避灾自救措施⑴迅速撤退到安全地点。当发现工作地点有发生冒顶预兆，而又难以采取措施防止时，最好的办法是迅速离开危险区，撤到安全地点。⑵遇险时应靠煤壁贴身站立或到木垛处避灾。从采煤工作面发生冒顶的实际经验教训来看，顶板沿煤壁冒落是很少见的。因此，当发生冒顶来不及撤退到安全地点时，遇险人员应靠煤壁贴身站立避灾，但应注意防止煤壁片帮伤人。另外，冒顶时可能将支柱压断或推倒，但一般情况下，合格的木垛不太容量被压垮或被推倒，相比而言，木垛处较安全。因此，遇险人员应靠近木垛外避灾。⑶遇险后的幸存者应立即发出呼救信号。冒顶时人员的伤害主要是砸伤、掩埋或隔堵。冒落基本稳定后，遇险人员应立即采用呼叫、敲打。⑷遇险人员要积极配合外部的营救工作。冒顶后被煤矸、物料等埋压的人员，不要惊慌失措，在条件不许可时切忌猛烈挣扎，以免造成对遇险人员的更大伤害。被冒顶隔堵的人员，应在遇险地点有组织的维护好自身安全，构筑脱险通道，配合外部的营救工作，为尽快脱险创造条件。2.独头巷道冒顶将人员堵在迎头时的避灾自救措施⑴遇险人员头脑一定要冷静，正视已经发生的灾害，切忌惊慌失措，坚信矿领导和同志们一定会千方百计采取措施进行积极抢救。应迅速组织起来，主动听从遇险人员中班组长和有经验的工人的指挥。团结协作，尽量减少体力和隔堵区内氧气消耗，有计划的使用饮水、食物和矿灯，做好长期等待的准备。⑵若被困区有电话，应立即用电话汇报灾情、遇险人数和准备采取的避灾自救措施。否则应敲击钢轨、管道和岩石等方法，发出有规律的呼救信号，以便营救人员了解灾情和遇险人员的位置等情况，组织力量进行抢救。⑶在条件许可时，主