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煤矿”一通三防”安全管理西安科技大学张恩强2011年5月•提纲：•1.矿井通风系统的安全管理要点•2.瓦斯抽采原则、瓦斯爆炸、煤（岩）与瓦斯突出的管理要点•3.矿井火灾防治的安全管理要点•4.矿井粉尘防治安全管理要点•5.矿井安全监控系统的组成、功能与装备要求第一节矿井通风的安全管理•一、矿井通风的任务•通风是保障煤矿安全的重要技术手段，主要任务如下：•1.供氧，满足人生存和设备工作的需要；•2.冲淡有害气体、粉尘、水蒸气等；•3.调节煤矿气候条件；•4.保障井下作业人员的身体健康和生命安全。•二、矿井空气成分及安全规定1.地面空气与矿井空气（1）地面空气的组成氧气(O2)20.96%氮气(N2)79.00%（惰性稀有气体氦、氖、氩、氙等计入N2中）二氧化碳(CO2)0.04%湿空气中含有水蒸气（2）矿井空气氧浓度降低•二氧化碳浓度增加•混入有毒有害气体:甲烷、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氢、氨、粉尘•空气状态参数（温度、湿度、压力等）改变•2.《煤矿安全规程》对井下空气成分及状态参数的规定•（1）对氧和二氧化碳浓度的规定•①采掘面进风流中，氧不低于20%,二氧化碳不超过0.5%;•②总回风巷或一翼回风巷中,二氧化碳超过0.75%时,必须立即查明原因,进行处理;•③采区回风巷、采掘工作面回风流中二氧化碳超过1.5%时,必须停止工作,撤出人员,采取措施,进行处理。•（2）矿井有害气体最高允许浓度(%)：•一氧化碳0.0024•氧化氮（换算成二氧化氮）0.00025•二氧化硫0.0005•硫化氢0.00066•氨0.004•（3）对空气的温度、风速、流量的规定•①采掘面温度不得超过26度，机电硐室温度不得超过30度。•②风速规定见《煤矿安全规程》101条，其中规定：•采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷，最低允许风速为0.25m/s,最高允许风速为4m/s；•掘进中的岩巷，最低允许风速为0.15m/s,最高允许风速为4m/s；•其他通风人行巷道，最低允许风速为0.15m/s。•应注意：规定中既有最高风速规定，又有最低风速要求。•规定最高风速的理由：保证风流的稳定，控制通风能耗•要求最低风速的理由：防止瓦斯激剧，防止聚热。•③风量规定见《煤矿安全规程》103条，矿井需风量按下列要求分别计算，取其中最大值：（a）按井下同时作业人数计算，（b）按采掘面、硐室和其他用风点实际需风量总和计算。•三、矿井通风系统及基本要求•(一)矿井通风系统•1.通风方式•2.通风方法•自然通风•机械通风:有抽出式和压入式两种。规定，必须采用机械通风。•矿井反风：灾变时采取的一种救灾措施。•生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在10分钟内改变巷道中的风流方向，反风风量不得小于正常风量的40%。•反风设施必须至少每季度至少检查一次，每年进行一次反风演习。•反风演习时间应保证最远地点人员撤到地面，且不得少于2小时。•3.通风网络•把风流分岔、汇合线路的结构形式和控制风流的通风构筑物统称为通风网络。通风线路的连接形式有：串联、并联、角联。•4.主要通风设施•功能：隔断风流、引导风流、调节控制风量•常用通风设施：风门、风桥、风窗等•（二）矿井通风系统的基本要求•（1）系统完整：一进一出、风流可靠•（2）通风井口位置安全•（3）通风路线短、阻力小、简单•（4）用风点的风速、风量、温度等符合规定•（5）采用机械通风，严禁采用局扇或风机群作为主要通风机•（6）风机双回路供电、有反风装置、井口应设防爆门•（7）安装2套同力风机，一用一备，多机联合运转时，相互影响小，工况稳定。•（8）各采区风量均衡，避免过多调节风量，减少通风构筑物，减少漏风，保证风流稳定•（9）具有较强的抗灾能力，风流易控制，安全出口方便逃生，避灾路线简单。•四、采区通风及基本要求•（一）采区通风系统•1.规程规定•采掘面应独立通风，不能独立通风应满足相关规定：•独立通风——回风流直接进入回风巷。•串联通风——上一个用风点的回风进入下一个用风点。有采串采、掘串掘、掘串采等情况。•2.采面通风•长壁面上行风、下行风•有双突危险的采煤工作面不得采用下行通风。•（二）采区通风系统的基本要求•(1)采区通风系统必须有独立的风巷，实行分区通风。采区进回风巷必须贯穿整个采区的长度或高度。严禁将一条上山、下山或盘区风巷分为两段，一段进风，一段回风。•（2）采掘面、硐室都应采用独立通风，采用串联通风时，应符合规程104条规定。•（3）合理配风•（4）通风网络简单•（5）要有较强的抗灾和防灾能力•（6）采掘工作面的进、回风不得经过采空区或冒顶区。采空区必须及时封闭•（7）采区机电硐室配足风量•（三）局部通风•1.概念•全矿井风压通风、扩散通风、局部通风机（一般采用轴流风机）通风•2.通风方法•抽出式、压入式（突出区域只能采用压入式）、混合式•3.相关规定•（1）风机安装位置：压入式在距巷口10米以外的进风巷中，抽出式在距巷口10米以外的回风巷中。•（2）硐室深度不超过6米，硐口宽度不小于1.5米，无瓦斯突出，可采用扩散通风。•（3）“三专”供电：专用变压器、专用开关、专用线路•（4）严禁使用3台以上局扇向一个工作面供风，不得用1台风机同时向2个作业的掘进面供风•五、矿井通风系统安全管理•1主要通风机安全管理•2局通风安全管理•3盲巷安全管理•4巷道贯通时安全管理•5矿井测风的安全管理•六、矿井通风系统安全检查要点•1矿井通风系统完善性检查•2矿井通风可靠性检查•风量、风机工况点、风流稳定性、串联通风•3主要通风机检查•4井巷通风检查•5矿井通风设施检查•6矿井漏风检查•7矿井通风管理的检查•8矿井通风重大事故隐患检查•9采区通风安全检查•10掘进通风检查第二节矿井瓦斯防治•一、矿井瓦斯的危害及其影响因素•瓦斯——以甲烷为主的矿井有害气体的总称，有时单指甲烷。以自由或吸附状态存在于煤及围岩中，留在其中的仅占变质过程产生量的3%-24%。•1.矿井瓦斯的危害•瓦斯窒息•瓦斯燃烧与爆炸•2.矿井瓦斯涌出•普通涌出•特殊涌出:瓦斯喷出、煤与瓦斯突出•瓦斯突出的特点：局部的、短暂的、突发性的。•瓦斯涌出的来源：煤岩壁、采落煤炭、采空区、邻近煤层•瓦斯涌出量：相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量•3矿井瓦斯等级划分•瓦斯矿井——有一个煤层发现瓦斯，即为瓦斯矿井。分为：•低瓦斯矿井——•高瓦斯矿井——•煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井——•突出矿井、突出煤层——•突出矿井和突出煤层的确定和撤消程序•确定：提出报告、鉴定、审批、备案；•撤消：提出报告、鉴定确认、审批、备案。•矿井瓦斯等级鉴定•4矿井瓦斯等级鉴定•《煤矿安全规程》规定，每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定工作，报批，备案。•5瓦斯涌出的影响因素•（1）煤层和围岩的瓦斯含量•（2）开采深度•（3）开采规模•（4）开采顺序和开采方法•（5）地面气压的变化•6瓦斯治理的十二字方针•“先抽后采、以风定产、监测监控”•三者关系：基础——管理措施——重要防线和保障措施•二、瓦斯抽放•三、瓦斯爆炸事故的防治•瓦斯爆炸必须具备的三个基本条件：•（1）一定的瓦斯浓度，5%-16%；•（2）引火温度，650-750度；•（3）充足的氧气含量，不低于12%。•瓦斯爆炸预防途径：防止瓦斯积聚•防止引爆瓦斯•防止爆炸扩大•（一）防止瓦斯积聚的措施•1加强通风•2加强瓦斯检查和监测•3及时处理局部积聚的瓦斯•（二）防止引爆瓦斯的措施•1防止明火•2防止出现爆破火焰•3防止出现电火花•4其他引火源的治理•（三）防止瓦斯爆炸灾害扩大措施•1编制灾害预防与处理计划•2安设安全装置•（1）设防爆门•（2）设反风装置•（3）设隔爆设施：水棚、岩粉棚•（4）佩带自救器•四、煤与瓦斯突出及其防治第三节矿井火灾防治•一、矿井火灾分类•按引火源分：外因火灾、内因火灾•按可燃物分：机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧火灾、煤炭自燃火灾•按发火地点：井筒火灾、巷道火灾、采面火灾、采空区火灾、硐室火灾•按燃烧形式：明火灾、隐燃火灾•二、外因火灾的预防措施•1安全设施•2明火管理•3消防器材管理•矿井必须在井上、井下设消防材料库，并遵守下列规定：•三、矿井内因火灾的防治•1合理的开拓开采技术•2通风系统的防火要求•3预防性灌浆•4阻化剂防火•5凝胶防火•6惰性气体防灭火•7均压防灭火•四、火区的管理与启封•1火区的封闭条件及工作原则•(1)火区的封闭条件：火势发展迅猛、范围较大、直接灭火无效时，采取封闭火区的方法最合适。•另外，在采取灭火处理任何类型的火灾的同时都要作好封闭火区的准备，一旦灭火失败，应立即采取封闭火区。•（2）封闭火区的工作原则：封闭范围尽可能小，防火墙的数量最少、施工速度最快。•2封闭火区的方法•（1）断风封闭火区。在不维持通风的情况下，同时在进、回风两侧构筑防火墙。适用于火区内空气中氧浓度小于12%。•（2）通风封闭火区。在保持火区通风的条件下，同时在进、回风两侧构筑带通风孔的防火墙。适用于在火区有可能形成可燃气体达到爆炸下限的情况。•（3）注入惰气封闭火区。在封闭的同时注入惰气（二氧化碳、氮、水蒸气）等，既可以防止火区发生爆炸，又能加速火在的熄灭。但需要增加注惰和惰气装置。•3防火墙类型•（1）临时防火墙：木版涂黄泥、充器式防火墙等•（2）永久防火墙：料石、混凝土、黄泥等构筑•（3）耐爆防火墙：由沙袋、沙段、石膏等材料构筑的防火墙•4火区的管理•（1）建立火区卡：记录发火时间、原因、火区处理情况等•（2）防火墙的管理：进行编号，记录位置、厚度等，在墙前设栅栏、悬挂警标。•（3）火区的检查：定期进行火区检查，检测瓦斯浓度，若有问题及时处理。•5火区熄灭的条件•（1）火区温度下降到30度以下或达到火灾前正常温度•（2）火区内空气中氧浓度到5%以下•（3）火区内空气中不含乙烯、乙炔，一氧化碳浓度在封闭期逐渐下降，并稳定在0。001%以下•（4）火区出水温度低于25度或达到火灾前正常温度•（5）以上四个指标持续稳定时间在1个月以上。•6火区的启封•（1）通风启封火区。在确认火源已经熄灭时采用•（2）锁风启封火区。在难以确认是否完全熄灭时采用•五、矿井火灾安全检查要点•1地面消防水池和井下消防管路系统•2防火措施•3灌浆系统•4注氮系统•5火区管理第四节矿井粉尘防治•一、矿尘的产生与危害•矿井粉尘——指煤矿生产过程中产生的各种矿物细微颗粒的总称。•1矿尘的产生•（1）采煤工作面产尘•（2）掘进工作面产尘•（3）其他地点产尘•2矿尘的危害•（1）污染作业环境，降低能见度•（2）对矿工的身体健康产生危害•（3）煤尘能发生爆炸•（4）加速机械、电器设备的损坏，缩短精密仪器仪表的使用寿命。•3《煤矿安全规程》对矿尘浓度的规定粉尘中二氧化硅含量（%）最高允许浓度（mg/m3）总粉尘呼吸性粉尘＜10103.510-502150-8020.5＞8020.3•二、煤尘爆炸性鉴定•按规定进行煤尘爆炸性鉴定。•一个矿井只要有一个煤层的粉尘有爆炸危险性，该矿井就应定为有煤尘爆炸危险的矿井。•我国80%以上的煤矿属于开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井。•三、煤尘爆炸发生的条件及影响因素•1条件•（1）煤尘有爆炸危险性•（2）浮沉浓度在45-2000g/m3之间•（3）有火源且能量大于爆炸最小点火能，高温610-1050度•（4）氧浓度不低于18%。•2影响煤尘爆炸的因素•（1）煤的挥发分含量和成分•（2）煤的灰分和水分。灰分和水分都有降低煤尘爆炸性的作用，但由于天然灰分和水分都很低，所以降低爆炸性的作用不明显。煤尘的灰分对爆炸性的影响与挥发分有关，挥发分小于15%时影响较显著，而大于15%时几乎没有影响。•（3）煤尘粒度。平均体积直径在1mm以下的煤尘都可能参与爆炸，而且爆炸的危险性随直径减小而迅速增加。粒径在75微米以下，特别是在30-75微米的煤尘的爆炸性最强。当粒径小于60微米时，粒径减小爆炸性变化趋缓。•（4）空气中瓦斯浓度。随瓦斯浓度增高，爆炸浓度的下限急剧降低，煤尘爆炸的上限也