1矿井通风王德明

矿井通风中国矿业大学安全工程学院院长煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室主任中煤劳保学会矿井通风专委会主任全国总工程师培训王德明主要内容一．前言二．矿井通风基础三．构建可靠通风系统四．通风系统常见隐患五．典型事故案例剖析六．总结“国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知”（国发〔2010〕23号）要求全面加强企业安全生产工作，坚决遏制重特大事故。矿井通风知识是防治煤矿重特大事故的有力武器，本讲座重点讲述矿井通风与重特大事故的关系。一、前言矿井是地下作业，矿井通风是保证矿井生产的基本前提，又是防灾的基本手段。“一通三防”构成了矿井安全生产的主要内容。一、前言通风是煤矿安全的主要内容之一为了深入贯彻落实科学发展观，促进安全生产理论和实践的创新发展，国家安监总局提出了“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯综合治理工作体系。“通风可靠”是煤矿灾害防治工作的基础，构建安全可靠的通风系统是保障矿井安全生产、提高矿井抗灾能力和防治煤矿重特大事故的一项标本兼治、重在治本的关键之策。通风可靠是防治重特大事故的基础一、前言建国后死亡百人以上煤矿事故共发生了24起，其中21起瓦斯、煤尘爆炸事故，1起火灾事故，2起透水事故。不可靠的通风系统是产生重特大事故的温床一、前言通过对我国煤矿近年来发生的重特大事故原因进行分析，重大事故都与通风系统的缺陷有关。不可靠的通风系统是产生重特大事故的温床，是使事故扩大、造成重大人员伤亡的主要原因。矿内空气及流动规律矿井通风阻力矿井通风动力矿井通风网络矿井通风系统优化矿井通风基本内容二、矿井通风基础矿井通风的任务向井下各作业地点提供适量的新鲜空气，以供给人员呼吸、稀释和排出井下各种有毒有害气体及粉尘和创造良好的工作环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。确保采掘工作面的进风流中氧气浓度不得低于20%；采掘工作面和采区的回风流中CH4的浓度不能大于1.0%，总回风流中CH4最高容许浓度为0.75%。CO不同浓度及作用时间对人的影响306090120时间（min）死亡失去知觉昏倒恶心周身无力昏眩心跳加快头痛无症状203050750ppm500ppm400ppm300ppm200ppm100ppm1000ppm1500ppm2000ppm2500ppm血红蛋白饱和程度%矿井中主要有害气体对人的影响矿井通风系统组成矿井通风系统是由通风动力及其装置、井巷通风网络和风流控制设施组成。三、构建可靠通风系统矿井通风系统可靠性评价指标主要通风机总效率多风机运行稳定性通风网络的复杂度采区的通风均衡度矿井回风段阻力比矿井开采集中度等积孔矿井通风总阻力回风流瓦斯浓度风量供需综合指数采区的通风设施数网络结构合理系统简单煤矿通风系统可靠性设施可靠风量风质达标抗灾能力强采区内部漏风率风流逆转危险度可靠通风系统的首要特征是系统简单，即要求矿井用风地点少且分布合理、通风方式和生产布局简单。通风系统越简单，井下风流的稳定性和可控性越好，系统的抗灾能力越强。采用矿井通风总阻力和通风网络节点数作为评价通风系统是否简单的指标，易行、便于操作。矿井通风系统简单131—阶段运输大巷；2—阶段回风石门；3—采区下部车场；4—采区轨道上山；5—采区运输机上山；6—采区回风上山；7—采区上部车场；8—采区中部车场；9—区段轨道巷；10—区段运输巷；11—区段回风巷；12—联络巷；13—采区煤仓；14—采区变电所；15—绞车房；16—阶段回风巷采区两进一回通风方式14进风进风回风首采工作面采空区高浓瓦斯富集区出煤沿空留巷瓦斯抽采钻孔回风Y型通风首采工作面平面图采区工作面的U型或Y型通风方式传统的U型工作面通风方式15通风系统不合理实例通风阻力小1500-2000Pa为理想通风阻力，不应超过3000Pa。通风阻力分布合理矿井最大阻力路线上的回风段阻力占全矿井总阻力的百分比30-50%。系统均衡各采区供风量和通风阻力应尽量均衡。网络结构合理矿井通风阻力分布通风系统可分为进风段、用风段、回风段。三段的阻力分布（比例）是反映矿井通风系统的抗灾能力的一个标志。进风段从进风井口到采区石门之间的巷道；用风段从采区进风石门到采区回风石门之间的巷道；回风段从回风石门到排风井口。新设计矿井一般进风段阻力占总阻力25%、用风段占45%、回风段占30%为宜。随着矿井服务年限的增加，回风段的阻力会有所增大，但回风段的阻力应不超过总阻力的60%。矿井通风阻力分布18某矿2-2煤系统过三盘区综采面风路通风阻力分布规律（A-B’进风段，B’-C’用风段，C`-D回风段,2008年实测结果）某矿1-2煤系统过四盘区综采面风路通风阻力分布规律（A-B进风段，B-C用风段，C-D回风段,2008年实测结果）矿井通风阻力分布不合理实例主通风机效率高主要通风机效率70%时，风机的工况点在稳定范围内，运行稳定可靠、经济性好。通风分区均衡和独立各分区的通风机压力差值小，多风机共同作用的公共段阻力占总阻力的百分比小。采区通风设施数少反映通风设施的可靠性，通风设施越少，可靠性越高。通风设施可靠矿井通风装备（主通风机）20英国豪顿主要通风机通风机装备的可靠性不断提高，对旋式通风机、大型通风机都已在国内广泛使用。20对旋式通风机风井防爆门是矿井通风系统最主要的安全部件。要求设计合理、结构严密、维护良好、动作可靠。实际使用中防爆门可能的安全问题主要有漏风严重、开启困难、冲开后不能自行复位、不满足反风要求等。矿井通风装备（防爆门）风量满足要求矿井主要用风地点风量供需情况，用风地点的风量供需比在1.2左右为佳，不应过大，否则会使通风阻力呈平方关系增大，阻力过大会带来安全隐患，且在经济上也不合理。风质安全可靠“采区回风流瓦斯浓度”反映矿井通风系统排放瓦斯的能力与效果。风量风质达标作业面与人数少“矿井开采集中度”包括4个参数：同一采区同一煤层的掘进工作面数、采煤工作面数、采区内最多工作人数和矿井采区数，并据此综合计算出“矿井开采集中度”。对于同一个矿井，采区、工作面数越多，必然造成通风控制设施增多，系统不稳定，抗灾能力差；再加上人员过度集中，管理困难，增大了事故隐患。漏风小“采区内部漏风率”反映了矿井通风管理的效果和煤自燃的外因条件。风流稳定可靠“采区风流逆转危险度”是指在灾变时期发生风流逆转的危险度，根据是否采用下山开采，下山开采是否完整（是否采用“剃头下山”开采）和是否具有局部反风系统进行评价。抗灾能力强四、通风系统常见缺陷通风系统常见缺陷采区通风系统不合理通风系统风量不足抗灾能力薄弱剃头下山开采多头多点同时作业一巷多用独眼井开采缺少专用回风巷超通风能力生产风流短路漏风严重局部通风管理混乱阻力分布不合理通风设施不可靠串联通风25五、典型事故案例剖析1.贵州水城木冲沟“2000.9.27”特大瓦斯爆炸事故2.河南郑州大平“2004.10.20”特大瓦斯爆炸事故3.陕西铜川陈家山“2004.11.28”特大瓦斯爆炸事故4.辽宁阜新孙家湾“2005.2.14”特大瓦斯爆炸事故5.河北唐山刘官屯“2005.12.7”特大瓦斯煤尘爆炸事故6.山西西山屯兰“2009.2.22”特大瓦斯爆炸事故1、贵州水城木冲沟煤矿“9.27”事故案例2000年9月27日，贵州水城木冲沟矿发生瓦斯煤尘爆炸事故，造成162人死亡，37人受伤。（1）生产集中（2个生产工作面、1个综采准备面和6个掘进工作面），通风系统复杂；（2）+1813水平石门的三道风门开启频繁（3）排放瓦斯影响的区域内没有设置警戒和停电、撤人。局部风机停风积存大量瓦斯巷道，正排放瓦斯循环风新鲜风不够四台局部风机用，产生循环风,高浓度瓦斯回流，遇拆卸矿灯的火源引起爆炸。木冲沟矿因循环风引起瓦斯爆炸示意图2、大平煤矿“10·20”特大瓦斯爆炸事故2004年10月20日，郑煤大平煤矿井下发生特大型煤与瓦斯突出引发特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡。大平煤矿21回风上山处的现场照片415运顺415回风巷415高位巷1号联络巷四总回四皮下四轨下415灌浆巷415工作面注水、注浆、注凝胶24日16时起加快工作面的推进度,事故发生前推进27m。28日7时06分,下隅角尾梁后部强制放顶放炮引起瓦斯爆炸.24日12时10分,上隅角再次爆燃。23日10时40分,上隅角放炮引起爆燃23日10时50分,85架附近发现明火。24日12时14分53号尾梁着火,经洒水火灭。工作面推进陕西铜川陈家山415工作面爆源点3、陕西铜川陈家山煤矿通风系统平面图226139364923355614、辽宁阜新“2.14”孙家湾煤矿瓦斯爆炸事故2005年2月14日，3316外风道冲击地压造成瓦斯异常涌出，3316架子道内，距专用回风道8m的配电点处，工人带电检修照明信号综合装置，接线腔内产生电火花，引起了瓦斯爆炸。5、河北唐山刘官屯煤矿“12.7”瓦斯煤尘爆炸事故事故发生于2005年12月7日15时14分，死亡108人；其爆源位于1193（下）工作面切眼；回风下山风门打开风流短路，工作面瓦斯积聚，回柱火花引爆瓦斯，煤尘参与爆炸。1193（下）工作面切眼示意图6、山西西山屯兰煤矿特大瓦斯爆炸事故2009年2月22日，山西西山屯兰煤矿发生的死亡78人的特大瓦斯爆炸事故，局部通风机安设在一个处于微风或无风的联络巷中，此外将排瓦斯巷代替采煤工作面通风系统应有的回风巷。34六、总结1、矿井通风的基本作用？向井下各作业地点提供适量的新鲜空气，以供给人员呼吸、稀释和排出井下各种有毒有害气体及粉尘和创造良好的工作环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。2、矿井通风系统的组成？矿井通风系统由通风动力装置、网络巷道和控风设施所组成。35六、总结3、分区通风及其优点？分区通风也称独立通风，是指采掘面、采区和生产水平以及其他用风地点，都有自己的进、回风巷道，其回风都各自排入采区回风巷或总回风巷。分区通风的主要优点是（1）通风阻力小；（2）各用风地点都保持新鲜风流，作业环境好；（3）在灾变时期受影响小，安全可靠。4、专用回风巷？专用回风巷是指在采区的巷道布置中，专门用于回风而不得用于运料或安设电器设备的巷道。在有煤与瓦斯突出的专用回风巷还不得行人。36六、总结5、如何实现通风可靠？（1）简化通风系统；（2）采用分区通风；（3）提高矿井抗灾能力（风机与网络匹配；网络结构合理均衡；通风压力适当，回风段阻力满足要求。）6、通风与重大事故之间的关系？（1）风量不足或通风不畅，使灾害气体聚集，易导致重大事故；（2）发生灾变后，通风不能及时将灾害气体排出，使灾害区域扩大。七、结语我国当前煤矿安全形势好的基本原因：通风工作及人才得到了重视；安全投入增加；煤矿经济形势好转，提高了人的积极性。煤矿安全重在预防，通风可靠就可避免重特大事故。强化生产过程的领导责任，领导带班人必须懂通风。“人人都是通风员”。