煤矿五大灾害防治.pptx

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1、煤矿五大灾害防治,第一章 矿井瓦斯,1概 述,矿井瓦斯是煤矿的主要灾害之一，瓦斯事故不断发生，造成人员伤亡和矿井的损坏，因此，预防瓦斯事故对煤矿的生产和发展具有重要意义。,一、什么叫矿井瓦斯矿井瓦斯的广义的解释是：从煤体和围岩中放出的以及矿内化学变化所产生的各种有害气体均称为矿井瓦斯。其成分主要是CH4、CO2、N2、H2S、SO2、CO、H2、NH3（氨）、NO2等。对煤体抽出的气体试样进行分析的结果，其中90%左右是沼气（CH4），而其它气体通常很少。所以，狭义地讲，矿井瓦斯就是单指沼气而言（以后所讲的瓦斯即为沼气）。,二、CH4的性质,CH4的化学名称叫甲烷，是无色、无味、无毒的气体。在

2、标准状态下（760mmHg-0.1013Mpa,0），其密度为0.716kg/m3。CH4比空气轻，与空气相比其相对密度为0.554，一般浮在巷道的上部，CH4难溶于水，在0.1013Mpa和20时，溶解度为3.5%。CH4虽然无毒，但其浓度较高时，空气中氧的浓度相对减少（其浓度如果超过57%，空气中氧浓度就降低为10%以下）能使人缺氧窒息，甚至死亡。CH4不助燃，在纯CH4的容器中，使灯火熄灭，但与空气适量混合就具有燃烧性和爆炸性。沼气是重要的能源之一，1m3CH4的燃烧热为37022.26KJ（千焦），约相当于11.5kg烟煤。据初步估计，我国煤层沼气总量可达310133.51013m3。

3、,2 煤层瓦斯赋存与含量,一、CH4的生成煤炭在其形成过程中，古代植物经厌氧菌作用，能分解产生大量的CH4，研究的数字为：由褐煤转化为长烟煤，吨煤生成量为7080m3，贫煤为120150m3，无烟煤为240m3。（不同煤种的吨煤生成量为70240m3/t）。,二、煤层中CH4的存在状态,存在状态有两种：游离状态和吸附状态。,游离瓦斯,吸收状态,吸着状态,1、游离状态（也叫自由状态）：瓦斯以完全自由的状态存在于煤体和围岩的孔隙和裂缝中（煤体中孔隙面积很大，其中微孔占绝大部分，而微孔直径为100埃，瓦斯分子小于4埃-1埃=10-8cm）。因而在煤体孔隙内瓦斯分子可以自由运动。其存在量的大小取决于煤

4、体的孔隙度，外界压力和温度。2、吸附状态：按其结合形式不同，可分为吸着状态和吸收状态。其特点是瓦斯与煤或某些岩石结合为一体。即吸着是瓦斯分子被吸着在煤体粒子的表面，吸收是瓦斯分子已进入煤体分子团内部。,3矿井瓦斯涌出,一、瓦斯的涌出形式瓦斯涌出分普通涌出和特殊涌出两种。1、普通涌出：完整的煤体内，游离瓦斯和吸附瓦斯处于动平衡状态，在煤层中或煤层附近进行采掘工作时，地压的分布发生变化，游离瓦斯和部分解吸的瓦斯就相继不断地、均匀地从煤体中释放出来，这种涌出叫普通涌出。它是瓦斯涌出的基本形式。2、特殊涌出：有时在某些特定的条件下，在很短的时间内从采掘工作面的局部地区，突然涌出大量瓦斯，这叫特殊涌出，

5、它威胁着矿井的安全生产。,二、瓦斯涌出量矿井生产过程中涌进巷道的瓦斯量叫瓦斯涌出量。对于整个矿井的叫矿井瓦斯涌出量，对于翼，采区或工作面的，叫翼的、采区的或工作面的瓦斯涌出量。表示方法有两种：绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。,4 瓦斯喷出与突出及其预防,一、概述瓦斯喷出，煤与瓦斯突出都是矿井瓦斯特殊涌出现象。喷出的规模从几米3到几十万米3，喷出的持续时间从几分钟到几年，甚至十几年。瓦斯喷出与突出能使工作面或巷道充满瓦斯，造成窒息与爆炸条件，于 火燃烧或爆炸，能破坏通风系统，造成风流紊乱或短时逆转；突出的煤和瓦斯能堵塞巷道，破坏支架，破坏设施与设备，使现场人员窒息，因此瓦斯喷出和突出是严重威胁工

6、人安全、阻碍煤炭生产的一大自然灾害，必须引起重视。,1975年12月焦作矿务局演马庄煤矿煤巷二水平皮带运输大巷发生煤与瓦斯突出，突煤1500t、CH4、44万m3，摧垮塌落巷道877m，损坏电气设备15台，电缆1.6km，破坏通风设施31处，两个变电所受到破坏，毁坏瓦斯检定器等仪器若干台，牺牲43名矿工，伤55名，造成矿井停产一段时间（因部分矿工带行李离矿），事故的性质是严重的（部安全司童司长带领有关领导，以及煤炭高校和科研单位等90多人在焦作矿务局召开“预防煤与瓦斯突出科研会议”）。现有梁北矿、新四矿、大平矿等。,二、突出的一般规律,大量的突出资料统计分析表明，突出具有一般的规律性。了解这些

7、规律，对于制定预防突出的措施，是至关重要的。1、突出与地质构造关系：绝大多数发生在地质构造带内，如断层、折曲、向斜、背斜、扭转和火成岩侵入区等（据南桐矿务局统计，95%以上的突出发生在地质构造带内）。这说明地质构造带内，煤层受着强大的地质构造力的作用而积蓄大量的能量，同时破坏了煤体，形成了裂隙，促使瓦斯积聚，给突出创造了条件。2、突出与瓦斯的关系：煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量是突出的重要因素之一，瓦斯压力和瓦斯含量越大，突出危险性越大。突出一般发生在煤层瓦斯压力大于1.01Mpa(10kg/cm2)的情况，但不是绝对的。,3、突出与煤层构造的关系：煤层构造主要指煤的破坏类型和煤的强度。一般情况，

8、煤的破坏类型愈高，强度愈小，突出危险性愈大。故突出多发生在软煤层或软分层中。同时，煤层倾角愈大，突出的危险性也愈大。4、突出与地压的关系：地压愈大，突出的危险性愈大。一般垂深大于100200m时才发生突出。这也是突出与深度的关系。5、突出与围岩性质的关系：若煤层顶底板为坚硬而致密的岩层，瓦斯也不易排放，故突出危险性较大，反之则小。,6、突出与水文地质的关系：煤层比较湿润，矿井涌水量比较大，则突出危险性比较小，反之则大。7、突出具有延期性：突出的延期性就是指震动放炮后没有诱导突出，而相隔一段时间后才发生的突出叫延期性突出。其延迟时间从几分钟到几小时，它对人员威胁大，应引起注意。,四、突出预兆煤与

9、瓦斯突出的预兆，分为两类1、无声预兆（1）煤质结构变化；层理紊乱；煤层由硬变软；煤由湿变干；光泽暗淡；煤层顶底板出现断层、断裂、波状起伏（地鼓），煤岩严重破坏等。（2）工作面压力增大，煤壁外鼓等。（3）瓦斯增大，或忽大忽小，使人感到发冷、发闷，煤尘增大，气味异常，打钻时喷煤，喷瓦斯。,2、有声预兆：响煤炮，深部岩层或煤层的破裂声，掉碴，支柱折断声（每次突出前都有预兆出现），但出现的预兆和时间是不同的，有的出现早，有的出现晚，在实践工作中，熟悉或掌握本矿的突出预兆，对于及时撤出人员，减少伤亡，有重要意义。注：规程规定，矿井在开采过程，只要发生一次突出，该矿井就定为突出矿井。开采有突出危险的矿井，

10、必须采取防治突出的措施。预防煤与瓦斯突出的措施很多，其中主要有区域性措施和局部性措施。,五、预防煤与瓦斯突出的区域性措施：开采解放层。,六、预防突出的局部性措施所谓局部性措施，就是指在突出危险煤层掘进中，采用影响范围比较小的预防措施。1、煤层高压注水：煤层高压注水是预先在煤层内打钻，安装注水管，将孔口严密封闭，然后，将高压水注入煤层，注水时间从几分钟到几小时，可以短时高压注水，也可以长时低压注水，使煤体充分湿润（水压大于80100kg/cm2，8.110.1Mpa）。2、震动性放炮：在掘进工作面增加炮眼数目，加大装药量，一次爆开巷道全断面，是人为的绣导突出的一种措施。可用于石门揭煤和煤巷掘进（

11、人员不能在场）。,3、水力冲孔：水力冲孔是在安全岩柱（或煤柱）的防护下，向煤层内打钻后，利用高压水射流的冲击作用，在工作面前方煤体内冲出一定的孔道，以加速瓦斯排放，降低煤层内的瓦斯含量和瓦斯压力；同时，由于孔道周围煤体的移动变形，孔道周围煤体应力重新分布，扩大了卸压范围。此外，由于高压水射流的冲击作用，还可在冲孔过程中诱发小型突出，使煤岩中蕴藏的潜在能量逐次释放，从而可以防止采掘工作时发生大型突出事故。水力冲孔可用于石门揭煤，煤巷掘进和回采工作面。,适用条件：多年的试验表明，水力冲孔适用于地压大，瓦斯压力大，煤质松软的突出危险煤层。水力冲孔效果较好，工艺简单，需要设备不多，是一种有希望的局部性

12、预防突出措施。（煤炭部于1978年在广东梅田矿务局和湖南涟韶矿务局立新矿召开水力冲孔评估现场会，水力冲孔科研项目是由重庆煤炭研究所等单位合作搞的）5、大直径超前钻孔：是煤巷掘进中预防突出的措施。大直径超前钻孔是在煤巷掘进工作面前方，打 直径为200-300mm的钻孔，排放瓦斯，并在钻孔周围形成卸压带，使集中应力移向煤体深部，以防止突出的发生。,如图所示：,5 瓦斯爆炸及其预防,一、瓦斯的爆炸性：瓦斯爆炸是煤矿主要灾害之一，它能破坏生产，摧毁矿井，造成大量矿工伤亡，所以要掌握瓦斯爆炸的发生，发展规律及其预防措施，杜绝此类事故，确保安全生产。,二、瓦斯爆炸的条件及其影响因素瓦斯爆炸必须同时具备三个

13、条件：（1）一定的瓦斯浓度；（2）一定的引火温度；（3）足够的氧。1、瓦斯浓度：在新鲜空气中瓦斯爆炸界限一般为516%，5%为下限，16%为上限。当瓦斯浓度低于5%时，遇火不爆炸（这是瓦斯的热容量较大，是空气的2.5倍），但能在火焰外围形成燃烧层；浓度高于16%时，在混合气体中遇火也不爆炸也不燃烧。瓦斯爆炸的界限不是固定不变的，它受混合气体的温度，压力以及混入其它可燃性气体和煤尘等因素的影响。,2、引火温度：瓦斯所需最低的点燃温度叫引火温度。一般为650750。如明火、煤炭自燃、电气火花、放炮火花、赤热的安全灯网罩、吸烟，甚至金属支架等撞击或磨擦产生的火花等；都是足以引燃瓦斯。瓦斯引燃后，还有

14、个感应期（即是瓦斯与高温热源接触时，不是立即燃烧或爆炸，而是要经过一个很短的时间间隔，间隔的这段时间称感应期）、高温热源存在的时间长于感应期，瓦斯就可能爆炸；高温热源存在的时间短于感应期，瓦斯就不会爆炸。如安全炸药爆炸的初温高达2000左右，但由于爆焰存在的时间极短（通常仅为千分之几秒），也不引起爆炸。,3、氧的浓度：实验得知，当含瓦斯的混合气体中氧浓度降低时，瓦斯的爆炸界限随之缩小，当氧浓度低于12%时，瓦斯混合气体即失去爆炸性，遇火也不会爆炸。在密闭区，特别是火区往往积存大量瓦斯，且有火源存在，因氧浓度低，并不发生爆炸。但一旦有新鲜空气进入，氧浓度达12%以上，就可能发生爆炸。因此对火区应

15、严加管理。4、其它可燃气体存在时：如果含瓦斯的混合气体中还存在着其它可燃气体，那么，这种混合气体的爆炸界限就不是每个可燃气体的爆炸界限了。而是多种可燃气体同时存在的混合气体的爆炸界限。,三、瓦斯爆炸原因的分析：分析瓦斯爆炸的原因多用统计法。一般是按发生地点和引火原因两类分别进行统计，从中发现规律，采取措施，杜绝事故发生。1、爆炸地点：瓦斯矿井任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能性，但大部分发生在掘进工作面，约占三分之一左右，甚至更高。（荥阳某矿风机房CH4爆炸）。,掘进工作面较易发生瓦斯爆炸的原因：一是这些地点采用局扇供风，如局扇停止运转，风筒末端距工作面较远，风筒漏风太大，送达的有效风量不足，不能

16、将掘进工作面附近产生的瓦斯及时冲淡与排出，导致瓦斯积聚而达爆炸浓度。二是掘进中多用电钻打眼，局扇通风，经常放炮，如果电气设备防爆性能不良，局扇、掘进机械、放炮、电钻等的操作管理，如不符合规定，容易产生高温热源（火源）电火花和爆破火焰。另外，回采工作面较易发生瓦斯爆炸的地点是工作面的上隅角。,2、引火原因：井下的一切高温热源都可以引起瓦斯燃烧或爆炸，而主要是机电火花，以及放炮、吸烟、火灾等出现的明火。另据统计，低瓦斯矿井发生的瓦斯爆炸次数，往往比高瓦斯矿井发生的瓦斯爆炸次数更多些。大多数爆炸事故是管理上的疏忽和人为的违反安全规程，以及缺少应有的纪律与责任的结果。（如某一小矿的领导从外地回矿，听到

17、外单位救护队人员到他们井下排除事故时，就急忙带着烟到井下请客人们抽烟）,四、预防瓦斯爆炸的措施预防主要从三个方面：（1）防止瓦斯积聚；（2）防止瓦斯引燃；（3）防止瓦斯灾害事故的扩大。1、防止瓦斯积聚：就是要加强通风，冲淡瓦斯，使瓦斯浓度符合规程要求。（1）必须采用机械通风。瓦斯矿井应利用抽出式通风。分区通风。（2）正确的计算与分配风量，使所有工作地点都有足够的风流通过。（3）风门及其它通风构筑物应有合理的构造，设置位置适当，并加强维护管理，以防止大量漏风。,（4）经常检查通风和瓦斯涌出情况。如发现瓦斯浓度超过规定时，应停止工作，立即设法处理。（5）如果瓦斯涌出量很大，用通风方法解决井下瓦斯不

18、经济或技术上不可能时，就应抽放瓦斯。（6）排放巷道顶板（包括上隅角）积聚的瓦斯，掘进工作面应不间断的排放。2、防止瓦斯引燃（1）禁止在井下使用明火及吸烟；井口房和扇风机房附近20m内禁止烟火。（2）井下放炮必须使用安全炸药和安全起爆器，严格遵守放炮制度。,（3）使用防爆型的电气设备。即是将电机、电器或变压器等能发生火花，电弧或赤热表面的部件或整体装在能隔爆和耐爆的外壳里，即使壳内发生燃烧或爆炸（瓦斯），不致引起壳外瓦斯爆炸。对煤矿的弱电设备，根据安全火花的原理，采用低电流，低电压，限制火花的能量，使之不能点燃瓦斯。（4）供电闭锁装置和超前切断电源的控制设施，对于防止瓦斯爆炸有重要的作用。因此，

19、局部通风机和掘进工作面内的电气设备，必须有延时的风电闭锁装置。高瓦斯矿井的掘进工作面等处，必须安装瓦斯自动检测报警断电装置。,近年来，井下使用大量的电气设备，使瓦斯爆炸的潜在危险增加，只有严格按照有关规定，正确选型、安装和使用煤矿井下的电气设备，并经常检查与维修，使之处于完好状态，才能防止电气设备产生的高温引燃瓦斯的燃烧和爆炸事故。（5）使用安全的蓄电池电灯照明，禁止在井下打开矿灯（到井下去应特别注意）。（6）严格管理火区。（7）注意金属（支柱）之间磨擦和撞击所产生的火花。 3、防止瓦斯事故的扩大措施：一旦发生瓦斯爆炸，应使其局限在局部地区，尽可能缩小其波及范围。因此，应有以下措施：,（1）实

20、行分区通风，各水平、各采区和各工作面应有独立的进、回风系统。（2）通风系统力求简单，不用的巷道要及时封闭。（3）装有扇风机的井口，必须设置防爆门，以免发生爆炸时爆炸波冲毁扇风机，造成救灾和恢复生产的困难。（4）设置水槽棚，岩粉棚、岩粉带，以阻止煤尘参于瓦斯爆炸或瓦斯爆炸而外传，波及其它作业地点。（5）制订预防和处理瓦斯爆炸事故的计划。总之，常备不懈，一旦事故发生，即可及时处理，以防灾害事故扩大。,第二章 火灾防治,1 概述,一、概述煤矿火灾是一种严重的自然灾害。在火灾事故中，往往会造成人员伤亡，物质器材损坏，煤炭资源大量烧毁或冻结。我国的抚顺煤矿在日伪统治时期，每年平均发火160次，解放时尚留

21、有火区31处，冻结煤量达1630万吨。据统计，我国统配煤矿中，至今因火灾冻结的煤量有6000多万吨。二、定义矿井火灾凡是发生在矿山企业范围的火灾，都称为矿井火灾。,三、火灾的分类1、根据火灾发生的地点分为地面火灾和井下火灾两类。2、矿井火灾按引火源的不同，可分为外源火灾和自燃火灾两类。外源火灾：是由外部热源如明火（吸烟、灯火）、放炮、机械摩擦、电流短路等引燃可燃物所造成的火灾。自燃火灾：煤炭等可燃物自燃引起的火灾，称自燃火灾。,2 外因火灾及其预防,了解外源火灾发生的地点、条件、引火源、易燃物，以及预防外源火灾的措施等，能有效地预防外源火灾的发生，杜绝此类灾害事故。一、外源火灾发生的地点 外源

22、火灾多发生在风流畅通的地点，如井筒、机电峒室、运输机巷道，采掘工作面等。它可以发生在井下，也可以发生在地面；即可发生在生产矿井，也可发生在基建矿井。它在发生时间上的突然性和地点上的广泛性往往使矿井受到巨大损失，造成重大的伤亡事故。据统计，国内外有记载的每次牺牲几十人，甚至数百人的煤矿重大恶性火灾事故中有90%属于外源火灾（摘于矿井通风与安全教材）。,二、外源火灾发生的条件外源火灾的发生必须具备三个条件：1、有易燃物存在；2、有足够的氧气；3、有足以引起火灾的热源。（永城局辛庄矿97年7月较车房火灾）。三、外源火灾的引火源1、机械能转化的热：如皮带与托辊的摩擦，采掘机械运转时的冲击或摩擦产生的热

23、（永城辛庄矿）。2、电能转化的热：电流短路，电气设备超载运转，静电放电，电焊、灯泡和电炉放热等。（焦作天堂录像厅2000年3月29日大火烧死近80人）。3、化学反应产生的热：如不合格的炸药爆破、瓦斯、煤尘爆炸、煤炭自燃、气焊、喷灯焊接，甚至吸烟等。（洛阳火灾：电焊）,四、外源火灾的易燃物1、竹木材料：坑木、竹笆、荆条编物等；2、液体燃料：变压器油、液压油、润滑油、汽油和煤油等；3、橡胶制品：皮带、胶质风筒等；4、擦拭材料：棉纱、擦布、擦纸等；5、可燃性气体：沼气、氢气等；6、煤和煤尘等。,五、预防外源火灾的技术措施1、严禁携带烟草及点火工具下井，井下禁止用灯泡取暖和使用电炉。井下和井口房内不准

24、进行电焊，气焊和喷灯焊接等工作；否则必须制订安全措施，报矿长批准后进行。2、木料场、矸石山、炉灰场距进风井不得小于80m，木料场距矸石山不得小于50m。矸石山和炉灰场不得设在进风井的常年主要风向的上风侧，不得设在地表下10m以内有煤层的地面上，也不得设在采空区上方有漏风或塌陷的范围内。3、井口房和扇风机房附近20m以内禁止烟火。4、井下不准存放汽油，煤油和变压器油。井下使用的润滑油、棉纱和布头等，必须存放在盖严的铁筒内。用过的棉纱和布头等，不准乱放乱扔，也必须放在盖严的铁桶内，并定期送到地面处理。井下,清洗风动工具，必须在专用峒室内进行。该峒室的出口处必须装设向外开的防火铁门。5、加强电气设备

25、的管理。6、用安全炸药：按规程要求放炮，禁止不封炮泥放炮。7、必须在矿井地面设置消防水池和井下消防管路系统。井下消防管路系统应每隔100m设置支管和阀门。地面消防水池必须经常保存200m3以上的水量。开采下部水平的矿井，除地面设置消防水池外，可利用上部水平或生产水平的水仓作为消防水池。8、设置防火门：进风井口和进风平峒口必须装设防火铁门，进风井筒与各水平井底车场的连接处都应装设两道容易关闭的防火铁门。9、在有关地点配置消防器材等，以备急用。,3 煤炭自燃理论基础,一、煤炭自燃及其发展阶段煤炭等可燃物接触空气后，发生物理变化和化学变化产生热量而着火，在开采有自燃倾向煤层的矿井中，自燃火灾占火灾的

26、比重最大，如抚顺矿区19491972年所发生的自燃火灾就占火灾总数的96.25%。长期以来，很多学者对煤炭自燃进行了大量的研究工作，提出了不少假说，但由于煤的结构及其自燃过程非常复杂，而至今还没有一种学说能阐明自燃全过程的本质。近年来，利用新的测定技术，对煤的自燃，特别是初期的氧化现象的研究，进展较快。研究中发生，煤的自燃可分为二个阶段：,1、自热阶段：当煤温缓慢升高到某一临界温度t1（一般为7090）以上时，氧化急剧加快，产生大量热量和CO、NH3（氨）、N2、H2、烃类气体，空气和煤岩温度显著上升，巷道中出现烟雾及特殊的火灾气味（煤油、松节油、煤焦油味），这叫自热阶段。2、燃烧阶段：当煤温

27、达到着火温度（无烟煤大于400，烟煤为320380,褐煤小于300）后就着火燃烧起来，即进入燃烧阶段。了解这一过程的本质和特征，对于预测和预报煤的自燃，具有重要意义。二、煤炭自燃的条件煤炭自燃必须具备三个条件：1、煤具有自燃倾向性；2、有连续的供氧条件；3、热量易于积聚。,三、煤炭自燃经常发生的地点1、采空区，特别是有大量遗煤而未及时封闭或封闭不严的已采区，占50%以上；2、巷道两侧和遗留在采空区内受压破坏的煤柱；3、巷道内堆积的浮煤或煤巷的冒顶，垮帮处；4、与地面老窑连通处。四、影响煤炭自燃发火的因素1、煤的炭化程度（变质程度）一般情况下，煤的炭化程度（变质程度）越高，其自燃倾向性越小。2、

28、煤的岩石学成分煤的岩石学成分有丝煤、暗煤、亮煤和镜煤。其氧化能力为镜煤亮煤暗煤丝煤的顺序递减。但丝煤在常温下吸氧能力特别强，可以起到引火物的作用，所以含丝煤越多，自燃倾向越大。相反，而含暗煤越多的煤，一般是不易自燃的。,3、煤的水分煤中水分少时，有利于煤的自燃，水分足够大时，则会抑制煤的自燃。4、煤的含硫量据某些矿区统计，含硫3%以上的煤层均为自燃发火煤层。5、煤炭的孔隙率和脆性：煤炭孔隙率越大，越易于自燃。变质程度相同的煤，脆性越大，越易自燃。6、煤层厚度和倾角：煤层厚度或倾角越大，自燃危险性越大（因开采厚煤层或急倾斜煤层时，煤炭回收率低，采区煤柱易遭破坏，采空区不易封闭严密和漏风较大所致。

29、）,7、煤层埋藏深度：一方面煤层埋藏深度增加（地压和煤体的原始温度增加），煤的自燃危险性增加。另一方面，开采深度较浅，容易形成与地表沟通的裂隙，造成采空区内有较大的漏风，也容易在采空区中形成浮煤自燃。8、地质构造：煤层中有地质构造破坏的地方（比如褶曲，断层，破碎带和岩浆侵入区等），煤炭易自燃（因该区煤质松软，有大量裂隙，与氧接触的面积增大）。9、围岩性质：顶板岩层坚硬且裂隙发达，冒落后块度较大，因而采空区漏风大，供氧条件好。若底板也较坚硬，护巷煤柱所受地压大，易破碎，则有利于自燃。,10、煤的瓦斯含量：煤孔隙内存在的瓦斯，能够占据煤的孔隙空间和内表面，降低了煤的吸氧量，煤的自燃难易发生。如瓦斯

30、逸出后，煤炭氧化就变得较为强烈，煤易自燃。11、开拓开采条件：选择合理的开拓系统和开采方法，能减少煤层的切割量和遗煤量，改变供氧条件和热交换条件，能大大地降低煤层的自燃危险性。12、漏风条件：即有漏风风流通过，而又风速不大的情况下，煤才能自燃。,10 矿井火灾处理与控制,一、发生火灾时的行动原则当矿内发生火灾时，每个人都必须严守纪律，服从命令，决不能惊慌失措，擅自行动。最先发现火灾的人员，应根据火灾情况采取一切可能的方法，力争在火灾初起之时就把它扑灭，同时迅速向矿值班员报告火情。矿值班员接到报警后，应立即采取下述措施：1、通知救护队和矿主要负责人；2、通知井下受火灾威胁的人员撤离危险区；3、向

31、矿领导和救护队员汇报火灾情况。,遇险人员的行动原则：井下遇险人员应迎着新鲜风流选择安全避灾路线，有秩序地撤离危险区，同时注意风流方向的变化。如遇到烟雾有中毒危险时，应立即戴上自救器，尽快通过附近风门进入新鲜风流中。如确无法撤退时，应进入避难峒室或构筑临时避难峒室等待救援。如该处有压器管路，应打开阀门或切断管路，放出压气维持呼吸。现场指挥人员要参照矿井灾害预防和处理计划规定，侦察火区，确定火源和火灾的性质与规模，组织力量积极救人灭火。即使是一次微小的火灾也不能麻痹大意。只有确信火已经完全扑灭，才能解除警报。任何犹予与拖延都能给灭火带来困难和造成严重后果。,第三章 矿井防尘,1 矿尘及其性质,一、

32、矿尘的产生及分类1、定义：矿井在生产过程中所产生的各种矿物微粒统称矿尘。我国通常把0.751.0mm以下的矸料叫矿尘。2、矿尘的分类：（1）粗尘：粒径大于40m，相当于一般筛分的最小颗粒，在空气中极易沉降。（2）细尘：粒径为1040m，（1m（微米）=1/1000mm），肉眼可见，在静止空气中做加速沉降。（3）微尘：粒径为0.2510m，用光学显微镜可以观察到，在静止空气中做等速沉降。（4）超微尘；粒径小于0.25m，用电子显微镜才能观察到，在空气中做扩散运动。,二、矿尘的危害矿尘的危害主要表现在四个方面1、对人体的危害：皮肤沾染矿尘，阻塞毛孔，能引 起皮肤病或发炎。矿尘吸入体内，轻者可引起上

33、 呼吸道的炎症，重者可导致矿工职业病尘肺病。2、发生燃烧或爆炸：井下煤尘在一定条件下，可以 燃烧或爆炸，从而造成严重灾害。3、加速机械的磨损，减少精密仪品的使用时间。4、降低工作场所的能见度，增加工伤事故的发生。 （如地面大雾天一样）。对煤矿来说矿尘主要指 的是煤尘，而煤尘是煤矿四大灾害（瓦斯、煤尘、 水、火）之一，它严重地威胁着矿工的健康和安 全生产。,三、矿尘性质1、矿尘的粒度与比表面积：（1）矿尘的粒度：矿尘颗粒的平均直径，单位为m（1m=1/1000mm）。（2）矿尘的比表面积：指单位质量矿尘的总表面积，单位为m2/kg或cm2/g。2、矿尘的分散度：各种粒度的尘粒在矿尘总量中所占的百

34、分比，称矿尘分散度。表示方法有两种：（1）重量分散度：即各粒级尘粒的重量占总重量的百分比，叫重量分散度。（2）数量分散度：即各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分比，叫数量分散度。,（3）我国通常将矿尘的粒度分为四级： 2m；25m；510m；10m。（4）矿尘总量中微细颗粒多，所占比例大时，称高分散度矿尘；（5）低分散度矿尘：矿尘总量中粗大颗粒多，所占比例大，称低分散度矿尘。矿尘的分散度越高，危害性越大，而且难以捕获。所以在制定防尘措施时，必须考虑矿尘的分散度。矿井在生产过程中产生的矿尘，小于5m的尘粒往往占80%左右。也就是说，矿井在生产过程中产生的矿尘属高分散度矿尘，其危害性是比较大的，应引

35、起重视。因为只有粒度小于5m的矿尘，才能进入人的肺部，它们是矿井防尘的重点对象。规程规定粉尘分散度，每半年测定一次。,2 矿山尘肺病,一、尘肺病及其发病机理1、尘肺病：尘肺病是人在长期的生产过程中吸入大量粉尘引起肺脏纤维性病变的一种病疾。尘肺病是一种严重的矿工职业病。此病在目前还很难治愈。由于患此病的病程较长，没有象瓦斯爆炸，煤尘爆炸、出水事故、火灾以及冒顶等工伤事故那样触目惊心。因此，往往不被人所重视。2、尘肺病的分类：煤矿尘肺病分为三类：（1）矽肺病长期从事岩巷掘进的工人所患的尘肺病多属矽肺病。（2）煤矽肺长期从事半煤岩巷掘进和采煤工人患的是煤矽病。,（3）煤肺病长期接触和吸入煤尘的采煤工

36、人所患的为煤肺病。由于井下工人的工作变化较大，并非从事单一的工种，所以，煤矿尘肺病以煤矽肺病比重最大，约占80%。3、尘肺病的发病时间： 煤矿尘肺病的工龄由10年到2030年以上。前者一般为矽肺病（此病危害性最大，病情发展最快，也最严重）发病工龄，后者为煤肺病发病工龄，煤矽肺病的发病工龄介于二者之间，但接近后者。,一、煤尘爆炸的机理煤尘爆炸的机理还没有统一的认识，一般认为，煤炭本身存在着足够数量容易氧化的游离基（活化中心），所以常温条件下容易氧化，生成更多的游离基，使链反应得以持续。其过程如下：1煤是可燃物质，当煤破碎成煤尘后，表面积显著增加，氧化能力明显增强，更容易和氧进行氧化反应。2遇到外

37、界高温热源时，单位时间内能够吸收更多的热量，当高温达到300400时，就可以放出高温分解的可燃性气体（主要成分是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其它碳氢化合物）。,3 煤尘爆炸及预防,3这些可燃性气体集聚于尘粒周围，形成气体外壳。当这个外壳内的气体达到一定浓度并吸收一定能量后，链反应过程开始，游离基迅速增加，就发生了尘粒的内燃。 4内燃放出的热量传递给周围的尘粒，并使之参于链反应，反应速度急剧增加，达到一定程度时，便发展为爆炸。一般情况下，煤尘爆炸往往是瓦斯爆炸引起的，但在煤尘参于的情况下，小规模的瓦斯爆炸能发展成为大规模的爆炸事故。原因是小规模的瓦斯爆炸冲击波将大量的落尘扬起，并参于爆

38、炸，使爆炸威力更加强大，它能摧毁井巷和矿井，并造成井下大量人员伤亡。,三、煤尘爆炸的特征1煤尘爆炸地点空气的温度：煤尘爆炸产生的热量可使爆炸地点空气的温度达到2000以上，一般为23002500。2产生的爆炸压力：在距煤源200m的巷道出口处，爆炸压力可达0.51.0Mpa，即510个大气压（kg/cm2）。美国在相当长的巷道中试验，煤尘的爆炸压力曾达到19kg/cm2。甚至高到将抗压强度为40kg/cm2的钢板巷道炸坏，其钢板被抛出150m远。3煤尘爆炸时的火焰速度： 一些国家曾利用试验巷道对煤尘爆炸的火焰速度进行了测定。其中：美国为12001500m/s，英国为610m/s，法国为990m

39、/s，日本为1800m/s（因为他们的试验条件各不相同，使所得结果有很大差异）。,可想而知，煤尘爆炸的冲击波的速度一定更大（当爆炸刚开始时，冲击波和火焰的速度基本相同，经一定时间冲击波的速度就变大）。国外的研究人员用化学计算的方法，求得煤尘云在一端密闭，一端开口的无限长的巷道内爆炸时，最大火焰的瞬时燃烧速度为1120m/s，而冲击波的速度则为2340m/s，即冲击波的速度是火焰速度的2倍还多。4产生大量的CO：一般在煤尘爆炸后的空气中存在着23%的CO，甚至高达8%左右。爆炸事故中受害者80%左右为CO中毒造成的。,5煤尘爆炸具有连续性：煤尘爆炸的一个重要特点是能够发生连续爆炸。因为煤尘爆炸的

40、冲击波速度很快，能将巷道内的落尘扬起，使巷道内的煤尘浓度迅速达到爆炸范围，落后于冲击波的火焰到达时，就能再次发生煤尘爆炸。如1940年抚顺龙风矿在一昼夜内所发生的43次瓦斯连续爆炸事故中，实际也有煤尘参于爆炸的结果。所以在有煤尘爆炸危险的矿井，必顺采取防止煤尘爆炸传播的专门措施。6煤尘爆炸的感应期：煤尘爆炸也有一个感应期，即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间，一般为40280ms，挥发分越高，感应期越短。,四、煤尘爆炸的条件煤尘爆炸必须同时具备三个条件：1、煤尘本身具有爆炸性；2、煤尘必须是一定浓度的浮尘；3、存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。1煤尘的爆炸性：煤尘具有爆炸性是煤尘

41、爆炸的必要条件。煤尘的爆炸性必须通过试验确定（谈有关煤尘爆炸性鉴定情况）。2煤尘浓度：矿井下煤的浮尘只有达到一定浓度时，才有可能爆炸。国外一般书中指出煤尘爆炸下限浓度为3040g/m3。我国试验结果：煤尘的爆炸下限浓度为45g/m3。一般是112g/m3。爆炸力量最强的浓度为300400g/m3。至于煤尘爆炸上限浓度，最高可达2000g/m3。,3引燃煤尘爆炸的高温热源：（1）煤尘的引燃温度：煤尘的引燃温度变化范围较大，它随着煤尘的性质、浓度及试验条件的不同而变化。在国内外的试验中得出了如下几种引燃温度：610，650700，700800，820840，8501015。我们认为一般在70080

42、0，有时可达1100。（2）煤矿中能点燃煤尘的高温热源有：爆破火焰，电气火花，机械摩擦火花，瓦斯燃烧或爆炸，井下火灾等。煤尘一接触这些高温热源，就有可能形成燃烧或爆炸。如果爆炸一形成，爆炸波便可将巷道中的落尘扬起为延续和扩大爆炸而补充尘源，这就使爆炸具有连续性破坏力更大的可能。据80年代的统计资料，放炮和机电火花引起的煤尘爆炸事故分别占总数的45%和35%。,五、预防煤尘爆炸的技术措施防止煤尘爆炸的措施：1、降尘措施；2、防止煤尘引燃措施和限制煤尘爆炸措施。1降尘措施：设法减少生产中煤尘的生成量，以及降低浮尘和清除落尘，是防尘防爆中一项主要而积极的途径。具体措施有：（1）煤层注水：是回采工作面

43、最有效的防尘措施，其方法是在回采前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔将压力水（0.5071.01MPa或更大的压力水）注入煤体，以湿润煤层，减少开采时煤尘的发生量（一般可降尘6090%），同时瓦斯涌出量也有所减少。煤层注水方式：深孔注水和浅孔注水两种。,（2）水封煤破和水炮泥：是借炸药爆破时产生的压力将水注入煤层中的一种降尘方法。水炮泥是利用一个或几个盛水的塑料袋放在炮眼内代替炮泥，爆破时塑料袋破裂，水在高温高压下汽化，或渗入煤体内，捕足尘粒或湿润煤层。另一种方法是将水注入钻孔内（如下图），当炸药爆破时，一部分水在高温高压下变成水雾，捕捉尘粒，一部分水渗入炸散的煤壁内湿润煤体，起到降尘作用。同时

44、水炮泥还能降低爆破产生的有害气体，缩短通风时间，并能防止爆破引燃瓦斯。,2、防止煤尘引燃的措施：（与防止瓦斯引燃措施基体相同）。3、限制煤尘爆炸的措施：限制煤尘爆炸，就是将已经出现的煤尘爆炸截住，阻止其继续传播和发展。它是由装设在巷道中的岩粉棚或水槽棚实现的。,4 矿山综合防尘,要想保证工人的健康，不得尘肺病；使矿井安全生产，避免出现爆炸事故，必须将井巷中空气的矿尘浓度降到国家规定的安全标准以下，这就要采取综合的防尘措施。除前面所讲的煤层注水，水封爆破和水炮泥等措施外，还应采取以下有关措施：一、通风除尘通风除尘是用通风的方法将井下作业点的浮尘排出，是降低井下矿尘浓度的重要措施之一。决定通风除尘

45、效果的主要因素是风速。风速过低，粗粒矿尘将不会被排出而沉降在巷道内；风速过高，能将落尘扬起，增大空气中的矿尘浓度，恶化工作环境。因此，通风除尘效果是随风速的增加而逐渐增加的，达到最佳效果后，如果再增大风速，效果又逐渐下降。,所以，能最大程度的排除矿尘而不增大空气中的矿尘浓度的风速称最优风速。最优风速与矿尘密度，粒度，形状等有关。一般情况，掘进工作面的最优风速为0.40.7m/s，机械化采煤工作面的最优风速为1.52.5m/s。规程规定的采掘（采煤和掘进）工作面最高容许风速为4m/s。不仅考虑了工作面供风量的要求，同时也充分考虑到煤、岩尘的二次飞扬问题。,二、湿式作业水能湿润矿尘，增加尘粒重力，

46、能将细散尘粒聚结为较大的颗粒，使浮尘加速沉降，落尘不易飞扬。此项工作设备简单，使用方便，费用不高，而效果较好等优点。（一）湿式凿岩、钻眼：该方法的实质是指在凿岩和打眼过程中，将压力水通过凿岩机、钻杆送入孔底，以湿润、冲洗和排出矿尘。（二）喷雾洒水：经常向巷道周壁喷雾洒水，使落尘保持足够的湿度，即使在爆炸波冲击下也不会参于爆炸。在平硐内进行煤尘爆炸的试验表明，落尘含水量大10%时，不参与爆炸，爆炸火焰在这段巷道内传播的距离不超过10m。喷雾洒水作为隔绝爆炸传播的措施时，洒水巷道长度不得小于200m，巷道长度小于200m时，全部巷道都应洒水。洒水后煤尘中的水分应保持在12%以上，或手捏煤尘能成团。

47、,三、净化风流自动水幕：是在需要除尘或隔绝煤尘爆炸的巷道内，设置数排在爆炸波或冲击波作用下能迅速启动的自动喷雾洒水装置。四、除尘供水防尘用水水源可以是地下水或地面水，供水方式分集中供水，分区供水和个别（供水车）供水。五、个体防护个体防护也是综合防尘的措施之一，个体防护的用具，主要有防尘口罩、防尘帽、防尘呼吸器等，其目的是使佩戴者能呼吸净化后的清洁空气而不影响正常工作。目前用的较广的是佩戴防尘口罩。防尘口罩要求阻尘率高，呼吸阻力小，有害空间小，佩戴舒适，不妨碍视野广度，为了个人的健康和提高生产率，要求一线工人必须佩戴国产防尘口罩。,第四章 矿山防水,1 概述,一、矿井水：在矿井建设与生产过程中，

48、地下水、地表水和雨水等都可能通过各种通道进入井下，所有流入矿井的水，统称矿井水。二、矿井水灾：矿井突然涌水所造成的灾害称为矿井水灾。为了进行正常的矿井建设和生产，就必须及时地将矿井水排出矿外。当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成水灾，给矿井建设和生产造成严重的后果，甚至威胁着矿工的生命安全。三、矿井水灾的主要水源：降水（雨雪水），地表水（井水、河流、湖泊、沟渠、坑塘等），含水层水，断层水和老空水（老窑水）。我矿含水层水主要有1.第三、第四系砂砾岩孔隙含水层；2.二叠系砂岩裂隙含水层；3.石炭系薄层灰岩岩溶裂隙含水层（组）；4.奥陶系中统厚层灰岩裂隙溶洞含水层。对二1煤开采有威胁的含水层为L8灰

49、水，对一5煤开采有威胁的含水层为L2灰水。,以上水源，如果在矿井建设与开采过程中没有采取积极有效的措施，它们都能造成水灾事故。如1935年德国统治的山东某矿（现山东省淄博矿务局洪山矿），由于不采取有效的探放水等措施，在掘进巷道接近一裂隙较大的断层（周瓦庄断层）时，由于该断层和当地的朱龙河相通，使河水大量灌入井下，平均涌水量达643m3/min，78小时后整个矿井被淹没，夺去了536名矿工的生命，成为世界上最大的水灾事故之一。1984年开滦范各庄矿特大突水事故最大涌水量高大2053m3/min，成为有记载的世界采矿史上突水水量之最，造成经济损失近5亿元。据统计，目前受水害威胁的矿井有222处，核

50、定生产能力11.28Mt/a（兆吨/年），占国有重点煤矿矿井总数的48%以上。,四、发生水灾的原因造成水灾的原因是多方面的。大量事实证明，不讲安全，丧失警惕，生产中缺乏调查研究，不依靠广大群众，做好防治水的工作等主观原因造成的。如某矿务局1956年1966年全局发生的几次水灾事故中由于勘探资料不足，对矿井地质构造，水文情况不清等而造成的占20%；由于没有执行探放水制度，在构造破坏带违章作业，以及注浆质量不高等原因造成的占80%。所以，只要树立安全生产思想，预防为主、防治结合，加强组织管理，做好地面及井下防治水工作，矿井水灾是可以防治的。,2 地面防治水,地面防、排水是在地面修筑各种防排水工程，