1、1矿井通风及灾害防治学习要点：掌握“一通三防”安全知识；掌握矿井水害的预防措施；掌握顶板灾害的预防措施。培训学时：8 学时。第一节 矿井通风一、矿内空气1井下气体成分矿内空气是矿井井巷内气体的总称。它包括地面进入井下的新鲜空气和井下产生的有毒有害气体、浮尘。矿内空气的主要来源是地面空气，但地面空气进入井下以后，在化学成分和物理状态上会发生一系列变化，因而矿内空气与地面空气在性质上和成分上均有较大差别。地面空气进入井下后，由于煤岩中涌出各种气体以及可燃物的氧化，其成分发生变化。风流在经过采掘工作面等用风地点之前，其成分变化不大，称为新鲜空气或新风；风流经过采掘工作面等用风地点后，其成分发生较大的
2、变化，称为污浊空气或乏风。井下空气与地面空气的成分尽管不同，但其成分仍是以氧气和氮气为主。 (1)地面空气的组成。地面空气主要是由氧气、氮气、二氧化碳等组成的混合气体。按体积计算，氧气为 2l，氮气为 78，二氧化碳为 003，稀有气体为 0.94，其他气体为 003。(2)井下有害气体的来源及性质。在煤矿生产过程中产生或煤层2中涌出的有害气体主要有一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO 2)、二氧化硫(S02)、硫化氢(H 2S)、氨气(NH 3)、氢气(H 2)、甲烷(CH 4)等。一氧化碳。一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体，相对密度为 097，微溶于水，能与空气均匀混合。一氧化碳能燃烧，当
3、空气中一氧化碳浓度在 1375时，遇火源有爆炸的危险。一氧化碳具有强烈的毒性。其主要原因是人体的血液中血红蛋白与一氧化碳的亲和力比氧气大 250 倍。一旦一氧化碳进入人体后，首先与血液中的血红蛋白结合，因而减少了血红蛋白与氧结合的机会，从而造成人体血液“窒息” 。人体的一氧化碳中毒程度取决于一氧化碳浓度、接触一氧化碳的时间、呼吸频率和呼吸深度。一氧化碳中毒者嘴唇呈桃红色，两颊有斑点。 煤矿安全规程允许一氧化碳的最高浓度是 00024。空气中一氧化碳的主要来源有：煤炭自燃以及瓦斯、煤尘爆炸事故，井下爆破，矿井火灾等。 二氧化氮。二氧化氮是一种棕红色气体，有刺激性臭味，极易溶于水，相对密度为 15
4、7，有强烈毒性。它溶于水而生成腐蚀性很强的硝酸，对肺组织起破坏作用，造成肺水肿，对眼睛、鼻腔、呼吸道等有强烈刺激作用。 煤矿安全规程规定的最大允许浓度是000025。主要来源为炸药爆炸时产生一系列氮氧化合物，如NO、NO 2等，NO 遇空气中的氧气氧化为 NO2。硫化氢。硫化氢是一种无色、微甜、有臭鸡蛋味的气体，浓度在 0000l时可嗅到，易溶于水，相对密度为 119，有剧毒性。3能使血液中毒，对眼睛黏膜及呼吸系统有强烈刺激作用。 煤矿安全规程规定的最大允许浓度为 000066。主要来源为坑木及其他有机物腐烂，硫化矿物水解，有的煤炭中也会释放出硫化氢。采空区或废旧老窑积水中可能积存硫化氢，当发
5、生透水时，将有硫化氢涌出。二氧化硫。二氧化硫是一种无色、有刺激臭及酸味的毒性气体，相对密度为 22，易溶于水。它与眼、呼吸道的湿润表面接触后能形成硫酸，对眼、呼吸器官有强烈腐蚀作用，严重时会引起肺水肿。 煤矿安全规程规定的最高允许浓度为 00005。主要来源为含硫矿物的氧化，在含硫矿体中爆破，以及从含硫矿体中涌出。甲烷。甲烷又称沼气，是煤矿瓦斯的主要成分，人们常称的煤矿瓦斯主要指甲烷。甲烷是无色、无味、无臭、无毒的气体，相对密度为 0.55，难溶于水。矿井空气中甲烷浓度过高时可引起缺氧窒息。甲烷不助燃，但在空气中积聚到一定浓度，遇到高温火源易燃，易爆，是煤矿安全生产的主要危害之一，历年来煤矿发
6、生的许多重大、特大伤亡事故中瓦斯事故所占比例最大。氨气。氨气是一种无色、有浓烈臭味的气体，相对密度为 0596，易溶于水。氨气对皮肤和呼吸道黏膜有刺激作用，可引起喉头水肿。当空气中氨气浓度达到 30时，有爆炸危险。氨气的主要来源是爆破作业、煤岩层中涌出、用水灭火等。2 煤矿安全规程对井下空气成分的规定4煤矿安全规程第一百条明确规定井下空气成分必须符合下列要求：(1)采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于 20，二氧化碳浓度不超过 05。(2)有害气体的浓度不超过表 1 的规定。3有害气体的防治措施为防止有害气体的危害，应采取以下措施：(1)加强通风。加强通风是防止有害气体危害的最根本措施。利用新
7、鲜空气，将有害气体稀释到安全浓度以下，并将有害气体排出工作面空间和矿井。(2)加强瓦斯检查和监测。通过加强对矿井有毒、有害气体的检查和监测，掌握有害气体的涌出规律和涌出状况，采取针对性措施，及时处理积聚的有害气体。(3)加强盲巷管理。在井下通风不良或不通风的巷道，往往积聚大量的有害气体。在上述地点应设置栅栏、警示标志。人员如需进入时，必须先检查有害气体浓度，在确认安全后方可进入。5(4)喷雾洒水，降低有害气体含量。在生产过程中，爆破工作产生大量的炮烟等有害气体，通过喷雾洒水的办法，可以有效降低炮烟的含量。 (5)瓦斯抽放。对煤层中存在的大量瓦斯，利用抽放系统预先抽放出来，在开采时工作空间的瓦斯
8、浓度将大大降低。(6)采取急救措施。当发现井下有人由于缺氧窒息或呼吸有害气体中毒时，应将中毒者或窒息者移到有新鲜空气的巷道或地面进行急救，最大限度地减少人员伤亡。二、矿井通风系统1矿井通风任务矿井通风的基本任务如下：(1)向井下各工作场所连续不断地供给适宜的新鲜空气。(2)把有毒有害气体和矿尘稀释到安全浓度以下，并排出矿井。(3)提供适宜的气候条件，创造良好的生产环境，以保障职工的身体健康和生命安全及机械设备正常运转，进而提高劳动生产率。此外，矿井一旦发生瓦斯、煤尘爆炸或火灾事故时，往往依靠采取正确的控制风流的方法来防止事故扩大。2.矿井通风系统(1)矿井通风方法。根据风流获得动力来源的不同，
9、矿井通风方法可分为自然通风和机械通风；根据矿井通风压力状态，分为正压通风和负压通风。自然通风。利用自然因素产生的通风动力，致使空气在井下6巷道流动的通风方法称为自然通风。 自然风压的大小和风流方向，主要受地面空气温度变化、高差、井口的风速等影响。其实质是进回风井口的空气密度差引起的。机械通风。利用主要通风机的运转产生通风压力，致使井下空气在井下巷道流动的通风方法称为机械通风。根据通风机的工作方式不同，可分为抽出式通风(负压通风)和压人式通风(正压通风)。由于自然风压一般都比较小，且不稳定，所以煤矿安全规程规定每一矿井都必须采用机械通风。(2)矿井通风方式。根据矿井和出风井相对位置的不同，矿井通
10、风方式可分为中央式、对角式和混合式三种。中央式。中央式是进风井和出风井大致位于井田走向的中央。根据出风井沿煤层倾斜方向位置的不同，又分为中央并列式和中央边界式两种。a中央并列式。无论沿井田走向或倾斜方向，进、出风井均并列布置于井田中央。b中央边界式。进风井在井田中央，出风井大致位于井田浅部沿走向的中央。对角式。进风井大致位于井田中央，出风井位于井田浅部走向上方边界。按出风井在走向位置的不同，又分为两翼对角式和分区对角式。a两翼对角式。进风井位于井田中央，出风井位于井田浅部沿7走向的两翼附近。 b分区对角式。进风井位于井田中央，而每个采区各有一个出风井。混合式。进风井与出风井有三个以上井筒，由中
11、央式与对角式混合组成。(3)通风网路。矿井风流按照生产要求在巷道流动时，风流分岔、汇合线路的结构形式称为矿井通风网路。矿井通风网路有串联通风、并联通风和角联通风三种基本形式。串联通风是指两条或两条以上的巷道循序地首尾连接在一起的通风风路，又称一条龙通风。并联通风是指两条或两条以上的通风巷道在某一点分开，又在另一点汇合，中间没有交叉的通风风路。角联通风是指在并联的两条风路之间，还有一条或数条风路连通的通风风路。三、矿井通风设施为使风流按规定路线流动，保证采掘工作面及其他用风地点的有效风量和防止采空区、旧巷中有害气体涌到矿井风流中，就必须在井下修筑各种通风构筑物，这些构筑物称为通风设施。煤矿井下常
12、见的通风设施有挡风墙、风门和风桥等。1挡风墙挡风墙又称密闭。它是一种需要隔断风流，同时又不需要通车和行人的巷道内的构筑物，如用它来封闭采空区、火区和废弃的旧8巷。按使用时间长短，可分为临时性风墙和永久性风墙。临时性风墙结构简单，易修筑，使用时间短，可用帆布、木板等材料建造。永久性风墙应用不燃性材料，可用砖、料石、混凝土等建造。墙上部厚度不小于 045 m，下部不小于 l m；风墙前后 5 m 以内的巷道支护完好且为防腐支架；无积煤，无片帮、冒顶；四周要掏槽；墙面要抹平、抹严、刷白，不漏风。挡风墙内有涌水时，应在墙上装设放水管，放水管应制成 U 形，利用水封防止放水管漏风，如图1 所示。2风门风
13、门是既能切断风流又能行人行车的通风设施。它是风墙上有门的构筑物。9在井下通车频繁地点，应设自动风门。以行人为主、车辆通过不频繁的地点，可用木制普通风门。风门是较重要的通风设施，对控制风流的流动起着十分重要的作用。因此，为防止行人行车打开风门而造成风流短路，应在同一地点设两道风门。两道风门的距离，通车时不小于 1 列车长度，行人时不小于 5 m，同时必须坚持“开一关一”的原则。3风桥风桥是用以隔开两支相互交叉的进、回风流的通风设施。按其服务年限和巷道中通过风量大小的不同，风桥可分为铁筒风桥、混凝土风桥和绕道式风桥，如图 2 所示。第二节 矿井瓦斯防治瓦斯是在矿井生产过程中涌到采掘及各生产空间的各
14、种有害 10气体的总称。因此，瓦斯是一种混合气体，但其主要成分是甲烷 (CH4，占 90以上)，所以有时瓦斯就专指甲烷。一、瓦斯的性质与危害1瓦斯的性质瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香 味，这是由于芳香族的碳氢气体与瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空 气的相对密度是 0554，标准状态下瓦斯的密度为 0716 kgm 3，所以，它常积聚在巷道的上部及高顶处。瓦斯的扩散速度是空气的 13416 倍，微溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯的燃烧、爆炸性是矿井主要灾害之一。2瓦斯的赋存形态(1)瓦斯的生成。古代植物被埋在地下与空气隔绝后，在高温高压的作用下，构成植物的三大元素碳、氢、氧发生化学变化，生成煤和多种气体。甲烷就是在这个变化过程中，由于厌氧菌的作用，由植物纤维质分解而生成的，植物则变成泥炭。在泥炭的碳化生成煤的过程中，又生成甲烷。在漫长的地质年代中，由于地质构造运动造成的裂隙，大部分甲烷已逸散到大气中，只有少部分至今保存在煤体和围岩中。(2)瓦斯的赋存形态。煤体是一种复杂的多孔性固体物质，既有成煤过程中产生的原生空隙，也有成煤后的构造运动形成的孔隙和裂隙，在煤层中形成了很大的自由空间和孔隙表面。因此，成煤过
