1、第11章 矿山安全,煤矿生产特点 瓦斯防治 矿山压力防治 矿尘防治 矿井火灾防治 矿山防治水,第一节 煤矿生产特点,煤矿作业现场的特点,1.工作空间狭小 2.生产环境复杂多变 3.劳动强度大我国煤矿的机械化程度为74，许多作业环节都是人工方式 4.人员文化知识水平低,煤矿伤亡事故的特殊性,地下开采矿井事故高于露天开采矿的事故； 地方小型煤矿事故多于国有大型煤矿； 特大事故的发生率高于其他行业； 容易由一次事故引发二次连锁事故，扩大事故范围； 受地下条件所限，发生事故后救灾困难。,煤矿职业危害的特性,煤矿的职业危害主要有：高温、噪声、振动、有害气体、粉尘、缺氧等。 其中高温及粉尘危害的治理难度较
2、大，有害气体的种类多(包括瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氨气、氢气等)，而煤矿尘肺病的发病率较高。,第二节 瓦斯防治,瓦斯的生成,从植物遗体到形成泥炭的过程中生成的瓦斯，属于生物化学造气； 从泥炭转化为褐煤，再逐步变质成无烟煤，此过程中生成的瓦斯属于煤化变质作用造气。,瓦斯在煤体中的存在状态,瓦斯在煤体中就能以游离和吸附两种状态存在。 游离瓦斯也称自由瓦斯，是指瓦斯在煤、岩体的裂隙或较大孔隙中呈自由状态。 吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上(吸着瓦斯)和煤的微粒结构内部(吸收瓦斯)。,煤层瓦斯含量的影响因素,煤的吸附特性 煤层露头 煤层的埋藏深度 围岩透气性 煤层倾
3、角 地质构造,瓦斯涌出,地下开采过程中，煤层原有应力状态受到破坏，煤体破裂、膨胀变形，部分煤岩的透气性增加，游离瓦斯及部分吸附瓦斯就会从煤岩中均匀地释放出来而涌向井下空间，称为瓦斯涌出。 按照瓦斯涌出量的大小、有无动力现象及其在时空上的不同特点，可将瓦斯涌出分为普通涌出和特殊涌出。特殊涌出包括瓦斯喷出和煤与瓦斯突出。,瓦斯喷出,瓦斯喷出是瓦斯涌出的一种特殊形式，是指从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量承压瓦斯异常涌出的现象。由于瓦斯喷出导致风流中瓦斯浓度很高，可引起窒息事故；还可造成一定的破坏；亦可引起瓦斯燃烧和爆炸事故。,瓦斯喷出的预防,加强地质探查，探明施工地区可能存在的断层、溶洞等贮存大量
4、瓦斯的地质构造。 当瓦斯喷出量和压力都不大时，可用不燃性材料堵住喷出口。 当瓦斯喷出量和压力都较大时，可打钻孔引排瓦斯。,煤与瓦斯突出,煤矿地下采掘过程中，在极短时间内(一般为几秒到几分钟)从煤、岩体内向采掘空间喷出煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)的现象，称为煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出。,预防煤与瓦斯突出的主要措施 1,1)突出危险性预测根据对煤层瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出量和钻屑量、瓦斯放散初速度等指标测定数据的大小，判断发生突出的可能性。如预测有突出危险，必须采取防止突出的措施。 2)防止突出措施防止突出措施按其效果范围可分为两类： 区域性防突措施：如开采解放层，预抽煤层瓦斯等 局部防突措施：钻
5、孔抽放瓦斯、松动爆破等。,预防煤与瓦斯突出的主要措施 2,3)安全防护措施指一旦发生突出时，为防止事故扩大、减少人员和财产损失的专项防护措施，主要有：爆破时撤人断电、设立反向风门、设立压风避难硐室、配用隔离式自救器等。,瓦斯爆炸,指瓦斯和空气混合后，在一定条件下，遇高温热源发生的热链式氧化反应，并伴随声、光和大量热量及压力(压强)上升的现象。,瓦斯爆炸的条件,瓦斯浓度在爆炸界限内，即瓦斯浓度在5-16范围内； 氧气浓度在12以上； 存在引爆热源，且温度在650750。,预防瓦斯爆炸的措施,预防瓦斯积聚 杜绝或限制高温热源 减灾措施,第三节 矿尘防治,矿尘的性质和分类,1) 化学成分（其中SiO
6、2的含量） 2) 粒度与比表面积 3) 分散度 4) 湿润性 5) 荷电性 6) 光学特性,矿尘的危害,污染作业场所，危害人体健康，引发职业病(尘肺病)； 有些煤尘在一定条件下可以爆炸； 加速机械、仪器的磨损，缩短其使用期； 降低作业地点的能见度，增加作业难度。,煤尘爆炸的机理,一是煤尘本身可爆，且总表面积大； 二是煤尘受热后能放出大量的可爆气体； 三是煤尘被点燃后产生的热量得不到及时释放，形成热量积聚，最终导致爆炸。,煤尘的爆炸特征,形成高温、高压和冲击波； 具有连续性； 具有感应期； 产生大量CO； 形成粘焦。,是判断有煤尘爆炸的重要标志,煤尘爆炸条件,煤尘本身具有可爆性； 空气中浮游煤尘
7、浓度达到爆炸极限，即爆炸下限为3050gm3 ，上限为10002000gm3；其中300500gm3时爆炸力最强。 具有达到点火能(温度为700800)的高温热源。,煤尘爆炸的影响因素,煤的挥发分 挥发分越高(即煤化程度越低)的煤，其煤尘爆炸性越强。 煤的水分和灰分 煤中水分和灰分越高，其煤尘爆炸性越弱。 瓦斯浓度 瓦斯浓度越大，煤尘越容易爆炸。 氧含量 氧气浓度越高，煤尘越易爆炸。当氧浓度小于17时，煤尘拒爆。 煤尘粒度 粒度越小，煤尘越易爆炸。 引爆热源 热源温度越高，煤尘越易爆炸。,煤尘爆炸的防治技术,(1) 煤层注水 (2) 清除积尘 (3) 撒布岩粉 (4) 设置隔爆设施 (5) 高
8、温热源的控制,矿山综合防尘,1.通风除尘 2.湿式作业 3.除尘器除尘，如吸尘滚筒，静电除尘等 4.个体防护,第四节 矿井火灾防治,矿井火灾的概念及分类,定义：在矿井范围内发生的，或虽发生在井口附近、煤层露头上但有可能危及人员、财产和资源安全的燃烧事故。分类： 内因火灾 外因火灾,矿井火灾的危害,烧死、烧伤人员或产生有害气体引起人员伤亡； 烧毁设备、设施，烧掉或冻结煤炭资源，造成重大经济损失； 产生的高温火源可能引起瓦斯、煤尘爆炸，扩大事故危害； 火灾引起的火风压可引起通风系统紊乱，降低矿井抗灾能力。,火灾预测预报,利用人体生理感觉法利用人的听觉、视觉 气体成分分析法 借助仪器及早检测出煤炭自
9、燃前期释放出的气体成分，选择合适的指标气体及其浓度的临界值，预报自然发火 火灾自动监测系统 科学布置测点，自动采集、分析各测点的指标气体、温度等参数，对井下可能发火地点实现自动化连续监测,自然发火的预防措施,开采技术措施 灌注泥浆防火 阻化剂防火将阻化剂撒到煤柱或采空区等 均压防火利用风窗、局扇等调压，减少漏风 惰性气体防火,外因火灾的预防措施,一是防止失控的高温热源； 二是井下尽量采用不燃或耐燃性支护材料、不燃或耐燃性的制品，并防止可燃物的大量存在。,矿井灭火,灭火实际上是破坏燃烧三个条件同时存在和消除燃烧的三个条件(之一、之二或全部)的过程。其原理是： 冷却，即把燃烧物质的温度降低到其燃点
10、以下； 隔离和窒息，是指使燃烧反应体系与环境隔离； 稀释、降低参加反应物的浓度； 中断反应链。,第五节 矿山压力防治,矿山压力,简称矿压，是指由于在地下煤岩中进行采掘活动时，在井巷、硐室及回采工作面周围煤岩体中和其中的支护物上所引起的力。,矿山压力显现,在矿山压力作用下，围岩或支护物呈现的各种力学现象，如顶板下沉，底板鼓起，巷道变形后断面缩小，煤岩体破坏分离甚至大面积冒落，煤被压松散而产生片帮或突然抛出，支护物严重变形或损坏，地表塌陷等，这些现象统称矿山压力显现。,回采工作面压力分布,a应力降低区 b应力升高区 c原始应力区,回采过程中常见的顶板变化和事故 1,顶板下沉 一般指煤壁处刚裸露的顶
11、板到采空区边缘的顶底板相对移近量。当直接顶垮落后不能填满采空区时，基本顶下沉量大，周期来压时顶板活动显著。 滑顶 长壁工作面局部范围内顶板岩石呈碎块或碎屑状冒落，形成空穴的冒顶事故。,回采过程中常见的顶板变化和事故 2,局部冒顶 采掘工作空间或井下其他工作地点局部范围内顶板岩石坠落造成的顶板事故。 区域性切冒(大面积冒顶) 采空区内大面积悬露的坚硬顶板在短时间内突然塌落而造成的大型顶板事故。 片帮 矿山压力作用下煤帮(壁)或岩帮(壁)发生塌落的现象。,采空区的处理,垮落法 即人为地使采空区悬露顶板垮落下来，并用垮落的岩石充填采空区的岩层控制方法。 充填法 用充填材料充填采空区的岩层控制方法。
12、煤柱支撑法 在采空区中留适当宽度的煤柱以支撑顶板的岩层控制方法。 缓慢下沉法 在采空区后方利用顶板下沉和底板隆起的特性任其自然合拢的岩层控制方法。,矿压的控制 1,矿压的控制 2,炮采工作面应选好炮眼方向和使用合适的炸药量，避免放炮落煤时崩倒支架而引起冒顶事故。 回采工作面必须及时回柱放顶或充填采空区，应合理确定好控顶距离；放顶区域内的支架必须全部回收；如果回柱后顶板不冒落，超过控顶距时，必须采用人工强制放顶或其他有效措施进行处理。 回采工作面的安全出口、地质构造区域等顶板压力异常地点，必须采用超前支护、特殊支护等手段控制顶板压力。,第六节 矿山防治水,基本概念,定义：凡影响、威胁矿井安全生产
13、，使矿井局部或全部被淹没，并造成人虽伤亡和财产损失的矿井涌水事故，统称为矿井水灾。 凡因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通时突然产生的出水事故，称为矿井突水。 水源：大气降水、地表水、地下水和采空区积水。其中地下水按其储水空隙特征又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水等。,地表水的防治,1.合理选择井筒位置 2.河流改道 3.人工河床防水 4.堵塞通道 5.排（截）洪道防水 6.排除积水 7.泥石流的防治 8.汛期防水,井下防治水,查明矿井水文地质 矿井探水 放水 截水 注浆堵水,矿井突水一般征兆,煤层变潮湿、松软，煤帮出现滴水、淋水现象，且淋水可由小变大；有时煤帮出现铁锈红水迹。 工作面气温降低，或出现雾气及硫化氢气味。 有时可闻水的“嘶嘶”(俗称“水叫”)声。 矿压增大，发生片帮、冒顶及底鼓。,工作面底板灰岩含水层突水征兆,工作面压力增大，底板鼓起，底鼓量较大。 工作面底板产生裂隙并逐渐增大。 沿裂隙或煤帮向外渗水。 底板破裂，沿裂缝有高压水喷出并伴有水啸声。 底板发生“底爆”，伴有巨响，并有大量水涌出，水色乳白或呈黄色。,冲积层水的突水征兆,突水部位发潮，滴水并逐渐增大，水中有少量细砂。 发生局部冒顶，水量突增并出现流砂；流砂呈间隙性，水色时清时混。 发生大量溃水、溃砂，并可能影响到地表，使地表出现塌陷。,
