1、矿井通风与灾害防治,授课时间：2015.06,授课老师：刘斌,Page 2,第四部分,Page 3,第一部分 矿井通风理论基础,什么叫“一通三防”？,一通：合理的通风 三防：防治瓦斯防治矿尘防灭火,Page 4,矿井具有五大灾害：水、火、瓦斯、煤尘、顶板。其中矿井通风对其中的瓦斯灾害，火灾，煤尘灾害的防治有着举足轻重的作用，因此做好矿井的通风管理和设计工作，对减少井下事故的发生有着重要的意义。,Page 5,1.1 矿井通风的目的和任务,首先满足井下工作人员呼吸所必须的新鲜风量 有效的稀释和排除矿井生产过程中产生的瓦斯和各种有毒有害气体达到允许的浓度 给井下工作人员创造一个良好的工作环境 提高
2、矿井抵抗灾害的能力 所以要保证井下风流的质量（成分、温度、湿度和速度）和数量符合国家安全卫生标准，防止各种伤害和爆炸事故， 保障井下人员身体健康和生命安全。,Page 6,1.2 井下空气成分及安全标准,地面空气的主要成份：氧气 O2 20.96%氮气 N2 79%二氧化碳 CO2 0.04%另外,若说单纯的氮气占78%,那么可以说地面空气中还含有一些稀有气体如:氦、氖、氩、氪、氙等惰性气体和水蒸气及尘埃，因其含量极不稳定，且对空气成份影响极小，故通常忽略不计。,1.2.1 地面空气主要成分,地面空气进入井下后的变化地面空气进入矿井后，其成份和性质发生了一些变化，主要有：氧气含量减少; 混入了
3、各种有毒有害气体和爆炸性气体;混入了煤尘、岩尘等固体微粒；空气的温度、湿度和压力也发生,Page 7,Page 8,1、二氧化碳 无色，略带有酸味，不自燃也不助燃，不能供人呼吸，含量大时略有毒性，易溶于水，故常隐匿在老空废井的积水中。相对密度为1.52，多积存在巷道下部、采空区下部边缘及下山盲巷中。规程规定：采掘工作面的进风流中二氧化碳浓度不得超过0.5%；矿井总回或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75%时，必须立即查明原因进行处理。,1.2.2 矿内空气,采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中二氧化碳浓度超过1.5%时，必须立即停止工作，撤出人员。 二氧化碳主要来源： 井下有机物的氧化分解
4、；煤或岩石缓慢氧化和矿井水与酸性岩石的分解；从煤岩层中涌出；煤自燃、井下发生火灾或煤尘、瓦斯燃烧爆炸；人的呼吸和爆破工作等。,Page 9,Page 10,2、氧气物理性质：无色、无味、无嗅；对空气的相对密度为1.11；微溶于水；能使物质氧化，并能助燃 氧浓度与人的关系：规程第100条规定：在采掘工作面的进风流中，氧气浓度不得低于20%。,Page 11,3、氮气 物理性质：无色、无味、无嗅、无毒；对空气的相对密度为0.97；微溶于水；不助燃。氮气含量高时，可使氧含量相对减少使人窒息。利用氮气的不助燃特性煤矿用它来灭火,Page 12,1、一氧化碳 物理性质：无色、无味、无臭；不溶于水；剧毒性
5、；浓度达到13-75%时具有爆炸性。一氧化碳来源： 爆破工作。1kg炸药爆炸可产生100L一氧化碳。井下火灾。1m3木材燃烧产生500m3一氧化碳。煤尘、瓦斯燃烧或爆炸。产生大量的一氧化碳，对人的伤害更大。,1.2.3 矿内有害气体,一氧化碳对人体的危害：一氧化碳对人体的危害极大。因为一氧化碳与人体血色素中的血红蛋白的结合能力比氧大250300倍，当吸入人体肺泡后迅速进入血液与血红蛋白结合，不但阻止了红血球吸氧，而且挤掉氧气，造成人体细胞组织缺氧现象，引起中枢神经系统损坏，使人体血液中毒，严重时会窒息死亡。据统计，在煤矿发生瓦斯、煤尘爆炸及火灾事故时死亡的人数中，约75%85%都是因一氧化碳中
6、毒而身亡的。规程规定：井下一氧化碳浓度不得超过0.0024。,Page 13,Page 14,2、二氧化氮（NO2）：性质：棕红色，有强烈刺性臭味，相对密度1.57，极易溶于水，不自燃，也不助燃，是一种剧毒性气体。二氧化氮对人体的危害：二氧化氮对人的眼睛、鼻腔、呼吸道及肺部组织有强烈的腐蚀破坏作用，能引起肺水肿。因二氧化氮能引起肺肿，所以在对二氧化氮中毒者进行急救时，只能输入纯氧让其自己呼吸，严禁进行人工呼吸或输入含二氧化碳的氧气，以免加速伤员死亡。规程规定：井下NO2浓度不得超过0.00025。,3、二氧化硫 物理性质：无色、有强烈的燃烧硫磺气味，易溶于水。危害性：对人的眼、鼻、呼吸道及肺部
7、组织有强烈刺激腐蚀作用。,Page 15,Page 16,4、硫化氢（H2S）物理性质：无色、有臭鸡蛋气味，易溶于水。能燃烧、浓度达到6%时遇火爆炸。危害性：硫化氢对人的眼睛、鼻腔、咽喉及上呼吸道的粘膜有较强的刺激作用，能干扰人的中枢神经系统，易引起急性中毒或死亡。 规程规定：井下H2S浓度不得超过0.00066。 5、氢气（H2）物理性质：无色、无味、无嗅；是最轻的气体； 难溶于水；浓度达4-74%时有爆炸性。规程规定：井下H2浓度不得超过0.5。,Page 17,6、氨气（NH3) 物理性质：无色、具有氨水臭味、易溶于水。危害性：毒性极强，刺激皮肤及上呼吸道而引起咳嗽、头晕，严重时失去知觉
8、，以致死亡。 规程规定：井下NH3浓度不得超过0.004 。 考点：1.开采易自燃、自燃煤层的采煤工作面，必须至少设置一个CO传感器，地点可在上隅角和工作面回风巷任选。2.开采易自燃、自燃煤层的矿井，回风巷道中应设置CO传感器，其报警浓度0.0024%。,Page 18,井下气候条件指井下空气的温度、湿度和风速相互作用。,1.3 矿井气候条件,规程规定，采掘工作面的气温不得超过26，若超过则必须缩短劳动时间，并给与高温保健补贴；机电设备硐室的气温不得超过30；冬季总进风的气温不得小于2。除机电硐室外井下风流的气温允许在2-28的范围内变化。当井下气温超过规定时，应采取加热或降温的措施。一般认为
9、对人体最适宜的空气温度为1520。,1.3.1 矿井温度,Page 19,空气湿度是指单位体积或单位重量空气中的含水蒸气的数量。有绝对湿度和相对湿度两种表示方法。相对湿度影响人体蒸发散热的效果。一般认为人体感到最适宜的空气湿度为50%60%。,1.3.2 矿井空气湿度,Page 20,1.3.3 井巷中风速,在矿井巷中，风流在单位时间内能流经的距离，称为井巷中的风速，简称风速。风速的大小直接影响人体的散热效果。对流散热强度随风速而增大。当气温低于体温时，风速越大，对流散热量也越大；当气温高于体温时，风速越大，对流散热量也越大。同时蒸发散热、散湿的效果也随风速的增大而增强。,Page 21,Pa
10、ge 22,1.4 矿井通风阻力,风流流动时，必须具有一定的能量（通风压力），用以克服井巷及空气分子间的摩擦对风流所产生的阻力和风流本身剧烈的冲击产生的能量损失。一般通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力两类。,通风阻力 h =摩擦阻力 hf +局部阻力 hL,Page 23,层流：同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。 紊流：当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流。,1.4.1 风流流态,Page 24,井巷周壁与风流互相摩擦以及空气分子
11、间的扰动和摩擦产生的阻力，由此阻力引起的风压损失既称为摩擦阻力损失。通常摩擦阻力要占总阻力的80-90%，它是矿井通风设计， 选择通风机主要参数，也是生产中分析和改善通风系统工作的主要对象。,1.4.2 摩擦阻力,Page 25,风流流经井巷的某些局部地点-突然扩大或缩小、转弯、交叉以及堆积物或矿车等，由于速度或方向发生突然的变化，导致风流本身产生剧烈的冲击， 形成极为紊乱的涡流，从而损失能量。造成这种冲击与涡流的阻力称为局部阻力，由此产生的风压损失就叫做局部阻力损失。,1.4.3 局部阻力,Page 26,渐变：主要是由于沿流动方向出现减速增压现象，在边壁附近产生涡漩。,Page 27,常见
12、的局部阻力产生的类型如下： 突变：紊流通过突变部分时，由于惯性作用，出现主流与边壁脱离的现象，在主流与边壁之间形成涡漩区，从而增加能量损失。,Page 28,转弯处：流体质点在转弯处受到离心力作用，在外侧出现减速增压，出现涡漩。,Page 29,分岔与会合：上述的综合。,Page 30,从入风井口到主要通风机入口，把顺序连接的各段井巷的通风阻力累加起来，就得到矿井通风总阻力。 矿井等积孔可作为衡量矿井通风难易程度的指标。假定在无限空间有一薄壁，在薄壁上开一面积为 A(m2)的孔口。当孔口通过的风量等于矿井风量，且孔口两侧的风压差等于矿井通风阻力时，则孔口面积A称为该矿井的等积孔。,1.4.4
13、矿井总风阻和矿井等积孔,Page 31,（1）降低摩擦阻力措施 减小摩擦阻力系数 保证有足够大的井巷断面 选择周长较小的井巷 减少巷道长度 避免巷道内风量过于集中,1.4.5 降低矿井通风阻力的措施,Page 32,（2）降低局部阻力的措施 （1）在容易发生局部阻力的地点，把连接的边缘作成斜线形或圆弧形，在巷道转弯的内侧或内外两侧成斜线形或圆弧形，将位于风流正面的某些必要构件或设备作成流线形等。 （2）尽量避免在主要巷道内任意停放矿车、堆积木材、器材等。 （3）由于局部阻力和通过该处风量的平方成正比，所以应努力作到降低高风量处的局部阻力。,Page 33,特别注意降低总回风道和风峒的局部阻力。
14、为此要及时清扫风峒内的堆积物，把井下风流进入风峒的转弯处作成圆滑的壁面，设置导风板等。,Page 34,1.5 矿井通风系统,矿井风流由入风井口进入井下，经过各用风场所，然后由回风井口排出矿井。风流所经过的整个路线及配套的通风设施，称为矿井通风系统。矿井通风系统分别由矿井通风方法，矿井通风方式，矿井通风网络以及矿井通风构筑物所组成。,Page 35,自然通风,机械通风,1.5.1 矿井通风方法和通风方式,（1）通风方法 按照通风所需动力可以划分为：,Page 36,自然通风 定义：利用自然因素产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做自然通风 产生：自然风压是由于矿井通风系统闭合回路
15、中各点风流的密度存在差异而形成的。 大小：矿井的自然风压hn一般都比较小，一般不大于 200-300pa，是矿井通风的次要动力。 影响：对通风机工作时产生的机械风压有一定的影响，有时需要了解它的数量变化。,Page 37,可根据当地四季气温的变化规律，掌握自然风压的变化规律。 炎热夏季的矿区，矿井自然风压可能反对主要通风机风压， 使矿井风量减少，这时要采取提高主要通风机风压的措施。此外自然风压可能会改变某些井巷内的风流方向， 要注意预防。 规程规定：由于自然风压很小。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。,Page 38,Page 39,机械通风定义：利用通风机运转产生的
16、通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做机械通风。采用机械通风的矿井，自然风压也是始终存在的，并在各个时期内影响着矿井的通风工作，在通风管理工作中应给予充分重视，特别是高瓦斯矿井尤应注意。,Page 40,采用机械通风时可分为以下几种 压入式：压入式通风是将矿井主要通风机安设在地面进风井口，以压风方式向矿井内供风，使整个通风系统在压入式，主要通风机作用下，形成高于当地大气压力的正压通风。 抽出式：抽出式通风是将矿井主要通风机安设在地面回风井口，向外抽出井下空气，形成使井下空气压力低于当地大气压力的负压通风。,Page 41,抽压混合式：抽压混合式通风是将地面新鲜空气由压入式主要通风机送入
17、井下，由抽出式主要通风机将污风排出井外。 考点：1、矿井必须安装2套同等能力的主要通风机装置，其中一套做备用，备用通风机必须可在10分钟内开动。2、井口房和通风机房附近20m内，不得有烟火或用火炉取暖。,正压通风,负压通风,Page 42,（2）通风方式,按照进、回风井之间在井田内的位置关系，通风方式可分为三种基本形式。 （1）中央式：中央式是指矿井进、回风井大致位于井田走向中央，但是由于进、回风井在井田倾斜方向的位置不同，又可分为两种。中央并列式：进、回风井均布置在井田中央。中央分列式（中央边界式）：进、回风井虽布置在井田走向中央，但在倾斜方向上有一定距离。回风井通常位于井田浅部边界。,Pa
18、ge 43,（2）对角式：根据回风井服务范围之内，可分两种：两翼对角式：进风井位于井田中央，回风井位于井田两翼上部边界。有些矿井由于各种原因把两翼对角式简化为单一对角式。分区对角式：进风井大致位于井田中央，在每个采区各布置一个回风井。（3）区域式：即是把井田划分为若干个生产区域，在每个生产区域均开凿进、回风井构成各自独立的通风系统。（4）混合式：由上述诸种方式混合而成的通风方式。,Page 45,无论沿井田走向或倾斜方向，进、出风井均并列于井田中央，且布置在同一工业广场内。,Page 46,进风井 在井田 中央， 出风井 在上部 边界走向中央。,Page 47,进风井在井田中央，出风井分别位于
19、井田走向的两翼。,Page 48,进风井位于井田中央，开采井田浅部，在每采区掘一个小回风井与采区回风巷相通。,Page 49,Page 50,1.5.2 井下局部通风,矿井新建、扩建或生产时，都要掘进巷道，在掘进过程中，为了稀释和排出自煤(岩)体涌出的有害气体、爆破产生的炮烟和矿尘，以及创造良好的气候条件，必须对独头掘进工作面进行通风。利用局部通风机或主要通风机产生的风压对井下独头巷道进行通风的方法称为局部通风（又称掘进通风）。,Page 51,局部通风的主要通风方法： 局部通风机通风； 矿井全风压通风； 引射器通风； 扩散通风；,Page 52,（1）局部通风机通风利用局部通风机作动力，通过
20、风筒导风的通风方法称局部通风机通风，它是目前局部通风最主要的方法。常用通风方式：压入、抽出和混合式。 考点：1.采掘工作面及其他作业地点风流中，瓦斯 浓度达到1%时，必须停止用电钻打眼。2.凡井下盲巷或通风不良地区，都必须及时封闭；设置栅栏，悬挂“禁止入内”的警标。3.凡长度超过6m且不通风或通风不良的独头巷道，统称为盲巷。,Page 53,Page 54,10m,压入式,特点 局扇及电器设备布置在新鲜风流中； 有效射程远，工作面风速大，排烟效果好； 可使用柔性风筒，使用方便； 由于内外，风筒漏风对巷道排污有一定作用,考点,Page 55,10m,特点： 新鲜风流沿巷道进入工作面，劳动条件好；
21、 污风通过风机； 有效吸程小，延长通风时间，排烟效果不好； 不能使用柔性风筒。,抽出式,Page 56,10m,Le,10m,混合式,特点降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时，风速就更小，则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。,Page 57,抽出式通风由于炮烟从风筒中排出，不污染巷道中的空气，故劳动卫生条件好。压入式通风时炮烟沿巷道流动，劳动卫生条件较差，而且排出炮烟的时间较长。 抽出式通风只能使用刚性风筒或带刚性圈的柔性风筒，压入式通风可以使用柔性风筒。 从以上比较可以看出，两种通风方式各有利弊。但压入式通风安全可靠性较好，故在煤矿中得到广泛应用。,压入式通风
22、与抽出式通风优缺点比较,Page 58,（2）矿井全风压通风矿井全风压通风不需增设其它动力设备，直接利用矿井主扇造成的风压对掘进巷道和工作面进行通风为了将新鲜风流引入工作面并排出污风，必须采用挡风墙、风幛和风筒等导风设施。优点是安全可靠，管理方便，但要有足够的总风压。 （3）引射器通风引射器的通风原理是利用压力水或压缩空气经喷嘴高速射出产生射流。,Page 59,周围的空气被卷吸到射流中，为了减少射流与卷吸空气间冲击损失，空气和射流在混合管内掺混，整流后共同向前运动，使风筒内有风流不断流过。 （4）扩散通风：是利用空气中分子的自然扩散运动，对局部地点进行通风的方式。煤矿安全规程规定：如果硐室深
23、度不能超过6m，入口宽度不小于1.5m，而无瓦斯涌出，可采用扩散通风。,Page 60,把矿井或采区中风流分岔汇合线路和结构形式和控制风流的通风构筑物，通常用不按比例不反映空间位置关系的单线条示意图来表示通风系统的示意图叫通风网络。有以下三种。,1.5.3 通风网络,Page 61,串联网络：若前一井巷的出风端和下一井巷的进风端相接，这样的通风网络称为串联网络。 并联网络：若两条或两条以上的通风井巷的进风端是在同一点分开，它们的出风端又是在同一点汇合，这样的通风网络称为并联网络。 角联网络：两条分路组成的并联系统中，若有一条以上的井巷横跨于两个并联巷道上构成的系统称为角联系统。其网络图称为角联
24、网络。,Page 62,串联,并联,Page 63,通风网络图,Page 64,（1）采区通风基本要求 采区必须有单独的回风道，实行分区通风，采掘工作面都应采用独立通风； 独立通风确有困难可采用串联通风，但必须保证串联风流的瓦斯、二氧化碳和其他有害气体浓度以及矿尘、气温、风速等符合规程规定，并须有经审批的安全措施；,1.5.4 采区通风,尽量避免采用角联或复杂联网络通风； 对须设置的设施，要保证合理、可靠、安全运转 加强巷道维修，保持进、回风巷有足够断面,Page 65,Page 66,采区应布置三条上、下山，有利于采掘工作面的独立通风，提高采区的通风能力和风流的稳定性。,（2）回采工作面上行
25、风与下行风分析 定义：上行风：回采工作面进风巷道水平低于回风巷道，风流沿工作面倾斜向上流动；下行风：反之则为下行风。,优缺点分析： 下行风方向与瓦斯自然流向相反，更易于混合，不易出现瓦斯积聚；但下行风把工作面瓦斯、矿尘带入运输巷道，使运输巷道瓦斯、煤尘浓度增大；上行风方向与煤炭运输方向相反，易造成煤尘飞扬，故上行风比下行风工作面风流中的煤尘浓度大；,Page 67,Page 68,上行风比下行风工作面的气温要高； 试验得出：在相同条件下，无论是采用上行风还是下行风，回风巷道都要比进风巷道的顶板瓦斯涌出大，而采用下行风，运输设备在回风巷道运转，安全性差。规程第115条规定：有煤（岩）与瓦斯（二氧
26、化碳）突出危险的回采工作面不得采用下行通风。,Page 69,Page 70,1）U型通风方式具有采空区漏风小的优点；但在工作面上隅角附近易于积存沼气，影响工作面的安全生产。在瓦斯涌出量不大时，可采用导风设施（导风板、风帘等）控制上隅角瓦斯。当瓦斯涌出量大时，应考虑采空区瓦斯抽放。,（3）采煤工作面通风方式的优缺点及适用条件,甲烷检测报警浓度1.0%,Page 71,2）U+L型通风在U型通风方式的基础上，增开了一条专用排瓦斯尾巷（回风），并与回风巷之间需增开较多的联络巷，以便对采空区瓦斯进行抽排放。尾巷瓦斯浓度按不超过2.5%管理。这种方法提高了对采空区瓦斯的排放强度，减少了上隅角瓦斯积聚的
27、危险性。适用于采空区瓦斯涌出量较大，而工作面煤壁瓦斯涌出量不太大的条件。,考点：1.专用排瓦斯巷内不能生产作业，不可以布置电器设备。 2.专用排瓦斯巷内设置的甲烷传感器应悬挂在距专用排瓦 斯巷回风口1015m。,Page 73,3）Y型在回采工作面的上、下端各设一条进风道，另在采空区一侧设回风道。,Page 74,4）Y+L型当沿空留巷技术和经济不合理时采用。其特点是取消了采区边界上山和沿空留巷。使用留煤柱的区段巷道布置，但需增开联络巷和一条瓦斯尾巷。,Page 75,5）W型W型通风方式指采煤工作面，有三条平巷，即上、下平巷进风或回风，中间平巷回风或进风的布置形式。,Page 76,相邻的两
28、个工作面共用一条进风或回风巷道，从而减少了巷道的开掘和维护费用； 通风网路属并联结构，因而风阻小，风量大，漏风量小，利于防火； 改善工作面内的瓦斯浓度分布，降低通风压差和工作面风速，从而减少了采空区的漏风。由于工作面其中有一半为下行通风，受其影响在煤与瓦斯突出的煤层中不能使用，而在高瓦斯、易自燃的近水平煤层的综采工作面中得到应用 。,Page 77,6）E型具有三条通风巷道，其上平巷为回风巷，而下平巷及中间平巷为进风巷的通风方式。特点：下平巷和下部工作面回风速度降低，故可抑制煤尘的产生。采空区的空气流动相应发生了变化，迫使采空区的瓦斯较集中地从上部回采工作面的上隅角涌出，故仅适用于低瓦斯矿井。
29、,Page 78,1.5.5 矿井总风量,Page 79,1.5.6 通风建筑构筑物,煤矿井下常见的通风设施主要有：风门、风桥、风窗、风墙等。 按其作用可分为三类：引导风流的设施、隔断风流的设施与调节控制风量的设施。,Page 80,在进风与回风平面相遇的地点设置风桥，构成立体交叉风路，使进风与回风分开，互不相混。,风 桥,Page 81,密 闭,在需要堵截风流和交通的巷道内，须设置密闭。按服务年限长短，密闭分为永久性和临时性两种。,Page 82,风 门,在人员和车辆可以通行、风流不能通过的巷道中，至少要建立两道风门，其间距要大于运输工具长度，以便一道风门开启时，另一道风门是关闭的。风门分为
30、普通风门和自动风门。,两 组 四 道,Page 83,1.5.7 风量的调节与分配,随着生产的发展和变化，工作面的推进和更替，巷道风阻、网络结构及所需的风量均在不断变化，要求及时进行风量调节。 从调节设施来看，有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井巷或扩大通风断面等。按其调节的范围，可分为局部风量调节与矿井总风量调节。从通风能量的角度看，可分为增能调节、耗能调节和节能调节,Page 84,1、局部风量调节局部风量调节是指在采区内部各工作面间，采区之间或生产水平之间的风量调节，（考点）其主要调节方法包括： 增阻调节法 减阻调节法 辅助通风机调节法。,2、矿井总风量的调节当矿井（或一翼）总风量不
31、足或过剩时，需调节总风量，也就是调整主通风机的工况点。采取的措施是：改变主通风机的工作特性或改变矿井风网的总风阻。,Page 85,1.6计算机在矿井通风中的应用,Page 86,矿井通风系统可视化仿真,Page 87,单线图,使用双线线型,立体图,通风系统双线图、立体图的自动绘制,Page 88,通风系统网络图的自动绘制,Page 89,通风模拟,Page 90,井下三维仿真,水淹分析,查看巷道内设备,查看巷道结构,三维通风模拟,煤矿综合信息化 数字矿山 智能矿山,Page 91,Page 92,2.3 矿井火灾防治,文字,第二部分 灾害防治,2.1 瓦斯灾害防治,2.2 粉尘灾害防治,Pa
32、ge 93,(1)瓦斯的产生原因瓦斯是伴随着煤的形成而生成的，在生成1t煤的同时，约生成1000m3以上的瓦斯气体。经过漫长的历史，大部分瓦斯气体散释到空气中了，只有少部分瓦斯气仍留在煤体和围岩体中。煤层埋藏浅，顶板透气性好，保留下来的瓦斯量少；而煤层埋藏深，顶板完整，透气性不好，保留下来的瓦斯量多。,2.1.1 矿井瓦斯基本知识,2.1 瓦斯灾害防治,Page 94,(2)瓦斯赋存状态瓦斯在煤层及围岩中的赋存状态分为游离状态和吸附状态。(考点)游离状态的瓦斯以自由气体状态存在于煤层或围岩的空隙之中。约占10%20%。吸附状态的瓦斯按照结合形式不同，又分为吸着状态和吸收状态。吸附瓦斯约占80%
33、90%。,煤体中瓦斯存在的状态不是固定不变的，而是处于动平衡状态，随压力、温度变化而进行不断转化。 煤的变质程度越高，瓦斯含量就大。（考点）煤的变质程度增高的顺序是褐煤、烟煤、无烟煤。,Page 96,吸附瓦斯,游离瓦斯,吸收状态,吸着状态,Page 97,(3)矿井瓦斯的涌出由受采动影响的煤层、岩层，以及由采落的煤、矸石向井下空间均匀地放出瓦斯的现象，就是瓦斯涌出。 普通涌出：瓦斯从采落的煤及煤、岩层的空隙中，缓慢的长时间的涌出，这是瓦斯涌出的主要形式。 特殊涌出：在极短的时间内，突然的、大量的喷出或突出，有时还伴随有煤、岩突出，这就是特殊涌出。特殊涌出是很危险的。,Page 98,(4)矿
34、井瓦斯涌出量 绝对瓦斯涌出量：矿井单位时间内涌出的瓦斯量。 相对瓦斯涌出量：在正常生产情况下，一个月平均产1t煤所涌出的瓦斯量。 考点：停工区内瓦斯浓度达到3%不能立即处理时，必须在24h内封闭。,Page 99,(5)矿井瓦斯等级划分2012年3月1日实施的煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法规定： 矿井瓦斯等级划分为： （1）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井（以下简称突出矿井）； （2）高瓦斯矿井； （3）瓦斯矿井。 考点：突出矿井应该对突出煤层进行区域突出危险性预测。经区域预测后，突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区。,Page 100,具备下列情形之一的矿井为突出矿井： （1）发生过煤（岩）与
35、瓦斯（二氧化碳）突出的； （2）经鉴定具有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤（岩）层的； （3）依照有关规定有按照突出管理的煤层，但在规定期限内未完成突出危险性鉴定的。 第九条 具备下列情形之一的矿井为高瓦斯矿井： （1）矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t； （2）矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min； （3）矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min； （4）矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min。,Page 101,第十条 同时满足下列条件的矿井为瓦斯矿井： （1）矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t； （2）矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min； （3）矿
36、井各掘进工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于3m3/min； （4）矿井各采煤工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于5m3/min,第十一条 瓦斯矿井每2年进行一次瓦斯等级鉴定。 高瓦斯矿井和突出矿井不再进行周期性瓦斯等级鉴定工作，但应每年测定和计算矿井、采区、工作面瓦斯涌出量。 经鉴定或者认定为突出矿井的，不得改定为瓦斯矿井或高瓦斯矿井（以下统称非突出矿井）。,Page 102,Page 103,(1)瓦斯爆炸的条件 瓦斯浓度达到516 存在有高温引爆的火源（点火温度为650750） 氧气含量在12以上,2.1.2 瓦斯爆炸及预防,Page 104,（2）瓦斯爆炸的危害 产生瞬间高温。瓦斯爆炸时产生的
37、瞬间高温可达18502650.不仅会烧伤人员、烧毁设备，还可能引起井下火灾、煤尘爆炸或瓦斯的连续爆炸，使灾情进一步扩大。 产生高压气浪、冲击波。瓦斯爆炸后所产生的压力约为爆炸前空气压力的910倍。速度可达每秒几百米甚至上千米。反向冲击，不仅伤害人员，而且毁坏巷道和设施、设备，造成矿难。,Page 105,产生大量有毒有害气体。据测定，瓦斯爆炸后产生的一氧化碳浓度可达24，二氧化碳高达4%8%，氧气减少到仅为6%9%。大量的人员是由于一氧化碳中毒而死亡的。 思考：引燃瓦斯爆炸的温度是不是固定不变的？,Page 106,（3）瓦斯灾害的预防 根据瓦斯爆炸的条件，主要是防止瓦斯积聚和防止火源的出现，
38、就能避免瓦斯爆炸事故的发生。 防止瓦斯积聚 加强通风管理。矿井通风工作是防止瓦斯积聚的最基本措施。要建立健全通风机构和通风管理制度。做到风流有效，稳定，可靠，连续不断向所有用风地点供足够的新鲜空气。,Page 107,特别要加强掘进工作面的通管理。因为掘进工作面使用局部通风机通风，容易出现失误或管理不善，造成瓦斯积聚。掘进煤巷工作面容易发生瓦斯爆炸是因为煤巷掘进中使用煤电钻打眼、经常放炮、易出现机电设备失爆或放炮不符合规定，产生引爆火源的可能性较多。,另外，煤掘工作面瓦斯涌出量大，未掘进前，瓦斯压力在煤岩中处于平衡状态，在打眼放炮掘进中遭到破坏，这时煤层中含的瓦斯就会大量的涌出在负压的掘面空间
39、，所以易引起瓦斯爆炸。,Page 108,Page 109,加强检查和监测 每个矿井,都必须建立健全瓦斯通风管理机构和瓦斯检查制度。配备相应的瓦斯检查仪器，仪表。随时检查和监测井下通风，瓦斯，一但发现瓦斯超限和积聚，及时采取处理措施，使事故消灭在萌芽状态，安全监测机构必须按规定安设瓦斯检测报警断电装置，并随时检查维护，保证灵敏可靠和正常运行。考点：安装甲烷传感器时，必须垂直悬挂，距顶板不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm。,Page 110,瓦斯检查员应由责任心强，经过专门培训和实习，考试合格，掌握一定通风瓦斯基本知识和技能的人员担任，并要持证上岗。严禁瓦斯检查员出现空班，漏检，假检等
40、弄虚作假现象，一经发现要严肃处理。,Page 111,及时处理局部瓦斯积聚 根据历次瓦斯事故证明，大多数瓦斯爆炸事故，是由于局部瓦斯积聚引起的。规程规定，采掘工作面及其他巷道内，体积大于0.5M3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，附近20M内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。（考点）凡是井下瓦斯涌出量较大，通风不良或不通风的地点，都容易发生局部瓦斯积聚。一般采用加大风量或提高风速，将瓦斯冲淡,Page 112,排走。对采煤工作面上隅角瓦斯积聚可采用引导风流法，沿空留巷排除法，尾巷排放法，抽放排除法等。对盲巷瓦斯积聚可采用排放瓦斯或封闭隔绝等办法处理。,抽放瓦斯 对于采用一般通风方
41、法不能解决瓦斯超限的矿井或工作面，可以采用抽放瓦斯的方法，将瓦斯抽放到地面加以利用或排放到大气层中。在抽放瓦斯和矿井瓦斯治理中要严格贯彻落实“先抽后采，监测监控，以风定产”（考点）的十二字方针。,Page 113,煤矿安全规程采掘工作面风流中瓦斯浓度达到1%时，必须停止用电钻打眼；放炮地点附近20米以内风流中的瓦斯浓度达到1%时，严禁放炮。采掘工作面风流中瓦斯浓度达到15时，必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。 瓦斯综合治理体系：通风可靠、抽采达标、监测有效、管理到位。,Page 114,Page 115,杜绝 火源,防止电气火源,防止其 他火源,防止明火点燃,防止摩擦和撞击火花,加强
42、管理提高防火意识,防止放炮火源,防止引爆火源,防止瓦斯爆炸扩大 编制和贯彻执行矿井灾害预防与处理计划； 安设安全装置； 安设防爆门；安设反风装置； 安设隔爆设施（隔爆水袋、水棚、隔爆岩粉棚、自动隔爆棚）； 佩带自救器等。,Page 116,Page 117,2.1.3 瓦斯喷出与突出,1. 瓦斯喷出 大量承压状态瓦斯从可见的煤、岩裂缝中快速喷射涌出的现象叫瓦斯喷出。 一旦发生，可以造成局部地区瓦斯积聚，甚至使采区或矿井的一翼充满高浓度瓦斯，致使人员窒息，也可能引起瓦斯爆炸或火灾等事故。 对于瓦斯喷出，要切实做好预防。 (1) 加强地质工作。施工前一定要通过前探钻孔探明采掘区域与岩巷(井)前方的
43、地质构造，溶洞裂缝的位置分布以及瓦斯的储量。,Page 118,(2) 利用封堵、引排、抽放等综合方法处理瓦斯。 (3) 加强管理工作。加强职工安全教育，人人掌握瓦斯喷出预兆，配备隔绝式自救器，熟悉避灾路线 2. 瓦斯突出 在煤矿井下由于地应力和瓦斯（二氧化碳）压力的共同作用，在极短的时间内，瓦斯（二氧化碳）、破碎的煤由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象，称为煤与瓦斯突出。,考点：煤与瓦斯突出矿井应建设采区避难硐室。突出煤层的掘进巷道长度和采煤工作面推进长度超过500m时，应在距离工作面500m范围内，建设临时避难硐室或设置移动救生舱。,Page 120,当发生煤与瓦斯突出时，采掘工
44、作面的煤壁将遭到破坏，大量的煤与瓦斯将从煤层内部，以极快的速度向巷道或采掘空间喷出，充塞巷道，煤层中会形成孔洞，同时由于伴随有强大的冲击力，巷道设施会被摧毁，通风系统会被破坏，甚至发生风流逆转，还可能造成人员窒息和瓦斯爆炸、燃烧及煤流埋人事故。 （1）煤与瓦斯突出的预兆,Page 121,（1）有声预兆 响煤炮：由于各矿区，各采掘工作面的地质条件，采掘方法，瓦斯及煤质特征的不同，所以预兆声音的大小、间隔时间，在煤体内发出的响声也不同。 有的像炒豆似的噼噼叭叭声； 有的像鞭炮声；有的像机关枪连射声； 有的似闷雷、嘈杂、沙沙声、嗡嗡声以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。,Page 122,（2）无声
45、预兆煤层结构构造方面表现为；煤层层理紊乱，煤变软，变暗淡，无光泽，煤层干燥和煤尘增大，煤层受挤压，褶曲变粉碎，厚度变大、倾角变陡。 地压显现方面表现为；压力增大，支架变形，煤壁外鼓、片帮、掉渣、顶底板出现凸起台阶断层，波状鼓起手扶煤壁感到震动冲击，炮眼变形装不进药，打眼时垮孔，夹钻等。 （3）其他方面的预兆。瓦斯涌出异常忽大忽小，煤尘增大，空气气味异常，闷人，有时变热。,Page 123,5煤与瓦斯突出的预防措施 （1）突出危险性预测； （2）防治突出措施； （3）防治突出措施的效果检验； （4）安全防护措施。,Page 124,在矿井生产过程中所产生的各种岩矿微粒统称矿尘，也叫粉尘。飞扬在空
46、气中的矿尘称为浮尘，浮尘在空气中飞扬的时间不仅与尘粒的大小、重量、形状有关，还与空气的湿度、风速有密切关系。对矿井安全生产与井下工作人员的健康有直接影响的是浮尘，因此，浮尘是矿井防尘的主要对象。从空气中沉降下来的矿尘称为积尘。随外界条件的改变，浮尘和积尘可以相互转化，积尘是产生矿井连续爆炸的最大隐患。,2.2 粉尘灾害防治,Page 125,（1）按矿物成分可分为煤尘、岩尘，当尘中二氧化硅（sio2）含量10%时，叫矽尘；水泥尘，拌合或喷射混凝土施工时的粉尘。 考点：职业病防治工作坚持预防为主、防治结合的方针，实行分类管理，综合治理。,2.2.1 粉尘的分类,Page 126,（2）按对人的危
47、害可分为： 普通尘。粒径在5m1mm的矿尘，这类尘一般不能进入人的肺部； 呼吸性矿尘，简称呼尘。粒径在5m以下的矿尘，能进入人的肺部，发生尘肺病。 考点：1.煤矿作业场所呼吸性粉尘浓度，超过接触浓度管理限值10倍以上20倍以下，且未采取有效治理措施的，比照一般事故进行处理。2.采掘工作面每3个月进行一次呼吸性粉尘监测。,Page 127,煤矿安全规程第七百三十九条对作业场所空气中矿尘浓度应符合表6-3的要求。,Page 128,污染劳动环境。降低了生产环境的可见度，影响劳动效率和操作安全。 对人的危害。矿工长期吸入大量矿尘，轻者引起呼吸道炎症，重者导致尘肺病（煤矿职业病）。 具有爆炸性的煤尘，
48、在一定条件下能燃烧和爆炸，造成重大事故。 缩短设备、仪器的寿命。煤尘加速机械的磨损，减少仪器的使用寿命。 因此，认真做好矿尘防治，是矿井安全生产管理中必不可少的工作。,2.2.2 粉尘的危害,Page 129,目前，我国煤矿井下主要采用以风水为主的综合防尘技术。 （1）通风除尘通风除尘是用通风将井下悬浮矿尘排出，降低作业场所的矿尘浓度。经试验得到最低排尘风速为0.250.5m/s；最优排尘风速为1.2m/s1.6m/s。当风速大于此风速时，就有二次扬尘作用，风速越高扬尘作用越强。,2.2.3 综合防尘措施,Page 130,（2）煤层注水预先在干燥的煤体中打眼注入高压水，预湿煤体，可降低采掘时大量的煤尘。 （3）湿式作业湿式打眼、水炮泥放炮，放炮前后喷雾洒水、洒水装煤、岩等。综采、综掘内外喷雾系统降尘。,Page 131,（4）清扫积尘定期或不定期对井下环境中的积尘进行清扫、冲洗。 （5）装载点设水幕水帘在各运输装载点或重要进回风巷道设置必要的水幕水帘，净化风流降尘。,
