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因此,对井下自然灾害客观规律的认识、预防和能动的改造,以致最终战胜自然灾害、掌握煤矿安全生产的主动权,这对于每一名矿工都是非常重要的。
第六章煤矿“一通三防”基础知识
第一节通风基础知识
“一通三防”指的是加强矿井通风,防治瓦斯、防治煤尘和防灭火灾事故的发生。
煤矿井下开采存在着瓦斯及其他有害气体、煤尘、煤炭自燃等严重威胁,搞好“一通三防”工作,是煤矿安全工作的重中之重,也是杜绝重大灾害事故,实现煤矿安全状况根本好转的关键。
1.矿井通风的基本任务
(1)将足够的新鲜空气送到井下,供给井下人员呼吸所需要的氧气。
(2)将冲淡有害气体和矿尘后的空气排出地面,保证井下空气质量并使矿尘浓度限制在规定的安全范围内。
(3)新鲜空气送到井下后,能够调节井下巷道和作业场所的气候条件,满足井下规定的风速、温度和湿度的要求,创造良好的作业环境。
2.矿井通风的作用
矿井通风是煤矿生产的一个重要环节。
矿井通风与矿井安全密切相关。
煤矿井下开采存在着瓦斯及其他有害气体、煤尘、煤炭自燃等严重威胁,搞好煤矿“一通三防”工作,是煤矿安全工作的重中之重,也是杜绝重大灾害事故、实现煤矿安全状况根本好转的关键。
为了创造良好的煤矿生产作业环境,对瓦斯、煤尘和火灾实施切实可行的防治措施,提高矿井的抗灾救灾能力,最经济、最基础的解决方法就是搞好矿井通风工作。
【案例】2010年1月11日16:
26,吉林省蛟河市某煤矿技术改造区域主井筒-20.5m标高临时水仓处导通原蛟河煤矿旧采区,旧采区CO溢出,造成7人死亡,6人轻伤,直接经济损失323.4351万元。
这起事故的直接原因是:
该煤矿技术改造区域主井筒﹣20.5m标高临时水仓由于水的浸泡,导通原蛟河煤矿旧采迹,旧采迹CO溢出,造成作业人员中毒死亡。
间接原因是:
该煤矿未查明技术改造区域主井与旧采迹位置关系情况;
矿井掘进工作面局部通风机循环通风、主要通风机随意开停、不按规定为入井作业人员配发自救器;
煤矿将矿井技术改造区域的安全生产工作委派给未取得安全管理人员资格证书的人员管理,且未履行职责对技术改造区域的安全生产进行日常检查和管理;
煤矿未执行监察机构下达的责令技术改造区域停止掘进作业的监察指令;
蛟河市有关部门未督促老下盘煤矿落实煤矿监察机构下达的监察指令,未督促老下盘煤矿查明技术改造区域旧采迹位置关系情况。
事故的处理:
对该煤矿负责安全管理的3名责任人员移送司法机关追究刑事责任;
对煤矿负责机电管理人员给予行政处罚;
同意对负责监管工作、技术指导和管理工作的2名人员给予行政处分;
对煤矿给予罚款35万元。
1、新风和乏风
地面空气进入井下后,在气体种类和成分上都发生了一系列的物理化学性质变化。
例如,氧气成分减少,二氧化碳和其他有害气体增加。
化学成分变化不大的空气叫新风,如从井筒、井底车场到采掘工作面进风口等处的空气;
化学成分变化较大的空气叫乏风,如从采掘工作面到矿井回风井口等处的空气。
矿内空气成分性质和安全标准
1.氧气(02):
氧气是无色、无味、无臭的气体,相对密度为1.11。
氧的化学性质活泼,能与大多数元素化合。
氧能助燃和供人、动植物呼吸。
人体维持正常生命过程的需氧量,取决于人体的体质、精神状态和劳动强度等。
一般来说,人体在休息时,平均需氧量为0.25L/min;
工作和行走时平均需氧量为1~3L/min。
如果空气中氧含量降低,就会影响人的身体健康,甚至造成死亡。
《煤矿安全规程》规定:
“采掘工作面的进风流中,氧气浓度不低于20%”
2.氮气(N2):
氮气是无色、无味、无臭的惰性气体。
不助燃,也不参与呼吸中的反应。
氮气的相对密度为0.97。
在正常情况下,氮气对人体无害,但是当空气中氮气含量过多时,就会使氧气的浓度相对减少,使人缺氧窒息。
3.二氧化碳(CO2):
二氧化碳是无色、略带酸味的气体,易溶于水,不助燃,也不参与呼吸中的反应,相对密度为1.52。
该气体多积存在通风不良的巷道底部、下山等低矮地方,对人的眼、鼻、口腔黏膜有刺激作用。
二氧化碳对人体影响较大,微量二氧化碳能促使呼吸加快,呼吸量增加。
当二氧化碳浓度为1%时:
呼吸急促;
5%时呼吸困难,伴有耳鸣和血液流动加快的感觉;
当增至10%~20%时,呼吸将处于停顿并失去知觉;
当高达20%~25%时,人将中毒死亡。
《煤矿安全规程》规定,采掘工作面的进风流中,二氧化碳浓度不超过0.5%。
矿井总回风巷或一翼回风巷中二氧化碳浓度超过0.75%时,必须立即查明原因,进行处理。
矿井空气中的有害气体
1.一氧化碳(CO)
一氧化碳是无色、无味、无臭的气体,相对密度为0.97,微溶于水。
在正常的温度和压力下,化学性质不活泼。
当空气中一氧化碳浓度达到13%~75%时,能引起燃烧和爆炸。
一氧化碳毒性很强,它对人体血色素的亲和力比氧大250~300倍。
因此,一氧化碳被吸入人体后,就阻碍了氧和血色素的结合,使人体各部分组织和细胞产生缺氧,引起中毒、窒息以致死亡。
一氧化碳中毒的明显特点是嘴唇呈桃红色,两颊有斑点。
2.硫化氢(H2S)
硫化氢是无色、微甜、有臭鸡蛋味的气体,相对密度为1.19,易溶于水。
能燃烧和爆炸,爆炸浓度范围为4.3%~46%。
有强烈的毒性。
硫化氢能使人体血液中毒,对眼睛黏膜和呼吸系统有强烈的刺激作用。
空气中硫化氢浓度达到0。
0001%时,人就能嗅到它的气味;
当上升到0.1%时,在极短时间内人就会死亡。
3二氧化硫(SO2)
二氧化硫是一种无色、具有强烈硫磺味的气体,易溶于水,相对密度为2.22,易积聚在巷道底部。
二氧化硫对人体影响较大,能强烈刺激眼和呼吸器官,使喉咙和支气管炎,呼吸麻痹,严重时会引起肺水肿。
当空气中二氧化硫浓度达0.002%时,能引起眼红肿、流泪、咳嗽、头痛、喉痛;
达到0.005%时,能引起急性支气管炎和肺水肿,并在短时间内死亡
4二氧化氮(NO2)
二氧化氮是一种红褐色气体,相对密度为1.59,极易溶于水。
它与水结合成硝酸,对人的眼睛、鼻腔、呼吸及肺部组织有强烈的破坏作用,能引起肺水肿。
二氧化氮中毒的特征是:
开始无感觉,经过6h或更长的时间才能出现中毒症状。
即使在危险的浓度下中毒后,开始也只是感觉呼吸道刺激而咳嗽,经过20~30h后,才发生较严重的支气管炎,呼吸困难,手指尖和头发出现黄斑,吐出淡黄色痰液,发生肺水肿,甚至死亡。
5氨气(NH3)
氨气是一种无色、具有强烈的刺激性气味的气体,相对密度为0.6,易溶于水,毒性很强。
氨气对人体上呼吸道黏膜有较大刺激作用,引起咳嗽,使人流泪、头晕,严重时可致肺水肿。
当空气中氨气浓度达到0.004%~0.0093%时,对人就有明显的刺激作用;
当达到0.047%~0.05%时,对人有强烈的刺激作用,时间稍长能引起贫血,体重下降,抵抗力减弱,产生肺水肿,直至死亡。
矿井气候条件
矿井气候条件是井下温度、湿度和风速三者综合作用的结果。
人不论在休息或工作时,体内不断地产生热量和散失热量,保持身体热平衡,使体温保持在36.5~37.0℃。
如果失去这种平衡,人体就会感到不舒服:
这种热平衡受井下气候条件的影响,气候条件的好坏对人体健康和劳动生产率的提高有着重要影响。
1.空气的温度
矿井空气的温度是影响井下气候条件的主要因素,温度过高或过低,对人体均有不良影响。
最适宜的井下空气温度是15~20℃。
生产矿井采掘土作面的空气温度不得超过26℃;
机电设备硐室的空气温度不得超过30℃。
2.空气的湿度
空气的湿度是指空气中含水蒸气的数量,其表示方法有以下两种:
(1)绝对湿度:
绝对湿度指的是1m3或1kg空气中所含水蒸气的克数。
(2)相对湿度:
相对湿度指的是一定体积空气中实际含有的水蒸气量与同温度同体积下饱和水蒸气量之比的百分数。
井下最适宜的相对湿度为50%~60%,对于控制湿度过大,常可从空气温度和风速两方面来调节。
3.风速
井巷和采掘工作面的风速过低或过高都不好。
风速过低,汗水不易蒸发,人体多余的热量不易散失掉,人就会感到闷热不舒服,还容易积聚瓦斯和矿尘;
风速过高时,容易使人感冒,矿尘飞扬,对安全生产和工人身体健康都不利。
矿井通风方式
矿井通风方式一般根据煤层瓦斯含量高低、煤层埋藏深度和赋存条件、冲积层厚度、煤层自燃倾向性、小窑塌陷漏风情况、地形地貌状态以及开拓方式等因素综合考虑确定。
根据矿井进、回风井布置形式的不同,矿井通风方式分为以下三种基本类型:
1.中央式通风.2.对角式通风.3.混合式通风.
1.中央式通风
中央式指的是进风井与回风井大致位于井田走向中央。
根据回风井位于沿煤层倾斜方向的不同位置,又分为中央并列式和中央分列式两种。
(1)中央并列式:
回风井位于沿煤层倾斜方向中央位置的工业广场内。
这时,风流由进风井进入井底车场,经大巷至两翼工作面后,由石门返回中央回风井。
(2)中央分列式(中央边界式):
回风井位于沿煤层倾斜方向的上部边界,回风井井底高于进风井井底。
这时,风流由进风井进入井底车场,经大巷至两翼工作面后,由总回风大巷至回风井。
2.对角式通风
对角式指的是进风井位于井田中央,回风井分别位于井田浅部沿走向的两翼。
根据回风井位于井田浅部沿走向的不同位置又分为两翼对角式和分区对角式两种形式。
(1)两翼对角式:
回风井位于井田浅部走向两翼边界采区的中央。
这时,风流由进风井进入井底车场,经大巷至两翼工作面,再分别由石门返回两翼的回风井。
(2)分区对角式:
沿采掘总回风巷每个采区开掘一个小回风井。
这时,风流由进风井进入井底车场,经大巷至两翼工作面,分别由石门返回采区
3.混合式通风
混合式是中央式和对角式的混合布置,它至少应由三个以上的井筒组成。
例如,中央并列与两翼对角的混合式、中央分列与两翼对角混合式和中央并列与中央分列混合式等。
混合式是大型矿井或老矿井进行深部开采时常用的一种通风方式。
采煤工作面通风方式
采煤工作面通风系统主要由工作面进风平巷、回风平巷和工作面组成,形式多种多样。
目前主要采用的是U形、Z形、Y形、W形和U+L形等形式。
1.U形通风系统
U形通风系统又称反向通风系统。
这种通风系统的优点是:
系统简单;
U形后退式通风系统采空区漏风量小;
风流管理容易;
巷道施工量和维修量小。
但是,在工作面的上隅角附近容易积聚瓦斯。
2.Z形通风系统
Z形通风系统又称顺向通风系统。
这种通风系统的优点是:
结构简单;
能消除工作面上隅角积聚的瓦斯,还能排出一部分采空区内的瓦斯。
但是巷道维修量大,而且不利于自燃煤层的防火。
3.Y形通风系统
Y形通风系统又称顺向掺新通风系统。
当工作面瓦斯涌出量大,采用顺向通风系统仍不能降低工作面回风流中的瓦斯浓度时,可在工作面上平巷引进新鲜风流,将回风流中的瓦斯稀释和冲淡,然后排出。
它适用于瓦斯含量大的工作面,但巷道维修量大,而且不利于自燃煤层的防火。
4.W形通风系统
W形通风系统适用于双工作面条件。
这时开掘三条平巷,使用一条平巷进风,两条平巷回风或者三条平巷都进风、在采空区内保留上下两条平巷作为回风巷。
W形通风系统对降温、防尘、减少漏风和防止采空区自燃都有较好的效果,但是巷道施工量和维修量都较大。
5.U+L形通风系统
U+L形通风系统是在U形后退式基础上演变而来。
在工作面采空区或回风平巷的外侧增加一条平巷,作为专门排放瓦斯之用,俗称“尾巷”,形成一进二回的形式。
两条回风平巷的风量可以通过调阻加以控制,以控制采空区涌向工作面的瓦斯量,使上隅角不致超限。
缺点是:
增加一条尾巷的施工量,巷道维修量大。
目前,我国煤矿采煤工作面瓦斯涌出量很大,特别是高产放顶煤综采工作面,往往经抽放瓦斯和加大风量后仍不符合规定要求时,常采用U+L形通风系统。
掘进工作面通风方法
《煤矿安全规程》第一百二十七条规定:
掘进巷道必须采用矿井全风压通风或局部通风机通风。
(1)矿井全风压通风
利用矿井全风压通风具有通风连续可靠,安全性好,管理方便等优点。
但这种方法要求有足够的总风压,通风距离受到限制,所以仅适用于使用局部通风机不方便,通风距离又不大的巷道掘进中。
矿井全风压通风主要有利用纵向风障通风、利用风筒通风和利用平行巷道通风三种形式。
2.局部通风机通风
局部通风机通风是利用局部通风机和风筒把新鲜空气送到用风地点,是矿井广泛采用的一种掘进通风方法。
局部通风机通风按照其工作方式的不同分为压入式、抽出式和混合式三种。
目前,煤矿掘进工作面主要采用压入式通风。
FBD系列矿用隔爆型压入式对旋轴流局部通风机结构紧凑、噪声小、高风压、风量大、效率高,其结构采用矿用隔爆型式,可用于煤矿井下长距离局部通风使用。
用户根据不同的通风需要,可选择整机使用,也可分级使用,从而达到合理送风、节约用电的目的。
1.局部通风机压入式通风
局部通风机压入式通风指的是,利用局部通风机和风筒将新鲜空气压入掘进工作面,而乏风经巷道排出。
1.局部通风机压入式通风的优缺点
优点:
风流从风筒末端射向工作面,风流有效射程较长,一般达7~8m。
因此容易排出工作面乏风和粉尘,通风效果好。
同时,局部通风机安设在新鲜风流中,安全性能较好。
缺点:
掘进工作面排出的乏风和粉尘要经过有人作业的巷道,爆破时炮烟排出速度慢、时间长。
2.局部通风机压入式通风的适用条件
《煤矿安全规程》中规定,煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进,应采用压入式通风方式。
瓦斯喷出区域和煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出煤层的掘进通风方式必须采用压入式。
2.局部通风机抽出式通风
3.局部通风机混合式通风
局部通风机混合式通风指的是,抽出式和压入式两种通风方法同时使用的一种方式,新鲜空气由压入式局部通风机和风筒压入掘进工作面,而乏风和粉尘则由抽出式局部通风机和风筒排出。
按局部通风机和风筒的安设位置,分为长压长抽、长压短抽和长抽短压三种形式。
通风效果好,特别适用于大断面、长距离岩巷掘进工作面的供风。
降低了压入式和抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量,造成此处瓦斯积存较大。
局部通风机安装规定
1.压入式局部通风机和启动装置,必须安装在进风巷道中,距掘进巷道回风口不得小于10m;
2.全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸入风量;
3.局部通风机离地高度大于0.3m;
4.局部通风机的设备要齐全,吸风口有风罩和整流器,高压部位有衬垫;
5.风筒出口风量保证工作面和回风流瓦斯浓度不超限,巷道中风流风速符合规定;
6.严禁使用3台以(含3台)局部通风机同时向1个掘进工作面供风.不得使用1台局部通风机同时向2个作业的掘进工作面供风.
备用局部通风机规定
《煤矿安全规程》规定,高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩基和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面必须配备安装备用局部通风机。
为了确保掘进工作面备用局部通风机真正发挥作用,必须遵守以下三点规定:
1.自动切换.
备用局部通风机能够及时自动切换.当正常工作的局部通风机发生故障时,备用局部通风机能自动启动,保证掘进工作面及时正常通风.自动切换功能可以避免人的因素影响,及时性更有保障.
2.不同电源.
掘进工作面备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源,即与正常工作的局部通风机供电来自两个不同的电源.这样,无讼局部通风机本身出现故障还是供电线路发生问题,备用局部通风机均能起到”备用”的作用,从而捉高对掘进工作面供风的可靠性.
3.同等能力.
为了保证对掘进工作面稳定、可靠、足量地供风,掘进工作面正常工作的局部通风机必须配备备用安装同等能力的备用局部通风机。
如果备用局部通风机能力较低,将不能满足掘进工作面的用风需求;
如果备用局部通风机能力较高,又会出现经济效益不佳的情况.
局部通风机供电规定
1.正常工作的局部通风机供电
(1)正常工作的局部通风机供电必须采用”三专”,即专用开关、专用电缆和专用变压器.
(2)专用变压器最多可向4套不同掘进工作面的局部通风机供电.
2.低瓦斯矿井局部通风机供电
(1)低瓦斯矿井掘进工作面和通风地点正常工作的局部通风机可不配备安装备用局部通风机,但正常工作的局部通风机必须采用”三专”供电;
(2)正常工作的局部通风机配备安装一台同等能力的备用局部通风机,并能自动切换.
(3)正常工作的局部通风机和备用局部通风机的电源必须取自同时带电的不同母线段的相互独立的电源.
3.局部通风机风电闭锁
(1)使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁,保证当正常工作的局部通风机停止运转或停风后能切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源.
(2)正常工作的局部通风机故障,切换到备用局部通风机工作时,该局部通风机通风范围内应停止工作,排除故障;
待故障排除,恢复到正常工作的局部通风机后方可恢复工作.
(3)使用2台局部通风机同时供风的,2台局部通风机都必须同时实现风电闭锁.
(4)每10d至少进行一次甲烷风电闭锁,每天应进行一次正常工作的局部通风机与备用局部通风机自动切换试验,试验期间不得影响局部通风,试验记录要存档备查.
复习思考题
1、“一通三防”指的是什么?
2、矿井通风有什么作用?
3、一氧化碳对人体有什么危害?
4、采煤工作面有哪几种通风系统?
5、局部通风机有几种工作方式?
6、掘进工作面备用局部通风机必须遵守哪三点规定?
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