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煤炭開采安全技術介紹 一 采煤方法和采煤安全操作注意事項采煤方法采煤的基本工序是 破煤 裝煤 運煤 支柱和回柱放頂 由于使用的采煤工藝和支護設備不同 采煤工作面分為三種類型 1 炮采工作面 炮采工作面指的是使用煤電鉆打眼 放炮落煤 人工裝煤的工作面 2 普采工作面 普采工作面指的是使用采煤機破煤和裝煤的工作面 3 綜采工作面 綜采工作面指的是使用液壓自移支架的工作面 其采煤工序為 割煤 降柱 移架一升柱一移溜 全部實現機械化作業(yè) 綜采工作面安全好 產量高 效率高 消耗低 是實現煤炭工業(yè)發(fā)展和安全生產的重要技術途徑之一 二 采煤安全操作注意事項1 操作前首先要檢查頂板和支架 嚴禁空頂作業(yè) 進行 敲幫問頂 處理 2 使用煤電鉆打眼時要注意輸送機運轉情況 防止后方拉出材料 大塊煤 矸石 傷人 電鉆電纜不準放在輸送機上 3 打眼與裝藥不準在同一地點平行作業(yè) 4 裝煤時要隨時注意頂板和煤幫 防止掉矸或片幫砸人 不要將柱底掏空 以免倒柱砸人或引起冒頂 5 裝煤時發(fā)現瞎炮 丟炮不能用鎬刨或用手拽雷管腳線 以防發(fā)生意外爆炸 拾到炸藥雷管要及時交給爆破工 6 刮板輸送機嚴禁乘人 用來運送材料時要防止頂人和碰倒支柱 移動輸送機時必須有防止冒頂 頂傷人員和損壞設備的措施 機頭 機尾的壓柱要打牢靠 7 支柱要迎山有勁 嚴禁退山 不準提前摘回基本柱 歪 倒支柱要及時處理 支柱不得打在浮煤 矸 上 如果底軟 要 穿鞋 8 回柱放頂要做到 頂板沒維護好 浮煤不清掃 支柱不完整 超前特殊支架未打齊 回柱絞車不穩(wěn)固 鋼絲繩道不暢通等 不準放頂 9 人員在采煤機反向時要離開牽引鋼絲繩或大鏈 以免其彈起傷人 割煤時要遠離滾筒 以防煤 矸 割落時傷人 10 在任何情況下 嚴禁人員進入采空區(qū)內 三礦井通風煤礦 一通三防 一通三防 指的是加強礦井通風 防瓦斯 防煤塵和防火災事故的發(fā)生 搞好 一通三防 工作 是煤礦安全工作的重中之重 也是杜絕重大事故 實現煤礦安全狀況根本好轉的關鍵 一 礦井通風的基本任務1 供給井下人員呼吸所需要的氧氣 2 稀釋和排除井下的各種有害氣體和礦塵 3 調節(jié)井下氣候條件 創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境 二 礦井瓦斯防治廣義上講 礦井瓦斯是礦井所有有毒 有害氣體的總稱 由于其中沼氣的含量占80 以上 所以 習慣上又把沼氣叫做瓦斯 在有的場合 沼氣也叫做甲烷 瓦斯是煤礦五大自然災害之首 瓦斯事故是煤礦安全的 第一殺手 三 瓦斯的性質1 瓦斯是一種無色 無味 無臭的氣體 2 瓦斯密度為0 554 3 瓦斯擴散性很強 是空氣的1 6倍 4 瓦斯微溶子水 5 瓦斯不助燃 但與空氣混合達到一定濃度后 遇火源可燃燒 爆炸 6 瓦斯本身無毒 但空氣中瓦斯?jié)舛仍黾?氧含量棚應減少會因缺氧使人窒息 四 瓦斯涌出形式 l 普通涌出 普通涌出是指瓦斯從采落煤 巖 層的微小孔隙長時間地 均勻地放出的形式 它是礦井瓦斯涌出的主要形式 2 特殊涌出 特殊涌出包括噴出和突出 在短時間內 大量處于高壓狀態(tài)的瓦斯 從采掘工作面的煤巖裂隙中 突然涌出的現象叫噴出 如在突然噴出的同時 伴隨有大量的煤 巖 拋出 并有強大的機械效應 則叫煤 巖 與瓦斯突出 五 瓦斯爆炸及其預防措施1 瓦斯爆炸的條件瓦斯爆炸必須同時具備以下三個條件 缺一不可 l 瓦斯爆炸濃度 瓦斯爆炸濃度界限為5 一16 當濃度達9 5 時爆炸威力最強 但并不是固定不變的如果有其他可燃氣體和粉塵混入 或者混合氣體的壓力和溫度升高都會使瓦斯爆炸濃度界限擴大 2 引爆溫度 在一般情況下 瓦斯引爆溫度為650 一750 明火 煤炭自燃 電氣火花 吸煙 撞擊和摩擦火花等都能引爆瓦斯 3 足夠的氧氣 瓦斯爆炸時氧濃度必須達到12 以上 六 瓦斯爆炸的危害 l 產生高溫 瓦斯爆炸產生的高溫 可達2150 一2650 這樣的高溫會燒傷 燒死井下人員 燒毀設備和資源 2 產生高壓 瓦斯爆炸產生的高壓 形成強大沖擊波 造成人員傷亡 3 生成大量有害氣體 瓦斯爆炸后的空氣成分發(fā)生變化 氧含量下降到6 8 二氧化碳增加到4 一8 特別是一氧化碳高達2 一4 會造成大批人員因窒息死亡 七 預防瓦斯爆炸措施 l 防止瓦斯積聚 加強通風 加強檢查 及時處理局部積聚的瓦斯 抽放瓦斯 2 杜絕引爆火源 嚴禁攜帶煙草和火種下井 井下禁止使用燈泡和電爐取暖 不得從事井下焊接作業(yè) 不準穿化纖衣服下井 電氣設備做到完好和防爆 3 防止瓦斯事故擴大1 無聲預兆 l 煤層結構變化 層理紊亂 煤層變軟 煤層厚度變化 傾角由小變大 煤層由濕變干 光澤暗淡 頂底板出現新斷層 波狀起伏 2 工作面壓力增大 煤壁外鼓 3 瓦斯涌出量增大 或忽大忽小 工作面氣溫變冷 2 有聲預兆 l 響煤炮 深部巖層或煤層的破裂聲 掉碴 支架折斷聲 2 有時還聽到氣體穿過含水裂縫的嘶嘶聲 四礦塵防治礦塵 又叫粉塵 是礦井在生產過程中所產生的各種礦物細微顆粒的總稱 懸浮于空氣中的礦塵叫浮塵 沉落下來的礦塵叫落塵 一 礦塵的危害1 對人體健康的危害工人長期在有礦塵的環(huán)境中作業(yè) 吸入大量的礦塵 輕者引起呼吸道炎癥 重者導致塵肺病 嚴重地影響人體健康和壽命 2煤塵爆炸具有爆炸性的煤塵 在一定條件下能引起爆炸 造成人員傷亡 設備破壞 甚至毀壞整個礦井 煤塵爆炸是煤礦五大災害之一 3 污染勞動環(huán)境井下作業(yè)現場礦塵濃度過高 不僅影響勞動效率 而且由于遮擋作業(yè)人員的視線 影響操作 不能及時發(fā)現事故隱患 容易發(fā)生人身事故 對安全生產不利 二 煤塵爆炸1 煤塵爆炸的條件煤塵爆炸必須同時具備以下三個條件 缺一不可 l 具有能夠爆炸的懸浮煤塵濃度 煤塵有的具有爆炸性 有的不具有爆炸性 一般認為煤的揮發(fā)分大于10 時基本上屆于爆炸性煤塵 具有爆炸性的煤塵只有在空氣中呈懸浮狀態(tài) 并且濃度達到45一 1500一2000 g m3才能發(fā)生爆炸 爆炸力最強的煤塵濃度為300一4009g m3 2 引爆溫度 煤塵引爆溫度因煤塵性質及所處條陣不同 變化較大 在正常情況下 煤塵爆炸的引爆溫度為610 一1050 一般為700 一800 其引爆火源種類同瓦斯引爆火源 3 空氣中氧濃度大于8 但必須注意 空氣中氧濃度即使減至18 以下 并不能完全防止瓦斯與煤塵在空氣中混合物的爆炸 2 預防煤塵爆炸措施 l 采取降塵措施 生產過程中減少煤塵產生量和避免煤塵懸浮飛揚 是防止煤塵爆炸的根本措施 煤層注水 在采煤前向煤層打眼注水 使壓力水將煤體預先濕潤 以減少開采時的煤塵 濕式打眼 使用水電鉆打煤眼以濕潤眼內煤塵 噴霧灑水 對井下集中產塵點進行噴霧灑水 有效地捕獲浮塵和濕潤落塵 通風除塵 通風可以稀釋和排除作業(yè)地點浮塵 防止過量落塵 其關鍵是控制風速 凈化風流 使井巷中含塵空氣通過水幕等設施 設備 將礦塵捕獲 減少浮塵 水封爆破 使用專用水炮泥爆破 水的汽化可以降塵 清掃積塵 指必須及時清除巷道底板上 支架上和巷壁上的沉積煤塵 以免為煤塵爆炸提供塵源 2 杜絕引爆火源 3 防止煤塵爆炸事故擴大 以上 2 和 3 與預防瓦斯爆炸措施相同 往往瓦斯爆炸引起煤塵飛揚并提供熱源 其結果引發(fā)煤塵爆炸 而煤塵爆炸有時又為瓦斯爆炸提供熱源 五礦井防滅火礦井火災按引火熱源不同 分為外因火災和內因火災 一 礦井火災的特點煤礦井下火災比地面火災危害更大 除了燒傷人員 燒毀設備和煤炭資源以外 還具有以下特點 1 煤礦井下空間有限 人員難以躲避 機械設備難以轉移 滅火救災困難 2 煤礦井下空氣有限 發(fā)生火災時往往因缺氧產生二氧化碳和一氧化碳 這些有害氣體很難沖淡和排除 蔓延時間長 波及范圍大 受害面廣 在火災造成的高溫氣流所經過的巷道中 會使人員中毒死亡 3 井下火災特別是內因火災 很難及早發(fā)現 也不易找到火源準確地點 有時發(fā)火點難于接近 火災延續(xù)時間長 難以撲滅 4 在井下發(fā)生火災時 有可能引起瓦斯 煤塵爆炸事故 其后果更加慘重 所以 發(fā)現火災要及時報告 采取措施盡快撲滅 以免引起更火事故5 發(fā)生在并下傾斜巷道的火災 還可能產生局部火風壓造成風流逆轉 使火煙災害出現在發(fā)火點的進風側 使災情擴大 給救災工作造成困難和危險 二 礦井外因火災預防措施煤礦新工人下井前必須認真學習防火災知識 做好預防礦井外因火災的有關措施 1 井下嚴禁吸煙和使用明火 2 并下嚴禁使用燈泡取暖和使用電爐 3 井下不準存放汽油 煤油和變壓器油 井下使用的潤滑油 棉紗 布頭和紙等必須存放在蓋嚴的鐵桶內 嚴禁將剩油和廢油潑灑在井巷和硐室內 4 加強放炮管理 使用安全炸藥 禁止違章放炮 三 井下直接滅火撲滅井下火災的方法上要采用直接災火法 特別是火災沙及范圍不大 滅火人員能接近發(fā)火點或火災初始階段 直接滅火法被廣泛應用 滅火方法 1 用水滅火2 用砂子或巖粉滅火用砂子或巖粉直接掩蓋火源 3 挖除火源將已經發(fā)熱或者燃燒的煤炭以及其他可燃物挖出 清除 運出井外 這是撲滅礦井火災最徹底的方法4 干粉 泡沫滅火干粉滅火就是粉末在高溫作用下 發(fā)生一連串的吸熱分解反應 將火災撲滅 六煤礦水害煤礦水害防治煤礦在建設和生產中 都會在井下出現滲水和漏水現象 在一般情況下 依靠預先安裝好的水泵和管路就可以將這些水排到地面 但是發(fā)生透水災害時 原排水能力不夠 就會淹沒礦井 致使人員傷亡 造成巨大的經濟損失 所以 水害是煤礦五大自然災害之一 一 礦井水的來源1 地表水源地表水源主要有降雨和下雪 以及地表上江河 湖泊 沼澤 水庫和洼地積水等 它們在一定條件下能通過各種通道進入礦井形成水害 同時還可能成為地下水的補給水源 2 地下水源 l 老窯水 廢棄的小煤窯 舊井巷和采空區(qū)的積水叫做老窯水 老窯水一般靜壓大 積水多時 常帶出大量有害氣體 危害性很大 2 含水層水 煤系地層中的流沙層 砂巖層 礫巖層等 有豐富的裂隙可以積存水 3 斷層水 斷層面上往往形成松散的破碎帶 具有裂隙和孔洞 里面常有積水 4 巖溶陷落柱水 石灰?guī)r層長期受地下水浸蝕 形成溶洞 由于重力作用和地殼運動 上部的煤 巖 失去平衡而垮落 使煤系地層形成陷落柱 柱內充填物常有積存水 5 鉆孔水 在煤田地質勘探時打的鉆孔 如果封閉不良 孔內常有積存水 二 礦井透水預兆1 煤壁 掛紅 這是因為礦井水中含有鐵的氧化物 滲透到采掘工作面呈暗紅色水銹 2 煤壁 掛汗 采掘工作面接近積水時 水由于壓力滲透到采掘工作面形成水珠 特別是新鮮切面潮濕明顯 3 空氣變冷 采掘工作面接近積水時 氣溫驟然降低 煤壁發(fā)涼 人一進去就有1種涼感覺 時間越長趣明顯 4 出現霧氣 當巷道內溫度較高 積水滲透到煤壁后 引起蒸發(fā)形成霧氣 5 嘶嘶 水叫 井下高壓水向煤 巖 裂隙強烈擠壓 兩壁摩擦而發(fā)出 嘶嘶 水叫聲 這種現象說明即將突水 6 底板鼓起 這是底板受承壓水 或積水區(qū) 作用的結果 7 水色發(fā)渾 斷層水和沖積層水常出現淤泥 砂 水混濁 多為黃色 8 出現臭味 老窯水一般可聞到臭雞蛋味 這是因為老窯中有害氣體增加所致 9 頂水加大 這是因為頂板裂隙加大 積水滲透到頂板上 10 片幫冒頂 這是由于頂板受承壓含水層 或積水區(qū) 作用的結果 按 煤礦安全規(guī)程 規(guī)定 發(fā)現以上透水預兆時 必須停止作業(yè) 采取措施 立即報告礦調度室 發(fā)出警報 撤出所有受水害威脅地點的人員 三 礦井水害預防措施1 地面水的預防措施 1 防止井口灌水 井口位置標高必須位于當地歷年洪水位以上 這樣可以防止暴雨山洪發(fā)生時雨水直接灌入井下 2 防止地表滲水 井田范圍內的河流等地表水 應盡可能將其改道 低洼地點的積水可以排干等 以消除對井田滲水的威脅 3 加強防洪工作 礦井應在雨季到來前對地面防水工程進行全面檢查 發(fā)現問題及時解決 同時制定雨季防水措施 組織搶險隊伍 儲備足夠的防洪物質 2 井下水害預防措施 l 掌握水情 觀測各種地下水源的變化 掌握地質構造位置及水文情況和小煤窯開采分布范圍 2 疏放降壓 在受水害威脅和有害水危險的礦井或采區(qū)進行專門的疏水工程 有計劃有步驟地將地下水進行疏放 達到安全開采水壓 3 探水放水 礦井必須做好水害分析預報 堅持 有疑必探 先探后掘 的探放水原則 4 防水煤 巖 柱 對于各種水源在一般情況下都應采取疏干或堵塞其入井通道 徹底解決水的威脅 5 注漿堵水 將水泥砂漿等堵水材料 通過鉆孔注入滲水地層的裂隙 滲洞 斷層破碎帶 待其凝自硬化 將涌水通道充填堵塞 起到防水作用 6 防水設施 在井下巷道適當地點留設防水閘門或預留防水墻的位置 在水害發(fā)生時使之分區(qū)隔離 縮小災情和控制水害范圍 確保礦井安全 七頂板災害防治頂板事故是指 在井下建設和生產過程中 因為頂板意外冒落造成的人員傷亡 設備損壞和生產中止等事故 任何一個井下作業(yè)人員每時每刻都在和頂板打交道 疏忽了就要挨砸 頂板事故是煤礦五大自然災害之一 它的特點是 占全國煤礦事故總起數的比例和總死亡人數的比例最高 在特大事故中所占比例較小和一次死亡人數較少 一 冒頂原因井下采掘工作面發(fā)生冒頂的原因很多 也很復雜 但總的來說主要有以下兩方面的原因 1 客觀原因 l 采煤過程中因圍巖應力重新分布 采煤方法選擇不當和巷道布置位置不合理 所需支承壓力大于支護的支撐力 從而造成頂板垮落冒頂事故 2 工作面遇到突然出現的地質構造 在按章作業(yè)情況之下 因設計時資料不全 也會發(fā)生冒頂現象 如采煤工作面出現小斷層 工作中沒注意分析與觀察 采取通常的支護方法往往發(fā)生冒頂事故 2 主觀原因 l 采掘工作規(guī)格質量低劣 作業(yè)時不堅持敲幫問頂 發(fā)現隱患不及時排除 控頂距離掌握不當 空頂作業(yè) 違章放炮 冒險回柱作業(yè) 2 管理不善 煤礦生產管理不同于其他行業(yè) 井下生產條件隨時有所變化 生產管理者不深入現場 不帶班作業(yè) 不嚴格按三大規(guī)程辦事 盲目開采 違章指揮 紀律松弛等 常常會造成事故 三 冒頂預兆1 響聲 頂板壓力急劇增大時 支架或支柱下縮發(fā)生很大聲響 有時還會出現頂板發(fā)生斷裂的悶雷聲 即煤炮 板炮 2 掉碴 頂板嚴重破裂時 出現頂板掉碴現象 掉碴越多 說明頂板壓力越大 3 片幫 冒頂前 煤壁所承受的支承壓力增加 煤變松軟 片幫煤比平時增多 甚至還有煤的壓出和突出 4 裂隙 一旦出現新的裂隙或裂縫加寬加深時 就有冒頂的可能 5 漏頂 破碎的偽頂或直接頂 在大面積冒落以前 有時會因背頂不嚴或支架不牢出現漏頂現象 漏頂后 支架棚梁托空 支架松動 當巖石繼續(xù)冒落時 就會出現大面積冒頂事故6 脫層 頂板將要冒落時 往往出現頂板脫層現象 采用敲幫問頂法不容易發(fā)現 當基本頂冒落時 則將發(fā)生沒有預兆的大面積冒頂或切頂 四 采煤工作面頂板災害防治按照發(fā)生冒頂事故的力學原因分析 可將采煤工作面頂板災害分為三大類 它們的防治措施也不相同 1 堅硬頂板壓垮型冒頂堅硬頂板壓垮型冒頂是指采空區(qū)內大面積懸露的堅硬頂板在短時間內突然塌落 將工作面壓垮而造成的大型頂板事故 堅硬頂板壓垮型冒頂事故的預防措施是 改變頂板巖層的物理力學性質及減小頂板懸露面積 加強工作面支護 2 破碎頂板漏垮型冒頂在采煤工作面某個地點由于支護失效而發(fā)生局部漏冒 破碎頂板就有可能從該處開始沿工作面往上全部漏完 造成支架失穩(wěn) 導致漏垮型冒頂事故 破碎頂板漏垮型冒頂事故的預防措施是 首先要求支護完整 不致出現頂板局部漏洞 若出現局部漏洞 立即加以堵塞 以防其進一步擴大 3 復合頂板摧垮型冒頂所謂復合頂板就是由下軟上硬多層巖石組成的頂板 在工作面開采過程中 由于下部軟巖下沉 與上部硬巖離層 支架處于失穩(wěn)狀態(tài) 一旦遇有外力作用 工作面支架因水平方向的推力而發(fā)生傾倒 造成摧垮型冒頂事故 復合頂板摧垮型冒頂事故的預防措施是 1 在工作面上下平巷掘進時不要破壞其復合頂板 應托偽頂施工 2 工作面初次推采時不要向采空區(qū)側前進 3 避免上下平巷與工作面斜交形成三角形 4 嚴禁仰斜開采 5 提高支柱的初撐力 6 用拉鉤器將工作面支架上下連成一體 7 靈活地應用戧柱或戧棚 使它們迎著頂板巖層可能推移的方向支設 八井下爆破安全注意事項1 井下爆破工作必須由專職爆破工擔任爆破工必須經過專門培訓 取得特種作業(yè)操作資格證 持證上崗 在爆破作業(yè)中必須嚴格執(zhí)行 爆破安全規(guī)程 和 爆破作業(yè)說明書 2 認真執(zhí)行 一炮三檢制 必須在工作面裝藥前 放炮前和放炮后都檢查放炮地點20m范圍內的瓦斯?jié)舛?煤礦安全規(guī)程 規(guī)定 當瓦斯?jié)舛瘸^1 時 不準使用煤電鉆打眼 不準裝藥 3 嚴格執(zhí)行 三人連鎖放炮制 班長 瓦斯檢驗工和爆破工3人在爆破作業(yè)全過程中都要密切配合 并執(zhí)行換牌制度 執(zhí)行 三人連鎖放炮制 5 堅持 十不準 放炮原則 l 工作面工具未收拾好 機電設備和電纜未加以保護時 不準放炮 2 工作面未檢查瓦斯?jié)舛然?0m范圍內瓦斯?jié)舛冗_到l 時 不準放炮 3 在有瓦斯煤塵爆炸危險的煤層工作面20m范圍內未清掃煤塵或灑水滅塵時 不準放炮 4 工作面風量不足時 不準放炮 5 工作面安全出口不安全 不暢通 工作面頂板支架不完整 煤壁片幫 有傘檐等