王德明-礦井通風(fēng)

礦井通風(fēng)煤礦瓦斯與火災(zāi)防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任中煤勞保學(xué)會礦井通風(fēng)專委會主任

全國煤礦總工程師安全培訓(xùn)王德明主要內(nèi)容前言煤礦重特大事故特點(diǎn)礦井通風(fēng)基礎(chǔ)構(gòu)建可靠通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)常見隱患及典型案例剖析煤礦重特大事故防治總結(jié)“國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知”（國發(fā)〔2010〕23號）要求全面加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作，堅(jiān)決遏制重特大事故。礦井通風(fēng)知識是防治煤礦重特大事故的有力武器，本講座重點(diǎn)講述礦井通風(fēng)與重特大事故的關(guān)系。一、前言

為了深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，促進(jìn)安全生產(chǎn)理論和實(shí)踐的創(chuàng)新發(fā)展，國家安監(jiān)總局提出了“通風(fēng)可靠、抽采達(dá)標(biāo)、監(jiān)控有效、管理到位”的瓦斯綜合治理工作體系。

“通風(fēng)可靠”是煤礦災(zāi)害防治工作的基礎(chǔ)。構(gòu)建安全可靠的通風(fēng)系統(tǒng)是保障礦井安全生產(chǎn)、提高礦井抗災(zāi)能力和防治煤礦重特大事故的一項(xiàng)標(biāo)本兼治、重在治本的關(guān)鍵之策。通風(fēng)可靠是防治重特大事故的治本之策之一一、前言社會高度關(guān)注煤礦重特大事故的發(fā)生。近年煤礦安全總形勢有很大好轉(zhuǎn)，但重特大事故仍時(shí)常發(fā)生，2010年發(fā)生重特大事故24起，死亡532人，事故起數(shù)和死亡人數(shù)比2009年同比增加20%和4.5%。煤礦重特大事故的防治是煤礦安全生產(chǎn)工作的重中之重。一、前言礦井是地下作業(yè)，礦井通風(fēng)是保證礦井生產(chǎn)的基礎(chǔ)，井下發(fā)生災(zāi)變，如破壞通風(fēng)系統(tǒng)，就會造成重特大事故。破壞通風(fēng)系統(tǒng)的主要災(zāi)害：

瓦斯與煤塵爆炸火災(zāi)

煤與瓦斯突出

突水二、煤礦重特大事故特點(diǎn)1、煤礦重特大事故的主要類型熱動力災(zāi)害二、煤礦重特大事故的主要特點(diǎn)1、煤礦重特大事故的主要類型

建國以來，全國煤礦共發(fā)生百人以上死亡事故24起，其中熱動力災(zāi)害事故22起，占總事故的91.7%。1、煤礦重特大事故的主要類型二、煤礦重特大事故的主要特點(diǎn)9煤礦井下瓦斯爆炸試驗(yàn)爆炸沖擊波高溫環(huán)境有害氣體二、煤礦重特大事故特點(diǎn)2、熱動力災(zāi)害的致災(zāi)因素10某礦井下巷道中爆炸后的現(xiàn)場熱動力災(zāi)害：（1）爆炸沖擊波

煤礦井下現(xiàn)采用的隔爆巖粉棚或水槽只起隔阻火焰作用，不能抑制爆炸沖擊波。11熱動力災(zāi)害：（2）高溫環(huán)境煤礦井下受限空間發(fā)生熱動力災(zāi)害會造成高溫環(huán)境，溫度可高達(dá)1000

℃以上。12在高溫條件下，鋼材的耐火溫度有限，標(biāo)準(zhǔn)工字鋼梁的耐火極限分別為15min，鋼梁內(nèi)部達(dá)到臨界溫度:平均溫度538℃，最高溫度649℃。因此，救生艙在熱動力災(zāi)害條件下難以滿足救生需要。熱動力災(zāi)害：（2）高溫環(huán)境有害氣體的擴(kuò)散是造成煤礦井下熱動力重特大事故的原因；通風(fēng)系統(tǒng)不可靠是造成有害氣體擴(kuò)散的原因；因此，通風(fēng)系統(tǒng)不可靠是造成煤礦井下熱動力重特大事故的必要條件之一。熱動力災(zāi)害：（3）有害氣體火災(zāi)的燃燒類型擴(kuò)散燃燒高濃度的可燃?xì)怏w與空氣邊混合邊燃燒的燃燒現(xiàn)象。

預(yù)混燃燒可燃?xì)怏w與空氣預(yù)先混合好后的燃燒（爆炸）。

通風(fēng)系統(tǒng)不良不僅造成災(zāi)變氣體大范圍擴(kuò)散，也是造成瓦斯預(yù)混燃燒氣體的必要條件。通風(fēng)不良與瓦斯爆炸事故的關(guān)系1、礦井通風(fēng)的任務(wù)

向井下作業(yè)地點(diǎn)提供新鮮空氣氧濃度（體積）/%主要癥狀171510～126～9靜止時(shí)無影響，工作時(shí)能引起喘息和呼吸困難呼吸及心跳急促，耳鳴目眩，感覺和判斷能力降低，失去勞動能力失去理智，時(shí)間稍長有生命危險(xiǎn)失去知覺，呼吸停止，如沒有及時(shí)搶救幾分鐘內(nèi)可能導(dǎo)致死亡

確保采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中氧氣濃度不得低于20%。稀釋和排出井下各種有害氣體及粉塵稀釋和排除的主要有害氣體：甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、二氧化氮、氨氣等。二、礦井通風(fēng)基礎(chǔ)CO不同濃度及作用時(shí)間對人的影響一氧化碳危害性：與血紅蛋白的結(jié)合力比氧與血紅蛋白的結(jié)合力大200~300倍。其危害主要取決于一氧化碳濃度和與人的接觸時(shí)間。1、礦井通風(fēng)的任務(wù)2、礦井通風(fēng)系統(tǒng)組成礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由通風(fēng)動力及其裝置、井巷通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)流控制設(shè)施組成。礦井通風(fēng)裝備（主通風(fēng)機(jī)）18英國豪頓主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)裝備的可靠性不斷提高，對旋式通風(fēng)機(jī)、大型通風(fēng)機(jī)都已在國內(nèi)廣泛使用。18對旋式通風(fēng)機(jī)風(fēng)井防爆門是礦井通風(fēng)系統(tǒng)最主要的安全部件。要求設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)嚴(yán)密、維護(hù)良好、動作可靠。實(shí)際使用中防爆門可能的安全問題主要有漏風(fēng)嚴(yán)重、開啟困難、沖開后不能自行復(fù)位、不滿足反風(fēng)要求等。礦井通風(fēng)裝備（防爆門）礦井通風(fēng)裝備（防爆門）某礦井下發(fā)生爆炸后防爆門被沖擊波沖開的現(xiàn)場火風(fēng)壓節(jié)流效應(yīng)礦井災(zāi)變時(shí)期風(fēng)流紊亂的原因

3、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)礦井正常時(shí)期，礦井主通風(fēng)機(jī)與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的匹配關(guān)系構(gòu)建起一定的通風(fēng)系統(tǒng)。一旦發(fā)生災(zāi)變，會造成通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，不合理的通風(fēng)系統(tǒng)受災(zāi)變影響大，易造成事故的擴(kuò)大。3、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)2）下行通風(fēng)主干風(fēng)路的風(fēng)流逆轉(zhuǎn)（1）上行通風(fēng)旁側(cè)支路的風(fēng)流逆轉(zhuǎn)三、構(gòu)建可靠通風(fēng)系統(tǒng)主要通風(fēng)機(jī)總效率多風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度采區(qū)的通風(fēng)均衡度礦井回風(fēng)段阻力比礦井開采集中度等積孔礦井通風(fēng)總阻力回風(fēng)流瓦斯?jié)舛蕊L(fēng)量供需綜合指數(shù)采區(qū)的通風(fēng)設(shè)施數(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理系統(tǒng)簡單煤礦通風(fēng)系統(tǒng)可靠性設(shè)施可靠風(fēng)量風(fēng)質(zhì)達(dá)標(biāo)抗災(zāi)能力強(qiáng)采區(qū)內(nèi)部漏風(fēng)率風(fēng)流逆轉(zhuǎn)危險(xiǎn)度

可靠通風(fēng)系統(tǒng)的首要特征是系統(tǒng)簡單，即要求礦井用風(fēng)地點(diǎn)少且分布合理、通風(fēng)方式和生產(chǎn)布局簡單。通風(fēng)系統(tǒng)越簡單，井下風(fēng)流的穩(wěn)定性和可控性越好，系統(tǒng)的抗災(zāi)能力越強(qiáng)。采用礦井通風(fēng)總阻力和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)作為評價(jià)通風(fēng)系統(tǒng)是否簡單的指標(biāo)，易行、便于操作。1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)簡單三、構(gòu)建可靠通風(fēng)系統(tǒng)25進(jìn)風(fēng)進(jìn)風(fēng)回風(fēng)首采工作面采空區(qū)高濃瓦斯富集區(qū)出煤沿空留巷瓦斯抽采鉆孔回風(fēng)Y型通風(fēng)首采工作面平面圖采區(qū)工作面的通風(fēng)方式采用U型或Y型傳統(tǒng)的U型工作面通風(fēng)方式1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)簡單26采、掘工作面應(yīng)實(shí)行獨(dú)立通風(fēng)，杜絕串聯(lián)通風(fēng)、擴(kuò)散通風(fēng)、利用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)等現(xiàn)象。嚴(yán)禁突出煤層突出危險(xiǎn)區(qū)域采掘工作面回風(fēng)直接切斷其他工作面唯一安全出口現(xiàn)象。按《規(guī)程》規(guī)定設(shè)置專用回風(fēng)巷。采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)巷應(yīng)貫穿整個(gè)采區(qū)，嚴(yán)禁一段為進(jìn)風(fēng)、一段為回風(fēng)。2、采區(qū)實(shí)行分區(qū)通風(fēng)（獨(dú)立通風(fēng)）采區(qū)兩進(jìn)一回通風(fēng)方式采區(qū)專用回風(fēng)上山27通風(fēng)系統(tǒng)不合理實(shí)例輔助通風(fēng)機(jī)采、掘面未實(shí)現(xiàn)獨(dú)立通風(fēng)實(shí)例3、礦井通風(fēng)阻力分布合理

通風(fēng)系統(tǒng)可分為進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段。三段的阻力分布（比例）是反映礦井通風(fēng)系統(tǒng)的抗災(zāi)能力的一個(gè)標(biāo)志。進(jìn)風(fēng)段從進(jìn)風(fēng)井口到采區(qū)石門之間的巷道；用風(fēng)段從采區(qū)進(jìn)風(fēng)石門到采區(qū)回風(fēng)石門之間的巷道；回風(fēng)段從回風(fēng)石門到排風(fēng)井口。新設(shè)計(jì)礦井一般進(jìn)風(fēng)段阻力占總阻力25%、用風(fēng)段占45%、回風(fēng)段占30%為宜。隨著礦井服務(wù)年限的增加，回風(fēng)段的阻力會有所增大，但回風(fēng)段的阻力應(yīng)不超過總阻力的60%。

通風(fēng)阻力小1500-2000Pa為理想通風(fēng)阻力，不應(yīng)超過3000Pa。

通風(fēng)阻力分布合理礦井最大阻力路線上的回風(fēng)段阻力占全礦井總阻力的百分比30-50%。系統(tǒng)均衡各采區(qū)供風(fēng)量和通風(fēng)阻力應(yīng)盡量均衡。3、礦井通風(fēng)阻力分布合理31圖42-2煤系統(tǒng)過三盤區(qū)綜采面風(fēng)路通風(fēng)阻力分布規(guī)律（A-B’

進(jìn)風(fēng)段，B’-C’用風(fēng)段，C`-D回風(fēng)段,2008年實(shí)測結(jié)果）圖31-2煤系統(tǒng)過四盤區(qū)綜采面風(fēng)路通風(fēng)阻力分布規(guī)律（A-B進(jìn)風(fēng)段，B-C用風(fēng)段，C-D回風(fēng)段,2008年實(shí)測結(jié)果）礦井通風(fēng)阻力分布不合理實(shí)例3、礦井通風(fēng)阻力分布合理通風(fēng)分區(qū)均衡和獨(dú)立各分區(qū)的通風(fēng)機(jī)壓力差值小，多風(fēng)機(jī)共同作用的公共段阻力占總阻力的百分比小。主通風(fēng)機(jī)效率高

主要通風(fēng)機(jī)效率>70%時(shí)，風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)在穩(wěn)定范圍內(nèi)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)性好。

采區(qū)通風(fēng)設(shè)施數(shù)少反映通風(fēng)設(shè)施的可靠性，通風(fēng)設(shè)施越少，可靠性越高。漏風(fēng)小

礦井有效風(fēng)量率不低于87％。4、通風(fēng)設(shè)施可靠風(fēng)量滿足要求礦井主要用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量供需情況，用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量供需比在1.2左右為佳，不應(yīng)過大，否則會使通風(fēng)阻力呈平方關(guān)系增大，阻力過大會帶來安全隱患，且在經(jīng)濟(jì)上也不合理。風(fēng)質(zhì)安全可靠風(fēng)流滿足《規(guī)程》規(guī)定。5、風(fēng)量風(fēng)質(zhì)達(dá)標(biāo)作業(yè)面與人數(shù)少同一采區(qū)同一煤層的掘進(jìn)工作面數(shù)、采煤工作面數(shù)、采區(qū)內(nèi)最多工作人數(shù)和礦井采區(qū)數(shù)少。對于同一個(gè)礦井，采區(qū)、工作面數(shù)越多，必然造成通風(fēng)控制設(shè)施增多，系統(tǒng)不穩(wěn)定，抗災(zāi)能力差；再加上人員過度集中，管理困難，增大了事故隱患。風(fēng)流穩(wěn)定可靠災(zāi)變時(shí)期發(fā)生風(fēng)流逆轉(zhuǎn)的危險(xiǎn)度小，根據(jù)是否采用下山開采，下山開采是否完整（是否采用“剃頭下山”開采）和是否具有局部反風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)。5、抗災(zāi)能力強(qiáng)四、通風(fēng)系統(tǒng)常見缺陷通風(fēng)系統(tǒng)常見缺陷采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)不合理通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量不足抗災(zāi)能力薄弱剃頭下山開采多頭多點(diǎn)同時(shí)作業(yè)一巷多用缺少專用回風(fēng)巷超通風(fēng)能力生產(chǎn)風(fēng)流短路漏風(fēng)嚴(yán)重局部通風(fēng)管理混亂阻力分布不合理通風(fēng)設(shè)施不可靠串聯(lián)通風(fēng)

建國以來我國發(fā)生的百人以上煤礦事故序號時(shí)間煤礦事故類型死亡人數(shù)11950.2.27河南省宜洛煤礦老李溝井瓦斯爆炸18721954.12.6內(nèi)蒙古包頭大發(fā)煤礦瓦斯煤塵爆炸，并引起火災(zāi)10431960.5.9山西大同礦務(wù)局老白洞煤礦煤塵爆炸68441960.5.14重慶松藻礦務(wù)局松藻二井煤與瓦斯突出12551960.11.28河南平頂山礦務(wù)局龍山廟煤礦瓦斯煤塵爆炸18761960.12.15重慶中梁山煤礦南井瓦斯煤塵爆炸12471961.3.16遼寧撫順礦務(wù)局勝利煤礦電氣火災(zāi)11081968.10.24山東新汶礦務(wù)局華豐煤礦煤塵爆炸10891969.4.4山東新汶礦務(wù)局潘西煤礦二號井煤塵爆炸115101975.5.11陜西銅川礦務(wù)局焦坪煤礦前衛(wèi)斜井瓦斯煤塵爆炸101111977.2.24江西豐城礦務(wù)局坪湖煤礦瓦斯爆炸114序號時(shí)間煤礦事故類型死亡人數(shù)121981.12.24河南平頂山礦務(wù)局五礦瓦斯煤塵爆炸133131991.4.21山西洪洞縣三交河煤瓦斯煤塵爆炸147141996.11.27山西大同市新榮區(qū)郭家窯鄉(xiāng)東村煤礦瓦斯煤塵爆炸114152000.9.27貴州省水城礦務(wù)局木沖溝煤礦瓦斯煤塵爆炸162162002.6.20黑龍江雞西礦業(yè)集團(tuán)公司城子河煤礦瓦斯爆炸124172004.10.20河南鄭州礦務(wù)局大平煤礦煤與瓦斯突出引發(fā)瓦斯爆炸148182004.11.28陜西省銅川礦務(wù)局陳家山煤礦瓦斯爆炸166192005.2.14遼寧阜新礦業(yè)(集團(tuán))公司孫家灣煤礦瓦斯爆炸214202005.8.7廣東省梅州市興寧市黃槐鎮(zhèn)大興煤礦透水123212005.11.27黑龍江龍煤集團(tuán)七臺河分公司東風(fēng)煤礦煤塵爆炸171222005.12.７河北唐山市開平區(qū)劉官屯煤礦瓦斯爆炸108232007.12.5山西臨汾市洪洞縣瑞之源煤業(yè)公司瓦斯爆炸105242009.11.21黑龍江鶴崗新興煤礦煤與瓦斯突出引發(fā)瓦斯爆炸108

建國以來我國發(fā)生的百人以上煤礦事故38五、典型事故案例剖析貴州水城木沖溝“2000.9.27”特大瓦斯爆炸事故河南鄭州大平“2004.10.20”特大瓦斯爆炸事故陜西銅川陳家山“2004.11.28”特大瓦斯爆炸事故遼寧阜新孫家灣“2005.2.14”特大瓦斯爆炸事故河北唐山劉官屯“2005.12.7”特大瓦斯煤塵爆炸事故山西西山屯蘭“2009.2.22”特大瓦斯爆炸事故1、貴州水城木沖溝煤礦“9.27”事故案例2000年9月27日，貴州水城木沖溝礦發(fā)生瓦斯煤塵爆炸事故，造成162人死亡，37人受傷。

通風(fēng)問題：通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜（一個(gè)區(qū)段兩段回采，2個(gè)生產(chǎn)工作面、1個(gè)準(zhǔn)備面和6個(gè)掘進(jìn)面）；剃頭下山；通風(fēng)設(shè)施管理不善（+1813水平石門的三道風(fēng)門開啟頻繁），漏風(fēng)，供風(fēng)不足；無計(jì)劃停風(fēng)；供風(fēng)不足。局部風(fēng)機(jī)停風(fēng)積存大量瓦斯巷道，正排放瓦斯

循環(huán)風(fēng)新鮮風(fēng)不夠四臺局部風(fēng)機(jī)用，產(chǎn)生循環(huán)風(fēng),高濃度瓦斯回流，遇拆卸礦燈的火源引起爆炸。木沖溝礦因循環(huán)風(fēng)引起瓦斯爆炸示意圖22時(shí)09分12秒～22時(shí)12分26秒瓦斯?jié)舛葟?.12%升到40%以上.2、大平煤礦“10.20”事故瓦斯突出及擴(kuò)散過程演示22時(shí)31分31秒~22時(shí)35分15秒,瓦斯?jié)舛葟?.17%升到4.0%.21軌道下山巖石掘進(jìn)工作面,突出煤巖量約1894t,瓦斯量25萬m322時(shí)32分16秒~22時(shí)39分45秒,瓦斯?jié)舛葟?.5%升到6.3%.2004年10月20日，鄭煤大平煤礦井下發(fā)生特大型煤與瓦斯突出引發(fā)特別重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡。2、大平煤礦“10·20”特大瓦斯爆炸事故大平煤礦21回風(fēng)上山處的現(xiàn)場照片433、陜西銅川陳家山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)平面圖443、陜西銅川陳家山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)平面圖453、陜西銅川陳家山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)平面圖415運(yùn)順415回風(fēng)巷415高位巷1號聯(lián)絡(luò)巷四總回四皮下四軌下415灌漿巷415工作面注水、注漿、注凝膠

24日16時(shí)起加快工作面的推進(jìn)度,事故發(fā)生前推進(jìn)27m。28日7時(shí)06分,下隅角尾梁后部強(qiáng)制放頂放炮引起瓦斯爆炸.24日12時(shí)10

分,上隅角再次爆燃。23日10時(shí)40分,上隅角放炮引起爆燃23日10時(shí)50分,85架附近發(fā)現(xiàn)明火。

24日12時(shí)14分53號尾梁著火,經(jīng)灑水火滅。

工作面推進(jìn)陜西銅川陳家山415工作面爆源點(diǎn)3、陜西銅川陳家山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)平面圖226139364923355614、遼寧阜新“2.14”孫家灣煤礦瓦斯爆炸事故

通風(fēng)缺陷：采用剃頭下山開采，采區(qū)系統(tǒng)不完整；回采面、掘進(jìn)面共用一條進(jìn)風(fēng)巷，沒有實(shí)現(xiàn)獨(dú)立通風(fēng)；采區(qū)無專用回風(fēng)巷，通風(fēng)系統(tǒng)不可靠。

2005年2月14日，孫家灣煤礦發(fā)生瓦斯爆炸，死亡214人。4、孫家灣煤礦瓦斯異常涌出與瓦斯爆炸時(shí)間序列示意圖14時(shí)55分盲斜下山瓦斯?jié)舛冗_(dá)4%。2%的積聚瓦斯于14時(shí)49分排出。配電點(diǎn)處14時(shí)53分瓦斯?jié)舛冗_(dá)8%。15時(shí)01分發(fā)生瓦斯爆炸。爆炸前,瓦斯?jié)舛?.2%。爆炸前，瓦斯?jié)舛?.2%。瓦斯?jié)舛冗_(dá)2.7%。14時(shí)49分38秒沖擊地壓發(fā)生；14時(shí)50分至14時(shí)52分瓦斯?jié)舛扔?.29%升至4%以上。

5、河北唐山劉官屯煤礦“12.7”瓦斯煤塵爆炸事故事故發(fā)生于2005年12月7日15時(shí)14分，死亡108人；其爆源位于1193（下）工作面切眼；回風(fēng)下山風(fēng)門打開風(fēng)流短路，工作面瓦斯積聚，回柱火花引爆瓦斯，煤塵參與爆炸。6、山西西山屯蘭煤礦特大瓦斯爆炸事故2009年2月22日，山西西山屯蘭煤礦發(fā)生的死亡78人的特大瓦斯爆炸事故，局部通風(fēng)機(jī)安設(shè)在一個(gè)處于微風(fēng)或無風(fēng)的聯(lián)絡(luò)巷中，此外將排瓦斯巷代替采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)有的回風(fēng)巷。