礦井通風(fēng)及主要災(zāi)害防治 (徐)

煤礦通風(fēng)管理及主要災(zāi)害防治生產(chǎn)技術(shù)科

徐忠峰礦井通風(fēng)管理及主要災(zāi)害防治第一節(jié)礦井通風(fēng)管理第二節(jié)礦井瓦斯防治第三節(jié)礦井防塵第四節(jié)礦井防滅火第五節(jié)礦井防治水第六節(jié)礦井頂板事故防治第一節(jié)礦井通風(fēng)管理第一節(jié)礦井通風(fēng)管理一、“一通三防”的概念一通：礦井通風(fēng)；三防：防瓦斯、防煤塵、防火。二、礦井通風(fēng)把地面新鮮空氣源源不斷地送入井下的過(guò)程。三、礦井通風(fēng)的任務(wù)和目的任務(wù)：⑴連續(xù)供給井下足夠的新鮮空氣，保證人員生存需氧；⑵沖淡和排除井下有毒有害氣體及浮游礦塵、水蒸氣等；

⑶提供良好的氣候條件、作業(yè)環(huán)境，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)；⑷保障人身健康和生命安全，發(fā)揮效能，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。目的：使風(fēng)流能夠按擬訂的路線(xiàn)流動(dòng)，源源不斷供給井下新鮮空氣，維持人員生命健康需要，保證礦井安全生產(chǎn)。氣體色、味、臭相對(duì)密度水溶性毒理燃燒爆炸性來(lái)源氧無(wú)1.11微無(wú)無(wú)大氣氮無(wú)0.97微無(wú)無(wú)大氣、有機(jī)物腐爛、爆破、煤巖層涌出二氧化碳微酸臭1.52易刺激無(wú)氧化、燃燒、礦物分解、煤巖層涌出、呼吸四、礦井空氣的主要成分

地面空氣的的主要成分及體積含量：氧20.90﹪；氮78.13﹪；二氧化碳0.03﹪；氬0.93﹪；其他稀有氣體0.01﹪。此外還含有數(shù)量不定的水蒸氣、微生物和灰塵等。第一節(jié)礦井通風(fēng)管理*這些氣體在《煤礦安全規(guī)程》最高允許濃度限時(shí)，能嗅出。氣體名稱(chēng)色、味、臭相對(duì)密度融水性毒理燃燒、爆炸性危害性來(lái)源甲烷無(wú)0.55不易無(wú)有（5-16）﹪含量較高時(shí)降低氧濃度，易使人窒息；燃燒；爆炸煤、巖層涌出一氧化碳無(wú)0.97微劇毒有(13-75)﹪與血液中的血色素的親和力比氧氣大250-300倍，使血液中毒，人體因缺氧窒息、中毒以至死亡火災(zāi)；爆破、煤自燃、煤塵瓦斯爆炸二氧化氮紅褐色刺激1.57極易劇毒無(wú)和水結(jié)合成硝酸，破壞肺組織引起肺水腫；刺激眼、鼻、呼吸道爆破硫化氫*

微甜臭雞蛋味1.19易劇毒有（4.3-46）％使血液中毒；對(duì)眼睛粘膜及呼吸系統(tǒng)有強(qiáng)烈刺激有機(jī)物腐爛、煤巖涌出、礦物水解、爆破二氧化硫硫磺味2.2易劇毒無(wú)與眼、呼吸道的濕表面接觸形成硫酸，腐蝕，肺水腫，以至死亡涌出、含硫礦爆破、氧化及燃燒氫氣無(wú)0.07不溶無(wú)有（4-7）％濃度達(dá)到一定范圍時(shí)爆炸火區(qū)水蒸氣分解、電池充電氨氣惡臭味0.6易劇毒無(wú)刺激皮膚、呼吸道、頭暈，重者肺水腫火災(zāi)、爆炸五、礦井空氣中常見(jiàn)有害氣體的性質(zhì)、來(lái)源及對(duì)人體的危害第一節(jié)礦井通風(fēng)管理六、礦井井下空氣成分規(guī)定《煤礦安全規(guī)程》第100條：采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中，氧氣濃度不低于20％，二氧化碳濃度不超過(guò)0.5％.有害氣體濃度規(guī)定如下：有害氣體名稱(chēng)符號(hào)最高允許濃度（%）一氧化碳二氧化氮二氧化硫硫化氫氨CONO2SO2H2SNH30.00240.000250.00050.000660.004第一節(jié)礦井通風(fēng)管理第一節(jié)礦井通風(fēng)管理七、礦井通風(fēng)系統(tǒng)

是向礦井各用風(fēng)點(diǎn)供給新鮮空氣、排出污濁空氣的通風(fēng)方式、通風(fēng)方法、通風(fēng)網(wǎng)路和通風(fēng)設(shè)施的總稱(chēng)。是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分。1、通風(fēng)方式

指礦井進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)井的布置方式。按位置不同，可分為中央式、對(duì)角式、區(qū)域式及混合式。改變礦井通風(fēng)方式是礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造的主要方法之一。中央式：進(jìn)、回風(fēng)井大致位于井田走向中央。對(duì)角式：進(jìn)風(fēng)井位于井田中央，回風(fēng)井設(shè)在井田上部邊界沿走向的兩翼。區(qū)域式：在井田的每一個(gè)生產(chǎn)區(qū)域均開(kāi)鑿進(jìn)、回風(fēng)井，分別構(gòu)成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)?；旌鲜剑簝煞N或兩種以上的通風(fēng)方式綜合應(yīng)用的通風(fēng)方式稱(chēng)為混合式通風(fēng)方式。(a)中央并列式主井副井風(fēng)井第一節(jié)礦井通風(fēng)管理(b)中央分列式（中央邊界式）（凈石溝礦）風(fēng)井主井副井第一節(jié)礦井通風(fēng)管理（c）兩翼對(duì)角式風(fēng)井風(fēng)井主井副井第一節(jié)礦井通風(fēng)管理(d)分區(qū)對(duì)角式主井副井風(fēng)井風(fēng)井風(fēng)井第一節(jié)礦井通風(fēng)管理2、通風(fēng)方法：主要指礦井主要通風(fēng)機(jī)對(duì)礦井供風(fēng)的工作方法。（按通風(fēng)動(dòng)力的產(chǎn)生方法分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)）

按通風(fēng)機(jī)安裝位置有抽出式、壓入式和壓-抽混合式三種。我國(guó)90%以上的礦井采用抽出式通風(fēng)方法。壓入式：主要通風(fēng)機(jī)設(shè)在入風(fēng)井口，在壓入式通風(fēng)機(jī)作用下，礦井井巷大氣處在高于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ恼龎籂顟B(tài)。抽出式：主要通風(fēng)機(jī)設(shè)在回風(fēng)井口,在抽出式通風(fēng)機(jī)作用下,礦井井巷大氣處在低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ呢?fù)壓狀態(tài)。壓-抽混合式：主要通風(fēng)機(jī)分別設(shè)置于進(jìn)、回風(fēng)井口。主要用于壓入、抽出互相轉(zhuǎn)換的過(guò)渡期。第一節(jié)礦井通風(fēng)管理3、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)礦井或采區(qū)風(fēng)流按照生產(chǎn)要求在巷道中流動(dòng)時(shí)，風(fēng)流分岔、匯合線(xiàn)路的結(jié)構(gòu)形式和控制風(fēng)流的通風(fēng)構(gòu)筑物。

基本形式：串聯(lián)、并聯(lián)、角聯(lián)4、通風(fēng)設(shè)施控制礦井風(fēng)流流動(dòng)的通風(fēng)構(gòu)筑物。井下主要通風(fēng)設(shè)施有：風(fēng)墻、風(fēng)門(mén)、調(diào)節(jié)風(fēng)窗、風(fēng)橋八、幾種采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)

回采工作面通風(fēng)系統(tǒng)由工作面進(jìn)風(fēng)巷、采煤工作面和工作面回風(fēng)巷組成。采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)有U、Z、Y、雙Z、W和H形等形式。目前我國(guó)煤礦多采用U形通風(fēng)系統(tǒng)。第一節(jié)礦井通風(fēng)管理前進(jìn)式U型

后退式后退式前進(jìn)式Z型后退式前進(jìn)式型Y型W雙型ZH型九、礦井通風(fēng)機(jī)械

為礦井提供通風(fēng)動(dòng)力的機(jī)械設(shè)備。

主要有離心式、軸流式礦井主要通風(fēng)機(jī)。

十、掘進(jìn)工作面通風(fēng)

必須采用全風(fēng)壓通風(fēng)和礦井局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。

礦井局部通風(fēng)機(jī)工作方式也可分為壓入式、抽出式、抽-壓混合式。其優(yōu)缺點(diǎn)如下：第一節(jié)礦井通風(fēng)管理第一節(jié)礦井通風(fēng)管理第二節(jié)礦井瓦斯防治第二節(jié)礦井瓦斯防治一、礦井瓦斯的定義及性質(zhì)

1．礦井瓦斯的定義

從廣義上講，礦井瓦斯是指從煤層或巖層中放出或生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生并涌入到礦井內(nèi)的各種氣體的統(tǒng)稱(chēng)。

狹義的講，礦井瓦斯專(zhuān)指甲烷（CH4）。因?yàn)槠湓诘V井各種有害氣體中占比最大，可達(dá)80-90％。后面章節(jié)中所談的瓦斯概念，一般為甲烷。

2．礦井瓦斯的性質(zhì)瓦斯（甲烷）是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒的氣體。瓦斯比空氣輕，其比重為O.554，因此在煤礦井下常積聚在巷道頂部或上山迎頭。能迅速擴(kuò)散。滲透能力很強(qiáng)，是空氣的1.6倍。微溶于水，不助燃，但條件適宜時(shí)能發(fā)生燃燒和爆炸（濃度5-16％）。第二節(jié)礦井瓦斯防治二、礦井瓦斯的危害

1、瓦斯窒息。甲烷本身無(wú)毒，但當(dāng)空氣中其濃度較高時(shí)，就會(huì)相對(duì)降低空氣中氧氣濃度。

2、燃燒和爆炸。與空氣混合后，瓦斯?jié)舛?、氧氣濃度符合條件，遇高溫火源它能燃燒和爆炸。

3、瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象。有些煤層還能在短時(shí)間內(nèi)大量地噴出瓦斯或發(fā)生煤與瓦斯突出現(xiàn)象，產(chǎn)生很大的動(dòng)力破壞作用。

圖1-1-2煤體中瓦斯的賦存狀態(tài)示意圖1-自由瓦斯；2-吸著瓦斯；3-吸收瓦斯；4-煤體；5-空隙

三、煤層瓦斯的賦存狀態(tài)1、瓦斯的賦存狀態(tài)礦井瓦斯在煤、巖層中以?xún)煞N狀態(tài)存在，即自由狀態(tài)和吸附狀態(tài)。自由狀態(tài)又稱(chēng)游離狀態(tài)。吸附狀態(tài)分為兩種表現(xiàn)形式，即吸著狀態(tài)和吸收狀態(tài)。

2、自由瓦斯和吸附瓦斯關(guān)系二者是處于一種動(dòng)平衡狀態(tài)，即在一定條件下自由瓦斯和吸附瓦斯可以互相轉(zhuǎn)化。第二節(jié)礦井瓦斯防治第二節(jié)礦井瓦斯防治四、礦井瓦斯的涌出礦井瓦斯涌出形式瓦斯從煤層和巖層中的涌出形式有兩種：普通涌出和特殊涌出。1.普通涌出是指瓦斯從煤巖層表面孔隙中緩慢、均勻地涌出。它持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，涌出范圍廣，是礦井瓦斯的主要放散形式。2.特殊涌出包括瓦斯噴出和煤（巖）與瓦斯突出兩種形式。瓦斯噴出是指高壓瓦斯從煤巖裂隙中快速?lài)姵?；煤（巖）與瓦斯突出是指在很短時(shí)間內(nèi)從煤巖壁內(nèi)部向采掘工作空間突然噴出大量煤巖和瓦斯的現(xiàn)象。第二節(jié)礦井瓦斯防治五、礦井瓦斯等級(jí)礦井瓦斯等級(jí)是礦井瓦斯量大小和安全程度的基本標(biāo)志,礦井生產(chǎn)過(guò)程中,根據(jù)不同的瓦斯等級(jí)選用相應(yīng)的機(jī)電設(shè)備,采取相應(yīng)的通風(fēng)瓦斯管理制度,以保障安全生產(chǎn),并做到經(jīng)濟(jì)合理?！睹旱V安全規(guī)程》第133條規(guī)定，“一個(gè)礦井中，只要有一個(gè)煤（巖）層中發(fā)現(xiàn)過(guò)一次瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井；并依照礦井瓦斯等級(jí)的工作制度進(jìn)行管理?！钡V井瓦斯等級(jí)，根據(jù)礦井相對(duì)瓦斯涌出量、礦井絕對(duì)瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式，劃分為：1.瓦斯礦井：礦井相對(duì)瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且礦井絕對(duì)瓦斯涌出量小于或等于40m3/min；2.高瓦斯礦井：礦井相對(duì)瓦斯涌出量大于10m3/t或礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于40m3/min；3.煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井。第二節(jié)礦井瓦斯防治六、瓦斯爆炸的條件

①瓦斯?jié)舛?。在爆炸界限?nèi)，一般為5％～16％；②氧濃度。混合氣體中的氧濃度不低于12％；③引火溫度。有足夠能量的點(diǎn)火源650-750℃.

以上三條件必須同時(shí)具備（瓦斯三角形）。七、瓦斯爆炸的危害

1、產(chǎn)生高溫高壓沖擊波；(1000m/s；0.5-2MPa)

2、產(chǎn)生火焰鋒面；(100m/s；2150-2650℃)

3、產(chǎn)生有毒有害氣體;（CO、水蒸氣）八、預(yù)防瓦斯爆炸的措施（一）防止瓦斯積聚1.加強(qiáng)通風(fēng)管理。保證工作面足夠的供風(fēng)量；2.認(rèn)真進(jìn)行瓦斯檢查與監(jiān)測(cè)；3.及時(shí)處理局部積存的瓦斯；4.抽放瓦斯。（二）防止瓦斯引燃的措施1.防止明火。嚴(yán)禁攜帶煙草和點(diǎn)火物品下井。嚴(yán)格井下動(dòng)火。2.嚴(yán)格火藥、爆破管理。采掘工作面都必須使用取得產(chǎn)品許可證的煤礦許用炸藥和煤礦許用電雷管。禁止放明炮、糊炮。

3.防止出現(xiàn)電火花。井下使用的機(jī)械和電氣設(shè)備，以及供電網(wǎng)路都必須符合《規(guī)程》規(guī)定。不準(zhǔn)帶電作業(yè)。4.其它火源防治。防止機(jī)械摩擦火花引燃瓦斯。過(guò)熱防護(hù)和降溫。第二節(jié)礦井瓦斯防治九、礦井瓦斯治理的方針、體系

“十二字方針”：先抽后采、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)。

“十六字體系”：通風(fēng)可靠；抽采達(dá)標(biāo)；監(jiān)控有效；管理到位。

關(guān)系：十六字體系是十二字方針的具體體現(xiàn)、深化和發(fā)展：

通風(fēng)可靠：系統(tǒng)合理；風(fēng)量充足；風(fēng)流穩(wěn)定；設(shè)施完好。

抽采達(dá)標(biāo)：多措并舉；應(yīng)抽盡抽；抽采平衡；效果達(dá)標(biāo)。

監(jiān)控有效：裝備齊全；數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；處置迅速；斷電可靠。

管理到位：責(zé)任明確；制度完善；執(zhí)行有力；監(jiān)督嚴(yán)格。第二節(jié)礦井瓦斯防治十、“四位一體”防突措施

1、突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)；

2、防治突出措施；（區(qū)域和局部?jī)深?lèi)）

3、防治突出措施的效果檢驗(yàn)；

4、安全防護(hù)措施。十一、掘進(jìn)工作面“三專(zhuān)兩閉鎖”

“三專(zhuān)”：專(zhuān)用變壓器、專(zhuān)用電纜、專(zhuān)用開(kāi)關(guān)；“兩閉鎖”：風(fēng)電閉鎖，瓦斯電閉鎖。第二節(jié)礦井瓦斯防治第三節(jié)礦井防塵第三節(jié)礦井防塵一、礦塵定義是指在礦山生產(chǎn)和建設(shè)過(guò)程中所產(chǎn)生的各種煤、巖微粒的總稱(chēng)。二、礦塵的分類(lèi)礦塵除按其成分可分為巖塵、煤塵等多種無(wú)機(jī)礦塵外，尚有多種不同的分類(lèi)方法。常用的分類(lèi)方法：1．按礦塵粒徑劃分(1)粗塵；(2)細(xì)塵；(3)微塵；(4)超微塵。2．按礦塵的存在狀態(tài)劃分(1)浮游礦塵；(2)沉積礦塵。三、礦塵的危害

礦塵具有很大的危害性，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)污染工作場(chǎng)所，降低工作場(chǎng)所能見(jiàn)度，增加工傷事故的發(fā)生；(2)引起職業(yè)病。長(zhǎng)期吸入引起身體器官病變，重者會(huì)導(dǎo)致塵肺?。?3)某些礦塵（如煤塵、硫化塵）在一定條件下可能發(fā)生爆炸；(4)加速機(jī)械、電氣設(shè)備磨損，縮短精密儀器、儀表使用壽命。

《煤礦安全規(guī)程》第739條規(guī)定：作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵濃度應(yīng)符合下列規(guī)定：第三節(jié)礦井防塵作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)粉塵中游離二氧化硅含量（％）最高允許濃度（mg/m3）總粉塵呼吸性粉塵﹤10103.510-﹤502150-﹤8020.5≧8020.3第三節(jié)礦井防塵四、塵肺病

是工人在生產(chǎn)中長(zhǎng)期吸入大量微細(xì)礦塵而引起的以纖維組織增生為主要特征的肺部疾病。一旦患病，目前很難根治，發(fā)病緩慢，病程長(zhǎng)，具有一定的潛伏期。

1．塵肺病的分類(lèi)煤礦塵肺病按吸入礦塵的成分不同，可分為三類(lèi)：(1)硅肺病（矽肺病）；(2)煤硅肺?。何危?；(3)煤肺病。

2．影響塵肺病的發(fā)病因素(1)礦塵的成分。(2)礦塵粒度及分散度。(3)礦塵濃度。(4)個(gè)體方面的因素。第三節(jié)礦井防塵五、關(guān)于礦塵的幾個(gè)重要概念

1、全塵包括各種粒徑（粒度）的礦塵稱(chēng)為全塵。2、呼吸性粉塵粒徑小于10微米的塵粒容易被人吸入細(xì)支氣管和肺泡里引起塵肺病，這部分礦塵一般被稱(chēng)為呼吸性粉塵。

3、礦塵的分散度指各種粒度的塵粒在礦塵總量中所占的百分比。我國(guó)劃分為四個(gè)計(jì)測(cè)范圍：Ⅰ﹤2微米；Ⅱ:2-5微米；Ⅲ:5-10微米；Ⅳ﹥10微米。微細(xì)顆粒多，所占比例大，稱(chēng)為高分散度的礦塵。分散度越高，危害性越大，且愈難捕獲。

4、游離二氧化硅含量地殼內(nèi)最常見(jiàn)的氧化物。以結(jié)合態(tài)、游離態(tài)兩種狀態(tài)存在。游離狀態(tài)是危害人體的決定性因素，含量越高，危害越大。第三節(jié)礦井防塵第三節(jié)礦井防塵六、煤塵爆炸的條件

煤塵爆炸必須同時(shí)滿(mǎn)足以下三個(gè)條件：（1）煤塵自身具有爆炸性危險(xiǎn)性。爆炸指數(shù)。

（2）煤塵濃度達(dá)到爆炸危險(xiǎn)范圍。一般為45-2000g/m3。（3）引起煤塵爆炸的熱源。610-1015℃，一般為700-900℃。七、預(yù)防煤塵爆炸的措施1、減塵降塵措施；如煤層注水、濕式打眼、使用水泡泥、通風(fēng)除塵等。2、防止煤塵引燃的措施：如禁止明火、加強(qiáng)爆破管理、防靜電等。3、隔爆措施：如設(shè)置巖粉棚、水棚、水袋、撒布巖粉等。八、綜合防塵措施1、通風(fēng)防塵。全風(fēng)壓、局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。2、濕式作業(yè)。濕式打眼、水泡泥等。3、密閉塵源。將產(chǎn)塵地點(diǎn)密閉起來(lái)，保持負(fù)壓，減少擴(kuò)散。4、個(gè)體防護(hù)。佩戴防塵口罩，呼吸性粉塵阻塵率不低于96％。第四節(jié)礦井防滅火第四節(jié)礦井防滅火一、礦井火災(zāi)的概念

1、定義

礦井火災(zāi)，狹義講即井下火災(zāi)，它是指發(fā)生在煤礦井下或礦井地面井口附近而威脅井下安全生產(chǎn)和人員安全的火災(zāi)。

2、火災(zāi)發(fā)生的基本要素一是要有可燃物；二是要有溫度和足夠熱量的熱源；三是要有一定氧濃度的空氣。第四節(jié)礦井防滅火二、礦井火災(zāi)的分類(lèi)

（1）根據(jù)不同引火熱源：礦井火災(zāi)可分為外因火災(zāi)和內(nèi)因火災(zāi)。（2）根據(jù)不同發(fā)火地點(diǎn)：礦井火災(zāi)分為井筒火災(zāi)、巷道火災(zāi)、采煤工作面火災(zāi)、煤柱火災(zāi)、采空區(qū)火災(zāi)和硐室火災(zāi)。（3）根據(jù)不同燃燒物：礦井火災(zāi)可分為機(jī)電設(shè)備火災(zāi)、火藥燃燒火災(zāi)、油料火災(zāi)、坑木火災(zāi)、瓦斯燃燒火災(zāi)和煤炭自燃火災(zāi)。（4）根據(jù)燃燒形式的不同：礦井火災(zāi)可分為明火火災(zāi)、陰燃火災(zāi)。第四節(jié)礦井防滅火三、礦井火災(zāi)的危害

礦井火災(zāi)的發(fā)生具有嚴(yán)重的危害性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）產(chǎn)生大量有毒有害氣體。（2）引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸。（3）毀壞設(shè)備設(shè)施。（4）引起礦井風(fēng)流狀態(tài)紊亂。（5）燒毀資源、凍結(jié)煤量、影響生產(chǎn)、造成重大損失。

四、煤炭自燃火災(zāi)

1、煤塵爆炸必須同時(shí)滿(mǎn)足以下三個(gè)條件：（1）煤炭具有自燃的傾向性，且成破碎狀態(tài)堆積存在。堆積厚度一般大于0.4m。（2）較好的蓄熱條件。煤氧化生成的熱量能大量蓄積。（3）適量的通風(fēng)供氧。氧濃度﹥15％時(shí)，氧化較快。（4）上述三個(gè)條件共存時(shí)間大于煤的自然發(fā)火期。

2、煤的氧化自然過(guò)程

潛伏階段(氧化)→自熱階段(co)→燃燒階段(70-100℃)第四節(jié)礦井防滅火3、煤自然發(fā)火標(biāo)志氣體優(yōu)選原則（1）CO:一氧化碳是煤氧化過(guò)程中出現(xiàn)最早的氧化氣體物，并且貫穿于整個(gè)氧化過(guò)程中。如褐煤氧化溫度達(dá)到40℃以上即出現(xiàn)CO。（2）C2H4:烯烴氣體代表乙烯的出現(xiàn)，可視為煤的氧化已確實(shí)進(jìn)入了自熱階段，在CO存在的前提下，它的出現(xiàn)即可作為煤已自然發(fā)火的預(yù)報(bào)，可看做自燃預(yù)警指標(biāo)。褐煤自熱在90℃以上即出現(xiàn)。（3）C2H2:炔烴氣體代表乙炔的出現(xiàn)，意味著煤已進(jìn)入或即將進(jìn)入燃燒階段，只要檢測(cè)到就可斷定監(jiān)測(cè)區(qū)已存在燃燒的明火了，可作為明火報(bào)警指標(biāo)。同時(shí)可作為判斷明火熄滅程度指標(biāo)。（4）煤種不同，適應(yīng)標(biāo)志性氣體也不同。一般是，褐煤、長(zhǎng)焰以烯烴或烷比為首選，以CO及其派生指標(biāo)為輔；焦煤、瘦煤和貧煤、無(wú)煙煤以CO及派生指標(biāo)為主，C2H4或烯烷比為輔。

第四節(jié)礦井防滅火

五、火區(qū)熄滅的條件

《煤礦安全規(guī)程》第248條規(guī)定，封閉的火區(qū)，經(jīng)取樣化驗(yàn)，只有同時(shí)具備下列條件時(shí)，方可認(rèn)為火已熄滅：（1）火區(qū)內(nèi)空氣溫度下降到30℃以下或與火災(zāi)前該區(qū)溫度相同。（2）火區(qū)內(nèi)空氣中的氧氣濃度降到5％以下。（3）火區(qū)內(nèi)空氣中不含乙烯、乙炔，一氧化碳濃度在封閉期間逐漸下降，并穩(wěn)定在0.001％以下

。

（4）火區(qū)出水溫度低于25℃或與火災(zāi)前該區(qū)出水溫度相同。（5）上述四項(xiàng)指標(biāo)持續(xù)穩(wěn)定在1個(gè)月以上。

第四節(jié)礦井防滅火六、礦井火災(zāi)防治的技術(shù)途徑

（一）外因火災(zāi)防治的技術(shù)途徑外因火災(zāi)是由外部火源引起的火災(zāi)。

預(yù)防外因火災(zāi)發(fā)生的技術(shù)途徑有兩個(gè)方面：一是防止火災(zāi)產(chǎn)生；二是防止已發(fā)生的火災(zāi)事故擴(kuò)大，以盡量減少火災(zāi)損失。1．及時(shí)發(fā)現(xiàn)外因火災(zāi)①通過(guò)對(duì)標(biāo)志性氣體如CO的監(jiān)測(cè)，確認(rèn)火災(zāi)是否發(fā)生。②使用溫升變色涂料。③使用火災(zāi)檢測(cè)器。如皮帶煙霧傳感器。第四節(jié)礦井防滅火2．預(yù)防外因火災(zāi)產(chǎn)生的措施

(1)防止失控的高溫?zé)嵩串a(chǎn)生和存在。(2)盡量不用或少用可燃材料，不得不用時(shí)應(yīng)與潛在熱源保持一定的安全距離。(3)防止產(chǎn)生機(jī)電火災(zāi)。(4)防止摩擦引燃：①防止膠帶摩擦起火。膠帶輸送機(jī)應(yīng)具有可靠的防打滑、防跑偏、超負(fù)荷保護(hù)和軸承溫升控制等綜合保護(hù)系統(tǒng)；②防止摩擦引燃瓦斯。(5)防止高溫?zé)嵩春突鸹ㄅc可燃物相互作用。第四節(jié)礦井防滅火3．預(yù)防外因火災(zāi)蔓延的措施

①在適當(dāng)?shù)奈恢媒ㄔ旆阑痖T(mén)，防止火災(zāi)事故擴(kuò)大。②每個(gè)礦井地面和井下都必須設(shè)立消防材料庫(kù)。消防器材數(shù)量、種類(lèi)要齊全，并定期更換。③每一礦井必須在地面設(shè)置消防水池，在井下設(shè)置消防管路系統(tǒng)。④主要通風(fēng)機(jī)必須具有反風(fēng)系統(tǒng)或設(shè)備，并保持其狀態(tài)良好。

第四節(jié)礦井防滅火（二）內(nèi)因火災(zāi)防治的技術(shù)途徑

外因火災(zāi)是由煤炭自然發(fā)火引起的火災(zāi)。

預(yù)防內(nèi)因火災(zāi)發(fā)生的技術(shù)措施主要有：

1、開(kāi)采技術(shù)措施。合理的布置開(kāi)拓方式；合理選擇采煤方法；選擇合理的開(kāi)采順序等一是防止火災(zāi)產(chǎn)生。2、預(yù)防性灌漿。水和不燃性固體材料如黃土等的混合物。

3、阻化劑防火。無(wú)機(jī)鹽類(lèi)如氯化鈣、氯化鎂等。

4、膠體材料防火。壓注基料和促凝劑組成的材料，凝結(jié)堵漏。

5、均壓防滅火。降低采空區(qū)域兩端風(fēng)壓差，減少漏風(fēng)。

6、惰氣防火。如氮?dú)?、二氧化碳等。氮?dú)饧兌葢?yīng)﹥97％。第四節(jié)礦井防滅火第五節(jié)礦井防治水一、礦井水災(zāi)及其對(duì)生產(chǎn)的影響礦井水對(duì)生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：(1）由于礦井水在采掘工作面可出現(xiàn)淋水，使空氣濕度明顯增加，頂板破碎，對(duì)勞動(dòng)條件及生產(chǎn)效率影響很大。(2）由于礦井水的存在，在生產(chǎn)中必須進(jìn)行排水，水量越大，排水費(fèi)用越高，勢(shì)必增加煤炭生產(chǎn)成本。(3）礦井水對(duì)各種金屬?zèng)]備、鋼軌和金屬支架等，均有腐蝕作用，這就縮短了生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。(4）當(dāng)井下突然涌水或其水量超過(guò)礦井排水能力時(shí)，則會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響。第五節(jié)礦井防治水二、礦井水災(zāi)發(fā)生必須具備的基本條件圖4-1-1煤礦常見(jiàn)的水源第五節(jié)礦井防治水1、礦井水的來(lái)源（1）大氣降水。（圖4-1-2）。

圖4-1-2自然界中水的循環(huán)第五節(jié)礦井防治水

（2）地表水。地球表面江、湖、河、海、水池、水庫(kù)等處的水均為地表水，它的主要來(lái)源是大氣降水，也有的來(lái)自地下水。煤礦在開(kāi)采淺部煤層時(shí)，地表水經(jīng)過(guò)有關(guān)通道會(huì)進(jìn)入煤礦井下，形成水患，給生產(chǎn)和建設(shè)帶來(lái)災(zāi)害。

（3）潛水。埋藏在地表以下第一個(gè)隔水層以上的地下水（圖4-1-3）稱(chēng)為潛水。

第五節(jié)礦井防治水圖4-1-3潛水1—潛水面；2—潛水層；3—第一隔水層；0-0’—基準(zhǔn)面（測(cè)量高程水準(zhǔn)面）第五節(jié)礦井防治水（4）承壓水。

處于兩個(gè)隔水層中間的地下水，稱(chēng)為承壓水（或稱(chēng)自流水），如圖4-1-4所示。第五節(jié)礦井防治水圖4-1-4承壓水1—含水層；2—隔水層；3—地下水流向；4—自流井；5—噴泉；6—斷層；a—補(bǔ)給區(qū)；b—承壓區(qū)（分布區(qū)）；c—排泄區(qū)；0-0’—基準(zhǔn)面（測(cè)量水準(zhǔn)面）；H—靜止水位；P—承壓水頭第五節(jié)礦井防治水（5）老空積水。已經(jīng)采掘過(guò)的采空區(qū)和廢棄的舊巷道或溶洞，由于長(zhǎng)期停止排水而積存的地下水，稱(chēng)為老空積水（6）斷層水。處于斷層帶中的水，稱(chēng)為斷層水。2.礦井水災(zāi)的通道水源與煤礦井下巷道等工作場(chǎng)所的通道是多種多樣的，主要有：（1）煤礦的井筒。（2）斷層裂隙。（3）采后塌陷坑。（4）石灰?guī)r溶洞陷落柱。（5）古井老塘及封堵不嚴(yán)的鉆孔。第五節(jié)礦井防治水三、造成礦井水災(zāi)的主要原因

主要是安全思想不牢，思想麻痹，從而情況不明，措施不當(dāng)所致。(1)地面防洪、防水措施不當(dāng)或管理不善，地表水大量灌入井下，造成水災(zāi)；(2)水文地質(zhì)情況不清，井巷接近老空積水區(qū)、充水?dāng)鄬?、陷落柱、?qiáng)含水層以及打開(kāi)隔離煤柱，未執(zhí)行探放水制度，盲目施工，或者雖然進(jìn)行了探水,但措施不當(dāng)；(3)井巷位置設(shè)計(jì)不當(dāng)；

第五節(jié)礦井防治水(4)施工質(zhì)量低劣，致使礦井井巷嚴(yán)重塌落、冒頂、跑砂，導(dǎo)致透水；(5)亂采亂掘，破壞防水煤巖柱造成突水；

(6)測(cè)量錯(cuò)誤，導(dǎo)致巷道穿透積水區(qū)；(7)無(wú)防水閘門(mén)或雖有而管理、組織不當(dāng)，造成透水時(shí)無(wú)作用而淹井；(8)排水設(shè)備能力不足或機(jī)電事故造成；(9)排水設(shè)施平時(shí)維護(hù)不當(dāng)。如水倉(cāng)不按時(shí)清挖，突水時(shí)煤、巖塊堵塞水井，致使排水設(shè)備失去效用而淹井等。第五節(jié)礦井防治水四、井下防治水技術(shù)

（一）做好礦并水文觀測(cè)與水文地質(zhì)工作水文地質(zhì)工作是各項(xiàng)防治水工作的基礎(chǔ)和依據(jù)。

1．做好水文觀測(cè)工作（1）收集地面氣象、降水量與河流水文資料（流速、流量、水位、枯水期、洪水期）；查明地表水體的分布、水量和補(bǔ)給、排泄條件；查明洪水泛濫對(duì)礦區(qū)、工業(yè)廣場(chǎng)及居民點(diǎn)的影響程度。（2）通過(guò)探水鉆孔和水文地質(zhì)觀測(cè)孔、觀測(cè)各種水源的水壓、水位和水量的變化規(guī)律，分析水質(zhì)等。（3）觀測(cè)礦井涌水量及季節(jié)性變化規(guī)律等。第五節(jié)礦井防治水2．做好礦井水文地質(zhì)工作

查明礦井水源和可能涌水的通道，為防治水提供依據(jù)。為此必須：（1）掌握沖擊層的厚度和組成，各分層的透水、含水性；（2）掌握斷層和裂隙的位置，錯(cuò)動(dòng)距離，延伸長(zhǎng)度，破碎帶范圍及其含水和導(dǎo)水性能；（3）掌握含水層與隔水層數(shù)量、位置、厚度、巖性，各含水層的涌水量、水壓、滲透性、補(bǔ)給排泄條件及其到開(kāi)采礦層的距離，勘探鉆孔的填實(shí)狀況及其透水性能；（4）調(diào)查老窯和現(xiàn)采小窯的開(kāi)采范圍、采空區(qū)的積水及分布狀況，觀測(cè)因回采而造成的塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度及采動(dòng)對(duì)涌水量的影響；（5）在采掘工程平面圖上繪制和標(biāo)注井巷出水點(diǎn)的位置及水量，老窯積水范圍、標(biāo)高和積水量，水淹區(qū)域及探水線(xiàn)的位置。第五節(jié)礦井防治水（二）嚴(yán)格執(zhí)行井下探、放水規(guī)定

1、煤礦防治水害的“十六字方針”

“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探，先探后掘、先治后采”是防治井下水害的基本原則。第五節(jié)礦井防治水

2、當(dāng)采掘工作面遇到下列情況之一時(shí)，必須探水，確認(rèn)無(wú)突水危險(xiǎn)后，才能前進(jìn)：①接近水淹井巷、老空、老窯或小窯時(shí)；②接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、陷落柱時(shí)；③接近可能出水鉆孔和各類(lèi)防水煤柱時(shí)；④接近可能與地表水體相通的斷裂破碎帶或裂隙發(fā)育帶時(shí)；⑤上層采空區(qū)積水，在兩層間垂直距離小于采高40倍或巷高10倍的下層采掘工作以及采掘工作面有明顯出水征兆時(shí)；⑥接近有水或稀泥的灌漿區(qū)時(shí)；⑦接近其它可能出水地區(qū)時(shí)。第五節(jié)礦井防治水五、礦井水災(zāi)征兆

1．與承壓水有關(guān)斷層水突水征兆（1）工作面頂板來(lái)壓、掉渣、冒頂、支架傾倒或折斷柱現(xiàn)象。（2）底軟膨脹、底鼓張裂。這種征兆多隨頂板來(lái)壓之后發(fā)生，且較普遍。（3）先出小水后出大水也是較常見(jiàn)的征兆。由出小水至出大水，時(shí)間長(zhǎng)短不一，據(jù)統(tǒng)計(jì)由1～2小時(shí)至20～30天不等。（4）采場(chǎng)或巷道內(nèi)瓦斯量顯著增大。這是因裂隙溝通、增多所致。

第五節(jié)礦井防治水2．沖積層水突水征兆

（1）突水部位巖層發(fā)潮、滴水、且逐漸增大，仔細(xì)觀察可發(fā)現(xiàn)水中有少量細(xì)砂。（2）發(fā)生局部冒頂，水量突增并出現(xiàn)流砂，流砂常呈間歇性，水色時(shí)清時(shí)混，總的趨勢(shì)是水量砂量增加，直到流砂大量涌出。（3）發(fā)生大量潰水、潰砂，這種現(xiàn)象可能影響至地表，導(dǎo)致地表出現(xiàn)塌陷坑。第五節(jié)礦井防治水3．老空水突水征兆（1）煤層發(fā)潮、色暗無(wú)光（2）煤層“掛汗”。煤層一般為不含水和不透水，若其上或其他方向有高壓水，則在煤層表面會(huì)有水珠，似流汗一樣。（3）采掘面、煤層和巖層內(nèi)溫度低“發(fā)涼”。（4）在采掘面內(nèi)若在煤壁、巖層內(nèi)聽(tīng)到“吱吱”的水呼聲時(shí)，表征因水壓大，（5）老空水呈紅色，含有鐵，水面泛油花和臭雞蛋味，口嘗時(shí)發(fā)澀；若水甜且清，則是“流砂”水或斷層水。第五節(jié)礦井防治水六、礦井突水的應(yīng)急措施

遇到礦井突水時(shí)，可采取以下應(yīng)急措施：

（1）發(fā)現(xiàn)有人被堵井下時(shí)，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)首先制定營(yíng)救措施。

（2）立即通知泵房人員加大排水力度，將水倉(cāng)水位降到最低程度，爭(zhēng)取較長(zhǎng)的緩沖時(shí)間。

（3）檢查所有排水設(shè)施和輸電線(xiàn)路，了解水倉(cāng)現(xiàn)有容量，派人清挖水溝。

（4）水文地質(zhì)人員應(yīng)測(cè)量涌水地點(diǎn)、涌水量大小及其變化，記錄圍巖及巷道破壞變形狀況，察看觀測(cè)孔（水井）水位和泉、河、地表水體的變化，

第五節(jié)礦井防治水

（5）檢查防水閘門(mén)關(guān)閉是否靈活、嚴(yán)密，并清除淤渣，拆除短軌和架空線(xiàn)，派專(zhuān)人看守，待命關(guān)閉。

（6）在查明地面水體與突水有關(guān)聯(lián)時(shí)，應(yīng)迅速派人進(jìn)行堵塞，減少補(bǔ)給量。

（7）當(dāng)排水能力負(fù)擔(dān)不了涌水量時(shí)，可因地制宜，采取將涌水引入下山巷道、筑壩蓄水、關(guān)閉防水閘門(mén)，以延長(zhǎng)緩沖時(shí)間，爭(zhēng)取時(shí)間增加排水設(shè)備，保住礦井。

（8）當(dāng)采取上述措施仍不能阻擋淹井時(shí)，井下人員應(yīng)迅速向安全口撤退，安全出井。第五節(jié)礦井防治水七、水災(zāi)處理的一般原則（1）必須了解突水的地點(diǎn)、性質(zhì)，估計(jì)突出水量、靜止水位，突水后涌水量、影響范圍、補(bǔ)給水源及有影響的地面水體。（2）掌握災(zāi)區(qū)范圍，如事故前人員分布、礦井中有生存條件的地點(diǎn)、進(jìn)入該地點(diǎn)的可能通道，以便迅速組織搶救。（3）按涌水量組織強(qiáng)排，發(fā)動(dòng)群眾堵塞地面補(bǔ)給水源，排除有影響的地表水，必要時(shí)可采用灌漿堵水。（4）加強(qiáng)排水和搶救中的通風(fēng)，切斷災(zāi)區(qū)電源，防止一切火源，防止沼氣和其它有害氣體積聚。（5）排水后偵察、搶險(xiǎn)中，要防止冒頂和二次突水。（6）搬運(yùn)和搶救人員，要防止突然改變傷員已適應(yīng)的環(huán)境和生存條件，以造成傷亡。第五節(jié)礦井防治水第六節(jié)礦井頂板事故防治第六節(jié)礦井頂板事故防治一、概述頂板事故為煤礦五大自然災(zāi)害之一。國(guó)有煤礦頂板事故約占死亡事故的40-45%，頂板事故中大多數(shù)又發(fā)生在回采工作面，約占70%。

頂板事故造成采掘面及巷道垮落、設(shè)備損失、人員傷亡。

二、煤層頂板的構(gòu)成及其分類(lèi)

1、煤層頂板的構(gòu)成巖層細(xì)分特征描述巖性頂板偽頂直接覆蓋在煤層之上極易垮塌的薄層巖層，常隨采隨落。厚度不大，一般僅幾厘米到十余厘米。多為炭質(zhì)頁(yè)巖或炭質(zhì)泥巖。偽頂?；祀s在原煤里，增加了煤的含矸率直接頂能隨回柱放頂垮落的巖層。一般厚度可達(dá)幾米。是采煤面支護(hù)的對(duì)象。多為泥質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖和砂質(zhì)頁(yè)巖?？迮_(tái)落后充填在采空區(qū)基本頂又稱(chēng)老頂，位于直接頂之上，抗彎剛度較大，較難垮落的巖層或巖層組合。多為砂巖或石灰?guī)r或砂礫巖，厚度較大，強(qiáng)度較高。開(kāi)采后不易自行垮塌，隨開(kāi)采面積增大，或發(fā)生破斷，或發(fā)生緩慢下沉第六節(jié)礦井頂板事故防治2、煤層頂板的分類(lèi)

按頂板冒落的難易程度，劃分為：易垮落、中等垮落、難垮落、

極難垮落和塑性彎曲五種。

易垮落：松軟頂板、隨回柱垮落、充滿(mǎn)采空區(qū)，采面來(lái)壓較緩和。

中等垮落：隨回柱垮落、但不能充滿(mǎn)采空區(qū)，采面有周期來(lái)壓現(xiàn)

象。

難垮落：不能隨回柱垮落，采面周期來(lái)壓較明顯，造成工作面條

件惡劣。

極難垮落：呈大面積懸頂而不垮落，易造成重大事故。

塑性彎曲：回柱后彎曲下沉，逐步與煤層底板相接觸。第六節(jié)礦井頂板事故防治三、煤層頂板壓力的一般概念

（一）礦山壓力及其顯現(xiàn)礦山壓力：煤層上覆巖層在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，對(duì)支架、圍巖所產(chǎn)生和作用力，稱(chēng)為礦山壓力。礦山壓力顯現(xiàn)：礦山壓力引起的頂板下沉和垮落、底鼓、片幫、支架變形和損壞、充填物下沉壓縮、煤巖層和地表移動(dòng)、沖擊地壓、煤與瓦斯突出、邊坡滑動(dòng)等現(xiàn)象。第六節(jié)礦井頂板事故防治（二）采煤工作面的初次來(lái)壓與周期來(lái)壓

初次來(lái)壓：老頂懸露達(dá)到極限跨距，老頂斷裂，導(dǎo)致采煤工作面頂板首次出現(xiàn)急劇下沉，采煤面支架受力加大，稱(chēng)為老頂?shù)某醮蝸?lái)壓。周期來(lái)壓：隨工作面的推進(jìn)，裂隙帶巖層經(jīng)歷“從穩(wěn)定到失穩(wěn)再到穩(wěn)定”的變化，導(dǎo)致采煤工作面壓力呈周期性出現(xiàn)，稱(chēng)為老頂?shù)闹芷趤?lái)壓。第六節(jié)礦井頂板事故防治（三）煤層頂板壓力的一般規(guī)律1、暴露面積越大，壓力越大；2、懸露時(shí)間越長(zhǎng)，壓力越大；3、頂板越破碎、松軟，壓力越大；4、巷道跨度越大，壓力越大；5、煤柱越小，壓力越大（沿空掘巷另當(dāng)別論）；6、巷道交岔點(diǎn)越多，壓力越大；第六節(jié)礦井頂板事故防治四、頂板事故的分類(lèi)及特點(diǎn)（一）頂板事故分類(lèi)

1、按力源分：壓垮型；漏垮型；推垮型。2、按冒頂事故范圍分：局部冒頂和大型冒頂。（二）頂板事故的特點(diǎn)

具有突發(fā)性；災(zāi)難性；破壞性；繼發(fā)性四個(gè)共同特點(diǎn)。

第六節(jié)礦井頂板事故防治

五、頂板事故的危害

1、推到支架、壓埋設(shè)備，造成停電、停風(fēng)，給安全管理帶來(lái)困難，威脅安全生產(chǎn)。2、地