【2017年整理】第三章 矿井通风与灾害防治

50第三章 矿井通风与灾害防治第一节 矿井通风一、矿井通风的基本任务依靠通风动力,将定量的新鲜空气,沿着既定的通风路线不断地输入井下,以满足回采工作面、掘进工作面、机电峒室、火药库、以及其它用风地点的需要，同时将用过的污浊空气不断地排出地面。这种对矿井不断输入新鲜空气和排出污浊空气的作业过程叫做矿井通风。它的基本任务是：(1)不断地向井下各用风地点供给新鲜空气；(2) 冲淡和排除井下各种有害气体和矿尘；(3) 创造良好的温度、湿度、风速等气候条件；(4) 增强矿井的抗灾能力,保证矿工身心健康和安全生产。 二、矿井空气( 一矿井空气的主要成分1. 地面大气的成分一般情况下 , 地面大气主要是由氧气 (0 2) 、氮气 (N 2) 、二氧化碳 (C0 2) 等组成。其体积百分含量分别为氧气 20.9% 、氮气 78.13% 、二氧化碳 0.03% 、氩和其他稀有气体 0.94% 。2. 井下空气的主要成分井下空气的来源主要是地面空气,但地面空气进入井下后,会发生物理和化学两种变化,因而井下空气的质量和数量都和地面空气有较大不同。氧气相对减少、氮气和二氧化碳含量增高、混入有害气体和矿尘,且温度、湿度和压力均有所变化,但矿井空气的主要成分仍然是氧气、氮气和二氧化碳。 煤矿安全规程规定：采掘工作面的进风风流中,按体积计算,氧气的浓度不得低于 20% ,二氧化碳的浓度不得超过 0.5%，其它有害气体的浓度不得超过表 3-1 的浓度允许值。名 称 符 号 最高允许浓度（%）一氧化碳氧化氮（换算成二氧化氮）二氧化硫硫化氢氨CONO2SO2H2SNH30.00240.000250.00050.000660.004(二)矿井空气中的有害气体矿井空气中所含有的对人体健康及生命安全有威胁的一切气体,均称为有害气体。1.煤矿井下常见的有害气体的性质及规定 (1)一氧化碳(CO)：一氧化碳与空气的相对密度为 0.97,是一种无色、无味、无臭的气体,微溶于水,浓度达 13%75%时有爆炸性。一氧化碳极毒,人员轻微中毒时会出现耳鸣、51头痛、心跳加快,严重中毒时会出现四肢无力、呕吐、丧失行动能力,致命中毒时会出现丧失知觉、痉挛、呼吸停顿、假死等症状(致命中毒的浓度为 0.4%)。(2)硫化氢(H 2S)：硫化氢与空气的相对密度为 1.19,无色、 微甜、有臭鸡蛋味,易溶于水,浓度达 4.3%46%时有爆炸性。硫化氢有强烈毒性,对人的眼睛、黏膜及呼吸系统有强烈刺激作用。中毒症状:浓度为 0.02%时,眼、鼻、喉黏膜受强烈刺激,头痛、呕吐、四肢无力；浓度为 0.05%时,半小时内人失去知觉、痉挛、死亡。 (3)二氧化氮(N0 2)：二氧化氮是一种棕红色、有刺激性臭味的气体,与空气的相对密度为 1.57,极易溶于水。二氧化氮有强烈毒性,能和水结合生成硝酸,对肺组织起破坏作用,造成肺浮肿,对眼、鼻、呼吸道等有强烈刺激作用。二氧化氮中毒症状:浓度为 0.006%时 ,咳嗽、胸部发痛；浓度为 0.01%时,剧烈咳嗽、呕吐、神经系统麻木；浓度为 0.025%时，短时间内造成人员死亡。 煤矿安全规程规定:井下空气中二氧化氮浓度不得超过0.00025%。(4)二氧化硫(S0 2)：二氧化硫是一种无色、有硫磺燃烧味的气体,与空气的相对密度为 2.2,易溶于水,有强烈毒性,与眼、呼吸道的湿表面接触后能形成硫酸,对眼、呼吸道有强烈腐蚀作用, 引起肺气肿。二氧化硫中毒症状:浓度 O.002%,引起眼红肿、流泪、咳嗽、喉痛；浓度为 0.005%时,引起急性支气管炎、肺水肿、并在短时间内造成人员死亡。(5)氨气(NH 3)：无色、有强烈刺激臭味的气体,与空气的相对密度为 O.58,易溶于水,有毒,严重时可导致肺水肿。当浓度为 0.047%时,人接触后会有受刺激症状、贫血、体重下降,抵抗力降低,严重时将导致人员水肿死亡。矿井空气中除以上介绍的五种主要的有害气体,还有二氧化碳、氢气和甲烷等。2.防治井下有害气体的措施(1)加强通风,稀释并排出污浊的空气(如采掘工作面、硐室或其他作业地点)，需有一系列的井下巷道,使空气能够按生产的需要定量、定向而且连续地流向各用风地点，保证井下各用风地点有足够的新鲜空气,并将各种有害气体冲淡到安全浓度以下排出井外。 (2)对局部有害气体含量较高、涌出量较大的地区,可采用抽放或局部通风稀释的办法,使其降到安全浓度以下。 (3)对爆破产生的二氧化氮等有害气体和工作面涌出的二氧化碳,可喷雾洒水,使其溶于水中,以降低其在空气中的含量。(4)加强监测监控与检查,如有异常情况及时采取相应措施,防止各种有害气体积聚或大量涌出。(5)凡井下通风不良的区域或巷道,要设置栅栏,并悬挂“禁止入内”的警标,未经检测,不得人内。(6)按标准构筑和封闭采空区、井下火区、盲巷或抽放瓦斯的各种密闭,并定期检查维修,保持完好,防止有害气体泄出。对密闭内的气体定期采样分析,掌握其变化状况。严禁随意破坏密闭,更不准任何人擅自入内。(7)保证通风系统的稳定可靠，定期对通风系统进行巡回检查，保证通风设施正常使用，风量、风压按计划需求进行分配。(8)对中毒人员应立即移送到有新鲜空气的巷道中,视其具体情况及时抢救。52三、矿井气候条件1.矿井气候条件的含义矿井空气的温度、湿度和风速三者的综合作用状态构成了井下的气候。井下工作地点人体最适宜的气候条件是：空气温度为 1520 、空气相对湿度为 50%60%,而风速的大小应根据气温的高低而定。煤矿安全规程规定：“生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过 26,机电硐室的空气温度不得超过 30。 ”煤矿安全规程对井巷各工作地点的风速规定见表 3-2 所列。表 3-2 井巷中的允许风流速度允许风速 /(m/s)井 巷 名 称最低 最高无提升设备的风井和风硐 15专为升降物料的井筒 12风桥 10升降人员和物料的井筒 8主要进、回风巷 8架线电机车巷道 1.0 8运输机巷,采区进、回风巷 0.25 6采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷 0.25 4掘进中的岩巷 0.15 4其他通风人行巷道 0.15四、矿井通风系统1. 概念矿井通风系统是矿井主要通风机的工作方法、通风方式和通风网络的总称。2. 矿井主要通风机的工作方法(1)抽出式通风（也称负压通风)：是将主要通风机安设在出风井井口附近 ,并用风硐使它和出风井筒连接,同时将出风井口封闭。当主要通风机运转时,造成风硐中空气压力低于大气压力,迫使空气从进风井口进入井下,再由出风井排出,井下空气压力低于大气压力。如图 3-1(a) 所示。 53图 3-1 矿井主要通风机的工作方法图(2) 压入式通风：将主要通风机安设在进风井井口附近,并用风硐和进风井筒连接,如图 3-1(b)所示。当主要通风机运转时,将地面空气压入井下,迫使空气从出风井排出。进风井口一般采用密闭式井口房,使井下空气和地面空气隔开。井下任意一点的压力都高于大气压力。(3) 抽出和压入混合式通风：它是以上两种方法的综合。主要应用于通风距离大、通风阻力大的矿井。在管理上比较复杂,应用很少。五、矿井漏风及其危害1. 矿井漏风的含义矿井漏风是指在矿井通风中,进入井巷的风流未达到用风地点 , 而通过通风构筑物的缝隙、采空区、煤柱裂隙及地表塌陷裂缝等直接渗透到回风巷或地面的现象。2. 矿井漏风的危害(1) 漏风使工作地点风量减少,可能造成瓦斯积聚、空气温度升高、气候条件恶化,这不仅影响工人的劳动效率,而且影响工人的身体健康和矿井安全。(2) 漏风使矿井通风系统复杂化,降低了通风系统的稳定性、可靠性,影响井下风流控制和调节效果。(3) 大量漏风会造成矿井通风费用增大,甚至使主要通风机能力不足。(4) 采空区等处的漏风易造成煤炭自然发火,而地表塌陷区风量的漏入,会将采空区有害气体带入井下,直接威胁采掘工作面的安全生产。六、采区通风1. 采区通风系统的构成采区通风系统是矿井通风系统的组成部分,它是指矿井风流从主要进风巷进入采区,流经采掘工作面、硐室和其他用风地点后,排至矿井主要回风巷的整个线路。(1) 轨道上山进风、输送机上山回风的采区通风系统 ：新风由水平运输大巷及采区下部车场轨道上山采区中部车场区段运输平巷回采煤工作面（输送机上山)采区回风石门排出矿总回风巷(井)。(2) 输送机上山进风、轨道上山回风的采区通风系统 ：新风自运输大巷进风行人斜巷输送机上山区段运输平巷回采煤工作面区段回风平巷(轨道上山)采区回风石门排出矿总回风巷(井)。2. 串联通风和循环风(1) 串联通风采、掘工作面或硐室的回风再进入其他采、掘工作面或硐室的通风方式,称为串联通风,也叫“一条龙”通风。(2) 循环风循环风一般发生在局部通风过程中。即局部通风机的回风流部分或全部再进入同一台局部通风机的进风风流中。3. 采煤工作面通风 采煤工作面通风系统是由进、回风巷（顺槽） 、工作面、采空区和通风设施等组成。54它包括采煤工作面风流流动方式和通风方式等。采煤工作面通风方法主要有正压、负压或混合通风,当采煤工作面无辅助通风机时,它取决于矿井通风系统的通风方法。采煤工作面的风流流动形式是指工作面采用上行风和下行风。上行风是煤矿采用最广泛的风流流动形式,适用范围很广。下行风从国内外经验看,对降尘、降温、减少工作面瓦斯积聚有积极作用。但煤矿安全规程规定,有煤与瓦斯突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。采煤工作面通风方式由进、回风巷与工作面的相对位置所决定，主要有 U、Z、Y 及W 等形式，如图 3-2 所示。我国多采用 U 形通风,分为后退式和前进式两种。 （ f）（ e）后 退 式 前进式（ c）后 退 式 前进式（ b）（ a） 前进式后 退 式 （ d）图 3-2 采煤工作面进、回风巷布置形式图 aU型； bZ型； cH型；dY型； e一双Z型； fW型煤矿安全规程规定,采、掘工作面应实行独立通风。同一采区内,同一煤层上下相连的 2 个同一风路中的采煤工作面、相邻的 2 个掘进工作面,布置独立通风有困难时,在制定措施后,可采用串联通风,但串联通风的次数不得超过 1 次。采区内为构成新区段通风系统的掘进巷道或采煤工作面遇地质构造而重新掘进的巷道,布置独立通风确有困难时,其回风可以串入采煤工作面,但必须制定安全措施, 且串联通风的次数不得超过 1 次；构成独立通风系统后,必须立即改为独立通风。对于本条规定的串联通风,必须在进入被串联工作面的风流中装设甲烷断电仪,且瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过 0.5%,其他有害气体浓度都应符合煤矿安全规程的规定。开采有瓦斯喷出或有煤 (岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险的煤层时,严禁任何 2 个工作面55之间串联通风。煤矿安全规程规定,采掘工作面的进风和回风不得经过采空区或冒顶区。无煤柱开采沿空送巷和沿空留巷时,应采取防止从巷道的两帮和顶部向采空区漏风的措施。当采掘工作面进回风流通过采空区和冒顶区时,其进风流必然将采空区和冒顶区的瓦斯带出,增加采掘工作面风流中瓦斯含量,使工作面及回风巷的瓦斯极易超限,有时甚至达到瓦斯爆炸浓度的界限； 同时,将造成采空区煤炭的自然发火,对安全造成极大威胁。4. 掘进通风掘进通风又称局部通风。其方法有总风压通风、引射器通风和局部通风机通风等。其中,局部通风机通风是我国目前广泛采用的一种掘进通风方法。它有压入式、抽出式和混合式三种。全风压通风方法的最大优点是安全可靠,管理方便,但需有足够的全风压,以克服导风设施的阻力,否则不能用。压入式通风巷道内风流污染大,卫生条件差,但是局部通风机使用时,安全性好,通风距离长,装卸风筒轻便柔软等特点。混合式通风兼有压入式和抽出式通风的优点,通风能力强,效果好,但它只能使用在低瓦斯的工作面内。煤矿安全规程规定：掘进巷道必须采用矿井全风压通风或局部通风机通风。煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进通风方式应采用压入式,不得采用抽出式 (压气、