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            矿山安全(梗概)


            第11章

            矿山安全

            本章内容
            煤矿生产特点 ? 瓦斯防治 ? 矿山压力防治 ? 矿尘防治 ? 矿井火灾防治 ? 矿山防治水
            ?

            第一节 煤矿生产特点

            煤矿作业现场的特点
            工作空间狭小 2. 生产环境复杂多变 3. 劳动强度大-我国煤矿的机械化程度为74%。 4. 人员文化知识水平低
            1.

            煤矿伤亡事故的特殊性
            1. 2. 3. 4. 5.

            地下开采矿井事故高于露天开采矿的事故; 地方小型煤矿事故多于国有大型煤矿; 特大事故的发生率高于其他行业; 容易由一次事故引发二次连锁事故,扩大事 故范围; 受地下条件所限,发生事故后救灾困难。

            煤矿职业危害的特性
            ? 煤矿的职业危害主要有:高温、噪声、振动、 有害气体、粉尘、缺氧等。其中高温及粉尘危 害的治理难度较大,有害气体的种类多(包括瓦 斯、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、 二氧化氮、氨气、氢气等),而煤矿尘肺病的发 病率较高。

            第二节 瓦斯防治

            瓦斯的生成
            ? 从植物遗体到形成泥炭的过程中生成的瓦斯, 属于生物化学造气; ? 从泥炭转化为褐煤,再逐步变质成无烟煤, 此过程中生成的瓦斯属于煤化变质作用造气。

            瓦斯在煤体中的存在状态
            ? ? ?

            瓦斯在煤体中就能以游离和吸附两种状态存 在。 游离瓦斯也称自由瓦斯,是指瓦斯在煤、岩 体的裂隙或较大孔隙中呈自由状态。 吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上 (吸着瓦斯)和煤的微粒结构内部(吸收瓦斯)。

            煤层瓦斯含量的影响因素
            煤的吸附特性 2. 煤层露头 3. 煤层的埋藏深度 4. 围岩透气性 5. 煤层倾角 6. 地质构造
            1.

            瓦斯涌出
            ? 地下开采过程中,煤层原有应力状态受到破坏, 煤体破裂、膨胀变形,部分煤岩的透气性增加, 游离瓦斯及部分吸附瓦斯就会从煤岩中均匀地 释放出来而涌向井下空间,称为瓦斯涌出。 ? 按照瓦斯涌出量的大小、有无动力现象及其在 时空上的不同特点,可将瓦斯涌出分为 普通涌 出 和 特殊涌出 。特殊涌出包括 瓦斯喷出 和 煤与 瓦斯突出。

            瓦斯喷出
            ?

            瓦斯喷出是瓦斯涌出的一种特殊形式,是指 从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量承压 瓦斯异常涌出的现象。 由于瓦斯喷出导致风流中瓦斯浓度很高,可 引起窒息事故;还可造成一定的破坏;亦可 引起瓦斯燃烧和爆炸事故。

            ?

            瓦斯喷出的预防
            1.

            2.

            3.

            加强地质探查,探明施工地区可能存在的 断层、溶洞等贮存大量瓦斯的地质构造。 当瓦斯喷出量和压力都不大时,可用不燃 性材料堵住喷出口。 当瓦斯喷出量和压力都较大时,可打钻孔 引排瓦斯。

            煤与瓦斯突出
            ? 煤矿地下采掘过程中,在极短时间内 ( 一般 为几秒到几分钟 ) 从煤、岩体内向采掘空间 喷出煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)的现象,称为 煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出。

            预防煤与瓦斯突出的主要措施 1
            1)突出危险性预测
            根据对煤层瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出量和钻屑量、 瓦斯放散初速度等指标测定数据的大小,判断发 生突出的可能性。如预测有突出危险,必须采取 防止突出的措施。

            2)防止突出措施
            防止突出措施按其效果范围可分为两类:
            区域性防突措施:如开采解放层,预抽煤层瓦斯等 b) 局部防突措施:钻孔抽放瓦斯、松动爆破等。
            a)

            预防煤与瓦斯突出的主要措施 2
            3)安全防护措施
            安全防护措施是指一旦发生突出时,为防止 事故扩大、减少人员和财产损失的专项防护 措施,主要有:爆破时撤人断电、设立反向 风门、设立压风避难硐室、配用隔离式自救 器等。

            瓦斯爆炸
            ? 瓦斯和空气混合后,在一定条件下,遇高温 热源发生的热—链式氧化反应,并伴随声、 光和大量热量及压力(压强)上升的现象,称 瓦斯爆炸。

            瓦斯爆炸的条件
            1.

            2.
            3.

            瓦斯浓度在爆炸界限内,即瓦斯浓度在 5%-16%范围内; 氧气浓度在12%以上; 存在引爆热源,且温度在650~750℃。

            预防瓦斯爆炸的措施
            1. 2. 3.

            预防瓦斯积聚 杜绝或限制高温热源 减灾措施

            第三节 矿尘防治

            矿尘的性质和分类
            1) 2) 3) 4) 5) 6) 化学成分(其中SiO2的含量) 粒度与比表面积 分散度 湿润性 荷电性 光学特性

            矿尘的危害
            污染作业场所,危害人体健康,引发职业 病(尘肺病); 2. 有些煤尘在一定条件下可以爆炸; 3. 加速机械、仪器的磨损,缩短其使用期; 4. 降低作业地点的能见度,增加作业难度。
            1.

            煤尘爆炸的机理
            ? ? ?

            一是煤尘本身可爆,且总表面积大; 二是煤尘受热后能放出大量的可爆气体; 三是煤尘被点燃后产生的热量得不到及时释 放,形成热量积聚,最终导致爆炸。

            煤尘的爆炸特征
            1. 2. 3. 4. 5.

            形成高温、高压和冲击波; 具有连续性; 具有感应期; 产生大量CO; 是判断有煤尘爆 炸的重要标志 形成粘焦。

            煤尘爆炸条件
            1. 2.

            3.

            煤尘本身具有可爆性; 空气中浮游煤尘浓度达到爆炸极限,即 爆 炸 下 限 为 30 ~ 50g / m3 , 上 限 为 1000 ~ 2000g / m3 ;其中 300 ~ 500g / m3 时爆炸力最强。 具有达到点火能 ( 温度为 700~800℃) 的高 温热源。

            煤尘爆炸的影响因素
            1. 煤的挥发分 挥发分越高(即煤化程度越低)的煤, 其煤尘爆炸性越强。 2. 煤的水分和灰分 煤中水分和灰分越高,其煤尘爆 炸性越弱。 3. 瓦斯浓度 瓦斯浓度越大,煤尘越容易爆炸。 4. 氧含量 氧气浓度越高,煤尘越易爆炸。当氧浓度 小于17%时,煤尘拒爆。 5. 煤尘粒度 粒度越小,煤尘越易爆炸。 6. 引爆热源 热源温度越高,煤尘越易爆炸。

            煤尘爆炸的防治技术
            (1) (2) (3) (4) (5) 煤层注水 清除积尘 撒布岩粉 设置隔爆设施 高温热源的控制

            矿山综合防尘
            1.通风除尘 2.湿式作业 3.除尘器除尘,如吸尘滚筒,静电除尘等 4.个体防护

            第四节 矿井火灾防治

            矿井火灾的概念及分类
            ?

            定义:在矿井范围内发生的,或虽发生在井 口附近、煤层露头上但有可能危及人员、财 产和资源安全的燃烧事故称为矿井火灾。 分类:
            a) b)

            ?

            内因火灾 外因火灾

            矿井火灾的危害
            烧死、烧伤人员或产生有害气体引起人员伤 亡; ? 烧毁设备、设施,烧掉或冻结煤炭资源,造 成重大经济损失; ? 产生的高温火源可能引起瓦斯、煤尘爆炸, 扩大事故危害; ? 火灾引起的火风压可引起通风系统紊乱,降 低矿井抗灾能力。
            ?

            火灾预测预报
            1. 2.

            利用人体生理感觉法-利用人的听觉、视觉 气体成分分析法
            ?

            借助仪器及早检测出煤炭自燃前期释放出的气体 成分,选择合适的指标气体及其浓度的临界值, 预报自然发火 科学布置测点,自动采集、分析各测点的指标气 体、温度等参数,对井下可能发火地点实现自动 化连续监测

            3.

            火灾自动监测系统
            ?

            自然发火的预防措施
            1. 2. 3. 4. 5.

            开采技术措施 灌注泥浆防火 阻化剂防火-将阻化剂撒到煤柱或采空区等 均压防火-利用风窗、局扇等调压,减少漏风 惰性气体防火

            外因火灾的预防措施
            ?

            ?

            一是防止失控的高温热源; 二是井下尽量采用不燃或耐燃性支护材料、 不燃或耐燃性的制品,并防止可燃物的大量 存在。

            矿井灭火
            ? 灭火实际上是破坏燃烧三个条件同时存在和消 除燃烧的三个条件(之一、之二或全部)的过程。 其原理是:
            ? ? ? ? ①冷却,即把燃烧物质的温度降低到其燃点以下; ②隔离和窒息,是指使燃烧反应体系与环境隔离; ③稀释、降低参加反应物的浓度; ④中断反应链。

            第五节 矿山压力防治

            矿山压力
            ?

            矿山压力简称矿压,是指由于在地下煤岩中 进行采掘活动时,在井巷、硐室及回采工作 面周围煤岩体中和其中的支护物上所引起的 力。

            矿山压力显现
            ? 在矿山压力作用下,围岩或支护物呈现的各种 力学现象,如顶板下沉,底板鼓起,巷道变形 后断面缩小,煤岩体破坏分离甚至大面积冒落, 煤被压松散而产生片帮或突然抛出,支护物严 重变形或损坏,地表塌陷等,这些现象统称 矿 山压力显现。

            回采工作面压力分布

            a—应力降低区 b—应力升高区 c—原始应力区

            回采过程中常见的顶板变化和事故 1
            1.

            2.

            顶板下沉 一般指煤壁处刚裸露的顶板到采 空区边缘的顶底板相对移近量。当直接顶垮 落后不能填满采空区时,基本顶下沉量大, 周期来压时顶板活动显著。 滑顶 长壁工作面局部范围内顶板岩石呈碎 块或碎屑状冒落,形成空穴的冒顶事故。

            回采过程中常见的顶板变化和事故 2
            3. 4.

            5.

            局部冒顶 采掘工作空间或井下其他工作地点 局部范围内顶板岩石坠落造成的顶板事故。 区域性切冒(大面积冒顶) 采空区内大面积悬 露的坚硬顶板在短时间内突然塌落而造成的大 型顶板事故。 片帮 矿山压力作用下煤帮(壁)或岩帮(壁)发 生塌落的现象。

            采空区的处理
            1. 2.

            垮落法 即人为地使采空区悬露顶板垮落下来,并
            用垮落的岩石充填采空区的岩层控制方法。

            充填法 用充填材料充填采空区的岩层控制方法。 3. 煤柱支撑法 在采空区中留适当宽度的煤柱以支撑
            顶板的岩层控制方法。
            4.

            缓慢下沉法 在采空区后方利用顶板下沉和底板隆
            起的特性任其自然合拢的岩层控制方法。

            矿压的控制 1
            1.

            2.

            3. 4.

            利用先进的手段加强矿压的观测和预报,摸清 顶板活动规律。 严格执行“敲帮问顶”制度,每个作业人员都 必须随时检查工作区域的顶板、煤壁和支架的 情况,发现有冒顶征兆时,必须停止作业,立 即处理。 据顶板岩性及活动规律,优化设计、合理选用 支护形式和支架。 液压支架必须与顶板接实,顶板破碎时应做好 超前支护或在支架上方预先铺网。

            矿压的控制 2
            5. 6.

            7.

            炮采工作面应选好炮眼方向和使用合适的炸药量, 避免放炮落煤时崩倒支架而引起冒顶事故。 回采工作面必须及时回柱放顶或充填采空区,应 合理确定好控顶距离;放顶区域内的支架必须全 部回收;如果回柱后顶板不冒落,超过控顶距时, 必须采用人工强制放顶或其他有效措施进行处理。 回采工作面的安全出口、地质构造区域等顶板压 力异常地点,必须采用超前支护、特殊支护等手 段控制顶板压力。

            第六节 矿山防治水

            基本概念
            ? 定义:凡影响、威胁矿井安全生产,使矿井局部或 全部被淹没,并造成人虽伤亡和财产损失的矿井涌 水事故,统称为矿井水灾。 ? 凡因井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体 或含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落 带、构造破碎带等接近或沟通时突然产生的出水事 故,称为矿井突水。 ? 水源:大气降水、地表水、地下水和采空区积水。 其中地下水按其储水空隙特征又分为孔隙水、裂隙 水和岩溶水等。

            地表水的防治
            1.合理选择井筒位置 2.河流改道 3.人工河床防水 4.堵塞通道 5.排(截)洪道防水 6.排除积水 7.泥石流的防治 8.汛期防水

            井下防治水
            1. 2. 3. 4. 5.

            查明矿井水文地质 矿井探水 放水 截水 注浆堵水

            矿井突水一般征兆
            1.

            2.
            3. 4.

            煤层变潮湿、松软,煤帮出现滴水、淋水现 象,且淋水可由小变大;有时煤帮出现铁锈 红水迹。 工作面气温降低,或出现雾气及硫化氢气味。 有时可闻水的“嘶嘶”(俗称“水叫”)声。 矿压增大,发生片帮、冒顶及底鼓。

            工作面底板灰岩含水层突水征兆
            1. 2. 3. 4.

            5.

            工作面压力增大,底板鼓起,底鼓量较大。 工作面底板产生裂隙并逐渐增大。 沿裂隙或煤帮向外渗水。 底板破裂,沿裂缝有高压水喷出并伴有水啸声。 底板发生“底爆”,伴有巨响,并有大量水涌 出,水色乳白或呈黄色。

            冲积层水的突水征兆
            1.

            2.

            3.

            突水部位发潮,滴水并逐渐增大,水中有少量 细砂。 发生局部冒顶,水量突增并出现流砂;流砂呈 间隙性,水色时清时混。 发生大量溃水、溃砂,并可能影响到地表,使 地表出现塌陷。


            1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.



            什么是管理?管理的七要素是什么? 压力容器按照压力是如何分类的? 试述燃烧的三要素。 灭火的基本方法有哪些? 什么是跨步电压触电? 防止人身触电的技术措施有哪些? 什么是工业毒物,其毒性常用评价指标有哪些? 什么是煤与瓦斯突出?


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