矿业通风与安全.docx

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矿业通风与安全

矿业通风与安全

一、矿井通风的重要性

矿井通风是矿井各项工作中的重中之重，以风定产，良好的通风是安全、生产工作的重要保障和前提，矿井通风的基本任务是采用安全、经济、有效的通风方法，保证井下职工的安全和健康，提高劳动生产的效率。

所以，更好的构建和维护通风设施是保证通风系统稳定的前提基础，也是保障矿井安全生产的先决条件。

二、矿井通风的种类

现阶段矿井通风方式主要有三种，可分为压入式、抽出式和压抽混合式。

上榆泉煤矿采用抽出式通风，矿井通风系统为中央并列式通风，安装两台主通风机其中一台使用，一台备用。

副平硐主进风，主平硐辅助进风，回风斜井回风。

抽出式通风是使整个通风系统在抽出式主扇的作用下，形成低于当地大气压力的负压状态。

抽出式通风排风集中，排风量大，污风排放速度快，风流调节控制设施设置控制方便有效。

缺点是当排风系统不严密时，容易造成短路吸风现象，抽出式通风在冬季要考虑防冻问题。

三、通风构筑物及漏风

（一）上榆泉煤矿所采用的通风构筑物

矿井通风系统网路中适当位置安设的隔断、引导和控制风流的设施和装置，以保证风流按生产需要流动。

这些设施和装置，统称为通风构筑物。

上榆泉煤矿所采用的通风构筑物主要分为两大类：

一类是通过风流的通风构筑物，如主要通风机风硐、反风装置、风桥、导风板和调节风窗;另一类是隔断风流的通风构筑物，如井口密闭、挡风墙、风帘和风门等。

（二）漏风的分类及原因

1、漏风的分类

上榆泉煤矿漏风按其地点可分为：

1）外部漏风地面主通风机附近的井口、防爆盖、反风门、调节闸门等处的漏风。

2）内部漏风（或称井下漏风）是指井下各种通风构筑物的漏风、采空区以及碎裂的煤柱的漏风。

2、漏风的原因

当有漏风通路存在，并在其两端有压差，井下控制风流的设施不严密，采空区顶板冒落后未被压实，煤柱被压坏或地表有裂缝，都能造成漏风。

四、矿井风量计算

（一）全矿井需要风量的计算

全矿井总进风量按以下两种方式分别计算，并且必须取其最大值：

1、按井下同时工作的最多人数计算矿井风量：

Q矿进=4×N×K矿通（m3/min）

式中：

Q矿进--矿井总进风量，m3/min;

4--每人每分钟供给风量，m3/min.人;

N--井下同时工作的最多人数，人;

K矿通--矿井通风需风系数（抽出式取K矿通=1.15～1.20）。

2、按各个用风地点总和计算矿井风量：

按采煤、掘进、硐室及其他巷道等用风地点需风量的总和计算：

Q矿进=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其他）×K矿通（m3/min）

式中：

∑Q采--采煤工作面实际需要风量的总和，m3/min;

∑Q掘--掘进工作面实际需要风量的总和，m3/min;

∑Q硐--硐室实际需要风量的总和，m3/min;

∑Q其他--矿井除了采、掘、硐室地点以外的其他巷道需风量的总和，m3/min。

K矿通--矿井通风需风系数（抽出式K矿通取1.15～1.20）。

（二）采煤工作面需要风量

按矿井各个采煤工作面实际需要风量的总和计算：

∑Q采=∑Q采i+∑Q采备i（m3/min）

式中：

∑Q采--各个采煤工作面实际需要风量的总和，m3/min;

Q采i--第i个采煤工作面实际需要的风量，m3/min;Q采备i--第i个备用采煤工作面实际需要的风量，m3/min。

每个采煤工作面实际需要风量，按工作面气象条件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人员和爆破后的有害气体产生量等规定分别进行计算，然后取其中最大值。

有符合规定的串联通风时，按其中一个采煤工作面实际需要的最大风量计算。

1、按气象条件计算：

Q采=Q基本×K采高×K采面长×K温（m3/min）

式中:

Q采--采煤工作面需要风量，m3/min;

Q基本--不同采煤方式工作面所需的基本风量，m3/min;

Q基本=60×工作面控顶距×工作面实际采高×70%×适宜风速（不小于1.0m/s）;

K采高--采煤工作面采高调整系数

K采面长--采煤工作面长度调整系数，

K温--采煤工作面温度与对应风速调整系数，

K采高--采煤工作面采高调整系数

K采面长--采煤工作面长度调整系数

K温--采煤工作面空气温度与对应风速调整系数

2、按照瓦斯涌出量计算：

Q采=100×q采×KCH4（m3/min）

式中：

q采--采煤工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量，m3/min;

KCH4--采煤工作面瓦斯涌出不均衡备用风量系数，正常生产时连续观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值;

100--采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不能超过1%的换算系数。

3、按照二氧化碳涌出量计算：

Q采=67×q采×KCO2（m3/min）

式中：

q采--采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min;

KCO2--采煤工作面二氧化碳涌出不均衡备用风量系数，正常生产时连续观测1个月，日最大绝对二氧化碳涌出量和月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值;

67--采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不能超过1.5%的换算系数。

4、按工作面人员数量验算：

Q采≥4×N（m3/min）

式中：

N--采煤工作面同时工作的最多人数，人;

4--每人需风量，m3/min·人。

5、按风速进行验算：

60×0.25×S采≤Q采≤60×4×S采（m3/min）

式中：

0.25/4--采煤工作面允许最低/最高风速，m/s;

S采--采煤工作面的平均有效断面积m2。

应结合回采速度、煤层自燃发火期综合考虑，综放工作面的需风量不小于800m3/min。

6、备用采煤工作面按满足瓦斯、二氧化碳、空气温度和风速等规定计算风量，且不得低于采煤工作面实际需要风量的50%。

（三）掘进工作面需要风量

掘进工作面需要风量按各个独立通风掘进工作面实际需要风量的总和计算：

∑Q掘=∑Q掘i（m3/min）

式中：

Q掘i--第i个掘进工作面需要风量，m3/min。

每个掘进工作面实际需要风量，按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速、人数以及局部通风机的实际吸风量等规定分别进行计算，然后取其中最大值。

1、按照瓦斯涌出量计算：

Q掘=100×q掘×KCH4（m3/min）

式中：

q掘--掘进工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量，m3/min;

KCH4--掘进工作面瓦斯涌出不均衡备用风量系数，正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对瓦斯涌出量和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值;

100--掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不能超过1%的换算系数。

2、按照二氧化碳涌出量计算：

Q掘=67×q掘×KCO2（m3/min）

式中：

q掘--掘进工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min;

KCO2--掘进工作面二氧化碳涌出不均衡备用风量系数，正常生产条件下，连续观测1个月，日最大绝对二氧化碳涌出量和月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值;

67--掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不能超过1.5%的换算系数。

3、按炸药量计算（炮掘工作面采用硝酸氨炸药时计算，其它炸药不予计算）：

Q掘≥25×A（m3/min）

式中：

A--掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量kg。

25--每千克一级煤矿许用炸药需风量，m3/min·kg;

4、按工作面人员数量验算：

Q掘≥4×A（m3/min）

式中：

N--掘进工作面同时工作的最多人数，人;

4--每人需风量，m3/min·人。

5、按风速进行验算：

岩巷掘进工作面：

Q岩掘≥9×S掘（m3/min）

煤巷和半煤岩巷掘进工作面：

Q煤掘≥15×S掘（m3/min）

掘进工作面：

Q掘≤240×S掘（m3/min）

式中：

Q岩掘--岩巷掘进工作面的最低风量，m3/min;

Q煤掘--煤巷和半煤岩巷掘进工作面的最低风量，m3/min;

S掘--掘进工作面的净断面积，m2。

按上述条件计算的最大値，确定局部通风机的吸风量，根据通风距离选择风筒、局部通风机。

6、按局部通风机实际吸风量计算需要风量:

Q掘=Q局机×I（m3/min）

式中：

Q局机--局部通风机实际吸风量，m3/min。

首次安装的局部通风机实际吸风量取吸风量范围的最大值，I--掘进工作面同时通风的局部通风机台数。

7、局部通风机安装地点的需要风量

Q局机=Q掘+Q机巷=Q掘+Vmin×S机巷（m3/min）

式中：

Q局机--局部通风机安装地点的需要风量，m3/min;

Q机巷--保证局部通风机吸风口至掘进工作面回风道口之间最低风速的风量，m3/min;

Vmin--保证局部通风机安装地点到回风口间最低风速，m/min，岩石巷道、其他人行巷道取9，煤巷、半煤岩巷取15;

S机巷--局部通风机安装地点到回风口间最大井巷断面积，m2。

注：

若局部通风机吸风口至掘进工作面回风道口之间风量不走回风或有设施控制，保证局部通风机不发生循环风，Q机巷不考虑;几台通风机布置在同一段巷道内，按一次计算Q机巷。

8、配风要求

掘进工作面局部通风配风按7条计算或按实测的局部通风机吸风量、局部通风风筒出口风量按下式计算确定。

Q局=K筒漏×Q掘面（m3/min）

式中：

Q局--局部通风机实测吸风量，m3/min;

K筒漏--风筒漏风系数，根据通风距离、风筒直径和管理状况等因素确定或测定，无实测数据时按MTT64-1995正压柔性风筒规定的百米漏风率不超过4%的最大值推算K筒漏=1.04n（n最大通风距离百米数），并要求现场调整风量时验证。

注：

编制矿井规划或水平延伸、采区设计时，计算掘进需要风量可按下式进行：

∑Q掘=Q掘·mm3/min

其中：

Q掘=Q局·Kfm3/min

式中：

Q局--每个独立通风掘进工作面局部通风机的吸风量，普掘取300m3/min，综掘取350m3/min;

Kf--防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，取1.34。

m--规划掘进工作面个数。

（四）硐室需要风量

按矿井各个独立通风硐室实际需风量的总和计算：

∑Q硐=∑Q硐im3/min

式中：

Q硐i--第i个独立通风硐室实际需要风量，m3/min。

各个硐室实际需要风量，根据不同类型的硐室分别计算。

1、机电设备发热量大的水泵房、空气压缩机房等机电硐室，需要风量按机电设备运转的发热量计算

Q机电硐室=3600×∑W×θ/（ρ×1.0006×60×△t）（m3/min）

式中：

Q机电硐室-机电硐室实际需要的风量，m3/min;

∑W--机电硐室中运转的电动机总功率，kw;

△t--机电硐室进、回风的气温差，℃;

θ--机电硐室发热系数，从表5中选取;

ρ--空气密度,一般取1.2Kg/m3;

1.0006--空气定压比热容,kJ/（Kg.K）。

机电硐室需要风量应根据不同硐室内设备的降温要求进行配风，采区小型机电硐室，按经验值确定需要风量或取60～80m3/min;选取硐室风量，应保证机电硐室温度不超过30℃，其他硐室温度不超过26℃。

2、爆炸材料库需要风量按每小时4次换气量计算：

Q库=0.07×V（m3/min）

式中：

Q库--爆炸材料库需要风量，m3/min;

V--包括联络巷在内的爆炸材料库的空间总体积，m3。

或按经验给定风量：

大型爆破材料库为100～150m3/min;小型爆破材料库为60～100m3/min。

3、充电硐室需风量计算：

Q电=200×q氢（m3/min）

式中：

Q电--充电硐室需要风量，m3/min;

q氢--充电硐室在充电时产生的氢气量，m3/min。

200--按其回风流中氢气浓度不大于0.5%的换算系数。

或按经验值给定风量100～200m3/min。

4、其他

中央变电所、救护站等与主要进风巷道并联支路的硐室，其风量不在计入矿井总需要风量，但其过风量必须满足上述要求。

（五）其它巷道需要风量

按矿井其它巷道需风量总和计算：

∑Q其它=∑Q其它i（m3/min）

式中：

Q其它i--第i条其它井巷需要风量，根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算，采用其中最大值，m3/min。

1、按瓦斯涌出量计算：

Q其它i=100×q其它i×k其它i（m3/min）

式中：

q其它i--第i个其它巷道的瓦斯绝对涌出量，m3/min;

k其它i--第i条其它巷道的瓦斯涌出不均匀的风量系数，一般可取=1.2～1.3。

2、按其风速验算：

Q其它i≥9×S其它i（m3/min）

架线电机车巷中的风速验算：

Q其它i≥60×S其它i（m3/min）

式中：

S其它i--第i条巷道的断面积，m2。

总之，矿井需风量的计算方法按实际需要风量计算时，应避免风量过大或过小，各地点的配风量必须能够满足该地点的风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其它有害气体的浓度、风速以及温度、每人供风量的需风量，若制订的风量计算方法达不到要求时，必须根据具体条件修订，保障生产安全。

五、粉尘灾害防治

（一）粉尘

井下生产所产生的煤和岩石的细微颗粒统称为煤矿粉尘。

粉尘包含煤尘和岩尘两类。

井下煤尘主要来源于井下采掘工作面，此外煤炭运输过程中转载点、机头机尾均产生煤尘;岩尘主要来源于井下岩巷及半煤岩巷掘进工作面。

直径大于50μm的尘粒，在重力作用下会很快从气流中分离出来，沉落于地面，此类粉尘称为落尘。

直径在0.01-50μm范围内的尘粒，能长时间悬浮于空气中，此类粉尘叫做浮尘。

浮尘对矿井空气的污染和人体健康的危害最大，是矿井防尘的重点对象。

（二）粉尘的主要危害

粉尘的主要危害是能导致尘肺，有的粉尘与人的潮湿皮肤接触时，有一些刺激作用，会引起皮肤发炎。

尘肺病是因为长期、大量吸入微细粉尘而引起以肺纤维化为主的一种慢性职业病。

煤矿尘肺病因吸入粉尘成分不同可分为：

矽肺病：

因吸入游离二氧化硅含量较高的岩尘所引起的尘肺病。

它是矿山的一种主要职业病，除了会使肺纤维化外，还会由矽酸引起肺部化学物理反应，应重点加以防治。

患者多为长期从事岩巷掘进的工人。

煤矽肺病：

因吸入煤尘和含游离二氧化硅的岩尘所引起的尘肺病。

患者多为岩巷掘进和采煤混合工种的工人。

煤肺病：

因长期吸入煤尘所引起的尘肺病。

患者为长期在井下从事采掘工作的采掘工人。

矿井生产中粉尘除了对人体带来不同程度的危害外，煤尘在一定条件下还会发生爆炸。

煤尘爆炸除破坏井巷、毁坏设备、伤亡人员外，爆炸同时产生大量的有毒有害气体，严重地威胁矿井安全生产和人员的生命安全。

但煤尘爆炸必须同时具备以下三个条件：

①自身为爆炸危险性的煤尘。

按《煤矿安全规程》规定，煤尘的爆炸性必须通过国家授权单位进行鉴定。

②煤尘的浓度。

悬浮在井下空气中的煤尘只有达到一定浓度才可能爆炸，煤尘未达到爆炸下限浓度或超过上限浓度都不会发生爆炸。

③存在有引爆火源。

煤尘的引燃温度一般为700-800℃，有时也可达到1100℃，引起煤尘燃烧或爆炸的高温火源有：

电器设备产生的电火花，电缆、电机车架线上的电弧，采掘机械工作产生的冲击火花，爆破时出现的火焰，井下火灾以及瓦斯爆炸等。

（三）防尘措施

防尘措施有：

采用湿式凿岩。

通风排尘和净化风流。

喷雾洒水。

装岩洒水降尘。

个体防护，作业时必须人人坚持戴防尘口罩。

采掘工作面坚持使用水炮泥，在其回风巷内按《规范》要求安设隔爆水棚。

严格控制各种火源。

各个采掘工作面、装载点、卸载点、运输、仓储等产生粉尘的尘源地点，采用降尘、除尘、捕尘以及对沉积在巷道的浮尘进行。

（四）采掘工作面除尘

1、湿式作业除尘;

2、喷雾洒水除尘;

3、加水爆破除尘;

4、含尘空气净化装置除尘（即水幕净化）

六、瓦斯灾害防治

（一）防爆措施

本矿井通风采用机械抽出式，取用了较大的通风系数进行配风，以保证作业地点有足够的风量，能有效地防止瓦斯积聚。

巷道各断面均按经济实用断面进行设计，按《煤矿安全规程》规定的风速进行验算，保证其合理性。

为了防止矿井安全生产因电气事故造成不必要的损失，在矿井电气设备及保护装置的选型中，严格按《煤矿安全规程》有关规定，对矿井生产所需的电气设备如馈电开关、电动机、通讯、照明、信号等，均按照规定选用矿用防爆型、矿用隔爆型、本质安全型、以及无火花型设备。

严禁采用无煤矿安全生产标志的电气设备入井，对电气设备在入井前必须有专人进行防爆要求的检查。

对生产中的电气设备安装，应严格按照有关规定进行，并对在使用中的电气设备应定期派专人进行防爆检查，从而有效避免了因电气火源引发的矿井瓦斯爆炸事故。

（二）防止瓦斯积聚

本矿井瓦斯涌出量属氮气带，相对涌出量0.33m3/t，绝对涌出量2.98m3/min，为瓦斯矿井。

瓦斯等级低，结合瓦斯涌出量主要采取以下几点防止瓦斯积聚：

1、加强通风。

2、加强瓦斯检查。

3、不用的旧巷应及时封闭，防止或减少沼气涌出和积聚。

七、矿井防灭火

（一）煤层的自燃预防措施

开拓开采方面的措施

运输下山、轨道下山、回风下山布臵在煤层内，采用锚网喷、锚索联合支护，机电硐室采用锚网喷、现浇混凝土支护。

回采工作面条带布臵，减少煤柱损失;回采工作面采用后退式开采，加速回采进度;尽一切可能防止煤层自然发火。

采用壁式采煤法回采率高，巷道布臵比较简单，便于使用机械化装备与加快回采进度，有较大的防火安全性。

（二）通风方面的措施

1、回采工作面采用后退式开采，“U”型通风系统，对防止自然发火有利。

2、回采工作面采完后及时构筑密闭墙，加强对采空区的密闭管理。

（三）监测方面的措施

1、回采工作面上隅角、掘进工作面、瓦斯检查员、班长配备便携式一氧化碳检测报警仪。

八、紧急避险系统

（一）按照《煤矿安全规程》的要求，为入井人员全部配备额定防护时间不低于30分钟的隔离式自救器。

在井下发生有毒、有害气体污染及缺氧窒息性灾害时，可保护人员正常呼吸并逃离灾变区域。

（二）在掘进工作面及各采取工作面安设移动救生舱，用于工作面发生突发事件时，通过利用紧急避险设施提供安全防护、氧气供给保障、有害气体去除、环境监测、通讯、照明、动力供应、人员生存保障等基本功能。

（三）KJYF-96/12矿用可移动式救生舱基本参数及使用情况

1、救生舱井下避灾路线

2、概述

1）主要用途和适用范围

（1）主要用途

专供井下事故中遇险矿工就近避灾逃生使用的安全设备，是煤矿企业井下人员灾害事故救援救生多用途应急避灾安全装备。

（2）适用范围

适用于具有冒顶塌方、瓦斯（煤尘）爆炸、井下火灾、冲击地压地质灾害条件的矿山企业及矿井（不适合矿井大型水灾）。

2）产品型号及基本参数

（1）产品型号：

KJYF-96/12

（2）基本参数

救生舱基本性能参数：

a额定人数，12人;

b额定防护时间，96h;

c抗爆炸冲击能力，0.3MPa;

d持续耐高温能力，9h、55℃;

e规格尺寸（长×宽×高），10780mm×1385mm×1765mm;

f空载质量，14t

g外壳材料：

外壳采用6mm厚的Q345A钢板制造。

h内胆采用1mm厚304不锈钢板制造。

i隔热层采用50mm厚的岩棉。

j外壳颜色：

白色。

3）使用环境条件：

（1）工作环境条件

a有煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸等爆炸性危险的矿井。

b相对湿度：

0～95%（25℃）。

c环境温度：

55℃，9.5h;22℃，96h;55℃，4.5h。

d海拔高度：

不大于1000m。

e大气压力：

80kPa～106kPa。

f安装井巷空间尺寸：

高度大于2.6m，巷道净宽不得小于2m，

长度根据救生舱尺寸确定;

3、工作原理及结构特征

1）工作原理

当井下发生瓦斯突出等突发情况时,无法或未能及时安全升井，仍处于危险环境下的井下人员，可及时撤进救生舱等待救援。

人员进入救生舱后，关闭舱门，开启CD4便携式多参数测定器，检测舱内气体情况，使舱内人员处于比较安全的环境中;舱外气体情况要同时打开两个机械阀用AKFC-92G矿用粉尘采样器把舱外的环境气体通过密封管路抽到舱内的透明（舱内人员可以随时目测数据）密封箱内，进入密封箱内的舱外气体由安设在内部的CD4型便携式多参数测定器检测出舱外的CO，O2，CH4，CO2气体浓度。

检查压风供氧管道，如完好可以直接使用压风管道供氧，如损坏则关闭压风管道并打开压缩氧气阀门，启动压缩氧供氧;同时撕掉空气处理箱中药剂上的包装，装填完毕后打开风机，可及时处理空气中的二氧化碳、一氧化碳等有害气体;当舱内温度超过30℃以上时，打开二氧化碳瓶上的阀门，开启空调，对舱内空气进行降温;通过舱内各种检测仪器，舱内人员可适当调节氧气转子流量计开关;加上适量食物及水的供给，可在舱内坚持96小时，等待外部救援，或等外部环境安全后，舱内人员可自行逃生。

2）结构特征

KJYF-96/10（A）矿用可移动式救生舱主要由舱体、进出口舱门、观察窗、隔离舱门、应急逃生舱口、移动轨轮等部件组成;另配有空调装置、压缩空气瓶、压缩氧气瓶及瓶架、空气处理箱、便携式多参数测定器、通讯系统、食物贮藏柜、急救箱、集便器、照明灯具及开关等功能性部件或组件。