2014安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》講義:地下礦山災(zāi)害及防治技術(shù)

　　第二節(jié)　地下礦山災(zāi)害及防治技術(shù)

　　一、地下礦山通風(fēng)技術(shù)

　　(一)地下礦山通風(fēng)系統(tǒng)

　　1.地下礦山通風(fēng)的目的

　　地下礦山通風(fēng)的目的有兩個(gè)：在正常生產(chǎn)時(shí)期，保證向地下礦山各用風(fēng)地點(diǎn)輸送足夠數(shù)量的新鮮空氣，用以稀釋有毒有害氣體，排除礦塵和保持良好的工作環(huán)境，確保地下礦山安全生產(chǎn);在發(fā)生災(zāi)變時(shí)，能有效、及時(shí)地控制風(fēng)向及風(fēng)量，并與其他措施結(jié)合，防止災(zāi)害擴(kuò)大。

　　2.地下礦山通風(fēng)系統(tǒng)

　　地下礦山通風(fēng)系統(tǒng)是向地下礦山各作業(yè)地點(diǎn)供給新鮮空氣，排除污濁空氣的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)動力及其裝置和通風(fēng)控制設(shè)施(通風(fēng)構(gòu)筑物)的總稱。

　　(1)通風(fēng)方式。根據(jù)進(jìn)風(fēng)井和出風(fēng)井的布置方式，地下礦山通風(fēng)系統(tǒng)的類型可以分為中央式(中央并列式和中央分列式)、對角式(兩翼對角式和分區(qū)對角式)和混合式3 類。

　　(2)通風(fēng)方法。根據(jù)主要通風(fēng)機(jī)的工作方法，地下礦山通風(fēng)方式分為抽出式、壓人式和壓抽混合式。

　　3.地下礦山漏風(fēng)

　　地下礦山漏風(fēng)是指通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)流沿某些細(xì)小通道與回風(fēng)巷或地面發(fā)生滲漏的短路現(xiàn)象。

　　4.地下礦山反風(fēng)

　　地下礦山反風(fēng)是為防止災(zāi)害擴(kuò)大和搶救人員的需要而采取的迅速倒轉(zhuǎn)風(fēng)流方向的措施。

　　(1)全礦性反風(fēng)。

　　(2)局部反風(fēng)。

　　(二)地下礦山風(fēng)量計(jì)算及通風(fēng)參數(shù)測定

　　1.煤礦礦井風(fēng)量計(jì)算

　　2.金屬非金屬地下礦山風(fēng)量計(jì)算

　　3.通風(fēng)參數(shù)測定

　　(1)壓力。

　　(2)風(fēng)速。

　　(三)地下礦山通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)構(gòu)筑物

　　1.礦用通風(fēng)設(shè)備

　　2.通風(fēng)構(gòu)筑物

　　(四)局部通風(fēng)技術(shù)

　　利用局部通風(fēng)機(jī)或主要通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓對井下局部地點(diǎn)進(jìn)行通風(fēng)的方法稱為局部通風(fēng)。

　　1.局部通風(fēng)方法

　　2.地下礦山局部通風(fēng)的安全管理規(guī)定

　　(五)地下礦山通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)測定

　　1.風(fēng)速測定

　　2.地下礦山通風(fēng)阻力的測定

　　3.一氧化碳檢測

　　4.氧氣檢測

　　5.溫度檢測

　　二、瓦斯及其防治技術(shù)

　　(一)瓦斯性質(zhì)及瓦斯參數(shù)測定

　　1.瓦斯性質(zhì)

　　2.煤層瓦斯賦存狀態(tài)

　　3.煤層瓦斯含量及測定

　　4.煤層瓦斯壓力及測定方法

　　(二)礦井瓦斯涌出及瓦斯等級

　　1.礦井瓦斯涌出的形式

　　2.礦井瓦斯涌出量及主要因素

　　3.礦井瓦斯等級及其鑒定

　　(三)瓦斯噴出及預(yù)防

　　1.瓦斯噴出

　　地下礦山瓦斯噴出是指從煤體或巖體裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯異常涌出的現(xiàn)象。在20 m巷道范圍內(nèi)，涌出瓦斯量大于或等于l.0 m3/min，且持續(xù)時(shí)間在8 h以上時(shí)，該采掘區(qū)域即定為瓦斯噴出危險(xiǎn)區(qū)域。

　　瓦斯噴出的預(yù)兆：礦壓活動顯現(xiàn)激烈，煤壁片幫嚴(yán)重、底板突然鼓起、支架承載力加大甚至破壞，煤層變軟、潮濕等。

　　2.瓦斯噴出的預(yù)防

　　(四)煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出及預(yù)防

　　(五)瓦斯爆炸及預(yù)防

　　瓦斯不助燃，但它與空氣混合達(dá)一定濃度后，遇火能燃燒、爆炸。瓦斯爆炸時(shí)會產(chǎn)生3個(gè)致命的因素：爆炸火焰、爆炸沖擊波和有毒有害氣體。瓦斯爆炸不僅造成大量的人員傷亡，而且還會嚴(yán)重摧毀地下礦山設(shè)施、中斷生產(chǎn)。瓦斯爆炸往往引起煤塵爆炸、火災(zāi)、井巷坍塌和頂板冒落等二次災(zāi)害。

　　(六)瓦斯抽放

　　(七)瓦斯檢測

　　瓦斯檢測實(shí)際上是指甲烷檢測，主要檢測甲烷在空氣中的體積濃度。地下礦山瓦斯檢測方法有實(shí)驗(yàn)室取樣分析法和井下直接測量法兩種。使用便攜式瓦斯檢測報(bào)警儀，可隨時(shí)檢測作業(yè)場所的瓦斯?jié)舛?，也可使用瓦斯傳感器連續(xù)實(shí)時(shí)地監(jiān)測瓦斯?jié)舛取?/P>

　　煤礦常用的瓦斯檢測儀器，按檢測原理分類有：光學(xué)式、催化燃燒式、熱導(dǎo)式、氣敏半導(dǎo)體式等，可以根據(jù)使用場所、測量范圍和測量精度等要求，選擇不同檢測原理的瓦斯檢測儀器。

　　(八)瓦斯、煤塵事故的救護(hù)及處理

　　三、礦(地)壓災(zāi)害及防治技術(shù)

　　(一)礦(地)壓災(zāi)害的概念及成因

　　1.礦(地)壓的概念

　　在礦體沒有開采之前，巖體處于平衡狀態(tài)。當(dāng)?shù)V體開采后，形成了地下空間，破壞了巖體的原始應(yīng)力，引起巖體應(yīng)力重新分布，并一直延續(xù)到巖體內(nèi)形成新的平衡為止。在應(yīng)力重新分布過程中，使圍巖產(chǎn)生變形、移動、破壞，從而對工作面、巷道及圍巖產(chǎn)生壓力。通常把由開采過程而引起的巖移運(yùn)動對支架圍巖所產(chǎn)生的作用力，稱為礦(地) 壓。

　　在礦(地)壓作用下所引起的一系列力學(xué)現(xiàn)象，如頂板下沉和垮落、底板鼓起、片幫、支架變形和損壞、充填物下沉壓縮、煤巖層和地表移動、露天礦邊坡滑移、沖擊地壓、煤與瓦斯突出等現(xiàn)象，均稱之為礦(地)壓顯現(xiàn)。因此，礦(地)壓顯現(xiàn)是礦(地)壓作用的結(jié)果和外部表現(xiàn)。

　　礦(地)壓災(zāi)害的常見類型主要有采掘工作面或巷道的冒頂片幫、采場(采空區(qū))頂板大范圍垮落和沖擊地壓(巖爆)。

　　2.礦(地)壓災(zāi)害的成因

　　在采礦生產(chǎn)活動中，采掘工作面或巷道的冒頂片幫、采場(采空區(qū))頂板大范圍垮落是最常見的事故，主要原因有：

　　1)采礦方法不合理和頂板管理不善。

　　2)缺乏有效支護(hù)6支護(hù)方式不當(dāng)、不及時(shí)支護(hù)或缺少支架、支護(hù)強(qiáng)度不足是造成此類事故的另一重要原因。

　　3)檢查不周和疏忽大意。

　　4)地質(zhì)條件不好。

　　5)地壓活動。

　　6)其他原因。

　　(二)礦(地)壓災(zāi)害防治技術(shù)

　　防治采掘工作面或巷道的冒頂片幫、采場(采空區(qū))頂板大范圍垮落事故的發(fā)生，必須嚴(yán)格遵守安全技術(shù)規(guī)程，從多方面采取綜合預(yù)防措施。

　　(三)地下礦山冒頂事故的救護(hù)及處理

　　1.一般原則

　　2.搶救遇險(xiǎn)人員方法

　　3.冒頂事故的處理方法

　　(1)局部小冒頂?shù)奶幚怼?/P>

　　(2)局部冒頂范圍較大的處理。

　　(3)大冒頂?shù)奶幚怼?/P>

　　四、礦山火災(zāi)及防治技術(shù)

　　(一)礦山火災(zāi)的分類和特點(diǎn)

　　凡是發(fā)生在礦山地下采場或地面而威脅到井下安全生產(chǎn)，造成損失的非控制燃燒均稱為礦山火災(zāi)。礦山火災(zāi)的發(fā)生具有嚴(yán)重的危害性，可能造成人員傷亡、礦山生產(chǎn)接續(xù)緊張、巨大的經(jīng)濟(jì)損失、嚴(yán)重的環(huán)境污染等。

　　(二)地下礦山內(nèi)因火災(zāi)防治技術(shù)

　　1.煤炭自燃傾向性

　　2.煤炭自燃的預(yù)測預(yù)報(bào)

　　3.煤炭自燃的預(yù)防技術(shù)

　　4.火區(qū)封閉、管理和啟封

　　(1)火區(qū)封閉。

　　(2)火區(qū)管理。

　　(3)煤炭自燃火區(qū)啟封。

　　(三)火災(zāi)時(shí)期救災(zāi)技術(shù)

　　1.地下礦山火災(zāi)事故救護(hù)原則

　　處理地下礦山火災(zāi)事故時(shí)，應(yīng)遵循以下基本技術(shù)原則：控制煙霧的蔓延，不危及井下人員的安全;防止火災(zāi)擴(kuò)大;防止引起瓦斯、煤塵爆炸;防止火風(fēng)壓引起風(fēng)流逆轉(zhuǎn)而造成危害;保證救災(zāi)人員的安全，并有利于搶救遇險(xiǎn)人員;創(chuàng)造有利的滅火條件。

　　2.風(fēng)流控制技術(shù)

　　選擇合理的通風(fēng)系統(tǒng)，加強(qiáng)通風(fēng)管理，減少漏風(fēng)。

　　3.地下礦山反風(fēng)技術(shù)

　　根據(jù)井下火災(zāi)具體情況，在保證作業(yè)人員和重大設(shè)備設(shè)施的安全條件下，可采用局部反風(fēng)或全礦反風(fēng)方法。

　　4.火災(zāi)的常用撲救方法

　　(1)直接滅火方法。

　　(2)隔絕方法滅火。

　　(3)綜合方法滅火。

　　五、水害及其防治技術(shù)

　　(一)地下礦山突水源及涌水特征

　　在礦山開采過程中，地下礦山突水水源主要有地表水、溶洞一溶蝕裂隙水、含水層水、斷層水、封閉不良的鉆孔水、采空區(qū)形成的“人工水體”等。

　　地下礦山水質(zhì)分析方法有多種，其中用得較多的是重量法、容積法和比色法。重量法主要用于雜質(zhì)含量較多的水樣;容積法適用于中等雜質(zhì)含量的水樣;比色法適用于微量含量的水樣。

　　(二)地下礦山導(dǎo)水通道及探測技術(shù)

　　礦體及其周圍雖有水存在，但只有通過某種通道，它們才能進(jìn)入井巷形成涌水或突水。涌水通道可分為地層的空隙、斷裂帶等自然形成的通道和由于采掘活動等引起的人為涌水通道兩類。

　　(三)地下礦山防治水技術(shù)

　　1.地表水治理措施

　　2.地下水的排水疏干

　　3.地下水探放

　　4.地下礦山水的隔離與堵截

　　5.礦山排水

　　(四)地下礦山水災(zāi)的預(yù)測和突水預(yù)兆

　　1.地下礦山水災(zāi)的預(yù)測

　　2.地下礦山突水預(yù)兆

　　(五)地下礦山水災(zāi)事故的救災(zāi)及處理

　　(六)地下礦山淤泥、黏土和流砂潰決事故的救災(zāi)及處理

　　1.地下礦山潰決事故的類型

　　(1)巖溶突泥。

　　(2)地面淤泥從塌陷區(qū)裂縫潰人井下。

　　(3)煤層頂部含水泥砂層潰入。

　　2.處理地下礦山潰決事故的行動準(zhǔn)則

　　(1)處理淤泥、黏土和流砂潰決事故時(shí)，礦山救護(hù)隊(duì)的主要任務(wù)是救助遇險(xiǎn)人員，清除透人井巷中的淤泥、黏土和流砂，加強(qiáng)有毒有害氣體檢測，恢復(fù)通風(fēng)。

　　(2)潰出的淤泥、黏土和流砂使遇險(xiǎn)礦工被困堵時(shí)，在搶救時(shí)應(yīng)首先確定遇險(xiǎn)人員所處的位置，并盡快清通淤堵區(qū)，向被困堵人員輸送新鮮空氣、食物和飲料等生活必需品。

　　(3)當(dāng)泥砂有潰人下部水平的危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)將下部水平人員撤到安全處。

　　(4)在淤泥已停止流動，尋找和救助人員時(shí)，應(yīng)在鋪于淤泥上的木板上行進(jìn)。

　　(5)在拆除阻擋淤泥的阻塞物時(shí)，可在其中開一些小孔，供淤泥逐漸流出之用。如果阻塞物內(nèi)的淤泥具有壓力，則應(yīng)在防護(hù)墻的掩護(hù)下拆除阻塞物。

　　(6)遇險(xiǎn)人員救出后，應(yīng)將處于淤堵地點(diǎn)附近人員迅速繞過災(zāi)區(qū)進(jìn)入安全地帶，禁止逆著淤泥蔓延的方向撤運(yùn)人員。

　　六、礦山粉塵及其防治技術(shù)

　　礦山粉塵是地下礦山在建設(shè)和生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的各種巖礦微粒的總稱。礦山生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)如采礦、掘進(jìn)、運(yùn)輸、提升的幾乎所有作業(yè)工序都不同程度地產(chǎn)生粉塵。采掘機(jī)械化和開采強(qiáng)度、采礦方法、作業(yè)地點(diǎn)的通風(fēng)狀況、地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存條件都是影響粉塵產(chǎn)生的因素。

　　(一)礦山粉塵的性質(zhì)及危害

　　1.粉塵的概念

　　(1)全塵。

　　(2)呼吸性粉塵。

　　(3)浮塵和落塵。

　　2.粉塵性質(zhì)

　　(1)粉塵中游離二氧化硅的含量。

　　(2)粉塵的粒度。

　　(3)粉塵的分散度。

　　(4)粉塵的濃度。

　　(5)粉塵的吸附性。

　　(6)粉塵的荷電性。

　　(7)煤塵的燃燒和爆炸性。

　　3.礦塵的危害性

　　礦塵的危害性主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：

　　(1)污染工作場所，危害人體健康，引起職業(yè)病;

　　(2)某些礦塵(如煤塵、硫化塵)在一定條件下可以爆炸：

　　(3)加速機(jī)械磨損，縮短精密儀器使用壽命;

　　(4)降低工作場所能見度，增加工傷事故的發(fā)生。

　　(二)礦山粉塵防治技術(shù)

　　礦山防塵技術(shù)包括風(fēng)、水、密、凈和護(hù)等5個(gè)方面，并以風(fēng)、水為主。風(fēng)就是通風(fēng)除塵;水是指濕式作業(yè);密是指密閉抽塵;凈是凈化風(fēng)流;護(hù)是采取個(gè)體防護(hù)措施。下面分別敘述礦山生產(chǎn)過程中的主要防塵技術(shù)。

　　1.采煤工作面防塵

　　2.掘進(jìn)工作面防塵

　　3.運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載防塵

　　4.綜合防塵措施

　　(三)煤塵爆炸和防、隔爆措施

　　1.礦山粉塵(煤礦煤塵)爆炸的條件

　　2.煤塵爆炸性評價(jià)方法

　　3.防止煤塵爆炸的技術(shù)措施

　　4.防止煤塵爆炸傳播技術(shù)

　　(四)礦山粉塵檢測方法

　　粉塵檢測是以科學(xué)的方法對生產(chǎn)環(huán)境空氣中粉塵的含量及其物理化學(xué)性狀進(jìn)行測定、分析和檢查的工作。從安全和衛(wèi)生學(xué)的角度出發(fā)，日常的粉塵檢測項(xiàng)目主要是粉塵濃度、粉塵中游離二氧化硅含量和粉塵分散度(也稱為粒度分布)。