矿井通风相关知识

后勤部长 · 发表于 2010-6-9 11:09

1、什么是矿井气候条件？
         答：
         　　矿井气候条件三要素是：温度、湿度和风速。矿井气候条件对工人健康和劳动生产率有着直接的影响。

         （1）温度：温度是构成井下气候条件的主要因素，最适宜于人们劳动的温度是15～20℃。金属和化学矿山安全规程规定井下采掘地点温度一般不超过27℃；《煤矿安全规程》规定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℃。
            （2）湿度：空气湿度指空气中所含水蒸气量的多少。它分为绝对湿度和相对湿度。绝对湿度指每立方米空气中所含水蒸气量（克/米
         3）；相对湿度指空气中所含蒸汽量与同温度下饱和水蒸汽量之间的百分比。矿井空气的湿度一般指相对湿度。相对湿度的大小直接影响水分蒸发的快慢，因此，能影响人体的出汗蒸发和对流散热。人体最适宜的相对湿度一般为50%～60%。

         （3）风速。风速除对人体散热有着明显影响外，还对矿井有毒有害气体积聚、粉尘飞扬有影响。风速过高或过低都会引起人的不良生理反应。因此，各产业部门的安全规程都对矿井下各主要工作点的风速作了明确规定。
         2、矿内空气中有毒有害气体成分及危害是什么？
         答：

         （1）一氧化碳（CO）：是一种无色、无味、无臭的气体；它可燃烧，当含量在13%～75%时，遇火能引起爆炸；一氧化碳极毒，当其含量达0.4%时，人在短时间内就可中毒死亡。《煤矿安全规程》规定其最高容许浓度为0.0024%。
            （2）硫化氢（H 2
         S）：是一种无色、微甜、有臭鸡蛋味的气体，易溶于水，遇火后能燃烧及爆炸；硫化氢极毒，它能使血液中毒，对眼睛及呼吸系统的粘液膜有强烈的刺激作用。《煤矿安全规程》容许其最高浓度为0.00066%。
            （3）氧化硫（SO 2
         ）是一种无色、有强烈硫横味及酸味的气体，同呼吸气管潮湿表皮接触能产生硫酸，刺激并麻痹上部呼吸气管的细胞组织，使肺及支气管发炎，《煤矿安全规程》规定其最高容许浓度为0.0005%。
            （4）氧化氮（NO 2
         ）：为红褐色，易溶于水，是剧毒气体，对人的眼睛及呼吸器官有强烈刺激作用。《煤矿安全规程》容许其最高浓度为0.00025%。
            （5）沼气（CH 4
         ）：沼气是煤矿常见的有害气体，化学名称叫甲烷，无色、无味、无臭、无毒；它比空气轻，常聚集在巷道上方，当其在空气中含量高时可降低氧含量，引起窒息；它具有爆炸性，爆炸浓度一般为5%～16%。
            （6）氨气（NH 3
         ）是一种无色气体，有似氨水的剧臭；它极毒，能刺激皮肤和上呼吸道，并能严重损伤眼睛。《煤矿安全规程》规定其最高容许浓度为0.004%。
            （7）二氧化碳（CO 2
         ）：是一种无色、微毒、稍有酸味的气体，它不助燃，也不维持人的呼吸，它比空气重，常聚集在巷道的下方及通风不良的下山尽头；易溶于水，生成碳酸，对人的眼鼻、喉的粘膜有刺激作用。《煤矿安全规程》规定其最高容许浓度为0.5%。
         3、为什么要进行矿井通风？
         答：
         　　煤矿井工生产是地下作业，自然条件比较复杂。地面空气在进入井下并流经各作业场所的过程中，将掺入有毒有害气体和矿尘，成分逐渐发生变化。同时，由于地热作用，人体和机械的散热、水分的蒸发等，井下空气的温度和湿度都会显著提高，造成不良的气候条件。因此，对矿井必须进行通风。
         　　矿井通风的任条是：
            （1）供给足够的井下工作人员呼吸用的新鲜空气。
            （2）冲淡和排除有害气体及浮游矿尘，使之符合《煤矿安全规程》的要求。
            （3）提供适宜的温、湿度良好的气候条件；维持合适的劳动条件。
         4、矿井通风系统是怎样组成的？通风方法有几种？
         答：
         　　矿井通风系统是由扇风机和通风网络两部分组成。风流由入风井口进入矿井后，经过井下各用风场所，然后进入回风井，由回风井排出矿井，风流所经过的整个路线称为矿井通风系统。
         　　矿井通风方法以风流获得的动力来源不同，可分为自然通风和机械通风两种。

         （1）自然通风：利用自然气压产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做自然通风。自然风压一般都比较小，且不稳定，所以《煤矿安全规程》规定：每一矿井都必须采用机械通风。

         （2）机械通风：利用扇风机运转产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做机械通风。采用机械通风的矿井，自然风压也是始终存在的，并在各个时期内影响着矿井的通风工作，在通风管理工作中应给予充分重视，特别是高沼气矿井尤应注意。
         5、矿井常用的通风设施有几种？各有什么作用？
         答：
         　　矿井常用的通风设施有风门、密闭、风桥、测风站等四种。
         　　风门按用途分为永久性风门、临时性风门以及带调风窗用来调节风量的调节风门。风门是用以在需要通车和行人的巷道隔断风流或调节风量的设施。
         　　密闭是在不许通车、行人的巷道截断风流的设施。永久性密闭应以砖、石、水泥等材料构筑；临时密闭则用木板、坑木、黄泥构筑。
         　　风桥的作用是使分别从两巷道流经的新鲜风流与乏风流交叉相遇时，采用立体交叉方式分开通过的构筑物。
         　　测风站是指固定的测风地点。
         6、为什么对风速作出规定？
         答：
         　　对最高风速的限制理由：一是风速过高对人体健康不利，二是风速过高会增加巷道通风阻力；三是风速高时可使煤尘飞扬。
         井巷中规定最低风速，主要是防止巷道或工作面中的风流呈紊流状态。
         7、什么叫串联通风？其主要害处有哪些？
         答：
         　　串联通风是指风流经过用风地点或区域后，不排入回风系统而进入另一用风地点的通风方式。其主要害处有：
            （1）前一个工作面的沼气、二氧化碳、炮烟、粉尘及其有毒有害气体被带入下一个工作面，故使被串联的工作面的空气质量下降；
            （2）串联通风风路比并联要长，风阻大，影响采区供风量；
            （3）一旦发生火灾、瓦斯（煤尘）爆炸或煤与瓦斯突然事故，会扩大灾害范围，因此必须对使用串联通风的条件加以限制。
         8、局扇停止运转和恢复送风时，各需要采取哪些安全措施？
         答：
         　　局扇停止运转时，必须撤出人员，切断电源，设上“免进”栅栏。
         　　恢复送风前，必须检查瓦斯，在局扇和开关地点附近10m内风流中沼气浓度不超过0.5%，在停风区中沼气和二氧化碳分别不超过1%和0.5%的情况下，方可人工开动局扇恢复通风。否则必须制定排除瓦斯的安全措施，控制风流，使排出的风流同全风压风流混合处的沼气或二氧化碳浓度都不得超过1.5%，回风系统必须停电撤人。只有经过检查，证实恢复通风巷道中沼气浓度降到1%以下，方可向掘进巷道中的电气设备送电。
         9、什么叫新鲜风流？什么叫乏风？
         答：
         　　地面的空气进入矿井后，成分就要发生变化，这种变化主要是氧含量减少，二氧化碳、沼气、一氧化碳、硫化氢、水蒸气增加。井下主要进风井井底车场、运输大巷的空气与地面空气相关不大，称之为新鲜风流。
         　　经过采掘工作面以及其他用风地点的风流称为乏风。
         10、井下工人窒息的主要原因是什么？
         答：
         　　发生窒息的主要原因是缺氧。当氧的浓度降到12%以下时，人就会因缺氧窒息死亡。产生缺氧的原因：一是在高沼气矿井或有煤（岩）和沼气（二氧化碳）突出的矿井中产生大量沼气或二氧化碳积聚，引起氧气含量相对减少；二是在低沼气矿井中通风不良的盲巷或采空区中二氧化碳、氮气等气体增加，使氧气含量相对下降；三是在封闭的火警中氧含量下降，氮、一氧化碳、二氧化碳相对增加。
         11、什么是矿井瓦斯？
         答：
         　　矿井瓦斯就是在煤矿采掘过程中从煤层、岩层、采空区中放出的，再加上井下生产过程中产生的各种有害气体的总称。组成矿井瓦斯的主要成分有：沼气（甲烷）、二氧化碳、氮气，还有少量的乙烷、乙烯、氢、一氧化碳、硫化氢和二氧化硫等。
         12、矿井瓦斯爆炸的必要条件是什么？
         答：
         　　矿井沼气爆炸的必要条件：一是沼气浓度，其次是火源，第三是足够的氧气。
            （1）沼气浓度：正常情况下，沼气爆炸的下限为5%，上限为16%，所以沼气浓度在5%～16%范围内，遇火则发生爆炸。

         （2）引火温度：沼气的点燃温度为650—750℃。所以井下的明火、电弧火花、放炮、自然发火、架线机车火花、甚至铁器撞击、磨擦产生的火花等都可以引燃沼气。
            （3）当井下空气中氧气含量低于12%时，则沼气遇火也不发生爆炸。
         13、瓦斯爆炸后，“二次爆炸”是如何形成的？
         答：
         　　瓦斯爆炸后，在爆炸地点，由于空气稀薄，温度急速下降，水蒸气凝结成水，在爆源附近迅速形成低压区，因而爆炸波又反向冲击。这对巷道的破坏性更大。在低压区迅速积聚瓦斯，如反向冲击的空气中含有足够的瓦斯和氧气，又有引爆火源，就可形成二次爆炸。反向冲击又称回程冲击，遇难人员倒向发生变化，巷道设备的破坏现象发生变化，往往都是由于回程冲击造成的。
         14、矿井瓦斯连续爆炸的原因是什么？
         答：
         　　由于瓦斯爆炸产生的压力波冲击，可以将采空区或其他地点积存的瓦斯冲出，并使沉积的煤尘飞扬起来，使其浓度达到爆炸范围。由于爆炸火焰传播速度比爆炸波的速度慢，当爆炸火焰传到后就形成连续爆炸。
         15、预防瓦斯爆炸的技术措施有哪些？
         答：
         　　预防瓦斯爆炸的技术措施主要包括三个方面：
            （1）防止瓦斯积聚。所谓瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过2%，体积超过0.5m 3
         的现象。为了防止瓦斯积聚，每一矿井必须从生产技术管理上尽量避免出现盲巷，临时停工地点不准停风，并加强通风系统管理，严格执行瓦斯检查制度，及时安全地处理积聚瓦斯。

         （2）防止瓦斯引燃。防止瓦斯引燃的措施是严禁和杜绝一切火源；严格管理和控制生产中可能发生的火、热源，防止它的产生或限制其引燃瓦斯的能力。因而严禁携带烟草和点火物品下井；矿灯应完好，否则不得发放，矿灯严禁被拆开、敲打、撞击；加强电气设备管理和维护，采用防爆型的电气设备，井下供电还应做到无鸡爪子、无羊尾巴、无明接头、坚持使用煤电钻综合保护；坚持局扇使用风电闭锁。

         （3）防止瓦斯爆炸范围扩大。万一发生爆炸，应使灾害限制在尽可能小的范围，并尽可能减少损失，为此通风系统力求简单，采用并联通风，禁止大串联通风。
         16、怎样处理掘进巷道局部瓦斯积聚？
         答：
         　　处理掘进巷道局部与其积聚的方法有以下几种：
            （1）隔离法。巷道空顶范围较小或顶板裂缝瓦斯涌出压力较低时，可在棚梁上钉木板或笆片，填上黄土捣实，隔绝巷道风流与顶板裂缝。
            （2）分支通风。利用局扇风筒或在压风管上接一分岔风筒或风管，引出风流吹散积聚的瓦斯。
            （3）迎风法。风量较大的巷道，可用木板、风幛把风流引到冒顶高处或裂缝处，吹散积聚的瓦斯。
            （4）堵排结合法。先把涌出的瓦斯堵到个别裂缝中，或收集到一个空间，然后用管子引入回风流中。
         17、瓦斯涌出量大的掘进巷道怎样处理？
         答：
         　　瓦斯涌出量大的掘进巷道除增加风量，还可采用局部抽放的方法。如在煤壁或裂缝处打一钻孔，插入抽放管，密封后，将瓦斯管接到抽放管路系统上进行抽放。
         18.井下发生瓦斯、煤尘爆炸后怎样自救？
         答：
         　　发生了瓦斯、煤尘爆炸事故后应立即进行自救避灾。方法是：迅速背向空气震动的方向，脸向下卧倒，头要尽量低些，用湿毛巾捂住口鼻，用衣服等掩盖住身体，尽量减少肉体外露。在爆炸的一瞬间，要尽可能屏住呼吸，防止吸入大量的高温有害气体。同时，按照操作方法迅速戴好自救器沿避灾路线尽快进入新鲜风流，如巷道破坏很严重，又不知撤退路线的情况下，就要设法到较安全的地方暂时躲避，安全、耐心地等待救护。躲避的地方要顶板坚固，没有有害气体和水患，并且要时时注意附近情况的变化。发现有危险时，就要转换地方。避灾中，要沉着冷静、遵守纪律、听从指挥。
         19、恢复有瓦斯积存的盲巷或启开密闭时应注意哪些问题？
         答：
            （1）最好在非生产班或临时停工进行，在回风涉及的范围内，应停止运转机电设备甚至切断电源，撤出人员。
            （2）处理前，应由救护队佩戴氧气呼吸器进入瓦斯积存区检查瓦斯浓度，估算出瓦斯积存量，然后再根据该区域通风能力决定排放速度。
            （3）处理工作要由救护队和通风人员配合进行。
            （4）开动局扇前要检查局扇附近20米内瓦斯是否超限，局扇不得发生循环风。
            （5）如果瓦斯积累量较大，应逐段恢复通风，并不断检查回风流瓦斯浓度，防止大量瓦斯突然涌出造成事故。
         20、防止瓦斯引燃的主要措施有哪些？
         答：
         　　引燃瓦斯的火源有明火、放炮、电火花及机械摩擦火花等，针对上述火源，应采取下列预防措施：

         （1）严禁携带烟草和点火物下井，井口房、瓦斯抽放站以及扇风机房周围20米内禁止烟火和用火炉取暖。井下严禁使用电炉，禁止打开矿灯。井下需要进行电焊、气焊时要严格审批手续。

         （2）在有瓦斯或煤尘爆炸危险矿井中，必须使用煤矿安全炸药，不合格或变质的炸药不准使用。爆破时其装药量、雷管、炮泥及放炮地点附近的瓦斯浓度等必须遵守《煤矿安全规程》的规定。

         （3）井下使用的机械和电气设备以及供电网路都必须符合《煤矿安全规程》的要求。要使电气设备的防爆性能处于完好状态，要经常进行检查与维护。推广使用供电闭锁装置和超前切断电源的控制设备，对于局扇和掘进工作面的电气设备，必须装有延时的风电闭锁装置。

         （4）机械摩擦火花引燃瓦斯的问题，将随着采煤机械化程度的提高日益显得重要，不少国家对这个问题进行了研究，并提出在摩擦部件的金属表面加入少量的铍，能降低摩擦火花的点燃性能，使摩擦火花不能引燃瓦斯。
         21、防止瓦斯爆炸事故范围扩大的主要措施有哪些？
         答：
         　　如果井下局部地区一旦发生瓦斯爆炸，应使其波及范围尽可能缩小，不致引起全矿井的瓦斯爆炸。为此，平时要做好如下工作：
            （1）每一生产水平、每一采区都要布置单独的回风道，实行分区通风。
            （2）通风系统力求简单，总进风道与总回风道布置间距不得太近，以防发生爆炸时使风流短路。报废的巷道应及时封闭。
            （3）装有主要扇风机或分区扇风机的出风井，必须安装防爆门，以防发生爆炸时扇风机被摧毁，造成救灾和恢复生产的困难。
            （4）矿井主要扇风机必须装有反风装置，要能在10分钟内改变矿井风流的方向。

         （5）在连接矿井的两翼、相邻的采区、相邻的煤层和采掘工作面等处的巷道中,设置“隔爆水棚”或“岩粉棚”,水幕或撤布岩粉,以阻止爆炸火焰的传播。
            （6）编制周密的矿井灾害预防和瓦斯爆炸事故处理计划。
         22、瓦斯喷出有何特点？
         答：
         　　所谓瓦斯喷出就是大量瓦斯在压力状态下，从煤岩裂缝中喷出，包括短时间的喷出和长时间的喷出。
         　　瓦斯喷出有如下特点：

         （1）瓦斯喷出按其成因分为两类：瓦斯喷出与地质构造有密切的关系。瓦斯喷出一般发生于能贮存瓦斯的地质构造破坏带，如断层、断裂、褶曲和石灰岩溶洞附近。另一类发生于煤层顶（底）板、围岩分层断裂的回采工作面，如围岩内赋存含瓦斯的煤层或夹层的情况下，当煤层回采后，围岩形成空洞，邻近层的瓦斯有可能转移到这些空洞内，瓦斯量和瓦斯压力逐渐增加，能突破层间围岩喷向采空区，同时，工作面的瓦斯涌出量也随之增加。

         （2）瓦斯喷出前常有预兆，如风流中的瓦斯浓度增加或忽大忽小，以及有发凉的感觉或有嘶嘶的喷出声响，顶底板来压的轰鸣声，煤层变湿、变软等现象。

         （3）瓦斯的喷出量和持继时间：决定于积存的瓦斯量和瓦斯压力，从几立方米到几十万立方米，从几分钟到几年，甚至十几年，它与积蓄的瓦斯量、溶洞和裂隙区大小和来源的范围等有密切的联系。
         　　预防与处理瓦斯喷出的措施，根据一些矿井的经验总结为“探、排、引、堵”。“探”就是探明地质构造和瓦斯情况；“排”就是排放或抽放瓦斯；“引”就是把瓦斯引至总回风流或工作面后2
         0米以外的区域；“堵”就是将裂隙、裂缝等堵住，不让瓦斯喷出，具体处理措施还应根据瓦斯喷出量和瓦斯压力大小等具体情况进行。
         23、什么是煤与瓦斯突出？其基本特征是什么？
         答：
         　　所谓煤与瓦斯突出是指在压力作用下，破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出，是另一种类型的瓦斯特殊涌出。
         煤与瓦斯突出的基本特征如下：
            （1）突出的煤向外抛出距离较远，具有分选现象。
            （2）抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角。
            （3）抛出的煤破碎程度高，含有大量的块煤和手捻无粒感的煤粉。
            （4）有明显的动力效应，破坏支架，推倒矿车，破坏和抛出安装在巷道内的设施。
            （5）有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量，有时会使风流逆转。
            （6）突出孔洞呈口小腔大的梨形、倒瓶形以及其它分岔形等。
         24、煤与瓦斯突出的一般规律是什么？
         答：
            （1）突出与地质构造的关系
         　　　　突出多发生在地质构造带内，如断层、褶曲和火成岩侵入区附近。
            （2）突出与瓦斯的关系
         　　　　煤层中的瓦斯压力与含量是突出的重要因素之一。一般说来，瓦斯压力和瓦斯含量越大，突出的危险性越大。但突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力之间，没有固定的关系。瓦斯压力低、含量小的煤层可以发生突出；反之，瓦斯压力高，含量大的煤层也可能不突出，因为突出是多种因素综合作用的结果。
            （3）突出与地压的关系
         　　　　地压愈大，突出的危险性愈大。当深度增加时，突出的次数和强度都可能增加；在集中压力区内突出的危险性增加。
            （4）突出与煤层构造的关系
         　　
         　　　　煤层构造主要指煤的破坏类型和煤的强度。一般情况下煤的破坏类型愈高强度愈小，突出的危险性愈大。故突出多发生在软煤层或软分层中。
            （5）突出与围岩性质的关系
         　　　　若煤层顶底板为坚硬而致密的岩层且厚度较大时，其集中应力较大，瓦斯不易排放，故突出危险性愈大；反之则小。若顶底板中具有容易风化和遇水变软的岩层时，将减少突出危险性。
            （6）突出与水文地质的关系
         　　　　实践表明，煤层比较湿润，矿井涌水量较大，则突出危险性较小；反之则大，这是由于地下水流动，可带走瓦斯，溶解某些矿物，给瓦斯流动创造了条件。
            （7）突出具有延期性
         　　　　突出的延期性变化就是震动放炮后没有诱导突出而相隔一段时间后才发生突出。其延迟时间从几分钟到几小时。
         25、煤与瓦斯突出有哪些预兆？
         答：
         　　煤与瓦斯突出的预兆分为无声预兆和有声预兆两类。
            （1）无声预兆

         1）煤层结构变化，层理紊乱，煤层由硬变软、由薄变厚，倾角由小变大，煤由湿变干，光泽暗淡，煤层顶、底板出现断裂，煤岩严重破坏等。
         　　　　 2）工作面煤体和支架压力增大，煤壁外鼓、掉碴、煤块进出等。
         　　　　 3）瓦斯增大或忽小忽大，煤尘增多。
            （2）有声预兆
         　　　　煤爆声、闷雷声、深部岩石或煤层的破裂声、支柱折断等。
         　　　　每次突出前都有预兆出现，但出现预兆的种类和时间是不同的，熟悉和掌握预兆，对于及时撤出人员、减少伤亡具有重要的意义。
         26、预防煤与瓦斯突出的区域性措施有哪些？
         答：
         　（1）开采解放层
         　　在突出矿井中，开采煤层群时就预先开采没有突出危险并能使其它相邻的有突出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层。首先开采的煤层称解放层，后开采的煤层称为被解放层。解放层位于被解放层上方的叫上解放层，位于下方的叫下解放层。
         　（2）预抽煤层瓦斯
         　　　　当矿井瓦斯涌出量很大时，单纯采用通风方法将井下风流中瓦斯浓度控制在安全限度内是困难的，为了经济而有效地解决瓦斯问题，近20年来，国内外很多瓦斯涌出量很大的矿井，采取对瓦斯进行抽放的措施，即将瓦斯通过钻孔（或专门的抽放瓦斯巷道）、管道、瓦斯抽至地面。
         　　　　按抽出瓦斯来源的不同，抽放矿井瓦斯的方法可分为三类：即本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放。