第一章   矿井通风

一、概述

    矿井通风即利用通风设备、设施在矿井生产过程中,必须源源不断地将地面空气输送到井下各个作业地点,供给人员呼吸,并稀释和排除井下各种有毒、有害气体和矿尘,创造良好的工作环境,保障井下作业人员身体健康和安全。

二、人的因素
    人是物的能动的承受者,也是物的能动的役使者。过程控制必须从人开始,由人控制,到人结束。这就要求必须加强对从业者的培训,创建学习型企业。以提高从业者的技术水平,培养良好的职业道德意识,强化自保、互保观念。人的因素是过程控制的主导,主要包括安全意识、通风安全操作能力和员工培训等环节。
三、物质因素

物是过程控制管理的依据。通防隐患的存在和事故的发生,从本质上说是由于矿井中存在过量能量(机械能、电能、化学能、热能等)和危险物质(如一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、甲烷等)。过量能量和危险物质本身就是一种潜在的威胁,过量能量和危险物质的意外释放就可能引起事故。因此物的状态是过程控制管理的依据,其核心是通过多种手段弄清物的状态,并根据不同情况采取相应的措施,尽可能消除安全隐患,保护自己。
四、环境因素

（一）隐患治理。隐患就是潜在的事故,贯彻预防为主的方针实质就是超前识别隐患,进而排查和治理隐患,将事故消灭在萌芽状态。为此要从隐患确认,隐患级别的危险性估算、隐患排查、隐患预测、隐患类别分析、隐患治理和考核等几个方面进行强化。由于矿井通防系统是一个变化的动态系统,因此隐患分析必须是连续和系统的,必须贯穿于“一通三防”的整个过程。
  （二）大气监测。通防事故的间接原因是不安全条件的存在,它直接引起通防事故。危险的大气状态是触发通防事故的直接原因,因此必须强化对危险大气状态的监测。具体来说,要对瓦斯浓度变化、粉尘飞扬和堆积状态、烟雾蒸汽征兆、

风流稳定情况等进行动态检测和分析,重点是对测点的密度、监测的强度、各参数的危险值、测试人员的责任、处理及汇报程序有一个明确的规定。
  （三）环境监测。硬环境是通风安全工作的特质手段和条件,从许多事故看,灾难的发生往往是由于硬环境的缺陷,因此必须加强对硬环境的监测,确保设备设施的灵敏可靠及工作场所的适宜。尽可能地减少能量和危险物质造成的危害;使用个人防护用品,构筑避灾硐室,使用不同种类灾害的避灾路线撤离等各种防范措施、装备和手段保护井下人员,并采取相应的应急救护措施等,这就要求软环境的有效性和可靠性。
五、管理因素
  （一）管理方式。通风与安全管理是一种跨门类、综合性的边缘科学,是一项全面性、系统性很强的工作,任何一个环节出现疏漏都有可能引发事故,造成巨大的生命财产损失。因此通风安全管理就是要创造良好的通防环境,建立可靠的通风安全系统。合理的安全目标是实现通风安全的潜在基础和内在动力,它包括安全指标、相关方面的具体工程,可承受的最大限度风险等。
  （二）管理人员。安全管理工作必须有专人负责组织实施,管理人员的安全意识、技术素质、思想品德、应变能力、组织协调能力等直接影响着安全目标的实现,因此,管理人员的配备在安全管理过程中至关重要,这就要求建立动态的考核和选拔机制,设立通风安全人才库,把最恰当的人用到最恰当的岗位。
  （三）资料分析。通风安全复杂多变,无规律可循,因而建立一整套资料分析制度对于捕捉瞬息万变的危险信息、预测危险情况并制订相应的处理措施就显得极其重要。
  （四）责、权、利的划分。权大于责必然产生腐败和惰性,责大于权必然引起消极和对抗,都不利于安全工作的正常开展。通防工作点多面广,责任重大,这就要求必须明确各部门和各工种人员的责、权、利,实行责权一致的原则,建立起责权相称的制约机制和奖惩分明的激励机制。
  （五）应急处理程序。在对实际工作进行安全评估的基础上建立规范可靠的工作程序,对通风安全工作的有序、有效进行十分重要,主要包括安全生产责任制、业务保安制和工种岗位安全责任制。同时针对具体工作、具体环境的突发事件建立的针对性强的应急处理程序,对于保证消除隐患、防范事故、避免灾害扩大、防止处理和救护的盲乱有重要意义。   

第二章   矿尘防治

一、概述

煤矿粉尘是煤矿五大灾害之一，一方面，粉尘具有爆炸危险性，粉尘爆炸引起的损失不亚于瓦斯爆炸；另一方面，矿井中的呼吸性粉尘吸入肺部可能引起尘肺病，影响工人身体健康；再有大量的矿尘排入大气，也会严重的污染环境。为详细掌握矿井煤尘治理情况，了解制约防尘管理的难题和矛盾，有针对性的制定应对措施，

• 影响粉尘产生的因素

   （一）自然条件。

  1、井田地质构造复杂，断层、褶皱比较多，岩层和煤层遭到破坏的地区，开拓、开采时，粉尘的产生量最大。

    2、煤层的倾角越大，厚度越大，采掘过程中煤尘的发生量越大。

  3、煤质脆、节理发育、结构疏松、水分少的煤层，开采时，煤尘的产生量大。

• 生产技术因素。

  1、采煤方法

   不同的采煤方法，产生量也不一样。如：急倾斜煤层采用倒台阶采煤法比水平分层采煤法产尘量要大的多；全部冒落法管理顶板比充填法管理顶板产尘量要大。

2、机械化程度

   机械化程度越高，煤岩破碎程度越严重，产尘量就越大

3、开采强度

     随着开采强度的加大，采掘推进速度加快，产量增加，产尘量将显著加大；同时，由于矿井的风量加大，风速加快，扬起积尘且飘浮时间长，传播远，矿内空气中的矿尘浓度将增大。

4、开采深度

   随着开采深度的增加，地温增高，煤（岩）体内原始水分降低，煤（岩）干燥，开采时产尘量就大。

  5、通风状况

  风速太小，不能将浮尘带出矿井。风速过大，又将积尘扬起。单从降尘角度考虑，工作面风速以1.2～1.6m/s较好，产尘最少。

• 综合防尘措施

矿山综合防尘是指采用各种技术手段减少矿山粉尘的产生量、降低空气中的粉尘浓度，以防止粉尘对人体、矿山等产生危害的措施。

（一）通风除尘。

   通风除尘：指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出，降低作业场所的矿尘浓度。

   效果主要影响因素：风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。

   最低排尘风速：能使呼吸性粉尘保持悬浮并随风流运动而排出的最低风速称为最低排尘风速。

   最优排尘风速：能最大限度排除浮尘而又不致使落尘二次飞扬的风速称为最优排尘风速。

   一般来说，掘进工作面的最优风速为0.4～0.7m/ｓ，

   机械化采煤工作面为1.5～2.5m/ｓ。

（二）湿式作业。

   利用水或其它液体，使之与尘粒相接触而捕集粉尘的方法，它是矿井综合防尘的主要技术措施之一。

   机理：1、水能温润矿尘，增加尘粒的重力；

      2、将细散尘粒聚结为较大颗粒，加速浮尘沉降；

        3、使落尘不易飞扬。

   特点：

   1、湿式凿岩、钻眼

   该方法的实质是指在凿岩和打钻过程中，将压力水通过凿岩机、钻杆送入并充满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的矿尘。

   2、洒水

   洒水降尘是用水湿润沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘。

   3、 喷雾洒水

   定义：将压力水通过喷雾器在旋转或冲击作用下，使水流雾化成细散的水嘀喷射于空气中。

   雾体结构：喷出雾体的几何形状。

    La----  射程，雾粒以很大速度作直线运动。             

    Lb ---- 作用长度，喷雾器的最大喷射距离。

    α－扩张角，其值愈大雾体的截面积愈大。

   作用原理：在雾体作用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后，尘粒被湿润，在重力作用下下沉；高速流动的雾体将其周围的含尘空气吸引到雾体内湿润下沉；将已沉落的尘粒湿润粘结，使之不易飞扬

   适用条件：广泛用于采掘切割、爆破、装载、运输等生产过程。

 4、水炮泥和水封爆破

   水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼内。

   要求：塑料袋难燃、无毒、有一定强度。

   作用原理：水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼内，爆破时水袋破裂，部分水借助于爆破产生的压力压入煤层裂隙中湿润煤体，部分水在高温高压下汽化；放烟后，温度降低，水蒸气冷却成雾滴，碰撞、湿润尘粒，从而达到降尘的目的。

（三）净化风流。

   净化风流是使井巷中含尘的空气通过一定的设施或设备，将矿尘捕获的技

术措施。

1、水幕净化风流

   水幕是在敷设于巷道顶部或两帮的水管上间隔地安上数个喷雾器喷雾形成的。喷雾器的布置应以水幕布满巷道断面尽可能靠近尘源为原则。

一般安设位置为：

   ①矿井总入风流净化水幕：距井口20～100m巷道内；

   ②采区入风流净化水幕：风流分叉口支流里侧20～50m巷道内

   ③采煤回风流净化水幕：距工作面回风口10～20m回风巷内；

   ④掘进回风流净化水幕：距工作面30～50m巷道内；

   ⑤巷道中产尘源净化水幕：尘源下风侧5～10m巷道内。

   水幕是净化入风流和降低污风流矿尘浓度的有效方法。

   在徐州董庄矿曾做过试验，在距掘进工作面20、40和60 m处各设了一道水幕，工作面含尘风流经第一道水幕后降尘率为59％～60.5％，经第二道水幕后降尘率为78.2％～80％，经第三道水幕后，矿尘浓度只有0.78mg／m3，降尘率达到98.6％。

2、湿式除尘装置

   除尘装置(或除尘器)是指把气流或空气中含有的固体粒子分离并捕集起来的装置，又称集尘器或捕尘器。

   根据是否利用水或其它液体，除尘装置可分为干式和湿式两大类。煤矿一般采用湿式除尘装置。

（四）个体防护。

  个体防护是指通过佩戴各种防护面具以减少吸入人体粉尘的一项补救措施。主要包括：

   1、防尘口罩

   2、防尘安全帽(头盔)

• 影响煤尘爆炸的因素

1、煤的挥发分， 煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强。

2、煤的灰分和水分，煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。

3、煤尘粒度，粒度对爆炸性的影响极大。1mm以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加。

4、空气中的瓦斯浓度，瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于4%时，煤尘的爆炸下限可用下式计算：

δm＝ｋδ

   式中：δm—  空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，g/m3；

         δ—  煤尘的爆炸下限，g/m3；ｋ—  系数，

空气中的瓦 斯浓度(%)	0	0.50	0.75	1.0	1.50	2.0	3.0	4.0
ｋ	1	0.75	0.60	0.50	0.35	0.25	0.1	0.05

  5、空气中氧的含量， 空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于17%时，煤尘就不再爆炸。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力

6、引爆热源，温度越高，能量越大，越容易点燃煤尘云，而且煤尘初爆的强度也越大;反之温度越小，越难以点燃煤尘云，且即使引起爆炸，初始爆炸的强度也越小。

• 预防煤尘爆炸的技术措施

预防煤尘爆炸的技术措施主要包括三个方面。

(一）减、降尘措施。

   指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含

量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。

1. 防止煤尘引燃的措施。

    防止引燃煤尘爆炸的原则是，对一切非生产必需的热源坚决禁绝，生产中可能发生的热源，必须严加管理和控制。井下热源一般有明火、爆破火焰、电火及机械摩擦火花4种，应针对不同的热源采取相应的措施加以控制。   

  (三)限制煤尘爆炸范围扩大的措施。

1、清除落尘

2、撒布岩粉

3、设置岩粉棚

   由安装在巷道中靠近顶板处的若干块岩粉台板组成，台板的间距稍大于板宽，每块台板上放置一定数量的惰性岩粉。

4、设置水棚

   水棚包括水槽棚和水袋棚两种。

5、设置自动隔爆棚

   自动隔爆棚是利用各种传感器，将瞬间测量的煤尘爆炸时的各种物理参量迅速转换成电信号，指令机构的演算器根据这些信号准确计算出火焰传播速度后选择恰当时机发出动作信号，让抑制装置强制喷撒固体或液体等消火剂，从而可靠地扑灭爆炸火焰，阻止煤尘爆炸蔓延.

 

总结

安全与生产、效益是密不可分的。“先安全后生产”是企业生产的前提,“不安全不生产生产”是效益的保障。实践证明,只有安全搞好了,才是最大的效益,安全工作做不好,出了事故,企业和个人都将受到损失,严重影响煤矿效益,只有首先搞好好安全工作,才能保证更好地生产,因此要注意文中论述的安全因素,确保煤矿安全稳定发展。

 

 

【参考文献】

[1]吴立云,杨玉中,张强.矿井通风系统评价的TOPSIS方法[J]. 煤炭学报,2007.                                                                                                                                                                　　[2]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[S].2005.
[3]王英敏.矿井通风与防尘[M].北京：冶金工业出版社，1993.

[4]吴立云,杨玉中,张强.矿井通风系统评价的TOPSIS方法[J]. 煤炭学报,2007. 

[5]傅贵等.矿尘防治A类[M].徐州：中国矿业大学出版社，2002.