瓦斯煤塵課件

防治礦井瓦斯與礦塵通風(fēng)科余方超本章主要內(nèi)容第一節(jié)礦井瓦斯的存在狀態(tài)第二節(jié)礦井瓦斯涌出量第三節(jié)瓦斯爆炸及其預(yù)防第四節(jié)瓦斯抽放第五節(jié)礦塵第一節(jié)礦井瓦斯的存在狀態(tài)一、瓦斯的生成瓦斯是在煤的生成和煤的變質(zhì)過程中伴生的氣體。在成煤的過程中生成的瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機(jī)質(zhì)經(jīng)厭氧菌的作用分解而成。另外，在高溫、高壓的環(huán)境下中，在成煤的同時(shí)，由于物理和化學(xué)作用，可繼續(xù)生成瓦斯。二、瓦斯的性質(zhì)瓦斯是無色、無味、無臭的氣體，但有時(shí)可以聞到類似蘋果的香味，這是出于芳香族的碳?xì)錃怏w同瓦斯同時(shí)涌出的緣故。瓦斯對(duì)空氣的相對(duì)密度是0.544，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下瓦斯的密度為0.716kg/m3。助燃也不能維持呼吸，瓦斯在空氣中達(dá)到一定濃度時(shí)，遇火能燃燒或爆炸。在煤礦的采掘過程中，當(dāng)條件合適時(shí)，會(huì)發(fā)生瓦斯突出（噴出），產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用。

第一節(jié)礦井瓦斯的存在狀態(tài)三、瓦斯的存在狀態(tài)瓦斯在煤體中存在的狀態(tài)可分為兩類：即游離狀態(tài)和吸著狀態(tài)。游離狀態(tài)也叫自由狀態(tài)，這種瓦斯是以自由氣體狀態(tài)存在于煤體或周圍巖體的裂縫孔隙之中，游離瓦斯量的大小與存儲(chǔ)空間的容積、瓦斯壓力成正比，與溫度成反比。吸著狀態(tài)又稱為結(jié)合狀態(tài)，起特點(diǎn)是瓦斯與煤或某些巖石結(jié)合成一體，不再以自由氣態(tài)形式存在。按其結(jié)合形式不同又可分為吸附吸收兩種：吸附狀態(tài)是由于固體粒子與瓦斯分子之間分子吸引力的作用，使瓦斯分子在固體顆粒表面上形成很薄的吸附層；吸收狀態(tài)是氣體分子已進(jìn)入煤分子團(tuán)的內(nèi)部。煤體是一種復(fù)雜的多孔性固體，在成煤過程中生成的瓦斯，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代，大部分已排放入大氣，只有一小部分至今仍被保存在煤體或圍巖中。第二節(jié)礦井瓦斯涌出量一、煤層瓦斯的含量煤層瓦斯含量是指單位質(zhì)量或單位體積的煤體，在一定壓力和溫度下所含的瓦斯數(shù)量(即游離瓦斯和吸著瓦斯的總和)，用m3／t或m3／m3表示。二、瓦斯的涌出形式（1）普通涌出：瓦斯從煤層或巖層表面非常細(xì)微的縫隙中緩慢、均勻而持久地涌出。這種涌出的方式涌出的面積大、時(shí)間長，是瓦斯涌出的主要形式。（2）特殊涌出：特殊涌出又可以分為瓦斯噴出和煤(巖)與瓦斯突出兩種。第二節(jié)礦井瓦斯涌出量三、瓦斯涌出量的計(jì)算1）礦井絕對(duì)瓦斯涌出量：指礦井在一定時(shí)間或單位時(shí)間內(nèi)所涌出的瓦斯數(shù)量，通常用m3／d或m3／min來表示。即：15-115-215-315-4第二節(jié)礦井瓦斯涌出量四、礦井瓦斯等級(jí)根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，一個(gè)礦井只要有一個(gè)煤（巖）層發(fā)現(xiàn)瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井。礦井瓦斯等級(jí)，根據(jù)礦井相對(duì)瓦斯涌出量、絕對(duì)瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分為：（1）低瓦斯礦井：礦井相對(duì)瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且礦井絕對(duì)瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。（2）高瓦斯礦井：礦井相對(duì)瓦斯涌出量大于10m3/t或礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于40m3/min。煤（巖）和瓦斯（二氧化碳）突出礦井第三節(jié)瓦斯爆炸及其預(yù)防一、瓦斯爆炸的條件及其影響因素瓦斯爆炸的三個(gè)充分必要條件：瓦斯?jié)舛?、引火溫度和氧的濃度?.瓦斯?jié)舛韧咚怪辉谝欢舛确秶鷥?nèi)爆炸，該濃度范圍稱為瓦斯爆炸界限，其最低濃度界限叫爆炸下限，最高濃度界限叫爆炸上限，瓦斯在空氣中的爆炸下限為5%～6%，上限為14%～16%。當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀诒ㄏ孪迺r(shí)，遇高溫火源并不爆炸，但能在火焰外圍形成穩(wěn)定的燃燒層。當(dāng)瓦斯?jié)舛雀哂诒ㄉ舷迺r(shí)，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會(huì)燃燒。在正?？諝庵型咚?jié)舛葹?.5%時(shí)，其爆炸威力最大。當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?%～8%時(shí)最容易爆炸。第三節(jié)瓦斯爆炸及其預(yù)防2、引火溫度瓦斯的引火溫度受瓦斯?jié)舛?、火源性質(zhì)及混合氣體的壓力等因素而變化，一般認(rèn)為，瓦斯的引火溫度為650～750℃，最低點(diǎn)燃能量為0.28Mj。當(dāng)混合氣體在壓力增高時(shí)，引燃溫度即降低。在引火溫度相同時(shí)，火源面積越大、點(diǎn)火時(shí)間越長，越易引燃瓦斯。3、氧的濃度在煤礦井下巷道及采場等一般氧濃度均滿足瓦斯爆炸條件（氧濃度＞12%）。井下含瓦斯的混合氣體中氧的濃度降低時(shí)，瓦斯爆炸界限隨之提高。當(dāng)氧的濃度低于12%時(shí)，混合氣體即失去爆炸性。第三節(jié)瓦斯爆炸及其預(yù)防二、預(yù)防瓦斯爆炸的措施1、防止瓦斯積聚的措施1）加強(qiáng)通風(fēng)2）及時(shí)處理局部聚集的瓦斯3）加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測檢測2、防止瓦斯引燃措施1）在井口和井口房內(nèi)，禁止使用明火。2）在瓦斯礦井，要使用防爆型或安全火花型電器設(shè)備，對(duì)其防爆性能要經(jīng)常檢查，不符合要求的要及時(shí)更換。3）嚴(yán)格執(zhí)行放炮制度。4）嚴(yán)格管理火區(qū)，防止密閉墻漏風(fēng)，并定期測定火區(qū)溫度。3、通風(fēng)系統(tǒng)可靠瓦斯積聚原因局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)筒斷開或嚴(yán)重漏風(fēng)采掘面風(fēng)量不足局部通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)風(fēng)流短路通風(fēng)系統(tǒng)不合理不完善采空區(qū)或盲巷瓦斯涌出瓦斯涌出異常瓦斯積聚原因1）通風(fēng)系統(tǒng)的重要性：“通風(fēng)可靠”是實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全的重要基礎(chǔ)。從剖析國內(nèi)近幾年來煤礦各次重大災(zāi)害事故發(fā)生及擴(kuò)大的原因和影響因素來看，都無不與礦井通風(fēng)系統(tǒng)有著密切的關(guān)系。因此，建立一個(gè)能滿足日常生產(chǎn)需風(fēng)，保證系統(tǒng)簡單、風(fēng)向穩(wěn)定、風(fēng)質(zhì)合格，并且災(zāi)害時(shí)期又能保持通風(fēng)動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行可靠、穩(wěn)定、減少系統(tǒng)破壞、并能快速實(shí)現(xiàn)風(fēng)流控制的通風(fēng)系統(tǒng)是至關(guān)重要的。2）礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性定義為：通風(fēng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中保持其正常工作參數(shù)值的能力，以維持井巷中必須的滿足要求的風(fēng)量的供應(yīng)。解釋：在正常生產(chǎn)條件下，礦井通風(fēng)系統(tǒng)能保證礦井、采區(qū)、采掘工作面和各用風(fēng)地點(diǎn)有足夠風(fēng)量供給的能力；在正常生產(chǎn)條件打破的情況下，安全地恢復(fù)通風(fēng)的能力；在發(fā)生災(zāi)變情況下，控制風(fēng)流流向、流量和抗災(zāi)減災(zāi)能力。系統(tǒng)可靠性指標(biāo)體系：由通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)（結(jié)構(gòu)）、通風(fēng)動(dòng)力（供電）、通風(fēng)構(gòu)筑物（牢固、位置）組成。通風(fēng)系統(tǒng)可靠性包含的內(nèi)容：（1）在生產(chǎn)時(shí)期利用通風(fēng)動(dòng)力，以最經(jīng)濟(jì)的方式，向井下各用風(fēng)地點(diǎn)供給保質(zhì)保量的新鮮風(fēng)流；（2）保證作業(yè)空間有良好的氣候條件；（3）沖淡或稀釋有毒有害氣體和礦塵；（4）突發(fā)事件對(duì)系統(tǒng)影響小；（4）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，并與其它措施結(jié)合，防止災(zāi)害的擴(kuò)大，進(jìn)而消滅事故。3）通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性礦井通風(fēng)系統(tǒng)某一局部出現(xiàn)變化致使各風(fēng)道風(fēng)向變化可能性及風(fēng)量變化的幅度；系統(tǒng)穩(wěn)定性包括風(fēng)網(wǎng)的穩(wěn)定性、通風(fēng)動(dòng)力的穩(wěn)定性和通風(fēng)設(shè)施的穩(wěn)定性。4）可靠性和穩(wěn)定性兩者的關(guān)系兩者是不同的概念，但可以認(rèn)為，礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠，必具備較高的穩(wěn)定性（必要）；但礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定不一定包含系統(tǒng)可靠的所有內(nèi)容（不充分）；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理性指標(biāo)體系：由通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)動(dòng)力、通風(fēng)構(gòu)筑物組成。5）通風(fēng)系統(tǒng)的合理性合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布是礦井正常生產(chǎn)接續(xù)，提高生產(chǎn)效率的重要保證。包括礦井進(jìn)、回風(fēng)段與用風(fēng)段阻力合理配備，用風(fēng)段各采區(qū)阻力分布的平衡情況，通風(fēng)阻力分布對(duì)礦井生產(chǎn)的適應(yīng)性。如何做到通風(fēng)可靠——建立系統(tǒng)合理、設(shè)施完好、風(fēng)量充足、風(fēng)流穩(wěn)定、應(yīng)急及時(shí)的通風(fēng)系統(tǒng)。三、確保系統(tǒng)合理獨(dú)立完整的通風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單、穩(wěn)定、可靠；明確通風(fēng)系統(tǒng)合理的通風(fēng)線路、通風(fēng)阻力和阻力分布比例，通風(fēng)系統(tǒng)不合理時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行系統(tǒng)改造。關(guān)鍵內(nèi)容解釋合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布是礦井正常生產(chǎn)接續(xù)，提高生產(chǎn)效率的重要保證。對(duì)于多臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的礦井，為了提高通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，要求公共風(fēng)路段風(fēng)阻遠(yuǎn)小于較小主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，一般要求約占到30%。但對(duì)于單主扇運(yùn)轉(zhuǎn)礦井（分支）的進(jìn)、回風(fēng)段（公共風(fēng)路段）與用風(fēng)段阻力的配備應(yīng)控制在多大比例，卻沒有定量分析。所以，系統(tǒng)阻力分布決定了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。礦井生產(chǎn)水平和采區(qū)必須實(shí)行分區(qū)通風(fēng)，采區(qū)進(jìn)回風(fēng)必須貫穿整個(gè)采區(qū)；嚴(yán)禁一條巷道一段為進(jìn)風(fēng)一段為回風(fēng)高突礦井、易自燃煤層、低瓦斯煤層群和分層開采聯(lián)合布置的采區(qū)——采區(qū)專用回風(fēng)巷采區(qū)、工作面局部反風(fēng)的可能性；嚴(yán)禁無風(fēng)、微風(fēng)、循環(huán)風(fēng)和不符合規(guī)定的串聯(lián)風(fēng)四、確保設(shè)施完好礦井主要通風(fēng)機(jī)和局部通風(fēng)機(jī)要按規(guī)定定期檢測、檢修和維護(hù)，實(shí)行掛牌管理，專人負(fù)責(zé)并持證上崗，按規(guī)定進(jìn)行反風(fēng)演習(xí)，保證通風(fēng)設(shè)施完好、正常運(yùn)行；要加強(qiáng)對(duì)風(fēng)門、風(fēng)筒、密閉等通風(fēng)設(shè)施及構(gòu)筑物設(shè)置的管理，明確構(gòu)筑標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收程序，已有設(shè)施要建立檢查和維護(hù)制度，定期檢查其完好情況，保持通風(fēng)設(shè)施完好可靠，防止風(fēng)流短路、系統(tǒng)紊亂和有害氣體涌出；總回風(fēng)巷、主要回風(fēng)巷不得設(shè)置風(fēng)流控制設(shè)施。采區(qū)應(yīng)盡量減少通風(fēng)構(gòu)筑物，減少漏風(fēng)，提高有效風(fēng)量率；要加強(qiáng)通風(fēng)巷道維護(hù)，保證風(fēng)流暢通關(guān)鍵內(nèi)容解釋：保持風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、風(fēng)筒、密閉等井下通風(fēng)設(shè)施及構(gòu)筑物完好運(yùn)行正常。保持通風(fēng)設(shè)施完好、數(shù)量較少、裝設(shè)位置恰當(dāng)，風(fēng)橋數(shù)量少，有足夠巷道斷面并不失修，注意設(shè)施的檢修。五、確保風(fēng)量充足礦井總風(fēng)量、采掘工作面和各供風(fēng)場所的配風(fēng)量，必須滿足安全生產(chǎn)的要求，風(fēng)速、有害氣體濃度等必須符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。不能滿足用風(fēng)需要時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行系統(tǒng)改造，否則必須按實(shí)際供風(fēng)量核定礦井和采區(qū)產(chǎn)量，嚴(yán)禁超通風(fēng)能力組織生產(chǎn)；礦井主要通風(fēng)機(jī)應(yīng)當(dāng)雙機(jī)同能力配備，實(shí)現(xiàn)雙回路供電；礦井開拓、準(zhǔn)備采區(qū)以及采掘作業(yè)前，要準(zhǔn)確預(yù)測瓦斯涌出量，制定通風(fēng)風(fēng)量計(jì)算和配風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，編制通風(fēng)設(shè)計(jì)，保證采掘面配風(fēng)充足；硐室配風(fēng)量要滿足設(shè)備降溫、空氣質(zhì)量符合規(guī)定、有害氣體不超限的要求；礦井有效風(fēng)量率應(yīng)達(dá)到87％以上。礦井風(fēng)量應(yīng)當(dāng)在滿足井下各工作地點(diǎn)、通風(fēng)巷道和硐室等用風(fēng)的前提下，加強(qiáng)通風(fēng)能力配備，具備充足、合理的富余系數(shù)，提高礦井抗災(zāi)能力。開采自燃、容易自燃煤層的礦井和采區(qū)，風(fēng)量配備要在滿足防治瓦斯的前提下進(jìn)行有效控制，滿足防范自然發(fā)火的要求。關(guān)鍵內(nèi)容解釋：礦井、采掘工作面及用風(fēng)地點(diǎn)配風(fēng)足夠；風(fēng)速、有害氣體濃度符合規(guī)定；嚴(yán)禁超能力組織生產(chǎn)；風(fēng)量富裕系數(shù)（1.8）；風(fēng)量充足指正常生產(chǎn)條件下的風(fēng)量保證，異常條件（如突發(fā)事件、原發(fā)性災(zāi)害、正常生產(chǎn)秩序被打破）條件下，難以保證。就必須加強(qiáng)對(duì)異常條件相關(guān)信息的發(fā)現(xiàn)、分析和處理）六、確保風(fēng)流穩(wěn)定嚴(yán)格按《煤礦安全規(guī)程》建立和執(zhí)行測風(fēng)制度，對(duì)井下用風(fēng)地點(diǎn)和通風(fēng)巷道定期測定風(fēng)量，并根據(jù)生產(chǎn)變化及時(shí)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)和供風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，保證采掘工作面及其他供風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)流穩(wěn)定可靠。廢棄巷道、盲巷和與采空區(qū)聯(lián)通的巷道要及時(shí)進(jìn)行封閉；要盡量減少角聯(lián)通風(fēng)，對(duì)無法避免的角聯(lián)通風(fēng)巷道要進(jìn)行有效控制，確保風(fēng)向、風(fēng)速穩(wěn)定，嚴(yán)禁在角聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)布置采掘工作面；要根據(jù)采掘進(jìn)度及時(shí)施工永久通風(fēng)設(shè)施，杜絕通風(fēng)工程虧欠，并確保風(fēng)流穩(wěn)定，控制可靠。掘進(jìn)面必須采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)或全風(fēng)壓通風(fēng)；高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井掘進(jìn)工作面必須實(shí)行“三專兩閉鎖”，采用“雙風(fēng)機(jī)、雙電源”，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)行風(fēng)機(jī)和備用風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換，保持局部通風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、均衡供風(fēng)、風(fēng)流穩(wěn)定。低瓦斯礦井的煤與半煤巖掘進(jìn)工作面要積極推廣使用“雙風(fēng)機(jī)、雙電源”，確保供風(fēng)穩(wěn)定、可靠。關(guān)鍵內(nèi)容解釋：按規(guī)定及時(shí)測風(fēng)、調(diào)風(fēng)，保證風(fēng)量、風(fēng)速穩(wěn)定均衡，異常條件下對(duì)風(fēng)量特別是風(fēng)向影響盡可能?。桓咄坏V井掘進(jìn)面——三專兩閉鎖、雙風(fēng)機(jī)雙電源實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換；嚴(yán)禁3臺(tái)及以上局扇送一掘進(jìn)面；不得1臺(tái)局扇送2掘進(jìn)面。第四節(jié)瓦斯抽放瓦斯抽放是將礦井瓦斯通過鉆孔（或?qū)ｉT抽放瓦斯的巷道）、管道、瓦斯泵直接抽至地面。抽放辦法有：本煤層抽放、鄰近導(dǎo)抽放、采空區(qū)抽放及地面定向鉆孔抽放等。一、本煤層抽放瓦斯本煤層抽放瓦斯是在開采煤層之前或開采煤層過程中利用鉆孔或巷道進(jìn)行該煤層的抽放工作。二、掘進(jìn)巷道瓦斯抽放在掘進(jìn)巷道的兩幫隨掘進(jìn)巷道的推進(jìn)，每隔10～15m開一鉆窩，在巷道周圍卸壓區(qū)內(nèi)打1～2個(gè)45～60m的鉆孔，封孔深1.5～2.0m，封孔后連接于抽放系統(tǒng)進(jìn)行抽放。圖15-2本煤層瓦斯抽放穿層鉆孔布置圖

1—水平鉆孔;2—上向鉆孔;3—煤層頂板;4—鉆場;5—抽放瓦斯管路;6—圍巖平巷第四節(jié)瓦斯抽放三、鄰近煤層抽放瓦斯當(dāng)開采含瓦斯的煤層群時(shí)，在有瓦斯賦存的鄰近煤層內(nèi)預(yù)先開鑿抽放瓦斯的巷道或預(yù)先從開采煤層的某些巷道中向鄰近煤層的頂板或底板打抽放鉆孔，裝上瓦斯抽放管道，進(jìn)行瓦斯抽放四、采空區(qū)抽放瓦斯如果在采空區(qū)內(nèi)積存大量瓦斯時(shí)，往往會(huì)通過漏風(fēng)而進(jìn)入生產(chǎn)巷道或采煤工作面，造成瓦斯超限而影響正常生產(chǎn)。為此可采用：（1）在采空區(qū)上方開掘一條專用瓦斯抽放巷道，在巷道中布設(shè)鉆場向下部采空區(qū)打鉆抽放；（2）從工作面超前巷道中掘?qū)Ｓ勉@窩向工作面采空區(qū)的上隅角打鉆抽放；（3）在放頂煤工作面煤層中沿頂板在靠風(fēng)巷一側(cè)開設(shè)專用的瓦斯排放巷道，密閉后安設(shè)管道抽放。圖15-3利用鉆孔抽放上鄰近層瓦斯圖第四節(jié)瓦斯抽放五、地面定向鉆孔抽放瓦斯近年來，應(yīng)用石油部門的拐彎鉆機(jī)從地面打抽放瓦斯鉆孔獲得成功，先從地面打垂直鉆孔到煤層，經(jīng)拐彎后沿煤層鉆進(jìn)，在煤層內(nèi)可延伸達(dá)1000m以上，然后在地面利用鉆孔直接抽放瓦斯?！兑?guī)程》規(guī)定：“抽放瓦斯的礦井中，利用瓦斯時(shí)其濃度不得低于30%，不利用瓦斯時(shí)，采用干式抽放瓦斯設(shè)備，瓦斯?jié)舛炔坏玫陀?5%”。抽出的瓦斯可以按濃度不同，合理的加以利用：濃度為35%～40%時(shí)，可作為工業(yè)或民用燃料；濃度50%以上的瓦斯可作為化工原料。第五節(jié)礦塵一、礦塵及其危害性煤礦礦塵，就其危害和數(shù)量而言，主要是煤塵和巖塵。其生成量，以采掘工作面最高，其次為運(yùn)輸過程中的各轉(zhuǎn)載點(diǎn)。礦塵危害的主要表現(xiàn)為：（1）污染工作場所，危害人體健康，引起職業(yè)病。作業(yè)地點(diǎn)礦塵過多會(huì)影響視線，甚至造成視力減退，不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，從而增加了發(fā)生事故的機(jī)會(huì)；皮膚沾染礦塵，阻塞毛孔能引起皮膚病或發(fā)炎；人體吸入過量的礦塵，輕者可引起上呼吸道炎癥，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致塵肺病，塵肺病是目前危害較大的一種礦工職業(yè)病。（2）燃燒或爆炸井下煤塵在一定的條件下可以燃燒或爆炸，對(duì)于瓦斯礦井，煤塵可能參與瓦斯同時(shí)爆炸，煤塵或瓦斯煤塵爆炸可釀成嚴(yán)重的礦山災(zāi)害。（3）加速機(jī)械設(shè)備的磨損，縮短儀器設(shè)備的使用壽命。煤塵爆炸及預(yù)防一、礦塵爆炸的機(jī)理及特征1、礦塵爆炸的機(jī)理

礦塵爆炸是在高溫或一定點(diǎn)火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應(yīng)過程，是一種非常復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。一般煤塵爆炸機(jī)理及過程主要表現(xiàn)在以下方面：

(1)煤本身是可燃物質(zhì)，當(dāng)它以粉末狀態(tài)存在時(shí)，總表面積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增強(qiáng)，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開；

(2)當(dāng)溫度達(dá)到300～400℃時(shí)，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強(qiáng)，放出大量可燃性氣體。

(3)形成的可燃?xì)怏w與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成活化中心，當(dāng)活化中心的能量達(dá)到一定程度后，鏈反應(yīng)過程開始，游離基迅速增加，發(fā)生了塵粒的閃燃；

(4)閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應(yīng)，導(dǎo)致燃燒過程急劇地循環(huán)進(jìn)行。第五節(jié)礦塵2、煤塵爆炸的特征連續(xù)性產(chǎn)生大量的CO感應(yīng)期揮發(fā)分減少或形成“粘焦”形成高溫、高壓、沖擊波

煤塵爆炸的特征第五節(jié)礦塵煤塵爆炸及預(yù)防二、煤塵爆炸的條件

煤塵爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中并達(dá)到一定濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩?。我國煤塵爆炸的引燃溫度在610～1050℃之間，一般為700～800℃。煤塵爆炸的最小點(diǎn)火能為4.5～40mj。三、影響煤塵爆炸的因素

1、煤的揮發(fā)分：煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強(qiáng)。

2、煤的灰分和水分：煤內(nèi)的灰分是不燃性物質(zhì)，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應(yīng)，降低煤塵的爆炸性。第五節(jié)礦塵煤塵爆炸及預(yù)防3、煤塵粒度：粒度對(duì)爆炸性的影響極大。1mm以下的煤塵粒子都可能參與爆炸，而且爆炸的危險(xiǎn)性隨粒度的減小而迅速增加。4、空氣中的瓦斯?jié)舛龋和咚箙⑴c使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀?%時(shí)，煤塵的爆炸下限可用下式計(jì)算：

δm＝ｋδ式中：δm—空氣中有瓦斯時(shí)的煤塵爆炸下限，g/m3；

δ—煤塵的爆炸下限，g/m3；ｋ—系數(shù)第五節(jié)礦塵煤塵爆炸及預(yù)防5、空氣中氧的含量，空氣中氧的含量高時(shí)，點(diǎn)燃煤塵的溫度可以降低；氧的含量低時(shí)，點(diǎn)燃煤塵云困難，當(dāng)氧含量低于17%時(shí)，煤塵就不再爆炸。含氧高，爆炸壓力高；含氧低，爆炸壓力6、引爆熱源四、預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施主要包括三個(gè)方面。(一）、減、降塵措施

指在煤礦井下生產(chǎn)過程中，通過減少煤塵產(chǎn)生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達(dá)到從根本上杜絕煤塵爆炸的可能性。方法很多，下面主要介紹煤層注水。(二)、防止煤塵引燃的措施

(三)、限制煤塵爆炸范圍擴(kuò)大的措施

第五節(jié)礦塵煤塵爆炸及預(yù)防2311、煤層注水實(shí)質(zhì)

在回采之前預(yù)先在煤層中打若干鉆孔，通過鉆孔注入壓力水，使其滲入煤體內(nèi)部，增加煤的水分，從而減少煤層開采過程煤塵的產(chǎn)塵量。

煤層注水的減塵作用主要有以下三個(gè)方面：①煤體內(nèi)的裂隙中存在著原生煤塵，水進(jìn)入后，可將原生煤塵濕潤并粘結(jié)，使其在破碎時(shí)失去飛揚(yáng)能力，從而有效地消除塵源；②水進(jìn)入煤體內(nèi)部，并使之均勻濕潤。當(dāng)煤體在開采中受到破碎時(shí)，絕大多數(shù)破碎面均有水存在，從而消除了細(xì)粒煤塵的飛揚(yáng)，預(yù)防了浮塵的產(chǎn)生；③水進(jìn)入煤體后使其塑性增強(qiáng)，脆性減弱，改變了煤的物理力學(xué)性質(zhì)，當(dāng)煤體因開采而破碎時(shí)，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，因而減少了煤塵的產(chǎn)生量。

第五節(jié)礦塵煤塵爆炸及預(yù)防2、影響煤層注水效果的因素

①煤的裂隙和孔隙的發(fā)育程度裂隙和孔隙的發(fā)育程度不同，注水效果差異也較大。煤體的裂隙越發(fā)育則越易注水。煤體的孔隙發(fā)育程度一般用孔隙率表示，系指孔隙的總體積與煤的總體積的百分比。根據(jù)實(shí)測資料，當(dāng)煤層的孔隙率小于4%時(shí)，煤層的透水性較差。②上履巖層壓力及支承壓力③液體性質(zhì)的影響：0.5%洗衣粉④煤層內(nèi)的瓦斯壓力煤層內(nèi)的瓦斯壓力是注水的附加阻力。所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時(shí)，往往要提高注水壓力，以保證濕潤效果。⑤注水參數(shù)的影響煤層注水參數(shù)是指注水壓力、注水速度、注水量和注水時(shí)間。煤塵爆炸及預(yù)防3、煤層注水方式

注水方式是指鉆孔的位置、長度和方向。按國內(nèi)外注水狀況，有以下4種方式：①短孔注水，是在回采工作面垂直煤壁或與煤壁斜交打鉆孔注水，注水孔長度一般為2～3.5m；②深孔注水，在回采工作面垂直煤壁打鉆孔注水，孔長一般為5～25m③長孔注水，從回采工作面的運(yùn)輸巷或回風(fēng)巷，沿煤層傾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔長30～100m。④巷道鉆孔注水。短孔、深孔注水示意圖上向孔、下向孔、雙向孔巷道煤塵爆炸及預(yù)防4、注水系統(tǒng)注水系統(tǒng)分為靜壓注水系統(tǒng)和動(dòng)壓注水系統(tǒng)。靜壓注水：利用管網(wǎng)將地面或上水平的水通過自然靜壓差導(dǎo)入鉆孔的注水叫靜壓注水。動(dòng)壓注水：利用水泵或風(fēng)包加壓將水壓入鉆孔的注水叫動(dòng)壓注水，水泵可以設(shè)在地面集中加壓，也可直接設(shè)在注水地點(diǎn)進(jìn)行加壓。5、注水設(shè)備煤層注水所使用的設(shè)備主要包括鉆機(jī)、水泵、封孔器、分流器及水表等。煤塵爆炸及預(yù)防6、注水參數(shù)①注水壓力：注水壓力的高低取決于煤層透水性的強(qiáng)弱和鉆孔的注水速度。

適宜的注水壓力是：通過調(diào)節(jié)注水流量使其不超過地層壓力而高于煤層的瓦斯壓力。②注水速度(注水流量)：注水速度是指單位時(shí)間內(nèi)的注水量。鉆孔的注水速度隨鉆孔長度、孔徑和注水壓力的不同而增減。一般來說，小流量注水對(duì)煤層濕潤效果最好。③注水量：注水量是影響煤體濕潤程度和降塵效果的主要因素。④注水時(shí)間：每個(gè)鉆孔的注水時(shí)間與鉆孔注水量成正比，與注水速度成反比。煤塵爆炸及預(yù)防（二）限制煤塵爆炸范圍擴(kuò)大的措施1、清除落塵2、撒布巖粉3、設(shè)置巖粉棚：由安裝在巷道中靠近頂板處的若干塊巖粉臺(tái)板組成，臺(tái)板的間距稍大于板寬，每塊臺(tái)板上放置一定數(shù)量的惰性巖粉。4、設(shè)置水棚

水棚包括水槽棚和水袋棚兩種。

巖粉的缺點(diǎn)：是受潮易粘結(jié)成塊，并增加巷道中的礦塵濃度，在落塵量大的巷道中巖粉的更換周期短。

優(yōu)點(diǎn)：（1）水的比熱比巖大5倍，故吸熱量多；（2）水汽化吸熱并降低氧濃度；（3）水在爆炸時(shí)飛散時(shí)間比巖粉快；（4）水的更換周期長。

第五節(jié)礦塵二、煤塵的爆炸及其預(yù)防煤塵爆炸一旦形成，爆炸波便可將巷道中的落塵揚(yáng)起而成為浮塵，為爆炸的延續(xù)和擴(kuò)大補(bǔ)充塵源，因此，煤塵爆炸不僅表現(xiàn)出有連續(xù)性的特點(diǎn)，而且在連續(xù)爆炸的條件下，還可能有離開爆源越遠(yuǎn)其破壞力越大的特征。煤塵引燃的溫度變化范圍較大，一般為700～800℃以上，有時(shí)也可達(dá)1100℃。煤礦中能點(diǎn)燃煤塵的高溫?zé)嵩从斜茣r(shí)出現(xiàn)的火焰、電氣設(shè)備的電火花、電纜和架線上的電弧、采掘機(jī)械工作時(shí)出現(xiàn)的沖擊火花、安全燈火焰、井下火災(zāi)以及瓦斯爆炸等。煤塵爆炸性可以分為有爆炸危險(xiǎn)性及無爆炸危險(xiǎn)性兩種，需經(jīng)過煤塵爆炸試驗(yàn)來確定。一般來講，無煙煤的煤塵沒有爆炸危險(xiǎn)性。但煤塵無論有無爆炸危險(xiǎn)，對(duì)人體健康都是有害的，因此，在礦井生產(chǎn)過程中應(yīng)當(dāng)采取必要的防塵措施。防止煤塵爆炸的措施分為降塵措施、防止引燃措施、隔爆措施三類。煤塵爆炸及預(yù)防一、煤塵爆炸的機(jī)理及特征1、煤塵爆炸的機(jī)理

煤塵爆炸是在高溫或一定點(diǎn)火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應(yīng)過程，是一種非常復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。一般煤塵爆炸機(jī)理及過程主要表現(xiàn)在以下方面：

(1)煤本身是可燃物質(zhì)，當(dāng)它以粉末狀態(tài)存在時(shí)，總表面積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增強(qiáng)，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開；

(2)當(dāng)溫度達(dá)到300～400℃時(shí)，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強(qiáng)，放出大量可燃性氣體。

(3)形成的可燃?xì)怏w與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成活化中心，當(dāng)活化中心的能量達(dá)到一定程度后，鏈反應(yīng)過程開始，游離基迅速增加，發(fā)生了塵粒的閃燃；

(4)閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應(yīng)，導(dǎo)致燃燒過程急劇地循環(huán)進(jìn)行。

煤塵爆炸及預(yù)防

2、煤塵爆炸的特征連續(xù)性產(chǎn)生大量的CO感應(yīng)期揮發(fā)分減少或形成“粘焦”形成高溫、高壓、沖擊波

煤塵爆炸的特征煤塵爆炸及預(yù)防二、煤塵爆炸的條件

煤塵爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中并達(dá)到一定濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩?。我國煤塵爆炸的引燃溫度在610～1050℃之間，一般為700～800℃。煤塵爆炸的最小點(diǎn)火能為4.5～40mj。三、影響煤塵爆炸的因素

1、煤的揮發(fā)分：煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強(qiáng)。

2、煤的灰分和水分：煤內(nèi)的灰分是不燃性物質(zhì)，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應(yīng)，降低煤塵的爆炸性。煤塵爆炸及預(yù)防3、煤塵粒度：粒度對(duì)爆炸性的影響極大。1mm以下的煤塵粒子都可能參與爆炸，而且爆炸的危險(xiǎn)性隨粒度的減小而迅速增加。4、空氣中的瓦斯?jié)舛龋和咚箙⑴c使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀?%時(shí)，煤塵的爆炸下限可用下式計(jì)算：

δm＝ｋδ式中：δm—空氣中有瓦斯時(shí)的煤塵爆炸下限，g/m3；

δ—煤塵的爆炸下限，g/m3；ｋ—系數(shù)煤塵爆炸及預(yù)防5、空氣中氧的含量，空氣中氧的含量高時(shí)，點(diǎn)燃煤塵的溫度可以降低；氧的含量低時(shí)，點(diǎn)燃煤塵云困難，當(dāng)氧含量低于17%時(shí)，煤塵就不再爆炸。含氧高，爆炸壓力高；含氧低，爆炸壓力6、引爆熱源四、預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施主要包括三個(gè)方面。(一）、減、降塵措施指在煤礦井下生產(chǎn)過程中，通過減少煤塵產(chǎn)生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達(dá)到從根本上杜絕煤塵爆炸的可能性。方法很多，下面主要介紹煤層注水。(二)、防止煤塵引燃的措施

(三)、限制煤塵爆炸范圍擴(kuò)大的措施

煤塵爆炸及預(yù)防2311、煤層注水實(shí)質(zhì)

在回采之前預(yù)先在煤層中打若干鉆孔，通過鉆孔注入壓力水，使其滲入煤體內(nèi)部，增加煤的水分，從而減少煤層開采過程煤塵的產(chǎn)塵量。

煤層注水的減塵作用主要有以下三個(gè)方面：①煤體內(nèi)的裂隙中存在著原生煤塵，水進(jìn)入后，可將原生煤塵濕潤并粘結(jié)，使其在破碎時(shí)失去飛揚(yáng)能力，從而有效地消除塵源；②水進(jìn)入煤體內(nèi)部，并使之均勻濕潤。當(dāng)煤體在開采中受到破碎時(shí)，絕大多數(shù)破碎面均有水存在，從而消除了細(xì)粒煤塵的飛揚(yáng)，預(yù)防了浮塵的產(chǎn)生；③水進(jìn)入煤體后使其塑性增強(qiáng)，脆性減弱，改變了煤的物理力學(xué)性質(zhì)，當(dāng)煤體因開采而破碎時(shí)，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，因而減少了煤塵的產(chǎn)生量。

煤塵爆炸及預(yù)防2、影響煤層注水效果的因素

①煤的裂隙和孔隙的發(fā)育程度裂隙和孔隙的發(fā)育程度不同，注水效果差異也較大。煤體的裂隙越發(fā)育則越易注水。煤體的孔隙發(fā)育程度一般用孔隙率表示，系指孔隙的總體積與煤的總體積的百分比。根據(jù)實(shí)測資料，當(dāng)煤層的孔隙率小于