【正文】 1 礦井一通三防技術(shù) 2 一、煤炭在能源生產(chǎn)與消費(fèi)中的地位 ? 能源的種類很多。 煤炭、石油、天然氣、太陽能、風(fēng)能、水力、地?zé)?、核能? ? 在我國能源生產(chǎn)及消費(fèi)構(gòu)成中，煤炭占主要地位。我國是世界上少數(shù)幾個一次能源以煤為主的國家，是世界最大煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國。 ? 在未來的 50～ 60年內(nèi)，隨著新能源和可再生能源、水電和核電的發(fā)展和推廣，煤炭在一次能源中的消費(fèi)比重會有所下降，但煤炭仍將是我國的主要能源。 3 二、煤礦自然條件 ? 我國煤炭資源豐富，煤種齊全，儲量居世界第三位。 但與其它產(chǎn)煤大國相比較，我國煤層賦存條件較差， 95％的煤炭產(chǎn)量是井工生產(chǎn)的，自然災(zāi)害較為嚴(yán)重。 ? 國有重點(diǎn)煤礦中 高瓦斯和有煤與瓦斯突出危險的礦井占 49． 2％ 有自然發(fā)火傾向的礦井占 57． 5％ 有煤塵爆炸危險的礦井占 89． 5％ 部分礦井還受熱害、水害的威脅 4 三、 煤礦安全生產(chǎn)形勢 ? 經(jīng)過數(shù)十年的努力，煤炭行業(yè)現(xiàn)在能在不同程度上控制瓦斯、礦塵、水、火、 熱、沖擊地壓、頂板等災(zāi)害對安全生產(chǎn)的威脅，對主要災(zāi)害源基本上實(shí)現(xiàn)了安全監(jiān)測。 ? 由于我國煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，技術(shù)裝備落后，職工隊伍素質(zhì)低，資金嚴(yán)重不足以及其他諸多不利因素的存在，我們還沒有完全掌握安全生產(chǎn)的主動權(quán)。迄今為止，礦山災(zāi)害仍然十分嚴(yán)重。 ? 煤礦重大、特大事故的頻頻發(fā)生造成了大量人員傷亡和巨大財產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失，并造成了不良的社會和國際影響。 5 ? 我國煤礦產(chǎn)量占全世界的 31%，但煤礦死亡人數(shù)占到了全世界煤礦死亡人數(shù)的 79%。 ? 我國煤礦百萬噸死亡率，與國外相比差距依然很大。 ? 2021年 全國煤炭百萬噸死亡率 ? 2021年 全國煤炭百萬噸死亡率 ? 2021年 全國煤炭百萬噸死亡率 ? 2021年 全國煤炭百萬噸死亡率 美國的百萬噸死亡率 ，波蘭和南非 。 6 四、煤礦存在的安全隱患 ? 2021年 2月 23日，國務(wù)院常務(wù)會議專題研究瓦斯治理工作，會議決定組織國家煤礦安全專家組，對煤礦逐個進(jìn)行 “ 會診 ” 。 ? 2021年 4月 20日，國家安監(jiān)總局、煤監(jiān)局、發(fā)改委和科技部等部門在北京召開啟動大會。會后，從全國抽調(diào) 91名專家，分赴 45戶重點(diǎn)國有煤礦企業(yè)共402個煤礦開展 “ 會診 ” 。 ? 煤礦安全專家 “ 會診 ” 于 7月結(jié)束。 7 通過煤礦安全技術(shù)會診，表明我國煤礦存在比較普遍的安全隱患問題，涉及到采掘、機(jī)械、用電等方面，主要有： ? 采掘接替緊張，普遍采用不正規(guī)的開采方法和人員相對集中的生產(chǎn)方式 ? 通風(fēng)系統(tǒng)不合理，通風(fēng)設(shè)備設(shè)施老化，風(fēng)量富余系數(shù)小，通風(fēng)阻力分布不合理，穩(wěn)定性、可靠性差，抗災(zāi)能力低 ? 礦井瓦斯抽采能力不足，預(yù)抽時間短 ? 防突技術(shù)、裝備落后 ? 煤層自然發(fā)火嚴(yán)重，防滅火系統(tǒng)不完善，防滅火技術(shù)及裝備不足 ? 礦井突水威脅大 ? 機(jī)電設(shè)備陳舊，安全級別不夠，電氣安全隱患多 ? 安全管理嚴(yán)重滯后 ? 專業(yè)技術(shù)人才嚴(yán)重匱乏 ? 安全投入嚴(yán)重不足 8 五、主要對策 ? 抓好 “ 一通三防 ” 工作 ? 更新設(shè)備，消除不安全因素 ? 優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)，提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性和抗災(zāi)能力 ? 加大科技投入 9 ?第一章 礦井通風(fēng)基礎(chǔ) ?第二章 礦井通風(fēng)系統(tǒng)及通風(fēng)方式 ?第三章 礦井通風(fēng)安全管理 ?第四章 礦井瓦斯防治 ?第五章 礦山防塵 ?第六章 礦井火災(zāi)防治 10 第一章 礦井通風(fēng)基礎(chǔ) ? 礦井通風(fēng)是保障礦井安全的最主要技術(shù)手段之一。 ? 煤礦五大自然災(zāi)害中瓦斯、礦塵、火災(zāi)災(zāi)害均與礦井通風(fēng)有關(guān)。 ? 利用機(jī)械或自然通風(fēng)為動力，使地面空氣進(jìn)入井下，并在井巷中做定向和定量地流動，最后將污濁空氣排出礦井的全過程就稱為礦井通風(fēng)。 ? 礦井通風(fēng)的任務(wù) 在礦井生產(chǎn)過程中，將地面空氣源源不斷地輸送到井下各個作業(yè)地點(diǎn)，以供給人員呼吸，并稀釋和排除井下各種有毒、有害氣體和礦塵，創(chuàng)造良好的礦內(nèi)工作環(huán)境，保障井下作業(yè)人員的身體健康和勞動安全。 11 第一節(jié) 礦井空氣及其流動 一、礦井空氣概述 地面空氣與礦井空氣 （ 1）地面空氣的組成 氧氣 (O2) % 氮?dú)?(N2) % 二氧化碳 (CO2) % 惰性稀有氣體氦、氖、氬、氙等計入 N2 中。 濕空氣中含有水蒸氣。 12 （ 2）礦井空氣 地面空氣進(jìn)入礦井后，成分、性質(zhì)發(fā)生變化，例如： ? 氧濃度降低 ? 二氧化碳濃度增加 ? 混入有毒有害氣體 ? 空氣狀態(tài)參數(shù)（溫度、濕度、壓力等）改變 13 （ 3）空氣主要成分的性質(zhì) 氧氣 (O2 )： ? 人體維持正常生命過程所需的氧氣量取決于人的體質(zhì)、精神狀態(tài)、勞動強(qiáng)度等。一般，人體耗氧量與勞動強(qiáng)度關(guān)系： 休 息 耗氧量 L/min 輕勞動 耗氧量 L/min 重勞動 耗氧量 L/min ? 造成礦井空氣中氧濃度降低的主要原因： 人員呼吸；煤和其他氧化物的氧化；煤炭自燃；各種有害氣體使氧濃度相對降低；瓦斯、煤塵爆炸 ? 缺氧窒息是造成礦井人員傷亡的原因之一。 14 氮?dú)?(N2 ) ? 惰性氣體，無毒、不助燃，也不能供人呼吸?？諝庵袧舛壬?，氧濃度相對降低，也會導(dǎo)致人員窒息性傷害。 ? 可用于防滅火。 ? 井下主要來源有：井下爆破；有些煤巖層中涌出。 二氧化碳 (CO2 ) ? 不助燃，也不能供人呼吸。 ? 新鮮空氣中含有微量 CO2對人體無害，對呼吸中樞神經(jīng)有刺激作用。若完全不含，不能維持正常呼吸功能。搶救傷員人工輸氧時氧氣中往往加入 5%的CO2 15 ? 空氣中 CO2過高時， 將使氧濃度相對降低，輕則使人呼吸加快，呼吸量增加，嚴(yán)重時可造成人員中毒或窒息。 CO2 1% 呼吸加深，但對工作效率無明顯影響 CO2 3% 呼吸急促，心跳加快，頭痛，很快疲勞 CO2 5% 呼吸困難，頭痛，惡心，嘔吐，耳鳴 CO2 79% 動作不協(xié)調(diào)，約 10分鐘可昏迷 CO2 911% 幾分鐘內(nèi)可導(dǎo)致死亡 ? 井下 CO2主要來源： 人員呼吸；煤和有機(jī)物氧化；爆破；煤自燃；瓦斯、煤塵爆炸；有的煤巖層中放出，甚至噴出。 16 《 煤礦安全規(guī)程 》 對氧氣、二氧化碳濃度標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定： ? 采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中，氧氣濃度不低于 20%，二氧化碳濃度不超過 % ； ? 總回風(fēng)巷中二氧化碳濃度不得超過 %。 ? 當(dāng)采掘工作面風(fēng)流中二氧化碳濃度達(dá)到%或采區(qū)、采掘工作面回風(fēng)道風(fēng)流中二氧化碳濃度超過 %,必須停工處理。 17 礦井空氣中有毒有害氣體 主要有 ? 一氧化碳 (CO) ? 硫化氫 (H2S) ? 二氧化氮 (NO2) ? 二氧化硫 (SO2) ? 氨氣 (NH3) ? 氫氣 (H2) ? 瓦斯（ CH4） [在第四章作專門介紹 ] 18 一氧化碳 (CO) ? 血液窒息性氣體，可引起中毒。 CO % 23小時內(nèi)可引起輕微頭痛 CO % 40分鐘內(nèi)出現(xiàn)頭痛、眩暈、惡心， 2小時內(nèi)體溫、血壓下降、脈搏微弱，可能出現(xiàn)昏迷。 CO % 510分鐘內(nèi)出現(xiàn)頭痛、眩暈， 30分鐘內(nèi)可能出現(xiàn)昏迷并有死亡危險。 CO % 幾分鐘內(nèi)出現(xiàn)昏迷和死亡。 ? 主要來源 井下爆破、礦井火災(zāi)、煤炭自燃、瓦斯爆炸、煤塵爆炸等。 19 二氧化硫 (SO2) ? 對眼睛、呼吸系統(tǒng)有強(qiáng)烈的刺激作用 ? 主要來源 含硫礦物的氧化與自燃、在含硫礦物中爆破、含硫礦層中的涌出。 二氧化氮 (NO2 ) ? 對眼睛、呼吸系統(tǒng)有強(qiáng)烈的刺激作用，可引起中毒。 ? 主要來源 井下爆破 20 硫化氫 (H2S) ? 對眼睛、呼吸系統(tǒng)有強(qiáng)烈的刺激作用，可引起中毒。 ? 主要來源 有機(jī)物腐爛、含硫礦物的水解、礦物氧化和燃燒、老空水和舊巷水中放出、有些礦井的煤層中涌出。 氨氣 (NH3 ) ? 對皮膚、呼吸系統(tǒng)有刺激作用。 ? 主要來源：爆破、用水滅火、部分巖層中涌出。 氫氣 (H2 ) 空氣中濃度為 4%74%時有爆炸危險。 ? 主要來源 井下蓄電池充電時可放出，有些煤層中涌出。 21 22 防止有毒有害氣體危害主要措施 : ? 搞好通風(fēng)工作 ? 做好檢查工作 ? 采用抽放或局部通風(fēng)的辦法 ? 有針對性的采取有關(guān)技術(shù)措施 ? 加強(qiáng)檢測 23 人體熱平衡與礦井氣候條件 （ 1）人體熱平衡 新陳代謝是人類生命活動的基本過程之一。人從食物中攝取營養(yǎng)，在體內(nèi)進(jìn)行緩慢氧化而生成熱量。 熱量： ? 一部分用來維持人體自身的生理機(jī)能活動 ? 一部分用來滿足對外做功的需要 ? 其余部分必須通過散熱的方式排出體外，才能保持人體正常的生理功能。 24 （ 2）人體散熱方式 人體散熱主要是通過皮膚表面與外界的對流、輻射、汗液蒸發(fā)三種方式進(jìn)行，三種方式的散熱主要取決于空氣溫度、濕度、流速等因素及其組合情況（氣象條件或氣候條件）。 根據(jù)傳熱學(xué)原理： ? 對流散熱：主要取決于周圍空氣的溫度、流速 ? 輻射散熱：主要取決于周圍物體的表面溫度 ? 蒸發(fā)散熱：主要取決于周圍空氣的相對濕度和流速 正常情況下，人體依靠自身的調(diào)節(jié)機(jī)能，使產(chǎn)熱量與散熱量之間保持著動平衡，體溫維持在 ℃ 之間。 25 （ 3）礦井氣候 指礦井空氣的溫度、濕度和流速這三個參數(shù)的綜合作用狀態(tài)。這三個參數(shù)的不同組合，便構(gòu)成了不同的礦井氣候條件。 礦井氣候條件的三參數(shù)是影響人體熱平衡的主要因素。 ? 空氣溫度對人體對流散熱起著主要作用 ? 濕度影響人體蒸發(fā)散熱的效果 ? 風(fēng)速影響人體的對流散熱和蒸發(fā)散熱的效果。 26 衡量礦井氣候條件的指標(biāo) 國內(nèi)外衡量礦井氣候條件的指標(biāo)很多，主要有： ? 干球溫度 ? 濕球溫度 ? 卡他度 ? 同感溫度 27 礦井氣候條件的安全標(biāo)準(zhǔn) ? 我國 干球溫度 煤礦、金屬礦采掘工作面： ≤26℃ 煤礦 機(jī)電硐室： ≤ 30℃ ? 世界主要產(chǎn)煤國 俄羅斯 干球溫度 德 國 同感溫度 美 國 同感溫度 英 國 濕球溫度，同感溫度 波 蘭 干球溫度 28 二、礦井空氣主要物理參數(shù) 溫度 壓力（壓強(qiáng)） 密度、比容 粘性 濕度（絕對濕度，相對濕度） 29 三、風(fēng)流能量與壓力 ? 能量與壓力是通風(fēng)工程中兩個重要的基本概念，它們既密切相關(guān)又有區(qū)別。 ? 風(fēng)流之所以能在系統(tǒng)中流動，其根本的原因是系統(tǒng)中存在著促使空氣流動的能量差。 ? 當(dāng)空氣的能量對外做功有力的表現(xiàn)時，就把它稱為壓力。壓力是可以感測的。因此，壓力可以理解為單位體積空氣所具有的能夠?qū)ν庾龉Φ臋C(jī)械能。 30 壓力的兩種測算基準(zhǔn) 根據(jù)壓力的測算基準(zhǔn)不同，壓力可分為絕對壓力和相對壓力。 （ 1）絕對壓力：以真空為測算零點(diǎn) (比較基準(zhǔn) )而測得的壓力稱之為絕對壓力。 （ 2）相對壓力：以當(dāng)?shù)禺?dāng)時同標(biāo)高的大氣壓力為測算基準(zhǔn) (零點(diǎn) )測得的壓力稱之為相對壓力。 31 風(fēng)流總是從總能量 (機(jī)械能 )大的地方流向總能量小的地方。 總能量 (機(jī)械能 )：靜壓能；位能；動能 ? 風(fēng)流的點(diǎn)壓力：指測點(diǎn)的單位體積 (1 m3)空氣所具有的壓力。 ? 在井巷和通風(fēng)管道中流動的風(fēng)流的點(diǎn)壓力，就其形成的特征來說，可分為靜壓、動壓和全壓 (風(fēng)流中某一點(diǎn)的靜壓和動壓之和稱為全壓 )。 ? 在壓入式通風(fēng)時，系統(tǒng)中任一點(diǎn)的相對全壓恒為正值，所以稱之為正壓通風(fēng)； ? 在抽出式通風(fēng)時，系統(tǒng)內(nèi)任一點(diǎn)的相對全壓恒為負(fù)值，故又稱為負(fù)壓通風(fēng)。 32 四、風(fēng)流流態(tài) 1883年英國物理學(xué)家雷諾通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同一流體在同一管道中流動時，不同的流速，會形成不同的流動狀態(tài)。 ? 當(dāng)流速較低時，流體質(zhì)點(diǎn)互不