【正文】 還沒(méi)有統(tǒng)一的見(jiàn)解，假說(shuō)很多。有瓦斯主導(dǎo)假說(shuō)；地質(zhì)主導(dǎo)假說(shuō)；化學(xué)本質(zhì)假說(shuō)；綜合假說(shuō) 。 ? 綜合假說(shuō)認(rèn)為：突出是地壓、瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)和重力綜合作用的結(jié)果。 突出可分為四個(gè)階段： 準(zhǔn)備階段；突出發(fā)動(dòng) (激發(fā) )階段；煤與瓦斯拋出階段；突出停止。 116 三、突出的一般規(guī)律 突出發(fā)生在一定的采掘深度以后。 突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造附近。 突出多發(fā)生在集中應(yīng)力區(qū)。 突出次數(shù)和強(qiáng)度，隨煤層厚度、特別是軟分層厚度的增加 而增加。煤層傾角愈大，突出的危險(xiǎn)性也愈大。 突出與煤層的瓦斯含量和瓦斯壓力之間沒(méi)有固定的關(guān)系。 突出煤層的特點(diǎn)是煤的力學(xué)強(qiáng)度低，變化大，透氣性差。 大多數(shù)突出發(fā)生在放炮和落煤工序。 突出前常有預(yù)兆發(fā)生。 117 四、預(yù)防煤與瓦斯突出的主要技術(shù)措施 ? 區(qū)域性防突措施 ： 實(shí)施以后可使較大范圍煤層消除突出危險(xiǎn)性的措施。 ? 局部防突措施 ： 實(shí)施以后可使局部區(qū)域 (如掘進(jìn)工作面 )消除突出危險(xiǎn)性的措施。 118 (一 )區(qū)域性防突措施 開(kāi)采保護(hù)層 ? 概念 119 開(kāi)采保護(hù)層的作用 ? 地壓減少，彈性潛能得以緩慢釋放。 ? 煤層膨脹變形，形成裂隙與孔道，透氣系數(shù)增加。所以被保護(hù)層內(nèi)的瓦斯能大量排放到保護(hù)層的采空區(qū)內(nèi)，瓦斯含量和瓦斯壓力都將明顯下降。 ? 煤層瓦斯涌出后，煤的強(qiáng)度增加。 保護(hù)范圍 120 預(yù)抽煤層瓦斯 ? 對(duì)于無(wú)保護(hù)層或單一突出危險(xiǎn)煤層的礦井，可以采用預(yù)抽煤層瓦斯作為區(qū)域性防突措施。 ? 這種措施的實(shí)質(zhì)是，通過(guò)一定時(shí)間的預(yù)先抽放瓦斯，降低突出危險(xiǎn)煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量，并由此引起煤層收縮變形、地應(yīng)力下降、煤層透氣系數(shù)增加和煤的強(qiáng)度提高等效應(yīng)，使被抽放瓦斯的煤體喪失或減弱突出危險(xiǎn)性。 121 (二 ) 局部防突措施 松動(dòng)爆破 向掘進(jìn)工作面前方應(yīng)力集中區(qū)打鉆孔裝藥爆破，使煤體松動(dòng)，集中應(yīng)力區(qū)向煤體深部移動(dòng)，同時(shí)加快瓦斯的排出，從而在工作面前方造成較長(zhǎng)的卸壓帶。 鉆孔排放瓦斯 石門(mén)揭煤前，由巖巷或煤巷向突出危險(xiǎn)煤層打鉆，將煤層中的瓦斯經(jīng)過(guò)鉆孔自然排放出來(lái)， 水力沖孔 在安全巖 (煤 )柱的防護(hù)下，向煤層打鉆后，用高壓水射流在工作面前方煤體內(nèi)沖出一定的孔道，加速瓦斯排放。 122 超前鉆孔 在煤巷掘進(jìn)工作面前方始終保持一定數(shù)量的排放瓦斯鉆孔。它的作用是排放瓦斯，增加煤的強(qiáng)度，在鉆孔周圍形成卸壓區(qū)，使集中應(yīng)力區(qū)移向煤體深部。 金屬骨架 當(dāng)石門(mén)掘進(jìn)工作面接近煤層時(shí)，通過(guò)巖柱在巷道頂部和兩幫上側(cè)打鉆，鉆孔穿過(guò)煤層全厚，進(jìn)入巖層 。然后將長(zhǎng)度大于孔深 ～ ，作為骨架插入孔內(nèi)，再將骨架尾部固定，最后用震動(dòng)放炮揭開(kāi)煤層 。 123 超前支架 ? 多用于有突出危險(xiǎn)的急傾斜煤層厚煤層的煤層平巷掘進(jìn)時(shí)。 ? 為了防止因工作面頂部煤體松軟垮落而導(dǎo)致突出，在工作面前方巷道頂部事先打上一排超前支架，增加煤層的穩(wěn)定性。 卸壓槽 預(yù)先在工作面前方切割出縫槽，以增加工作面前方的卸壓范圍， 震動(dòng)放炮 采用增加炮眼數(shù)和裝藥量，一次爆破揭開(kāi)煤層并成巷的爆破方法。在此情況下，因爆破震動(dòng)，圍巖應(yīng)力和瓦斯壓差急劇變化，創(chuàng)造了最有利的突出條件。 124 五、突出的預(yù)測(cè) 突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)包括區(qū)域性預(yù)測(cè)和工作面預(yù)測(cè) 。 突出危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)測(cè) （ 1）多因素綜合預(yù)測(cè)法 （ 2）物探法 （ 3）瓦斯地質(zhì)法 工作面煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) 預(yù)測(cè)指標(biāo)： 煤的瓦斯放散指數(shù)，煤的堅(jiān)固系數(shù)，軟煤比 ，鉆孔瓦斯涌出量和鉆渣量 125 六、突出預(yù)兆 煤層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造： 層理紊亂，煤軟硬不均或變軟，煤暗淡無(wú)光，煤層受擠壓，厚度變大，傾角變陡，煤層干燥等。 地壓增大： 來(lái)壓聲響，支架折斷，煤炮聲，煤巖開(kāi)裂，煤壁外鼓，片幫，掉碴，底鼓，打鉆時(shí)頂鉆、夾鉆等。 瓦斯及其它： 瓦斯涌出異常，忽大忽小，悶人，煤塵增大，煤或氣溫變冷，頂鉆噴瓦斯、噴煤等。 126 第六節(jié) 瓦斯爆炸及其預(yù)防 一、瓦斯爆炸過(guò)程及其危害 １、瓦斯爆炸的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程 ? 瓦斯爆炸是一定濃度的甲烷和空氣中的氧氣在高溫?zé)嵩吹淖饔孟掳l(fā)生激烈氧化反應(yīng)的過(guò)程。 最終的化學(xué)反應(yīng)式為： CH4+2O2=CO2+2H2O 如果 O2不足，反應(yīng)的最終式為： CH4+O2=CO+H2+H2O ? 瓦斯爆炸是一種熱－鏈反應(yīng)過(guò)程 (也稱連鎖反應(yīng) )。 127 ２、瓦斯爆炸的產(chǎn)生與傳播過(guò)程 ? 爆炸性的混合氣體與高溫火源同時(shí)存在， 初燃 (初爆 )→ 焰面 → 沖擊波 → 新的爆炸混合物 ３、瓦斯爆炸的危害 高溫、沖擊波、有害氣體。 ? 焰面溫度可高達(dá) 2150～ 2650 176。 C。 ? 沖擊波峰面壓力由幾個(gè)大氣壓到 20大氣壓，前向沖擊波疊加和反射時(shí)可達(dá) 100大氣壓。 ? 瓦斯爆炸后生成大量有害氣體 O2 6％～ 10％， N2 82％～ 88％， CO2 4％～ 8％， CO 2％～ 4％。如果有煤塵參與爆炸， CO的生成量更大，往往成為人員大量傷亡的主要原因。 128 二、瓦斯爆炸的主要參數(shù) 瓦斯的爆炸濃度 ? 瓦斯的爆炸界限，其最低濃度界限叫爆炸下限，其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％ 。 ? 瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受到許多因素的影響： （ 1）氧濃度 氧濃度降低時(shí) ， 爆炸下限變化不大 ， 爆炸上限則明顯降低 。 氧濃度低于 12％ 時(shí) ， 混合氣體就失去爆炸性 。 129 （ 2）其它可燃?xì)怏w ? 混合氣體中有兩種以上可燃?xì)怏w同時(shí)存在時(shí)，其爆炸界限決定于各可燃?xì)怏w的爆炸界限和它們的濃度。 （ 3）煤塵 煤塵具有爆炸危險(xiǎn)，使瓦斯的爆炸危險(xiǎn)性增加。 （ 4）空氣壓力 爆炸前的初始?jí)毫?duì)瓦斯爆炸上限有很大影響?？杀詺怏w壓力增高，使其分子間距更為接近，碰撞幾率增高。 （ 5）惰性氣體 可以降低瓦斯爆炸的危險(xiǎn)性。 130 瓦斯的最低點(diǎn)燃溫度和最小點(diǎn)燃能量 ? 最低點(diǎn)燃溫度，絕熱壓縮時(shí) 565℃ ，其它情況時(shí) 650℃ 。 ? 最低點(diǎn)燃能量為 。 瓦斯的引火延遲性 ? 瓦斯與高溫?zé)嵩唇佑|后，不是立即燃燒或爆炸，而是要經(jīng)過(guò)一個(gè)很短的間隔時(shí)間，這種現(xiàn)象叫引火延遲性，間隔的這段時(shí)間稱感應(yīng)期。 瓦斯爆炸必須具備三個(gè)條件： （ 1）瓦斯?jié)舛仍诒ǚ秶鷥?nèi) （ 2）瓦斯 — 空氣混合氣體中的氧氣濃度大于 12% （ 3）超過(guò)最小點(diǎn)燃溫度、高于最低點(diǎn)燃能量的熱源存在的時(shí)間大于瓦斯的引火感應(yīng)期 131 三、煤礦井下瓦斯爆炸事故原因 （ 1）火源： 井下一切高溫?zé)嵩淳梢l(fā)瓦斯爆炸。 主要火源是放炮、機(jī)電火花。 （ 2）發(fā)生地點(diǎn)： 煤礦任何地點(diǎn)都有可能。 但大部分爆炸事故發(fā)生在采掘工作面。 132 四、預(yù)防瓦斯爆炸技術(shù)措施 1）防止瓦斯積聚 搞好通風(fēng) 及時(shí)處理瓦斯積聚 分源治理瓦斯；抽放瓦斯 2）防止瓦斯引燃措施 防止瓦斯引燃的原則 ， 是對(duì)一切非生產(chǎn)必需的熱源 ， 要堅(jiān)決禁絕 。 生產(chǎn)中可能發(fā)生的熱源 ， 必須嚴(yán)加管理和控制 ， 防止它的發(fā)生或限定其引燃瓦斯的能力 。 3）防止瓦斯爆炸災(zāi)害事故擴(kuò)大的措施 編制周密的預(yù)防和處理瓦斯爆炸事故計(jì)劃 實(shí)行分區(qū)通風(fēng) 通風(fēng)系統(tǒng)力求簡(jiǎn)單 裝有主扇的出風(fēng)井口，必須安裝防爆門(mén) 隔爆措施 133 第五章 礦山防塵 第一節(jié) 礦塵及其性質(zhì) ? 粉塵 ? 礦塵：在礦山生產(chǎn)和建設(shè)過(guò)程中所產(chǎn)生的各種煤、巖微粒的總稱。 ? 影響礦塵產(chǎn)生的因素：自然因素；地質(zhì)構(gòu)造；生產(chǎn)工藝 ? 按礦塵粒徑劃分：粗塵，細(xì)塵，微塵，超微塵 按礦塵的存在狀態(tài)劃分：浮游礦塵（簡(jiǎn)稱浮塵），沉積礦塵（簡(jiǎn)稱落塵） 按礦塵的粒徑組成范圍劃分：全塵 (總粉塵 ) ，呼吸性粉塵 134 (1) (2)某些礦塵 (如煤塵、硫化塵 )在一定條件下可以爆 (3) (4)降低工作場(chǎng)所能見(jiàn)度，增加工傷事故的發(fā)生。 ? 單位體積礦內(nèi)空氣中所含浮塵的數(shù)量稱為礦塵濃度， (1)質(zhì)量法： mg/m3 (2)計(jì)數(shù)法： 粒 /ｃ m3 ? 135 《 煤礦安全規(guī)程 》 對(duì)井下作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵 (總粉塵、呼吸性粉塵 )濃度標(biāo)準(zhǔn)作了明確規(guī)定。 作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn) 136 1．礦塵中游離 SiO2的含量 是危害人體的決定因素，其含量越高，危害越大。煤礦上常見(jiàn)的頁(yè)巖、砂巖、礫巖和石灰?guī)r等中游離SiO2的含量通常多在 20%～ 50%，煤塵中的含量一般不超過(guò) 5%。 2．礦塵的粒度 指礦塵顆粒的平均直徑，單位為 μm 。 5μm 以下粒徑的礦塵才能進(jìn)入人的肺內(nèi)，是礦井防塵的重點(diǎn)對(duì)象。 3．礦塵的分散度 指礦塵整體組成中各種粒級(jí)塵粒所占的百分比。分 137 4．礦塵的濕潤(rùn)性 指礦塵與液體親和的能力。濕潤(rùn)性決定采用液體除塵的效果，容易被水濕潤(rùn)的礦塵稱為親水性礦塵，不容易被水濕潤(rùn)的礦塵稱為疏水性礦塵， 5．礦塵的荷電性 因塵粒之間的碰撞、摩擦等作用，使塵粒帶有電荷。 6．礦塵的光學(xué)特性 包括礦塵對(duì)光的反射、吸收和透光強(qiáng)度等性能。在測(cè)塵技術(shù)中，常常用到這一特性。 138 第二節(jié) 一、塵肺病及其發(fā)病機(jī)理 在生產(chǎn)中長(zhǎng)期吸入大量微細(xì)粉塵而引起的以纖維組織增生為主要特征的肺部疾病。它是一種嚴(yán)重的礦工職業(yè)病，一 1 ? 硅肺病 (矽肺病 ) ? 煤肺病 ? 煤硅肺病 (煤矽肺 ) 上述三種塵肺病中最危險(xiǎn)的是硅肺病。其發(fā)病工齡最短（一般在 10年左右），病情發(fā)展快，危害嚴(yán)重。煤肺病的發(fā)病工齡一般為 20～ 30年，煤硅肺病介于兩者之間。 2．塵肺病的發(fā)病機(jī)理 ? 人體防御功能 ? 139 二、塵肺病的發(fā)病癥狀及影響因素 1．塵肺病的發(fā)病癥狀 ? 第一期：重體力勞動(dòng)時(shí)呼吸困難、胸痛、輕度干咳。 ? 第二期：中等體力勞動(dòng)或正常工作時(shí)，感覺(jué)呼吸困 ? 第三期：做一般工作甚至休息時(shí)，也感到呼吸困難、胸痛、連續(xù)帶痰咳嗽，甚至咯血和行動(dòng)困難。 2 (1) (2) (3) (4) 140 第三節(jié) 煤塵爆炸及預(yù)防 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(guò)程，是一種非常復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 ? 煤變?yōu)榉蹓m后，吸氧和被氧化的能力增強(qiáng)，一旦遇見(jiàn)火源，氧化過(guò)程迅速展開(kāi)；當(dāng)溫度達(dá)到 300～ 400℃ 時(shí)，放出大量的可燃性氣體（甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等碳?xì)浠衔铮诟邷刈饔孟挛漳芰?，形成活化中心；?dāng)活化中心的能量達(dá)到一定程度后，鏈反應(yīng)過(guò)程開(kāi)始，游離基迅速增加，發(fā)生了塵粒的閃燃；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(guò)程急劇地循環(huán)進(jìn)行，當(dāng)燃燒不斷加劇使火焰速度達(dá)到每秒數(shù)百米后，煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉(zhuǎn)變?yōu)楸ā? 141 2．煤塵爆炸的特征 (1)形成高溫、高壓、沖擊波 ? 煤塵爆炸火焰溫度為 1600～ 1900℃ ，爆源的溫度達(dá)到 2021℃ 以上。 ? 在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為 736Ｋ Pa，但爆炸壓力隨著離開(kāi)爆源距離的延長(zhǎng)而跳躍式增大。爆炸過(guò)程中如遇障礙物，壓力將進(jìn)一步增加，尤其是連續(xù)爆炸時(shí)，后一次爆炸的理論壓力將是前一次的 5～ 7倍。 ? 煤塵爆炸產(chǎn)生的火焰速度可達(dá) 1120m/ｓ，沖擊波速度為 2340m/ｓ。 142 (2)具有連續(xù)性 (3)有感應(yīng)期 (4)形成 “ 粘焦 ” (5)產(chǎn)生大量的 CO 煤塵爆炸時(shí)產(chǎn)生的 CO，在災(zāi)區(qū)氣體中的濃度可達(dá) 2％～ 3％，甚至高達(dá) 8％左右。爆炸事故中受害者的大多數(shù)(70%～ 80％ )是由于 CO中毒造成的。 我國(guó)歷史上最嚴(yán)重的一次煤塵爆炸發(fā)