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　　第二節(jié) 地下礦山災害及防治技術

　　一、地下礦山通風技術

　　(一)地下礦山通風系統(tǒng)

　　1.地下礦山通風的目的

　　礦井通風的目的有兩個：在正常生產(chǎn)時期，保證向礦井各用風地點輸送足夠數(shù)量的新鮮空氣，用以稀釋有毒有害氣體，排除礦塵和保持良好的工作環(huán)境，確保礦井安全生產(chǎn);在發(fā)生災變時，能有效、及時地控制風向及風量，并與其他措施結合，防止災害擴大。

　　2.地下礦山通風系統(tǒng)

　　礦井通風系統(tǒng)是向礦井各作業(yè)地點供給新鮮空氣，排除污濁空氣的通風網(wǎng)絡、通風動力及其裝置和通風控制設施(通風構筑物)的總稱。

　　(1)通風方式。根據(jù)進風井和出風井的布置方式，地下礦山通風系統(tǒng)的類型可以分為中央式(中央并列式和中央分列式)、對角式(兩翼對角式和分區(qū)對角式)和混合式3類。

　　(2)通風方法。根據(jù)主要通風機的工作方法，地下礦山通風方式分為抽出式、壓入式和壓抽混合式。

　　3.地下礦山漏風

　　地下礦山漏風是指通風系統(tǒng)中風流沿某些細小通道與回風巷或地面發(fā)生滲漏的短路現(xiàn)象。產(chǎn)生漏風的條件是有漏風通道并在其兩端有壓力差存在。礦井漏風按其地點可分為外部漏風和內(nèi)部漏風，前者是指地表與井下之間的漏風，后者是指井下各處的漏風。

　　地下礦山漏風會造成動力的額外消耗;使礦井、采區(qū)和工作面的有效風量(送達用風地點的風量)減少，造成瓦斯積聚、氣溫升高等，影響生產(chǎn)和工人身體健康;大量的漏風會使通風系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，風流易紊亂，調(diào)風困難，易發(fā)生瓦斯事故;會使采空區(qū)、被壓碎的煤柱和封閉區(qū)內(nèi)的煤炭及可燃物發(fā)生氧化自燃，易發(fā)生火災;當?shù)乇碛兴輩^(qū)時，老窯裂隙的漏風會將采空區(qū)的有害氣體帶入井下，使井下環(huán)境條件惡化而威脅安全生產(chǎn)。

　　4.地下礦山反風

　　地下礦山反風是為防止災害擴大和搶救人員的需要而采取的迅速倒轉風流方向的措施。

　　(1)全礦性反風。全礦反風是指井下各主要風道的風流全部反向的反風。

　　在礦井進風井、井底車場、主要進風大巷或中央石門發(fā)生火災時常采用全礦性反風，避免火災煙流進入人員密集的采掘工作面�！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：礦井主要通風機必須裝有反風設施，并能在10min內(nèi)改變巷道中風流方向，當風流方向改變后主要風機的供給風量不應小于正常供風量40%。每年應進行1次反風演習，反風設施至少每季度檢查1次礦井通風系統(tǒng)有較大變化時，應進行1次反風演習。

　　(2)局部反風。在采區(qū)內(nèi)部發(fā)生災害時，維持主要通風機正常運轉，主要進風風道風向不變，利用風門開啟或關閉造成采區(qū)內(nèi)部風流反向的反風。

　　(二)地下礦山風量計算及通風參數(shù)測定

　　1.煤礦礦井風量計算

　　煤礦礦井風量按下列要求分別計算，并選取其中的最大值：

　　(1)按井下同時工作的最多人數(shù)計算，每人每分鐘供風量不少于4m3;

　　(2)按采煤、掘進、硐室和其他地點實際需要風量的總和進行計算。各地點的實際需要風量，必須使該地點的風流中的瓦斯、二氧化碳、氫氣和其他有害氣體的濃度，風速以及溫度，每人供風量符合礦山安全規(guī)程的有關規(guī)定。

　　2.金屬非金屬地下礦山風量計算

　　金屬非金屬地下礦山風量按下列要求分別計算，并選取其中的最大值：

　　(1)按井下同時工作的最多人數(shù)計算，每人每分鐘供風量不少于4m3;

　　(2)按排塵風速計算。峒室型采場最低風速不小于0.15m/s，巷道型采場和掘進巷遣不小于0.25m/s;電耙道和二次破碎峒室巷道不小于0.5m/s;箕斗峒室、破碎峒室等作業(yè)地點，可根據(jù)具體條件.在保證作業(yè)地點空氣中有害物質(zhì)的接觸限值符合《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》(GBZ2一2002)的前提下，分別采用計算風量的排塵風速;

　　(3)有柴油設備運行的礦井，按同時作業(yè)機臺數(shù)每千瓦每分鐘供風量4m3計算。

　　3.通風參數(shù)測定

　　(1)壓力。靜壓是單位體積空氣具有的對外做功的機械能所呈現(xiàn)的壓力，是風流質(zhì)點熱運動撞壓器壁面而呈現(xiàn)的壓力，包括絕對靜壓和相對靜壓。

　　位壓是單位體積內(nèi)空氣在地球引力作用下，相對于某一基準面產(chǎn)生的重力位能所呈現(xiàn)的壓力。水平巷道的風流流動無位壓差，在非水平巷道，風流的位壓差就是該區(qū)段垂直空氣柱的重力壓強。

　　動壓是單位體積空氣風流定向流動具有的動能所呈現(xiàn)的壓力，又稱為速壓。風流動壓通常用皮托管配合壓差計測定。

　　全壓是單位體積風流具有的(靜)壓能與動能所呈現(xiàn)的壓力之和。

　　總機械能(總壓力)是礦井風流在井巷某斷面具有的(靜)壓能、位能和動能的總和。

　　(2)風速。風速的測定采用風表，風表一般分為高速風表(≥10m/s)、中速風表(0.5～10m/s)和微速風表(0.3～0.5m/s)。

　　(三)地下礦山通風設備和通風構筑物

　　1.礦用通風設備

　　礦用通風設備中最主要的是通風機。通風機按其服務范圍的不同，可分為主要通風機、輔助通風機、局部通風機;按通風機的構造和工作原理，可分為離心式通風機和軸流式通風機。

　　主要通風機是用于全礦井或礦井某一翼(區(qū))的通風;輔助通風機是用于礦井通風網(wǎng)絡內(nèi)的某些分支風路中借以調(diào)節(jié)其風量、幫助主要通風機工作;局部通風機是用于礦井局部地點通風的，它產(chǎn)生的風壓幾乎全部用于克服它所連接的風筒阻力。

　　通風機工作基本參數(shù)是：風量、風壓、效率和功率，它們共同表達通風機的規(guī)格和特性。通風機的合理選擇是要求預計的工況點在H--Q曲線的位置應滿足兩個條件：

　　(1)通風機工作時穩(wěn)定性好，預計工況點的風壓不超過H--Q曲線駝峰點風壓的90%，而且預計工況點更不能落在H--Q曲線點以左——非穩(wěn)定工作區(qū)段;

　　(2)通風機效率要高，最低不應低于60%。

　　2.通風構筑物

　　地下礦山通風建(構)筑物是礦井通風系統(tǒng)中的風流調(diào)控設施，用以保證風流按生產(chǎn)需要的線路流動。礦井通風建(構)筑物可分為兩大類：一類是通過風流的構筑物，包括主要通風機風硐、反風裝置、風橋、導風板、調(diào)節(jié)風窗和風障;另一類是遮斷風流的構筑物，包括風墻和風門等。

　　(四)局部通風技術

　　利用局部通風機或主要通風機產(chǎn)生的風壓對井下獨頭巷道進行通風的方法稱為局部通風。

　　1.局部通風方法

　　向井下局部地點進行通風的方法。按通風動力形式的不同，可分為局部通風機通風、礦井全風壓通風和引射器通風，其中以局部通風機通風最為常用。

　　(1)局部通風機通風。局部通風機的常用通風方式有壓入式、抽出式、壓抽混合式。

　　壓入式通風：局部通風機及其附屬裝置安裝在距離掘進巷道口10m以外的進風側，將新鮮風流經(jīng)風筒輸送到掘進工作面，污風沿掘進巷道排出。

　　抽出式通風：局部通風機安裝在距離掘進巷道口10m以外的回風側。新鮮風流沿巷道流入，污風通過風筒由局部通風機抽出。

　　混合式通風：混合式通風是壓入式和抽出式兩種通風方式的聯(lián)合運用，其中壓入式向工作面供新鮮風流，抽出式從工作面抽出污風，其布置方式取決于掘進工作面空氣中污染物的空間分布和掘進、裝載機的位置。

　　(2)地下礦山全風壓通風。全風壓通風是利用礦井主要通風機的風壓，借助導風設施把新鮮空氣引入掘進工作面。其通風量取決于可利用的風壓和風路風阻。

　　(3)引射器通風。利用引射器產(chǎn)生的通風負壓，通過風筒導風的通風方法稱為引射器通風。引射器通風一般都采用壓入式。

　　2.地下礦山局部通風的安全管理規(guī)定

　　(1)瓦斯噴出和煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出煤層的掘進通風方式必須采用壓入式;

　　(2)壓入式局部通風機和啟動裝置，必須安裝在進風巷道中，距掘進巷道回風口不得小于10m;

　　(3)瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中，掘進工作面的局部通風機應采用三專(專用變壓器、專用開關、專用線路)供電;

　　(4)嚴禁使用3臺以上(含3臺)的局部通風機同時向1個掘進工作面供風。不得使用l臺局部通風機同時向2個掘進工作面供風;

　　(5)恢復通風前，必須檢查瓦斯。只有在局部通風機及其開關附近10m以內(nèi)風流中的瓦斯?jié)舛榷疾怀^0.5%時，方可人工開啟局部通風機。

　　(五)地下礦山通風機系統(tǒng)參數(shù)測定

　　1.風速測定

　　(1)用風表測定風速。常用風表有杯式和翼式兩種。

　　(2)用熱電式風速儀和皮托管壓差計測定風速。熱電式風速儀分熱線和熱球式兩種，熱電式風速儀操作比較方便，但現(xiàn)有的熱電式風速儀易于損壞，灰塵和濕度對它都有一定的影響，有待進一步改進以便在礦山廣泛使用。

　　(3)對很低的風速或者鑒別通風構筑物漏風時，可以采用煙霧法或嗅味法近似測定空氣移動速度。

　　(4)利用風速傳感器測定。常用的風速傳感器有：超聲波渦街式風速傳感器、超聲波時差法風速傳感器、熱效式風速傳感器等。

　　2.地下礦山通風阻力的測定

　　礦井通風阻力測定的方法一般有以下3種：精密壓差計和皮托管的測定法、恒溫壓差計的測定法和空盒氣壓計的測定法。

　　3.一氧化碳檢測

　　一氧化碳是劇毒性氣體，吸入人體后，造成人體組織和細胞缺氧，引起中毒窒息。煤礦火災、瓦斯和煤塵爆炸及爆破作業(yè)時都將產(chǎn)生大量的一氧化碳。為了礦工的身體健康，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，井下作業(yè)場所的一氧化碳濃度應控制在0.0024%以下。煤礦常用的一氧化碳檢測儀器有電化學式、紅外線吸收式、催化氧化式等。

　　4.氧氣檢測

　　《煤礦安全規(guī)程》對礦井氧氣含量有嚴格規(guī)定。煤礦中檢測氧氣常用的方法主要有氣相色譜法、電化學法和順磁法。其中氣相色譜儀一般安裝在地面，通過人工取樣分析礦井氣體成分濃度。

　　5.溫度檢測

　　煤礦常用的溫度傳感器有熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、半導體PN結、半導體紅外熱輻射探測器、熱噪聲、光纖等。熱電偶、熱電阻原理在工業(yè)(地面)上早已得到廣泛應用;半導體PN結原理在-100一+100℃范圍內(nèi)的應用也很成功，煤礦井下應用較多。

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