查看匯總：2014年安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》輔導(dǎo)講義匯總

　　第二節(jié) 地下礦山災(zāi)害及防治技術(shù)

　　一、地下礦山通風(fēng)技術(shù)

　　(一)地下礦山通風(fēng)系統(tǒng)

　　1.地下礦山通風(fēng)的目的

　　礦井通風(fēng)的目的有兩個(gè)：在正常生產(chǎn)時(shí)期，保證向礦井各用風(fēng)地點(diǎn)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(zāi)變時(shí)，能有效、及時(shí)地控制風(fēng)向及風(fēng)量，并與其他措施結(jié)合，防止災(zāi)害擴(kuò)大。

　　2.地下礦山通風(fēng)系統(tǒng)

　　礦井通風(fēng)系統(tǒng)是向礦井各作業(yè)地點(diǎn)供給新鮮空氣，排除污濁空氣的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)動(dòng)力及其裝置和通風(fēng)控制設(shè)施(通風(fēng)構(gòu)筑物)的總稱。

　　(1)通風(fēng)方式。根據(jù)進(jìn)風(fēng)井和出風(fēng)井的布置方式，地下礦山通風(fēng)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(duì)角式(兩翼對(duì)角式和分區(qū)對(duì)角式)和混合式3類。

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

　　3.地下礦山漏風(fēng)

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

　　地下礦山漏風(fēng)會(huì)造成動(dòng)力的額外消耗;使礦井、采區(qū)和工作面的有效風(fēng)量(送達(dá)用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)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(fēng)會(huì)使通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，風(fēng)流易紊亂，調(diào)風(fēng)困難，易發(fā)生瓦斯事故;會(huì)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(zāi);當(dāng)?shù)乇碛兴輩^(qū)時(shí)，老窯裂隙的漏風(fēng)會(huì)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(fēng)

　　地下礦山反風(fēng)是為防止災(zāi)害擴(kuò)大和搶救人員的需要而采取的迅速倒轉(zhuǎn)風(fēng)流方向的措施。

　　(1)全礦性反風(fēng)。全礦反風(fēng)是指井下各主要風(fēng)道的風(fēng)流全部反向的反風(fēng)。

　　在礦井進(jìn)風(fēng)井、井底車場(chǎng)、主要進(jìn)風(fēng)大巷或中央石門發(fā)生火災(zāi)時(shí)常采用全礦性反風(fēng)，避免火災(zāi)煙流進(jìn)入人員密集的采掘工作面。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：礦井主要通風(fēng)機(jī)必須裝有反風(fēng)設(shè)施，并能在10min內(nèi)改變巷道中風(fēng)流方向，當(dāng)風(fēng)流方向改變后主要風(fēng)機(jī)的供給風(fēng)量不應(yīng)小于正常供風(fēng)量40%。每年應(yīng)進(jìn)行1次反風(fēng)演習(xí)，反風(fēng)設(shè)施至少每季度檢查1次礦井通風(fēng)系統(tǒng)有較大變化時(shí)，應(yīng)進(jìn)行1次反風(fēng)演習(xí)。

　　(2)局部反風(fēng)。在采區(qū)內(nèi)部發(fā)生災(zāi)害時(shí)，維持主要通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，主要進(jìn)風(fēng)風(fēng)道風(fēng)向不變，利用風(fēng)門開(kāi)啟或關(guān)閉造成采區(qū)內(nèi)部風(fēng)流反向的反風(fēng)。

　　(二)地下礦山風(fēng)量計(jì)算及通風(fēng)參數(shù)測(cè)定

　　1.煤礦礦井風(fēng)量計(jì)算

　　煤礦礦井風(fēng)量按下列要求分別計(jì)算，并選取其中的最大值：

　　(1)按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算，每人每分鐘供風(fēng)量不少于4m3;

　　(2)按采煤、掘進(jìn)、硐室和其他地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和進(jìn)行計(jì)算。各地點(diǎn)的實(shí)際需要風(fēng)量，必須使該地點(diǎn)的風(fēng)流中的瓦斯、二氧化碳、氫氣和其他有害氣體的濃度，風(fēng)速以及溫度，每人供風(fēng)量符合礦山安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。

　　2.金屬非金屬地下礦山風(fēng)量計(jì)算

　　金屬非金屬地下礦山風(fēng)量按下列要求分別計(jì)算，并選取其中的最大值：

　　(1)按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算，每人每分鐘供風(fēng)量不少于4m3;

　　(2)按排塵風(fēng)速計(jì)算。峒室型采場(chǎng)最低風(fēng)速不小于0.15m/s，巷道型采場(chǎng)和掘進(jìn)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(diǎn)，可根據(jù)具體條件.在保證作業(yè)地點(diǎn)空氣中有害物質(zhì)的接觸限值符合《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》(GBZ2一2002)的前提下，分別采用計(jì)算風(fēng)量的排塵風(fēng)速;

　　(3)有柴油設(shè)備運(yùn)行的礦井，按同時(shí)作業(yè)機(jī)臺(tái)數(shù)每千瓦每分鐘供風(fēng)量4m3計(jì)算。

　　3.通風(fēng)參數(shù)測(cè)定

　　(1)壓力。靜壓是單位體積空氣具有的對(duì)外做功的機(jī)械能所呈現(xiàn)的壓力，是風(fēng)流質(zhì)點(diǎn)熱運(yùn)動(dòng)撞壓器壁面而呈現(xiàn)的壓力，包括絕對(duì)靜壓和相對(duì)靜壓。

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

　　動(dòng)壓是單位體積空氣風(fēng)流定向流動(dòng)具有的動(dòng)能所呈現(xiàn)的壓力，又稱為速壓。風(fēng)流動(dòng)壓通常用皮托管配合壓差計(jì)測(cè)定。

　　全壓是單位體積風(fēng)流具有的(靜)壓能與動(dòng)能所呈現(xiàn)的壓力之和。

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

　　(2)風(fēng)速。風(fēng)速的測(cè)定采用風(fēng)表，風(fēng)表一般分為高速風(fēng)表(≥10m/s)、中速風(fēng)表(0.5～10m/s)和微速風(fēng)表(0.3～0.5m/s)。

　　(三)地下礦山通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)構(gòu)筑物

　　1.礦用通風(fēng)設(shè)備

　　礦用通風(fēng)設(shè)備中最主要的是通風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)按其服務(wù)范圍的不同，可分為主要通風(fēng)機(jī)、輔助通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī);按通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理，可分為離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)。

　　主要通風(fēng)機(jī)是用于全礦井或礦井某一翼(區(qū))的通風(fēng);輔助通風(fēng)機(jī)是用于礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的某些分支風(fēng)路中借以調(diào)節(jié)其風(fēng)量、幫助主要通風(fēng)機(jī)工作;局部通風(fēng)機(jī)是用于礦井局部地點(diǎn)通風(fēng)的，它產(chǎn)生的風(fēng)壓幾乎全部用于克服它所連接的風(fēng)筒阻力。

　　通風(fēng)機(jī)工作基本參數(shù)是：風(fēng)量、風(fēng)壓、效率和功率，它們共同表達(dá)通風(fēng)機(jī)的規(guī)格和特性。通風(fēng)機(jī)的合理選擇是要求預(yù)計(jì)的工況點(diǎn)在H--Q曲線的位置應(yīng)滿足兩個(gè)條件：

　　(1)通風(fēng)機(jī)工作時(shí)穩(wěn)定性好，預(yù)計(jì)工況點(diǎn)的風(fēng)壓不超過(guò)H--Q曲線駝峰點(diǎn)風(fēng)壓的90%，而且預(yù)計(jì)工況點(diǎn)更不能落在H--Q曲線點(diǎn)以左——非穩(wěn)定工作區(qū)段;

　　(2)通風(fēng)機(jī)效率要高，最低不應(yīng)低于60%。

　　2.通風(fēng)構(gòu)筑物

　　地下礦山通風(fēng)建(構(gòu))筑物是礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)流調(diào)控設(shè)施，用以保證風(fēng)流按生產(chǎn)需要的線路流動(dòng)。礦井通風(fēng)建(構(gòu))筑物可分為兩大類：一類是通過(guò)風(fēng)流的構(gòu)筑物，包括主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐、反風(fēng)裝置、風(fēng)橋、導(dǎo)風(fēng)板、調(diào)節(jié)風(fēng)窗和風(fēng)障;另一類是遮斷風(fēng)流的構(gòu)筑物，包括風(fēng)墻和風(fēng)門等。

　　(四)局部通風(fēng)技術(shù)

　　利用局部通風(fēng)機(jī)或主要通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓對(duì)井下獨(dú)頭巷道進(jìn)行通風(fēng)的方法稱為局部通風(fēng)。

　　1.局部通風(fēng)方法

　　向井下局部地點(diǎn)進(jìn)行通風(fēng)的方法。按通風(fēng)動(dòng)力形式的不同，可分為局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)、礦井全風(fēng)壓通風(fēng)和引射器通風(fēng)，其中以局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)最為常用。

　　(1)局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。局部通風(fēng)機(jī)的常用通風(fēng)方式有壓入式、抽出式、壓抽混合式。

　　壓入式通風(fēng)：局部通風(fēng)機(jī)及其附屬裝置安裝在距離掘進(jìn)巷道口10m以外的進(jìn)風(fēng)側(cè)，將新鮮風(fēng)流經(jīng)風(fēng)筒輸送到掘進(jìn)工作面，污風(fēng)沿掘進(jìn)巷道排出。

　　抽出式通風(fēng)：局部通風(fēng)機(jī)安裝在距離掘進(jìn)巷道口10m以外的回風(fēng)側(cè)。新鮮風(fēng)流沿巷道流入，污風(fēng)通過(guò)風(fēng)筒由局部通風(fēng)機(jī)抽出。

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

　　(2)地下礦山全風(fēng)壓通風(fēng)。全風(fēng)壓通風(fēng)是利用礦井主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，借助導(dǎo)風(fēng)設(shè)施把新鮮空氣引入掘進(jìn)工作面。其通風(fēng)量取決于可利用的風(fēng)壓和風(fēng)路風(fēng)阻。

　　(3)引射器通風(fēng)。利用引射器產(chǎn)生的通風(fēng)負(fù)壓，通過(guò)風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)的通風(fēng)方法稱為引射器通風(fēng)。引射器通風(fēng)一般都采用壓入式。

　　2.地下礦山局部通風(fēng)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(jìn)通風(fēng)方式必須采用壓入式;

　　(2)壓入式局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置，必須安裝在進(jìn)風(fēng)巷道中，距掘進(jìn)巷道回風(fēng)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(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)采用三專(專用變壓器、專用開(kāi)關(guān)、專用線路)供電;

　　(4)嚴(yán)禁使用3臺(tái)以上(含3臺(tái))的局部通風(fēng)機(jī)同時(shí)向1個(gè)掘進(jìn)工作面供風(fēng)。不得使用l臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)同時(shí)向2個(gè)掘進(jìn)工作面供風(fēng);

　　(5)恢復(fù)通風(fēng)前，必須檢查瓦斯。只有在局部通風(fēng)機(jī)及其開(kāi)關(guān)附近10m以內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛榷疾怀^(guò)0.5%時(shí)，方可人工開(kāi)啟局部通風(fēng)機(jī)。

　　(五)地下礦山通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)參數(shù)測(cè)定

　　1.風(fēng)速測(cè)定

　　(1)用風(fēng)表測(cè)定風(fēng)速。常用風(fēng)表有杯式和翼式兩種。

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

　　(3)對(duì)很低的風(fēng)速或者鑒別通風(fēng)構(gòu)筑物漏風(fēng)時(shí)，可以采用煙霧法或嗅味法近似測(cè)定空氣移動(dòng)速度。

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

　　2.地下礦山通風(fēng)阻力的測(cè)定

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

　　3.一氧化碳檢測(cè)

　　一氧化碳是劇毒性氣體，吸入人體后，造成人體組織和細(xì)胞缺氧，引起中毒窒息。煤礦火災(zāi)、瓦斯和煤塵爆炸及爆破作業(yè)時(shí)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(chǎng)所的一氧化碳濃度應(yīng)控制在0.0024%以下。煤礦常用的一氧化碳檢測(cè)儀器有電化學(xué)式、紅外線吸收式、催化氧化式等。

　　4.氧氣檢測(cè)

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

　　5.溫度檢測(cè)

　　煤礦常用的溫度傳感器有熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、半導(dǎo)體PN結(jié)、半導(dǎo)體紅外熱輻射探測(cè)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(yīng)用;半導(dǎo)體PN結(jié)原理在-100一+100℃范圍內(nèi)的應(yīng)用也很成功，煤礦井下應(yīng)用較多。

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