矿井通风与安全,主讲人: 张攀 Tel:13939100131 E-mail：,Ventilation & Safety,目 录,一部分 通风工程 章 矿井空气 1 矿井空气成份 2 矿井空气中有害气体 3 矿井气候 章 矿井空气流动基本理论 1 空气主要物理参数 2 风流能量与压力 3 通风能量方程 4 能量方程在矿井通风中的应用,章 井巷通风阻力 1 井巷断面上的风速分布 2 摩擦风阻与阻力 3 局部风阻与阻力 4 矿井总风阻与矿井等积孔 5 降低矿井通风阻力的措施 第 4 章 通风动力 1自然风压 2通风机类型及构造 3主要通风机附属装置 4主要通风机实际特性曲线 5 主要通风机工况点及其经济运行 6 通风机联合运转 7 矿井通风设备选型,章 矿井通风网络中风量分配与调节 1 风量分配的基本规律 2 简单网络特性 3 通风网络动态特性分析 4 矿井风量调节 5 应用计算机解复杂通风网路 第 6 章 局部通风 1 局部通风方法 2 掘进工作面风量分配 3 局部通风设备 4 局部通风系统设计 第 7 章 通风系统与通风设计 1 矿井通风系统和局部通风系统 2 通风构筑物与漏风 2 通风设计,第 8 章 矿井空调技术概论 1 环境气候与人体的热平衡 2 影响矿井气温的因素 3 矿井降温措施 4 矿井制冷空调 第二部分 安全工程 第9章 矿井瓦斯 1 概述 2 煤层瓦斯赋存与含量 3 矿井瓦斯涌出 4 煤与瓦斯突出 5 瓦斯爆炸与预防6 瓦斯抽放,第10章 火灾防治 1 概述 2 外因火灾及其预防 3 煤炭自燃理论基础4 火灾预测与预报 5 开采技术防火措施 6 灌桨与阻化剂灭火 7 均压防灭火 8 惰气防灭火 9 火灾时期通风 10 矿井火灾处理与控制 第 11 章 矿尘防治 1 矿尘及其性质、尘肺病 2 煤尘爆炸及其预防 3 综合防尘措施,第12 章 矿山防水 地面防水、井下防水及其处理 第 13 章 矿山救护 1 矿山救护队 2 矿工自救 3 现场急救,煤炭在一次能源结构中的地位,中国的一次能源结构,76.86%,2.56%,18.91%,2.42%,0.54%,煤,石油,天然气,水电,核能,我国煤炭生产的现状 中国已有6000年以上的悠久用煤史，已知的关于煤炭事故的最早记载是万历十九年(公元1591年)春三月发生在甘肃靖远的一起煤井火灾事故，当场就烧死三人，造成“手足俱碎”的惨状。 我国煤炭工业目前仍属劳动密集型产业，而且员工文化技术素质偏低，国有重点煤矿高中文化以上的比例为39%，乡镇煤矿中文盲过半,煤矿安全状况严峻,01-03年，我国百万吨死亡率平均为5.03，是印度的12倍，俄罗斯的16倍，美国的182倍。,从卫生部召开的第十届职业性呼吸系统疾病国际会议上（2005.4）获悉：我国的职业病危害形势十分严峻，职业病防治工作与我国快速发展的经济形势极不适应。我国有毒有害企业超过1600万家，受到职业危害的人数超过2亿。2003年全国报告各类职业病发病数为10467例，其中尘肺病发病数占了80%。上世纪50年代以来我国报告累计尘肺病例58万多人，已死亡14万多人，现患者44万多人。由于目前厂矿企业劳动者的体检率低，报告不全，专家估计实际发病要比报告的例数多10倍，尘肺实际发生的病例数不少于100万例。80年代以来，尘肺发病率呈上升趋势，每年因尘肺病死亡5000人以上；预测到2010年我国每年新增尘肺病3万人。,煤矿事故类型和发生原因分析 煤矿数量多、装备落后、人员素质差、管理水平低。 煤层赋存条件差，自然灾害严重 安全投入不足，抗灾能力低下。 煤矿安全法规不完善，煤矿安全监察乏力都是重要原因。但是，长期以来，对煤矿安全管理、安全技术缺乏系统深入的研究，形不成有效的理论指导，也是不可忽视的原因 在2000年，3人以上事故中瓦斯事故占事故总起数的75.90%、占死亡人数的83.90%；其中10人以上的瓦斯事故占10人以上事故起数的92.00%、死亡人数的94.35%。,矿井通风与安全,一、学习该课程的目的 二、该课程的学习方法 三、该课程的学习的重点和难点 四、成绩评定 五、主要参考书,空气流动基本理论、通风阻力和动力、矿井瓦斯、火灾、粉尘和水灾,平时成绩占30%，包括点名，课堂提问，课后作业 考试占70%,1.通风安全学张国枢主编 中国矿业大学出版社 2.矿井通风黄元平主编 中国矿业学院出版社 3煤矿安全规程 4矿井通风与空气调节，赵以蕙著，中国矿业大学出版社,矿井通风经历过较长的发展过程。 约在1640年，人们开始把进风和回风路线分开，以利用自然通风压力进行矿井通风。 为了加大通风压力，1650年在回风路线上设置火筐，1787年又在回风路线上设置火炉，使回风风流加热。 1807年风量约200m3min的活塞式空气泵、1849年转速约95rmi n风量约500m3min的蒸气铁质离心式扇风机、1898年电力初型轴流式扇风机相继投入使用。 20世纪40年代以来，矿井已使用功率约1500kW和3000kw的电力轴流式和离心式大型扇风机。,1672年入们只知道身穿潮湿衣帽，伏在底板上，手举一装有燃着蜡烛的木棍，来点燃局部积存的沼气。出于危险，后来改用背上共有燃着的蜡烛的骡马去点燃沼气。 1813年开始用安全油灯照明并检查沼气和二气化碳的浓度。20世纪40年代以来年种气体的检测技术有了较大的发展。特别是60年代以来，风流中各参数(沼气和一氧化碳的浓度风速、压力、温度等)已经实现了遥测和遥讯。 1745年，俄国科学家MBOMOHOCOB发表了空气在矿井流动的理论，1764年法国采矿工程师JARS发表了关于矿井自然通风的理论，成为矿井通风学科史上奠基的两篇论文。20世纪以来，发表和出版了许多关于矿井通风的论文和专著。现在矿井通风已成为内容丰富的一门学科。,第一章 矿井空气,本章重点： 1、空气成分； 2、矿井有害气体、来源及最高允许浓度； 3、矿井气候条件,第一章 矿井空气,利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，最后排出矿井的全过程称为矿井通风。 目的、主要任务保证矿井空气的质量符合要求。 第一 节 矿井空气成份 定义：地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。 一、地面空气的组成 地面空气是由干空气和水蒸汽组成的混合气体，亦称为湿空气。 干空气是指完全不含有水蒸汽的空气，由氧、氮、二氧化碳、氩、氖和其他一些微量气体所组成的混合气体。干空气的组成成分比较稳定，其主要成分如下。 气体成分 按体积计 按质量计 备 注 氧气（O2） 20.96 23.32 惰性稀有气体氦、 氮气（N2） 79.0 76.71 氖、氩、氪、 二氧化碳（CO2） 0.04 0.06 氙等计在氮气中 湿空气中含有水蒸气，但其含量的变化会引起湿空气的物理性质和状态变化。,1）供给人员呼吸 2）稀释和排除井下各种有毒有害气体和矿尘，创造良好工作环境 3）防止煤尘、瓦斯爆炸 4）以风治火，防止自燃火灾 5）灾变时控制风流，防止事故扩大，抢救遇险人员,例1 平顶山某矿“5.21”特大瓦斯爆炸事故教训 平顶山某矿为煤与瓦斯突出矿井，1986年改扩建后生产能力180万吨/a。1995年产煤250万吨，通风能力不够，井下配风量严重不足，矿井通风系统复杂，通风管理混乱，工作面瓦斯频繁超限，违章指挥、违章作业严重。1995年11月矿安全办公室竟敢决定把瓦斯传感器示值下调0.2%0.4%，造成长期超限冒险作业。1996年5月21日4时己二采区己15-22210准备工作面切眼贯通后通风部门还不知道，无人下井调风，机掘队随意调风。18时11分事故当班在进行扩帮作业时，瓦斯积聚，放炮引起瓦斯爆炸，该采区作业170人，死亡84人，受伤68人。,例2 平顶山某矿“9.7”重大高氮缺氧窒息事故 1982年9月7日平顶山某矿戊8-179综采面正在安装，当时矿井为压入式通风，该采面下行通风，且为无煤柱开采。因主要通风机轴承发热，停风13min后，造成一起严重的高氮却氧窒息事故，上区段采空区从小绞车窝涌出的高氮气体，使工作面23人其中9人窒息死亡，14人经抢救得救。,例3 义马某矿“1.25”特大瓦斯爆炸事故 义马某矿属低沼矿井，1997年1月25日该矿11101综采工作面正在进行维修电焊作业，东风井突然停电（8min）停风，来电后，送电送风时发生瓦斯爆炸，造成该工作面的31人全部遇难。 例4 平顶山韩庄某矿“8.25”特大瓦斯爆炸事故 1999年8月25日平顶山韩庄某矿，因欠电费供电局所属变电站拉闸，全矿停电11min，来电送风后（1 min左右）井下发生瓦斯爆炸，死亡55人。,例5 1983年贵州水城局木冲沟煤矿东部采区某工作面，在运输机巷与工作面开切眼贯通时，由于开切眼中风筒维护不好，开切眼迎头处于无风状态，瓦斯积聚超限。运输机巷向前贯通时，打眼深度和装药量不符合作业规程要求，最小抵抗线偏小，爆破火焰引爆了开切眼积聚的瓦斯，引发了瓦斯爆炸。同时由于采区周围盲巷多、煤尘大，发生了3次连续爆炸，造成了重大瓦斯煤尘爆炸事故，波及巷道达2550m，死亡84人，伤19人，经济损失惨重,二、矿井空气的主要成分及基本性质 新鲜空气：井巷中用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气， 污浊空气：通过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气， 1氧气(O2) 氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体,人体维持正常生命过程所需的氧气量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。 人体输氧量与劳动强度的关系 劳动强度 呼吸空气量（L/min） 氧气消耗量（L/min） 休 息 6-15 0.20.4 轻 劳 动 20-25 0.6-1.0 中度劳动 30-40 1.2-2.6 重 劳 动 40-60 1.8-2.4 极重劳动 40-80 2.5-3.0,当空气中的氧浓度降低时，人体就可能产生不良的生理反应，出现种种不舒适的症状，严重时可能导致缺氧死亡。 矿井空气中氧浓度降低的主要原因有： 人员呼吸；煤岩和其他有机物的缓慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸；此外，煤岩和生产过程中产生的各种有害气体，也使空气中的氧浓度相对降低。 2二氧化碳(CO2) 二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略带酸臭味。二氧化碳比空气重（其比重为1.52），在风速较小的巷道中底板附近浓度较大；在风速较大的巷道中，一般能与空气均匀地混合。 矿井空气中二氧化碳的主要来源是： 煤和有机物的氧化；人员呼吸；碳酸性岩石分解；炸药爆破；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸等。,3氮气(N2) 氮气是一种惰性气体，是新鲜空气中的主要成分，它本身无毒、不助燃，也不供呼吸。但空气中含氮量升高，则势必造成氧含量相对降低，从而也可能造成人员的窒息性伤害。正因为氮气具有的惰性，因此可将其用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。 矿井空气中氮气主要来源是： 井下爆破和生物的腐烂，有些煤岩层中也有氮气涌出,灭火人为注氮。 三、矿井空气主要成分的质量（浓度）标准 采掘工作面进风流中的氧气浓度不得低于20；二氧化碳浓度不得超过0.5；总回风流中不得超过0.75；当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5或采区、采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过1.5时，必须停工处理。,国外规定，国际劳工组织规定进风流中氧气浓度19%。 俄罗斯、德国工作地点氧气浓度20%。 美国、日本规定行人巷道中氧气浓度19%,补充： 井下供风量大小问题 仅考虑人员耗氧： Q 20%=Q 20.9%3 Q=0.333m3/min 人员消耗占总耗氧量的8.3%，则： D=0.333/8.3%=4m3/min 按人员计算的矿井需要总风量Q : Q=4NK,第二节 矿井空气中的有害气体,空气中常见有害气