第四章矿井灾害预防.docx

第四章矿井灾害预防 瓦斯、火、煤尘、水和顶板事故是煤矿井下的主要灾害，对煤矿安全生产威胁很大，因此必须认真学习各种灾害的性质、发生原因、规律、预兆及预防措施，把事故消灭在萌芽阶段，确保矿井安全生产。 第一节矿井瓦斯事故预防 一、瓦斯及其性质 瓦斯是矿井中以甲烷CH4为主要成分的有毒、有害气体的总称，有时单独指甲烷。瓦斯是一种无色、无味的气体，它比空气轻，对空气的相对密度为0.554,易在井下巷道顶部、上山掘进头、采煤工作面上隅角及顶板垮落地点的顶部积聚。瓦斯有很强的扩散性，如果巷道中有一处瓦斯大量涌出，便能很快扩散到整个巷道。瓦斯还有很强的渗透性，它能穿过邻近的煤层和岩层从其他煤层的采空区或巷道涌出，或从岩石及密闭墙的孔隙中渗出。瓦斯不易溶于水，也不助燃。 二、瓦斯的危害 瓦斯虽无毒，但不能供人呼吸。CH4浓度升高会相对降低空气中的氧气含量。当CH4浓度达40，氧气含量降到12％以下时，会使人窒息，所以在通风不良的工作面以及不通风的废巷，没有经过瓦斯检测是不能进入的。瓦斯具有燃烧性与爆炸性。瓦斯与空气混合达到一定浓度后，遇火能燃烧或爆炸。井下一旦发生瓦斯爆炸，将产生高温、高压和大量的有毒、有害气体（一氧化碳、二氧化碳等），形成破坏力很强的冲击波，不仅伤害矿工生命，而且严重摧毁矿井巷道和设备，有时还可能引起煤尘爆炸和井下火灾，从而扩大灾害的危害程度。 三、矿井瓦斯涌出量 瓦斯涌出量是指矿井在正常开采过程中单位时间内涌入巷道的瓦斯量，这种瓦斯涌出量不包括特殊涌出的瓦斯量。瓦斯涌出量和涌出形式是确定矿井瓦斯等级、决定瓦斯管理制度、计算矿井风量和进行矿井设计的依据。 瓦斯涌出量可用绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量表示。 1.绝对瓦斯涌出量 绝对瓦斯涌出量是指矿井（或采区）在单位时间内涌出的瓦斯量。用符号Q瓦表示，单位为m3/d或m3/min。 瓦斯涌出量受各种因素影响，特别是和生产过程有密切的关系。在相同的煤层赋存条件下，生产规模大和产量高的矿井，煤层暴露面积越大，瓦斯涌出量越多，但产量和涌出量之间不是正比关系。绝对瓦斯涌出量仅能表明矿井涌出瓦斯的多少，难以作为矿井瓦斯涌出严重程度的判定。如两个矿井的绝对瓦斯涌出量相近，表面上看瓦斯涌出情况似乎一样，实际上是产量小的矿井瓦斯涌出程度比产量高的矿井严重。 2.相对瓦斯涌出量 相对瓦斯涌出量是指矿井在正常情况下，平均日产一吨煤涌出的瓦斯量，用符号q瓦表示，单位为m3/t。相对瓦斯涌出量与绝对瓦斯涌出量的关系如下 q瓦Q瓦/Td 式中，Q瓦为矿井的绝对瓦斯涌出量，m3/d; Td为矿井的平均日产量，t/d。 相对瓦斯涌出量是以矿井产量为基础的，故可用它来判定矿井瓦斯涌出的严重程度。 四、矿井瓦斯等级 煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法于2011年10月14日由国家安全生产监督管理总局、国家发展和改革委员会、国家能源局、国家煤矿安全监察局以安监总煤装2011162号文件印发，2012年3月1日开始施行。煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法规定，矿井瓦斯等级应当依据实际测定的瓦斯涌出量、瓦斯涌出形式以及实际发生的瓦斯动力现象、实测的突出危险性参数等确定。 矿井按瓦斯等级划分为瓦斯矿井、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井（以下简称突出矿井）。 1.瓦斯矿井 同时满足下列条件的矿井为瓦斯矿井 1矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t。 2矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。 3矿井各掘进工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于3m3/min。 4矿井各采煤工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于5m3/min。 2.高瓦斯矿井 具备下列情形之一的矿井为高瓦斯矿井 1矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t。 2矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。 3矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min。 4矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min。 3.突出矿井 具备下列情形之一的矿井为突出矿井 1发生过煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的。 2经鉴定具有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤（岩）层的。 3依照有关规定有按照突出管理的煤层，但在规定期限内未完成突出危险性鉴定的。 五、瓦斯爆炸 1.瓦斯爆炸原理 瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中的氧气发生复杂的、激烈的氧化反应。方程式为CH4202CO22H2OQ。近年来的研究结果表明，矿井瓦斯爆炸是一种链锁反应当瓦斯与空气的混合物遇到高温热源后，甲烷分子的链即行断裂，形成两个或两个以上的游离基[CH3丁、[H]十。这种游离基是很不稳定的，要与氧元素结合，再产生两个以上的游离基，新的游离基又进一步参与反应。如此迅速进行下去就会以极其猛烈的形式表现出来，发展成燃烧和爆炸，最终产生二氧化碳和水。 2.瓦斯爆炸的条件 瓦斯爆炸必须同时具备3个条件①有一定浓度的瓦斯；②有一定温度的引爆火源；③有足够的氧。 l瓦斯浓度 瓦斯爆炸有一定的浓度范围，空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为516，瓦斯爆炸界限并不是固定不变的，它受许多因素影响。如可燃气体的混入会使瓦斯爆炸界限扩大，增加爆炸危险性；煤尘混入可以降低瓦斯的爆炸下限；惰性气体的混入会使瓦斯爆炸界限缩小。 2引爆温度 引爆瓦斯的最低温度称为引爆温度（爆发点），瓦斯的引爆温度为650750℃。电气火花、爆破产生的高温气体、煤炭自燃、明火、炽热的金属表面撞击或摩擦产生的火花等都可以引爆瓦斯。 3氧气浓度 实践证明，瓦斯爆炸界限随混合气体中氧气浓度的下降而缩小。氧气浓度下降到12％以下时，瓦斯混合气体就失去爆炸性。这一性质对井下密闭的火区有很大影响，密闭的火区往往积存着大量瓦斯，氧气浓度低于12％时并不会发生爆炸。一旦重开火区或火区封闭不严而大量漏风，新鲜空气不断流入，就有可能发生瓦斯爆炸。 六、煤矿安全规程对CH4的规定 瓦斯事故主要原因是瓦斯积聚，因此煤矿安全规程对井下不同地点的CH4浓度进行了严格的规定，而且在煤矿安全监察条例中也有了明确的要求，如发现瓦斯超标，煤矿安全监察人员责令立即停止作业，并将有关情况报告煤矿安全监察机构，煤矿拒不停止作业的，由煤矿安全监察机构责令停产整顿，可以处10万元以下罚款。由此可见，CH4浓度的规定很严格，已提高到用法规进行监控的高度。瓦斯超限作业不单是违章问题，而且是一种违法行为。煤矿安全规程对不同地点CH4的规定见表4-1。 表4-1矿井不同地点CH4浓度的规定 地点 允许的CH4浓度／％ 超过允许浓度的必须采取的措施 矿井总回风巷或一翼回风巷 ≤0.75 立即查明原因进行处理 采区回风巷、采掘工作面回风巷风流 ≤l.0 停止作业撤出人员，采取措施，进行处理 采掘工作面风流中其他作业地点风流中 1.0 停止电钻打眼停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理 采掘工作面局部及其他巷道内体积大于0.5m空间 2 附近20m以内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理 有监控系统的机采工作面及水采工作面 1.5 控制风流 爆破地点附近20m以内风流中 1.0 严禁爆破 采掘工作面风流中电动机及其开关安设地点附近20m以内风流中 1.5 切断电源，停止工作，撤出人员，进行处理 压入式局部通风机及其开关地点附近10m以内风流中 ≤0.5 不得开动局部通风机 七、瓦斯管理制度 煤矿必须建立以下瓦斯管理制度 1矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班长、流动电钳工下井时，必须携带便携式甲烷检测仪。瓦斯检查工必须携带便携式光学甲烷检测仪。安全监测工必须携带甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测仪。 2瓦斯检测范围。所有采掘工作面、硐室，使用中的机电设备安装地点，有人员作业的地点都应纳入检查范围。 3瓦斯检查次数。低瓦斯矿井每班至少2次；高瓦斯矿井每班至少3次；有瓦斯喷出危险的采掘工作面和瓦斯涌出量较大、变化异常的采掘工作面必须设专人经常检查，并设甲烷断电仪。 4采掘工作面二氧化碳浓度应每班至少检查2次；有煤（岩）与二氧化碳突出危险的采掘工作面，二氧化碳涌出量较大、变化异常的采掘工作面，必须有专人检查二氧化碳浓度。本班未进行工作的采掘工作面，瓦斯和二氧化碳每班至少检查1次；可能涌出或积聚瓦斯（或二氧化碳）的硐室和巷道每班至少检查1次。 5瓦斯检查人员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度，并认真填写瓦斯检查班报。每次检查结果必须记入瓦斯检查班报手册和检查地点的记录牌上，并通知现场工作人员。瓦斯浓度超过煤矿安全规程有关条文规定时，瓦斯检查工有权责令现场人员停止工作，并撤到安全地点。 6在有自燃危险的矿井，必须定期检查一氧化碳浓度、气体温度等的变化情况。 7井下停风地点栅栏外风流中的瓦斯浓度每天至少检查1次，挡风墙外的瓦斯浓度每周至少检查1次。 8通风值班人员必须审阅瓦斯班报，掌握瓦斯变化情况，发现问题，及时处理，并向矿调度室汇报。通风瓦斯日报必须送矿长、矿技术负责人审阅，一矿多井的矿必须同时送井长、井技术负责人审阅。对重大的通风、瓦斯问题，应制定措施，进行处理。 八、预防瓦斯爆炸的措施 矿井瓦斯爆炸的危害极为严重，必须采取有效措施，杜绝此类事故的发生。预防瓦斯爆炸主要从三方面着手，即防止瓦斯积聚、防止瓦斯引爆和防止瓦斯灾害事故的扩大。 1.防止瓦斯积聚 1通风是防止瓦斯积聚的最主要措施，矿井应采取有效的通风措施，使采掘工作面和各种巷道中瓦斯不超限。 2及时处理局部积存的瓦斯。 3对于高瓦斯矿井，单纯采用通风方法将井下瓦斯控制在规定的限度内在经济上和技术上都不合理时，必须进行瓦斯抽放。 4加强瓦斯监测，发现瓦斯超限要及时采取措施，加以处理。 2.防止引爆瓦斯 防止引爆瓦斯的原则是对一切非生产需要的火源，坚决禁止；生产中可能产生的热源，必须严加管理和控制，防止它产生或限定其引爆瓦斯的能力。防止引爆瓦斯主要从以下几方面着手 1消除明火，控制高温热源。 2加强爆破管理。 3加强电气设备管理。 4防止摩擦、撞击火花的产生。 5严格火区管理。 3.防止瓦斯灾害事故的扩大 井下某些地点一旦发生瓦斯爆炸，应使其限制在局部范围内，尽可能缩小其波及范围。采取的措施如下 1实行分区通风，各水平、各采区和各工作面应有独立的进回风系统。 2通风系统力求简单，不用的巷道都要及时封闭。总进风巷与总回风巷间距不得太近。 3装有主要通风机或分区通风机的井口，必须设置防爆门，矿井主要通风机必须装有反风装置且能在10min内改变风流方向。 4在掘进区及回采区之间、工作面以及采区之间，为防止爆炸时火焰的传播引起连续爆炸，应设立隔爆水棚或岩粉棚，并撒布岩粉，还应由通风队定期检查，保持完好。 5各类事故撤退路线的标志、突出矿井的压风自救系统均应保持完好，以便事故发生时能按灾害预防与处理计划的各项规定安全撤退或自救互救。 第二节矿井粉尘事故预防 一、粉尘的产生及来源 1.粉尘的概念及分类 矿井在生产过程中产生的并能在空气中悬浮一定时间的固体微小煤、岩颗粒都叫粉尘。煤矿的粉尘可分为煤尘和岩尘两种，从“一通三防＂角度出发，主要讲煤尘。 煤尘的主要成分是固体碳、可燃物，直径在1mm以下的煤尘能参与爆炸。直径在5μm以下的粉尘能吸入肺引起尘肺病，对人体造成危害，5μm以下的粉尘称为呼吸性粉尘。 2.粉尘的来源 按产生的来源，粉尘可分为原生粉尘和次生粉尘两大类。原生粉尘是指在煤层开采之前，由地质构造等多种因素生成的粉尘。次生粉尘是指在煤矿作业的各个生产过程中产生的粉尘。大部分粉尘是生产过程中产生的次生粉尘，原生粉尘所占比例不大。粉尘在开拓、掘进、采煤、运输及提升各个生产环节中都会产生，其中采煤、放顶、打眼、爆破、装煤（岩）等工序生成的粉尘最多，70～85％的粉尘来自采掘工作面。 二、煤尘在井下的存在状态 煤矿井下各生产环节、各道工序所产生的煤尘，是以一种不均质、不规则、不平衡的复杂运动状态悬浮于空气中，并随风流蔓延开来，井下所有地点都有煤尘的存在。煤尘一部分被风流带出矿井，一部分沉降在井下各巷道和硐室中。井下煤尘按照其存在的状态可分为浮游煤尘和沉积煤尘两种。 1浮游煤尘。飞扬在矿井空气中的煤尘（简称为浮尘）可以形成煤尘爆炸和使矿工得职业病。 2沉积煤尘。煤尘从矿井空气中因自重而沉降下来，附在巷道周边以及积存在巷道内。浮煤中的煤尘（简称为落尘）是发生煤尘爆炸事故的最大隐患。浮游煤尘因自重下沉成为沉积煤尘；沉积煤尘受外界的干扰，如爆破、震动或斜巷跑车冲击等，又可再次飞扬起来成为浮游煤尘。 三、煤尘浓度、分散度及沉积强度 1.煤尘浓度 矿井空气中所含煤尘的数量称为煤尘浓度。它有以下两种表示方法 1质量法1m3空气中含有煤尘的质量，单位为mg/m3或g/m3。 2计数法1cm3空气中含有煤尘的颗粒数，单位为粒／cm3。 我国多用质量法表示煤尘浓度。 2.煤尘分散度 煤尘分散度是指在矿井空气中各种尘粒占总尘粒的百分比。它的表示方法有以下两种 1质量百分比1m3空气中各种粒径煤尘的质量占煤尘总质量的百分比。 2数量百分比1cm3空气中各种粒径的颗粒数占煤尘总颗粒数的百分比。我国把分散度划分为4个计测范围，即小于2μm、35μm、510μm、大于10μm。 3.沉积强度 沉积强度是指每昼夜每采一吨煤巷道中煤尘的沉积量，单位为g/t/每昼夜。 沉积强度是衡量矿井沉积煤尘严重程度和危害程度的重要指标，也是确定矿井清洗煤尘周期或确定井巷散布岩粉量的依据。 四、粉尘的危害 粉尘是有害物质，它的危害主要有以下两个方面 1引起燃烧和爆炸。煤尘在一定条件下能发生燃烧和爆炸，酿成严重后果。严重的煤尘爆炸，甚至破坏整个矿井，造成大量人员伤亡。 2造成矿工职业病。健康的肺组织像海绵一样具有弹性，当井下作业矿工长期大量吸入小于5μm的粉尘，造成肺组织发生纤维化病变，肺泡失去弹性，呼吸困难，出现咳嗽、气短、胸痛、无力等症状，使矿工严重丧失劳动能力，甚至缩短寿命。尘肺病又分为砂肺病、煤肺病以及煤砂肺病三类。 五、煤尘爆炸 1.煤尘爆炸的条件 l煤尘具有爆炸危险性 生产实践和大星的科学实验证明，只有部分煤尘具有爆炸危险性。煤尘的爆炸危险性必须经过专门的部门进行鉴定。此外，也可以根据可燃性挥发分指数判断煤尘的爆炸危险性。一般情况下，可燃性挥发分指数小于10％基本属于无爆炸危险的煤尘，可燃性挥发分指数大于10％属于有爆炸危险性的煤尘。除少数无烟煤外，其余各类煤均属于爆炸性煤尘。煤的挥发分含量越高，煤尘的爆炸危险性就越强。 2有一定浓度的浮游煤尘 具有爆炸性的煤尘，只有呈悬浮状态并达到一定浓度范围，才有可能发生爆炸。爆炸下限指单位体积空气中能够发生爆炸的最低煤尘浓度，一般为3040g/m3。爆炸上限指单位体积空气中能够发生爆炸的最高煤尘浓度，一般为10002000g/m3。煤尘爆炸是在爆炸下限和爆炸上限之间的浓度范围内发生的。产生爆炸威力最强的浓度范围为300400g/m3,小于300g/矿直到爆炸下限，爆炸强度依次变弱；大于400g/m3直到爆炸上限，爆炸强度缓慢趋弱。 3存在引爆火源 在井下能引爆煤尘的火源有爆破产生的火焰、电气设备的电火花、电机车架空线及电缆线破坏时产生的电弧、井下火灾或烟火、瓦斯燃烧或爆炸、各种机械强烈摩擦产生的火花、矿灯故障产生的火花。 2.煤尘爆炸的原因 l内在因素 内在因素是指煤尘本身的爆炸性，如煤尘爆炸性强的矿井就易发生煤尘爆炸，煤尘爆炸性小的矿井就不易发生煤尘爆炸事故。当矿井煤尘的爆炸性确定后，矿井是否发生煤尘爆炸事故取决于外在因素。 2外在因素 1生产过程中产生的煤尘量大，造成巷道空气中的浮游煤尘浓度高且巷道四周沉积的煤尘量也大。 2巷道中的堆积煤尘没有及时清除，一旦形成浮尘，空气中的煤尘含量即可达到爆炸下限。 3煤尘管理松弛或没有采取防尘、除尘、隔爆措施。 4矿井出现了高温火源。 当上述因素在矿井同时存在时，煤尘爆炸事故必然发生。应当指出，矿井粉尘量很大的矿井并不一定经常出现煤尘爆炸事故，只要煤尘爆炸的三要素没有同时出现。所以绝对不能把煤尘没有爆炸性作为放松管理的理由。 3造成煤尘爆炸的点火原因 1瓦斯爆炸引起煤尘爆炸。瓦斯爆炸发生后，冲击波将巷道四周的沉积煤尘吹起成为浮游煤尘，浮游煤尘遇到瓦斯爆炸的火焰，即发生煤尘爆炸。 2爆破引起煤尘爆炸。包括①违章爆破造成煤尘爆炸；②炮泥不符合要求造成煤尘爆炸；③在贯通巷道时，放空炮造成煤尘爆炸；④使用非煤矿安全炸药和延期电雷管引起煤尘爆炸。 3电气事故引起煤尘爆炸。包括①使用非防爆型电气设备引起煤尘爆炸事故；②使用失爆的电气设备造成煤尘爆炸事故；③电缆敷设不当造成煤尘爆炸；④带电检修设备引起煤尘爆炸；⑤矿灯管理和使用不当。 4明火引起的煤尘爆炸。 5由于救灾缺少统一指挥造成煤尘爆炸事故。 6金属摩擦产生火花引起煤尘爆炸。 7雷击引起瓦斯煤尘爆炸。 六、粉尘的防治 1防尘措施。建立完善的防尘洒水管路系统，坚持煤层注水、喷雾洒水，风流净化，爆破使用水泡泥，冲刷巷道，采用湿式打眼，采空区注水，刷白巷道，做好个人防护。 2防爆措施。消除瓦斯积聚，消灭明火。单一的煤尘爆炸较少，多数是瓦斯爆炸引起煤尘爆炸。因此，如杜绝了引爆火源、消除了瓦斯爆炸，就能够控制煤尘爆炸事故的发生。 3隔爆措施。用岩粉棚或水棚隔绝煤尘的传爆，现在多用水棚，每个水棚容量为4075L,总水量按巷道断面计算（要求大于400l/m2，水棚长度不小于30m。 第三节矿井火灾事故预防 火灾是煤矿的主要灾害，除自燃发火外，在现代化的生产矿井中，因机械化程度的不断提高，发生外因火灾的危险性在增大，给安全生产造成很大威胁。因此，研究矿井火灾是确保煤矿安全技术和矿山救护工作的重要任务。 一、矿井火灾及分类 根据热源不同，矿井火灾可分为两大类一类是外因火灾，这类火灾是由外来热源引起的；另一类是内因火灾，这类火灾是可燃物本身受到某些化学或物理作用引起的。这两类火灾，发生最多的是内因火灾。 二、矿井火灾的特点 井下火灾一般发生在有限的空间内，尤其是煤炭自燃往往发生在采空区和煤柱里，特点是燃烧过程比较缓慢，没有较大的火焰，外部征兆不十分明显，火灾初期难以察觉，灭火工作比较困难。由于煤矿生产的特殊性，矿井火灾表现出以下特点 1井下空间狭小，火灾一旦发生，人员躲避及灭火工作较为困难。 2井下火灾往往伴有大量一氧化碳等有毒气体产生，并随风流蔓延。受灾面积大，伤亡人员多。 3发火地点很难接近，灭火时间长，特别是自燃火灾，面积大、隐蔽性强，氧化过程又比较缓慢，发火后长时间不易扑灭，有的火区长达几十年。 4火灾不仅烧毁大量的煤炭资源和设备，为了灭火，往往还要留设大量的隔离煤柱来封闭火区。如大同矿区各矿因井下煤炭自燃而造成的冻结和呆滞煤量达到一千多万吨。 5在有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井中，火灾产生的高温和明火容易引起爆炸事故。 三、发生外因火灾的原因 1明火引起火灾。如在井下抽烟、烧（电）焊、使用电炉、使用灯泡取暖、把易燃物点燃引起火灾。 2电火花引起火灾。如电气设备保护装置失灵、电缆、电动机、煤电钻损坏或超负荷，电流短路等出现火花与着火。 3违章爆破引起火灾。如使用受潮、变质炸药进行爆破，或因炮眼深度不够、封泥量不足而引起燃烧火焰。 4机械摩擦与撞击引起火灾。如带式输送机打滑、斜井跑车摩擦起火、采煤机截齿碰打煤层中的夹石及黄铁矿结核等出现火花。5瓦斯、煤尘爆炸引起的火灾。 四、外因火灾的预防 外因火灾的预防主要从两方面进行防止失控的高温热源；尽量采用不燃或耐燃材料，同时防止可燃物的大量积存。因此，预防外因火灾主要采取以下措施 1选用不燃材料。 2严禁明火取暖、施工。 3严格控制易燃物品的堆放。 4设置防火材料、器材和设施。 五、煤炭自燃的原因 煤炭自燃是因为煤在常温下与空气中的氧气发生氧化反应产生热量，如果产生的热量不能很好散发并继续积聚，使煤体温度上升，当达到煤的着火温度时，就会引起的自燃。 六、煤炭自燃的条件 煤炭自燃必须同时具备三个条件，即煤有自燃倾向性、有连续供氧的条件、热量易于积聚。 七、煤炭自燃的征兆 煤炭自燃的征兆有 1巷道出现雾气或巷壁“挂汗”。 2风流中出现火灾气味，如煤油味。 3火区中温度及水温升高。 4当空气中有害气体增加时，人们会出现头痛、头晕、精神疲倦等不舒服的感觉。 5有一氧化碳出现。 八、井下容易发生煤炭自燃的地点 以下地点容易发生煤炭自燃 1采空区，特别是有大量浮煤又未及时封闭或封闭不严的采空区。 2巷道两侧受地压的煤柱。 3巷道堆积的浮煤或冒顶片帮处。 4与老窑连通处。 九、煤炭自燃的预防 预防煤炭自燃的技术措施主要有以下几种 1合理的开拓方式、采煤方法和通风系统。在进行开拓设计及选择采煤方法时应遵循开采自然发火严重的厚煤层或近距离煤层群时，可以将运输大巷、回风大巷、采区上（下）山，集中运输平巷和集中回风平巷等服务年限比较长的巷道布置在煤层底板岩石中；厚煤层分层开采的区段巷道应垂直布置，避免对因上下分层巷道内错或外错时形成的阶梯煤柱造成压力；上下区段巷道采用分层分掘的方法时，尽量采用长壁式采煤方法，推行综合机械化采煤，推广无煤柱开采；矿井通风网路结构简单，主要通风机与风网匹配，通风设施布置合理，通风压力分布适宜。 2防止漏风。漏风是造成煤炭自燃的主要原因。漏风量取决于漏风风路两端的风压差和风阻。因此，预防漏风的技术措施就是尽可能地增加风阻和降低漏风风路两端的风压差。 3预防性灌浆。预防性灌浆是将水、制浆材料按适当的比例混合，制成一定浓度的浆液，借助输浆管路送往可能发生自燃的地区。其作用体现在①浆液中的固体物沉淀，充填于浮煤缝隙之间，包裹浮煤，隔绝氧气与煤体的接触，杜绝漏风，防止氧化；②浆液中的水分有助于增加煤的外在水分，抑制煤自热氧化，同时有利于自热煤体的散热。 预防性灌浆是防止煤炭自燃的一项传统措施，也是目前使用比较成功、稳定性好的措施。 4阻化剂防火。阻化剂防火技术是利用某些吸水性很强的化合物（氯化钙、氯化镁等）以及某些工厂的废液、副产品，喷洒于煤壁、采空区或注入煤体内部，在煤粒表面形成液态膜，隔离氧气与煤体的接触，阻止或延缓煤炭氧化，达到防止自燃的目的。 十、煤矿安全规程对防火的有关规定 1.煤的自燃倾向性划分 煤矿安全规程规定，煤的自燃倾向性分为容易燃煤、自燃和不易自燃三类。 2.对容易自燃煤层的采煤工作面采用后退式开采的规定 对开采容易自燃和自燃的煤层，特别是中厚煤层和厚煤层，采煤工作面必须采用后退式开采。后退式开采的采煤工作面，其进、回风巷均在煤体内，进、回风巷随工作面的推进逐渐垮塌报废，采空区的后方也随工作面推进而逐渐压实，采空区的漏风只在工作面进、回风两端间风压差造成的漏风区域。采空区的漏风随采空区顶板压实情况形成三带，即漏风较大的散热带、漏风适宜的自燃带、窒息带（漏风很小煤炭处于窒息状态）。三带的分布也随工作面向前移动而移动。若采用前进式开采，采煤工作面进、回风巷每一侧均紧靠采空区，整个采区的风压差均作用于采空区，漏风的范围和强度均较后退式要大，采空区内自然发火的概率就会大大增加。因此，开采容易自燃和自燃的中厚煤层及厚煤层必须采用后退式开采。 采煤工作面应根据自然发火期来确定采区的开采期限。这就要求采煤工作面有较快的推进速度，布置采区要限制一定的长度，能在自然发火期内结束开采，得到及时的封闭处理，从而破除自然发火条件，减小自燃火灾发生的可能。如采煤工作面推进速度加快后，采空区的自燃带在自然发火期内很快地转移到窒息带内，破除了自然发火的条件。同样，在厚煤层分层开采的巷道布置时，要对分层的联络巷的间距和分层巷道超前掘进的距离进行限制，要求在自然发火期内结束回采，并报废充填封闭，防止自然发火。 回采工作面在回采过程中不得任意留设计外的煤柱和顶煤。采煤工作面采到终采线时，必须采取措施使顶板冒落严实。回采工作面在回采过程中留设了设计外的煤柱和顶煤，不仅增加了煤炭资源的损失，更主要的是这些设计外的煤柱和顶煤受矿压和采动的影响会被压垮，采空区内积存大量的碎煤，为自然发火创造了条件。同样，采煤工作面采到终采线时，必须采取措施使顶板完全冒落严实，并对采空区及时予以封闭，目的是最大限度减少通过终采线向采空区的漏风。 3.对煤巷掘进时出现的冒顶区，要求及时进行防火处理的规定 目前，我国综掘工作面由于综掘速度快，巷道的支护和前探梁不能及时跟上，煤巷掘进冒顶的事故率有较大幅度的增长。现场为了加快巷道的掘进，常采用超前支护的方法渡过冒顶区，不做防火处理，等到掘进巷道贯通构成系统后，再做防火处理。这样在掘进期间，由于冒顶区没有及时进行防火处理，冒顶区内积存的碎煤就会缓慢氧化，达到一定温度就会出现冒烟或明火，引起巷道自燃，严重影响矿井工作和生产安全。近年来，这种巷道高冒区的自燃火灾事故率在不断上升，其原因也是对冒顶区没有及时地做防火处理。因此，对巷道中出现的冒顶区必须及时进行防火处理，如用砂子或凝胶等充满充实，并定期检查。 4.对火区周围采掘条件的规定 不得在火区同一煤层的周围进行采掘。如在火区同一煤层周围进行采掘，由于采掘工作的影响，必然会使火区周围的煤柱和顶板遭到破坏，采掘工作面与火区间会形成无数个小的裂隙和通道，邻近的采掘工作面就会向火区漏风，引起复燃。同时，已封闭火区中的有害气体和瓦斯也会通过这些裂隙和通道涌入周围的采掘工作面，造成人员中毒、窒息和瓦斯事故。甚至火灾蔓延波及周围的采掘工作面，形成更大的火灾和火区范围。因此，不允许在火区同一煤层周围进行采掘。需要在火区的同一煤层同一水平的两侧和下部区段进行采掘工作时，必须遵守以下条件 1采掘工作面与火区之间必须留有足够宽度（或厚度）的煤（岩）柱，目的是使所留的煤（岩）柱在采动压力的作用下，仍能保持稳定，不受破坏，有效地与火区隔离，不影响火区的封闭状态和灭火工作。隔离煤（岩）柱的宽（厚）度，取决于顶板的稳固性、岩性、构造以及采煤方法和顶板管理等多种因素。 2在掘进巷道时，必须按作业规程规定的方向进行掘进，精确测量，注意隔离煤柱的位置，不能偏向。特别要防止误穿火区或误冒火区，否则穿透火区后，又会形成漏风通道，使火区得到充分供氧条件，加大火区火势，不仅无法封闭火区而且也给采掘工作的安全造成极大的威胁。 3倾角大于35的煤层不得在火区下部区段进行采掘工作。这是因为煤层的倾角大于煤的安息角后，所留的隔离煤柱很难留住，往往是下区段采煤工作面回采后，上部所留的煤柱随回采工作面顶板的垮落一起向下塌落，造成下区段的采空区仍与上区段的火区连通，起不到与火区隔离的作用。因此，对倾角大于35的煤层，必须加强火区的灭火工作，只有等上区段的火完全熄灭，经注销或启封后，才允许在下区段进行采掘工作。 第四节矿井水灾事故预防 水灾对煤矿安全生产威胁也很大，采取措施防止水灾发生是煤矿安全生产的重要任务。 一、矿井水对煤矿生产的影响 在煤矿生产建设过程中，经常会遇到水的威胁。大气降水、地表水和地下水等都可能通过各种通道进入矿井，这些流入矿井的水统称为矿井水。各矿的水文地质条件不同，流入矿井的水量差别也很大。当矿井涌水超过正常排水能力时就会酿成水灾，给生产造成严重的后果，甚至威胁着工人的生命安全。矿井水对煤矿生产的影响具体表现在 1矿井水可造成顶板淋水，使巷道内空气湿度增加、泥水增多，不利于生产，影响工人身体健康。 2在生产建设过程中，矿井水量越大，安装的排水设备就越多，排水费用就越高，煤炭开采的成本也越大。 3矿井水的存在会对金属设备、钢轨和金属支架等产生腐蚀，缩短生产设备的使用寿命。 4矿井水量一旦超过矿井的排水能力或突然涌水，轻者会造成矿井巷道或采区被淹，导致停产，重者会矿毁人亡。 5部分矿井由于受到水的威胁，开采时不得不留设相当规模的安全煤柱；有的井田由于水文地质条件复杂，一时难以开采，这必然影响煤炭资源的充分利用。 二、矿井的充水源 1.地表水 开采江河、湖泊、水库等地表水影响范围内的煤层时，因洪水暴发，水位上升，地表水由井口灌入井下或通过较大的裂隙、冒落区进入井巷，造成水灾。 2.地下水 地下水是指含水层、石灰岩溶洞水。这种水分布广、含水量大，一旦发生透水事故，容易淹井。1984年6月2日，河北开深范各庄矿因奥陶系岩溶水通过陷落柱进入井巷，发生突水事故，仅21h全矿就被淹没，突水量高达2053m3/min,这次突水先后淹没范各庄矿和吕家蛇矿，林西矿、赵各庄、唐家庄等矿的安全也受到威胁。 3.断层水 断层水因地质变化出现断层后，含水层的水串通在一起形成的，采掘时如果没有采取有效措施，碰到断层水往往容易发生透水事故。 4.老空水 老矿井、采空区经过长时间的地面、地下水汇集，一经透出，来势凶猛，短时间内就有淹井的危险。1984年6月1l日，河南南阳煤矿前进井新投产的工作面，在放顶煤的过程中，发生穿透老空水的重大淹井事故。2010年3月28日13时40分左右，山西华晋焦煤公司王家岭矿发生透水事故，事故发生时，井下261人作业，经过艰苦援救，115人获救，38人遇难。 5.钻孔水 勘探打钻后没有按规定封孔，便造成钻孔积水。有的钻孔穿透多种岩层，含水层的水透入钻孔，当采掘工作遇到钻孔时，可能发生钻孔透水事故。如蛟河煤矿回采工作面碰到钻孔，发生透水事故，淹没5个采掘工作面。 钻孔水以两种形式出现一种是矿井开采过程中，引起含水层破裂，造成严重的顶板淋水；另一种是废井（老窑）复建时，遇到裂隙水。 三、矿井水灾事故的发生原因 以下几种情况会造成矿井水灾事故 1地面防洪、防水措施不当，或对防治工程设施管理不善，雨季山洪由井巷或塌陷裂隙灌入井下，造成水灾。 2水文地质情况不详，采掘地点接近老窑积水区、充水断层、陷落柱、富含水层以及穿透隔离煤柱时，未执行探放制度，盲目施工。有的虽然进行了探放水，因制定的措施不严密，造成淹井事故。 3井巷位置设计不合理。如将井巷置于不良地质条件中或接近富含水层，导致顶板透水。 4施工质量低劣，致使井巷严重塌落冒顶、跑砂、透水或钻孔误穿巷道造成顶板富含水层透水。 5乱采乱掘，破坏防水煤柱，造成透水。 6测量误差，导致巷道穿透积水区引起透水。 7当矿井发生大的透水时，无防水闸门，或虽有防水闸门，但组织不当未及时关闭或因年久失修关闭不严而造成淹井。 四、透水规律 透水的一般规律如下 1凡是与地面、井下水相互贯通的采空区、废巷、断层、裂隙等都一定有水的积存。这条规律说明，当井下采掘工作遇到有补给水源的采空区、废巷、裂隙、钻孔等，必须采取防水措施，以防止透水事故的发生。 2积水区的水位越高压力越大。在处理水位高的积水时，因作用于煤（岩）壁的压力大，煤（岩）会被压破造成穿水，必须采取分段的方法，将高位积水由上而下，分段进行探放，疏干积水。 3透水前一定有预兆。这是从多次事故的教训中总结出的一条结论。若广大井下职工掌握这一规律，发现透水预兆时，撤出人员，停止作业，采取措施，加固探放水地点的支护，就可防止透水事故的发生，减少损失。 五、矿井透水前的预兆 透水前的预兆有煤壁挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或出现裂隙渗水、水色发浑、有臭味等。不同水源的透水预兆不同。 1.冲积层水 在浅部开掘井巷时，常会遇到冲积层水。冲积层水的特点一般是开始水小，水色发黄且夹有砂子，随着透水通道的畅通，水量逐渐加大。 2.小窑老空水 小窑老空积水时间很久，水量补给较差，一般属于“死水＂。所以，老空积水的特点是挂红、酸度大、水味发涩。 3.断层水 断层附近岩层比较破碎，所以会出现工作面来压，淋水增大，有时在岩缝中会见到淤泥，底部出现射流，水呈黄色，断层水补充条件较好，多属“活水”，因此很少出现挂红，水无涩味。 4.岩溶水 当采掘巷道接近岩溶水时，可出现顶板或底板来压、柱窝和裂缝渗水现象。由于岩层长期受水侵蚀，水呈黄色或灰色，有时还带有臭味，有时也有挂红现象。 六、矿井水灾的防治 矿井水灾的防治可分为矿井水防治和矿井排水两部分。前者采用各种方法阻止水流入井巷或尽量减少流量，属于积极防治。后者利用巷道排水沟、水仓、水泵、管路等设施排除矿井中的水，属于消极防治。 1.地面防治水 地面防治水是防止或减少大气降水和地表水大量流入矿井的重要措施，是保证矿井安全的第一道防线。特别是以降水和地表水为主要充水水源的矿井，必须经常进行地面防治水，尤其是雨季到来前，更要做好各项工作。地面防治水工作包括填塞通道、排出积水、挖排洪沟、筑防洪堤、整铺河底、填堵地表裂缝及河流改道等。 2.井下防治水 煤矿井下会受到地表水、活水、承压水、老窑积水及断层水的威胁，井下防治水必须掌握出水原因，做好预防工作。 1留设防水煤（岩）柱。在相邻矿井之间、积水区与生产区之间、含水断层带两侧、破碎带附近都必须留设防水煤（岩）柱。 2开采煤层顶板以上、底板以下与含水层、水淹井巷的距离要符合安全厚度的要求。 3开采水害威胁较大的煤层时，除积极搞清水文地质情况外，还要在井下适当地点建筑水闸门，以便与其他地区隔离。 4有突水可能的地区、含水层、导水断层要进行疏放水，加大排水能力，消除水源对采掘工作的威胁。 5注浆堵水。 3.井下探放水 探水是指采掘过程中用超前勘探的方法，查明采掘工作面顶底板、侧帮和前方水体的具体位置、产状等。探放水应遵守以下规定 1采掘工作必须坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采＂的原则。采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线，进行探水，确认无突水危险后，方可前进①接近水淹或可能积水的井巷，采空区或小煤矿时；②接近水文地质情况复杂的区域，并有透水征兆时；③接近含水层、导水断层、溶洞和陷落柱时；④打开隔离煤柱放水时；⑤接近可能同河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时；⑥接近有出水可能的钻孔时;⑦接近有水或稀泥的灌浆区时；⑧底板原始导水裂隙有透水危险时；⑨接近其他可能出水区时。 2井下探放水时的安全措施①探前应加固探水地点附近的巷道支架，背好顶帮，并在工作面迎头打好坚固的立柱，清理巷道，挖好排水沟；②在打钻地点或其附近安设专用电话，并与受水灾威胁的相邻地点有信号联系，一旦透水可立即通知有关人员撤离危险区；③在预计水压较大的地点探水时，必须先安好孔口管和控制闸阀；④孔口管和孔壁之间必须灌注水泥浆固定，并进行耐压试验，达到能承受的设计压力后，方准继续钻进；⑤特别危险的地区，还应该采取开掘安全躲避硐、规定撤人的避灾路线等安全措施；⑥钻探时，应注意钻孔情况，如发现煤岩松软、片帮、工作面来压或钻孔中有水压、水量突然增大以及顶钻等异常情况时，必须停止钻探，进行检查，监视水情，并报告矿调度室，严禁将钻杆拔出；⑦发现危险时，应立即撤出所有受水灾威胁的人员，然后采取措施，进行处理；⑧钻孔接近采空区，预计可能有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分；⑨如果瓦斯或其他有害气体超过允许浓度时，必须立即停止钻探，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，采取措施，进行处理。 第五节矿井顶板事故预防 冒顶事故是煤矿中最常见、最容易