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E 矿井五大灾害预防讲义 第一章 瓦斯 一、 概念 矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。有时单独指甲烷。矿井瓦斯是指煤矿生产过程中从煤层、岩层中涌出的各种有害气体的总称。 组成成份第一种是可燃性和爆炸性性气体，主要是甲烷。第二种是窒息性气体主要是二氧化碳。第三种是有毒有害气体主要是指一氧化碳，二氧化硫、硫化氢、二氧化氮等。 矿井甲烷的成因是古代植物成煤过程中的一种气体。每生成一吨煤，可伴生1000米左右的甲烷。由于甲烷的渗透性和扩散性很强，在漫长的地质变化过程中，部分甲烷已扩散到邻近地层和地面大气层中去，另一部分仍保留在煤体和围岩中，在进行开采时，这些甲烷就涌逸出来。 二、 甲烷的性质 是一种无色、无味、无嗅的气体比空气轻相对于空气的比重为0.554，标准状态下重量0.716KG/ m；甲烷有很强的扩散性和渗透性,扩散能力比空气在1.6倍,甲烷微溶于水,本身无毒,但浓度很高时氧含量相对减少，能使人窒息死亡，当空气中甲烷浓度升高，氧含量降到17，使人感到呼吸困难，氧含量降到12以下，使人窒息死亡；甲烷不助燃，但与空气混合可燃性、爆炸性。 三、 甲烷在煤岩中的存在状态 1、 游离状态（自由状态）以自由气体状态存在于煤岩的裂隙、孔洞之中。其特点是可以在裂隙和孔洞中自由运动，并能显现压力，压力最高可达3070个大气压，极易放出。 2、 吸附状态（结合状态）它的分子紧紧附着在煤、岩体的孔壁上，互相吸引在一起。其可分为吸着状态与吸收状态，前者是指甲烷被吸着在煤体或岩体微孔及其表面上，并形成一层甲烷薄膜，这种薄膜是由于煤中的碳分子与甲烷中的碳氢分子有很强的吸引力而形成的。后者是指甲烷存在于煤体微粒内部。其特性不能自由运动。 3、 两者之间的相互转化当外界条件发生变化时，游离与吸附状态的甲烷可以相互转化，当外界的压力升高或温度降低时，一部分游离状态的甲烷便转化为吸附状态的甲烷，这现象叫“吸附”；反之当外界压力降低或温度升高时，甲烷便从吸附状态转化为游离状态，这种现象叫“解吸” 外界压力升高、温度降低（吸附） 游离甲烷吸附甲烷 外界压力降低、温度升高（解吸） 甲烷在解吸过程中会放出很高的能量，一部分转化为热能，使工作面温度升高，大部分转化为破坏力很强的动能，对煤矿安全生产有严重威胁。 四、 矿井甲烷的涌出形式 普通涌出是指甲烷通过煤体或岩石的微细裂隙，从其暴露表面上均匀、缓慢、连续不断地向采掘空间释放。其特点是涌出时间长、范围大、涌出量多，速度缓慢。 特殊涌出包括瓦斯喷出，煤与瓦斯突出,前者是指大量的甲烷在压力作用下从煤体岩体裂缝中喷出的现象。后者是指当采掘工作面接近充满大量的具有很大压力的高瓦斯带时，在很短时间内，在压力作用下，破碎的煤和瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出，还出现很强的动力冲击波和响声，这种涌出形式称之为煤与瓦斯突出。 五、 瓦斯含量及矿井瓦斯涌出量 瓦斯含量是指煤层或岩层在自然条件下单位重量或单位体积所含的瓦斯数量。其单位米/吨，米/米。它是计算煤层瓦斯储量的基数，也是用来预算矿井开采过程中瓦斯涌出量的主要参数，它与成煤条件、煤的碳化程度、煤层贮存条件、煤田地质和水文地质条件有关。 矿井瓦斯涌出量是指矿井在生产过程中涌进采掘空间的瓦斯量，一般是普通涌出。 矿井瓦斯涌出量的表示方法绝对瓦斯涌出量（矿井单位时间内所涌出的瓦斯量单位米/日或米/分）相对瓦斯涌出量（指矿井在正常生产情况下，月平均日产一吨煤的瓦斯涌出量；单位米/吨）。 矿井瓦斯等级根据矿井相对涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯形式划分为1、低瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量小于或者说等于10m/t,且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m/min；2、高瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量大于10m/t,矿井绝对瓦斯涌出量大于40m/min；3、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。 六、 影响甲烷涌出量的因素 1、自然因素（1）开采煤层和邻近煤层的甲烷含量的大小这是矿井瓦斯涌出量的决定因素。（2）大气压力的变化大气压力受到季节、天气、温度的变化的影响而不断变化，当在地面温度升高，大气压力降低时，井下也会受到影响，煤体中的甲烷压力相对增大，涌出量增加。再者温度由于温度升高,煤体中的甲烷相对压力增大,涌出量增加,再者温度升高,吸附的甲烷解析,更增加了甲烷涌出量。（3）地质构造当采掘工作面接近地质构造时，因这些地层受到破坏，裂隙发育，空隙度大，甲烷含量高，所以甲烷涌出量增大，这些地方常常会发生瓦斯突出或喷出现象。 2、开采因素（1）开采规模是指矿井的开采深度、范围。开采规模越在甲烷涌出量越大。（2）开采方法开采方法是指开采顺序、回采方法及生产工艺过程等。后退式开采比前进式开采的甲烷涌出量小。采空区丢煤多的采煤方法甲烷涌出量大，全部垮落法比充填法管理顶板甲烷涌出量大，同一工作面不同工序的甲烷涌出量不均匀，一般在落煤、放炮、放顶及顶板周期来压时甲烷涌出量大。（3）通风方法抽出式通风瓦斯涌出量随负压升高而增多，随风压降低而减少。 七、 瓦斯爆炸的条件及危害 1、瓦斯爆炸的条件必须同时具备下列条件一是瓦斯浓度达到5-16，二是高温火源一般点燃温度为650-750℃。三是有足够的氧含量，氧含量不小于12。瓦斯浓度小于5只会燃烧不会爆炸，当瓦斯浓度为9.5爆炸力最大,这是因为当一定浓度的甲烷吸收足够的热能后,就将分解出大量的活化中心,完成整个氧化反应,并放出一定热量。如果生成的热量超过周围介质的吸热和散热能力,而混合物又有足够的瓦斯与氧气存在,那么就会生成更多的活化中心,使氧化过程迅猛发展成为爆炸；若参与反应的瓦斯浓度低于5，氧化生成的热量与分解的活化中心都不足，则这一反应不能成为爆炸；若瓦斯浓度高于16，相对来说氧的浓度就不够，不但不能生成足够的活化中心，而且因为瓦斯的热容量大（约为空气2.5倍）,氧化生成的热量为周围介质所吸收,当然也不会成为爆炸. 甲烷的爆炸界限并不是固定不变的,它受温度、压力以及煤尘、其它可燃气体、惰性气体的混入等因素影响。当混合气体的初温越高，爆炸界限就越大，实验证明初温20时，甲烷爆炸界限为6.0-13.4,700℃时为3.25-18.75,因此当矿井发生火灾时,高温会使原来不具备爆炸条件的甲烷爆炸。煤尘和其它可燃燃气体（CO H2）其爆炸的界限过大，若煤尘飞扬，瓦斯的浓度为3以上就可能爆炸。混入惰性气体时起阻碍爆炸作用。 甲烷最容易点燃的浓度是7-8,甲烷遇高温火源并不立即爆炸和燃烧,而需经过一段很短时间后方可点燃,引火延迟时间称为感应期.甲烷的热容量很大，需要吸收一定的热量后，才开始分解与燃烧，感应期的长短，在压力一定时取决于甲烷的浓度与火源温度，在爆炸界限内甲烷浓度越高感应期越长，火焰温度越高感应期越短；爆破时的一瞬间温度可达2000℃，但时间仅为千分之几秒，所以不会引起甲烷爆炸，但若炸药变质、装药、装炮泥不合规定，就有可能使火焰存在时间长。 氧气浓度低于12，甲烷混合气失去爆炸性，为防止火区内瓦斯爆炸，应控制火区氧含量。 2、预防瓦斯爆炸事故的措施 （一）防止瓦斯积聚的措施一是加强通风合理选择最佳的通风系统；二是经常检查井下通风情况及瓦斯浓度煤矿安全规程第二编第二章第二节第133条-150条对瓦斯的检查与防治有具体规定。三是处理局部瓦斯积聚。 （1）瓦斯经常积聚在采面上隅角和采空区边界其排除方法上隅角瓦斯排放方法引导风流带走甲烷,利用水风扇排除;改变回采工作面的风流方向实现下行通风改变采空区内漏风方向带走瓦斯。 （2）采煤机附近瓦斯积聚的处理如回采工作面采煤机跟前的甲烷积聚,加大风量提高风速仍无效,可采用水力引射器吹散此区的瓦斯。 （3）顶板冒落的空洞内的甲烷积聚处理用砂土充填冒落空洞，用导风板或风筒接岔引入风流吹散。 （4）顶板附近的瓦斯层状积聚的处理A、提高巷道内风速使其大于0.5-1米/秒.B采用导风板或风筒接岔向层状带引入风流吹散甲烷.C如顶板裂缝不断有较多的甲烷涌出,可用木板背严顶板并黄土填实,如顶板有集中的甲烷来源.可向顶板打钻抽放. （5）盲巷积聚甲烷的处理大量血的事实证明大部分瓦斯爆炸事故都是发生在停电、主扇、局扇停风，再恢复生产时未按规定排放超限的瓦斯而造成的。 排放方法一是逐节排放法至少二人进行盲巷 所涉及的区域机电设备切断电源，且不准有人 工作局扇距回风口10米之外 三通排放 逐节排放法 三通排放法 钻孔排放法 （二）防止甲烷引燃的措施明火严禁携带烟草与点火物品入井、井口房瓦斯抽放站、主扇房周围20米内禁止烟火，井下禁止使用电炉，井下进行电焊、气焊和喷灯焊接时，履行严格手续，加强井下火区管理。放炮瓦斯矿井中必须使用煤矿安全炸药，不合格的或变质的炸药严禁使用，爆破时其装药量、雷管、炮泥及放炮地点的甲烷浓度符合规程要求；电火井下使用的机械和电气设备以及供电符合规程要求，防爆性能完好，使用风电闭锁与瓦斯电闭锁；机械摩擦火花金属中加入铍、铬能降低磨擦火花的点燃性能。 三限制瓦斯爆炸范围扩大的措施实行分区通风，通风系统力求简单，总回、总进风间距不要太近；主扇出风口安装防爆门；主扇必须装有反风装置能在10分钟内改变巷道中的风流方向；在相邻的采区煤层的巷道中设置粉棚、水棚、水幕或撒布岩粉，以阻止瓦斯爆炸火焰的传播；编制周密的预防与处理瓦斯爆炸的措施。 （四）瓦斯喷出的预防在含有瓦斯煤层（或岩层）的地质构造带，常分布有大量的裂隙和空洞，其中有些贮存着大量高压游离瓦斯，当采掘工作面与之构通时，瓦斯急剧地喷出。称为瓦斯喷出。预防措施加强矿井地质工作，摸清矿井地质构造，根据防止瓦斯喷出的需要决定邻近煤层的开采顺序和顶板管理方法；探明采掘地区的地质构造，在掘进工作面的前面或两侧打钻孔，以探明是否有断层、裂缝和溶洞其分布位置和瓦斯贮存情况；将瓦斯引至回风流；封堵裂缝；对有瓦斯喷出的工作面要有单独的通风系统。 （五）煤（岩）与瓦斯突出及其预防其是采煤过程中的一种煤（岩）与瓦斯突然运动，它是一种极其复杂的动力现象在很短的时间内使采掘工作煤壁遭到破坏，并从煤层内以极快的速度向采掘空间喷出大量的煤（岩石）和瓦斯，充满巷道，并伴随有巨大的声响和强大的冲击作用。其原因有瓦斯作用假说、地压作用假说、综合作用假说。1）、其突出影响因素有地质构造、地压（煤层埋藏越深，危险性越大）、瓦斯压力与含量、煤的结构与强度（强度越小、危险性越大）水文地质（矿井涌水量比较大，突出危险性越小，地下水带走了瓦斯）、围岩性质（煤层顶底板坚硬而致密的岩层，厚度大弹性潜能较大，采掘工作面易产生应力集中，突出危险大）、经及外力冲击及煤的自重。2）、突出预兆层理紊乱，煤层变软，暗淡无光，煤层粉碎、干燥，煤层受挤压褶曲、厚度变大，倾角变大等；采掘工作面有支架压声响，顶压增大，煤壁外鼓、掉碴，煤岩自行剥落，打钻时垮孔顶钻、喷孔以及电机过负荷等；甲烷涌出异常，忽大忽小，使人感到发冷发闷，煤尘增大，气味异常，打钻时喷煤、瓦斯等。3）、突出的预防措施开采解放层（区域性措施）局部性措施（超前钻孔、水力冲孔、震动性放炮、松动爆破、专门支架） 六）危害一是爆炸产生高温可能引起井下火灾，烧毁巷道与设备。二是爆炸产生高压气体产生冲击波毁坏巷道与设备；三是产生大量一氧化碳等有害气体使人中毒死亡。 第二章 顶板 一、 煤层的赋存状态 1、分类 薄煤层煤层厚度在1.3米以下; 中厚煤层 煤层厚度在1.3-3.5米以下; 厚煤层煤层厚度在3.5米以上 2、煤层的产状 要素走向倾斜层面与假想水平面的交线；倾向倾斜层面上与走向线在垂直向下的倾斜线在水平面上的投影所向的方向。倾角倾斜层面上与假想水平面之间的所夹的锐角.缓斜煤层倾角25以下；倾斜煤层25-45；急倾斜煤层45-90；8以下为近水平煤层。 二、地质构造对煤矿安全生产的影响 在地壳运动过程中岩石改变了原始埋藏状态，发生了一定的变形或变位，产生新的结构称为地质构造。 褶皱岩层受到水平的挤压而发生波状弯曲，但仍保证岩石的连续性和完整性的构造。分为向斜（岩层在剖面上表现为层面下凹的歪曲水平切面上表现为核部为老岩层两翼是新岩石）和背斜（岩层在剖面上表现为层面下凹的歪曲，水平切面上表现为核部为新岩层两翼为老岩石）大型的斜轴部附近顶板压力常有增大现象，必须加强支护，否则容易发生局部冒顶、大面积等事故，给顶板管理带来困难，有瓦斯突出的矿井，向斜附近是瓦斯突出瓦斯区。 断层岩层沿断裂面发生显著位移的断裂构造。 根据断层上下盘相对位移方向分为正断层（岩石断裂后上盘相对下降，下盘相对上升）。逆断层（岩石断裂后上盘相对上升，下盘相对下降）。平推断层（岩石断裂后两盘作水平移动）。 根据断层走向与岩层走向的关系分为走向断层、倾向断层、斜交断层。 断层破碎带对煤矿安全生产的影响断层破碎带是水和瓦斯的良好通道。地表水和含水层水能沿着断层破碎的缝隙流入井下，有时还可能发生透水事故，井巷通过破碎带时必须注意防止瓦斯、冒顶事故。 三、矿井开拓 矿井储量井田范围内可采储量的全部储量。工业储量｛可采储量加设计损失｝。 矿井服务年限指矿井从投产到转产的年限。煤田划分为井田，井田划分为阶段和水平。 矿井巷道的分类 开拓巷道为全矿井、一个水平或两个以上采区服务的巷道。井筒、井底车场、石门、运输大巷、回风大巷，由开拓巷道所圈定的煤量称为开拓煤量。 准备巷道为一个采区内的一个或几个采煤工作面和掘进面服务的巷道和硐室。采区上下山、采区车场、采区煤仓、区段石门。由准备巷道所圈定的煤量为准备煤量。 回采巷道直接为一个采煤工作面服务项目巷道称为回采巷道。区段运输平巷、区段回风巷、开切眼。 井田开拓方式在井田范围内，从地面向地下开掘一系列巷道进入煤层，建立矿井提升、运输、排水和动力供应等生产系统，称为井田开拓。分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓。 四、井巷支护 1、巷道支护的基本原理巷道在未开掘前，地下岩体处于相对平衡斩原始应力状态。巷道掘出后，就破坏了这种原岩应力，打破了原有的平衡，应力重新公布，形成了集中应力。同时岩体三向压缩转变为二向压缩。巷道的周围的围岩是否破坏取决于1集中应力的大小;2围岩的强度.如果集中应力大于围岩的强度，岩体就会破坏，集中应力要向围岩内部转移。在转移过程中集中应力降低，围岩承载能力加强，直到重新平衡。因此巷道维护需要从提高围岩强度与控制围岩应力两个方面入手。提高围岩强度的方法一是合理选择巷位置，应布置在比较坚硬、不受地质构造影响的地带，二是减少对巷道围岩的破坏与震动，采用光面爆破，推广机械破岩等，三是应及时支护，严禁空顶作业特别是进行锚喷或注浆以提高围岩强度，充分发挥围岩本身的支撑能力。 2、巷道支护的类型分为A、直接支撑岩体的支护方式（支撑式）包括棚式支架和石材整体式支架。B、补强岩体，利用岩体本身维护巷道的支护方式（补偿式）包括锚杆支护、喷射混凝土支护、锚喷支护。 4、锚杆支护的原理可分为集中（端头）锚固和全长锚固前者是通过眼底端的锚头和另一端的紧固部分使锚杆受张拉而抑制围岩变形与松动。可分为楔缝式锚杆、涨壳式锚杆、树脂锚杆预应力锚索。后者是通过杆体与孔壁间的胶结材料、使锚杆在全长范围内与岩石粘结在一起对岩体产生锚固作用。包括砂浆锚杆、树脂锚杆。其锚固方式分为机械锚固型（靠摩擦力起锚固）与粘结锚固（靠粘结力起锚固作用）。锚杆支护原理（1）加固拱（挤压组合拱）通过锚杆的作用使围岩形成一个具有一定厚度的能够维持自身稳定而具有防止其外部围岩松动的加固拱从而保持围岩稳定。（2）悬吊作用 将要冒落的软弱岩层或围岩悬吊于深部坚固稳定的岩体上，由锚杆来承担这些岩体的重量。（3）组织梁作用 在层状岩层中通过锚杆作用将一层层岩石组成一个整体，提高其承载能力。在此基础上为防止岩石松动和风化可喷射5-20CM的砂浆或混凝土即为锚喷支护。 5、喷射混凝土、喷浆支护其是将一定比例的水泥、沙、石子的拌合料通过混凝土喷射机，用压缩空气作动力沿管路送到喷嘴处与水混合后，以较高速度（100m/s）喷射在岩石表面上凝结硬化而成的一种支护方式。其原理结构作用（加固、组合）喷层具有良好的物理力学性能，抗压强度较高，能起到结构支撑作用，同时喷层有一定柔性，可以产生一定的变形。封闭作用喷层封闭了围岩表面，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止风化作用所造成的围岩破坏和剥落。充填作用混凝土以很高的速度射入岩体张开的节理，把松动的岩石粘结、充填起来，产生粘结作用，提高了围岩的整体性和强度。围岩由二向应力状态转化为三向应力状态。 五、采煤工作面的预兆及防治 一、局部冒顶 1、局部冒顶的预兆（1）响声岩层下沉断裂,顶板压力急剧增大,木支柱出现劈裂声音出现折柱现象,金属支柱的活柱急速下缩发出很大声音,采空区听到顶板断裂的闷雷声；（2）掉碴掉碴越多，说明顶板压力越大，人工假顶下掉煤矸多，下“煤雨”；（3）片帮煤壁压力增加变软，片帮比平时多。（4）裂缝流水的裂缝有危险，缝里有煤泥、水锈的不危险是旧缝，茬口新的有危险；（5）脱层顶板离层现象；（6）漏顶破碎的伪顶、直接顶因背顶不严或支架不固出现漏顶。（7）瓦斯突然增大；（8）顶板淋水明显增加。 2、预测方法（1）、木楔法在裂缝中打入小木楔，过一段时间，发现木楔松动或夹不住，说明裂缝扩大，有冒落危险。（2）敲帮问顶法用钢钎或手镐等长柄工具敲击顶板，声音清脆响亮的，表明顶板完好；发出“空空”或“嗡嗡”声的，表明顶板岩层已离层，应把离层岩块处理掉。（3）震动法右手持镐头或手锤，左手轻扶顶，用工具轻击顶板，如感到顶板震动，即使听不到破裂声，也说明此岩石与上部顶板分离。 3、防治措施1）煤帮附近的局部冒顶采用及时支护悬露顶板的支架，严禁工人在无人支护空顶区操作。2）上下出口的局部冒顶支架有足够的强度，支护系统必须能始终控制局部冒顶，且有一定的稳定，防止老顶来压推倒支架。3）放顶线附近的局部冒顶若是金属支护支护顶板可用木柱作替柱用绞车回柱，4）地质破坏带附近的局部冒顶应在断层两侧加设木垛加强支护，并迎着可能滑下的方向支设戗柱，加强褶曲轴部断层破碎带的支护。 二、采场大面积冒顶 1、预兆顶板预兆顶板连续发出断裂声，采空区顶板有时发出闷雷的声音；煤帮预兆由于冒顶前压力增大，煤壁受压后煤质变软变酥，片帮增多，使用煤电钻打眼省力；支架预兆使用木支架，支架大量被压弯或折断，并发出响声，使用金属支柱，耳朵贴在柱体上可听到支柱受压后发出的声音，支柱有破顶钻底现象，当顶板压力增加时，活柱迅速下缩，连续发出“咯咯”的声音，工作面使用绞接顶梁楔子有时弹出或挤出。含瓦斯煤层瓦斯涌出量突然增加,有淋水的顶板,淋水增加。 2、采场大面积冒顶（分为压垮型、推垮型、漏垮型）易发生的地点开切眼附近；地质破坏带（断层、褶曲）附近；老巷附近（由于老巷顶板破坏，直接顶易破断。倾角大的地段；顶板岩层含水地段；局部冒顶区附近也可能导致大冒顶。 3、采场大面积的预防措施提高单体支柱的初撑力和刚度，提高支架的稳定性；严格控制采高；采面从开切眼初采时不要反向开采；掘进上下顺槽时不得破坏复合顶板；对于坚硬难冒顶板可以采用顶板注水和强制放顶等措施。加强矿井生产地质工作，加强矿压的预测预报。 4、采煤工作面冒顶事故的处理原则处理冒顶事故的主要任务是抢救遇难人员及恢复通风系统。抢救遇难人员时，首先应直接与遇难人员联络（呼叫、敲打、使用地音探听器等），来确定遇难人员所在位置和人数。如果遇难人员所在地点通风不好,必须设法加强通风。若因冒顶使遇难人员堵在里面，应用压风管、水管及开掘巷道打钻等方法向遇难人员输送新鲜空气、饮料和食品；在抢救过程中，必须时刻注意救护人员安全；如果觉察到有再次冒顶危险时，应首先加强支护，准备好退路；在冒顶区工作时，要派专人观察周围顶板变化情况，注意检查瓦斯及其它有害情况。在清除冒落矸时，要小心地使用工具，以免伤害遇难人员。在处理冒顶时，应根据岩层冒落高度、冒落岩石大小、冒顶位置和范围以及围岩情况采取不同的抢救方法。1）顶板冒落范围不大时，若遇难人员被大块矸石压住，可采用千斤顶或撬棍等工具把大块岩石顶起，将人员迅速救出；2）顶板沿煤壁冒落，矸石块度比较碎，遇难人员又靠近煤壁位置时，可采用沿煤壁由冒顶区从外向里掏小洞，架设梯形棚维护顶板，边支护边掏洞，直到把遇难人员救出。3若遇难人员位置靠近放顶区,可采用沿放顶区由外向里掏小洞, 架设梯形棚木板背帮背顶或采用前探棚边支护边掏洞,把遇难人员救出。4工作面冒落范围较小,矸石块度小,比较破碎,并且继续下落,矸石扒一点,漏一些。在这种情况下处理冒顶、抢救人员时，可采用撞楔法处理，控制住顶板。5）、分层开采的工作面发生冒顶事故，底板是煤层，遇难人员位置在金属网或荆笆下面时，可沿底板煤层掏小洞，接近遇难者将其救出。6）若底板是岩石，掏不动，遇难者在金属网或荆笆下面时，可沿煤壁掏小洞寻找遇难人员。7）工作面冒落范围很大时，遇难者的位置在冒落工作面的中间，采用掏小洞和撞楔法处理，时间长不安全，这时可采取沿煤层重新开切眼的方法处理。新开切眼与原工作面距离一般为3-5米左右，边掘进边支护。也可以沿煤壁用掏洞法处理，但靠冒落区的一帮必须用木板背好，防止漏矸石。8）若工作面两端冒落，把人堵在工作面内，采用掏小洞和撞楔法穿不过去，可采用另掘巷道的方法，绕过冒落区或危险区将遇难人员救出。9）独头掘进巷发生冒顶事故，将人员压住或者堵住时，可参照以上方法抢救。 三、巷道发生冒顶的预防措施 1、合理布置巷道 2、选择合理的巷道断面尺寸和断面形状。 3、巷道掘进时严禁任意加大棚距。 4、掘进砌碹维护巷道时，严禁留空顶，在永久支架间要架设临时支护。 5、巷道掘进通过老巷断层破碎带及淋水地带时应采用前探支架连锁棚等专门支架，提高支撑能力。 6、严格要求巷道工程质量，对不合格的支架及时更换。 7、不断地进行检查和维修巷道以防止冒顶事故的发生保证通风、运输畅通、行人安全。 第三章 矿井火灾 第一节 火灾 一、火灾在时间空间上失去控制的燃烧所造成的灾害称为火灾。 二、燃烧是指可燃物在助燃物作用下发生的极其剧烈的化反应。其三要素是可燃物可以燃烧的物质、助燃物帮助可燃物燃烧的物质、着火源指能够使可燃物与助燃物发生燃烧反应的能量来源 三、着火源人分类1、火焰2、高温物体如无焰燃烧释放能量或载热体释放热量3、电火花如雷电、电气设备或线路短路及漏电的电火花、开闭电气开关时的电火花、静电火花4、绝热压缩作用如柴油机的压缩点火。5、撞击摩擦6、光线照射与聚焦作用7、化学反应放热。 四、气体爆炸的预防控制 气体爆炸条件一是有可燃气二是有空气三是存在着火源。防止途径严禁控制点火源；防止可燃气体与空气形成爆炸性预混气；切断爆炸传播途径（安全水封，阻火器）；采取泄压措施。 五、液体燃烧 1、闪燃液体的燃烧实际上是液体蒸出的蒸气的燃烧。随着温度升高，蒸气浓度增加，当浓度增加到爆炸下限时，蒸汽与空气的混合物遇点火源能闪出火花但即熄灭，这种瞬间燃烧的过程叫闪燃。 2、闪点在规定条件下，液体表面能产生闪燃的最低温度称为闪点。闪点是可燃液体生产储运的火灾危险性分类的依据闪点小于28℃属于甲类如汽油；28℃-60℃为乙类如煤油；闪点大于或等于60℃的液体为丙类如柴油。 3、燃点液体温度达到闪点后继续增高，会使蒸发速度加快，当蒸发速度等于燃烧速度时，燃烧能继续下去。液体发生连续燃烧的现象称着火。发生着火的液体最低温度称为燃眉之急点。 六、固体燃烧 固体燃料的燃烧首先必须转化为气态燃料；固体燃料的气化过程分为固体物质受热升华如樟脑丸；先熔化后蒸发，无化学反应如磷硫；先熔化后分解，随之上低分子量产物的蒸发如塑性塑料；分解产生熔融产物，然后进一步分解蒸发；受热直接分解出挥发物如纤维物。 七、控制电火源 电火源包括电热和电火花防范措施有电热器功率与导线截面选择得当安装合适熔断器使用耐高温绝缘材料；导线和电缆的绝缘强度不低于网路额定电压；导线与导线、导线与电气设备连接牢固可靠；裸导线与接地体间应有足够的距离。 八、防止雷击 防直击雷的措施在需防雷的建筑上安装避雷针、避雷线、避雷带避雷网等保护装置其由接闪器、引下线和接地装置三部分；防雷电感应的措施主要是将建筑物内的金属设备、金属管道结构钢筋等予以接地，并将平行敷设的长金属物相隔一定的距离用金属线跨连；防止雷电波侵入的措施在室外低压架空线路和金属管道入户处，采用将绝缘子铁脚接地方式和用阀型避雷器或特制空气保护间隙造成放电保护间隙，当雷电波沿低压线或金属管道侵入时，绝缘子发生沿面放电，将避雷器或空气保护间隙击穿，从而防止雷电波侵入建筑物。 九、火灾分类及灭火原则 A类一般固体火灾；B类液体火灾；C类气体火灾；D类金属火灾。 灭火方法隔离灭火；窒息灭火法；冷却灭火法；抑制灭火法 灭火原则先控制，后消灭；先救人，后救火；先重点，后一般 十、拨打“119”电话注意事项一要讲清准确地点；二要讲清发生火灾现场情况；三要留下姓名和联系电话；四是要派人到路口迎接；同时应尽力扑灭小火. 十一、灭火器的分类和使用 分为泡沫、酸碱、二氧化碳、四氯化碳、1211、干粉等。 使用方法将灭火器提到起火地点，首先将灭火器上下颠倒数次，使干粉预先松动，一只手握住喷嘴，另一只手向上提起提环，握住提柄，将喷嘴对准火焰根部。当拉起提环时，干粉在二氧化碳气体作用下经出粉管、胶管由喷咀喷出，形成浓云般粉雾；年来地面油火时，要平射，左右摆动，由近及远，快速推进，要注意防止回火复燃。 十二、灭火器放置要求 放置在明显和便于取用的地方，且不影响安全疏散；设置稳固并且铭牌必须朝外；手提灭火器宜设置在挂钩、托架上或灭火器箱内，其顶部离地面高度应小于1.5米,底部距地面高度宜大于0.15米;灭火器不应设置在潮湿或强腐蚀性的地点;设备在室外的灭火器,应有保护措施;环境温度应与灭火器使用温度范围相一致. 第二节 矿井火灾 一、矿井火灾的概念凡是发生在煤矿井下或发生在地面而威胁到井下安全的火灾均称为矿井火灾。 二、根据引火热源不同分为外因火灾和内因火灾。外因火灾是指外来热源造成的火灾。其特点为发生突然，来势凶猛，如果发现不及时，往往可能酿成恶性事故；内因火灾是指煤炭等在常温下与空气中的氧气相互作用产生热量聚集而引起的火灾。其特点是其发生是一个过程且有预兆；火源隐蔽，不容易找到真正火源，同时受井下条件限制，扑灭比较困难；火区燃烧时间长。 三、煤的自燃发火期由于采掘工作造成碎裂状态的煤，从接触空气到发生自燃所经过时间。其时间长短取决于煤的自燃倾向、地质因素、开采方法。 四、煤炭自燃的条件煤有自燃倾向性；以碎裂状态存在；连续供氧；氧化生成的热量易于积聚。其预防措施有采用合理的开拓方式、采煤方法和通风系统；防止漏风；预防性灌浆；阻化剂灭火。 五、矿井火灾的危害有产生大量的有害气体，使井下人员中毒或死亡；引起瓦斯、煤尘爆炸；毁坏设备和资源；影响正常生产，造成经济损失。 六、煤炭自燃经常发生的区域采空区特别是有大量遗煤未及时封闭或封闭不严的已采区；巷道两侧受地压破坏的煤柱；巷道堆积的浮煤或冒顶垮帮处；与地面老窑边通处。 七、煤炭自燃的预兆1、火区空气成份的变化，氧气减少,CO、CO2增多；2、温度升高；3、人的直接感觉看到有雾气，有平头汗珠，闻到煤焦油味、松节油味；4、不适感如头痛、闷热精神疲乏。 八、外因火灾的预防防止失控的高温热源；尽量采用不燃性材料或耐燃材料，同时防止可燃物的大量积存。 九、发生井下火灾的行动原则井下发生火灾时，应根据事故的性质、火源种类和位置、火势大小，矿井瓦斯涌出情况、风流方向、井下人员分布以及器材准备情况，因地制宜地采取措施。1、最先发现火灾的人员，应根据火灾性质，采取一切可能的方法，力争把火灾扑灭在荫芽状态，电流短路引起的火灾应立即切断电源；同时迅速向矿调度室汇报。2、矿值班人员接到火灾报告后，应立即通知矿救护队、矿领导和总工程师，并通知所有受火灾威胁的人员撤出危险区；向救护队和矿领导如实汇报火源地点、范围及性质。3、矿领导得到火灾报告后，应立即赶赴矿调度室，组织临时救灾指挥部，与救护队领导和有关部门的领导人员一起研究救灾措施派救护队员下井侦察火源性质、火区情况，弄清火灾发生的地点、规模、火势等观察人员注意顺新鲜风流接近火源，并佩戴呼吸器；组织险区人员迎着新鲜风流撤退；组织人力、设备器材，积极为救人灭火创造条件；确定控制风流的措施。（注意火风压可能对灭火救人工作造成的影响）4、井下火区人员在得到火灾报告后，切忌惊慌失措，擅自行动，应在班组长和有经验的老工人带领下，有组织地逆着新鲜风流撤至地面或不受烟气侵袭的安全地点，险区人员在无法撤退（巷道冒顶或退路已被火烟切断等）时，应尽快构筑临时避灾硐室（如在独头巷道用风障布或风筒或其它材料修筑，也可在两道风门之间）临时躲避，当撤退路线经过烟气侵入的巷道时应佩戴自救器撤离。 十、发生火灾时应如何正确控制风流 正常通风、减少风量；停风或短路；反风。一般不能轻易采用停风或减风尤其是高瓦斯矿井，可能造成风流中瓦斯浓度增加，造成瓦斯爆炸；当火灾发生在总进风风流中（进风井口、井筒内、井底车场或总进风巷等）时，应进行全矿井反风，以防止烟气流入井下各巷道；当火灾发生在总回风流中（总回风巷、回风井底、回风井内或回风井口，必须维持正常通风，才能使烟流不侵入井下；井下机电峒室发生火灾时，通常应迅速关闭防火门或修筑临时密闭，经隔断风流；因火风压作用而使风流逆转时，应在火源进风侧修筑临时密闭，以减少火风压的影响。火风压是指火灾刚发生时烟气主要沿原来的方向流动，火势发展后，经过火源的空气温度急剧升高，就产生与自然风压相似有火风压 十一、灭火方法 直接灭火法用水、化学灭火器泡沫灭火器、沙子岩粉及挖除火源的方法来扑灭火灾。其原理是清除可燃物，降低燃烧物温度，减少供氧。 用水灭火的注意事项应从火源外围逐渐向火源中心喷射水流，以免生成大量水蒸汽和灼热的煤渣飞溅伤人；应有足够的水量，防止高温作用下分解成氢气和水煤气形成爆炸性气体；应保证正常通风，以使高温烟气和水蒸气直接导入回风流中；用水扑灭电气设备火灾，应首先切断电源；不宜用水扑灭油料火灾。 隔绝窒息灭火法当火灾不能直接扑灭时，可用防火墙将火源或发火区域严密地封闭起来，以防止新鲜空气进入火区；或利用火区产生的惰性气体（二氧化碳）使火熄灭。 综合灭火法就是直接灭火与其它灭火方法的综合运用。 第四章 矿井矿尘 第一节 矿尘的概念及危害 一、矿尘是指矿井生产过程中所产生的各种矿物微细颗粒。其可以长期地悬浮于空气中或沉降下来，悬浮于空气中的矿尘叫浮尘；沉落下来的叫落尘；矿井空气中所含浮尘的数量叫矿尘浓度。 二、矿尘的危害 1、对人体的危害皮肤沾染矿尘阻塞毛孔，能引起皮肤病或发炎，刺激眼膜，引起角膜炎，造成视力减少，矿尘吸入人体后，刺激呼吸系统可引起呼吸道的炎症。人的肺部长期吸入大量的矿尘可得尘肺病。 2、尘肺病是人在生产中因长期吸入大量矿尘引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病称为尘肺病。分为三类吸入含较高游离二氧化硅的岩尘为主所引起的矽肺病。长期从事岩巷掘进的人易得病。由煤尘和二氧化硅岩尘引起的尘肺病称为煤矽肺病。长期在无烟煤矿长期接触和吸入煤尘的工人所患的尘肺病称为煤肺病。按病情发展分为第一期重体力劳动时感到呼吸困难、胸痛、轻度干咳。第二期中等体力劳动或平常工作时感觉呼吸困难胸痛、轻度干咳或带痰咳嗽。第三期做一般的体力劳动或甚至休息时也感到呼吸困难、胸痛连续带痰咳嗽、行动困难。 3、煤矿尘肺病的发生与哪些条件有关矿尘中游离二氧化硅的含量（浓度越大，危害越大）；矿尘粒度（矿尘粒度越小危害越大）；矿尘浓度；身体健康状况等（也与员工的健康状况、年龄营养等条件有关） 4、综合防尘措施就是湿式钻眼、通风排尘与净化风流、使用水炮泥、爆破前后应冲洗煤壁岩帮、爆破时喷雾降尘，出煤时，洒水，采煤机、破碎机应安设喷雾或除尘器、井上下各转载点必须安设喷雾装置或除尘器、回风巷设风流净化水幕，采用煤层注水以及工作人员必须佩戴防尘劳动保护用品。 5、煤尘在一定条件下能发生爆炸，造成人员伤亡和设备损坏。 二、煤尘爆炸的条件原因 1、原因（1）煤被破碎成粉尘状态时，它与空气的接触面积大大增加，吸附氧气分子的能力加强，从而加快了氧化过程。特别是在高温条件下受势面积增大，氧化过程就更激烈。（2）煤尘受热后，能放出大量可燃气体。一公斤挥发份为20-26的焦煤受热后能放出290-350升可燃气体（甲烷、乙烷等可燃气体）。 2、条件必须具备四个条件（1）、煤尘具有爆炸危险性燃挥发性指数＜10基本属于无爆炸危害性的煤尘，可燃挥发性指数＞10基本属于爆炸危害性煤尘；挥发分含量越高，煤尘的爆炸危害性越强。除少数无烟煤外，其余各类煤均性属于爆炸性煤尘。大宁煤矿的煤尘不具有爆炸性。（2）有一定浓度的浮游煤尘。煤尘爆炸的下限为30-40g/m,上限为1000-2000 g/m，爆炸威力最强时的浓度范围为300-400 g/m，当煤尘浓度为10 g/ 时视线障碍，矿灯照明已难分辨1 m以外手指，3-5 g/m感到呼吸难受。（3）有足够能量的引火源温度为700℃-800℃时，引爆能量为4.5-40 Mj,其火源主要有放炮火焰、电气设备电火花、架空线、电缆产生的电弧、井下火灾、瓦斯爆炸或燃烧及机械强烈磨擦。4有一定浓度的氧.当氧气浓度低于17时煤尘不再爆炸，一般情况下超过18可满足爆炸要求。 煤尘爆炸的形式纯煤尘爆炸和瓦斯与煤尘爆炸。在瓦斯 爆炸冲击波作用下使沉积的煤尘飞扬起来，然后被爆炸后引燃的可燃物点燃，可引起煤尘爆炸，即为二次爆炸，其破坏力更大。 三、煤尘爆炸的危害及影响因素 1、危害燃烧时间长，产生能量大，破坏和焚烧的程度严重；爆炸能够连续发生；燃烧爆炸产物中含有大量的CO， CO使人中毒，造成伤亡，在巷道壁面和支架上产生粘块和破碴。 2、影响因素煤尘的浓度、粒度、瓦斯含量与氧气浓度、引火方式和巷道中的落尘公布情况。空气中瓦斯浓度越高，煤尘爆炸下限越低；点燃源的能量越大，越易点燃煤尘；煤尘的飞扬性随着粒度减少而增强，飞扬越强越容易形成爆炸的煤尘云，有利于煤尘爆炸。煤尘落在顶板和棚梁上时容易再次飞扬，比落在两帮与底板上的煤尘危险性大，巷道的潮湿程度、风速大小也对煤尘大小有影响。煤尘的挥发份、水份、含有的灰分、含硫量以及含有惰性气体等对煤尘的爆炸下限都有影响；煤尘挥发份增高爆炸下限降低，强度增大，煤尘中的水分对抑制煤尘爆炸的作用，煤尘中的水分足够大达到手捏不散的程度才能阻止爆炸；硫分越高，爆炸性越强，高硫分可使原无爆炸性的煤尘具有爆炸性；煤中的灰分达30时，灰分越高，发生燃烧与爆炸的可能性越小，天然灰分在20以下，对煤尘爆炸性不会有大的影响。 四、预防煤尘爆炸的措施 1、减少煤尘生成、防止煤尘沉积和飞扬减少工作面和巷道中的浮尘和落尘量，及时清除沉积在回风巷道及运输线路上的落尘；措施有煤层注水；湿式打眼；使用水炮泥；通风除尘；喷雾洒水；冲洗粉尘。 2、防止煤尘引燃的措施其主要火源是瓦斯爆炸与不正确的爆破作业。 3、防止煤尘爆炸事故的扩大措施采取措施将煤尘爆炸局限于一个较小的范围内。煤矿安全规程155条规定开采有煤尘爆炸危险性煤层的矿井，必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施。矿井的两翼、相邻的煤层、相邻采区和相邻的工作面间，煤层掘进巷道同与其相连的巷道间，煤仓同与其相连的巷道间，采用独立通风并有煤尘爆炸危险的其它地点同与其相连通的巷道间，必须用水棚右岩粉棚隔开。必须及时清除巷道中的浮煤，清扫或冲洗沉积煤尘，定期撒布岩