煤炭自燃机理防治措施

篇2：井巷掘进爆破时有毒气体及防治措施

目前,在井巷的掘进与开挖中,钻眼爆破方法作为一种经济高效的施工手段,已经得到了非常广泛的应用。但是在井巷掘进爆破时,炸药爆炸生成的气体含有大量的有毒成份。由于井巷作业空间狭小,通风条件较差,容易造成有毒气体浓度超标,对施工人员的身体健康和安全生产构成严重威胁。据有关统计资料表明,在国内外的爆破工程中,炮烟中毒的死亡事故占整个爆破事故的28.3%。可见有毒气体是造成井下死亡事故的重要原因之一,必须对此予以足够重视。

1炮烟中有毒气体的主要成分及危害性

在炸药爆炸生成的炮烟中,有毒气体的主要成分为一氧化碳和氮氧化物。如果炸药中含有硫或硫化物时,爆炸过程中,还会生成硫化氢和亚硫酐等有毒气体。这些气体的危害性极大,当人体吸入一定量的有毒气体之后,轻则引起头痛、心悸、呕吐、四肢无力、昏厥、重则使人发生痉挛、呼吸停顿,甚至死亡。

炮烟中有毒气体的毒性,用空气中的危险浓度来表示如表1。

由表1可看出浓度越高,气体毒性越大。另外,有毒气体不仅对人体有害,而且某些有毒气体对煤矿井下瓦斯能起到催爆作用(如氧化氮)或引起二次火焰(如一氧化碳),尤其是在高瓦斯矿井中,易造成灾难性事故。因此对井巷掘进爆破过程中的有毒气体,必须采取有效的防治措施,以防止安全事故的发生。

表1有毒气体空气中的危险浓度

有毒气体

各种气体危险浓度(mg/l)

吸入数小吸入1小吸入0.5~吸入数分

时将引起时后将引1小时就会钟会死亡

轻微中毒起严重中毒有致命危险

一氧化碳0.1~0.21.5~1.61.6~2.35

氧化氮0.07~0.20.2~0.40.4~1.01.5

硫化氢0.01~0.20.25~0.40.5~1.01.2

亚硫酐0.0250.06~0.261.0~1.05—

2炸药爆炸时产生有毒气体的主要原因

2.1炸药的氧平衡

在井巷掘进爆破进程中,一般使用混合炸药,主要组成元素是碳、氢、氧、氮(某些

炸药含有氯,硫,金属及其盐类),其中非爆炸性氧化剂分子或富有氧元素的炸药分子为氧化剂,而非爆炸性可燃剂分子或富有碳、氢元素的炸药分子为燃料,混合炸药爆炸的实质是氧化剂和燃料发生高速化学反应的过程。炸药内含氧量与可燃元素充分氧化所需氧量之间的关系称为氧平衡关系。如果所选炸药中的含氧量恰好能满足可燃元素充分氧化所需氧量(即零氧平衡),此时,氧和可燃元素可以得到充分利用,从理论上讲,炸药爆炸不会产生有毒气体。如果所选炸药为负氧平衡炸药(炸药中含氧量不足),将会产生可燃性的一氧化碳有毒气体。如果所选炸药为正氧平衡炸药(炸药中的含氧量超过可燃元素充分氧化所需的耗氧量),多余的氧在爆炸过程中(高温、高压)与氮发生化学反应,生成氮氧化物有毒气体。

2.2炸药爆炸反应的完全程度

炸药反应的完全程度与炸药组成、成份性质、炸药密度、粒度、装药直径、起爆冲能

的大小等诸多因素有关。例如:当炸药组成相同时,粒度越小,混合起均匀,反应就越完全,有毒气体生产量就越小;

2.3周围介质的作用

某些矿物介质可与爆炸产物起化学反应,或者对爆炸产物的二次反应起到催化作用,

使有毒气体含量增大。例如在一定条件下,煤可以还原爆炸产物中的二氧化碳为一氧化碳有毒气体。爆炸作用时,含硫的矿石可生成硫的氧化物或硫化氢有毒气体。当周围介质温度较低时,浆状炸药在低温情况下也常出现不完全爆炸或爆轰中断现象,使有毒气体含量大大增加。

3有毒气体的防治措施

3.1优选炸药品种和严格控制一次起爆药量

在井巷爆破掘进过程中,应根据工作面的实际情况,选用炸药品种。如工作面积水时,应选用抗水型炸药,否则因炸药受潮而影响爆轰稳定传播而产生大量有毒气体。对于低温冻结井施工,应选用防冻型炸药,否则炸药也会因不完全爆炸或爆轰中断,产生大量有毒气体。爆破产生的有毒气体量与炸药用量成正比,严格控制起爆药量,可以有效地降低爆破有毒气体生成量。

3.2控制炸药的外壳材料重量

为了防潮,粉状炸药通常采用涂蜡纸壳包卷,由于纸和蜡均为可燃物质,夺取炸药中

的氧,易使炸药在爆炸时成分负氧平衡反应。在氧量不充裕的情况下,将会产生较多一氧化碳气体,因此,限定每100g炸药的纸壳重量和涂蜡量分别不超过2g和2.5g。

3.3保证炮孔堵塞长度和堵塞质量

保证炮孔堵塞长度和堵塞质量,能够使炸药发生爆炸时,介质在碎裂之前,装药孔洞

内保持高温、高压状态,有利于炸药充分反应,减少有毒气体生成量。而且足够的堵塞长度和良好的堵塞质量,还会减少未反应或反应不充分的炸药颗粒从装药表面抛出反应区,也会降低空气中的有毒气体含量。

3.4采用水封爆破或放炮喷雾

炸药爆炸时会形成高温高压环境,水封爆破时产生的水雾,在高温高压下与一氧化碳

发生反应生成二氧化碳和氢气,可以有效地降低炮烟中的一氧化碳浓度。由于爆破产生的某些有毒气体易溶于水,因此在放炮时,采用自动喷雾设施进行喷雾,既能起到降尘作用,又能有效地减少有毒气体含量,使炮烟毒性降低。

3.5采用反向起爆方式

采用反向起爆方式时,炮泥开始运动的时间比正向起爆推迟,间接地起到了增加炮孔堵塞长度的效果,使炸药反应完全程度提高,从而降低有毒气体生成量。

(曹孝君毛刚)

篇3：炮掘工作面瓦斯涌出规律防治措施

1概况

徐州矿务集团有限公司某矿9441运输巷掘进工作面使用28kw局部通风机、φ500mm风筒供风,工作面循环进尺1.5m,全断面一次放炮,每班3~4循环。工作面施工50m后,供风距离为600m,风筒出口风量为110m3/min,此时放炮后10min,回风流中瓦斯浓度达到2%,40min后才降到1%以下。经更换2×15kw对旋式局部通风机并使用φ800mm风筒,加大该工作面的供风量至180m3/min后,工作面放炮后大约经30min后回风流中瓦斯浓度才降到1%以下,严重影响了工作面的正常施工。为此,通过实测不同循环进尺时的瓦斯涌出量,得出了该工作面的瓦斯涌出规律,并采取了有效的防治措施,保证了该工作面的安全施工。

2掘进面瓦斯涌出规律

2.1瓦斯涌出量测定

该炮掘工作面经改善了局部通风后,供风距离缩短至450m,风筒出口风量增到275m3/min。分别实测了两种放炮进尺条件下的瓦斯涌出情况。由于放炮后瓦斯浓度达最高的时间很短(两种情况下测定分别为2.5min和7.5min),所以在这个时段的瓦斯变化规律可近似看作是线性变化的,应主要研究最高瓦斯浓度以后的逐渐衰减的瓦斯变化规律。

全断面一次放炮及循环进尺1.0m时,放炮前回风流瓦斯浓度0.14%,全断面一次放炮及循环进尺1.5m时,放炮前回风流中的瓦斯浓度为0.18%。对全断面一次放炮两种情况分别实测24组和15组数据,其瓦斯浓度分别由2.14%、2.4%降到0.4%、0.6%。所用时间分别为25.5min、19.5min而降到安全作业浓度1%的时间分别为16min、10min。

2.2测定结果分析

放炮后工作面的瓦期涌出总量(两种情况分别为y1和y2)是放炮后至瓦斯浓度最高这段时间内的瓦斯涌出量(两种情况分别y11和y21)与瓦斯浓度从最高降至放炮前正常的瓦斯浓度为止这段时间内的瓦斯涌出量(两种情况分别为y12和y22)之和。

由式(1)、式(2)可得放炮后瓦斯浓度降至放炮前的0.14%、0.18%所需时间分别为97.88min、146.1min。因此可得:

两种情况下平均每分钟的瓦期涌出量p1、p2分别为:

p1=126.53/97.88=1.29m3/min

p2=161.83/146.1=1.11m3/min

同理,可知放炮后瓦斯浓度从最高降至1%这段时间内平均每分钟的瓦斯涌出量p1(1%)、p2(1%)分别为:

根据江苏省煤矿安全监察局关于“绝对瓦斯涌出量大于3m3/min的采煤工作面和绝对瓦斯涌出量大于0.6m3/min的掘进工作面,一律按高瓦斯工作面管理”的要求,9441运输巷掘进工作面必须按高瓦斯工作面管理。

综上分析可知,掘进工作面放炮后的瓦斯浓度q在短时间内即可达到最高(这段时间的瓦斯涌出可近似看作线性变化),然后随时间t的变化符合负指数衰减规律,即q=atb。其中a<0、b<0,随工作面风量q、循环进尺及工作面地质条件的变化而变化。循环进尺高、工作面有储瓦斯地质构造时,工作面的瓦斯涌出量必然大,要求用较大风量稀释瓦斯。因此在做好局部通风的同时,必须控制放炮量,选择合理的循环进尺。

3瓦斯治理措施

根据以上分析,经采取以下措施后,较好地保证了该工作面安全施工到结束位置。

(1)加强局部通风管理。实测结束后至工作面完成施工的整个掘进过程中保证工作面风筒出口风量在180m3/min以上。

(2)严格放炮管理。必须使用乳胶炸药和瞬发电雷管,采用正向装药,封孔及水炮泥的使用要符合《煤矿安全规程》要求。

(3)坚持“有疑必探”的原则。如遇瓦斯异常,执行“两班掘进,一班探疑”的工作制度,在工作面向前方打4~6个探眼,眼深3m,探明前方地质构造。

(4)控制循环进尺。正常情况下,每次放炮的进尺为2棚1.5m,全断面一次起爆,如遇断层等构造时,每次放炮进尺为1棚0.75m,全断面一次起爆。

(5)加强该地区机电设备管理,消灭电器设备失爆现象。

(6)加强瓦斯监测。按高瓦斯管理要求在规定位置安设瓦斯报警断电仪,保证正常使用。

(7)严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮制”。放炮前必须切断该工作面的电源,放炮后必须经瓦斯员检查该工作面瓦期浓度符合《煤矿安全规程》要求后才可接通电源。

(8)加强工作面的防尘工作。放炮前后必须洒水防尘,并使用好该工作面的转载点喷雾和净化水幕。

(毕德纯倪文耀)

篇4：煤矿水害知识及防治措施

一、煤矿水害的基本知识

(一)煤矿水害

凡影响生产、威胁采掘工作面或矿井安全的,增加吨煤成本使矿井局部或全部被淹没的水灾,都称为煤矿水害据统计,建国以来,在我国煤矿一次死亡3人以上的重大事故,水害居第三;平均每次事故死亡7.06人,仅次于瓦斯和火灾事故。对我市而言,水害是特别可能造成重特大事故的主要因素。

矿井水害的类型有以下几种:

1、地表水水害:

水源为大气降水、地表水体(江、河、湖、水库、沟渠、坑塘等)。水源通过井口、采动冒落带、岩溶地面塌陷或熔洞、断层带及煤层顶底板封闭不良的旧钻孔充水和导水进入矿井。

例如:1998年闽北地区突发洪灾,地处河流附近的煤矿,因河水暴涨而被淹,造成巨大的经济损失。

2、老空水水害

水源是古井、水窑、废巷及采空区的积水。当采掘工作面接近或沟通时,老空水进入巷道或工作面,造成事故。这是我市煤矿水害的主要类型。

例如:1997年7月23日永定某矿上部小煤窑采空区透水,死亡3人。

3、孔隙水水害

龙永煤田煤系地层岩层含水性属弱——中等,但受大气降水补给明显,受其影响,表现为季节性4-9月份涌水量明显增大。

4、岩溶水水害

龙永煤田煤系地层中无灰岩,但受构造影响,直接与栖霞灰岩接口,由断裂沟通岩溶水进入矿井造成水害。

例如:龙岩某基建井受岩溶水的严重影响,不得不在投资1300多万元,被迫下马。

5、裂隙水水害

水源为砂岩,砾岩等裂隙含水层的水,常受地表水或其它含水层补给,通过冒落带,断裂带,采掘巷道揭露顶板或底板砂岩水,或者封孔不良的老钻孔导水进入巷道或工作面。

二、《煤矿安全规程》对矿井防治水的主要规定

1、煤矿企业应查明矿区和矿井的水文地质条件,编制中长期防治水规划和年度防治水计划,并组织实施。

煤矿企业必须定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃的老窑情况,并在井上、下工程对照图上标出其井田位置,开采年限、积水情况。

2、水文地质条件复杂的矿井,必须针对主要含水层(段)建立地下水动态观测系统,进行地下水动态观测,水害预测分析,并制定相应的“查、探、防、堵、截、排”等综合防治措施。

3、煤矿企业每年雨季前必须对防治水工作进行全面检查。

雨季受水威胁的矿井,应制定雨季防治水措施,并应组织抢险队伍,储备足够的防洪抢险物资。

4、煤矿企业必须查清矿区及其附近地面水流系统的汇水、渗漏情况,疏水能力和有关水利工程情况,掌握当地历年降水量和最高洪水位资料,建立疏水、防水和排水系统。

5、相邻矿井的分界处必须留防水煤柱。矿井以断层分界时,必须在断层两侧留有防水煤柱。已经互相连通的矿井,必须在连通的地方构筑足够强度的防水墙。

防水煤柱的尺寸,应根据相邻矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩性质、开采方法以及岩层移动规律等因素,在矿井设计中规定。按照《矿井水文地性规程》规定,在水淹区或在积水区下掘进时,巷道与水体之间的最小垂直距离不得小于巷道高度的10倍,防水煤岩柱的尺寸不得小于导水裂隙带的最大高度与保护层厚度之和,一般应大于30倍采厚。

6、矿井必须作好水害分析预报,坚持有疑必探,先探后掘的探放水原则。

探水或接近积水地区掘进前或排放被水淹井巷的积水前,必须编制探放水设计,并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。

探水眼的布置的超前距离,应根据水头高低、煤(岩)层厚度和硬度以及安全措施等在探放水设计中具体规定。

正确确定探水线,探水线就是探水的起点,应根据积水区的位置、范围、水文地质条件及资料的可靠程度,以及采空区、巷道受矿山压力的破坏情况等因素来确定探水线。

二、矿井发生透水前的预兆

一般说来,矿井透水前主要有几种预兆:

(1)挂汗。积水区的水,在自身压力作用下,通过煤岩裂隙而在采掘工作面的煤岩壁上聚结成许多水珠的现象,叫挂汗。井下空气中的水分遇到低温的煤体,有时也可能聚结成许多水珠的现象。区别真假挂汗的方法是,仔细观察新暴露的煤壁面上是否潮湿,若潮湿则是透水预兆。

(2)挂红。矿井水中含有铁的氧化物,在它通过煤岩裂隙而渗透到采掘工作面的煤岩体表面时,会呈现暗红色水锈,这种现象叫挂红。挂红是一种出水信号。

(3)水叫。含水层或积水区内的高压水,向煤壁裂隙挤压时,与两壁磨擦会发出“嘶嘶”叫声,这就说明采掘工作面距积水区或其他水源已经很近了若是煤巷掘进,则透水即将发生,这时必须立即发出警报,撤出所有受水威胁的人员。

(4)空气变冷。采掘工作面接近积水区域时,空气温度会下降,煤壁发凉,人一进入工作面就有凉爽、阴冷的感觉;但应注意,受地热影响较大的矿井地下水的温度偏高,当采掘工作面接近积水区时,气温反而升高。

(5)出现雾气。当采掘工作面气温较高时,从煤壁渗出的积水,就会被蒸发而形成雾气。

(6)顶板淋水加大。

(7)顶板来压,底板鼓起。

(8)水色发浑,有臭味。

(9)采掘工作面有害气体增加,积水区向外散发出瓦斯、二氧化碳和硫化氢等有害气体。

(10)裂隙出现渗水。如果出水清净,则离积水区较远;若浑浊,则离积水区已近。

三、矿井水害的防治措施

(一)矿井水害的预防措施

预防水害的预防措施可以概括为防、排、探、放、疏、截、堵7个字。

防:即井上下防水设施及防水措施;

排:即井下排水设施和排水能力;

探:即井巷探水;

放:即对老空区积水、可疑水源采取放水,或超前放出顶板水;

疏:即疏水降压或疏干有害含水层;

截:即留设各种防水煤柱隔阻有害水源;

堵:即注浆堵住水口,或加固裂隙带,充填溶改造含水层,加固底板度。

(二)探放水注意事顶

1、探水与掘进如何配合

(1)双巷掘进交叉探水。当掘进上山时,如果上方有积水区,则巷道三面受水威胁,一般采取双巷掘进交叉探水。双巷之间每隔50m左右掘一条联络巷,作为安全躲避地点。一巷探水时,另一巷掘进,两巷探水与掘进相互交叉进行,直至巷道达到设计终点而结束。

(2)双巷掘进单巷超前探水。在倾斜煤层中掘进巷时,一般是用上方巷道超前探水的方式。

(3)平巷与上山配合探水:在同一煤层内,上部掘进上山,此时应先探水掘进平巷,然后再掘进上山,这样可避免上山掘进的危险性,又可减少上山掘进的探水工作量。

(4)隔离式探水。在水量大、水压强、煤层松软和节理发育的情况下,直接探水很不安全,需要采取隔离方式进行探水,如掘石门时,在石门中预先探放积水;或在巷道掘进迎头砌隔水墙,在墙外探水;此外,当相邻的煤层间距大于20m时,还可采用隔离层打孔的方法,探放另一煤层的老空积水。

2、探水巷道掘进时应采取哪些安全措施

(1)探水巷道的掘进断面不宜过大,以缩小受压面积。同时应有两个安全出口,用于通风、流水和意外情况下人员撤退,一般情况下应双巷掘进,必要时在横贯之间开掘安全躲避硐室;

(2)掘进巷道的坡度不准起伏不平、以免低处的水流不出,施工人员有被堵截的危险;

(3)掘进工作面遇到透水征兆时,必须停止前进,加固支架,并将人员撤到安全地点,向调度室值班人员汇报;值班领导应组织有关人员到现场查看,分析情况,如果情况紧急,必须立即发出警报,撤出所有受水威胁地点的人员;

(4)上山方向的水害未消除或正在探水时,为保证下山工作人员的安全,应暂停其工作,等水害威胁消除后再继续工作;

(5)探到老空并已放水的掘进工作面,如果不能马上与老空掘透而在几天后再掘进时,应重打2~3个检查孔,以免原有钻孔坍塌堵塞重新积水,切不可冒然掘进;

(6)探水巷道必须严格掌握巷道掘进方向,沿着探水孔的中心线掘进,以免造成超前距和帮距缩小而遭遇老空透水,如因地质变化必须偏离时,就进行补充钻探或采取其它措施予以补救;

(7)大部分积水已经放过,在掘进时,还应注意盲巷老空积水或因断层的隔离而形成的孤立积水区;

(8)合理选择巷道掘进的爆破方法,在探水眼严密掩护下,且保持设计超前距和帮距时,可以采取多打眼、少装药、放小炮的方法,以利保持煤体抗压强度;

(9)严格执行三不装药制度:炮眼或掘进头有出水征兆、超前距离不够或偏离探水方向、掘进头支架不牢固或空顶超过规定时不装药;

(10)为了预防探放后重新积水造成事故,上山巷道或坡度大的穿层斜石门掘进老空放炮时应将所有人员撤到联络横贯或下边平巷;

(11)在掘进打眼沿钻杆向外流水时,应停止工作,不准拔出或晃动钻杆,要设法固定,并向调度室报告,听候处理;

(12)老空放水后允许恢复掘进时,还必须充分注意:当掘到离老空区3~5m处应先用煤电钻打2~3个检查孔进行再次检查,只有在证实积水确已放净后方可揭露老空;揭露老空时,要先用小断面巷道从放水钻孔上方与老空做透,还要注意处理瓦斯等有害气体;

(13)在受水威胁地区施工的所有人员,都必须熟悉避灾路线。懂得突水后急救知识;

(14)掘进中各班班长必须在掘进工作面交接班,交接剩余允许掘进的距离,严禁超越;

(15)掘到批准位置时,其最后0.5m停止放炮,用手镐采齐迎头,以利下次探水时,安全套管不致安设在被炮震松的煤、岩层内。

(三)发生透水事故时的处理措施

采掘工作在或其他地点发现有突水预兆时,必须发出警报,撤出所有受水威胁的人员。

最先发现透水的现场工作人员一方面报告矿调度室,另一方面迅速组织抢救。打木垛或用密集柱,堵住出水点,防止事故继续扩大;水势猛来不及进行加固时,人员应向高处撤退,安全出井。

井下突然突水,破坏了巷道中的照明和避灾路线上的指示牌,人员一旦迷失方向,必须朝着有风流通过而又能通达地面的上山巷道方向撤退,切勿进入独头下山巷道。

(四)透水后现场人员撤退时的注意事项

(1)透水后,应在可能的情况下迅速观察和判断透水地点、水源、涌水量、发生原因、程度等情况,根据灾害预防和处理计划中规定的撤退路线,迅速撤退到透水地点以上的水平,而不能进入透水点附近及下方的独头巷道。

(2)行进中,应靠近巷道一侧,抓牢支架或固定物体,尽量避开压力水头和泄水流,并注意防止被水中流动的矸石和木料撞伤。

(3)如透水破坏了巷道中的照明和路标,迷失行进方向时,遇险人员应朝有风流通过的上山巷道方向撤退。

(4)在撤退沿途和所经过的巷道交叉口,应留设指示行进方向的明显标志,以提示救护人员的注意。

(5)如惟一的出口被水封堵无法撤退时,应有组织地在独头工作面躲避,等待救护人员营救。严禁盲目潜水逃生等冒险行为。

(五)透水后被围困时的避灾自救措施

(1)当现场人员被涌水围困无法退出时,应迅速进入预先筑好的避难硐室中避灾,或选择合适地点快速建筑临时避难硐室避灾,迫不得已时,可爬上巷道中高冒空间待救。如系老窑透水,则须在避难硐室处建临时挡墙或吊挂风帘,防止被涌出的有毒有害气体伤害。进入避难硐室前,应在硐室外留设明显的标志。

(2)在避灾期间,遇险矿工要有良好的精神心理状态,情绪安定、自信乐观、意志坚强。要作好长时间避灾的准备,除轮流担任岗哨观察水情的人员外,其余人员均应静卧,以减少体力和空气消耗。

(3)避灾时,应用敲击的方法有规律、不间断地发出呼救信号,向营救人员指示躲避处的位置。

(4)被困期间断*物后,即使在饥饿难忍的情况下,也应努力克制自己,决不嚼食杂物充饥。需要饮用井下水时,应选择适宜的水源,并用纱布或衣服过滤。

(5)长时间被困在井下,发觉救护人员到来营救时,避灾人员不可过度兴奋和慌乱,以防发生意外。

篇5：预防煤炭自燃发火技术措施

1、正确选择矿井的开拓方式,合理布置采、准区。

2、正确选择煤层的开采顺序。

3、加强顶板管理,提高回采率,加快回采速度,尽量减小遗失在采空区的煤炭。

4、不得任意采掘规定的必须保留的煤柱。

5、选择合理的通风方式,正确设置控制风流的设施。

6、掌握自燃发火预兆,及时进行发火预测预报。把自燃发火消灭在“萌芽”阶段。

7、对采掘生产过程中遗留下的各种发火隐患要及时处理,减少自燃发火的发生。

8、加强“三道”维修,加强对废旧巷道的处理,及时充填煤巷碹,及时处理高温点等。