煤矿五大自然灾害

培训课件

煤矿五大自然灾害

第一节瓦斯灾害防治

一、瓦斯的危害

瓦斯是开采煤炭过程中释放出来的无色、无味、无臭气体，有四大危害：一是可以燃烧，引起矿井火灾；

二是会爆炸，导致矿毁人亡；

三是浓度过高时会导致人员缺氧窒息、甚至死亡；

四是会发生煤（岩）与瓦斯突出，摧毁、堵塞巷道，甚至引起人员窒息死亡。

二、瓦斯爆炸的条件

氧气浓度不低于12％；

瓦斯浓度达到5%—16%；

引爆火源650－750℃；

三、瓦斯爆炸的危害

（1）瓦斯爆炸时能产生大量的热，使附近温度升高。在一般正常风流中，瓦斯爆炸最高温度可达1850℃。在盲巷爆炸时，温度高达2500℃以上，所以造成大量人员烧死烧伤，并可能引起矿井火灾。

（2）瓦斯爆炸时的气体温度很高，产生很大压力，是爆炸前气体压力的7—10倍，形成很大的冲击波，（每秒几百米或几千米）开始向外直接冲击，而后向内反冲击，造成人体肢离破碎，可能引起瓦斯连续爆炸，并场起巷道内沉积的煤尘，使之参与爆炸。

（3）瓦斯爆炸时产生大量有毒有害气体，爆炸后空气中的氧气只有6%到10%，而氮气能达到82—88%、二氧化碳4%—8%、一氧化碳2—4%，而一氧化碳浓度达到0.4时%人就会中毒死亡，当氧气浓度减少到10 -12%时，人就会失去知觉窒息死亡。

（4）瓦斯爆炸还可能破坏通讯、运输等系统和各类设施，诱发巷道冒顶，造成更大的危害。

四、瓦斯积聚的主要原因

（1）瓦斯积聚超限，首先来自自身的存在。例如，煤层中的瓦斯含量高，这样瓦斯相对涌出量就大；地质构造复杂，也能形成瓦斯窝；盲巷、采煤面上隅

角、局部采空区等容易使瓦斯积聚超限。

（2）管理不善导致瓦斯积聚。例如，瓦斯抽放不好、抽放条件恶劣、抽放时间短、抽放量小，以及开采程序、巷道布置、采掘方法不合理，均能导致瓦斯积聚超限。

（3）通风不良能导致瓦斯积聚超限。例如，由于通风系统不健全、不合理；随意停开或停电停风；局部通风设置，串联风、循环风；通风网络混乱，风门经常打开，造成风流短路，出现零点通风，倒流风等，均能导致瓦斯积聚超限。

（4）瓦斯检测失控。例如，由于瓦斯检测人员数量不足，漏检和失职未检，不能及时发现瓦斯积聚，因而不能及时排除瓦斯，导致瓦斯积聚超限。

五、防止瓦斯积聚的措施

（l）加强通风。通风是防止瓦斯积聚的主要措施合理选择最佳的通风系统，加强通风管理，做到有效、稳定和连续不断，才能将涌出的瓦斯及时冲淡排出，使采掘工作面和生产井巷中的瓦斯浓度符合《规程》规定的要求。

（2）及时处理局部积存的瓦斯。生产中易于积存瓦斯的地点有：回采工作面上隅角，顶板冒落的空洞内，低风速的顶板附近，停风的盲巷，回采工作面采空区边界处及采煤机附近。及时处理局部积存的瓦斯，是矿井日常瓦斯管理的重要内容，也是预防瓦斯爆炸事故、保证安全生产的关键工作。通常采用的主要方法是：向瓦斯积存地点加大供风量或提高风速，将瓦斯冲淡排出；将盲巷和顶板空洞内积存的瓦斯封闭隔绝；必要时应采取抽放的措施。

（3）加强瓦斯检查.低瓦斯矿井每班检查2次，其间隔时间3－5小时，高瓦斯矿井每班检查3次，其间隔时间2－3小时，瓦斯检查时间间隔要均衡。

（4）加强瓦斯监测监控，发现超限，及时采取措施处理

六、瓦斯爆炸的主要点火源

（1）瓦斯源附近有自然发火。

（2）井下使用电、火焊，抽烟等产生的明火。

（3）电气设备不防爆，电缆明接头等能产生电火花。

（4）放炮不装水炮泥，放明炮、糊炮，火药倒掉消燃物，放炮时打筒等均能产生火花。

（5）化纤衣料、非抗静电风筒、电缆等能产生静电火花。（6）各种机械或胶带磨擦能产生火花。

（7）拆卸、敲打矿灯产生的火花。

（8）金属支架撞击产生的火花。

七、防止瓦斯引燃的措施

（1）严禁携带烟草和点火物下井，井口房、瓦斯抽放站以及扇风机房周围20米内禁止烟火和用火炉取暖。井下严禁使用电炉，禁止打开矿灯。井下需要进行电焊、气焊时要严格审批手续。

（2）使用合格的炸药，并严格执行放炮制度。在有瓦斯或煤尘爆炸危险矿井中，必须使用煤矿安全炸药，不合格或变质的炸药不准使用。爆破时其装药量、雷管、炮泥及放炮地点附近的瓦斯浓度等必须遵守《煤矿安全规程》的规定。

（3）杜绝电气设备失爆，严格执行规程对电器设备的使用要求。井下使用的机械和电气设备以及供电网路都必须符合《煤矿安全规程》的要求。要使电气设备的防爆性能处于完好状态，要经常进行检查与维护。推广使用供电闭锁装置和超前切断电源的控制设备，对于局扇和掘进工作面的电气设备，必须装有延时的风电闭锁装置。

（4）尽量机械摩擦火花。机械摩擦火花引燃瓦斯的问题，将随着采煤机械化程度的提高日益显得重要，不少国家对这个问题进行了研究，并提出在摩擦部件的金属表面加入少量的铍，能降低摩擦火花的点燃性能，使摩擦火花不能引燃瓦斯。

八、防止瓦斯爆炸事故范围扩大的主要措施

⑴每一水平、每一采区都要布置单独的回风道，实行分区通风。

⑵通风系统力求简单，总进风道与总回风道布置间距不得太近，以防发生爆炸时使风流短路。

⑶装有主要扇风机的出风井口，必须安装防爆门。

⑷矿井主要扇风机必须装有反风装置，且能在10分钟内改变矿井的风流方向。

⑸在连接矿井的两翼、相邻的采区、相邻的煤层和采掘工作面等处的巷道中，设置隔爆设施，以阻止爆炸火焰的传播。

⑹编制周密的矿井灾害预防及处理计划。

九、井下发生瓦斯爆炸时的自救

井下作业人员平时应当熟悉矿井通道及出口，以便井下发生事故时能快速逃生。一旦矿井发生瓦斯爆炸事故，就会产生强大的爆炸声响和空气冲击波，瞬间产生高温火焰，并产生大量有毒有害气体。这时在现场或附近工作面的人员，一定要沉着冷静，千万不可惊慌失措，乱喊乱叫，应迅速采取自救措施。

(1)当听到爆炸声响或感觉到爆炸冲击波造成的空气震动气浪时，所有人员应迅速背朝爆炸冲击波传来的方向卧倒，脸要朝下，头尽量低些，有水沟地方要

卧到在水沟侧，然后用湿毛巾捂住口鼻；爆炸瞬间，要尽力屏住呼吸，防止吸入有毒高温气体。要用衣物盖住身体裸露部分，使身体露出部分尽量减少，以防止爆炸瞬间产生的高温灼伤身体。

(2)要迅速正确佩戴好自救器，辨别方向，沿避灾路线尽快进人有新鲜风流的巷道，离开灾区。两人以上要同行，互相照应。行进中注意通风情况，迎着风流方向走。

(3)如巷道破坏严重，没法去较安全的地点时，或不清楚撤退路线是否安全，就要设法进人避难硐室，或在顶板坚固、支护完整、无有害气体，有水源或水源较近的地方构筑临时避难硐室，将压风阀门打开，放出压缩空气，供人员呼吸。把矿灯、衣物挂在明显处，在硐室内安静而耐心地等待救援，硐室如有电话，可通过电话与矿调度室联系。

十、采掘工作面及其他作业地点风流中的瓦斯的规定

采区回风巷,采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过 1.0% 或二氧化碳浓度超过1.5%时,必须停止工作,撤出人员 ,采取措施,进行处理。采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0%时，必须停止用电钻打眼；爆破地点附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时，严禁爆破。

采掘工作面极其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20米风流中的瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。

第二节矿井火灾防治

一、什么是矿井火灾

凡发生在煤矿井下的火灾，以及发生在井口附近危害井下安全的火灾，都叫做矿井火灾。根据热源不同，将矿井火灾分为内因火灾和外因火灾。由外来火源引起的火灾，如灯火、火柴、吸烟、火炉、放炮、机械摩擦、电焊，电流短路等发生的明火引起的火灾叫外因火灾。由煤炭自燃引起的火灾叫内因火灾，内因火灾占矿井火灾总数的75％左右。

二、矿井火灾的危害

⑴产生大量的有害气体；

⑵引起瓦斯和煤尘爆炸；

⑶毁坏设备和资源。

（矿井一旦发生火灾，不仅会烧毁大量的设备器材和煤炭资源，给生产带来损失，而且会产生大量有毒气体，弥漫井下，使大批矿工中毒死亡。在有瓦斯、

煤尘爆炸危险的矿井中，还可能引起瓦斯、煤尘爆炸事故，其危害更加严重）。

三、矿井火灾发生的三要素

每一场火灾的发生都必须同时具备一下三个方面的条件，也就是人们通常所说的发火三要素：

（1）可燃物的存在

在煤矿里，煤炭本身就是一个大量而且普遍存在的可燃物。另外，在生产过程中产生的煤尘、用处的瓦斯以及所用的坑木、机电设备、油料、炸药等都具有可燃性。它们的存在是发生火灾的基本因素。

（2）热源

热源是出发火灾的必要因素，只有具备足够热量和温度的热源才能引燃可燃物。在矿井里，煤的自燃、瓦斯、煤尘燃烧与爆炸、放炮作业、机械摩擦生热、电流短路火花、电气设备运转不良产生的过热、吸烟、烧焊以及其它明火都可能是引火的热源。

（3）空气的供给

燃烧就是剧烈的氧化，任何可燃物尽管有热源点燃，如果缺乏足够的氧气，燃烧是难以持续的，所以空气的供给是维持燃烧形成火灾必不可少的条件。实验证明，在氧浓度为3%的空气环境里，任何可燃物的燃烧都不能维持；在氧浓度为12%的空气中瓦斯失去爆炸性，浓度在14%以下，蜡烛也要熄灭。所以，这里所说的空气是正常含氧量的空气，而不是贫氧的空气。

四、煤炭自燃（内因火灾）的原因和条件

1）煤炭自燃的原因和条件

煤炭与空气中的氧接触后，会发生氧化作用，放出热量。若氧化生成的热量不能及时向周围扩散，造成热量聚积，煤温就会上升，当温度上升到一定程度 (达到煤的燃点，即300-500ｏC)时，煤就会发生自燃。

煤炭自燃条件包括煤本身有自燃倾向性;空气的供给条件(足够供氧条件)-煤与周围物质的热交换条件。

2)煤炭自燃的发展过程及特点

(1)低温氧化阶段(或称潜伏期)。煤在常温下能吸附空气中的氧，生成不稳定的氧化物，放出少量的热，煤重量有增加，其增加的重量相当于所吸收的氧的重量，这时煤的化学活泼性增加，着火温度降低，很难发现外部征兆，故又称潜伏期。潜伏期长短取决于煤炭的变质程度和外部条件。如褐煤的氧化过程就没有潜伏期。

(2)自热阶段 (自热期)。经过潜伏期，煤的氧化速度加快，发热量逐渐增大，

如果热量来不及扩散，煤温就逐渐升高。煤的温度每升高10ｏC，氧化速度就增加2-3倍。这个阶段的特征是空气中的氧含量减少，一氧化碳、二氧化碳量增加，煤中水分被蒸发，空气中的温度升高并出现雾气，附近巷道壁上、支架上出现水珠。

(3)燃烧阶段(燃烧期)。如果煤的自热温度继续上升，达到临界温度(一般为70-80ｏC)以上，氧化速度急剧加快，大量产生热量，会使煤温迅速升高，当达到煤的着火温度时(300ｏC以上)，煤就燃烧起来，此时产生大量的可燃气体，如一氧化碳和其他的碳氢化合物。火区附近空气和岩、煤温度显著增高，出现特殊的气味等，有时能出现烟雾或明火。

在煤的自热阶段，若在达到临界温度 (70-80ｏC)之前改变供氧和散热条件，煤的自热增温过程就可以终止，煤就会逐渐冷却下来，此时煤炭处于风化状态，并逐渐丧失自燃能力。

3)内因火灾的特征及危害

内因火灾是指在没有外来火源条件下，煤炭或其他可燃物本身因接触空气，氧化发热而燃烧起火的火灾。内因火灾多发生于采空区停采线、遗留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷高顶处、假顶工作

面、巷道及任何浮煤堆积的地方。

内因火灾有如下特征:

(1)内因火灾的发生、发展有一个过程，且有预兆，人们可以通过感觉器官觉察煤炭自燃的初期特征。

(2)火源隐蔽、难于发现，也难于扑灭。，

(3)燃烧时间长。有的可持续儿个月、几年、几十年甚至上百年。

矿井火灾大多数是由内因火灾引起的，它对煤矿的主要危害如下:

(1)煤炭不完全燃烧，产生CO。煤炭自燃时要产生很多有毒有害气体，特别是CO易使井下人员中毒或死亡。

(2)烧毁大量煤炭资源。煤炭自燃后，煤质降低、特别是大面积自燃，可冻结大量可采煤量。

(3)可引起瓦斯、煤尘爆炸。煤炭自燃后，作为新的火源点，可引起爆炸事故。

(4)直接影响生产。一旦煤炭自燃，就直接影响矿井正常生产秩序，消耗人力物力灭火，在经济上造成重大损失。

4)内因火灾的预兆

(1)巷道中出现雾气，巷道壁"出汗"。这是由于热量的积聚，煤体温度升高，煤体中的水分蒸发冷凝而成，其形状呈圆形。要注意与透水预兆的"出汗"水珠

(呈尖形)相区别。

(2)巷道中出现煤油味、汽油味、松节油味或焦油味等。当人们嗅到焦油味时，煤炭自燃已发展到相当严重的程度了。

(3)煤体中流出的水或周围空气的温度较正常时的温度高，使人有"热"感。

(4)人感到疲劳。煤炭在自燃过程中，会产生一氧化碳、二氧化碳等有害气体，同时氧含量减少，使人体感到疲劳不适，如头痛、闷热、精神疲乏等。

5)矿井内因火灾防治

由于内因火灾隐蔽、难于扑灭，因此防治内因火灾应以预防为主。主要预防措施如下:

(1)正确选择开拓方式、巷道布置与采煤方法。开采自然发火严重的厚煤层或近距离煤层群时，尽量将运输大巷、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时间较长的巷道布置在煤层底板的岩石中。避免高落式、房柱式等不合理的采煤方法。提高回采率、加快回采速度，使工作面在自然发火期前结束，并进行封闭。

(2)实行均压防灭火。矿井通风网络合理，风流稳定，漏风量小，尽量增加漏风风阻，降低漏风风路两端的风压差。

(3)预防性灌浆。将水、浆材按适当的比例混合，制成一定浓度浆液，借助输浆管路送往可能发生自燃的地区。其作用是隔绝碎煤与空气的接触，增加采空区密闭效果，并对已发生温度升高的煤炭有冷却作用。

(4)阻化剂防火。阻化剂是一种吸水性很强的无机盐类或某些工厂的废液、副产品。将它们喷洒于煤壁或采空区或注入煤体内。使煤炭与氧气接触面减少，降低煤的氧化能力，同时可以起降温作用，预防煤炭自燃。

(5)惰性气体防灭火。向采空区内注入惰性气体，由于惰性气体较稳定，不助燃，可减少采空区内氧含量，降低煤炭氧化速度，预防自燃。

(6)打钻孔防火。用钻机向远离现有巷道的高温点以及有发火危险的地点打钻，然后向其内注水，如空隙较大，则可先注河砂将空隙堵满，然后再注入泥浆或其他阻化剂。

(7)挖出热源防火法。直接将火源或高温炽热物挖出来，以根除火灾隐患。

五、外因火灾

矿井外因火灾是指由外来热源引起的火灾。，

矿井外因火灾多发生于井口房、井筒、机电碉室、火药库以及安装机电设备的巷道或工作面等地点。

1)发生外因火灾的条件及火源

发生火灾的条件有热源、可燃物、空气，三者缺一不可。

(1)热源条件。要具有一定温度和足够热量的热源方能引起火灾。在煤矿，煤炭的氧化爆破、机械摩擦、电流短路、吸烟、烧焊等均可能成为引火热源。

(2)可燃物条件。这是发生火灾的基础。煤炭本身就是可燃物，除此之外，还有坑木、炸药、各种机电设备、各种油料、非阻燃橡胶、塑料制品等。

(3)空气。燃烧是剧烈地氧化反应，缺乏足够的氧气，则燃烧不能维持，所以有足够氧气的空气是维持燃烧不可缺少的条件之一。

引起外因火灾的火源包括:

(1)吸烟、电焊、喷灯焊、电炉及灯泡取暖等明火。

(2)由于机电设备性能不好、管理不善，如电钻、电机、变压器、开关、插销、接线三通、电铃、电缆等损坏、过负荷、短路等引起的电火花。

(3)由于不按爆破规定和爆破说明书爆破，如放明炮、糊炮、空心炮，以及用动力电源爆破、不装水炮泥、炮眼深度或最小抵抗线不合规定等出现炮火。

(4)瓦斯、煤尘爆炸。

2)外因火灾的特征及危害

外因火灾和内因火灾相比，发生较突然，来势较凶猛，但较易扑灭。

外因火灾尽管比内因火灾次数少，但对矿井的危害比较大:

(1)使井下人员中毒。外因火灾出现时，可燃物燃烧要产生大量有毒有害气体，使人员窒息或中毒。

(2)直接烧毁设备或设施。

(3)产生火风压。火势较大时产生火风压，破坏通风系统，扩大事故，并给灭火工作造成困难。

(4)容易引起瓦斯、煤尘爆炸。可燃物燃烧时，产生大量可燃气体，加剧瓦斯、煤尘爆炸，同时可直接作为火源。

3)矿井外因火灾的防治

防治矿井外因火灾首先要采取一些预防措施，当火灾出现时，还应采用适当的灭火方法。

预防措施主要有:

(1)防止井下出现明火。严禁使用明火、严禁吸烟、严禁使用火电焊，必须使用时，要制定专门的措施并报批;井口房和通风机房附近20m内，不得有烟火或用火炉取暖。

(2)防止井下出现电火。井下电气设备防爆性能好;电缆敷设符合规定;过流、接地、检漏装置等保护齐全;严禁井下使用灯泡取暖或使用电炉。

(3)防止井下出现爆破火。爆破器材符合要求;不准放明炮、糊炮，不准用明火或动力线进行爆破;炮眼封泥符合要求，并使用水炮泥;严格按规定装药、连线、

起爆。

灭火方法主要有:

(1)用水灭火。用水灭火时要有充足的郴量，灭火时应先从火源外围逐渐向火源中心喷射水流，以免生成爆炸性气体产生爆炸或生成大量的水蒸气，伤害灭火人员;同时，灭火人员应站在进风侧，以防高温烟流伤人或使人中毒;用水扑灭电气火灾时，应先切断电源;油类火灾，不宜用水直接灭火。

(2)用砂子或岩粉灭火。用砂子或岩粉直接撒盖在燃烧物体上将空气隔绝，较多应用于电气火灾的初期和油类火灾。

(3)干粉灭火。使用干粉灭火器、灭火手雷或灭火炮产生的化学药剂的物理、化学作用扑灭火灾。

(4)泡沫灭火。泡沫灭火器是利用化学反应产生的二氧化碳覆盖在燃烧物上隔绝空气灭火。高倍数泡沫灭火是利用机械产生的泡沫吸收热量、隔绝空气，扑灭火灾。

(5)挖除火源灭火。将己经燃烧的火源挖掉并运出。

(6)注浆灭火。向火区注人大量的浆液，充满燃烧的煤体的裂隙或覆盖于燃烧物表面，冷却、绝氧扑灭火灾。

(7)惰性气体灭火。向封闭的火区注入稳定的惰性气体，减少火区内氧含量，同时增加压力，减少新鲜空气进入，阻止可燃物燃烧。

(8)均压灭火。调节封闭火灾迸风侧、回风侧两端的压力差，使其达到最小值或平衡，减少漏风，加速灭火。

(9)封闭灭火。对火区进行及时而严密的封闭，便火区与空气隔绝，防止自燃或复燃，但必须加强火区管理和监测。

第三节矿尘灾害防治

一、基本概念和理论概述

矿尘是悬浮在矿井空气中的固体矿物微粒，对矿井的安全生产有着严重的影响。世界各国在煤矿开采历史上所受到的煤尘危害是惨痛的。1906 年，法国古利耶尔无瓦斯煤矿发生特大煤尘爆炸，死亡1099 人；1942 年，本溪煤矿发生特大瓦斯煤尘爆炸，死亡1594 人；1960 年，大同老白洞煤矿发生特大煤尘爆炸死亡684 人。除此之外，矿尘对人体健康的危害也极大，煤矿工人患尘肺病人数及死于尘肺病人数，在煤矿工业中长期以来一直居于首位。

矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。

在矿山生产过程中，如钻眼作业、炸药爆破、掘进机及采煤机作业、顶板管理、矿物的装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘。而不同矿井由于煤、岩

地质条件和物理性质的不同，以及采掘方法、作业方式、通风状况和机械化程度的不同，矿尘的生成量有很大的差异；即使在同一矿井里，产尘的多少也因地因时发生着变化。一般来说，在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮游矿尘比例大致为：采煤工作面产尘量占45～80% ；掘进工作面产尘量占20～38% ；锚喷作业点产尘量占10～15 % ；运输通风巷道产尘量占5～10% ；其它作业点占2～5％。各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大，因此防尘工作也就更加重要。

二、矿尘分类

矿尘除按其成分可分为岩尘、煤尘等多种无机矿尘外，尚有多种不同的分类方法，下面介绍几种常用的分类方法。

1．按矿尘的存在状态划分

(1)浮游矿尘。悬浮于矿内空气中的矿尘，简称浮尘。

(2)沉积矿尘。从矿内空气中沉降下来的矿尘，简称落尘。

浮尘和落尘在不同环境下可以相互转化，浮尘因受自重的作用可以逐渐沉降下来变成落尘，而落尘当落尘受到机械振动、爆风冲击以及巷道中风速的变化等外界条件干扰时，它可再次飞扬，又成为浮尘。其风速的变化与矿尘粒度的关系如表2-1-1 。浮尘在空气中飞扬的时间不仅与尘粒的大小、重量、形式等有关，还与空气的湿度、风速等大气参数有关。矿山除尘研究的直接对象是悬浮于空气中的矿尘，因此，一般所说的矿尘就是指这种状态下的矿尘。

2．按矿尘的粒径组成范围划分

(1)全尘（总矿尘）。各种粒径的矿尘之和。对于煤尘，常指粒径为1 mm 以下的尘粒。

(2)呼吸性矿尘。主要指粒径在5μm 以下的微细尘粒，它能通过人体上呼吸道进入肺区，是导致尘肺病的病因，对人体危害甚大。

三、矿尘的危害

矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面：

(1)污染工作场所，引起职业病。轻者会患呼吸道炎症、皮肤病，重者会患尘肺病；

(2)某些矿尘（如煤尘、硫化尘）在一定条件下可以爆炸；

(3)加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命；

(4)降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。其中，以尘肺病和矿尘爆炸危害最大，直接危害工人身体健康和生命安全。

（一）尘肺病

尘肺病是工人在生产中长期吸入大量微细矿尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病。一旦患病，目前还很难治愈。因其发病缓慢，病程较长，且有一定的潜伏期，不同于瓦斯、煤尘爆炸和冒顶等工伤事故那么触目惊心，因此往往不被人们所重视。而实际上由尘肺病引发的矿工致残和死亡人数，在国内外都远远高于各类工伤事故的总和。

1．尘肺病的分类

煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分不同，可分为三类：

(1)硅肺病（矽肺病）。长期吸入游离SiO2含量较高的岩尘而引起的，患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。

(2)煤硅肺病（煤矽肺）。由于同时吸入煤尘和含游离SiO2的岩尘所引起，患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。

(3)煤肺病。大量吸入煤尘所致，患者多为长期在煤层中从事采掘工作的矿工。

作业人员从接触矿尘开始到肺部出现纤维化病变所经历的时间称为发病工龄。上述三种尘肺病中最危险的是硅肺病。其发病工龄最短，一般在10 年左右，病情发展快，危害严重。煤肺病的发病工龄一般为20～30 年，煤硅肺病介于两者之间但接近后者。

（二）煤尘爆炸

某些矿尘（如煤尘、硫化尘）在一定条件下可以爆炸。煤尘能够在完全没有瓦斯存在的情况下爆炸，对于瓦斯矿井，煤尘则有可能参与瓦斯爆炸。

1. 煤尘爆炸的条件

煤尘爆炸必须同时满足以下三个条件：

（1）煤尘的爆炸性。煤尘爆炸是煤尘受热氧化后，放出可燃性气体遇高温发生剧烈反应形成的。但是有的煤尘受热氧化后，产生很少的可燃气体，不能使煤尘发生爆炸。所以煤尘又可分为有爆炸性煤尘和无爆炸性煤尘。

（2）煤尘浓度。只有当煤尘悬浮在空气中时，它的全部表面积才能与空气中的氧接触，并在氧化、热化的过程中放出大量的可燃气，为爆炸创造条件。然而，煤尘的热化和氧化过程中，必须使煤尘所吸收的热量超过散失的热量。如果煤尘的浓度比较低，尘粒与尘粒之间的距离比较大，燃烧所生成的热量很快被周围的介质所吸收，则爆炸无法形成；但是，如果煤尘的浓度过大，煤尘在氧化和热化过程中放出的热量为煤尘本身所散失掉，同样爆炸无法形成。因此，煤尘的浓度只有达到一定的范围，才可能发生爆炸。这个范围就叫煤尘爆炸界限。最低的爆炸浓度称之为爆炸下限；最高爆炸浓度称之为爆炸上限。就是说：煤尘爆炸是在其爆炸下限到爆炸上限之间发生的。我国对煤尘爆炸的实验结果如表

我国对煤尘爆炸的实验结果

煤尘爆炸下限浓度45g/m3

煤尘爆炸最强的浓度300～400g/m3

煤尘爆炸上限浓度1500～2000g/m3

必须指出，在井下各生产环节，不可能产生大于45g/m3的煤尘浓度。但是，当巷道周围等处的沉积煤尘受振动和冲击时，它们会重新飞扬起来，此时就足以达到煤尘爆炸浓度。所以说，悬浮煤尘是产生煤尘爆炸的直接原因，而沉积煤尘是造成煤尘爆炸的最大隐患。

（3）引起煤尘爆炸的热源。煤尘爆炸引燃温度的变化范围比较大，它是随煤尘的性质及试验条件的不同而变化的。经试验得知，我国煤尘的引燃温度在610～1050℃之间，一般为700～800℃。

2. 煤尘爆炸的危害

以上分析说明，煤尘的燃烧及爆炸实际上是煤尘的可燃气的燃烧及爆炸，所以煤尘的爆炸具有与瓦斯爆炸相类似的特点，爆炸后同样要产生高温、高压和冲击波及生成大量有害气体、皮渣、粘块等。

（1）高温。煤尘的爆炸是其激烈氧化的结果，因此，在爆炸时要释放出大量的热量，这个热量可以使爆源周围气体的温度上升到2300～2500℃。这种高温是造成煤尘爆炸连续发生的重要条件。

（2）高压。煤尘的爆炸使爆源周围气体的温度急剧上升，必然使气体的压力突然增大。在矿井条件下煤尘爆炸的平均理论压力为736kPa 。许多国家曾分别在实验室和巷道中进行测定，其结果表明，爆炸压力随离开爆源的距离的延长而跳跃式的不断增大，爆炸在扩展过程中如果有障碍物阻拦或巷道的断面突然变化及巷道拐弯等，则爆炸压力将增加得更大。

（3）高速火焰。在爆炸产生高温高压的同时，爆炸火焰以极快的速度向外传播。一些国家利用实验巷道对其传播速度进行了测定，结果表明，可达1120 m/s 多米。

（4）冲击波。煤尘爆炸同样形成冲击波，其传播速度比爆炸火焰传播得还要快，可达2340m/s ，对矿井的破坏极大。

（5）生成大量的CO。煤尘爆炸后生成大量的CO，其浓度可达2％～3％，有时甚至高达8％左右，这是造成矿工大量中毒伤亡的主要原因。

四、矿尘的治理

（1）煤层注水湿润煤体

（2）采空区灌水湿式作业[湿式打眼，爆破时使用水炮泥，在煤尘生成地点(采煤机截割部、放煤口、转载点等)进行喷雾降尘，都可减少煤尘生成，降低浮

尘浓度]。

（4）转载点喷雾

（5）放炮喷雾

（6）装岩洒水

（7）其它地点喷雾

（8）巷道水幕净化风流

（9）通风排尘

（10）个体防护

五、防止煤尘爆炸的措施

井下应加强明火管理，杜绝一切明火。爆破对必须使用取得产品合格证的雷管、炸药，严格执行《规程》有关爆破规定。电气设备防爆性能好，井下供电应做到无 "鸡爪子"、"羊尾巴"和明接头且各种保护符合规定。减少摩擦火花和撞击火花。同时要完善隔爆措施

第四节矿井水害防治

一、矿井水害及危害

影响生产，威胁采掘工作面或矿井安全，增加吨煤成本，造成矿井全部或局部被淹的矿井水都称为矿井水害。

根据水源不同，将矿井水害分为地表水水害、老窑水水害、孔隙水水害、裂隙水水害及岩溶水水害。

矿井水害出现的原因很多，主要有地面防洪、防水措施不当或对防洪设施管理不善，山洪由井筒或裂缝涌入井下;水文地质情况不清，未及时进行探放水，或措施不严而造成水害;没留设防水煤 (岩)柱或尺寸不合要求;巷道布置时，位置靠近水源或含水层;井下防水闸门、水闸墙或质量低劣;排水设备能力不足或出现故障。

矿井水害是"五大灾害"之一，它对矿井有很大的危害，主要表现在:

(1)当矿井发生突然涌水时，轻则造成局部停工停产，重则淹井，造成人员伤亡或财产损失。

(2)在生产过程中必须安装防、排水设施及设备，增加了工作量和原煤成本。

(3)矿井水对井下各种金属设备、支架、轨道等均有腐蚀作用，缩短其使用寿命。

(4)可使井下空气湿度增大，恶化了井下作业环境，影响生产效率和职工健康。

二、矿井透水预兆

一般地说，矿井透水前都有如下儿种预兆:

(1)"挂汗"。积水区的水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。区别真假"挂汗"要仔细观察新暴露的煤壁面上是否有"挂汗"，若有是真"挂汗"。

(2)"挂红"。矿井水中若含有含铁的氧化物，它通过煤岩裂隙渗到采掘工作面的煤岩表面时，会呈现暗红色水锈，这种现象叫"挂红"。

(3)水叫。含水层或积水区内的高压水向煤壁裂隙挤压时，与两壁摩擦会发出"嘶嘶"声，说明采掘工作面距积水区或水源较近了，透水即将发生。

(4)空气变冷。采掘工作面接近积水区时，空气温度会骤然下降，煤壁发凉，人进人工作面有阴冷的感觉，但如果积水区内的水温较高，采掘工作面接近时反而温度升高。

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

(6)矿山压力显现增强。采掘工作面接近积水区时，压力明显增加，片帮、冒顶次数增加。

由于矿井水的来源不同，发生透水前的征兆各有特点:

(1)老空水透水征兆。由于老空水积水时间长。水量补给较差，称为"死水"，透水时有"挂红"、酸性大、水味涩的特点。

(2)熔岩水透水征兆。由于长期侵蚀熔岩，透水呈灰色或灰黄色，带有臭味。

(3)断层水透水征兆。断层水多为"活水"，透水前很少"挂红"。采掘工作面接近含水断层破碎带时，会出现来压、淋水增大现象。当发现上述透水预兆时，必须停止作业，判明情况，及时上报。如情况危急立即发出警报，撤出人员。

三、矿井水害防治

矿井水害防治应从两方面着手，即地面防治水和井下防治水。实行"探、防、堵、截、排"综合防治措施。

1、地面防治水

在地面修筑排水工程，防止地面降水汇集于工业广场或地表水涌入井下。主要措施有修筑排洪渠、河床铺底、填堵陷坑、河流改道或取直;井口及工业广场修筑堤坝、疏通水路。

2、井下防治水

(1)井下防水。选用合理的开拓开采方法，将巷道远离积水区，井下留设防水煤（岩)柱。

(2)井下排水。在地面或井下打专门钻孔排水，安装排水设施、设备排水。

(3)井下探放水。利用钻孔探查前方的水情，然后有控制地将水放出。《煤矿安全规程》规定，采掘工作面必须坚持有疑必探，先探后掘的探放水原则。

采掘工作面遇有下列情况之一的必须停止工作进行探放水:

①接近水淹或可能积水的井巷、老空或小煤矿时;

②接近水文地质条件复杂的区域，并有出水征兆时;

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。

在向老空区打钻时，为防止瓦斯事故和其他有害气体的危害，应加强探水地点的供风量，及时检查探水地点的瓦斯和其他有害气体浓度，探水工作面一切电气设备的防爆性能必须良好。出现危险情况，立即停止打钻，切断电源，撤出人员。

(4)井下截水。在井下适当地点修筑水闸门及水闸墙。井下局部突水时，将其截住，不致危及其他地区。

(5)注浆堵水。将水泥浆或化学浆通过专门钻孔压入地层空隙，浆液在空隙中扩散、胶结、硬化，最终起到加固地层和堵隔水源作用。

发生透水事故时，现场人员应尽量了解事故地点及灾害程度，在保证人员安全的条件下，迅速组织抢救。就地取材，加固工作面，设法堵住出水点。如无法抢救，应沿着避灾路线，避开压力水头，迅速撤退到涌水地点的上部水平或地面，而不能进入附近的独头巷道。如果独头上山下部的唯一出口已被淹没无法撤退时，则可在独头工作面躲避。

第五节顶板事故防治

顶板事故是指在地下采煤过程中，顶板意外冒落造成人员伤亡、设备损坏、生产中止等事故。过去，顶板事故死亡人数占煤矿全部死亡人数的40%以上。现顶板事故虽有所减少，但仍是煤矿生产的主要灾害之一。

顶板事故按冒顶范围分局部冒顶和大型冒顶，按力学原因分为压垮型冒顶、漏冒型冒顶和推垮型冒顶。

一、顶板事故的原因、预兆及防治

1、采场局部冒顶的原因、预兆及防治

采场局部冒顶常发生在上下出口、煤壁线、放顶线、地质构造处及采煤机附近。其原因主要有:

(1)采空区顶板垮落不好，悬顶面积过大。

(2)顶板中存在断层、裂隙、层理等地质构造，将顶板切割成不连续的岩块，回柱后岩块失稳，推倒支柱造成冒顶。

(3)回柱操作顺序不合理。

(4)工作面支护质量不好，支护密度不够、初撑力低、迎山角不合理等。

(5)在遇见末预见的地质构造时，没及时采取措施。

(6)工作面上、下出口连接风巷和运输巷，控顶面积大。

二、采场局部冒顶预兆主要有:

发出响声，岩层下沉断裂，顶板压力急剧增大时，木支架有劈裂声;金属支柱活柱下缩，支柱钻底严重时都可能发出响声;掉渣;煤体压酥，片帮煤增多;顶板裂隙增多，裂缝变大;顶板出现离层;漏顶;瓦斯涌出量突然增大;顶板淋水明显增加。

三、采场局部冒顶主要预防措施有:

防止煤壁附近冒顶应及时支护悬露顶板、加强敲帮间顶;炮采时合理布置炮眼，控制药量，避免崩倒支架;防止两出口冒顶时，首先支架必须有足够强度，其次系统应具有一定阻力，防止老顶来压时推倒支架;防止放顶线附近局部冒顶要加强地质及观察工作，在大块岩石范围内加强支护，必要时用木支架代替单体金属支架;随时注意地质构造的变化，采取相应措施。

四、采场大型冒顶的原因、预兆及防治

采场大型冒顶一般包括老顶来压时的压垮型冒顶，直接顶导致的压垮型冒顶，大面积漏垮型冒顶，复合顶板推垮型冒顶，大块游离顶板旋转型冒顶等。大型冒顶一般易发生在开切眼、地质破碎带、老巷、倾角大的地段、顶板岩层含水地段及局部冒顶附近。

一般地说，老顶来压时导致的压垮型冒顶事故原因为:

(1)垮落带老顶岩块压坏采场支架。

(2)垮落带老顶岩块冲击压坏采场支架。

一般大型冒顶主要预兆表现在以下几方面:

(1)顶板的预兆。顶板连续发出断裂声，这是由于直接顶和老顶离层或顶板断开而发出的响声。

(2)两帮的预兆。由于压力增加，煤壁受压后，煤质变软，片帮增多。

(3)支架的预兆。使用木支架时被大量折断。使用金属支柱时活柱快速下沉，连续发出"咯咯"声。

(4)瓦斯涌出量增多，淋水加大。

预防此类冒顶事故的主要措施为:采场支架的支撑力能平衡直接顶与老顶岩层重量，且保证直接顶与老顶不离层。推垮型冒顶事故是由于支架不能抵抗侧向推力造成失稳引起的。预防此类冒顶事先摸清顶板情况，掌握顶板岩性、岩层分布、厚度、结构及有无软夹层等。提高支柱初撑力及刚度，合理选择工作面推进方向等。

五、巷道冒顶的原因、预兆及防治

巷道顶板事故多发生在掘进工作面及巷道交叉口。

巷道发生冒顶的原因主要有:

(1)巷道开掘后没有得到及时支护。

(2)巷道顶板围岩压力大，支护失效。

巷道发生冒顶的预兆主要有:

(1）顶板发出响声。顶板压力急剧加大时，顶板岩层下沉、断裂发出响声;另外，由于支架上压力增大，支架及刹杆压弯断裂发出响声。

(2)掉渣、漏顶。冒顶前，破碎的伪顶或直接顶有时会因背板不严和支架不牢出现漏顶，掉渣。

(3)顶板有裂缝。

(4)顶板出现离层。

(5)淋水量增加。

巷道冒顶事故主要预防措施有:

（1）加强地质及水文地质工作，根据地质资料、水文资料，科学设计巷道支护，制定相应施工方法及作业规程。

(2)掘进巷道时，严禁空顶作业。

(3)尽量一次成巷，缩短围岩暴露时间。

(4)施工时，设专人观察顶板，认真执行敲帮问顶制度，及时处理隐患。

(5)经常检查巷道支护情况，加强维护，发现有变形或折损的支架，应及时加固修复。

(6)维修巷道时，必须保证在发生冒顶时有人员撤退的出口，独头巷道维护时，必须由外向里逐架进行;撤掉支架前，应加固工作地点支架。