煤矿开采主要灾害及安全管理

编号：SY-AQ-01572
( 安全管理)
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煤矿开采主要灾害及安全管理
Main disasters and safety management in coal mining
煤矿开采主要灾害及安全管理
导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。

在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。

一、瓦斯（甲烷）
甲烷是一种无色、无味、无臭的气体，甲烷比空气轻，相对于气空的比重为0.554。

瓦斯爆炸是煤矿生产主要灾害之一。

煤矿一旦发生瓦斯爆炸，危害十分严重，其爆炸时产生的高温、高压和有害气体可造成大量的人员伤亡和人亡矿毁，因此，防止瓦斯爆炸是安全管理的重点，其主要措施是加强矿井通风，防止瓦斯局部积聚，防止煤（岩）与瓦斯突出，防止火源引燃瓦斯。

1.矿井瓦斯的危害：
（1）瓦斯窒息
甲烷本身虽然无毒，但空气中的甲烷浓度较高时，就会相对降低空气中的氧气浓度。

氧气浓度相对减少，使人窒息死亡。

当空气中甲烷浓度升高，氧气量降到17%，使感到呼吸困难，氧含量降到12%以下时，使人窒息死亡。

因此，凡井下盲巷或通风不良的地区，都必须及时封闭或设置栅栏，并悬挂“禁止入内”的警标，严防人员入内。

（2）瓦斯燃烧和爆炸
当瓦斯与空气混合达到一定浓度时，遇到高温火源就能燃烧或发生爆炸，一旦形成灾害事故，就会造成大量作业人员的伤亡，严重影响矿井的安全生产，瓦斯爆炸事故是煤矿事故中最严重的事故。

2.瓦斯爆炸的概念：
瓦斯是一种能够燃烧和爆炸的气体，瓦斯爆炸就是空气中的氧气与瓦斯发生剧烈氧化反应的结果。

瓦斯在高温火源作用下，与氧气发生化学反应，生成二氧化碳和水，并放出大量的热，这些热量能够使反应过程中生成的二氧化碳和水蒸气迅速膨胀，形成高温、高压，并以极高的速度向外冲击而产生的动力现象，这就是瓦斯爆炸。

3.瓦斯爆炸的危害：
瓦斯爆炸的主要危害是产生高温焰面，冲击波和有害气体。

焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，其速度快、温
度高。

从正常的燃烧速度（1~2.5m/s）到爆轰式传播速度（2500m/s），焰面温度可高达2150℃~2650℃。

焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，可燃物被点燃而发生火灾，扩大灾情。

冲击波锋面压力由几个大气压到20个大气压，前向冲击波叠加和反射时可达100个大气压。

其传播速度总是大于声速，所到之处造成人员伤亡、设备和通风设施损坏、巷道垮塌。

瓦斯爆炸后生成大量有害气体。

据分析，瓦斯爆炸后的气体成分为：O2为6%-10%、N2为82%-88%、CO2为4%-8%、CO为2%-4%。

如果有煤尘参与爆炸，CO的生成量更大，往往成为人员大量伤亡的主要原因，因此，《煤矿安全规程》规定，入井人员必须配戴自救器。

4.瓦斯爆炸的条件及其影响程度：
瓦斯爆炸的条件是：一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气，三者缺一不可。

（一）、瓦斯浓度
瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在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。

瓦斯爆炸的界限为5%-16%，5%为爆炸下限，16%为爆炸上限。

当瓦斯浓度低于5%时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层；当瓦斯浓度为9.5%时，其爆炸威力最大（氧和瓦斯完全反应）；瓦斯浓度在16%以上时，失去爆炸性，但在空气中火仍会燃烧。

必须强调指出，瓦斯爆炸界限不是固定不变的，它受许多因素的影响：
（1）可燃气体的混入，使瓦斯爆炸界限扩大。

（2）惰性气体的混入，降低了氧浓度，使瓦斯爆炸的危险性和爆炸界限降低。

（3）煤尘掺入可降低瓦斯爆炸下限。

（4）瓦斯与空气混合气体的初始温度越高，爆炸界限范围就越大。

（5）瓦斯与空气混合气体的初始压力越大，瓦斯爆炸界限范围越大。

（二）、引火温度：
瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。

一般认为是650℃~750℃，但受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。

当瓦斯含量在7%~8%时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引火温度降低；在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。

瓦斯与高温热源接触时，并不立即燃烧、爆炸，而是要经过一个很短的时间间隔，我们称此现象为火延迟性，间隔的这段时间称感应期。

感应期的长短与甲烷浓度、火源温度、火源性质、混合气体压力有关。

火源温度升高，感应期迅速下降；瓦斯浓度增加，感应期略有增加。

瓦斯爆炸的感应期对煤矿安全生产意义很大。

例如，使用安全炸药爆破时，其初温达2000℃左右，但高温存在的时间只有千分之几秒，小于瓦斯爆炸的感应期，所以不会引起瓦斯爆炸。

如果炸药质量不合格，炮泥充填不紧或放炮不正规（如放明炮、糊炮等），就会延长高温存在时间，造成瓦斯爆炸事故。

为了安全井下电气设备，必须采用安全隔爆器。

（三）、氧的浓度：当氧在混合气体中的浓度低于12%时，混合气体中的瓦斯失去爆炸性。

正确认识氧的含量对瓦斯爆炸的作用，对密封或启封火灾区及时封闭火区时，判断火区内有无瓦斯爆炸性等均有指导意义。

防止瓦斯爆炸措施主要包括三个方面：防止瓦斯积聚、防止瓦斯引燃、防止瓦斯事故扩大。

二、矿尘
矿尘是指在生产过程中所产生的各种矿物微细颗粒的总称。

矿尘包括煤矿生产过程中产生的煤尘、岩尘。

矿尘不但对井下污染环境，还对工作人员的健康不利，而且在一定条件下，还可以燃烧和爆炸（煤尘具有可燃性，遇有外界火源，很容易引起火灾，还可能导致爆炸事故），除此以外，还会加速机械设备的磨损，影响井下工作人员的视线，因此应采取各种有效的排降措施，如：加强通风，洒水降尘，将矿尘浓度控制在规定的浓度标准范围内。

（关于煤尘爆炸资料附后）
三、火灾
矿井防灭火工作是安全生产管理的重要内容，首先应通过改进开采技术措施，健立完善的通风系统；其次采取防止漏风和预防性灌浆、喷洒阻化剂、均压灭火、注入惰性气体等综合措施防止煤炭自燃的发生；再次采用不燃性支护材料，杜绝或控制明火和电火花的产生等有效措施，防止煤矿外因火灾发生。

（矿井火灾防治附后）
四、水害
矿井水害对煤矿安全生产的影响和危害很大，轻则使生产条件恶化，管理困难；重则造成伤亡或淹井事故，因此，在安全生产和管理方面，应该在保证排水系统可靠的前提下，加强采掘工作在探、放水的安全管理工作。

严格执行“有疑必探，先探后掘”的方针，保障矿井安全。

（矿井水害防治附后）
五、顶板
顶板事故会造成井下人员伤亡、设备损坏和生产停顿等事故，是煤矿生产的主要灾害之一。

随着开采深度的不断增加，巷道断面不断增加，预防采掘工作面的顶板事故更加重要。

为防止顶板事故的发生，应制定和执行严格合理的顶板管理安全技术措施；应建立
顶板灾害发生的预警、预报系统；加强对顶板的支护；加强对采空区的观察，合理留设煤柱的安全防范措施，有效控制顶板事故。

除上述“五大”灾害以外，随着矿井开采深度不断增加，采空区面积随着增大，冲击地压的危险也将会更加突出，冲击地压又称岩爆，常伴有煤岩体抛出，巨响及气浪等现象。

它具有很大的破坏性，也是煤矿的重大灾害之一，我矿应采取有效措施防范采空区大面积冒顶引发地表塌陷，使地表水透入井下造成的水害。

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