矿山安全生产技术0-3

矿山安全生产技术邓红卫博士副教授CentralSouthUniversity二○○九年十月基本要求•了解矿山地质、矿床地质勘探、矿井开拓等基本安全知识；矿山开采、矿山设备安全性能等方面基础知识；掌握矿山生产与矿井灾害事故关系等基本知识。•了解各类矿山（煤矿、非煤矿山）主要安全技术规程与规范；掌握技术规程规范的主要技术要求、措施。第一节矿山安全基础知识•矿山地质安全知识•矿床勘探安全知识•井巷工程安全知识•矿山开采安全知识•矿山设备安全知识（一）矿床、矿体、围岩和地下水•矿床是由地质作用形成于地壳中，在质和量上都达到了工业要求，并在现有的社会经济和技术条件下能被开采和利用的地质体。矿床包括矿体和围岩。•矿体是矿石的堆积体，它占有一定空间，并具有一定形状和大小；是构成矿床的实质性单位，也是矿床中可以被开采和利用的部分。•常见的矿体形态有四种：–等轴状；–柱状；–板状；–不规则状。矿体•围岩是矿体周围的非矿岩石。分类：–稳定岩层；–稳定性较好岩层；–中等稳定岩层；–稳定性较差岩层；–不稳定岩层。•地下水按储水空隙特征又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。围岩和地下水（二）岩石的分类和物理力学性质、岩层产状•1、岩石类型–岩浆岩；–沉积岩；–变质岩。•2、煤层顶底板岩石分类：–顶板：伪顶、直接顶、基本顶（老顶）；–底板：直接底、基本底（老底）。岩层产状、岩石物理力学性质•1、岩层产状要素–走向；–倾向；–倾角。•2、岩石的物理力学性质–变形特性；–强度特征；–破坏形式。（三）褶曲、节理、断层类型、矿井水的来源及涌水通道•1、褶曲的基本类型–背斜；–向斜。褶曲中背斜与向斜是并存的。•2、节理的基本类型–走向节理、倾向节理和斜交节理；–原生节理、风化节理和构造节理。断层的基本类型•1、按断层两盘相对滑动方向：–正断层；–逆断层；–平移断层。•2、按断层与岩层走向的关系：–走向断层；–倾向断层；–斜交断层。矿井水源、涌水通道•1、矿井水源–地表水、含水层水、老窑积水、断层水和大气降水。•2、矿井涌水通道–构造断裂带、导水陷落柱、采矿活动造成的裂隙、封闭不良的导水钻孔和岩溶塌陷及天窗等。二、矿床勘探安全知识•了解矿山地质勘探专业的安全知识；•熟悉高压空气枪、空压机、高压管路的安全使用及维护、气枪阵列、电缆、电缆尾标、扩展器的收放等操作中的安全要素；•掌握震源危险品的安全使用、运输、存储和管理；•掌握各类矿山勘探作业安全知识。（一）地质勘探专业安全知识•物探方法–1、电法勘探•直流电法；•交流电法（电磁法）•过程过度法（脉冲瞬变场法）。–2、地震勘探（二）高压空气枪、空压机、高压管路的安全使用及维护；气枪阵列、电缆、电缆尾标、扩展器的收放等操作中的安全要素•1、高压空气枪、空压机、高压管路定期检查，不合格不使用。•2、电缆不允许带电进行检修和收放作业。•必须由接受过专门培训（具有相关资质）的人员执行操作任务。（三）震源危险品的安全使用、储运和管理•1、安全使用：禁穿化纤服，必须穿棉布或抗静电衣服；……。•2、运输汽车应挂危险品标志、速度不超过40km/h，能见度差时速度减半。（四）各类勘探作业安全知识•1、钻塔与高压线的安全距离：距10000V以上的高压线不小于50m，距10000V以下的高压线不小于30m。•2、钻塔底座填方部分不得超过塔基面积的1/4。•3、坑道钻探应按照井下作业的规定进行通风、排水、支护和照明。（四）各类勘探作业安全知识•4、探槽深度（最高一壁）不超过3m，浅井深度不超过20m。•5、勘探放射性矿床，在矿脉外施工，采取压入式通风。•6、作业点粉尘浓度超标，每月至少测定2次；作业点有毒，每月至少测定1次；作业点有放射性，每月至少测定3次。三、井巷工程安全知识•掌握井巷施工程序和基本原则、井巷掘进的主要施工方法；•掌握井巷支护及维护的技术要点，民用爆破器材的分类、性能与适用条件和各个环节的安全技术预防措施及管理要求；•掌握井巷施工中的常见事故及防治技术。（一）井巷施工程序和基本原则及主要施工方法•1、井巷施工程序和基本原则：依据关键路线进行施工。•2、井巷掘进的主要施工方法–普通凿井法（稳定层或隔水层）：钻眼爆破；–特殊凿井法（不稳定含水层）：冻结法凿井、钻井法凿井、注浆凿井法。（二）井巷支护及维护，民用爆破器材•1、支护类型–锚杆支护与锚喷支护（大巷）；–混泥土及钢筋混泥土支护（井筒）；–棚状支护（区段巷）。•2、民用爆破器材的分类–煤矿许用炸药是用于有瓦斯矿井的一类炸药。煤矿常用的煤矿许用炸药有：煤矿许用铵梯炸药、水胶炸药和乳化炸药。–煤矿井下只能采用电能激发的电雷管。（三）井巷施工事故及防治技术•顶板冒落（掘进）；•主井施工的悬吊与提升事故；•水灾事故；•火灾事故；•瓦斯煤尘（突出）事故。四、矿山开采安全知识•（一）了解矿山主要采矿原理；•（二）熟悉顶板管理、采场压力及其分布规律和控制方法；•（三）掌握顶板事故的分析与预防技术；•（四）掌握冲击地压的分析与预防技术；•（五）掌握开采过程中的主要灾害事故；•（六）掌握开采过程灾害防治重点及主要预防技术。（一）各类矿山的采矿原理•1、采煤方法–壁式采煤法：单一长壁采煤法、分层长壁采煤法；–柱式采煤法：房式、房柱式采煤法。•2、回采工艺–炮采；–普采（高档普采）；–综采；–综采放顶煤。（一）各类矿山采矿原理•3、金属矿采矿方法：–空场采矿法：全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法、分阶段矿房法和阶段矿房法；–崩落采矿法：单层崩落法、分层崩落法、分段崩落法、阶段崩落法。–充填采矿法：单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法、分采充填采矿法、方框支架充填采矿法。（二）顶板管理、采场压力及其分布规律和控制方法•通常把由开采过程而引起的岩移运动对支架围岩所产生的作用力，称为矿山压力。•矿山压力显现：顶板下沉和跨落、底板鼓起、片帮、支架变形和损坏、充填物下沉压缩、煤岩层和地表移动、露天矿边坡滑移、冲击地压、煤与瓦斯突出等。（三）常见顶板事故的分析与预防技术•分为局部冒顶和大面积切顶事故，一共六大类。（四）冲击地压的分析与预防技术•冲击地压是井巷或工作面周围的煤岩体由于变形能的释放而产生的一种以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象•冲击地压的特点–一般没有明显的预兆，难于事先确定发生的时间、地点和冲击强度；–发生过程短暂，伴随巨大声响和强烈震动；–破坏性很大，有时出现人员伤亡；（四）冲击地压的分析与预防技术•防治措施分为两大类：一类是防范措施；另一类是解危措施。•防范措施–开采保护层；–尽量少留煤柱和避免孤岛开采；–巷道布置尽量将主要巷道和硐室布置在底板岩层中，回采巷道采用大断面掘进，尽可能避免巷道多处交岔；（四）冲击地压的分析与预防技术•防范措施–顶板管理方法；–开采程序；–煤层预注水，以降低媒体的弹性和强度。•解危措施–卸载钻孔；–卸载爆破；–诱发爆破；–煤层高压注水。（五）开采过程中事故类型•冒顶；•冲击地压；•片帮；•水灾害。（六）开采过程灾害防治重点及主要预防技术措施•主要是冲击地压、冒顶和片帮灾害；•措施有：–加强顶板管理；–进行超前密集支柱防护；–严格按照作业规程操作。五、矿山设备安全知识•（一）了解井下供电的电压等级、保证矿山设备安全的基本要求；•（二）了解保护接地、井下设备的类型及其选用规定；•（三）熟悉矿用电缆、漏电保护、过流保护和煤矿防爆设备的基本规定。（一）井下供电电压等级、保证矿山设备安全的基本要求•1、高压，不超过10000V；•2、低压，不超过1140V；•3、照明、信号、电话和手持式电气设备的供电额定电压，不超过127V；•4、远距离控制线路的额定电压，不超过36V；•5、采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。（二）保护接地、井下设备的类型及其选用规定•分类：Ⅰ类用于煤矿，Ⅱ类用于非煤矿；外壳有Ex标志；•防爆型式及代号防爆型式代号防爆型式代号防爆型式代号防爆型式代号隔爆型d充砂型q正压型p气密型h增安型e浇封型m充油型o特殊型s本质安全型i无火花型n（二）保护接地、井下设备的类型及其选用规定•煤矿常用防爆设备的防爆标志说明标志说明标志矿用隔爆型ExdⅠ矿用隔爆兼本安型Exd[ib]Ⅰ或Exd[ia]Ⅰ矿用本质安全型ExibⅠ或ExiaⅠ矿用增安型ExeⅠ矿用增安兼本安型Exe[ib]Ⅰ（三）矿用电缆、漏电保护、过流保护•保护接地、漏电保护、过流保护，通常称为煤矿井下电气网络的三大保护。•保护接地•漏电保护。•过流保护。第二节矿山主要危害及安全•一、矿井通风•二、煤矿瓦斯•三、矿山粉尘•四、矿山火灾•五、矿山水害•六、矿山安全检测一、矿井通风•了解矿井通风的目的、通风系统、通风方式、矿井漏风等基础知识；•熟悉矿井风量计算、配风标准、通风原理；•掌握矿井反风、通风参数测定、通风建（构）筑物的设置、局部通风技术、通风设备等主要专业技术知识。（一）矿井通风的目的、通风系统、通风方式、矿井漏风•目的：供给足够的新鲜空气；稀释有害物并排出井外；创造适宜的气候条件。•进风井口以下的温度必须在2℃以上。生产矿井采掘面温度不得超过26℃，机电设备硐室的温度不得超过30℃。•采掘面的温度超过30℃，机电设备硐室的空气温度超过34℃时，必须停止作业。（一）矿井通风的目的、通风系统、通风方式、矿井漏风•通风系统：通风网络、通风动力和通风控制设施（通风构筑物）。•通风类型：中央式、对角式、混合式。•通风方式：压入式、抽出式、压抽混合式。•矿井漏风：内部漏风和外部漏风。（二）矿井风量计算、配风标准•矿井需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。–按井下同时工作员多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3；–按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。（三）矿井反风•矿井反风–分类：全矿性反风、局部反风；–全矿性反风注意事项：风流方向改变时间小于10min，主扇的供风量不少于正常风量的60%，每季度至少检查1次反风设施，每年进行一次反风演习；矿井通风系统有较大变化时，应进行1次反风演习。（三）通风参数测定、通风构筑物的设置•测定的通风参数–压力；–风速；–标高。•通风建（构）筑物–风门：阻断风流，必须成组（2道）设置；–风窗：调节风量。（三）局部通风技术•局部通风技术–局部通风方式包括压入式、抽出式、压抽混合式。瓦斯喷出和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤层的掘进通风方式必须采用压入式；–压入式局部通风机和启动装置，必须安装在进风巷道中，距掘进巷道回风口不得小于10m；瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机应采用三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；（三）局部通风技术•局部通风技术–严禁使用3台以上（含3台）的局部通风机同时向1个掘进工作面供风。不得使用１台局部通风机同时向2个作业的掘进工作面供风；–恢复通风前，必须检查瓦斯。只有在局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时，方可人工开启局部通风机。（三）通风设备•主要通风机的附属装置–防爆门。是防止井下发生煤尘、瓦斯爆炸时毁坏主要通风机的安全设施；–风硐；–扩散器。其作用是为了减少风机出口的能量损失，以提高风机的效率；–反风装置。作用是在井下火灾时，改变火灾姻流方向，限制火灾范围，安全撤退受烟流威胁的人员。二、煤矿瓦斯•了解矿井气体组成、瓦斯的特征、瓦斯灾害的发生条件及致灾机理的基本知识；•熟悉矿井瓦斯组成的分析方法和测定原理、瓦斯灾害防治技术的种类等基本知识；•熟悉瓦斯灾害的检测、监测技术的种类及其适用条件；•掌握瓦斯灾害主要参数的测定方法；•掌握瓦斯灾害的预测预报技术和各种主要防治技术的实施方法。（一）了解矿井气体组成、瓦斯的特征、瓦斯灾害的发生条件及致灾机理的基本知识•矿井瓦斯就是在采掘过程中从煤层、岩层、采空区释放出的和生产过程中产生的各种有害气体的总称。煤矿井下的有害气体有甲烷（沼气）、乙烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氮氧化物、氢、氨等，其中甲烷所占比重最大，在80%以上。所以，矿井