矿井主要灾害事故及应急避险

第四章、矿井主要灾害事故及应急避险第一节顶板事故及应急避险•顶板事故主要是指在井下建设、生产过程中，因为顶板意外冒落、垮塌而造成的人员伤亡、设备损坏和生产停止事故。•一、顶板事故的类型及其特点•1.局部冒顶事故•局部冒顶绝大部分发生在临近断层、褶曲轴部等地质构造部位，多数发生在基本顶来压前后，特别是在直接顶由强度较低、分层厚度较小的岩层组成的条件情况下。•采煤工作面局部冒顶易发生地点是放顶线、煤壁线、工作面上下出口和有地质构造变化的区域。•掘进工作面局部冒顶事故，易发生在掘进工作面空顶作业地点、木棚子支护的巷遭、倾斜巷道、岩石巷道、煤巷开口处、地质构造变化地带和掘进巷道工作面过旧巷等处。•局部冒顶事故主要是由于已破坏的顶板失去依托而造成的，其触发原因，一部分是采煤工作(包括破煤、装煤等)过程中未能及时支护已露出的破碎顶板；另一部分是回柱操作过程中发生局部冒顶事故。•2．大面积切顶事故•大面积切顶事故(简称垮面)的特点是冒顶面积大、来势凶猛、后果严重，不仅严重影响生产，往往还会导致重大人身伤亡事故。事故原困是直接顶和基本顶大面积运动造成的。•由直接顶运动所造成的垮面事故，按其作用力性质和顶板运动时的始动方向又可分为以下两类：•(1)推垮型事故。包括走向推进工作面常发生的倾向推垮型事故和倾斜推进工作面容易发生的向采空区方向推垮型事故。这类事故的特点是顶板运动发生时，在平行于煤层的层面方向产生较大的推力，推倒失稳的支架造成垮面事故。•(2)压垮型事故。包括向煤壁方向压垮和向采空区方向压垮型事故。这类事故主要是由于垂直于顶底板方向的作用力压断、压弯阻力不足的支架或将支架压入抗压强度低的底板所造成的。•由基本顶运动所造成的垮面事故，按其作用力性质和顶板运动始动方向不同也可分为以下两类：•(1)冲击推垮型(即砸垮型)事故。这类事故的特点是开始运动的基本顶首先将其作用力施加于靠近煤壁处已离层的直接顶上，造成煤壁片塌和顶板下切，紧接着高速运动的基本顶把直接顶推垮。•(2)压垮型事故。这类事故发生在木支柱支护的工作面。可缩性很小的木支柱由于不能抵抗基本顶的压力，在基本顶的下沉过程中依次被折断，从而导致剩余支柱的支护强度不足以平衡直接顶的作用力丽被全部压断，造成垮面事故。•二．发现顶板冒落预兆的应急避险•发现顶板冒落顶预兆时，应采取以下应急措施：•(1)迅速撤离。当发现冒顶预兆而又难以采取措施防止冒顶时，要迅速离开危险区，撤退到安全地点。•(2)及时躲避。当冒顶发生又来不及撤至安全地点时，应及时背靠煤帮站立，但要注意煤壁片帮伤人；如果靠近木垛，也可撤至木垛处避灾。•(3)立即求救。冒落基本稳定后，遇险人员应立即采用呼叫、敲打(不要敲打对自己有威胁的支架、物料和岩块)等方法，发出有规律、不间断的求救信号，以便撤离的人员了解灾情，组织力量进行抢救。•(4)配合营救。发生冒顶埋人事故时，被埋压的人员不要惊慌失措，切忌猛烈挣扎；被隔堵的人员，应在遇险地点维护好自身安全，构筑脱险通道，配合外部的营救工作。第二节瓦斯事故及应急避险•瓦斯事故主要是指瓦斯爆炸事故及煤与瓦斯突出事故•一、瓦斯和瓦斯的性质(1)瓦斯是一种无色、无味、无臭的气体。•(2)瓦斯比空气轻，在风速低的情况下它会积聚在巷道顶部、冒落空洞和上山迎头等处。•(3)瓦斯有很强的扩散性。•(4)瓦斯的渗透性很强。•(5)矿井瓦斯具有燃烧性和爆炸性。•(6)当井下空气中瓦斯浓度较高时，会相对降低空气中的氧气而使人窒息死亡。•二、矿井瓦斯等级矿井瓦斯等级，按照平均日产1t煤涌出瓦斯量和瓦斯涌出形式划分为如下：•(1)低瓦斯矿井。矿井相对瓦斯涌出量小于或等于l0m³／t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m³／min。•(2)高瓦斯矿井。矿井相对瓦斯涌出量大于10m³／t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m³／min。•(3)煤与瓦斯突出矿井。矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤与瓦斯突出，该矿井即定为突出矿井，发生突出的煤层即定为突出煤层。•三、瓦斯爆炸条件•瓦斯爆炸必须同时具备下列三个条件，缺一不可。•1、瓦斯浓度----瓦斯和空气混合，按体积计算瓦斯浓度达5％～16％时具有爆炸性。•2、点燃瓦斯的火源----引爆火源温度为650～750°C且火源存在时间大于瓦斯爆炸感应期限。•3、空气中的氧气含量----在空气与瓦斯混合气体中，如果氧气含量低于12％，混合气体就会失去爆炸性。•4．发生瓦斯煤尘爆炸事故时的应急避险•(1)当灾害发生时一定要镇静清醒，不要惊慌失措、乱喊乱跑。当听到或感觉到爆炸声响和空气冲击渡时，应立即背朝声响和气浪传来的方向、脸朝下、双手置于身体下面、闭上眼睛迅速卧倒。头部要尽量低，有水沟的地方最好趴在水沟边上或坚固的障碍物后面。•(2)立即屏住呼吸，用湿毛巾捂住口鼻，防止吸入有毒的高温气体，避免中毒与灼伤气管和内脏。•(3)用衣服将自己身上的裸露部分尽量盖严，以防止火焰和高温气体灼伤皮肉。•(4)迅速取下自救器，按照使用方法戴好，以防止吸入有毒气体。•(5)高温气浪和冲击渡过后应立即辨别方向，以最短的距离进入新鲜风流中，并按照避灾路线尽快逃离灾区。•(6)已无法逃离灾区时，应立即选择避难硐室，充分利用现场的一切器材和设备来保护人员和自身安全。进入避难碉室后要注意安全，最好找到离水源近的地方，设法堵好硐口，防止有害气体进人。注意节约矿灯用电和食品，室外要做好标记，有规律地敲打连接外部的管子、轨道等，发出求救信号。•四、发生煤与瓦斯突出时的应急避险•煤与瓦斯突出是指在压力作用下，破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出，是另一种类型的瓦斯特殊涌出。•1、佩戴隔离式自救器保护自己•2、寻找可避难的场所•3、新鲜风流区域的职工主动正确参加救护工作第三节矿井火灾事故及应急避险•凡发生在井下的火灾及发生在井口附近但危害到井下安全的火灾都成为矿井火灾。•一、发生火灾的基本要素•引起火灾的基本要素归纳起来有以下三点•(1)热源。具有一定温度和足够热量的热源才能引起火灾。在矿井中煤的自燃、爆破作业、机械摩擦、电流短路、吸烟、烧焊等，都有可能成为引火的热源。•(2)可燃物。在矿井中，煤本身就是一个大量且普遍存在的可燃物。另外，坑木、各类机电设备、各种油料、炸药等都具有可燃性。可燃物的存在是火灾发生的物质基础。•(3)氧气。燃烧是剧烈的氧化反应。任何可燃物尽管有热源点燃，但缺乏足够氧气时，燃烧是不能持续的，所以氧气供给是维持燃烧不可缺少的条件。•二、矿井火灾的分类•(1)外因火灾。又称外源火灾，是指由于外来热源，如明火、放糊炮、电焊、气焊、在井下吸烟、人为纵火等原因造成的火灾。一般容易发生在井口附近、井下机电硐室、采掘工作面和有电缆的木支架巷道处。外因火灾的特点是：突然发生，如果不能及时发现，常可能酿成恶性事故。•(2)内因火灾。又称自然火灾，是指由于一些自燃物质(主要是煤)在一定条件或环境下(如破碎后集中堆积，又有一定的风流供给)自身发生物理化学变化、积聚热量从而导致着火而形成的火灾。•根据发火地点不同，矿井火灾又可分为井筒火灾、巷道火灾、采面火灾、煤柱火灾、采空区火灾和硐室火灾。•由于燃烧物质的不同，矿井火灾又可分为机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料燃烧火灾、坑木燃烧火灾、瓦斯燃烧火灾和煤炭燃烧火灾。•根据发火性质不同，矿井火灾还可分为原生火灾和次生或再生火灾。次生火灾是指由原生火灾而引起的火灾。在原生火灾发展过程中，含有可燃物的高温烟流由于缺氧而未能完全燃烧，在排烟的道路上一旦与风流汇合，很可能再次燃烧。•三、发生火灾事故时的应急处置•1、井下若发现烟气或明火等火灾灾情，应立即通知在附近工作的人员。•2、如果火灾不大，应立即组织力量扑灭。•3、如果火灾范围大或是火势凶猛，则应在撤出灾区人员、保证自身安全的前提下，采取稳定风流、控制火势发展、防止人员中毒和预防瓦斯或煤尘爆炸的措施，并随时保持与地面指挥部的联系，根据指挥部的命令行事。•4、见到火或突然接到火警通知，需要立即撤退的人员，要在判明灾情和自己实际处境以及应采取的应急措施的前提下再采取行动。•四、发生火灾事故后安全撤离时应注意的事项•(1)要尽最大可能迅速了解或判明事故的性质、地点、范围和事故区域的巷道情况、通风系统、风流、火灾烟气蔓延的速度、方向以及与自己所处巷道位置之问的关系，并根据矿井灾害预防、事故处理计划和现场实际情况确定撤退路线和避灾自救方法。•(2)撤退时，任何人无论在任何情况下都不要惊慌、不能狂奔乱跑。应在现场负责人和有经验的老工人带领下有组织地撤退。位于火源进风侧的人员，应迎着新鲜风流撤退。位于火源回风侧的人员或是在撤退途中遇到烟气有中毒危险时，应迅速佩戴好自救器尽快通过捷径绕到新鲜风流中去，或是在烟气没有到达之前顺着风流尽快从回风出口撤到安全地点；如果距火源较近而且越过火源没有危险时，也可迅速穿过火区撤到火源的进风侧。•(3)如果在自救器有效作用时间内不能安全撤出，则应在设有存储备用自救器的硐室换用自救器后再行撤退，或是寻找有压风管路系统的地点以压缩空气供呼吸之用。•(4)撤退行动既要迅速果断又要快而不乱。撤退中应靠巷道有连通出口的一侧行进，避免错过脱离危险区的机会，同时还要随时注意观察巷道和风流的变化情况，谨防火风压可能造成的风流逆转•(5)如果无论是逆风或顺风撤退都无法躲避着火巷道或火灾烟气造成的危害，则应迅速进入避难硐室；没有避难硐室时应在烟气袭来之前选择合适的地点就地利用现场条件快速构筑临时避难硐室，进行避灾自救。第四节矿井水害事故及应急避险•矿区内大气降水、地表水、地下水通过各种通道涌入井下，成为矿井涌水。当矿井涌水量超过矿井正常排水能力时即会发生水患，称为矿井水灾，通常也称透水。•一、矿井水的来源形成水害的前提是必须要有水源。矿井水的来源主要有以下几种：•(1)地表水。大气降水渗入或流人，往往是开采地形低洼且埋藏较浅煤层的主要水源，在雨季表现得尤为明显。地面河流、湖泊、水库、池塘水也会渗入和流人井下成为矿井水。地表水能否成为矿井水源，除开采深度条件外还与地层构造和采煤方法有关。•(2)地下水。有些岩层具有空隙、裂隙或溶洞并含有地下水，称为含水层。流砂层和砾石层中的水称为孔隙水，石灰岩含水层中的水称为溶洞水，砂岩中的水属于裂隙水。•(3)老空水。过去采过的小煤窑以及矿井废弃的旧巷道常常有很多积水。当采掘工作面与它们打透时，很短时间内会有大量水涌出，来势凶猛，造成透水事故，破坏性很大。•(4)断层水。岩层断裂形成断层，有的断层带内会积存水。断层还常将不同的含水层连通，有的甚至与地表水相通。当开拓掘进或采煤接近或揭露这样的断层时，断层水便会涌出。•二、煤矿常见的透水通道(1)开采江、河、湖、海、水库等地表水影响范围内的煤层时，因洪水暴发冲破位于低洼地势的矿井井口围堤；或者由于矸石、炉灰等堆积场选择得不合理，雨季被山洪冲动淤塞河道或沟渠，造成洪水位高出拦洪堤坝，于是洪水直接由井口灌入矿井和冲毁建筑物而产生永害。•(2)当井筒在冲击层或在基岩强含水层中凿井时，若事先未进行特殊处理就会涌水，特别是砂砾层会出现水砂同时涌出，严重时会造成井壁坍塌、沉陷、井架偏斜。当含水层与地表水有水力联系时，还会造成河流漏失或断流。•(3)巷道在顶板风化破碎的煤层中施工，支护不当而产生冒顶，或采煤工作而t方防水岩柱不够，当冒落高度和导水裂缝涉及河、湖等地表水体或强含水层时，都会造成透水。•(4)巷道直接与断层另一侧强含水层相接触并为其局部所掩盖而造成突水。•(5)由于隔水岩柱的抗压强度抵抗不住静水压力和矿山压力的共同作用而引起底板承压水突然涌出；由于岩层在压力作用下，底板形变需要相当长的时间，有时在巷道掘进过后数月而发生“缓发型”透水。•(6)由石灰岩溶洞塌落所形成的陷落柱内部岩石破碎、胶结不良，往往构成岩溶水的垂直通道。巷道遇到它们时，会引起多层含水层的水大量涌人矿井。•(7)处理不当或封孔质量不佳的钻孔，在一定水文地质条件下可成为各水体之间或含水层之问联系的通道。当巷道接近或揭露这些钻孔时，地表水或地下水便可经钻孔进入矿井，造成强烈