金属非金属地下矿山

金属非金属地下矿山中毒窒息李怀宇北京科技大学教授2010年4月讲座内容一金属非金属地下矿山中毒窒息事故形势严峻二中毒窒息事故的预防1矿井中有毒有害气体2炮烟中毒预防3矿井火灾预防三火灾风流控制与应急预案一金属非金属地下矿山中毒窒息事故形势严峻2009年，全国金属非金属矿山共发生生产安全事故1230起，死亡1542人，同比分别减少186起、525人，下降13.1%和25.4%。其中较大事故45起，死亡176人：中毒窒息事故12起，占26.7%，居第2位；死亡46人，占26.6%，居第1位。重大事故4起、死亡70人：中毒窒息和火灾事故各1起，死亡28人。例如：2009年9月8日，河南省灵宝市金源矿业公司第五分公司王家峪矿井下发生火灾事故，死亡13人。施工单位在对该矿区1532坑口进行支护时，巷道发生坍塌，造成井下电缆短路，引起木支护着火。事故发生后，施工单位当班12名井下作业人员中有6人安全升井、6人被困。施工单位随即自行组织6人下井施救，王家峪矿副主任接报后又带1人下井，致使14人被困井下，后专业矿山救护队抢救出1人。今年1-3月份，全国金属非金属矿山共发生生产安全事故153起，死亡209人，同比减少52起、54人，分别下降25.4%和20.5%。其中较大事故11起，死亡50人。11起较大事故中，中毒窒息4起，死亡20人，均占第1位。这4起事故是：今年发生的中毒窒息事故2010年3月25日23时，云南省红河哈尼族彝族自治州个旧市睿达锡矿发生一起中毒窒息事故，造成5人死亡。（4人作业3人出坑，5人进坑寻找，废坑永久封闭的铁门、石墙破坏，进入4人熏倒，1人出坑报告生还）。2010年3月10日湖南有色控股集团瑶岗仙矿业有限责任公司瑶岗仙钨矿发生的炮烟窒息事故，8名矿工中毒死亡。(留矿法采场早班放炮晚班4人到采场作业未出4名放矿工盲目施救）2010年03月08日云南红河建水县官厅镇牛滚塘矿区14号坑中毒窒息事故4人死亡（4人入坑巷道维护在废弃巷道的斜下山，发生中毒窒息）。2010年1月11日四川甘洛县甘洛鸿利达矿业有限责任公司乐日沟区块48号井通风不畅中毒窒息死亡3人。（井下停电没有双回路供电或有备用电源，风机停转）2001-2009年较大事故累计死亡人数按事故类型比例坍塌35.4%冒顶片帮14.5%其他爆炸0.5%瓦斯爆炸1.3%容器爆炸0.2%锅炉爆炸0.0%火药爆炸3.7%其他伤害1.8%物体打击3.3%车辆伤害2.1%机械伤害0.3%高处坠落3.5%火灾1.0%灼烫0.1%淹溺1.2%触电0.0%起重伤害0.7%放炮6.1%透水5.1%中毒和窒息19.2%物体打击车辆伤害机械伤害起重伤害触电淹溺灼烫火灾高处坠落坍塌冒顶片帮透水放炮火药爆炸瓦斯爆炸锅炉爆炸容器爆炸其他爆炸中毒和窒息其他伤害较大事故(死亡人数)各类事故变化趋势1918491361941091287982107793088713537283938351622281218119172516913262791944913338728256460501001502002502001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年坍塌冒顶片帮透水放炮中毒和窒息二中毒窒息事故的预防1、矿井中的有毒有害气体井下空气正常组成（按体积计算的组成成分）氧20.90%6~9%时，失去知觉，呼吸停止，不及时抢救死亡。二氧化碳0.03%窒息性气体，但由于它的存在对氧的排斥，造成机体缺氧窒息。10~11％时，五分钟之内就能使人窒息、致死。氮78.13%其他稀有气体0.94%金属非金属矿井有毒气体主要有：一氧化碳氮氧化物硫化氢二氧化硫《金属非金属矿安全规程》对其接触限值有明确规定：6.4.1.3井下作业地点的空气中，有害物质的接触限值应不超过GBZ2的规定。一氧化碳：30mg/m3，0.0024%（24ppm）0.97浓度达到0.4%（4000ppm），致人短时死亡氮氧化物（转算为二氧化氮）：1.575mg/m3，0.00025%（2.5ppm）浓度达到0.025%（250ppm），致人短时死亡硫化氢：10mg/m3，0.00066%（6.6ppm）1.19浓度达到0.1%（1000ppm），致人短时死亡二氧化硫：15mg/m3，0.0005%（5ppm）2.2金属非金属矿山有毒气体来源爆破产生火灾产生老空区释放柴油设备释放爆破产生的有毒气体一般发生在采掘工作面，主要是独头巷道掘进、通风不良采场爆破产生有毒有害气体，主要是CO和氮氧化物。一般1kg炸药产生的CO和氮氧化物为80~120升（按其毒性把氮氧化物折合成CO，大致是6：1的比例）。如果一次爆破20kg炸药在2000m3（10m2断面200m长的范围）的空间，NO2和CO的浓度可以达到（20*0.1/2000=1%）10000ppm，远远高于24ppm的允许浓度。火灾生成大量CO；燃烧过程中CO2大量增多；橡胶、塑料燃烧还生成大量含卤有毒气体；（柴油等）燃烧还生成苯等有毒物质。一架棚子的坑木燃烧，产生CO约97m3，足以使10m2的巷道在1km的范围内空气中CO含量达到致命的数量。（97/10000≈1%=10000ppm）对非煤矿山来说，井下火灾更大的危害是含有有毒气体的烟气。井下风流将火焰和烟气带向下风方向。烟流和温度传递如下两图所示：火灾产生的有毒有害气体尖林山硐室火灾时的烟气流动模拟龙洞－铁门坎火灾温度分布模拟李生文铁矿火灾所致中毒窒息事故：2004年11月20日上午李生文铁矿在盲井电焊，溅落的高温残留物金属碎屑在护帮的荆笆上使其阴燃，然后引燃木支护而着火。由于该矿与周围4个铁矿(岭南铁矿、李生文联办矿、白塔镇二铁矿、西郝庄铁矿)井下巷道相通，均无风机的自然通风，烟气迅速扩散、蔓延,致使70名人员遇难2、炮烟中毒预防独头巷道掘进爆破后，容易发生炮烟熏人中毒窒息事故，客观原因是通风难度大，通风管理原因是局扇、风筒布置不规范，风筒未能随井巷及时跟进，工作面通风不力等。1）建立有效的局扇通风系统合理布置局扇通风系统（压入式通风；抽出式通风；混合式通风3种方式）管好风筒足够的通风时间6.4.4.1掘进工作面和通风不良的采场，应安装局部通风设备。局扇应有完善的保护装置。6.4.4.2局部通风的风筒口与工作面的距离：压入式通风应不超过10m；抽出式通风应不超过5m；混合式通风，压入风筒的出口应不超过10m，抽出风筒的入风口应滞后压人风筒的出口5m以上。6.4.4.3人员进入独头工作面之前，应开动局部通风设备通风，确保空气质量满足作业要求。独头工作面有人作业时，局扇应连续运转。（1）压入式局部通风风筒口与工作面的距应10m；局扇吸入口在贯穿风巷道上风侧，且距独头巷道口应10m；局扇从贯穿风流巷道中吸取的风流不得超过该巷道风量的70%10m10m压入式通风局扇布置10m5m（2）抽出式局部通风风筒口与工作面的距应5m；局扇吸入口在贯穿风巷道下风侧，且距独头巷道口应10m；局扇从贯穿风流巷道中吸取的风流不得超过该巷道风量的70%5m（3）混合式局部通风压入风筒口与工作面的距离应10m；抽出式局扇出风口在贯穿风巷道下风侧，且距独头巷道口10m；抽出风筒入风口与压入进风口距离应10m，且与压入风筒出风口距离应5m局扇从贯穿风流巷道中吸取的风流不得超过该巷道风量的70%10m10m10m局扇通风一定要配有风筒对风筒的要求6.4.4.5风筒应吊挂平直、牢固，接头严密，避免车碰和炮崩，并应经常维护，以减少漏风，降低阻力。独头巷道（最少）通风时间20~30分钟局部通风其他方法局部通风不用矿井总风压，但必需使用通风系统中的风流。（1）用全矿通风的风压作为动力进行局部通风，如下图利用纵向风障导风的局部通风可靠、但需一定的总风压还要考虑工程上可行纵向风障风窗（2）扩散通风只适用10~15m短距离的独头工作面（3）引射器通风以高压水或者压缩空气为动力经喷头高速射出，在喷出射流周围造成负压区而吸入空气，使风筒中空气流出而通风掘进工作面（用引射器代替局扇），与文丘里管同理）运转费用高、通常少采用。这不同于用压气吹独头工作面。2）加强工作面有毒气体的检测进入掘进工作面、采场进行下一步作业时，尤其是通风不良的情况下最好用仪器进行检测检知（定、测）管和吸气筒（作为一氧化碳的快速测定方法，比色、比长2种）CO、CO2、H2S、O2、SO2、NH3等检测管的基本测定原理为线性比色法，即被测气体通过检定管与指示胶发生有色反应，形成变色层（变色柱），变色层的长度（或颜色）与被测气体的浓度成正比。便携式CO检测仪3）炮烟中毒抢救1.迅速报告矿调度室；2.抢救人员在进入危险区域前必须戴上防毒面具、自救器等防护用品；3.危险区域的局扇保持开启；4.必要时也应给中毒者戴上防毒面具、自救器，迅速把中毒者移到具有新鲜风流的地方，静卧保暖；5.中毒者还没有停止呼吸或呼吸虽已停止但心脏还在跳动，先清除中毒者口腔、鼻腔内的杂物，使呼吸道保持畅通以后，立即进行人工呼吸；6.心脏跳动已停止，应迅速进行心脏胸外挤压，同时进行人工呼吸。4）预防炮烟中毒的监管（1）安全预评价、安全专篇审查掘进、无贯穿风流的回采工作面有没有局部通风设计；★局扇设计的局扇规格型号；有没有提到制定炮烟中毒窒息事故的应急预案。（2）安全验收评价、工程验收、生产中检查掘进、无贯穿风流的回采工作面有没有安设局扇；★局扇规格型号是否与设计符合；局扇系统的布置（压入、抽出、混合式）形式！以及是否满足规程要求（10m、5m、10m等）；★风筒吊挂是否平直、牢固，接头严密——气足；★风筒靠近工作面端的防爆破岩击措施；作业时局扇是否开动；★是否配备检测仪器、检测要求、查看检测记录。3矿井火灾预防引起矿井火灾燃烧的3要素：燃料（可燃物）、热源、供氧可燃物包括：固态：木材、橡胶等液态：燃油、润滑油等气态：热解产生的各种挥发性气体、一氧化碳等矿井火灾火源分带示意图燃烧带预热带冷却带焦化带外因火灾起火原因：明火：吸烟、烤火、电焊、氧焊油料：在运输、保管、使用时不按规程要求操作引起火灾，如：润滑油、变压器油、液压设备用油、柴油、设备用油炸药：在运输、加工、使用过程中不按爆破规程操作引起火灾机械作用引起火灾，如：摩擦、振动、冲击电器设备的绝缘损坏和性能不良引起火灾，如：动力线、照明线、变压器、电动设备巷道火灾处断面温度分布模拟火灾预防措施1）必须有完善的通风系统矿井（机械）通风系统主要包括3部分：通风动力设备（扇风机、通风机）矿井通风网络矿井通风构筑物（1）实现机械通风，主力扇风机能使矿井风流反转，所安装的扇风机符合设计要求矿用扇风机分类按其构造原理可以分为轴流式与离心式两大类。金属非金属矿山大多使用大风量低风压叶片式轴流扇风机作主辅扇，一般轴流式扇风机具有反转使风流反向的功能。少数矿井使用离心式扇风机。按矿用扇风机的井下使用的功能分为：主扇、辅扇和局扇为全矿井或者矿井某一翼通风的风机简称主扇，主扇外配扩散器，厂家经常有配套的扩散器供选用；为矿井通风网路进行风量调节的风机简称辅扇；借助风筒为矿井局部地点通风的扇风机简称为局扇。主扇1辅扇23局扇金属非金属矿井常用的主、辅扇型号（1）K系列扇风机：轴流K-40、K-45、（K-54）（对旋的有：DK-40、DK-45）叶轮直径：0.7m～4m反转反风防爆的前面加B，如：BK、BDK系列（2）2K56、2K60扇风机叶轮直径：1.8、2.4、2.8m反转反风（3）BDK、FBDCZ（防爆对旋轴流式扇风机）叶轮直径：1.2～2.8；反转反风（4）TAF扇风机叶轮直径：2.8m；调节叶片反风扇风机铭牌符号（2）具备有效的通风网路（络），要求新鲜风流不受污染送到各中段工作面，并将污凤有序的排至地面，各工作面的风流互不串联进风井巷、回风井巷、中段巷道、贯穿风流的采场、漏风等通道组成的通道网称之为矿井通风网络。非煤矿山通常是多中段同时作业，如果对各中段的入、回风流不适当敢安排，势必造成新鲜风流污染。为使各中段作业面都能从入风井得到新鲜风流