關(guān)于非煤地下礦山機械通風問題的討論

1、金屬非金屬地下礦山中毒窒息,李懷宇北京科技大學教授2010年4月,講座內(nèi)容,一 金屬非金屬地下礦山中毒窒息事故形勢嚴峻二 中毒窒息事故的預(yù)防 1 礦井中有毒有害氣體 2 炮煙中毒預(yù)防 3 礦井火災(zāi)預(yù)防三 火災(zāi)風流控制與應(yīng)急預(yù)案,一 金屬非金屬地下礦山中毒窒息事故形勢嚴峻 2009年，全國金屬非金屬礦山共發(fā)生生產(chǎn)安全事故1230起，死亡1542人，

2、同比分別減少186起、525人，下降13.1%和25.4%。 其中較大事故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：中毒窒息和火災(zāi)事故各1起，死亡28人。 例如：,2009年9月8日，河南省靈寶市金源礦業(yè)公司第五分公司王家峪礦井下發(fā)生火災(zāi)事故，死亡13人。施工單位在對該礦區(qū)1532坑口進行支護時，巷道發(fā)生坍塌，造成井

3、下電纜短路，引起木支護著火。 事故發(fā)生后，施工單位當班12名井下作業(yè)人員中有6人安全升井、6人被困。施工單位隨即自行組織6人下井施救，王家峪礦副主任接報后又帶1人下井，致使14人被困井下，后專業(yè)礦山救護隊搶救出1 人。,今年1-3月份，全國金屬非金屬礦山共發(fā)生生產(chǎn)安全事故153起，死亡209人，同比減少52起、54人，分別下降25.4%和20.5%。 其中較大事故11起，死亡50人。11起較大事故中，中毒窒息4起，死亡20人，均

4、占第1位。這4起事故是：,今年發(fā)生的中毒窒息事故2010年3月25日23時，云南省紅河哈尼族彝族自治州個舊市睿達錫礦發(fā)生一起中毒窒息事故，造成5人死亡。（4人作業(yè)3人出坑，5人進坑尋找，廢坑永久封閉的鐵門、石墻破壞，進入4人熏倒，1人出坑報告生還）。2010年3月10日湖南有色控股集團瑤崗仙礦業(yè)有限責任公司瑤崗仙鎢礦發(fā)生的炮煙窒息事故，8名礦工中毒死亡。(留礦法采場 早班放炮 晚班4人到采場作業(yè)未出 4名放礦工盲目施救）

5、2010年03月08日云南紅河建水縣官廳鎮(zhèn)牛滾塘礦區(qū)14號坑中毒窒息事故 4人死亡（4人入坑巷道維護在廢棄巷道的斜下山，發(fā)生中毒窒息）。2010年1月11日四川甘洛縣甘洛鴻利達礦業(yè)有限責任公司樂日溝區(qū)塊48號井通風不暢中毒窒息死亡3人。 （井下停電 沒有雙回路供電或有備用電源，風機停轉(zhuǎn)）,二 中毒窒息事故的預(yù)防1 、 礦井中的有毒有害氣體 井下空氣正常組成（按體積計算的組成成分） 氧

6、 20.90% 6~9%時，失去知覺，呼吸停止，不及時搶救死亡。 二氧化碳 0.03% 窒息性氣體，但由于它的存在對氧的排斥，造成機體缺 氧窒息。 10~11％時，五分鐘之內(nèi)就能使人窒息、致死。

7、 氮 78.13% 其他稀有氣體 0.94%,金屬非金屬礦井有毒氣體主要有： 一氧化碳 氮氧化物 硫化氫 二氧化硫《金屬非金屬礦安全規(guī)程》對其接觸限值有明確規(guī)定：,6.4.1.3 井下作業(yè)地點的空氣中，有害物質(zhì)的接觸限值應(yīng)不超過GBZ2的規(guī)定。 一氧化碳：

8、3 0 mg/m3 ，0.0024%（24 ppm） 0.97 濃度達到0.4%（4000ppm），致人短時死亡氮氧化物（轉(zhuǎn)算為二氧化氮 ） ： 1.57 5 mg/m3 ，0.00025% （2.5 ppm） 濃度達到0.025%（250ppm），致人短時死亡 硫化氫： 1 0 mg/m3 ，0.00066% （6.6 ppm） 1

9、.19濃度達到0.1%（1000ppm），致人短時死亡 二氧化硫： 1 5 mg/m3 ，0.0005% （5 ppm） 2.2,金屬非金屬礦山有毒氣體來源 爆破產(chǎn)生 火災(zāi)產(chǎn)生 老空區(qū)釋放 柴油設(shè)備釋放 爆破產(chǎn)生的有毒氣體 一般發(fā)生在采掘工作面，主要是獨頭巷道掘進、通風不良采場 爆破產(chǎn)生有毒有害氣體，主要是CO和氮氧化物。

10、一般1kg炸藥產(chǎn)生的CO和氮氧化物為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炸藥在2000m3（10m2斷面200m長的范圍）的空間，NO2和CO的濃度可以達到（20*0.1/2000=1%）10000ppm，遠遠高于24ppm的允許濃度。,火災(zāi)生成大量CO ； 燃燒過程中CO2大量增多； 橡膠、塑料燃燒還生成大量含鹵有毒氣體； （柴油等）燃燒還生成苯等有毒

11、物質(zhì)。 一架棚子的坑木燃燒，產(chǎn)生CO約97m3，足以使10m2的巷道在1km的范圍內(nèi)空氣中CO含量達到致命的數(shù)量。（97/10000≈1%=10000ppm） 對非煤礦山來說，井下火災(zāi)更大的危害是含有 有毒氣體的煙氣。 井下風流將火焰和煙氣帶向下風方向。 煙流和溫度傳遞如下兩圖所示：,火災(zāi)產(chǎn)生的有毒有害氣體,尖林山硐室火災(zāi)時的煙氣流動模擬,龍洞－鐵門坎火災(zāi)溫度分布模擬,李生文鐵礦火災(zāi)所致中毒窒息事故：

12、 2004年11月20日上午李生文鐵礦在盲井電焊，濺落的高溫殘留物金屬碎屑在護幫的荊笆上使其陰燃，然后引燃木支護而著火。 由于該礦與周圍4個鐵礦(嶺南鐵礦、李生文聯(lián)辦礦、白塔鎮(zhèn)二鐵礦、西郝莊鐵礦)井下巷道相通，均無風機的自然通風，煙氣迅速擴散、蔓延, 致使70名人員遇難,2 、 炮煙中毒預(yù)防,獨頭巷道掘進爆破后，容易發(fā)生炮煙熏人中毒窒息事故，客觀原因是通風難度大，通風管理原因是局扇、風筒布置不規(guī)范，風筒未能隨井巷及時跟進，工作面通

13、風不力等。 1）建立有效的局扇通風系統(tǒng) 合理布置局扇通風系統(tǒng)（壓入式通風；抽出式通風； 混合式通風3種方式） 管好風筒 足夠的通風時間,6.4.4.1 掘進工作面和通風不良的采場，應(yīng)安裝局部通風設(shè)備。局扇應(yīng)有完善的保護裝置。6.4.4.2

14、 局部通風的風筒口與工作面的距離：壓入式通風應(yīng)不超過10m；抽出式通風應(yīng)不超過5m；混合式通風，壓入風筒的出口應(yīng)不超過10m，抽出風筒的入風口應(yīng)滯后壓人風筒的出口5m以上。6.4.4.3 人員進入獨頭工作面之前，應(yīng)開動局部通風設(shè)備通風，確?？諝赓|(zhì)量滿足作業(yè)要求。獨頭工作面有人作業(yè)時，局扇應(yīng)連續(xù)運轉(zhuǎn)。,（1）壓入式局部通風 風筒口與工作面的距應(yīng)10m； 局扇從貫穿風流巷道中吸取 的風流不得超過該巷道風

15、 量的 70%,,壓入式通風局扇布置,,（2）抽出式局部通風 風筒口與工作面的距應(yīng) 10m； 局扇從貫穿風流巷道中 吸取的風流不得超過該巷道 風量的 70%,,,>5m,（3）混合式局部通風 壓入風筒口與工作面的距 離應(yīng)10m； 抽出風筒入風口與壓入進 風口

16、距離應(yīng)>10m， 且與壓入風筒出風口 距離應(yīng)>5m 局扇從貫穿風流巷道中吸 取的風流不得超過該 巷道風量的 70%,,局扇通風一定要配有風筒對風筒的要求 6.4.4.5 風筒應(yīng)吊掛平直、牢固，接頭嚴密，避免車碰和炮崩，并應(yīng)經(jīng)常維護，以減少漏風，降低阻力。 獨頭巷道（最少）通風時間

17、 20~30分鐘,局部通風其他方法局部通風不用礦井總風壓，但必需使用通風系統(tǒng)中的風流。（1）用全礦通風的風壓作為動力進行局部通風，如下圖利用縱向風障導風的局部通風可靠、但需一定的總風壓還要考慮工程上可行,風 窗,,,（2）擴散通風 只適用10~15m短距離的獨頭工作面 （3）引射器通風 以高壓水或者壓縮空氣為動力經(jīng)噴頭高速射出，在噴出射流

18、周圍造成負壓區(qū)而吸入空氣，使風筒中空氣流出而通風掘進工作面（用引射器代替局扇），與文丘里管同理） 運轉(zhuǎn)費用高、通常少采用。 這不同于用壓氣吹獨頭工作面。,2）加強工作面有毒氣體的檢測 進入掘進工作面、采場進行下一步作業(yè)時，尤其是通風 不良的情況下最好用儀器進行檢測檢知（定、測）管和吸氣筒（作為一氧化碳的快速測定方法 ，比色、比長2種） CO、CO2、H2S、O2、SO2、N

19、H3等檢測管的基本測定原理為線性比色法，即被測氣體通過檢定管與指示膠發(fā)生有色反應(yīng)，形成變色層（變色柱），變色層的長度（或顏色）與被測氣體的濃度成正比。 便攜式CO檢測儀,3）炮煙中毒搶救 1. 迅速報告礦調(diào)度室； 2. 搶救人員在進入危險區(qū)域前必須戴上防毒面具、自救器等防護用品； 3. 危險區(qū)域的局扇保持開啟； 4. 必要時也應(yīng)給中毒者戴上防毒面具、自救器，迅速把中毒者移到具有新鮮風流的地方，靜臥保暖

20、； 5. 中毒者還沒有停止呼吸或呼吸雖已停止但心臟還在跳動，先清除中毒者口腔、鼻腔內(nèi)的雜物，使呼吸道保持暢通以后，立即進行人工呼吸； 6. 心臟跳動已停止，應(yīng)迅速進行心臟胸外擠壓，同時進行人工呼吸。,4）預(yù)防炮煙中毒的監(jiān)管 （1）安全預(yù)評價、安全專篇審查 掘進、無貫穿風流的回采工作面有沒有局部通風設(shè)計；★局扇 設(shè)計的局扇規(guī)格型號； 有沒有提到制定炮煙中毒窒息

21、事故的應(yīng)急預(yù)案。 （2）安全驗收評價、工程驗收、生產(chǎn)中檢查 掘進、無貫穿風流的回采工作面有沒有安設(shè)局扇； ★ 局扇規(guī)格型號是否與設(shè)計符合； 局扇系統(tǒng)的布置（壓入、抽出、混合式）形式！以及是否滿足規(guī)程要求（10m、5m、10m等）； ★ 風筒吊掛是否平直、牢固，接頭嚴密——氣足； ★ 風筒靠近工作面端的防爆破巖擊措施；

22、 作業(yè)時局扇是否開動； ★ 是否配備檢測儀器、檢測要求、查看檢測記錄。,3 礦井火災(zāi)預(yù)防,引起礦井火災(zāi)燃燒的3要素： 燃料（可燃物）、熱源、供氧 可燃物包括： 固態(tài)：木材、橡膠等 液態(tài)：燃油、潤滑油等 氣態(tài)：熱解產(chǎn)生的各種揮發(fā)性

23、 氣體、一氧化碳等,礦井火災(zāi)火源分帶示意圖,外因火災(zāi)起火原因： 明火： 吸煙、烤火、電焊、氧焊 油料：在運輸、保管、使用時不按規(guī)程要求操作引起火災(zāi)，如：潤滑油、變壓器油、液壓設(shè)備用油、柴油、設(shè)備用油 炸藥：在運輸、加工、使用過程中不按爆破規(guī)程操作引起火災(zāi) 機械作用引起火災(zāi)，如：摩擦、振動、沖擊 電器設(shè)備的絕緣損壞和性能不良引起火災(zāi)，如：動力線、照明線、變壓器、電動設(shè)備,巷道火災(zāi)

24、處斷面溫度分布模擬,火災(zāi)預(yù)防措施1） 必須有完善的通風系統(tǒng)礦井（機械）通風系統(tǒng)主要包括3部分： 通風動力設(shè)備（扇風機、通風機） 礦井通風網(wǎng)絡(luò) 礦井通風構(gòu)筑物,（1）實現(xiàn)機械通風，主力扇風機能使礦井風流反轉(zhuǎn)，所安裝的扇風機符合設(shè)計要求礦用扇風機分類 按其構(gòu)造原理可以分為軸流式與離心式兩大類。 金屬非金屬礦山大多使用大風量低風壓葉片式軸流扇風機作主輔扇，一般軸流式扇風機具有反轉(zhuǎn)使風流反向的功能。

25、少數(shù)礦井使用離心式扇風機。 按礦用扇風機的井下使用的功能分為：主扇、輔扇和局扇 為全礦井或者礦井某一翼通風的風機簡稱主扇，主扇外配擴散器，廠家經(jīng)常有配套的擴散器供選用； 為礦井通風網(wǎng)路進行風量調(diào)節(jié)的風機簡稱輔扇； 借助風筒為礦井局部地點通風的扇風機簡稱為局扇。,,主扇

26、 1 輔扇 2 3 局扇,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

27、,,,,,,,,,金屬非金屬礦井常用的主、輔扇型號,（1）K系列扇風機：軸流 K-40、 K-45、 （K-54） （對旋的有 ：DK-40、DK-45） 葉輪直徑： 0.7m～4 m 反轉(zhuǎn)反風 防爆的前面加B，如： B K 、BDK 系列（2） 2K56、2K60扇風機 葉輪直徑： 1.8、2.4、2.8

28、 m 反轉(zhuǎn)反風（3） BDK、FBDCZ（防爆對旋軸流式扇風機） 葉輪直徑： 1.2～2.8 ； 反轉(zhuǎn)反風（4） TAF扇風機 葉輪直徑： 2.8 m； 調(diào)節(jié)葉片反風,扇風機銘牌符號,（2）具備有效的通風網(wǎng)路（絡(luò)），要求新鮮風流不受污染送到各中段工作面，并將污鳳有序的排至地面，各工作面的風流互不串聯(lián)

29、 進風井巷、回風井巷、中段巷道、貫穿風流的采場、漏風等通道組成的通道網(wǎng)稱之為礦井通風網(wǎng)絡(luò)。 非煤礦山通常是多中段同時作業(yè)，如果對各中段的入、回風流不適當敢安排，勢必造成新鮮風流污染。為使各中段作業(yè)面都能從入風井得到新鮮風流，并將所排出的污鳳送入回風井，各作業(yè)面的風流互不串聯(lián)，就必須對各中段的入排風巷道統(tǒng)一安排，構(gòu)成一定形式的中段通風網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,,非煤礦山中段通風網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形式：,①階梯式：當?shù)V體由邊界回風井向入風井方向后退

30、式回采時，可以利用上中段已結(jié)束作業(yè)的運輸?shù)雷鱿轮卸蔚幕仫L道，如下圖。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,風門,風窗,1,2,3,,,結(jié)構(gòu)簡單、工程量小、風流穩(wěn)定；要求嚴格的后退式回采,,②平行雙巷通風網(wǎng)：一條靠近礦體底盤，另一條靠近頂盤；一條做進風道，另一條做回風道。采場由本中段得到新鮮風流，污風經(jīng)上中段或本中段的回風道排出。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,結(jié)構(gòu)簡單，解決風流串

31、聯(lián)很有效；工程量較大，適于厚大、開采強度大的富礦體,③棋盤式：由各階段進風道、集中回風天井和總回風道構(gòu)成。一般每隔一定距離（60~120m）保留一條貫通各階段上下各中段的回風天井，并與總回風道連通。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,總回風道,集中回風天井,,,,,,,,適于多中段作業(yè)，通風構(gòu)筑（風門、橋、窗）物多,,④上、下行間隔式：每隔一個階段建立一條脈外集中回風平巷做回風用。

32、 有利于解決多階段作業(yè)的工作面風流串聯(lián)問題，開鑿工程量較平行雙巷少；回風平巷必須專用，還須加強主扇對他的風量控制,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（3）合理的設(shè)置嚴密的風墻，可靠的風門，可調(diào)的風窗，有效的風橋,2）綜合預(yù)防措施1、按消防要求設(shè)置滅火器材，有足夠的可靠的消防用水；2、使用阻燃電器設(shè)備，經(jīng)常檢查，及時更新，防止短路；3、加強職工教育，熟悉進下通道，了解逃生

33、路線；4、禁止使用明火（抽煙、烤火、熱飯）；5、焊接作業(yè)有審批和安全措施；6、井、巷禁止采用木支護；7、制定井下火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案。,3）發(fā)生火災(zāi)情況下的應(yīng)對措施1、工人就地滅火；2、從逃生路線逃離；3、組織救護人員從新風道進入，佩帶救護器；4、用滅火器和水滅火；5、挖埋已燃燒的物質(zhì)殘余物；6、礦長按應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場實際情況制定控制風流方案；,4）預(yù)防礦井火災(zāi)的監(jiān)管（1）安全預(yù)評價、安全專篇審查 規(guī)程要

34、求的防滅火器材設(shè)置； ★ 有通風系統(tǒng)設(shè)計和完整的通風系統(tǒng)圖； ★ 萬噸供風量粗評； 通風容易期和困難期的工作風量和風壓； 選擇的風機規(guī)格型號； 主扇（多級機站的主力風機站）反風形式； ★ 井下火藥庫獨立回風可靠性； ★（2）安全驗收評價、工程驗收、生產(chǎn)中檢查 主扇：規(guī)格型號與設(shè)計是否相符；

35、 是否連續(xù)運轉(zhuǎn)； ★ 風機房有沒有主扇工 值班和操作規(guī)程張貼； ★,主扇：風機房是否有風量、風壓、電流、電壓、軸溫檢 測裝置，及其值班記錄； ★ 通風網(wǎng)路：網(wǎng)路結(jié)構(gòu)形式； 新、污風風流是否有序流動； 有無污風串聯(lián)；

36、 設(shè)置的通風構(gòu)筑物種類； 風門、風窗、風橋的可靠性； ★ 風墻的嚴密性； ★ 重點部位的通風效果：井下破碎硐室，井下火藥庫； 通風系統(tǒng)測定：周期一月一次；完成單位；工作面風量；

37、 有效風量率；風質(zhì)合格率； 主扇反風方式； 10分鐘反風能力；主扇反風量； 主扇反風試驗； （一年一度） ★ 檢查火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案；火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案的實用性; ★ 有完整的通風系統(tǒng)圖。 ★,火災(zāi)風流控制與應(yīng)急預(yù)案,1）規(guī)程要求 《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》對于礦井火災(zāi)的預(yù)防有明確

38、的要求 6.4.3.3 主扇應(yīng)有使礦井風流在10min內(nèi)反向的措施。當利用軸流式風機反轉(zhuǎn)反風時，其反風量應(yīng)達到正常運轉(zhuǎn)時風量的60％以上。 每年至少進行1次反風試驗，并測定主要風路反風后的風量。 采用多級機站通風系統(tǒng)的礦山，主要通風系統(tǒng)的每一臺通風機度應(yīng)滿足通風要求，以保證整個系統(tǒng)可以反風。 主扇或通風系統(tǒng)反風，應(yīng)按照事故應(yīng)急預(yù)案執(zhí)行。,6、7、1、11 礦井發(fā)生火災(zāi)時，主扇是否繼續(xù)運轉(zhuǎn)或反風，應(yīng)根據(jù)礦井火

39、災(zāi)應(yīng)急預(yù)案和當時的具體情況，由主管礦長決定。6、7、3、3 主管礦長接到火災(zāi)報告后，應(yīng)立即組織有關(guān)人員，查明火源及發(fā)火地點的情況，根據(jù)礦井火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案，擬定具體的滅火和搶救行動計劃。同時，應(yīng)有防止風流自然反向和有害氣體蔓延的措施。* 防（火）災(zāi) 、救（火）災(zāi)中應(yīng)急預(yù)案的作用在于決策如何控制風流，制定應(yīng)急預(yù)案極為重要* 應(yīng)對火災(zāi)的應(yīng)急預(yù)案，必須有針對性,,,,2）火災(zāi)（煙氣）時的礦井風流控制 大體上說有以下幾種情況： 加強

40、、減小、維持通風（原風流方向）；停止供風；風流反向(反風)例如：火災(zāi)在礦井進風段反風；在回風段保持原風方向,,,,,,,,,,,火災(zāi)在2分支的風流應(yīng)對,為了撤退人員到進風水平，迫使3、6分支風流反向： 加大2分支風阻，加大7分支風阻；人員撤退到4、7分支，然后從進風段撤離礦井,,,,,火災(zāi)在3分支的風流應(yīng)對,為了撤退人員到進風水平，保持1、6、8分支風向： 加大3分支風阻，減少3分支火風壓；

41、 人員撤退到2、5分支，然后從進風段撤離礦井。火風壓很大時，則須加大供風量（如密閉左部礦井、增大風機轉(zhuǎn)速等）,,,,,3） 制定有針對性的火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案 礦井通風系統(tǒng)和網(wǎng)路極具個性、又隨采掘工程推進不斷變化，可能發(fā)生火災(zāi)的位置、規(guī)模和性質(zhì)不同，火風壓造成的風流逆轉(zhuǎn)及煙流運動的情況也不一樣，因此必須根據(jù)具體情況，采取不同的方式，控制風流和火煙，并在研究風流在火風壓作用下的運動規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)礦井通風系統(tǒng)和火災(zāi)發(fā)生的具體位置，

42、事先制定一整套符合本礦條件的火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案，才能在一當發(fā)生火災(zāi)時從容應(yīng)對。 這對于多井筒、多風機工作的礦井和多級機站工作的礦井尤為重要。 武漢礦業(yè)公司重視這方面工作，與北京科技大學合作，對大冶鐵礦、金山店鐵礦和程潮鐵礦的7個礦井進行了相關(guān)研究，通過反風測試和模擬分析，提出了相關(guān)礦井反風域圖，為制定符合實際的應(yīng)急預(yù)案提供了技術(shù)支持。 下面幾個礦井的反風域圖,研制適用于正、反風

43、時的風門,門 風機房 門 主扇 向上回風井,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,正壓區(qū)負壓區(qū),負壓區(qū)正壓區(qū),4）預(yù)防礦井火災(zāi)需注意問題,礦井外因火災(zāi)不能忽視——從設(shè)計到生產(chǎn)礦山要有完善的通風系統(tǒng)（主扇反風60%是前提，關(guān)鍵是進風段