矿山安全技术与防护

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1 矿山及矿山事故(Mines accidents in mine)   　　矿山工业是自地壳内和地表开采矿产资源的企业。   　　采矿工业是一种重要的原料工业，包括煤矿、金属矿和非金属矿。   　　金属矿石是冶炼工业的主要原料；非金属矿石是重要的化工原料和建筑材料，煤则是主要能源。   　　采矿分为露天开采和地下开采两大类，它们都有不安全因素和不卫生因素，危害矿工的安全和健康。   　　矿山的事故类别及我国矿工死亡事故的百分比列表于下：   　　表16-1 中国矿山职工死亡事故百分比表（1985年）   　　   　　   　　注：①②③为占矿山总事故的百分比；④矿山总事故数占其它各类总事故数的百分比。   　　2 煤矿顶板（Roof of cdal mine）   　　煤系地层是由强度较弱的层状岩石所组成。随着工作面的推进，上覆岩层将引起程度不同的移动，并波及到地表。上覆岩层中由破断岩块组合的岩体结构形式及稳定性，是决定工作面地压显现的基本因素。   　　开采后的上覆岩层可分为冒落带、断裂带和弯曲下沉带。冒落带呈规则或不规则排列，高度一般为采高的2~5倍；断裂带在冒落带之上，虽已断裂成块，仍整齐排列，在弯曲下沉过程中互相交接平衡；弯曲下沉带位于断裂带之上，岩层破坏较小。   　　从断裂带往上存在着一系列岩块互相铰接的岩拱，使上覆岩层的重量通过岩拱转移到工作面周围的煤体、煤柱和采空区内逐渐压实的充填物或垮落矸石上，形成支承压力，使工作面支架上的受力远小于上覆原岩的重量。   　　顶板，即煤层上方的岩层。根据上覆岩层的冒落情况及岩层和煤层的相对位置，可分为：   　　（1） 直接顶。位于煤层之上的一层或几层岩层。通常为泥质页岩、页岩和砂质页岩等较易冒落的岩层。   　　（2） 伪顶。位于煤层和直接顶之间，和采煤同时冒落的薄层岩层。通常为强度低的碳质页岩、泥质页岩等，厚度在0.3~0.5m以下。   　　（3） 老顶。位于直接顶之上的厚而紧固难冒的岩层，少数也有直接位于煤层之上。通常由砂岩、石灰岩和砂砾岩等岩层组成。在休空区上部老顶能维持很大的悬露面积而不随直接顶同时冒落。   　　3 煤矿冒顶是一种地压显现（Roof fall in coalliery to be a kind of appearance of earth pressure）   　　随着工作面的推进，地压显现程序不断变化。直接顶第一次在采空的大面积冒落称直接顶初次垮落。此时，工作面切顶线到开切眼煤帮的距离叫初次落顶步距。可用来衡量工作面顶板的稳定性。老顶第一次的断裂与下沉称为初次来压。它将使工作面顶板下沉量和下沉速度急剧增加，支架压力增大，地压显现程度比较剧烈。初次来压后，工作面每往前推进一定距离。老顶就相应地出现断裂与下沉，支架压力增大，工作面地压显现明显增剧，并呈周期性，称周期来压。   　　初次来压和周期来压是长壁工作面顶板岩层移动过程中的现象。来压期间，在工作面采取相应的措施，就能保证安全生产。在煤矿的长壁工作面，顶板下沉及煤壁片帮等均属常见的地压现象。中国的多数顶板事故，发生在老顶初次来压和周期来压阶段，此时如控制不当，形成局部冒顶和大冒顶，将危及安全，影响生产。   　　工作面发生局部冒顶，常是由于局部空顶过大、支护不及时和支架架型选择不当所致。若支架工作阻力不足，将引起顶板的台阶下沉，甚至沿煤壁切落，形成工作面大冒顶。   　　当顶板为砂岩层时，顶板常能在休空区悬露数万甚至数十万平方米。当煤柱逐步失去支撑能力后，顶板会产生瞬时大面积冒落，形成强烈震动与暴风，称顶板大面积来压，是矿井的严重灾害。中国大同煤矿 1956~1980年间共发生大面积来压达40余次。   　　影响工作面地压显现的主要因素有：直接顶、老顶的岩性与厚度，采高，煤层倾角，采深，节理，裂隙与地质构造，工作面推进速度，煤回采工艺。   　　4 用支架控制煤矿顶板事故（To cantrol roof of coalliery with support）   　　支架由支柱与顶梁组成。支柱的可缩性与工作阻力关系曲线称支柱特性曲线。工作面支架有增阻式、微增阻式与恒阻式三种，其中以恒阻式支柱控制顶板较为理想。70年代以来，中国大量使用了各种型式的液压自移支架，若结合顶板条件架型选择适当，各种顶板事故可大减少。   　　应正确选择工作面支架型式、工作阻力和顶板管理方法。一些国家，根据实际的情况对顶板进行了分类，对生产和支架设计起了一定的作用。1980年，中国按直接顶下位岩层强度指数D、直接顶厚度与采高的倍数比N、老顶初次来压步距L和直接顶初次冒落步距l四项指标，拟定了缓倾斜煤层顶板分类法，用以指导板管理和支架选型工作。按此分类法可将直接顶分四类，见表。根据顶板分类的要求和规定，可以在不同顶板条件下选择合理的架型、工作阻力和采空区处理方法   　　表16-2 直接顶分类   　　   　　   　　5 安全矿柱（Safety pillar）   　　煤矿中的安全矿柱也称煤柱。它是为保护地貌、地面建筑物和主要井巷；分割采区和矿井；防水、防火而留下的不采或暂时不采的部分矿体（包括煤层）。根据矿体埋藏深度、倾角、岩石性质、被保护对象和所需时间等因素，确定矿柱的形状和尺寸。按用途分为：保安矿柱、护巷矿柱、境界矿柱、断层矿柱和防水矿柱等。   　　6 金属矿冒顶（Roof fall in metal mine ）   　　金属矿井下全部作业中，绝大部分事故来自冒顶。其中大约4/5的事故是由于工作面或工作面附近悬顶冒落造成的。1/5左右是因工作面和两帮的片帮而造成。因此，要预防这类事故，一方面要进行典型的矿山和适用的局部支护型式的研究，另一方面还应严格执行有关规章制度。工作面回采之前应认真地整修，对所有危险的地方要设临时支护，以防止岩石冒落。平硐和其它永久性或半永久性的巷道，其支护可用木材、钢或混凝土构件和顶板锚杆。   　　7 瓦斯（Mine gas ）   　　植物在成煤过程中生成的大量气体，又称煤层气。腐植型的有机质，被细菌分解，可生成瓦斯；其后随着沉积物埋藏深度增加，在漫长的地质年代中，由于煤层经受高温、高压的作用，进入煤的碳化变质阶段，煤中挥发分减少，固定碳增加，又生成大量瓦斯，保存在煤层或岩层的孔隙和裂隙内。“瓦斯”一词是从英语gas译音转化而来，往往单指CH[sub]4[/sub](甲烷，也称沼气)。地下开采时，瓦斯由煤层或岩层内涌出，污染矿内空气。每吨煤、岩含有的瓦斯量称煤、岩的瓦斯含量。一般情况下，同一煤层的瓦斯含量随深度而递增。   　　8 瓦斯涌出（Gas gush）   　　瓦斯是由碳氢化合物类的气体组成，大部分是沼气，少量的其它气体有二氧化碳和氮等，它们形成于石炭纪。瓦斯从煤中释放出来即与送进井下的新鲜空气相混合，这种混合气体中瓦斯含量大约为5~15%时最容易爆炸。为确保矿安全生产，井下瓦斯含量必须经常保持在煤炭工业管理机关所限定的标准以内，这一标准应大大低于瓦斯爆炸的极限值。由于一般是按照井下流通的空气中沼气稀释程度来监视这一极限的，所以，必须向井下送进大量的新鲜空气和排放工作面老塘里的沼气来减少空气中沼气含量。近来研究煤矿井下沼气抽放问题，大部分是从沼气含量的测定和排放沼气的办法两个方面入手的。测定沼气含量的方法是很重要的，它是通过准确的测量技术能较全面地认识沼气抽放规律以便进行管理。当前除了尚很实用的火焰安全灯外，还采用了手提轻便型的或自动的沼气监视仪。这种仪器可以自动记录井下空气中的沼气含量或某地段沼气含量达到限定值时便自动切断本地段内所有设备的电源。地面的沼气检测中心则采用遥控的信号传送装置，对井下各地段的沼气含量进行监视。   　　9 瓦斯涌出形式（Gushing form of gas）   　　瓦斯从煤、岩层涌出的形式有：（1）缓慢、均匀、持久地从煤、岩暴露面和采落的煤炭中涌出，是矿内瓦斯的经常来源；（2）在压力状态下的瓦斯，大量、迅速地从裂隙中喷出，即瓦斯喷出；（3）短时间内煤、岩与瓦斯一起突然由煤层或岩层内喷出，即煤、岩和瓦斯突出。   　　单位时间涌出的瓦斯量称绝对涌出量（m[sup]3[/sup]/min）；平均日产一吨煤涌出的瓦斯量称相对涌出量（m[sup]3[/sup]/t）。根据《煤矿安全规程》的规定，按照CH[sub]4<./sub>(瓦斯)相对涌出量和涌出形式将矿井分为三类：（1）相对涌出量等于或小于10m[sup]3[/sup]/t为低沼气矿井；（2）大于10m[sup]3[/sup]/t为高沼气矿井；（3）煤与沼气突出矿井。瓦斯涌出量的大小决定于煤、岩层瓦斯含量和开采技术因素。瓦斯涌出量在同一矿井内随开采深度的增加、开采规模的扩大和机械化程度的提高而增大。1981年中国主要煤矿中高沼气矿占29%；煤与沼气突出矿井占16%，大部分位于辽宁、四川、贵州和湖南等省。   　　10 瓦斯爆炸（Gas cxplosion）   　　瓦斯与空气混合，在高温下急剧氧化，并产生冲击波的现象，是煤矿生产中的严重灾害。1675年英国莫斯廷（Mostyn）矿发生大规模瓦斯爆炸，其后各主要采煤国都曾多次发生重大的瓦斯或瓦斯与煤尘爆炸事故。1942年4月26日日本帝国主义侵占下的中国本溪煤矿发生瓦斯与煤尘爆炸，在场死亡1527人，伤268人，为世界上最大的煤矿爆炸爆炸事故。随着煤矿生产技术的发展和防治瓦斯措施的改进，这类事故已逐渐减少。   　　其爆炸机理，可根据链反应理论分析，甲烷（CH[sub]4[/sub]）与空气的混合物吸收一定热量后，分解为化学活性较大的游离基（如——CH[sub]3[/sub]、——H、——OH等），这类游离基很容易与其余的O[sub]2[/sub]、CH[sub]4[/sub]结合，产生更多的游离基，使反应速度迅速上升，最后燃烧爆炸。其最终反应式为CH[sub]4[/sub]+2O[sub]2[/sub]→CO[sub]2[/sub]+2H[sub]2[/sub]O。   　　瓦斯爆炸的预防措施主要有：（1）用矿井通风和控制瓦斯涌出等方法，防止瓦斯浓度超过规定值；（2）控制火源，杜绝非生产需要的火源，如吸烟、火柴、明火照明等。对生产中不可避免的高温热源，采用专门措施严加控制，如只准使用特制的矿用安全炸药和电气设备，加强井下火区的管理，禁止井下拆开矿灯等；（3）定期或自动连续检查工作地点的CH[sub]4[/sub]浓度和通风状况。   　　11 煤尘爆炸（Coal-dust explosion）   　　煤尘爆炸的主要原因是沼气爆炸、炮眼爆破以及少数情况下的电火花引爆。任何爆炸都产生气浪而促使煤尘飞扬成云雾状，并由气浪前端的火焰点燃而起爆，起爆后又将产生气浪吹走前方煤尘并点燃起爆，所以只要有爆炸就可能按上述程序产生连续爆炸而自动传播一个很长的距离。煤尘爆炸具有很大的能量；工人们将遭受到严重的烧伤，并且在煤尘爆炸后产生大量的一氧化碳混在爆炸地点回风侧的空气中，能使人窒息而死亡。引起和传播煤尘爆炸的有关因素有煤的特性（挥发性物质的含量）、煤尘的粒度、浓度以及空气中沼气的含量。防止煤尘爆炸，首先要避免形成细颗粒煤尘的堆积，并应遵守有关安全规程。在长壁式开采中，防止煤尘连续爆炸的有力措施基本上是采用岩粉及设置岩粉和水障装置。   　　12 瓦斯抽放（Gas drainage）   　　煤矿矿井中瓦斯涌出量很大，靠通风难以稀释排除时，可用抽放的方法，排除瓦斯，减少通风负担。40年代末，中国在抚顺煤田进行抽放瓦斯试验，50年代应用于生产，抽出数量逐年增加。其后阳泉、天府、中梁山、包头、南桐、北票等矿区也陆续开展抽放瓦斯工作。1981年全国一百多个矿井安设了抽放瓦斯设备，每年抽放瓦斯达3亿立方米，供给工业、民用燃料和作化工原料，变害为利。   　　13 瓦斯突出（Gas burst）   　　简称突出。是煤矿井下生产过程中发生的一种异常的动力现象，表现为大量瓦斯向采掘空间突然喷出。随瓦斯一起喷出的主要是煤，有时夹有矸石；个别情况下，主要是岩石。喷出的瓦斯成分主要是CH[sub]4[/sub]，个别矿井是CO[sub]2[/sub]。   　　1984年法国鲁阿雪煤田伊克矿井发生世界上第一次有记载的煤与瓦斯突出。1951年起，中国辽源矿务局对瓦斯突出有比较详细的记载。50年代后瓦斯突出的矿井不断增加，次数逐年上升，强度也有所增大。到1979年为止，全国有205个矿井发生了7765次煤与瓦斯突出。突出强度最大的一次于1975年8月8日发生在四川重庆三汇坝矿区，喷出CH[sub]4[/sub]1200000m[sup]3[/sup]（立方米），煤和矸石12780吨。岩石与瓦斯突出的事例在中国较少，最严重的一次于1975年6月13日发生在吉林营城煤矿五井，喷出CO[sub]2[sub]14000m[sup]3[/sup]（立方米）及砂岩1005吨。煤、岩与瓦斯突出不但破坏巷道和设备，而且常常造成人员伤亡，还可导致爆炸。   　　防治瓦斯突出的措施主要有：（1）开采解放层是有效的区域性措施。在多煤层矿井中，选择一个无突出煤层或突出危险性较小的煤层作解放层，首先开采，使上下邻近煤层卸压，因而消除了突出危险。一般情况下，解放层的解放范围（解放层与被解放层的间距）不超过80m。各煤田由于地质和开采条件不同，有各自的经验数据。（2）抽放瓦斯可降低瓦斯压力，减少煤层中瓦斯含量，削弱瓦斯在煤层中的作用（见瓦斯抽放）。瓦斯排放后，煤质变硬，煤体收缩，可部分地消除压力紧张状态， 利于防止突出。如果与开采解放层相配合，可扩大解放层开采的解放范围。（3）采用水力冲孔，煤层注水，专门支架的安设等措施也有一定效果。（4）采用震动性放炮诱发突出。但可能会促使矿井突出次数增加或强度增大。有的矿井采用挡拦措施控制强度，取得一定效果。   　　14 矿山运输事故（Accident in mine haulqge）   　　矿山运输事故，据我国1985年统计，全部矿井事故中有10%是由于井下或矿区范围内在提升或运输矿物、矸石、材料、用具和人员时发生的。提升和运输是一项活动范围很广的作业，它包括从地面到井下，经过矿井各部分直到直接采出矿物的工作面。所以，运输事故的作业范围很广，涉及各种运输设备，例如皮带输送机，链式刮板输送机、轨道运输设备、卷扬设备、卡车等。为了控制这类事故，必须对工人进行安全提升运输的教育，并进行全面技术监督和对设备经常维修。   　　15 预防矿山运输事故的措施   　　（1） 平巷应有足够的安全间距；   　　（2） 轨道要尽可能的直，坡度要适当，要坚持检查、维护、弯道的曲率半径要大，道轨交叉点的设计应避免由人力推、拉车辆通过这些地点；   　　（3） 对牵引机车、车辆、牵引装置、绳索、链条和连接器应系统地检查和保养；]   　　（4） 制定有关控制器、防跑车安全装置的应用规程，对这些机器还要经常给予维修和检验，使之处于完好的状态；   　　（5） 装备和维修好信号系统，各种信号标志应保证各有关方面都能很好地掌握；   　　（6） 要有足够的装载点和放矿溜道以及操作简易而有效的溜槽闸门；   　　（7） 要给耙矿机、输送机等设备安装防护装置并采取预防措施，要求要在它们的全部运转长度内，任何地点都能停车和立即闭锁，防止工人运转的耙矿机或绳索绞挂而致伤亡；   　　（8） 耙矿机绞车和其它机器的工作地点，应有足够的活动空间。为了工人在运转机件附近行动的安全，要有适当的防御、保护和充足的距离。   　　（9） 未经批准，不允许乘坐任何形式的运输设备；   　　（10） 各主要运输线路要安装照明，并保持清洁和状态良好；   　　（11） 运输规程应明确规定，井下巷道一侧应设有专用的人行道供人通行以及指定专人负责管理、控制全部运输和运输设备。   　　16 矿内空气（Mine atmosphere）   　　矿井内各种气体、蒸气和矿尘混合物的总称。当其成分与地面空气近似时，称矿内新鲜空气。地面空气进入矿井后，由于物质氧化、分解和其他气体与矿尘的混入，成分发生变化。O[sub]2[/sub]减少，CO[sub]2[/sub]增加，混入的有害气体通常有CH[sub]4[/sub]、CO[sub]2[/sub]、CO、H[sub]2[/sub]S、NO[sub]2[/sub]、SO[sub]2[/sub]、 H[sub]2[/sub]、Hg和As的蒸气以及内燃机的废气等。开采含U（铀）、Th（钍）等伴生元素的金属矿床时，还将混入放射性气体Rn（氡）及其子体。表16-3列出了矿内空气的来源和危害。   　　表16-3 矿内气体表   　　   　　   　　17 中毒和窒息（Poisoning and stifling）   　　当氧在空气中的比例降到21~17%的正常值以下或更少时，对人的身体有损害；当降至15%时，会使人头晕和其它明显反应；降至10~12%时，一般要发生昏厥、不省人事，这种条件下的空气称作“窒息性空气”。在井下产生窒息性空气是由于木材腐烂、明火灯燃烧或人和牲畜呼吸将氧吸收所引起的，常发生在被废弃的巷道中。上述缺氧现象通常是伴随二氧化碳形成的同时而发生的。缺氧现象也发生在海拔高的地区，处于海拔3000米或更高的矿山中，缺氧现象显著。   　　二氧化碳通常存在于通风不良的地段和老巷的靠近底板部位。另外，在某些地区，其氧化与分解作用发源于岩层。二氧化碳的浓度超过5%，呼吸便显得费力，时间长了有危险。人员长期停留地点的允许最大浓度，不能超过0.5%。   　　一氧化碳是一种最常见的危险气体。它是燃烧不完全的产物。因此，它可能伴随着放炮作来业，内燃排气、矿井着火或爆炸而产生。一氧化碳无臭无味，当人处于足够的浓度中，能在感到任何预兆之前，而先中毒倒下。   　　18 矿井通风（Mine ventilation）   　　矿井通风的目的是保证矿工进行作业地点的井下人造气候环境不会对工人的健康和安全产生危害。因此，必须提供足量卫生的空气以供工人呼吸，并把环境温度维持在许可的范围内，带走污染物，例如有毒的或可爆性粉尘和瓦斯。通风还可以防止矿井火灾的发生。   　　19 矿井通风原理（Principle of mine ventilation）   　　在所有矿井中总存在某种形式的自然通风，常常可以利用自然对流来提供适当的通风风流。在有两个标高不等井口的矿井，可能利用两个井口处的温差使气流从一个井口风并经过井下巷道、工作面后而流向另一个井口。然而，在大多数情况下，矿井自然通风是不可靠的，风量也不足。因此需要采用机械通风或机械和自然混合通风来补充。   　　20 矿井通风系统（Mine ventilation system）   　　矿井通风系统是矿井通风方法，主要风机工作方式，进、回风井的布置形式和通风网络的总称。它对全矿的通风安全状况具有全局性和影响，在拟定开拓系统时一并考虑。中国已应用电子计算机优选通风系统。矿井通风方法有机械通风和自然通风。中国于17世纪就有利用自然通风和处理瓦斯的记载（见《天工开物》）。产生矿井自然通风的原因是矿井最低水平进、回风两侧静止空气柱单位面积上的压力不同，其压差即矿井自然风压，它主要由气温差引起。通常自然风压值较小，且不稳定。机械通风是目前中矿井的主要通风方法。日采1吨煤的煤矿供风量达1m[sup]3/min以上；年产万吨矿石的金属矿供风量达1~2m[sup]3[/sup]/s以上。   　　在大型矿井中风流可分为若干并联回路，每一条回路给一个独立的通风区供风。通常在设计人工通风时采用自然风流为补充，这样，一旦风机停转，通风也可继续进行，这样风速当然会降低。设计风流方向时通常让新风先降到需要通风的矿井最深水平，然后逐步经过各个工作面上升回风（上行式通风）。有些时候，也有使空气朝相反方向流动的，即下行式通风。   　　21 矿井通风量(Ouantality of mine ventilation)   　　矿井通风量大小是指其总风量，可根据矿井类型和规模的不同而定，从每分钟几百至几万立方米不等。各国计算风量都有各自的依据。中国矿井确定总风量的主要依据是：人的额定风量，CH[sub]4[/sub]或CO[sub]2[/sub]的涌出量（煤矿），炸药使用量，排尘风速，内燃机马力数（金属矿），并要保证作业地点有害气体、风速和气温符合安全规程的规定。在含铀、钍的矿井，还应保证井下空气中氡及其子体的浓度符合规定。   　　井巷通风阻力主要有摩擦阻力和局部阻力。摩擦阻力是井巷周壁和风流互相摩擦以及气流微团间的干扰和摩擦而产生的阻力。局部阻力是风流流经井巷某些局部地点，因断面扩大或缩小、转弯、分岔和堆积物堵塞等，改变风速、流向而产生的阻力。一个矿井的总风阻有时还用通风等积孔来表示，即用一个和风阻值相当的假想孔的面积   　　   　　   　　来衡量矿井通风的难易程度   　　22 辅助通风（Auxiliary ventilation）   　　又称辅扇通风。在一些场合，可以用辅扇通风来补充主扇通风。辅助风机可以安装在井下用于局部通风。尤其是用于掘进头或开拓巷道头。局部扇风机从主风路吸取新风，使之沿刚性中柔性风管进入那些单靠主风流不能充分供风的掘进头。辅助通风的效率取决于正确选择风机和风管，以及尽量减少漏风。   　　对于独头巷道可以采用风机从主风流吸取新风的办法通风。如查独头巷较短，距离进风口和出风口又比较近，压差较大时，则可以顺巷道用麻袋或其他材料做成风帘来通风。   　　工作面可以利用局部通风法通风，即利用主风流的压差。新鲜空气可用风管送到工作面或通过双巷布置来通风。风流也可以经过平行双巷，两巷之间隔一定距离掘一个横贯孔。还可以把一条风巷沿其走向分成两半构成双巷通风。   　　23 紧急通风（Emergency ventipation）   　　紧急通风是当发生风机停转、过热、着火、爆炸或井下瓦斯突出等紧急情况下的通风对这类紧急情况应预先制定应急通风计划，以便在必要时可在矿山负责人的指挥下立即执行。   　　当发生矿井火灾时，着火地点以上回风侧人员立即撤离，并应采取必要措施保护他们免受火焰烧灼。在瓦斯矿井，应特别注意，如果改变其通风的正常状态，则可能由于积聚瓦斯引燃而发生危险。   　　有人提出当发生矿井火灾时，在某些情况下，改变风流方向可以作为一项有效的安全措施。然而，这种措施是否可行在许多场合引起争议。因此，只能由矿井负责人决定是否要反风。反风对于远离井筒的工作面是否有效很难说。因为，它可能使风门打开，对于多井筒矿井或自然通风能力较强的矿井，更不能考虑采用反风措施。   　　风机故障通常是由于停电引起的，在一些现代化装置中，往往配备一台紧急备用柴油发电机。一般来说，即使在瓦斯矿井，风机停转也不会立即引起灾难性事故，因为停机后 风流会经过一个短时间逐步过渡到自然风状态。尽管如此，也有必要在停风时停产和撤离人员，然而，当风机重新启动时，几乎马上就可恢复正常通风。若在瓦斯矿井，这时风流可能把积聚的瓦斯送到其他工作面。因此，大型矿井井上应配备用风机和备用电源，它在紧急时可立即投入，也可在主风机维护检修时使用。   　　24 火灾与自然发火（Conflagration and spontaneors combustion）   　　火灾有两种类型：自然发火和明火。前者是一缓慢的过程，包括煤和其它矿物如硫磺、黄铁矿和硫化物的自然发火。后者的起因是由于外界可燃物着火引的如木材、石油及输送机皮带等。   　　自然发火常起因于空气不足，不能疏散煤在氧化过程中产生的热，而在煤的裂隙外燃烧，这种情况最常见于厚煤层。   　　着火有很多原因，主要有沼气或煤尘爆炸、炸药爆燃、电流短路、应用焊接吹管、胶带摩擦、石油燃烧等所引燃。   　　煤矿要采取措施防止自然发火的火灾。有些国家已采取的措施有：全体下井人员必须佩带防一氧化碳中毒的防护面具，装设供水管网路和消防设备等。另外，矿山与消防部门之间的联系对于控制火灾来说非常重要。如果井下火灾面积已蔓延较大时，必须打密闭来隔离火区，避免空气进入火区。   　　25 煤自燃（Spontaneors combustion of coal）   　　煤自燃即是煤自然发火。有自燃倾向的煤在常温下吸附空气中的氧，在表面上生成不稳定的氧化物。煤开始氧化时发热量少，能及时散发，煤温并不增加，但化学活性增大，煤的着火温度稍有降低，这一阶段为自燃潜伏期。随后，煤的氧化速度加快，不稳定的氧化物先后分解成水、CO[sub]2[/sub]和CO，氧化发热量增大，当热量不能充分散发时，煤温逐渐升高，这一阶段称为自热期。煤温继续升高，超过临界温度（通常为80℃左右），氧化速度剧增，煤温猛升，达到着火温度即开始燃烧。在到达临界温度前，若停止或减少供氧，或改善散热条件，则自热阶段中断，煤温逐渐不降，趋于冷却风化状态，如上图所示。   　　   　　   　　煤的化学成分和碳化程度是影响煤自燃倾向的重要因素。褐煤最易自燃；烟煤、中长焰煤和气煤较易自燃；无烟煤则很少自燃。碳化程度低，含水分大的煤，水分蒸发后易自燃；碳化程度高的煤，水分对自燃的影响不明显。煤成分中的镜煤、丝煤，吸氧能力强，着火温度低，煤中含量越多，越易自燃。实验室鉴定煤的自燃倾向的方法很多，都是模拟煤的氧化过程，以其氧化能力作为判定依据。   　　26 硫化矿石自燃（Spontaneous combustion of suephideore）   　　硫化矿石之所以自燃，是因为铁、铜、铅、锌等金属的硫化矿物均易氧化。硫化矿物吸附空气中的氧，氧化发热，随着热量积聚，温度升高，在适宜的外界条件下，氧化过程逐渐加速，直到自燃。通常含硫量高，自燃倾向大。次生硫化矿富集带的矿石比原生矿石具有较大的氧化速度和较低的着火温度。水对硫化矿物自燃有催化作用，湿黄铁矿的氧化速度高于干黄铁矿。矿井水的酸度高，可加速矿石氧化。矿石破碎程度增加，氧化表面积增大，易于自燃。坑木的着火温度低，受酸性水侵蚀的坑木，着火温度只有230~250℃，坑木氧化发热，可促进硫化矿石自燃。   　　27 预防自燃的措施（Precaution preventing spontaneous combustion）   　　预防自燃措施的基本原则是减少矿体的破环和碎矿的堆积，以免形成有利于矿石氧化和热量积聚的漏风条件。预防自燃的措施有：（1）选择正确的开拓开采矿方法。合理布置巷道，减少矿层切割量，少留矿、煤柱或留足够尺寸的矿、煤柱、防止压碎、提高回采率，加快回采速度。（2）采用合理的通风系统。正确设置通风构筑物，减少采空区和矿柱裂隙的漏风，工作面采完后及时封闭采空区。（3）预防性灌浆。在地面或井下用土制成泥浆，通过钻孔和管道灌入采空区，泥浆包裹碎矿、煤表面，隔绝空气，是防止氧化发热，量防止自燃火灾的有效措施。根据生产条件，可边采边灌，也可先采后灌。前者灌浆均匀，防火效果好；自燃发火期短的矿井均采用。泥浆浓度（土、水体积比）通常取1：4~1：5。在缺土地区，可考虑用百岩等矸石破碎后代替黄土制浆，粉煤灰或无燃性矿渣也可作为一种代用品。（4）均压防火。用调节风压方法以降低漏风风路两侧压差，减少漏风，抑制自燃。调压方法有风窗调节、辅扇调节、，风窗-辅扇联合调节、调节通风系统等。（5）阻化剂。矿石氧化的化学制剂，如CaCl[sub]2[/sub]、MgCl[sub]2[/sub]等，将其溶液灌注到可能自燃的地方，在碎矿石或碎煤表面形成稳定的抗氧保护膜，降低矿石或煤的氧化能力。   　　28 外因火灾（Mine flood ）   　　外因火灾是由于产生高温或明火的器材设备，当使用管理不当，点燃了易燃物所造成的火灾。在中、小型煤矿中，各种明火的爆破工作常是外因火灾的起因。随着机械化程度提高，机电设备各器材的选择、安装与使用，必须严格遵守有关规定，配备完善的保护装置；机械运转部分要定期检查，防止因摩擦产生高温，采煤机械截割部必须有完善的喷雾装置，防止引燃瓦斯或煤尘；歇燃物和炸药、雷管的运送、保管、领发和使用，均应遵守有关规定；尽量用不燃材料代替易燃材料。   　　29矿山水灾（Mine flood）   　　矿井水灾的水源有大气降水（雨、雪）、地表水、含水层水、断层水和旧巷或采空区积水等。大气降水可能从地表低洼地通过塌陷区裂隙或井口灌入井巷。地表水指河、湖、塘、沟及水库的积水。含水层水如砂砾层含水、石灰岩溶洞水，两者可能通过裂隙、断层、旧巷等通道进入井巷。断层破碎带常大量积水，特别是断层与含水量或地表水沟通时，补给丰富，威胁更大。旧巷或采空区积水，往往静水力大，来势猛，且常含有害气体，易造成人身事故。矿山水灾的主要原因是：水文地质情况不明；缺乏附近老窑、旧巷的积水资料；未及时采取有效的探、防水措施；排水系统不完善以及排水设备能力过小或设备故障等。   　　1、 地面防水措施。井口（平硐口）及工业广场应高于历年最高洪水位，否则需建筑可靠的堤坝，或防洪渠道保护。当矿体上部无足够厚度的隔水地层（如粘土层）时，地表要建引洪渠网或堤坝，截断地表径流，以防地表水通过塌陷区和裂隙流入井下；或将有关河流改道移出矿区。对面积较大的塌陷区，要修筑疏水沟渠和围堤，有时还需配备水泵，以便及时拦水、排水、废钻孔、古井等要用泥砂、粘土、水泥等妥善充填、封闭。排出的矿井水要防止再度流入井下。   　　2、 井下防水措施。（1）隔水。当矿体与不能疏干的地表水体、含水层或被淹井巷相连时，留防水矿柱；（2）探水。井下调查水情的主要手段。当采掘工作接近可能导水或积水的岩溶（溶洞）、旧巷、废钻孔、富水的含水层（如流沙层、石灰岩层）、断层破碎带时，须超前钻孔，探水前进；（3）放水疏干。老窑、采空区积水量不大时，可用探水钻孔放水，在水量大、水压高时要另打放水孔；（4）截水。在可能出水区和主要巷道之间的适宜地点，修筑水闸墙或水闸门，可使局部地点的涌水不波及其他区段；（5）注浆堵水。当井巷必须通过涌水量大的含水层、断层或岩溶时，查明水情后，可从地面或井下向井巷的四周打钻注浆，堵塞涌水通道。   　　30 综合防尘措施（Synthetical precaution preventing dust）   　　以水、风为主的综合防尘措施是降低空气中矿尘浓度。防止矿尘危害的有效措施。方法为：   　　（1） 通风除尘。工作地点都要进行有效通风，将矿尘稀释排出。   　　（2） 湿式凿岩。钻眼过程中将压力水通过凿岩机的钎杆送入孔底，湿润、冲洗并排出钻眼时产生的矿尘，使其大部分不能飞扬，除尘率可达90%左右，并可提高凿岩速度15~25%。   　　（3） 喷雾洒水。压力水通过喷嘴喷出，形成雾状水滴，使浮尘湿润下沉，并阻止落尘飞扬，是简单、有效的防尘措施。除尘用水必须过滤消毒，中国矿山规定，水中固体悬浮物应不超过150mg/L，pH值6.5~8.5。如在水中加入湿润剂，降 低水表表张力，可提高捕尘效果。   　　（4） 密闭除尘。在密闭矿尘产生地点，抽出含尘空气，直接排入回风道，或经净化排入进风道。适用于集中的高强度产尘点。   　　（5） 煤尘注水。采煤前向煤层内打钻，注入高压水，缓慢渗入煤的裂隙和孔隙，使煤的水分增加，强度降低，塑性增大，减少采煤时煤尘的生成量，还可缓和冲击地压和瓦斯突出。水中加入少量湿润剂，可提高除尘率；加入阻化剂，能抑制煤的自燃。注水方法有浅孔注水和深孔注水两种。   　　此外，用塑料袋装水代替部分干炮泥的水封爆破，定期清扫落尘，佩戴个体防护用具等，都是综合防尘和重要内容。   　　31 露天开采的伤亡事故（lnjury in openwork）   　　伤害主要是在手推、提升、运输、装载或贮存、供给矿石和矸石的过程中由于不安全的工作程序和错误的判断所造成。 这些搬运事故的最有效的预防是对工人进行教育和工作程序的培训。   　　人员的滑倒和跌倒，一般是由于凹凸不平的、不稳定的乱堆或溜滑的工作面绊倒或滑倒，以及由于铺设架高的跳板或工作面缺乏保护所致。对这些危害，应通过加强工作区的保安、工作碎矿的清理或辅助性工作程序的严格检查来加以控制，对高工作区正确的工作程序中进行安全教育也有助于预防这些事故。   　　人们在拖运和传递输送矿石、矸石的供料过程中所发生的事故，不仅有一般性的工伤也导致许多致命的或永久性的伤残，运输巷道的设计应合乎要求以及工程的监督、设备的保养和结合矿山运输实际对工人进行培训是控制运输事故的基本要素。   　　在机器附近操作、活动和工作均可能发生一般性事故，也可能发生严重的伤害。机器上裸露的运转部分，必须完全保护起来，并且机器必须保持在良好的状态下运转。远距离控制机器，是在这作业范围内维护安全生产的措施。   　　在露天开采中，边坡滑落，炸药、高压电等也能构成相当大的事故。地层或工作面的滑坡可通过将全部松动的矿石从工作面剥落下来。炸药的应用与般运是一大危险，只能由有经验的工人，采用安全的方法来般运。同时在高压线路和设备附近也是危险的区域，所以需要加强监督和安全措施。   　　其它危害包括错误地使用手持工具，使用不合格的工具，从工作面、梯段片帮外的落石或跌在锋利的或松动的碎块上，气（乙炔）、电焊切割，悬浮的粉尘等。   　　32 矿山环境保护（Environmental protection for mine）   　　 采矿与选矿过程中生成的有毒有害气体、废水、废石和粉尘等物质以及噪声和振动等因素，不仅直接影响作业环境的工作条件，而且会对整个矿区乃至周围的大气、水质和土壤等造成危害。废石堆、尾矿库、贮水池和露天矿边坡的崩落，地下采空区内的岩塌陷以及爆破形在的飞石和冲击波都直接威胁着矿区附近人员的安全。露天矿中大量废石的堆积，多种装备的安设，以及污水与烟尘的排放，还可能有碍矿区景观。矿山环境保护的任务就是研究上述过程的形成规律、危害程度、监测方法和控制措施。   　　根据《中华人民共和国环境保护法》，为保护矿山环境，结合污染源的具体情况，采取如下技术措施：（1）实行机械通风；（2）控制生产过程中形成的有毒有害气体和粉尘，冲淡排放或选用适宜装置进行净化；（3）选用低噪声设备，对噪声大的设备采取隔声、减振、阻尼、吸声和消声等措施；（4）对爆破引起的振动和冲击波要进行预测，通过改进爆破技术，控制与消除其危害；（5）在开采过程或工开采结束后，对采空区、塌陷坑、废石场、尾矿库以及铁路和建筑物占用的土地进行改造和重新恢复。对于重新恢复的土地一律都应重新植被。   　　33 矿工肺癌（Miners lung cancer）   　　因为大气中氡和   　　   　　   　　的浓度很小（放射性为10[sup]-14[/sup]~10[sup]-13[/sup]Ci/L）(Ci为居里)，所以人们受氡和   　　   　　的照射量是很小的。在氡   　　   　　度为10[sup]-12[/sup]~10[sup]-9[/sup]Ci/L的铀矿中，受氡或   　　   　　照射可发生职来危害；浓度在10[sup]-12[/sup]~10[sup]-10[/sup]居里/升的别的某些矿已受到重视，而在加工铀和钍矿（钍、新钍、放射性钍、钍[sup]-x[/sup]）的操作中因会发生职业危害也受到注意了。从事镭及其化合物的人也要接触到氡。   　　氡和   　　   　　经吸入、摄食以及穿透皮肤而进行人体内。受氡和   　　   　　照射的所有人员，在吸入或摄入氡和   　　   　　的同时，也摄入其子体产物，从而有可能受到它们的危害。   　　人类因接触氡引起可观察到的危害，几乎完全限于德国的西尼伯格以及相毗邻的捷克的亚西莫夫矿区。现已证实，在这两个地区矿工的全部死亡人数中，在约30~50%是由于氡引起的肺癌。   　　人们认为，由于氡和   　　   　　衰变产物半衰期短及能量大的原因主要是а辐射，所以它比氡和   　　   　　更危害。含有氡子体所提供的剂量比氡本身大60~5000倍，大约占а辐射的95%，而总辐射能量的76%则来自与母体混合的氡子体。   　　34 铀矿四种辐射（Four kinds of radiation in uranium mine ）   　　在铀矿山（特别是地下矿山），共有四种辐射，它们都可使矿工受到照射。这四种辐射是：   　　（1） 由于铀矿物发射出来的β射线，特别是γ射线而引起的外辐射；   　　（2） 由于吸入的粉尘（它们含有铀及其长寿命子体）所产生的辐射；   　　（3） 由于吸入的氡及其发射а粒子的子体产生的辐射；   　　（4） 由于皮肤和衣服受到污染而引起的辐射。在大部分情况下，最严重的危害是呼吸道受到的辐射剂量，这是由于吸入矿山空气中的氡子体而引起的。   　　35 辐射安全标准和监测（Safety standard and lnspection of radiotion）   　　国际辐射防护委员会已经制订出受电离辐射照射的最大容许剂量，这些标准已得到国际上的普遍承认。   　　在受体外辐射源照射的情况下，当进行了适当测量之后就有可能直接估算所受到的剂量。但是，在受到由吸入或摄入体内的物质所产生的辐射之照射的情况下，则必须在对环境条件作了适当测量并测定了照射时间之后，再通过计算才能决定一个人所受到的剂量。国际氡主其子体在空气中的最大容许浓度为3×10[sup]-8[/sup]μCi/cm[sup]3[/sup]。   　　应当按季度（13周）计算剂量，并根据上述规程中制订的标准作出估算。这些标准是以该季度中可以接受的剂量（是年最大容许剂量按比例分摊的一个分数）为基础的。   　　在铀矿山，对工作人员的尿样分析是进行辐射监督的一种有效方法。   　　除矿石品位高的少数几座铀矿山外，一般来说，工人受到外辐射照射的照射量总是大大低于国际辐射防护委员会规定的最大容许剂量的。如果切实可行的话，应当使用某种个体监测装置来估计每位矿工受外辐射的照射情况，或在对工作区进行仔细的辐射巡测之后再通过计算来估计每位矿工受外辐射的照射剂量。   　　36 氡子体的监控（lnspection and control of radon sub-body）   　　有些矿山的空气中所含氡子体浓度相当高，应当给每位矿工配备一套个人监测装置，以便记录这些放射核素吸入肺内的情况。但是，迄今还没有研制出令人满意的这类装置。因此，必须通过计算来推导某个人所受到的剂量，而这种计算则又是根据适当的环境监测装置（取样探头和计数器）所提供的数据进行的。   　　为保证工人不受到高浓度氡子体（其浓度高到可能会损害他们的健康）的照射，最好用最大容许浓度的某一倍数（或“工作水平”）来确定所应采取措施的水平，或是采取立即改正措施，或是立即全部停工。   　　除某种紧急情况外，一个人如不首先与辐射安全员商量，就不应当进入生产矿山的禁区或封离地段。   　　由于氡不断散逸入铀矿山空气中，所以当通风系统停开时，高浓度的氡可以很快扩展开来。因此，在职工下到坑道里去之前，一件重要的事情就是提前让通风系统开启适当长时间。   　　凡是有可能的地方，应当通过适当的工程设计把控制氡子体的一些设备安装在采矿系统中，在正常工作条件下，诸如防护面具等个人防护设备并不是必要的；但是，当一旦使用时，这些防护面具就必须是有效的，容易透气的；此外，还必须定期进行清选和检查。当危害程度较严重时，最好使用供气型防毒面具。   　　37 防氡技术措施（Technical precaution prcvcnting radon）   　　要消除各种操作中氡和   　　   　　的危害，最有效的方法就是生产过程的机械化和密闭化。在化验室里与氡、   　　   　　接触的工作，必须在设有适宜防护装置的隔离室里进行。   　　在矿山和工厂要有足够的通风，是十分必要的。在设计通风系统时，必须注意不同区域的要求。   　　   　　比氡需要更多的换气次数，至少应该保证每17分钟全部换气一次。   　　排出的污浊空气，应该经过滤器（纸、玻璃纤维、活性炭）再排入大气，以阻住部分氡和   　　   　　及全部滞留其子代产物。   　　对于工作场所的空气或通风用的空气必须用适当的方法（例如а和γ辐射测量法）来监测和和控制这些物质的水平。每周工作40小时，经常受照射，空气中氡最大容许浓度是3×10[sup]-1[/sup]μCi/cm[sup]3[/sup](IAEA,1963)；和3×10[sup]-8[/sup]μCi/cm[sup]3[/sup](IERP，1959)；   　　   　　是3×10[sup]-7[/sup]μCi/cm[sup]3[/sup]在工作期间，通过吸入的最大容许摄入量是7.3×10 [sup]2[/sup]μCi(IAEA,1967).   　　氡和

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对于火成岩的矿该如何预防 2# fl_ds

fengniy

先收藏   再研究   谢谢

子晓

谢谢分享!!

zero_lear

唉，我没积分 [s:6]

灵约无二

顶

fl_ds

[s:6]

fl_ds

怎么都不能下啊 ？