??? 3)火區(qū)啟封
??? (1)鎖風(fēng)啟封火區(qū)。鎖風(fēng)啟封火區(qū)也稱分段啟封火區(qū),適用于火區(qū)范圍較大,難以確認(rèn)火源是否徹底熄滅或火區(qū)內(nèi)存積有大量的爆炸性氣體的情況下。啟封的過程中,應(yīng)當(dāng)定時檢查火區(qū)氣體、測定火區(qū)氣溫,如發(fā)現(xiàn)有自燃征兆,要及時處理,必要時應(yīng)重新封閉火區(qū)。
??? (2)通風(fēng)啟封火區(qū)。通風(fēng)啟封火區(qū)也稱為一次性打開火區(qū)。適用于火區(qū)范圍較小并確認(rèn)火源已經(jīng)完全熄滅的情況下。啟封前要事先確定好有害氣體的排放路線,撤出該路線上的所有人員。然后,選擇一個出風(fēng)側(cè)防火墻,首先打開一個小孔進(jìn)行觀察,無異常情況后再逐步擴(kuò)大,直至將其完全打開,但嚴(yán)禁將防火墻一次性全部打開。
??? 五、礦山水害
??? (一)礦井涌水特征
??? 1.大氣降水為主要充水水源的涌水特征
??? 這里主要指直接受大氣降水滲入補(bǔ)給的礦床,多屬于包氣帶中、埋藏較淺、充水層裸露、位于分水嶺地段的礦床或露天礦區(qū)。其充(涌)水特征與降水、地形、巖性和構(gòu)造等條件有關(guān)。
??? (1)礦井涌水動態(tài)與當(dāng)?shù)亟邓畡討B(tài)相一致,具明顯的季節(jié)性和多年周期性的變化規(guī)律。
??? (2)多數(shù)礦床隨采深增加礦井涌水量逐漸減少,其涌水高峰值出現(xiàn)滯后的時間加長。
??? (3)礦井涌水量的大小還與降水性質(zhì)、強(qiáng)度、連續(xù)時間及入滲條件有密切關(guān)系。
??? 2.以地表水為主要充水水源的涌水特征
??? 地表水充水礦床的涌水規(guī)律有:
??? (1)礦井涌水動態(tài)隨地表水的豐枯呈季節(jié)性變化,且其涌水強(qiáng)度與地表水的類型、性質(zhì)和規(guī)模有關(guān)。受季節(jié)流量變化大的河流補(bǔ)給的礦床,其涌水強(qiáng)度亦呈季節(jié)性周期變化。有常年性大水體補(bǔ)給時,可造成定水頭補(bǔ)給穩(wěn)定的大量涌水,并難于疏干。有匯水面積大的地表水補(bǔ)給時,涌水量大且衰減過程長。
??? (2)礦井涌水強(qiáng)度還與井巷到地表水體間的距離、巖性與構(gòu)造條件有關(guān)。一般情況下,其間距愈小,則涌水強(qiáng)度愈大;其間巖層的滲透性愈強(qiáng),涌水強(qiáng)度愈大;當(dāng)其間分布有厚度大而完整的隔水層時,則涌水甚微,甚或無影響;其間地層受構(gòu)造破壞愈嚴(yán)重,井巷涌水強(qiáng)度亦愈大。
??? (3)采礦方法的影響。依據(jù)礦床水文地質(zhì)條件選用正確的采礦方法,開采近地表水體的礦床,其涌水強(qiáng)度雖會增加,但不會過于影響生產(chǎn)。如選用的方法不當(dāng),可造成崩落裂隙與地表水體相通或形成塌陷,發(fā)生突水和泥沙沖潰。
??? 3.以地下水為主要充水水源的礦床
??? 能造成井巷涌水的含水層稱礦床充水層。當(dāng)?shù)叵滤蔀橹饕克磿r,有如下規(guī)律:
??? (1)礦井涌水強(qiáng)度與充水層的空隙性及其富水程度有關(guān)。
??? (2)礦井涌水強(qiáng)度與充水層厚度和分布面積有關(guān)。
??? (3)礦井涌水強(qiáng)度及其變化,還與充水層水量組成有關(guān)。
??? 4.以老采空區(qū)水為主要充水水源的礦床
??? 在我國許多老礦區(qū)的淺部,老采空區(qū)(包括被淹沒井巷)星羅棋布,且其中充滿大量積水。它們大多積水范圍不明,連通復(fù)雜,水量大,酸性強(qiáng),水壓高。如現(xiàn)生產(chǎn)井巷接近或崩落帶達(dá)到老采空區(qū),便會造成突水。
??? (二)礦井涌水通道
??? 礦體及其周圍雖有水存在,但只有通過某種通道,它們才能進(jìn)入井巷形成涌水或突水,這是普遍規(guī)律。涌水通道可分為兩類:
??? 1.地層的空隙、斷裂帶等屬于自然形成的通道
??? (1)地層的裂隙與斷裂帶。堅硬巖層中的礦床,其中的節(jié)理型裂隙較發(fā)育部位,彼此連通時可構(gòu)成裂隙涌水通道。依據(jù)勘探及開采資料,我們把斷裂帶分為兩類,即隔水?dāng)嗔褞Ш屯杆當(dāng)嗔褞А?br />
??? (2)巖溶通道。巖溶空間極不均一,可以從細(xì)小的溶孔直到巨大的溶洞。它們可彼此連通,成為溝通各種水源的通道,也可形成孤立的充水管道。我國許多金屬與非金屬礦區(qū),都深受其害。要認(rèn)識這種通道,關(guān)鍵在于能否確切地掌握礦區(qū)的巖溶發(fā)育規(guī)律和巖溶水的特征。
??? (3)孔隙通道??紫锻ǖ?,主要是指松散層粒間的孔隙輸水。它可在開采礦床和開采上覆松散層的深部基巖礦床時遇到。前者多為均勻涌水,僅在大顆粒地段和有豐富水源的礦區(qū)才可導(dǎo)致突水;后者多在建井時期造成危害。此類通道可輸送本含水層水入井巷,也可成為溝通地表水的通道。
??? 2.由于采掘活動等引起的人為涌水通道
??? 這類通道是由于不合理勘探或開采造成的,理應(yīng)杜絕產(chǎn)生此類通道。
??? (1)頂板冒落裂隙通道。采用崩落法采礦造成的透水裂隙,如抵達(dá)上覆水源時,則可導(dǎo)致該水源涌入井巷,造成突水。
??? (2)底板突破通道。當(dāng)巷道底板下有間接充水層時,便會在地下水壓力和礦山壓力作用下,破壞底板隔水層。形成人工裂隙通道,導(dǎo)致下部高壓地下水涌入井巷造成突水。
??? (3)鉆孔通道。在各種勘探鉆孔施工時均可溝通礦床上、下各含水層或地表水,如在勘探結(jié)束后對鉆孔封閉不良或未封閉,開采中揭露鉆孔時就會造成突水事故。
??? (三)礦井突水預(yù)兆
??? 煤礦突水過程主要決定于礦井水文地質(zhì)及采掘現(xiàn)場條件。一般突水事故可歸納為兩種情況:一種是突水水量小于礦井最大排水能力,地下水形成穩(wěn)定的降落漏斗,迫使礦井長期大量排水;另一種是突水水量超過礦井的最大排水能力,造成整個礦井或局部采區(qū)淹沒。在各類突水事故發(fā)生之前,一般均會顯示出多種突水預(yù)兆,下面分別予以介紹。
??? 1.一般預(yù)兆
??? (1)煤層變潮濕、松軟;煤幫出現(xiàn)滴水、淋水現(xiàn)象,且淋水由小變大;有時煤幫出現(xiàn)鐵銹色水跡。
??? (2)工作面氣溫降低,或出現(xiàn)霧氣或硫化氫氣味(即臭雞蛋味)。
??? (3)有時可聞到水的“嘶嘶”聲。
??? (4)礦壓增大,發(fā)生片幫、冒頂及底臌。
??? 2.工作面底板灰?guī)r含水層突水預(yù)兆
??? (1)工作面壓力增大,底板臌起,底臌量有時可達(dá)500mm以上。
??? (2)工作面底板產(chǎn)生裂隙,并逐漸增大。
??? (3)沿裂隙或煤幫向外滲水,隨著裂隙的增大,水量增加,當(dāng)?shù)装鍧B水量增大到一定程度時,煤幫滲水可能停止,此時水色時清時濁:底板活動時水變渾濁,底板穩(wěn)定時水色變清。
??? (4)底板破裂,沿裂縫有高壓水噴出,并伴有“嘶嘶”聲或刺耳水聲。
??? (5)底板發(fā)生“底爆”,伴有巨響,地下水大量涌出,水色呈乳白或黃色。
??? 3.松散孔隙含水層水突水預(yù)兆
??? (1)突水部位發(fā)潮、滴水、且滴水現(xiàn)象逐漸增大,仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)水中含有少量細(xì)砂。
??? (2)發(fā)生局部冒頂,水量突增并出現(xiàn)流沙,流沙常呈間歇性,水色時清時濁,總的趨勢是水量、沙量增加,直至流沙大量涌出。
??? (3)頂板發(fā)生潰水、潰沙,這種現(xiàn)象可能影響到地表,致使地表出現(xiàn)塌陷坑。
??? 以上預(yù)兆是典型的情況,在具體的突水事故過程中,并不一定全部表現(xiàn)出來,所以應(yīng)該細(xì)心觀察,認(rèn)真分析、判斷。
??? (五)有色礦山
??? 1.有色礦山各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的危險源、危險點
??? 有色礦山露天作業(yè)危險源有:開采境界內(nèi)存在未查明或查明后未處理的廢棄巷道、采空區(qū)或溶洞,滑坡、山體移動和滾石等;井下作業(yè)的危險源有:采空區(qū)垮塌、大面積巖移、巷道冒頂、硫化礦物粉塵爆炸、墜井、跑溜等。裝藥和爆破作業(yè)中的危險源有:裝藥作業(yè)范圍內(nèi)存在雜散電流,明火或火種攜帶入爆區(qū)或爆破器材庫等。提升運輸過程中的危險源有:墜罐、蹲罐、高空墜物、過卷、跑車等;其他危險源有:地表和地下水、泥石流淹井或涌入礦坑,硫化礦物或碳質(zhì)頁巖、易燃物或可燃物、自燃、廢石場泥石流和排土車輛的翻車、脫軌,尾礦庫潰壩、移動、開裂、漫頂?shù)?,安全設(shè)施和裝置失效。
??? 有色礦山各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的危險點:地表和各水平井口,運輸巷道交岔點,溜井井口、卸載點和振動放礦機(jī)硐室,回采和掘進(jìn)作業(yè)面和作業(yè)平臺,各類井筒梯子間,爆破器材庫、加油站及易燃物和可燃物存放點,皮帶道,露天坑底和邊坡角附近,正在運行的運輸車輛和設(shè)備周圍。
??? 2.有色礦山事故的主要類型、原因及特點
??? 有色礦山事故的主要類型有:地壓災(zāi)害、水害、火災(zāi)、爆破傷害、中毒與窒息等。
??? (1)地壓災(zāi)害的主要表現(xiàn)為露天滑坡,地下采場頂板大范圍垮落、陷落和冒落,采空區(qū)大范圍垮落或陷落,巷道或掘進(jìn)工作面的片幫、冒頂?shù)取.a(chǎn)生地壓災(zāi)害的主要原因有:回采順序不合理,未及時處理采空區(qū);采礦方法選擇不合理和采場頂板管理不善;缺乏有效支護(hù)手段;檢查不周和疏忽大意;浮石處理操作不當(dāng);礦巖地質(zhì)條件差,節(jié)理裂隙發(fā)育,地應(yīng)力大等。
??? 此類災(zāi)害發(fā)生與巖性、巖體結(jié)構(gòu)及地質(zhì)構(gòu)造等礦巖工程地質(zhì)條件、地壓管理以及支護(hù)方式有密切關(guān)系,往往形成沖擊地壓、空氣沖擊波,造成不同程度的人員傷害和財產(chǎn)損失,引起巖層移動、地表下沉和建(構(gòu))筑物的破壞。
??? (2)水災(zāi)事故的原因有:采掘過程中遇到含水的地質(zhì)構(gòu)造、老窿或地表水體,沒有探水或探水工藝不合理;未及時發(fā)現(xiàn)突水征兆;降雨量突然加大,造成井下涌水量突然加大;沒有或防排水設(shè)施設(shè)計、施工不合理;采掘工作面與地表水體、溶洞意外連通。
??? 此類災(zāi)害突發(fā)性強(qiáng),發(fā)展快,造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失大,礦井被淹,礦山全面停產(chǎn)。
??? (3)有色礦山火災(zāi)根據(jù)發(fā)火的原因分為內(nèi)因火災(zāi)和外因火災(zāi)。引起內(nèi)因火災(zāi)的形成除礦巖本身有氧化自熱特點外,還必須有聚熱條件;當(dāng)熱量得到積聚時,必然產(chǎn)生升溫現(xiàn)象;溫度升高又導(dǎo)致礦巖加速氧化,發(fā)生惡性循環(huán);當(dāng)溫度達(dá)到該物質(zhì)的發(fā)火點時,則發(fā)生自燃火災(zāi)。內(nèi)因火災(zāi)只能發(fā)生在具有自燃性礦床的礦山,且必須具備一定的條件,發(fā)火原因十分復(fù)雜;其初期階段不易發(fā)現(xiàn),很難找到火源中心的準(zhǔn)確位置,撲滅此類火災(zāi)比較困難。
??? 引起外因火災(zāi)的發(fā)生原因有:各種明火引燃易燃物或可燃物;各類油料在運輸、保管和使用時所引起的火災(zāi);炸藥在運輸、加工和使用過程中發(fā)生的火災(zāi);電氣設(shè)備的絕緣損壞和性能不良引發(fā)的火災(zāi);坑內(nèi)外因火災(zāi)是在有限的空間和有限的空氣流中燃燒,易于生成大量有毒有害氣體,達(dá)到危害生命的濃度,極易造成重大事故。
??? (4)造成爆破傷害、中毒和窒息的主要原因有:炸藥性質(zhì)和爆破器材不合格,在運輸過程中遇到明火、高溫物體,強(qiáng)烈振動或摩擦,發(fā)生意外情況;裝藥、起爆工藝不合理或違章操作;爆破器材庫設(shè)計不合理,違章發(fā)放或存放爆破器材,存在能夠引起爆炸的引爆源;違章作業(yè)或通風(fēng)系統(tǒng)不合理、坑內(nèi)標(biāo)志不合理或無標(biāo)志,導(dǎo)致作業(yè)人員進(jìn)入或滯留在受炮煙污染的區(qū)域內(nèi);作業(yè)中突然遇到含有大量的窒息性氣體、有毒有害氣體、粉塵的地質(zhì)構(gòu)造,人員沒有防護(hù)措施。
??? 此類災(zāi)害與違章作業(yè)和通風(fēng)不暢有關(guān),表現(xiàn)為突發(fā)性,救助過程和方式不合理的情況下有可能擴(kuò)大事故。
??? 在開采過程中還存在粉塵、電危害、噪音與振動、機(jī)械傷害、物體打擊、高處墜落和淹溺等危險危害因素。
??? 六、礦山安全檢測
??? 1.風(fēng)速測定
??? (1)用風(fēng)表測定風(fēng)速。常用風(fēng)表有杯式和翼式兩種。
??? (2)用熱電式風(fēng)速儀和皮托管壓差計測定風(fēng)速。熱電式風(fēng)速儀分熱線式和熱球式兩種。熱電式風(fēng)速儀操作比較方便,但現(xiàn)有的熱電式風(fēng)速儀易于損壞,灰塵和濕度對它都有一定的影響,有待進(jìn)一步改進(jìn)以便在礦山廣泛使用。
??? (3)對很低的風(fēng)速或者鑒別通風(fēng)構(gòu)筑物漏風(fēng)時,可以采用煙霧法或嗅味法近似測定空氣移動速度。
??? (4)利用風(fēng)速傳感器測定。常用風(fēng)速傳感器有:超聲波渦街式風(fēng)速傳感器、超聲波時差法風(fēng)速傳感器、熱效式風(fēng)速傳感器。
??? 2.礦井通風(fēng)阻力的測定
??? 礦井通風(fēng)阻力測定的方法一般有以下3種:精密壓差計和皮托管的測定法、恒溫壓差計的測定法、空盒氣壓計的測定法。
??? 3.瓦斯檢測
??? 瓦斯檢測實際上是指甲烷檢測,主要檢測甲烷在空氣中的體積濃度。礦井瓦斯檢測方法有實驗室取樣分析法和井下直接測量法兩種。使用便攜式瓦斯檢測報警儀,可隨時檢測作業(yè)場所的瓦斯?jié)舛?,也可使用瓦斯傳感器連續(xù)實時地監(jiān)測瓦斯?jié)舛?。煤礦常用的瓦斯檢測儀器,按檢測原理分類有:光學(xué)式、催化燃燒式、熱導(dǎo)式、氣敏半導(dǎo)體式等等,可以根據(jù)使用場所、測量范圍和測量精度等要求,選擇不同檢測原理的瓦斯檢測儀器。
??? 4.一氧化碳檢測
??? 一氧化碳是劇毒性氣體,吸入人體后,造成人體組織和細(xì)胞缺氧,引起中毒窒息。煤礦火災(zāi)、瓦斯和煤塵爆炸及爆破作業(yè)時都將產(chǎn)生大量的一氧化碳。為了礦工的身體健康,《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定,井下作業(yè)場所的一氧化碳濃度應(yīng)控制在24×10-6以下。煤礦常用的一氧化碳檢測儀器有電化學(xué)式、紅外線吸收式、催化氧化式等。
??? 5.氧氣檢測
??? 對于自然界生命,氧是不可缺少的,空氣中氧含量降低會使人感到不適、甚至窒息。因此,《煤礦安全規(guī)程》對礦井氧氣含量有嚴(yán)格規(guī)定。煤礦中檢測氧氣常用的方法主要有氣相色譜法、電化學(xué)法和順磁法。其中氣相色譜儀一般安裝在地面,通過人工取樣分析礦井氣體成分濃度。
??? 6.溫度檢測
??? 煤礦常用的溫度傳感器有熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、半導(dǎo)體PN結(jié)、半導(dǎo)體紅外熱輻射探測器、熱噪聲、光纖等。熱電偶、熱電阻原理在工業(yè)(地面)上早已得到廣泛應(yīng)用;半導(dǎo)體PN結(jié)原理在-100~+100 ℃范圍內(nèi)的應(yīng)用也很成功,煤礦井下應(yīng)用較多。
??? 7.煙霧檢測
??? 火災(zāi)是煤礦重大災(zāi)害之一。因此建立、健全和裝備防滅火裝置,加強(qiáng)火災(zāi)監(jiān)測,防止火災(zāi)事故,對保障煤礦安全具有重要意義。而煙霧檢測是火災(zāi)檢測的重要內(nèi)容。
??? 8.開關(guān)量檢測
??? 在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中,開關(guān)量檢測的地位和比重隨著生產(chǎn)自動化水平的提高而提高,在工況、生產(chǎn)監(jiān)控方面發(fā)揮著十分重要的作用。煤礦監(jiān)控系統(tǒng)采用的開關(guān)量傳感器主要有設(shè)備開停、風(fēng)門開閉、饋電開關(guān)狀態(tài)、風(fēng)筒開關(guān)、溫度濕度控制、有煙無煙、電流電壓控制等。要保證監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行,必須加強(qiáng)對開關(guān)量的檢測。
??? 9.檢測儀表及傳感器
??? 煤礦安全檢測監(jiān)控儀表的主要內(nèi)容包括:對井下甲烷、一氧化碳、氧氣等氣體濃度的檢測;對風(fēng)速、風(fēng)量、氣壓、溫度、粉塵濃度等環(huán)境參數(shù)的檢測;對生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測、監(jiān)控等。檢測儀表可以是機(jī)械式、化學(xué)式、光學(xué)式、電子式等。如U型壓差計、機(jī)械風(fēng)表、化學(xué)試紙、光干瓦斯檢測儀等。但傳感器一般都是電子式,將物理量變換成電信號后方能記錄并傳輸。
??? 1)主要攜帶式測量儀表類型
??? 國內(nèi)煤礦企業(yè)目前使用的安全檢測儀表主要有:①光干涉瓦斯檢定器,主要用于檢測甲烷和二氧化碳,檢測范圍為0~10%、0~40%和0~100%。②熱催化瓦斯檢測報警儀,主要檢測低濃度甲烷,檢測范圍0~5%。③智能式瓦斯檢測記錄儀,主要檢測甲烷濃度,以單片機(jī)為核心,以載體催化元件及熱導(dǎo)元件為敏感元件,用載體催化元件檢測低濃度甲烷、熱導(dǎo)元件檢測高濃度甲烷,實現(xiàn)0~99%的全量程測量,儀器能自動修正誤差。④瓦斯、氧氣雙參數(shù)檢測儀,裝有檢測甲烷和氧氣兩種敏感元件,同時連續(xù)檢測甲烷和氧氣濃度。最新研制出四參數(shù)檢測儀,同時測定甲烷、氧氣、一氧化碳和溫度,一氧化碳測量范圍:(0~999)×10-6,甲烷測量范圍:0~4%,氧氣檢測范圍:0~25%,溫度檢測范圍:0~40℃。⑤瓦斯報警礦燈,在礦燈上附加一瓦斯報警電路,即為瓦斯報警礦燈。儀器以礦燈蓄電池為電源,具有照明和瓦斯超限報警兩種功能?,F(xiàn)有數(shù)十種不同結(jié)構(gòu)形式的產(chǎn)品,從報警電路的部位看,早期產(chǎn)品將電路裝于蓄電池內(nèi),近期產(chǎn)品則將電路置于頭燈或礦帽上。有的裝在礦帽前方,有的裝在礦帽后部,還有裝在礦帽兩側(cè)的。一氧化碳檢測報警儀,能連續(xù)或點測作業(yè)環(huán)境的一氧化碳濃度,儀器開機(jī)即可檢測,檢測范圍:(0~2000)×10-6。
??? 2)主要礦用傳感器類型
??? 目前國內(nèi)礦用傳感器主要采用12~24VDC直流供電,普遍采用本質(zhì)安全型,通常都具有連續(xù)自動將待測物理量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號輸送給關(guān)聯(lián)設(shè)備、并提供就地顯示、超限報警等功能,有的還具有遙控調(diào)校、斷電控制、故障自校自檢等功能(如煤科總院重慶分院生產(chǎn)的系列傳感器)。傳感器模擬量輸出信號通常采用200~1000 Hz、1~5 mA標(biāo)準(zhǔn)信號,開關(guān)量輸出1 mA/5mA(二線制);±5mA、0V/5V(四線制)等標(biāo)準(zhǔn)信號。傳感器信號輸送距離一般不小于1 km。
??? 傳感器主要有以下類型:
??? (1)智能低濃度甲烷傳感器,穩(wěn)定性指標(biāo)為1~3周,元件使用壽命為1~1.5年。測量范圍:0~4.00%(或0~10.0%)。
??? (2)智能高低濃度甲烷傳感器,與低濃度甲烷傳感器相比,增加了熱導(dǎo)式高濃度甲烷敏感元件。低濃度時仍采用熱催化元件,濃度超過4%時自動切換到熱導(dǎo)元件輸出,切斷熱催化元件工作電源,以此達(dá)到保護(hù)熱催化元件免受高濃度甲烷沖擊中毒事件發(fā)生。傳感器測量范圍為:0~40.0%。
??? (3)一氧化碳傳感器,檢測范圍為(0~999)×10-6,敏感元件壽命不小于2年。
??? (4)風(fēng)速傳感器,主要安裝在測風(fēng)站、進(jìn)回風(fēng)巷和采區(qū)工作面等,監(jiān)測井巷風(fēng)速風(fēng)向。測量范圍一般為:0.3~15m/s。
??? (5)電氣設(shè)備開停傳感器,主要用于連續(xù)監(jiān)測煤礦井下供電電流大于5A的各種機(jī)電設(shè)備的開停狀況。
??? (6)饋電傳感器,主要監(jiān)測動力電纜電源是否被切斷,配合斷電器使用,能及時反饋斷電器是否確已有效實施斷電功能。
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