通风安全监测工培训教案..doc
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4、一)、概述、(二)、矿井空气中主要有毒有害气体二、矿井通风(一)、矿井通风的基本任务、(二)、通风压力与通风阻力、(三)、矿井通风系统、(四)、矿井通风设施三、矿井瓦斯及治理(一)、矿井瓦斯的性质、(二)矿井瓦斯爆炸及其预防四、矿井粉尘五、矿井火灾及危害 第二章 的煤矿监测传感器一、传感器的概念二、传感器分类第三章 矿井监测系统:矿井监控系统的组成第四章 传感器的安装与设置:甲烷传感器的设置第五章煤矿安全规程 “通风安全监控” 一 般 规 定二 安装、使用和维护三 甲烷传感器和其他传感器的设置第六章 KJ90NB新型宽带快速反应综合监控系统一、KG9701A型智能低浓度甲烷传感器二、KG900
5、1C型智能高低浓度甲烷传感器三、GT500(A)型一氧化碳传感器四、GE50(A)型温度传感器第一章 矿井通风与安全基础知识一、矿内空气及构成矿井通风是连续地供给井下各作业地点足够的新鲜空气,以满足井下职工劳动、生理和生产所需,矿井通风是煤矿安全生产的基本措施。矿井通风工作的好坏直接影响工人的安全健康及矿井劳动生产率和经济效益。因此,保证井下有足够的新鲜空气,使有毒、有害、有爆炸危险性的气体、粉尘不超过规定值,并有舒适的气候条件,是矿井通风的根本任务。矿井通风是煤矿生产的一个重要环节。矿井通风与矿井安全密切相关,合理的通风系统,是防止重大瓦斯事故的基础。能使矿井通风系统达到稳定、可靠,就可提高
6、矿井抗灾能力,实现安全生产。矿井生产的过程,也是有毒有害气体产生的过程。它将使矿内空气成分发生变化,污染矿内生产环境。尤其在发生灾变事故时,往往会产生大量的有毒有害气体,譬如发生火灾或瓦斯、煤尘爆炸时,将会产生大量的一氧化碳或二氧化碳或少许的氢及其他气体。这些有害气体将威胁井下人员身体健康,甚至威胁其生命安全。(一)、概述1、地面空气矿内空气是相对于地面空气而言的。为了解矿内空气,应首先对地面空气有所认识。地面空气(通常称大气)是由氧(Q)、氮(N2)、二氧化碳(CO2),还有少量的水蒸气、灰尘和微生物等组成的。其主要成分,按体积所占的百分比为:氧(O2) 20.96% 氮(N2) 78.13
7、% 二氧化碳(CO2)0.04%另外,还有其他稀有气体、水蒸气、灰尘及微生物等占0.87%。地面空气进人井下以后,空气的成分、温度及湿度发生了变化。变化了的空气称为矿内空气。当矿内空气和地面空气的成分相差不大时,譬如在进风井、井底车场、运输大巷、运输石门的风流叫做新鲜风流;流经采掘工作面或其他工作硐室以后的风流,叫做污浊风流或称乏风风流。地面空气进入井下以后,所发生的变化主要表现在:(1)氧的减少,二氧化碳的增加。(2)混人各种有毒有害气体和爆炸性气体,如CH4、CO、SO2、NO2、NO、H2S和H2等。(3)混入煤尘、岩尘及某些金属粉尘。(4)空气的温度、湿度和压力的变化。产生这些变化的原
8、因是多方面的。使氧含量减少、二氧化碳含量增加的原因,主要是人的呼吸、煤炭的氧化、坑木的腐朽、井下火灾的发生等。当然,开采技术、机械化程度以及通风状况也是极为重要的影响因素。同时与煤岩埋藏深度和含瓦斯量也有着密切关系。2、矿井空气的主要成分量1)氧(O2)氧是一种无色、无味、无臭的气体,比重为1.1。它是一切物质燃烧不可缺少的助燃剂,任何可燃物质,当含氧量不足或离开了氧时就燃烧不起来;正在燃烧的物质,一旦停止供氧就逐渐停止燃烧。不同燃烧所需含氧量是不同的,如甲烷燃烧氧含量不得低于15%,木材燃烧氧含量不得低于5%。人是依靠每时每刻吸进氧气,以氧化体内食物来维持生命的,一般人在休息状态下,每分钟需
9、氧量为0.25L;人在工作和行动状态下,需氧量为每分钟1 L3 L。这说明人体的需氧量与人的劳动强度有关,同时也和人的体质有关。因此,煤矿安全规程规定,井下空气中含氧量不得低于20%,并保证每人每分钟供给风量不得少于4 m3。2)氮(N2)氮是一种无色、无味、无臭的气体,比空气略轻,比重为0.967。氮不能维持人的呼吸,对人无害,但当空气中含氮量过高时,能引起至气中含氧量相对下降,人在此空气中呼吸会发生窒息,甚至死亡。所以,氮称为窒息性气体。在高温下,氮能氧化合成有毒的化合物。氮不能助燃。利用这一特点,当井下着火,特别是采空区着火时,大量增加火区空气中的含氮量来扑灭火灾,是一种有效的灭火手段。
10、氮含量的增加,会使瓦斯爆炸的上限下降,下限上升。3)二氧化碳(CO2)二氧化碳是一种无色、无臭、略带酸味的气体。比空气重,比重为1.52。通常积聚在通风不良的下山或巷道底部,易溶于水。二氧化碳不助燃,不爆炸。利用它不助燃的特点,可以扑灭井下火灾,即向井下着火地点施以大量二氧化碳,达到扑灭火灾的目的。二氧化碳溶于水后,成酸性溶液,对眼、喉、鼻腔黏膜具有刺激作用。少量的二氧化碳对人呼吸有刺激作用。在纯氧中加5%的二氧化碳,可促进患者呼吸功能。但空气中二氧化碳量多了则因缺氧而使人的神经中枢发生中毒。煤矿安全规程规定,采掘工作面进风流中二氧化碳不得超过0.5%,矿井总回风巷或一翼回风巷风流中不得超过0
11、.75%。(二)、矿井空气中主要有毒有害气体在煤矿井下,主要有毒有害气体有甲烷、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、硫化氢等。这些有毒有害气体,有的是煤岩层中放出的,有的是氧化、放炮、火灾等产生的。上述有毒有害气体中,除甲烷外,一氧化碳是目前煤矿井下对人危害最大的一种气体。1、一氧化碳(CO)CO是无色无味、无臭的气体,比空气稍轻,比重为0.97。往往均匀地混合在井下空气中。在空气中可燃烧,火焰呈青兰色。有爆炸性,爆炸界限为13%75%,但此浓度只有在瓦斯煤尘爆炸及火灾的情况下才可能达到。一般情况下,如此高的浓度是不能达到的。一氧化碳对人有剧毒,主要原因是人体血液中的红血球与一氧化碳的亲和力特别强,
12、为红血球与氧的亲和力的250300倍。人体的生命是依靠红血球携带着从体外吸人的氧气,随着血液循环的过程,将氧气输送到身体各个部分的。当一氧化碳与红血球结合后,氧就失去了与红血球结合的能力,即使氧被吸入,氧也无法输送到全身各部位,人就会患缺氧症,直至死亡。人若长期地(每天数小时)在含有0.01%一氧化碳的空气中生活与工作,就能引起严重的慢性中毒。煤矿安全规程规定,井下空气中一氧化碳浓度不得超过0.0024%。2、二氧化硫(SO2)SO2是一种无色,具有强烈的硫磺燃烧味及酸臭味的气体(浓度达到0.0003%时,即能嗅到),比空气重,比重2.27。SO2常积聚在巷道下部,极易溶解于水而成硫酸,对人有
13、刺激性。当二氧化硫与人体的汗湿皮肤、鼻、喉、眼睛黏膜接触后,能产生酸性物质而刺激接触部位,引起喉炎、气管炎、呼吸麻痹,甚至发生肺气肿。 煤矿安全规程规定,井下空气中二氧化硫浓度不得超过0.0005%。3、二氧化氮(NO2)二氧化氮是放炮时产生的种有毒气体,故有爆破瓦斯之称。通常放炮后产生一氧化氮及一氧化碳。当一氧化氮遇到空气中的氧时,立即氧化成二氧化氮。其化学反应式为: 2NOO22NO2二氧化氮呈红褐色,具有特殊的刺激味,比空气重,比重为1.57。极易溶解于水而成亚硝酸、硝酸,对人的眼睛鼻孔、呼吸道和肺部有强烈作用,能引起咳嗽、呼吸困难,吐淡黄色的痰液,直至肺水肿。值得注意的是这种气体在人吸
14、入体内后,并不一定马上反应出来,而是经过数小时,甚至20多小时,才使肺部水肿,最后因肺部被产生的液体填满而死亡。二氧化氮中毒的最大特点,是中毒者手指尖及头发变黄;而一氧化碳中毒者两颊有红斑点,嘴唇呈桃红色。煤矿安全规程规定,井下空气中二氧化氮浓度不得超过0.00025%。 4、硫化氢(H2S) 硫化氢是一种无色、微甜、带臭鸡蛋味的气体,比空气稍重,比重为1.19。极易溶解于水。在一个大气压、15时,一升水能溶解3.23升硫化氢;但又极易从水中分离出来。硫化氢的毒性强,能刺激人的眼膜和呼吸系统,能使血液中毒,麻痹中枢神经。煤矿安全规程规定,井下空气中硫化氢浓度不得超过0.00066%。二、矿井通
15、风(一)、矿井通风的基本任务矿井通风就是把地面空气不断送入井下,同时把污浊空气排出井外的过程。矿井通风的基本任务是:连续供给井下人员足够的新鲜空气,满足呼吸需要;稀释井下有害气体及矿尘到安全浓度,并排出作业地点;排除井下的热量与水蒸气,创造适宜的气候条件。(二)、通风压力与通风阻力矿井通风是把地面的新鲜空气不断送人井下,把井下污浊空气不断排出地面。空气流动规律是从压力大的地点流向压力小的地点。要使空气沿着井下巷道不断流动,就必须使进风井口的压力大于出风井口的压力,即在两井口之间造成空气压力差。这个压力差称为矿井通风压力,简称风压,其数值可通过计算或仪器测定得到。矿井通风压力若是由通风机造成的机
16、械风压,叫做机械通风;若是由矿井自然条件产生的自然风压,叫做自然通风。矿井自然风压的产生,主要是由于地面温度的变化,使矿井进风侧和回风侧空气温度发生差异而引起的。夏季矿井自然风流方向与冬季自然风流方向相反。机械风压靠通风机运转产生。空气流动时,巷道四壁对空气分子有摩擦阻力,阻碍空气的流动,在巷道拐弯和断面突然变化等地点以及巷道中有堆积物时,都会使风流方向或速度发生突然变化,形成涡流与冲击,产生局部阻力。井巷对空气流动所产生的全部阻力总称为矿井通风阻力。为了使空气在井巷内流动,必须使通风机产生的通风压力与通风阻力相等。井巷的通风阻力越大,所需要的风压值也越大,矿井通风就比较困难;反之,通风工作就
17、比较容易。(三)、矿井通风系统矿井通风系统是矿井通风方法、通风方式和通风网络的总称。通风方法是指主要通风机工作方法,有抽出式、压人式及压入抽出联合式等;通风方式是指进风井筒与回风井筒的布置方式,有中央并列式、中央边界式、对角式及混合式等;通风网络是指风流流经巷道的联结形式,有串联、并联、角联及复杂联结等。1、矿井通风系统的选择原则(l)矿井投产较快,安全可靠,经济效益好。(2)进风井要避免有害气体和粉尘的侵入,以免污染入风井。(3)每一矿井必须有完整独立的通风系统。(4)如果用箕斗井或带式输送机井兼作进风井,必须遵守煤矿安全规程的规定。(5)如用箕斗井回风,井上装卸装置和井塔必须有完整的封闭设
18、施,其漏风率不得超过15%,并应有可靠的降尘措施。(6)每一生产水平和每一采区都必须有独立的回风道,实行分区通风。采区准备时必须先在采区构成贯穿风流后,方可开掘其他巷道。(7)回采和掘进工作面都应有独立的通风系统。(8)井下火药库、机电硐室必须有单独的进风流,回风必须直接引人回风道。2、矿井通风方法 矿井通风机的工作方法有压人式、抽出式和抽压联合式三种。(1)压人式 主要通风机安装在入风井口,整个通风系统处于正压状态。压人式通风的缺点是,矿井进风路线漏风大,通风管理困难。井下风流处于正压状态,当主要通风机因故停止运转时,风压降低,有可能使采区瓦斯涌出量增加,造成瓦斯积聚。优点是,少掘总回风道,
19、初期投资少,建井快;出风井多,通风阻力小。(2)抽出式 主要通风机安装在回风井口,整个通风系统处于负压状态。抽出式通风的优缺点与压人式通风的相反。(3)抽压联合式 虽能产生较大的通风压力,适应大阻力矿井的需要,且使矿井内部漏风较小,但因通风管理比较复杂,故一般很少采用。 3、矿井通风方式根据进回风井的布置形式不同,可分为以下几种。1)中央式中央式出风井与进风井大致位于井田走向中央,根据出风井沿煤层倾向位置不同,又分为中央并列式和中央边界式。可分为中央并列和中央边界式。2)对角式进风井位于井田中央,出风井分别位于井田沿走向的两翼。根据出风井位置的不同,又分为两翼对角式和两翼分区式。可分为两翼对角
20、式和两翼分区式。 3)混合式混合式是老矿井进行深部开采时所采用的通风方式,一般进风井、回风井由三个以上井筒按上述各种方式混合组成。有中央分列与两翼对角混合式,中央并列与两翼对角混合式,中央并列与中央分列混合式等。适用于煤层埋藏深,井田规模大,瓦斯量较大,煤层较多的老矿井。4、通风网络的基本形式和特征矿井风流按照生产要求在巷道中采取分岔或汇合等线路结成的风流,叫做通风网络。通风网络中井巷风流的基本联结形式有串联、并联和角联三种。5、掘进通风矿井掘进通风主要以局部通风机为动力,通过风筒把新鲜风流送入掘进工作面的通风方法。我国煤矿多用JBT系列、对旋式和混流式风机等。以局部通风机为动力的通风方法有三
21、种:压入式通风、抽出式通风、混合式通风。(五)、矿井通风设施通风设施是控制风流所采用的一些人工建筑设施。根据不同需要,可分为隔绝风流、隔断风流、分隔风流、调控风流及输送风流等设施。1、风桥:将两股平面交叉的新、污风流隔成立体交叉的一种通风设施。2、密闭:在不允许风流通过,也不允许行人行车的设施。分为两种:永久密闭和临时密闭。3、风门:在不允许风流通过,但需行人或行车的巷道内设置的通风构筑砰:风门有木制、金属材料或混合材料。风门按原理分为普遍风门和自动风门,普通风门人力开启,自动风门各种动力启闭,分为撞杆式、气动式、电动式等。4、调节风窗:安装在风路上可调节风量的通风构筑物。作用是实现并联风网中
22、的风量按需分配,达到调节风量的目的。结构要求牢固,调节方更,风窗必须建在并联通风阻力小的巷道内,避免在矿井总回风和一翼总回风中建筑。三、矿井瓦斯及治理(一)、矿井瓦斯的性质所谓矿井瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体,有时单独指甲烷,故其性质常呈现为甲烷的性质。矿井瓦斯是一种无色、无味、无臭的气体,在标准状态下,1 m3瓦斯的质量为0.7168 kg,比空气1.293 kg m3轻,故常积聚在巷道顶部、上山掘进工作面及顶板冒落的地区,因此检查时要特别注意这些地点。矿井瓦斯的扩散性好,比空气大1.6倍。矿井瓦斯本身无毒,但矿井空气中的瓦斯浓度较高时,就像氮气一样会相对降低空气中氧
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