金属非金属地下矿山中毒窒息 培训课件

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)

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： 3 0 mg/m3 ，0.0024%(24 ppm) 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 ) ： 1.57

5 mg/m3 ，0.00025% (2.5 ppm)

浓度达到0.025%(250ppm)，致人短时死亡

硫化氢： 1 0 mg/m3 ，0.00066% (6.6 ppm) 1.19

浓度达到0.1%(1000ppm)，致人短时死亡

二氧化硫： 1 5 mg/m3 ，0.0005% (5 ppm) 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：

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。

(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%

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

(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

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

主扇

1

辅扇

2

3

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～4 m

反转反风 防爆的前面加B，如： B K 、BDK 系列

(2) 2K56、2K60扇风机

叶轮直径： 1.8、2.4、2.8 m

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： 2.8 m; 调节叶片反风

扇风机铭牌符号

非煤矿山中段通风网络结构的形式：

2)综合预防措施

1、按消防要求设置灭火器材，有足够的可靠的消防用水;

2、使用阻燃电器设备，经常检查，及时更新，防止短路;

3、加强职工教育，熟悉进下通道，了解逃生路线;

4、禁止使用明火(抽烟、烤火、热饭);

5、焊接作业有审批和安全措施;

6、井、巷禁止采用木支护;

7、制定井下火灾应急预案。

3)发生火灾情况下的应对措施

1、工人就地灭火;

2、从逃生路线逃离;

3、组织救护人员从新风道进入，佩带救护器;

4、用灭火器和水灭火;

5、挖埋已燃烧的物质残余物;

6、矿长按应急预案和现场实际情况制定控制风流方案;

4)预防矿井火灾的监管

(1)安全预评价、安全专篇审查

规程要求的防灭火器材设置; ★

有通风系统设计和完整的通风系统图; ★

万吨供风量粗评;

通风容易期和困难期的工作风量和风压;

选择的风机规格型号;

主扇(多级机站的主力风机站)反风形式; ★

井下火药库独立回风可靠性; ★

(2)安全验收评价、工程验收、生产中检查

主扇：规格型号与设计是否相符;

是否连续运转; ★

风机房有没有主扇工 值班和操作规程张贴; ★

主扇：风机房是否有风量、风压、电流、电压、轴温检

测装置，及其值班记录; ★

通风网路：网路结构形式;

新、污风风流是否有序流动;

有无污风串联;

设置的通风构筑物种类;

风门、风窗、风桥的可靠性; ★

风墙的严密性; ★

重点部位的通风效果：井下破碎硐室，井下火药库;

通风系统测定：周期一月一次;完成单位;工作面风量;

有效风量率;风质合格率;

主扇反风方式; 10分钟反风能力;主扇反风量;

主扇反风试验; (一年一度) ★

检查火灾应急预案;火灾应急预案的实用性; ★

有完整的通风系统图。 ★

火灾风流控制与应急预案

1)规程要求

《金属非金属矿山安全规程》对于矿井火灾的预防有明确的要求

6.4.3.3 主扇应有使矿井风流在10min内反向的措施。当利用轴流式风机反转反风时，其反风量应达到正常运转时风量的60%以上。

每年至少进行1次反风试验，并测定主要风路反风后的风量。

采用多级机站通风系统的矿山，主要通风系统的每一台通风机度应满足通风要求，以保证整个系统可以反风。

主扇或通风系统反风，应按照事故应急预案执行。

2)火灾(烟气)时的矿井风流控制 大体上说有以下几种情况： 加强、减小、维持通风(原风流方向);停止供风;风流反向(反风) 例如：火灾在矿井进风段反风;在回风段保持原风方向

火灾在2分支的风流应对

火灾在3分支的风流应对

研制适用于正、反风时的风门

门 风机房 门

主扇 向上回风井

4)预防矿井火灾需注意问题

矿井外因火灾不能忽视——从设计到生产矿山

要有完善的通风系统(主扇反风60%是前提，关键是进风段能反风)

严格执行安全规程，致力于预防中毒窒息事故发生

重视风流控制火灾的技术，制定有针对性的、科学性的应急预案

可以认为

矿井机械通风和合理的布置局扇及风筒是控制中毒窒息事故发生的前提;

完善的通风系统和科学的通风管理是杜绝中毒窒息事故的保证;

非煤矿山火灾是可以预防的，

火灾生成的烟气是可以控制的，烟气和炮烟中毒窒息事故是可以杜绝的。

谢谢大家