煤矿自然灾害及有关基本常识

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第二节 煤矿自然灾害及有关基本常识

我们知道，煤矿的七大灾害为，瓦斯、水、火、粉尘、顶板、高温、岩爆。同时要抓好矿井一通四防工作。指的是，通风、防瓦斯、防尘、防火、防水。由于煤矿的特殊性，七大自然灾害，一直伴随着煤矿的生产全过程，无非有的矿井某一方面会严重一些，有的矿井会好一些。下面对七大灾害的相关基础知识给大家作一简要的介绍。
一、瓦斯
据统计，我省死亡三人以上重大事故中，瓦斯事故占了事故起数和死亡人数的60%左右，而死亡10人以上的特大事故中，占了90%左右，全国目前发生重特大事故以瓦斯为主。
那么什么叫瓦斯？矿井瓦斯是井下有害气体的总称，包括在采掘过程中从煤层和围岩中放出的瓦斯，以及空气与有用矿物、围岩、支架和其它材料之间的化学反应、生物化学反应形成的瓦斯。矿井瓦斯的成分比较复杂，除甲烷和二氧化碳外，还含有其它烃类，如乙烷、丙烷，以及氮、氢、硫化氢、一氧化碳和微量的稀有气体等。矿井瓦斯成分中主要为甲烷（可达80％—90％以上），煤矿术语中的瓦斯往往指的就是甲烷。
瓦斯是煤矿普遍存在的一种有害气体，它能燃烧、爆炸，大量积聚时能使人窒息、死亡。有些煤层还能在短时间内大量地喷出瓦斯或发生煤与瓦斯突出现象，产生很大的动力破坏作用。
瓦斯事故以爆炸最为严重。为什么会产生爆炸？一般要同时满足以下三个条件才会产生爆炸：简单的讲，一是必须有一定的瓦斯浓度，一般情况下，爆炸界限为5—16%；二是必须有引火温度，点燃瓦斯的最低温度为650—750度；三是含氧量必须大于12%。
瓦斯浓度低于5%不爆炸，高于16%只燃烧，瓦斯浓度达到40%以上时，人就会立即窒息死亡。当混有其他气体时，瓦斯爆炸浓度的下限还会下降。如：乙烷C2H6，乙烯C2H4，H2，CO，H2S，CO2，N2等。
井下的火源来自于明火，煤炭自燃，电火花，赤热的金属表面，吸烟，甚至撞击摩擦产生的火花，坚硬岩层断落摩擦的火花，都可以引起瓦斯爆炸或燃烧。
二、粉尘
矿井粉尘，主要是指井下的煤尘及岩尘，尘粒直径小于1毫米的煤炭颗粒叫煤尘，尘粒直径小于5微米的岩石颗粒叫岩尘。
粉尘的危害：工人长期吸入粉尘，轻者会引起呼吸道炎症，重者可导致矽肺病。煤尘在一定条件下会引起燃烧或爆炸，其爆炸的特点是爆炸过程连续，跳跃式发展，爆炸范围大，产生大量CO而引起人员中毒死亡。
煤尘爆炸性主要取决于煤的挥发份含量多少和煤尘浓度。
挥发份V=10—15%煤尘可以引起燃烧
V=15—28%煤尘有爆炸危险
V大于25%爆炸性强烈
煤尘浓度30—2000mg/m3时有爆炸性
小于30mg/m3，大于2000mg/m3无爆炸危险
三、矿井水
矿井水灾是煤矿的主要灾害之一。在煤矿建设和生产过程中，往往会遭到程度不同的透水事故，轻则造成排水设备增多，费用增大、原煤成本提高、采区接续紧张，影响生产建设的发展；重则发生淹井事故、人员伤亡、国家蒙受巨额经济损失。
一般矿井水分静压水和动压水两种。静压水是指压力小，没有后续的补给。水量虽小，但突然性较强的水。如：老空透水。小煤矿经常出水，就属于这种水。而动压水指的是有一定压力，水头高，压力大，影响面较广的水。如：焦作矿区的奥陶纪灰岩水，压力高，涌水量大，影响面广，后续补给水量充沛。
一般要求，煤矿生产无论大小煤矿，必须坚持“有疑必探，先探后掘”的探放水原则，就可以做到防止井下的透水伤人事故。
而解决井下透水的根本在于疏堵结合，能排的要排出疏干。可采用地表井下相结合的办法，能堵的一定要隔离堵截。如底板加固，突水点堵水等。
1984年6月2日开滦矿物局范各庄矿2171工作面发生了一场奥陶灰岩溶洞陷落特大突水灾害，最大突水量为205205m3，超过我国1935年发生的世界最大水灾之一的山东淄博洪山煤矿北大井突出水量的4.74倍。突水通过矿田边界煤柱，溃决流人相邻的吕家坨矿，相邻的林西矿危在旦夕，被迫停产。仅8天时间里年产共500万吨的范、吕两大型矿井全部被淹没，给国家带来严重的经济损失。因此必须加强水文地质工作，掌握矿井水灾的水源分布和造成矿井水灾的原因，采取相应的防治措施，防止水患的发生。
四、矿井火灾
一般分为外因火灾和内因火灾两种。很显然，外因火灾就是人们在生产过程中可能引起的一切火灾。而内因火灾是指煤层由于自身的性质，在氧化条件下引起的火灾。煤是否不自燃取决于三个因素：一是含氧量小于4%；二是含水量小于1.4%；三是发火点温度大于210度一般是不会自燃的。而含氧量、含水量越大，发火点越低，越容易自燃。一般煤体中含固定碳越低（如褐煤约70%左右），越容易自燃，其次是80—85%的烟煤，含90%以上的半无烟煤，无烟煤很少自燃。
五、顶板
在80年代以前，顶板事故占所有死亡事故的30%左右，大面积的采场来压，工作面跨落切顶等，零敲碎打事故死亡人员较多。如今随着煤炭科学技术的不断发展，矿压研究，认识采场来压规律，加之支护材料的不断更新，采煤工艺的变革等等，顶板事故大幅度的下降，现已成为煤矿井下灾害中事故最少的一项。
出现这种事故的主要原因有，支架与顶板不相适应，采场支架支护阻力低，支柱失效，违章作业。
六、地温
由于开采深度加大600—800m，井下生产的掘进头、工作面会出现30—35℃的高温，规程规定（≤26℃），高温作业给工人带来了不便，易疲劳，有损于健康。
七、岩爆
采深超过800m-1000m时，井下原来能支护的岩石已经支不住了，岩层变软，支护难度加大，有时会出现岩体的自然爆炸现象，一是破坏巷道，二是会伤及工人，这也是目前煤矿生产与发展中出现的难题，正在攻关解决。