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1、2022/10/171第七章第七章 冶金、矿井和石油与气象冶金、矿井和石油与气象2022/10/172概述概述 冶金、矿井和石油工业属基础原材料和燃料工冶金、矿井和石油工业属基础原材料和燃料工业，企业规模大、生产战线长、综合性强，露天业，企业规模大、生产战线长、综合性强，露天作业占相当比重，受天气环境制约，作业占相当比重，受天气环境制约，生产过程生产过程中中将遇到各种气象问题，同时从将遇到各种气象问题，同时从设计、计划、管理、设计、计划、管理、设备设备等方面考虑如何应用气象信息，趋利避害，等方面考虑如何应用气象信息，趋利避害，提高工效和经济效益，改善劳动条件，具有很大提高工效和经济效益，改善劳
2、动条件，具有很大的潜力和重大价值，随着生产规模的扩大，科技的潜力和重大价值，随着生产规模的扩大，科技含量的增进，冶金、矿井和石油工业将会越来越含量的增进，冶金、矿井和石油工业将会越来越感到气象服务的迫切需求。感到气象服务的迫切需求。2022/10/173本章主要内容本章主要内容1 冶金与气象冶金与气象2 矿井与气象矿井与气象3 石油与气象石油与气象2022/10/174本章重点、难点本章重点、难点本章重点：本章重点：大气腐蚀、高温作业环境、热应急效应、大气腐蚀、高温作业环境、热应急效应、矿井通风、矿井瓦斯、煤炭自燃和采油适宜矿井通风、矿井瓦斯、煤炭自燃和采油适宜期等概念。金属表面大气腐蚀影响因
3、子分析，期等概念。金属表面大气腐蚀影响因子分析，矿井瓦斯爆炸气象条件分析，气象条件对石矿井瓦斯爆炸气象条件分析，气象条件对石油勘探、钻井和采、输、炼的影响。油勘探、钻井和采、输、炼的影响。本章难点：本章难点：大气腐蚀机制，自然压力和矿井风量大气腐蚀机制，自然压力和矿井风量的计算。的计算。2022/10/175冶金与气象冶金与气象 冶金工业包括矿山开采、选矿、冶炼、加工等主冶金工业包括矿山开采、选矿、冶炼、加工等主要部门要部门；作为连续性大生产，综合性强，大气污染物；作为连续性大生产，综合性强，大气污染物排放量大，是受气象条件影响明显的部门，生产调度排放量大，是受气象条件影响明显的部门，生产调度
4、要求充分掌握气象信息，进行长期生产发展规划，短要求充分掌握气象信息，进行长期生产发展规划，短期不失时机地安排作业计划，进行正确的指挥、决策，期不失时机地安排作业计划，进行正确的指挥、决策，充分利用有利天气，规避不利天气或事先采取防御措充分利用有利天气，规避不利天气或事先采取防御措施。施。冶金工业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶金工业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶炼、以及轧制成材的冶炼、以及轧制成材的工业部门工业部门。包括黑色冶金工。包括黑色冶金工业（即钢铁工业）和有色冶金工业两大类。业（即钢铁工业）和有色冶金工业两大类。2022/10/176冶金与气象冶金与气象一、冶金工业大气污染一
5、、冶金工业大气污染二、冶金企业专业气象服务二、冶金企业专业气象服务三、大气腐蚀三、大气腐蚀四、高温作业环境对人的影响和防护四、高温作业环境对人的影响和防护2022/10/177冶金工业大气污染冶金工业大气污染冶金工业废气（包括气溶胶）主要分为三类：冶金工业废气（包括气溶胶）主要分为三类：生产工业过程中生产工业过程中-化学反应排放的废气；化学反应排放的废气；燃料在炉窑中燃烧燃料在炉窑中燃烧-产生烟气和有害气体；产生烟气和有害气体；原料和燃料在运输、装卸、储、加工、清理精原料和燃料在运输、装卸、储、加工、清理精 整过程中整过程中-产生烟尘。产生烟尘。2022/10/178冶金工业大气污染冶金工业大
6、气污染废气治理难度大，原因是：废气治理难度大，原因是：废气温度高废气温度高（400-1000 400-1000），对管道材料，组），对管道材料，组 件结构以及净化方式的选择有特殊要求。件结构以及净化方式的选择有特殊要求。冷却处理技术难度大冷却处理技术难度大，烟气中含有硫、水分和一，烟气中含有硫、水分和一 氧化碳，必须解决水汽结露，粉尘防火防爆问题。氧化碳，必须解决水汽结露，粉尘防火防爆问题。烟气阵发性强，且无组织排放（厂房、天窗）量大。烟气阵发性强，且无组织排放（厂房、天窗）量大。废烟气同时具有一定的回收利用价值。废烟气同时具有一定的回收利用价值。“湿、蚀、变湿、蚀、变”在各种工业炉窑的能量支
7、出中，废气余热约占在各种工业炉窑的能量支出中，废气余热约占15%15%35%35%2022/10/179冶金工业大气污染冶金工业大气污染 在劳动保护和环境保护方面，冶金企在劳动保护和环境保护方面，冶金企业面临着艰巨的任务。其中充分利用气业面临着艰巨的任务。其中充分利用气象信息进行合理排放、科学治理是气象象信息进行合理排放、科学治理是气象专业服务工作的重要方面。专业服务工作的重要方面。2022/10/1710冶金企业专业气象服务冶金企业专业气象服务 冶金企业的主要生产过程一般对天气冶金企业的主要生产过程一般对天气不太敏感，总的来说，天冷和微风气候不太敏感，总的来说，天冷和微风气候条件比较适宜，高
8、温、高湿下工作效率条件比较适宜，高温、高湿下工作效率易受影响，妨碍职工健康，加重负荷和易受影响，妨碍职工健康，加重负荷和空调功率。空调功率。2022/10/1711冶金企业专业气象服务冶金企业专业气象服务降水：降水：入炉原料、燃料的含水量、因大量吸热而入炉原料、燃料的含水量、因大量吸热而影响冶炼强度的提高和燃料比的降低、炼钢厂整影响冶炼强度的提高和燃料比的降低、炼钢厂整模、工程进度、保证质量、新建高炉、焦炉的开模、工程进度、保证质量、新建高炉、焦炉的开工投产及大修、中修、暴漏在外的炉体。工投产及大修、中修、暴漏在外的炉体。直接影响生产过程的天气、因素直接影响生产过程的天气、因素环境湿度：环境湿
9、度：无喷吹燃料技术无喷吹燃料技术-加湿鼓风加湿鼓风 喷吹燃料技术喷吹燃料技术-脱湿鼓风脱湿鼓风大风大风高炉喷吹燃料高炉喷吹燃料(fuel injection into(fuel injection into blast furnace)blast furnace)，将，将气体气体、液体液体或固或固体燃料通过专门的设备从风口喷入体燃料通过专门的设备从风口喷入高炉，以取代高炉炉料中部分焦炭高炉，以取代高炉炉料中部分焦炭的一种高炉强化冶炼技术。的一种高炉强化冶炼技术。2022/10/1712冶金企业专业气象服务冶金企业专业气象服务 为了对冶金企业全面深入地开展专业气象服务工作，必为了对冶金企业全面深
10、入地开展专业气象服务工作，必须深入到冶金企业各个生产部门、生产环节和具体生产工须深入到冶金企业各个生产部门、生产环节和具体生产工序，与生产管理和调度部门密切配合，序，与生产管理和调度部门密切配合，建立起冶金企业专建立起冶金企业专业气象服务计算机系统业气象服务计算机系统，着重进行专业气象检索、气象咨，着重进行专业气象检索、气象咨询服务、灾害性危险性天气警报服务，把气象服务与生产询服务、灾害性危险性天气警报服务，把气象服务与生产调度，管理融为一体，对重要天气进行自动输入、警报提调度，管理融为一体，对重要天气进行自动输入、警报提示，各种预报随机文件处理以及调度值班管理层层落实，示，各种预报随机文件处
11、理以及调度值班管理层层落实，防患于未然。防患于未然。主要影响天气包括：主要影响天气包括：大风、暴雨、高温、大雪、低温、大风、暴雨、高温、大雪、低温、雷暴等，做到安全渡汛，不停炉，不停电，不水淹，雷暴等，做到安全渡汛，不停炉，不停电，不水淹，运输畅通，料场不流失，防风、防寒、防暑降温。运输畅通，料场不流失，防风、防寒、防暑降温。2022/10/1713大气腐蚀大气腐蚀大气腐蚀大气腐蚀:大气腐蚀主要是大气中的氧和水分的作用。大气腐蚀主要是大气中的氧和水分的作用。在污染大气中，硫化物、氯化物，二氧化碳在污染大气中，硫化物、氯化物，二氧化碳等气体和煤烟、盐粒、尘埃会加剧大气腐蚀的等气体和煤烟、盐粒、尘
12、埃会加剧大气腐蚀的进程。进程。我国我国19931993年因腐蚀造成的损失达一千多亿元，年因腐蚀造成的损失达一千多亿元，其中以金属腐蚀为主。每年因腐蚀报废的金属其中以金属腐蚀为主。每年因腐蚀报废的金属设备和材料相当于金属年产量的设备和材料相当于金属年产量的20%-40%20%-40%，而大，而大气腐蚀约占总金属腐蚀的一半。气腐蚀约占总金属腐蚀的一半。2022/10/1714大气腐蚀大气腐蚀金属表面大气腐蚀的机制金属表面大气腐蚀的机制金属表面大气腐蚀的影响因子金属表面大气腐蚀的影响因子大气腐蚀的分类大气腐蚀的分类大气腐蚀的防护大气腐蚀的防护2022/10/1715金属表面大气腐蚀的机制金属表面大气
13、腐蚀的机制 金属表面的大气腐蚀起因于大气温度、湿度金属表面的大气腐蚀起因于大气温度、湿度条件下表面形成电解液膜引起的电化学腐蚀。条件下表面形成电解液膜引起的电化学腐蚀。降水、相对湿度较高环境降水、相对湿度较高环境金属表面形成水膜金属表面形成水膜电解质溶液电解质溶液SOSO2 2、NONO2 2、COCO2 2等酸性气等酸性气体和盐类体和盐类2022/10/1716金属表面大气腐蚀的机制金属表面大气腐蚀的机制 由于由于液膜很薄液膜很薄，它不同于浸没在电解液中的电化学腐，它不同于浸没在电解液中的电化学腐蚀过程，虽然氧在水中溶解度很低，但空气中的氧可以蚀过程，虽然氧在水中溶解度很低，但空气中的氧可以
14、不断地向液膜供给，并通过液膜到达金属表面。不断地向液膜供给，并通过液膜到达金属表面。这时液这时液膜中的阴极过程主要表现为氧的去极化作用。膜中的阴极过程主要表现为氧的去极化作用。酸性介质酸性介质中性或碱性介质中性或碱性介质 当金属表面干湿交替时，腐蚀率特别大。瞬当金属表面干湿交替时，腐蚀率特别大。瞬时腐蚀速率随温湿条件而明显变化。时腐蚀速率随温湿条件而明显变化。2022/10/1717金属表面大气腐蚀的机制金属表面大气腐蚀的机制1 1、钢试片半浸在水中，、钢试片半浸在水中，为什么为什么“水线水线”部分部分最容易腐蚀？这在实际中有何重要意义？最容易腐蚀？这在实际中有何重要意义？讨论：讨论：2022
15、/10/1718金属表面大气腐蚀的机制金属表面大气腐蚀的机制 对于对于干燥的空气干燥的空气，虽然其中的氧及少量硫蒸气和，虽然其中的氧及少量硫蒸气和氯气，仍可产生化学腐蚀，但并无通常意义下的电氯气，仍可产生化学腐蚀，但并无通常意义下的电极反应，极反应，此时在金属表面形成氧化物反应过程此时在金属表面形成氧化物反应过程。2022/10/1719金属表面大气腐蚀的影响因子金属表面大气腐蚀的影响因子空气湿度空气湿度-空气中的相对湿度空气中的相对湿度f f是决定金属表是决定金属表 面大气腐蚀的基本因子。面大气腐蚀的基本因子。空气温度空气温度 大气中的污染气体大气中的污染气体 大气气溶胶大气气溶胶 2022
16、/10/1720金属表面大气腐蚀的影响因子金属表面大气腐蚀的影响因子-相对湿度相对湿度 f f在在10%-30%10%-30%之之间间时时：金金属属表表面面电电化化学学反反应应受受抑抑制制，不不可可能能发发生生溶溶液液电电极极反反应应，只只能能出出现现轻轻度的干燥氧化作用；度的干燥氧化作用；f f在在40%-60%40%-60%之之间间时时：在在表表面面可可形形成成2-32-3个个分分子子层层厚厚的的吸吸附附水水分分子子膜膜，相相应应的的大大气气腐腐蚀蚀很很弱弱，并局限于吸附的污染点上；并局限于吸附的污染点上；f f65%65%时时：表表面面可可形形成成水水膜膜，其其性性质质与与水水相相同，可
17、发生明显的腐蚀作用。同，可发生明显的腐蚀作用。对许多金属来说，通常把对许多金属来说，通常把f fc c=60%=60%作为作为产生大气腐蚀的临界相对湿度。产生大气腐蚀的临界相对湿度。2022/10/1721金属表面大气腐蚀的影响因子金属表面大气腐蚀的影响因子-相对湿度相对湿度钢铁腐蚀速度与相对湿度的关系图钢铁腐蚀速度与相对湿度的关系图2022/10/1722金属表面大气腐蚀的影响因子金属表面大气腐蚀的影响因子-空气温度空气温度 气温升高，因化学反应增强而使腐蚀速率增气温升高，因化学反应增强而使腐蚀速率增加，一般气温低于加，一般气温低于00，腐蚀速率可忽略。但由，腐蚀速率可忽略。但由于大气中水分
18、含量不变时，随气温增高，相对于大气中水分含量不变时，随气温增高，相对湿度减小，相应又将使腐蚀速率减缓，故湿度减小，相应又将使腐蚀速率减缓，故存在存在相应于最大腐蚀速率的温湿度条件。相应于最大腐蚀速率的温湿度条件。有资料证明：温度每提高有资料证明：温度每提高 1010，钢铁的腐蚀就，钢铁的腐蚀就增加增加 1 1 倍。倍。2022/10/1723金属表面大气腐蚀的影响因子金属表面大气腐蚀的影响因子-空气温度空气温度BrooksBrooks（19501950）建立腐蚀损伤经验公式：建立腐蚀损伤经验公式：A A为腐蚀指数，我国黄河秦岭以南为腐蚀指数，我国黄河秦岭以南A A值在值在0.4-0.50.4-
19、0.5之间，之间，7 7月普遍增大，比月普遍增大，比1 1月增月增1212倍，倍，黄淮平原、长江中下游、南岭以南和四川盆黄淮平原、长江中下游、南岭以南和四川盆地最为严重。地最为严重。2022/10/1724金属表面大气腐蚀的影响因子金属表面大气腐蚀的影响因子-空气温度空气温度2022/10/1725金属表面大气腐蚀的影响因子金属表面大气腐蚀的影响因子-大气中的污染气体大气中的污染气体 城市工业区的大气中含有城市工业区的大气中含有SOSO2 2、H H2 2S S、NONO2 2、NHNH3 3、COCO2 2、CLCL2 2、O O3 3等有害污染气体，他们可等有害污染气体，他们可形成稀酸，对
20、铁、铜、锌等产生严重腐蚀。形成稀酸，对铁、铜、锌等产生严重腐蚀。在大气腐蚀中，大气酸沉降的影响最为显著。在大气腐蚀中，大气酸沉降的影响最为显著。大气腐蚀与污染气体的浓度密切相关。大气腐蚀与污染气体的浓度密切相关。2022/10/1726金属表面大气腐蚀的影响因子金属表面大气腐蚀的影响因子-大气气溶胶大气气溶胶 主要是烟灰、盐粒和尘埃主要是烟灰、盐粒和尘埃。它们通过吸湿。它们通过吸湿和毛细凝聚作用在金属表面维持湿润和形成和毛细凝聚作用在金属表面维持湿润和形成酸性溶液，促进金属表面的电化学腐蚀作用。酸性溶液，促进金属表面的电化学腐蚀作用。有些烟灰还可以引起电偶腐蚀作用（不同金有些烟灰还可以引起电偶
21、腐蚀作用（不同金属材料接触形成原电池作用引起）。属材料接触形成原电池作用引起）。2022/10/1727大气腐蚀的分类大气腐蚀的分类干大气腐蚀（无液膜）；干大气腐蚀（无液膜）；潮湿大气腐蚀（潮湿大气腐蚀（f f100%100%，肉眼看不见水膜）；肉眼看不见水膜）；湿大气腐蚀（表面出现可见凝结水膜）。湿大气腐蚀（表面出现可见凝结水膜）。按相对湿度可把大气腐蚀分为：按相对湿度可把大气腐蚀分为：按不同环境大气的污染成分和含量变化，可把按不同环境大气的污染成分和含量变化，可把大气的腐蚀性分成三种类型：大气的腐蚀性分成三种类型：乡村大气；乡村大气；城市大气；城市大气；海洋大气。海洋大气。2022/10/
22、1728大气腐蚀的分类大气腐蚀的分类 氯氯化化物物沉沉积积率率高高，5-50 5-50 mg/mg/（m m2 2dd），海岸附近高达海岸附近高达150 150 mg/mg/（m m2 2dd）乡村大气：乡村大气：二氧化硫的沉积率二氧化硫的沉积率1010mg/mg/（m m2 2dd），），氯化氯化物（主要是物（主要是NaCLNaCL）沉积率沉积率5 5 mg/mg/（m m2 2dd）；）；城市大气：城市大气：二氧化硫的沉积率二氧化硫的沉积率10-80 10-80 mg/mg/（m m2 2dd），），其中其中工业区尤其是污染源（烟囱）附近可高达工业区尤其是污染源（烟囱）附近可高达200 2
23、00 mg/mg/（m m2 2dd）；）；海洋大气：海洋大气：2022/10/1729大气腐蚀的分类大气腐蚀的分类如何解释钢桩在海水环境中不同区段腐蚀速率分布？如何解释钢桩在海水环境中不同区段腐蚀速率分布？2022/10/1730大气腐蚀的分类大气腐蚀的分类深水盐溶液中钢腐蚀速率深水盐溶液中钢腐蚀速率在通常大气条件下，在通常大气条件下，3-6%3-6%的的 Nacl Nacl 水溶液的腐蚀性是最强水溶液的腐蚀性是最强的。的。一般做腐蚀试验，一般做腐蚀试验，常用常用 3-5%3-5%的的NaclNacl水溶液。海水含水溶液。海水含盐量为盐量为 3-3.5%3-3.5%，因此具有强腐蚀性。，因此
24、具有强腐蚀性。2022/10/1731大气腐蚀的分类大气腐蚀的分类不同腐蚀性大气对主要金属的大气腐蚀率不同腐蚀性大气对主要金属的大气腐蚀率 钢钢锌锌铝铝*铜铜乡村大气乡村大气5-105-100.5-10.5-10.10.11 1海洋大气海洋大气10-3010-300.5-20.5-20.4-0.60.4-0.61-21-2城市或工业城市或工业区区10-6010-601-101-101 11-31-3 *点点腐腐蚀蚀，常常较较均均匀匀腐腐蚀蚀更更具具危危害害性性，大大多多数数金金属都可产生点腐蚀，尤以铝表面最为显著。属都可产生点腐蚀，尤以铝表面最为显著。2022/10/1732大气腐蚀的防护大气
25、腐蚀的防护把金属设备和材料置于遮蔽或覆盖之下，以避把金属设备和材料置于遮蔽或覆盖之下，以避免雨淋；免雨淋；降低使用和贮存环境的空气相对湿度至临界值以降低使用和贮存环境的空气相对湿度至临界值以下，减少环境污染气体浓度，及时清除金属表面下，减少环境污染气体浓度，及时清除金属表面灰尘（主要用于对仓储金属制品的保护）；灰尘（主要用于对仓储金属制品的保护）；针对性地使用大气缓蚀剂；针对性地使用大气缓蚀剂；对精密仪器和设备，还可采取干洁空气封存；对精密仪器和设备，还可采取干洁空气封存；使用铝塑薄膜、厚聚乙烯薄膜封套包装。使用铝塑薄膜、厚聚乙烯薄膜封套包装。2022/10/1733大气腐蚀的防护大气腐蚀的防
26、护 气象部门气象部门根据当地的气候特征，考虑金属根据当地的气候特征，考虑金属设备和材料的使用贮存条件，提供中长期湿设备和材料的使用贮存条件，提供中长期湿度资料和预报服务，还应包括降水量分布变度资料和预报服务，还应包括降水量分布变化及其化及其PHPH值，值，SOSO2 2和和CLCL-沉积率估计等，并为沉积率估计等，并为涂刷缓冲剂提供有关大气环境的气象咨询服涂刷缓冲剂提供有关大气环境的气象咨询服务，如大气成分，空气温、湿度，降水量和务，如大气成分，空气温、湿度，降水量和日照（接触性缓蚀剂常受日光退化影响）。日照（接触性缓蚀剂常受日光退化影响）。2022/10/1734高温作业环境对人的影响和防护
27、高温作业环境对人的影响和防护 冶金企业的炼铁、炼钢、轧钢、锻压等生产冶金企业的炼铁、炼钢、轧钢、锻压等生产环节，常处于高温强辐射环境下作业，环节，常处于高温强辐射环境下作业，产业工产业工程中将热源散热量程中将热源散热量89.7289.72KJ/(mKJ/(m2 2h)h)的环境称为的环境称为高温作业环境。高温作业环境。在高温作业环境下，人体通过呼吸、出汗和体在高温作业环境下，人体通过呼吸、出汗和体表血管的扩散等方式向体外散热调节体温以适应表血管的扩散等方式向体外散热调节体温以适应作业环境。作业环境。若人体产热量仍大于散热量时，将导若人体产热量仍大于散热量时，将导致体内热积蓄，促使呼吸和心率加快
28、，皮肤表面致体内热积蓄，促使呼吸和心率加快，皮肤表面血管和血流量急剧增加，有时可达至常值的血管和血流量急剧增加，有时可达至常值的7 7倍倍之多，此现象称为热应急效应。之多，此现象称为热应急效应。2022/10/1735高温作业环境对人的影响和防护高温作业环境对人的影响和防护 产业工程中遇到的高温作业环境，一般可分产业工程中遇到的高温作业环境，一般可分为三种基本类型：为三种基本类型：（1 1）高温强辐射作业）高温强辐射作业（2 2）高温高湿作业）高温高湿作业（3 3）夏天露天作业）夏天露天作业 环境有效温度：环境有效温度：17-22.517-22.5，以此为基数，当环，以此为基数，当环境温度达境
29、温度达25.3 25.3 时，男性事故率上升为时，男性事故率上升为140%140%，女，女性增至性增至108%108%。2022/10/1736高温作业环境对人的影响和防护高温作业环境对人的影响和防护 为改善热环境的影响，必须从生产技术、工艺过程、为改善热环境的影响，必须从生产技术、工艺过程、生产组织和保健措施等各方面积极控制和改进。生产组织和保健措施等各方面积极控制和改进。尽量尽量将热源布置在车间外部或天窗下或夏季主导风向的下将热源布置在车间外部或天窗下或夏季主导风向的下风；在热源和操作者之间设置屏障。风；在热源和操作者之间设置屏障。当相对湿度超过当相对湿度超过50%50%时，人体通过蒸发汗
30、液的散热时，人体通过蒸发汗液的散热功能降低，若遇某些作业环境限制气温调解，则可采功能降低，若遇某些作业环境限制气温调解，则可采用降湿调解，在通风器中设置去湿剂或适当提高气流用降湿调解，在通风器中设置去湿剂或适当提高气流速度，合理布置自然通风的门窗、进风排风的风口。速度，合理布置自然通风的门窗、进风排风的风口。2022/10/1737矿井与气象矿井与气象矿井空气成分变化和通风调节要求矿井空气成分变化和通风调节要求矿井气候矿井气候矿井自然通风和强制通风矿井自然通风和强制通风露天矿气象露天矿气象煤矿瓦斯爆炸的气象条件分析和预报煤矿瓦斯爆炸的气象条件分析和预报煤炭自燃及其预报煤炭自燃及其预报煤尘爆炸煤
31、尘爆炸2022/10/1738基础知识介绍基础知识介绍 我国原煤产量是世界产量的35%，却占了世界煤矿工人死亡人数的80%。中国煤矿百万吨死亡率2.041，现在发展中的煤炭大国，比如印度、南非、波兰，他们在0.5左右，我们是2.04，他们是0.5，也就是他们的4倍。先进国家，像美国、澳大利亚就更低了，大概是0.01-0.05，我们现在是它的40倍-150倍，英国矿工自2002年至今一直保持0死亡率。全世界每年重大矿难（死亡人数在10人以上）90都发生在中国，可见中国在煤矿管理上存在的很大的问题。还有，下面只是列举了有记录的死亡数据，还存在的很多没有记录的死亡数据，估计每年中国因矿难死亡的矿工近
32、1万人！2022/10/1739基础知识介绍基础知识介绍中美两国官方公布的矿难死亡数据是：中国矿难死亡人数 美国矿难死亡人数 中国死亡比美国多2002年6995人，27人 259倍2003年6683人、30人 223倍2004年6027人、28人 215倍2005年5986人、22人 272倍2006年5770人，47人 123倍2007年3758人 37人 101倍2008年3215人 52人 62倍2009年2630人 34人 77倍2022/10/1740基础知识介绍基础知识介绍-煤的开采煤的开采 由于煤炭资源的埋藏深度不同，一般相应的由于煤炭资源的埋藏深度不同，一般相应的采用采用矿井开
33、采矿井开采（埋藏较深）和（埋藏较深）和露天开采露天开采（埋藏（埋藏较浅）两种方式。可露天开采的资源量在总资较浅）两种方式。可露天开采的资源量在总资源量中的比重大小，是衡量开采条件优劣的重源量中的比重大小，是衡量开采条件优劣的重要指标，我国可露天开采的储量仅占要指标，我国可露天开采的储量仅占7.5%7.5%，美，美国为国为32%32%，澳大利亚为，澳大利亚为35%35%；矿井开采条件的；矿井开采条件的好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比，我国煤矿好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比，我国煤矿中含瓦斯比例高，高瓦斯和有瓦斯突出的矿井中含瓦斯比例高，高瓦斯和有瓦斯突出的矿井占占40%40%以上。我国采煤以矿井开
34、采为主，如山以上。我国采煤以矿井开采为主，如山西、山东、徐州及东北地区大多数采用这一开西、山东、徐州及东北地区大多数采用这一开采方式，也有露天开采，如内蒙古霍林河煤矿采方式，也有露天开采，如内蒙古霍林河煤矿就是我国最大的露天矿区。就是我国最大的露天矿区。2022/10/1741基础知识介绍基础知识介绍 地壳内部或表面富集的有用矿物，在质和数地壳内部或表面富集的有用矿物，在质和数上达到工业要求和开采条件的部位叫做矿床。上达到工业要求和开采条件的部位叫做矿床。矿床的空间范围包括矿床的空间范围包括矿体矿体和和围岩围岩。矿床：矿床：矿床中达到工业要求矿床中达到工业要求的含矿部分，是直接的含矿部分，是直
35、接开采的对象。开采的对象。矿体周围无开采矿体周围无开采价值的岩石。价值的岩石。2022/10/1742基础知识介绍基础知识介绍 划归一个矿井开采的矿床或矿床的一部分叫划归一个矿井开采的矿床或矿床的一部分叫做井田。做井田。井田：井田：为开发地下矿床，首先要掘凿一系列为开发地下矿床，首先要掘凿一系列井巷，使地面与矿床之间形成完整的提井巷，使地面与矿床之间形成完整的提升、运输、通风、排水、行人、供电、升、运输、通风、排水、行人、供电、供水、供压风等生产系统。这些井巷工供水、供压风等生产系统。这些井巷工程的建立称为矿床开拓。程的建立称为矿床开拓。矿床开拓：矿床开拓：2022/10/1743基础知识介绍
36、基础知识介绍矿块、矿壁：矿块、矿壁：为了有计划、有步骤地开采矿床，将井田再为了有计划、有步骤地开采矿床，将井田再按开采范围、采矿工艺、投资状况等因素划分按开采范围、采矿工艺、投资状况等因素划分若干开采单元。若干开采单元。在缓倾斜、倾斜和急倾斜的矿在缓倾斜、倾斜和急倾斜的矿床中床中，按井田范围，沿垂直方向用平巷划分成，按井田范围，沿垂直方向用平巷划分成阶段，在阶段内再分割成若干矿块。阶段，在阶段内再分割成若干矿块。在水平和在水平和近水平的矿床中近水平的矿床中，按井田范围，由平巷与沿倾，按井田范围，由平巷与沿倾斜方向的斜巷分割成盘区，在盘区内再划分成斜方向的斜巷分割成盘区，在盘区内再划分成矿壁。矿
37、块和矿壁则是最基本的开采单元，是矿壁。矿块和矿壁则是最基本的开采单元，是开采活动的场所。开采活动的场所。2022/10/1744基础知识介绍基础知识介绍 为矿床开拓而掘凿的各种井巷叫做开拓巷道。为矿床开拓而掘凿的各种井巷叫做开拓巷道。根据开拓巷道在矿床开采中所发挥的作用，可根据开拓巷道在矿床开采中所发挥的作用，可分为主要开拓巷道和辅助开拓巷道。分为主要开拓巷道和辅助开拓巷道。开拓巷道：开拓巷道：是指如何安全、经济地采出矿块或矿柱是指如何安全、经济地采出矿块或矿柱内矿石的方法，包括矿块的采准切割、回内矿石的方法，包括矿块的采准切割、回采、采空区处理等工作。采、采空区处理等工作。采矿方法：采矿方法
38、：2022/10/1745基础知识介绍基础知识介绍 地面的空气进入矿井后，成分就要发生变化，地面的空气进入矿井后，成分就要发生变化，这种变化主要是氧含量减少，二氧化碳、沼气、这种变化主要是氧含量减少，二氧化碳、沼气、一氧化碳、硫化氢、水蒸气增加。一氧化碳、硫化氢、水蒸气增加。没有被井下作没有被井下作业地点污染、成分与地面空气基本相同或相差不业地点污染、成分与地面空气基本相同或相差不大的风流，称为新鲜风流。大的风流，称为新鲜风流。新鲜风流：新鲜风流：经过采掘工作面以及其它用风地点，经过采掘工作面以及其它用风地点，成分成分与地面空气差别较大的风流与地面空气差别较大的风流称为乏风。称为乏风。乏风：乏
39、风：2022/10/1746基础知识介绍基础知识介绍 平平硐硐是是一一种种水水平平或或接接近近水水平平的的隧隧道道，开开掘掘于于水水平平或或倾倾斜斜煤煤层层在在地地表表露露出出处处，常常随随着着煤煤层层开开掘掘，它它允允许许采采用用任任何常规方法将煤从工作面连续运输到地面。何常规方法将煤从工作面连续运输到地面。对埋藏过深不适于用露天开采的煤层，可用对埋藏过深不适于用露天开采的煤层，可用3 3种方法取种方法取得通向煤层的通道，即得通向煤层的通道，即竖井、斜井、平硐竖井、斜井、平硐。竖井竖井是一种从地面开掘以提供到达某一煤层或某几个是一种从地面开掘以提供到达某一煤层或某几个煤层通道的垂直井。从一个
40、煤层下掘到另一个煤层的竖煤层通道的垂直井。从一个煤层下掘到另一个煤层的竖井称盲井。在井下，开采出的煤倒入竖井旁侧位于煤层井称盲井。在井下，开采出的煤倒入竖井旁侧位于煤层水平以下的煤仓中，再装入竖井箕斗从井下提升上来。水平以下的煤仓中，再装入竖井箕斗从井下提升上来。斜井斜井是用来开采非水平煤层或是从地面到达某一煤层是用来开采非水平煤层或是从地面到达某一煤层或多煤层之间的一种倾斜巷道。斜井中装有用来运煤的或多煤层之间的一种倾斜巷道。斜井中装有用来运煤的带式输送机，人员和材料用轨道车辆运输。带式输送机，人员和材料用轨道车辆运输。2022/10/1747基础知识介绍基础知识介绍2022/10/1748
41、基础知识介绍基础知识介绍 矿井空气的矿井空气的温度、湿度、热辐射和温度、湿度、热辐射和气流气流直接关系到矿井生产效率和安全。直接关系到矿井生产效率和安全。一些主要矿井灾害如一些主要矿井灾害如矿井水灾、矿井矿井水灾、矿井火灾、煤瓦斯爆炸和煤尘爆炸火灾、煤瓦斯爆炸和煤尘爆炸都与气都与气象条件密切相关。象条件密切相关。水、火、瓦斯、煤尘、顶板是矿井五水、火、瓦斯、煤尘、顶板是矿井五大大自然灾害自然灾害 。2022/10/1749基础知识介绍基础知识介绍http:/ 又叫矿内火灾或井下火灾。是指发生在煤又叫矿内火灾或井下火灾。是指发生在煤矿井下巷道、工作面、硐室、采空区等地点矿井下巷道、工作面、硐室、
42、采空区等地点的火灾。的火灾。能够波及和威胁井下安全的地面火能够波及和威胁井下安全的地面火灾，也叫矿井火灾。灾，也叫矿井火灾。矿井火灾矿井火灾外因火灾外因火灾是由于外部火是由于外部火源如明火、放炮、电流源如明火、放炮、电流短路、机械磨擦和撞击短路、机械磨擦和撞击等原因引燃可燃物造成等原因引燃可燃物造成的矿井火灾。的矿井火灾。内因火灾内因火灾是易燃物（煤、是易燃物（煤、坑木等）接触空气氧化坑木等）接触空气氧化发热，因热量积聚而导发热，因热量积聚而导致易燃物着火的矿井火致易燃物着火的矿井火灾灾(占占75%75%）。2022/10/1752基础知识介绍基础知识介绍 矿井在建设和生产过程中，地面水和地下
43、水矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成矿井水灾。排水能力时，就造成矿井水灾。矿井水灾是煤矿常见的主要灾害之一。一旦矿井水灾是煤矿常见的主要灾害之一。一旦发生透水，不但影响矿井正常生产，而且有时发生透水，不但影响矿井正常生产，而且有时还会造成人员伤亡，淹没矿井和采区，危害十还会造成人员伤亡，淹没矿井和采区，危害十分严重。分严重。矿井水灾（透水）矿井水灾（透水）2022/10/1753基础知识介绍基础知识介绍 20072007年年1212月月6 6日王家岭透水事故死亡日王家岭透水事故死亡3838人，
44、获救人，获救115115人，人，抢险搜寻耗资已经远超抢险搜寻耗资已经远超1 1个亿。这个原定于个亿。这个原定于20102010年年1010月投月投入运营的煤矿项目，预计年产原煤千万吨，煤种是优质入运营的煤矿项目，预计年产原煤千万吨，煤种是优质瘦煤，是极好的炼焦配煤，每吨价格可达一千多元，是瘦煤，是极好的炼焦配煤，每吨价格可达一千多元，是一般取暖用煤的三倍以上，投产后可望年利税一般取暖用煤的三倍以上，投产后可望年利税1010亿元。亿元。为了尽快让这笔巨大的收益变成现实，王家岭煤矿为了尽快让这笔巨大的收益变成现实，王家岭煤矿承建方中煤一建承建方中煤一建6363处一直致力于提高工程进度，今年以处一直
45、致力于提高工程进度，今年以来，共收到项目甲方的贺信达来，共收到项目甲方的贺信达1414次之多，直到突然打通次之多，直到突然打通与老空井的矿壁，酿成这起事故。而目前判断王家岭矿与老空井的矿壁，酿成这起事故。而目前判断王家岭矿恢复建设至少要几个月的时间。恢复建设至少要几个月的时间。2022/10/1754基础知识介绍基础知识介绍矿井的一通三防矿井的一通三防-通风，防治瓦斯，防治粉通风，防治瓦斯，防治粉尘，防火尘，防火 。电气设备中的三专两闭锁和三无电气设备中的三专两闭锁和三无-专用专用变压变压器器，专用开关，专用线路；风电闭锁，瓦斯电，专用开关，专用线路；风电闭锁，瓦斯电闭锁；无鸡爪子，羊尾巴，明
46、接头。闭锁；无鸡爪子，羊尾巴，明接头。2022/10/1755矿井空气成分矿井空气成分变化变化和通风调节要求和通风调节要求矿井空气成分变化矿井空气成分变化 矿井空气中含氧减少，二氧化碳含量增加，生产矿井空气中含氧减少，二氧化碳含量增加，生产过程中释放和排出的各种有害有毒气体和粉尘。过程中释放和排出的各种有害有毒气体和粉尘。通风调节方式通风调节方式 主要采取主要采取通风通风方法，不断向井下作业点供给足量方法，不断向井下作业点供给足量的新鲜空气；还可采取的新鲜空气；还可采取防止进风污染防止进风污染，加强采空区，加强采空区密闭，防止有害气体涌出等有效方式。密闭，防止有害气体涌出等有效方式。http:
47、/ 供给的新鲜空气一般供给的新鲜空气一般每人不得少于每人不得少于4 4m m3 3/min/min，以稀释和排出各种有毒有害气体，放射性、爆炸以稀释和排出各种有毒有害气体，放射性、爆炸性气体以及粉尘，确保作业点良好的空气质量。性气体以及粉尘，确保作业点良好的空气质量。通风调节要求通风调节要求 通常要求进风流中的空气成分中，通常要求进风流中的空气成分中，氧含量不得氧含量不得低于低于20%20%（体积），（体积），COCO2 2含量不得高于含量不得高于0.5%0.5%，总回，总回风流中不得超过风流中不得超过0.750.75；当采掘工作面风流中二氧；当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到化碳浓度达到1.
48、51.5或采区、或采区、采掘工作面回风道风采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过流中二氧化碳浓度超过1.51.5时，必须停工处理。时，必须停工处理。含尘量不得超过含尘量不得超过0.50.5mg/mmg/m3 3。2022/10/1757矿井空气成分变化和通风调节要求矿井空气成分变化和通风调节要求氧的浓度氧的浓度%人体的症状反应人体的症状反应 17 17 静止状态无影响，工作时引起喘息、呼静止状态无影响，工作时引起喘息、呼吸困难、心跳。吸困难、心跳。10-12 10-12 失去知觉、对人的生命有严重威胁。失去知觉、对人的生命有严重威胁。9 9以下以下 在短时间内窒息死亡。在短时间内窒息死亡。20
49、22/10/1758矿井空气成分变化和通风调节要求矿井空气成分变化和通风调节要求COCO浓度浓度/主要征状主要征状0.020.022323小时内可能会引起轻微头痛小时内可能会引起轻微头痛0.080.084040分钟内出现头痛，晕眩和恶心。分钟内出现头痛，晕眩和恶心。2 2小时内发小时内发生体温和血压下降，脉搏微弱，出冷汗，可能生体温和血压下降，脉搏微弱，出冷汗，可能出现昏迷。出现昏迷。0.320.32510510分钟内出现头痛，晕眩。半小时内可能分钟内出现头痛，晕眩。半小时内可能出现昏迷并有死亡危险。出现昏迷并有死亡危险。1.281.28几分钟内出现昏迷死亡。几分钟内出现昏迷死亡。煤矿安全规程
50、煤矿安全规程规定井下空气中一氧化碳的浓度规定井下空气中一氧化碳的浓度不得超过不得超过0.0024%0.0024%。2022/10/1759矿井空气成分变化和通风调节要求矿井空气成分变化和通风调节要求矿井内有害气体浓度限矿井内有害气体浓度限 成分成分体积浓度体积浓度（ppmppm）质量浓度质量浓度（mg/mmg/m3 3）COCO24243030NONOx x（换算成换算成NONO2 2）2.52.55 5SOSO2 25 51515H H2 2S S6.66.610102022/10/1760矿井空气成分变化和通风调节要求矿井空气成分变化和通风调节要求 在在铀矿井下铀矿井下空气中氡的子体潜能值