【摘要】：炮煙中毒事故是我國地下金屬礦采掘作業(yè)中常見的事故類型之一,其發(fā)生不僅影響礦山企業(yè)正常生產,而且嚴重威脅井下作業(yè)人員的安全與健康。本文以地下金屬礦炮煙中毒事故為研究背景,以采掘面炮煙為研究對象,通過理論分析、數(shù)學模型、數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗等方法,分析了采掘爆破條件對炮煙中有害成分及其變化的誘發(fā)規(guī)律,分析了采掘面炮煙有害成分時空演化特征,研究了采掘面CO擴散規(guī)律,對采掘面通風參數(shù)進行優(yōu)化,并提出采掘面炮煙濃度控制方案。通過對以上內容的研究,形成了以下結論:1)地下金屬礦掘進巷道淺孔爆破、采場中深孔爆破情況下,裝藥量、掏槽方式、炮眼尺寸、裝藥結構、起爆方式、炮眼堵塞情況、圍巖性質等爆破條件因素導致2#巖石乳化炸藥、多孔粒狀銨油炸藥在炸藥爆炸反應中的氧平衡發(fā)生了偏移,誘發(fā)了炮煙中CO、NOx等有毒氣體產生及成分變化。2)采掘巷道炮煙中粉塵、NOx及CO隨時空變化而產生沉降消減或濃度降低的演化特征。自然通風、壓入式通風條件下采掘空間中CO濃度呈現(xiàn)高斯分布規(guī)律,掘進巷道和采場回風出口CO濃度呈現(xiàn)負e指數(shù)衰減規(guī)律。3)掘進巷道CO氣團呈現(xiàn)移動和稀釋的耦合效果,擬合發(fā)現(xiàn)CO峰值體積濃度隨監(jiān)測點到掘進面距離呈負e指數(shù)衰減,掘進巷道斷面中CO濃度上高、下低,推導了掘進巷道CO彌散系數(shù)計算式,CO彌散系數(shù)為0.055m2/s。4)掘進巷道中CO峰值濃度降低到職業(yè)接觸限值時,通風距離為795 m。通過優(yōu)化風筒出口位置與供風量,得到掘進面通風優(yōu)化參數(shù)為風筒出門到掘進面距離不大于12.5 m,供風量為3.5 m3/s,并推導了掘進面通風時間與掘進巷道通風距離、風筒口到掘進面距離及供風量之間關系式。5)采場中存在左上角、采場右上角、以及采場下中偏右的無風或微弱風區(qū),該區(qū)域CO濃度高、降低速率慢;回風巷道斷面中CO濃度呈現(xiàn)上高、下低、左低、右高的分布規(guī)律;回風巷道斷面中CO體積濃度及梯度均隨通風時間增加而減小,CO體積分數(shù)衰減呈現(xiàn)負e指數(shù)變化規(guī)律。6)通過優(yōu)化采場進風巷道平均風速與局部通風機供風量,得到采場通風優(yōu)化參數(shù)為局部通風機供風量不小于3.0 m3/s,進風巷道平均風速不小于0.6 m/s;構建網(wǎng)絡結構為(8,10,1)的采場通風時間BP預測模型。以上研究結果可為爆破后采掘面炮煙監(jiān)測與控制提供依據(jù),為采掘面通風排煙優(yōu)化、通風時間計算提供參考,為預防炮煙中毒事故提供技術支撐。
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD235.1
【圖文】：

圖２－１金屬礦山炮煙中毒事故逡逑本文考察了邋１９９７－２０１８年期間我國金屬礦山發(fā)生３５起典型炮煙中毒事故，逡逑對事故等級及發(fā)生起數(shù)進行統(tǒng)計分析，結果如下圖２－２所示。逡逑－３邋－逡逑

數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡逡逑圖２－２金屬礦炮煙中毒事故等級及起數(shù)統(tǒng)計逡逑由上圖２－２可見，在３５起金屬礦炮煙中毒事故中，有４起為一般事故，逡逑３０起為較大事故，１起重大事故，０起特別重大事故�？梢�，我國的金屬礦逡逑炮煙中毒事故以一般事故和較大事故為主，以較大事故居多。所有的炮煙中逡逑毒事故中傷亡人數(shù)最多為９人、２人重傷，最少１人（重傷后死亡），平均為逡逑４人，事故單次的傷亡人數(shù)不大，但由于發(fā)生起數(shù)多而造成的人員傷亡總數(shù)逡逑很大。逡逑對以上３５起金屬礦炮煙中毒事故發(fā)生的直接原因進行分類統(tǒng)計，結果如逡逑下圖２－３所示。逡逑Ａ逡逑■風筒失效邐■局部通風機失效■通風時間不足邋■通風系統(tǒng)不完善逡逑■回風天井失效邋■違章行為邐■非法開采邐■柴油機尾氣逡逑圖２－３金屬礦炮煙中毒事故直接原因統(tǒng)計逡逑從上圖２－３可見，導致炮煙中毒事故發(fā)生的直接原因分布結果：通風時逡逑間不足２０次，違章行為６次，局部通風機失效４次，風筒失效、通風系統(tǒng)不逡逑－４－逡逑

邐重大事故邐特別重大事故逡逑數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡逡逑圖２－２金屬礦炮煙中毒事故等級及起數(shù)統(tǒng)計逡逑由上圖２－２可見，在３５起金屬礦炮煙中毒事故中，有４起為一般事故，逡逑３０起為較大事故，１起重大事故，０起特別重大事故�？梢�，我國的金屬礦逡逑炮煙中毒事故以一般事故和較大事故為主，以較大事故居多。所有的炮煙中逡逑毒事故中傷亡人數(shù)最多為９人、２人重傷，最少１人（重傷后死亡），平均為逡逑４人，事故單次的傷亡人數(shù)不大，但由于發(fā)生起數(shù)多而造成的人員傷亡總數(shù)逡逑很大。逡逑對以上３５起金屬礦炮煙中毒事故發(fā)生的直接原因進行分類統(tǒng)計，結果如逡逑下圖２－３所示。逡逑Ａ逡逑■風筒失效邐■局部通風機失效■通風時間不足邋■通風系統(tǒng)不完善逡逑■回風天井失效邋■違章行為邐■非法開采邐■柴油機尾氣逡逑圖２－３金屬礦炮煙中毒事故直接原因統(tǒng)計逡逑從上圖２－３可見，導致炮煙中毒事故發(fā)生的直接原因分布結果：通風時逡逑間不足２０次

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本文編號：2779281