全员培训教案(孙工)

矿井通风基本理论知识第一章矿井空气

第一节矿井空气的主要成分

矿井空气主要由氧气(O2)、氮气（Ｎ２）、二氧化碳ＣＯ２组成，它们的体积百分比分别是20.96%、79%、0.04%

一、氧气(O2)

无色、无味、无臭的气体，比空气略重（对空气的相对密度是1.05）能助燃和帮助人呼吸。

《煤矿安全规程》第103条规定：按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给的风量不得少于４m3；

第100条规定：采掘工作面的进风流中，氧气浓度不得低于20%；

人在一般情况下，在休息时的需氧量为0.2～0.4L/min；在工作时的需氧量为1～3L/min。

O2浓度为17%时静止时无影响，工作时呼吸困难心跳强烈

15%时呼吸及心跳加快，无力进行劳动

10－12%时失去知觉，昏迷，有生命危险

6-9%时短时间内失去知觉,呼吸停止,死亡

二、氮气

无色、无味、无臭的惰性气体，相对空气密度为0.97，矿井中主要用于灭火。

矿井中的主要来源于井下爆破、有机物腐烂以及煤岩中涌出。

三、二氧化碳ＣＯ２

ＣＯ２无色、略带酸味的气体，比空气重常积聚于巷道的底板，易溶于水，略带毒性。当空气中ＣＯ２浓度增高时会降低Ｏ２浓度使人窒息。

主要来源：人员呼吸、氧化、燃烧、爆炸、煤岩中涌出

《煤矿安全规程》规定：采掘工作面进风流中ＣＯ２浓度不得超过0.5%；矿井总回风或一翼回风巷中，浓度超过0.75%时必须立即查明原因进行处理；采区回风巷、采掘工作面回风巷中浓度超过1.5%时,采掘工作面风流中浓度达到1.5%时,都必须停止工作,撤出人员,采取措施进行处理。

四、矿井空气的检测方法

取样分析法用气相色谱仪在化验室进行，精确但操作复杂、时间长，一般用于井下火区成分检测或需要精确测定空气成分的场合。

快速测定法便携式仪器（Ｏ２）；比长式检测管第二节矿井空气中的有害气体

矿井中的有害气体有一氧化碳（CO）、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、氨气(NH3)、氢气(H2)、甲烷(CH4)等。

一、矿井空气中的有害气体及其基本性质

(一)一氧化碳（CO）

基本性质无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度是0.97,微溶于水，能燃烧、爆炸（13－17%）。

有剧毒；人体血液中的血红素与CO的亲和力比它与氧气的亲和力大250－300倍。

浓度为0.016%数小时后头痛、心跳、耳鸣等轻微中毒症状

0.048%1H内轻微中毒

0.4%短时间内失去知觉、抽筋、30分钟内即可死亡

1%1－3分钟就会死亡

中毒症状还有中毒者黏膜和皮肤呈樱桃红色

矿井中主要来源：爆破工作、矿井火灾、瓦斯、煤尘爆炸（爆炸后浓度可达2－4%）。据统计资料表明，在矿井火灾、瓦斯、煤尘爆炸事故中约有70%－75%人员的死亡都是因CO中毒造成的。

《煤矿安全规程》规定：井下空气中CO浓度不得大于0.0024%

(二)硫化氢(H2S)

无色、微甜、臭鸡蛋味的气体，对空气的相对密度是1.19，易溶于水，当浓度为4.3%－46%时具有爆炸性。有剧毒，使血液缺氧同时对眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用，能引起肺水肿。

矿井中的主要来源：有机物腐烂、含硫矿物遇水。

《煤矿安全规程》规定的最高允许浓度为0.00066%

(三)二氧化硫(SO2)

无色、有强烈的硫磺气味，易溶于水，对空气的相对密度为2.32,有剧毒,被矿工称为”瞎眼气体”。

SO2+H2O=H2SO3

矿井中的主要来源：含硫矿物的氧化和燃烧、含硫煤体中涌出。

《煤矿安全规程》规定的最高允许浓度为0.000５%

(四)二氧化氮(NO2)

红褐色气体,有强烈的刺激作用,相对空气的密度为1.59，易溶于水（生成硝酸）可引起肺水肿。

矿井中主要来源：炸药爆炸。

《煤矿安全规程》规定的最高允许浓度为0.00025%

(五)氨气

(六)氢气

《煤矿安全规程》规定：井下充电室风流中以及局部积聚处的氢气浓度不得

超过0.5%。

二、防止有害气体危害的措施

(1)加强通风(2)加强检查(3)瓦斯抽放(4)放炮喷雾或使用水炮泥

(5)加强管理;密闭的设置规范.(6)携带自救器(7)急救

第三节井下气候条件

井下气候是指井下空气的温度、湿度、风速三者综合所给予人的舒适感觉程度

1、温度

℃，K，℉

T=273.15+t

井下气温受地面气温、地层岩石温度、氧化生热与水分蒸发吸热、空气压缩与膨胀、通风强度等因素影响进风路线上冬暧夏凉

《规程》第102条，采掘工作面气温不得超过26℃；机电硐室气温不得超过30℃2、湿度

（1）绝对湿度fa（g/m3）

（2）相对湿度

=100fa/fs，%

当=0时为干空气；当=100%时为饱和空气；＜30%时蒸发过快，干燥；=80%~100%时蒸发困难，潮湿

井下进风路线冬干夏湿，回风路线常年潮湿

一般认为=50%~60%为适宜

根据干球温度和干、湿球温度的差值可查出相对湿度

例：Q1=1000m3/min，t干1=22℃，

t湿1=21℃，1=91%，fs1=19.3g/m3

fa1=91%×19.3=17.56g/m3

Q2=1100m3/min，t干2=14℃，

t湿2=14℃，2=100%，fs2=12g/m3

fa2=100%×12=12g/m3

fa1＞fa2

W=W1-W2=Q1×fa1-Q2×fa2

=1000×17.56-1100×12

=4360g/min

=4360×60×24

=6.3t/d

空气的密度：为单位体积气体具有的质量，Kg/m3。

湿空气由干空气和水蒸气构成，其密度ρ为单位体积气体具有的质量，Kg/m3。

t—湿空气的实测温度℃；

Ps、P—饱和水蒸气的绝对压力、湿空气绝对静压，Pa。

温度的测定规定：

1、掘进工作面，应在工作面距迎头2米处的回风流中；

2、长壁式工作面，回风巷距工作面10~15米的回风流中；

3、机电硐室，硐室回风道口的回风流中；

4、温度的测定点不应靠近人体、发热或致冷设备，至少距离0.5米;

温度的测定时间，一般在8：00~16：00的时间内进行。

第二章矿井通风

第一节矿井通风的基本任务

把地面空气不断送入井下，同时把污风排出井外的过程就是矿井通风

矿井通风的基本任务：

(1)供给井下充足的新风

(2)排除或冲淡矿井中有毒有害气体和粉尘

(3)创造良好的工作环境

(4)提高矿井的抗灾能力

巷道风流的划分：

1、巷道风流的划分：有支架的巷道，距支架和巷底各为50mm的巷道空间内的风流；无支架（锚喷、砌碹）巷道距巷道顶、底、帮各为200mm的巷道空间内的风流。

2、采煤工作面风流：距煤壁、顶、底各200mm(小于1m的薄煤层为100mm)和采空区的切顶线为界的采煤工作面工作区间的风流。

3、采煤工作面回风流：距采煤工作面煤壁线10m以外的采煤工作面回风巷风流。

4、掘进工作面风流：掘进工作面到风筒出口这一段巷道的风流。

5、掘进工作面回风流：掘进工作面风筒出口回风侧巷道的风流。

6、采掘工作面局部瓦斯积聚：采掘工作面风流范围以外，瓦斯浓度达到2%、其体积超过0.5m3空间的瓦斯积聚。

7、某地点２０m（１０m）附近风流：指某地点上、下各２０m（１０m）风流。

第二节矿井通风系统

矿井通风系统是矿井通风方式、主要通风机的工作方法、通风网络和通风设施的总称

一、通风方式通风方法是指主要通风机的工作方法，有抽出式、压入式、混合式。

通风方式是指进风井与回风井筒的布置方式，有

中央式（并列、分列）

对角式（两翼、分区）

区域式

混合式

网络是指：风流流经井巷的联接形式

串联并联角联

二、采煤工作面通风方式：

1）U型后退式的优点是简单可靠、漏风小，缺点是上隅角瓦斯易超限。要加强瓦斯检测，使用风帘或其他通风设备防止瓦斯积聚超限。

U型前进式系统的超前巷掘进时，其独头通风的长度较短；平巷的维护时间也较短；在巷旁支护好、漏风不大时，有一定优越性。此外，U型前进式采空区瓦斯不涌向工作面，而涌向回风平巷。但U型前进式比后退式采空区漏风大，工作面有效风量小，且对防治自然发火不利。

2）Z型后退式采空区瓦斯不涌人工作面而涌向回风平巷。Z型前进式的采空区瓦斯则涌向工作面，特别是上隅角瓦斯浓度大。

通风系统结构简单，能消除工作面上隅角的瓦斯积聚。缺点是通风能力受限制。

在工作面和采空区瓦斯涌出量大时，必须增加通风巷道，增大其通风能力，形成Y型、双Z型、W型、H型等较为复杂的工作面通风系统。Y型系统工作面两端煤体中的巷道均进风。其中一条在越过工作面后成为回风道，通向采区边界的回风上山；如是单翼采区，则通向相邻采区的回风上山。

3）W型系统用于高瓦斯的长工作面或双工作面。由中间及下部平巷进风，上部平巷回风时，上、下段工作面均为上行风；但其上段风速高，对防尘不利；上隅角瓦斯可能超限。所以在瓦斯涌出量很大时，常采用上、下平巷进风，中间平巷回风；或者反之，由中间巷进风，上、下平巷回风，以增加风量，提高产量。

W型系统的工作面风量可比U型大1倍，风流在工作面的流动距离短，温升小，有利于高温工作面降温。W型前进式系统巷道维护在采空区，漏风大，采空区涌出的瓦斯量也大。

W型后退式是高瓦斯综采面通风的重要形式。

三、矿井反风

反风是一种主要针对矿井进风段火灾的通风抗灾技术。

《煤矿安全规程》规定：生产矿井的主要通风机必须装有反风设施，并能在10分钟以内改变巷道内的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供风量不得小于正常供风量的40%。矿井每季度应至少检查一次反风设施，每年应进行一次反风演习；矿井通风系统有较大变化时，应进行一次反风演习。

四、矿井通风的基本知识

1．压力

空气分子不停地热运动和地球引力的作用，使空气具有对外作功的能力，或对物体表面及器壁呈现压力，即为空气压力，又称大气压力Po

压力单位为Pa、mmH2O、bar、atm

1mmH2O=9.80665Pa

1bar=105Pa

1atm=101324.96Pa

1Pa=1N/m2

1mmHg=13.6mmH2O

使空气沿井下巷道产生流动的空气压力差称为矿井通风压力。

井下空气压力低于当地的大气压力叫负压力，反之叫正压力。

（1）静压：空气的分子无时无刻不在作无秩序的热运动对器壁所呈现的压力。

静压特点

a.无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力；

b.风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面；

c.风流静压的大小（可以用仪表测量）反映了单位体积风流所具有的能够对外作功的静压能的多少。如说风流的压力为101332Pa，则指风流1m3具有101332J的静压能。

（2）位压

物体在地球重力场中因地球引力的作用，由于位置的不同而具有的一种能量叫重力位能，简称位能

位能的特点

a.位能是相对某一基准面而具有的能量，它随所选基准面的变化而变化。但位能差为定值。

b.位能是一种潜在的能量，它在本处对外无力的效应，即不呈现压力，故不能象静压那样用仪表进行直接测量。

c.位能和静压可以相互转化，在进行能量转化时遵循能量守恒定律。

（3）动压

当空气流动时所显现的压力叫动压或称速压，用符号hv表示，单位Pa。

动压的计算

单位体积空气所具有的动能为：Evi＝ri×V2×0.5

式中：ri－－I点的空气密度，Kg/m3；

v－－I点的空气流速，m/s。

动压的特点

a.只有作定向流动的空气才具有动压，因此动压具有方向性。

b.动压总是大于零。垂直流动方向的作用面所承受的动压最大（即流动方向上的动压真值）；当作用面与流动方向有夹角时，其感受到的动压值将小于动压真值。

c.在同一流动断面上，由于风速分布的不均匀性，各点的风速不相等，所以其动压值不等。

d.某断面动压即为该断面平均风速

（４）全压

风道中任一点风流，在其流动方向上同时存在静压和动压，两者之和称之为该点风流的全压，即：全压＝静压＋动压。

由于静压有绝对和相对之分，故全压也有绝对和相对之分。

Ａ、绝对全压（Pti）Pti＝Pi＋hvi

B、相对全压（hti）hti＝hi＋hvi＝Pti－Poi

说明：A、相对全压有正负之分；

B、无论正压通还是负压通风，Pti>Pihti＞hi。

（5）巷道风流的连续性

当深度小于1000m时，其风流密度变化不大，可视为不可压缩流体。

Q1=Q2

S1×V1=S2×V2

式中Q1、Q2—断面1、2的风量，m3/s

S1、S2—断面1、2的面积，m2

V1、V2—断面1、2的风速，m/s

五．通风阻力

当风流在井巷中流动时，井巷的周壁对风流表现为阻挡作用，称为通风阻力。

摩擦阻力：井下风流沿井巷或管道流动时，由于空气的粘性产生空气之间的内摩擦力以及空气与井巷周壁间的摩擦而产生的阻力。

h摩=

式中h摩——巷道摩擦阻力，Pa

Q—通过巷道的风量，m3/s

—巷道摩擦阻力系数，N•s2/m4

L—巷道长度，m

U—巷道周长（U=，梯形=4.16，

半园拱=3.90，三心拱=3.85），m

S—巷道断面积，m2

局部阻力

空气流经巷道的某些局部地点，因涡流与冲击等原因所造成的能量损失

3．减阻措施

①．扩大巷道断面

②．选用周长较小的井巷

③．减少巷道长度

④．避免巷道风量过大

⑤．尽可能避免断面突然扩大或缩小

⑥．尽可能避免拐直角弯

⑦.可能避免突然分叉、汇合

⑧．减少风速

⑨.理堆积物

二、通风方法

自然通风：利用自然条件产生的通风压力，使空气在井下巷道中流动的通风方法。

自然风压的影响因素：温差、井深、密度

三．矿通风方法

1．串联的特点：总风阻大，如上段发生事故污风会影响下风流。

2．并联通风优点

（1）并联总风阻、总阻力小，耗电省

串联并联比较

（2）并联各巷道风流都为新风

（3）若一条巷道发生事故，对其余巷道影响小

（4）并联各巷道风量可按需调节

3．对角巷道中的风流不稳定，可能反向甚至无风

K=

K=1，BC巷无风

K＞１，C→B

Ｋ＜１，B→C

五、矿井通风构筑物

矿井通风设施（通风构筑物）按用途不同分：

引导风流的设施（风硐、风桥、反风设施、导风板）

隔断风流的设施（防爆门、风墙、风门、防突门）

调节风流的设施（风窗）

按服务期不同分：

临时通风设施（服务年限3个月以下）

永久通风设施

一、风桥

在进风巷与回风巷交叉的地点须设置风桥

二、风墙

不通风、不行人行车的巷道内需设置风墙（密闭）

用来封闭采空区、火区和废弃的旧巷等

按服务年限长短，风墙分为永久性和临时性两种

三、风门

在人员和车辆可以通行、风流不能通过的巷道中建风门

通车风门间距要大于一列车的长度

行人风门间距不小于5m

风门应逆风开启；风门要能自动关闭。风门墙垛要用不燃性材料建筑，厚度不小于0.5m,严密不漏风；风门水沟要设反水池或挡风帘；风门前后5m无流砂杂物。

五、风窗

风窗是在风门上方开一小窗，并有可滑移的窗板用来改变窗口面积，使各风路中的风量满足调风的需要

第三节掘进工作面的通风

一、利用矿井全风压通风

1．用纵向风墙或风障导风

2．利用风筒导风

利用全风压通风管理方便，但风压小、风量低，只适用于短距离掘进巷道或两条长距离巷道同时掘进

二、引射器通风利用全风压通风管理方便，但风压小、风量低，只适用于短距离掘进巷道或两条长距离巷道同时掘进

二、引射器通风

《规程》第127条规定，掘进巷道必须采用矿井全风压通风或局部通风机通风。煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进通风方式应采用压入式，不得采用抽出式

混合式：长压短抽；抽出式风筒吸风口应安设瓦斯自动检测报警断电装置；抽、压局部通风机联动闭锁

瓦斯喷出区域和突出煤层的掘进通风方式必须采用压入式

第四节掘进通风管理

一、保证局部通风机安全运转

根据《规程》第128条、第129条的要求，应做到：

（1）局部通风机要有专人负责管理

（2）防循环风产生。压入式局部通风机和启动装置必须安装在进风巷道中，距回风口不小于10m；局部通风机吸入风量必须小于全风压供给该处的风量，以免发生循环风（循环风：一台局扇的回风部分或全部进入同一台局扇的进风流。）例：2000年3月3日四川省内江市向家寨煤矿井下的掘进头，采煤工人随意移动局部通风机而拉循环风，造成瓦斯积聚，在没有瓦斯检查工检查瓦斯情况下，工人违章用煤电钻动力电缆搭线爆破，短路产生火花引燃瓦斯，又有部分悬浮煤尘发生爆炸，造成6人死亡，伤10人，直接经济损失数十万元

例：四川省什邡市八角镇红旗煤矿，用一台5.5KW局部通风机向二号眼、三号眼两个碛头供风。矿井供风量严重不足，局部通风机拉循环风，未能将涌出的瓦斯及时稀释排出，煤电钻失爆产生火花，一平巷三号眼掘进碛头于2002年5月9日21时15分发生瓦斯爆炸事故，死亡5人，直接经济损失25万元

例：2002年4月24日19时15分，四川省攀枝花煤业（集团）有限责任公司花山煤矿+1030m水平四采区4234采煤工作面六号超前掘进碛头，爆破前断开风筒，造成瓦斯积聚，爆破时未使用水炮泥，封泥长度严重不足，爆破火花引起瓦斯爆炸，死亡24人，重伤3人，直接经济损失281万元

（3）必须采用抗静电、阻燃风筒

（4）低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电或与采煤工作面分开供电；在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，所有掘进工作面的局部通风机，都应装设三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电

（5）没有装备矿井安全监控系统的矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进工作面，必须装备甲烷风电闭锁装置或甲烷断电仪和风电闭锁装置。没有装备矿井安全监控系统的无瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须装备风电闭锁装置

（6）严禁使用三台或三台以上的局部通风机同时向一个掘进工作面供风；不得使用一台局部通风机同时向2个作业的掘进工作面供风，否则易造成掘进头风量不够例：2000年6月15日四川省攀枝花市仁和区下马家田煤矿一号井三号煤层掘进工作面，瓦斯爆炸，死亡6人，伤4人。原因是局部通风机不合格，吸风量不够，同一台局部通风机同时向三个作业的掘进工作面供风，风量严重不足（风筒出口风量不足20m3/min），瓦斯积聚，瓦斯检查工漏检，工人违章拆卸矿灯产生火花

（7）严格停开制度。使用局部通风机通风的掘进工作面，不得停风；因检修、停电等原因停风时，必须撤人、断电。局部通风机及其开关附近10m内风流中的瓦斯浓度不超过0.5%时，方可人工开动

（8）及时处理局部通风机的故障

二、减少风筒的漏风，提高有效风量

（1）应适当加大每节风筒长度，减少接头数（2）不断改进风筒的连接方法（3）及时修补风筒

（4）堵补风筒的针眼

三、降低风筒的风阻，增加通风距离

（1）适当选用大直径风筒

（2）提高安装质量，风筒须拉紧

（3）悬吊平直，靠帮靠顶，悬吊稳妥

（4）避免拐硬弯，可使用短节弯头或铁风筒弯头

（5）当直径不同的风筒相连时，应用过渡节

（6）当风筒中有积水时，须及时放出，防变形、损坏

风筒双反边:顺着风流的方向,将上一节风筒的铁圈插入下一节风筒的铁圈内,使其平行、筘紧；之后将上一节风筒的反边顺风流方向翻过来压在下一节风筒的圈上，之后逆风流方向将两节风筒的反边都翻过来压在上一节风筒的圈上。

四、掘进通风安全技术装备系列化

1．保证局部通风机稳定运转的装置

（1）双风机、双电源、自动换机和风筒自动倒风装置（2）三专两闭锁装置

（3）局部通风机开停传感器

2．加强瓦斯检查监测

3．综合防尘措施

4．防火防爆安全措施

5．隔爆与自救措施

第三章：矿井通风技术测定

《规程》第105条，矿井每十天进行一次全面测风

一、测风仪表

风表根据测量范围可分为:

高速（＞10m/s）

中速（0.5～10m/s）

低速(0.3～0.5m/s)

表=n/t

式中表—表速，m/s

n—风表读数

t—测定时间，s

=a+b

式中—真风速（扣除风表误差后的风速），m/s

a、b—常数

二、测风地点的选择

测风站

四、测风方法

1、侧身法

2、迎面法

平均风速由下式计算：

=K

式中K—校正系数，侧身法时K=(S-0.4)/S，迎面法时K=1.14

五、井巷风量

Q=S

式中Q—井巷风量，m3/s

S—测风地点的井巷断面积，m2

—井巷平均风速，m/s

六、风表测风注意事项

(1)防风表倒转出现读数误差

(2)风表距人不能太近

(3)风表均匀移动以免测值偏大或偏小

(4)一断面测风次数不少于三次，相互误差不超过5%

(5)所用风表与所测风速要适应

(6)人、车过时不测

(7)风门开启时不测

(8)测风时防冒顶、触电

(9)严禁挤压测风工具

(10)风表起点距底板约200mm、距邦约200mm，第一线距邦不大于200mm。每一线的时间距离要均匀。

七、烟雾法

当风速小于0.1～0.2m/s时

=KL/t

式中K—校正系数，取0.8～0.９

L—烟雾流经的距离,m

t—烟雾流经的时间,s第四节井巷漏风的控制

一、漏风的原因

漏风主要是由于漏风区两端有压差造成的

二、漏风的分类

矿井漏风按其地点可分为外部漏风和内部漏风

按照漏风分布的性质可以分为局部漏风和连续分布漏风

三、衡量矿井漏风程度的指标矿井有效风量是矿井各独立用风地点的风量之和

例：某矿井总风量为800米3/分，主要通风机风量为840米3/分。有2个采煤工作面，每个供风量200米3/分；有1个备用工作面，供风量100米3/分；有2个掘进工作面，每个供风量100米3/分；有采区绞车房及变电硐室各1个，每个供风量60米3/分。其中有1个采煤工作面与1个掘进工作面串联通风，其余用风地点都独立通风，无独立通风的其他地点，计算矿井漏风指标。

因为有1个采煤工作面与1个掘进工作面串联通风，计算矿井有效风量时只计算1个，选择2个风量中最大的，即200米3/分。

矿井有效风量=200×2+100+100+60×2

=720米3/分

矿井有效风量率=720×100%/840

=85.7%

矿井外部漏风量率

=（840-800）×100%/840=4.8%

矿井内部漏风量率

=（800-720）×100%/840=9.5%

第三章矿尘防治

第一节矿尘的基本知识

一、矿尘的分类

煤尘：颗粒直径小于1mm的煤炭颗粒，一般煤尘中游离sio2的含量小于1%。

岩尘：颗粒直径小于5mm的岩石颗粒，一般煤尘中游离sio2的含量小于1%。

呼吸性粉尘：主要指粒径为5μm以下的微细尘粒，它能通过人体上呼吸道进入肺区，是导致尘肺病的病因。

煤尘堆积：井下巷道有厚度超过2mm，连续长度超过5米的煤尘。

主要水槽（重型）按400L/m2、辅助水槽（轻型）按200L/m2计算水量。

水槽棚垂直于巷道轴线方向，靠顶板横向安设，并符合

二、矿尘的危害

1.污染工业场所，引进职业病；

2.某些矿尘在一定条件下可以爆炸；

3.加速机器磨损，缩短精密仪器的寿命。

4.降低工业场所的能见度，增加工伤事故的发生。

二、《规程》对矿尘浓度和风速的要求一、矿井瓦斯防治

矿井瓦斯是指煤矿井下从煤、岩层中涌出的以及生产过程中产生的以甲烷（CH4）为主的有毒有害气体的总称，有时单独指甲烷。甲烷是一种无色、无味、无臭的气体，比空气轻。风速较低时，瓦斯会积聚在巷道顶部及冒顶处上部，因此，必须加强这些地方瓦斯的检查和处理。瓦斯具有很强的渗透性，即在一定的瓦斯压力和地压力共同作用下，瓦斯能从煤岩体中向采掘空间涌出，甚至喷出或突出。

1.矿井瓦斯的危害

矿井瓦斯给安全生产带来极大的威胁，主要表现在以下几个方面：

（1）井下空气中瓦斯浓度较高时，会相对地降低空气中氧气含量，使人窒息死亡。

（2）瓦斯爆炸后产生高温，即爆炸产生的热量迅速加热周围空气，一般情况下温度在1850℃以上；瓦斯爆炸后产生高压，即周围气体温度急剧升高时，就必然引起气体压力的突然增大，一般爆炸后的压力可以达到爆炸前的9倍；瓦斯爆炸后产生正向及反向冲击，直接造成人员伤亡、设备损失，巷道破坏；瓦斯爆炸后产生一氧化碳等有害气体，使人中毒而亡；瓦斯爆炸要消耗大量氧气，使爆炸现场氧气浓度急剧下降，使人窒息而亡。（3）某些地区煤（岩）体内的瓦斯量较大时，瓦斯会因采掘活动的影响而以突然的、猛烈的形式被释放出来，同时带出大量的煤（岩），直接造成人员伤亡，设备、设施或巷道的破坏。

2.矿井瓦斯涌出及瓦斯等级（1）瓦斯涌出的概念

矿井在生产或建设过，煤体受到破坏，贮存在煤体内的部分瓦斯就会离开煤体而涌入采掘空间，这种现象叫做瓦斯涌出。

（2）瓦斯涌出的形式

1）普通涌出。瓦斯沿着煤、岩体内的微细空隙缓缓地、连续地涌向采掘空间的现象，称为矿井瓦斯的普通涌出。

2）特殊涌出。如果煤岩层中含有大量瓦斯，采掘工作进入这些地段时，这些瓦斯就会在极端内，突然大量地涌出，可能还伴有碎煤或岩块，这种现象叫特殊涌出。它包括瓦斯喷出及煤与瓦斯突出。

（3）瓦斯涌出量

矿井瓦斯涌出量是指矿井在生产过程中实际涌进巷道的瓦斯量。表示矿井瓦斯涌出量的方法有两种。

1）绝对瓦斯涌出量。单位时间内涌进采掘巷道的瓦斯量，称为绝对瓦斯涌出量。用m3/min或m3/d表示。

2）相对瓦斯涌出量。矿井在正常生产条件下，平均日产1t煤所涌出的瓦斯量，用m3/t表示。

（4）影响瓦斯涌出的因素。

1）开采规模。开采范围越大，瓦斯涌出量越大。

2）开采深度。开采深度越深，瓦斯涌出量越大。

3）煤层瓦斯含量。它是影响瓦斯涌出量的决定因素。瓦斯含量越高，其涌出量就越大。

4）地面大气压力的变化。地面大气压力增大，矿井瓦斯涌出量减少；相反，则瓦斯涌出量增大。

5）生产工艺。打眼、放炮、落煤时，瓦斯涌出量增加；其余时间瓦斯涌出量减少。

6）矿井通风压力。抽出式通风的矿井瓦斯涌出量大；压入式通风的矿井，瓦斯涌出量见效。

7）开采顺序、采煤方法、顶板管理、采空区管理以及开采层的地质构造都对瓦斯涌出量的影响较大。因此，可根据矿井的具体条件，找出主要影响因素，采取有效的防治措施。

（5）矿井瓦斯等级的确定

《煤矿安全规程》规定：矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分。划分的类型有：

1）低瓦斯矿井。矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t，且矿井绝对瓦斯涌出量小于40m3/min。

2）高瓦斯矿井。矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。

3）煤与瓦斯突出矿井。

矿井按照瓦斯涌出量的大小和瓦斯涌出的不同形式，划分成不同类型的瓦斯矿井，以便于矿井开采设计、便于矿井的安全管理、便于矿井设备的选择和资金投入。

3.瓦斯爆炸的条件及其影响因素

瓦斯爆炸的条件是：一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气，三者缺一不可。

（1）瓦斯浓度

瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们在把空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为5%—16%，5%为爆炸下限，16%为爆炸上限

瓦斯爆炸界限不是固定不变的，它受许多因素的影响。

1）可燃气体的混入，使瓦斯爆炸界限扩大。

2）惰性气体的混入，降低了氧浓度，使瓦斯爆炸的危险性和爆炸界限降低。

3）煤尘掺入可降低瓦斯爆炸下限。

4）瓦斯与空气混合气体的初始压力越大，爆炸界限范围越大。

5）瓦斯与空气混合气体的初始温度越高，爆炸界限范围越大。（2）引火温度

瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。一般认为瓦斯的引火温度是650—750℃。但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化，当瓦斯含量在7%—8%时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引火温度降低；在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。

（3）氧气浓度

当氧浓度低于12%时，混合气体中的瓦斯失去爆炸性。正确认识氧含量对瓦斯爆炸的作用，对密闭或启封火区及对封闭火区灭火时，判断火区内有无瓦斯爆炸性均有指导意义。

4.预防瓦斯爆炸的措施

预防爆炸三个条件缺一不可，由于《煤矿安全规程》规定井下空气中氧浓度不能低于20%，因此，预防瓦斯爆炸的有效措施，主要从防止瓦斯积聚和消除火源着手。

（1）防止瓦斯积聚的措施

所谓瓦斯积聚是指瓦斯浓度超过2%，其体积超过0.5m3的现象。防止瓦斯积聚的方法有：

1）加强通风。防止瓦斯积聚的最主要的措施是加强通风。矿井建立一个完善合理的矿井通风现象，做到稳定、可靠、连续地向井下所有用风地点输送足够数量的新鲜空气，以保证及时排除和冲淡矿井瓦斯和粉尘，使井下各处的瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》的要求。

2）严格检查和监测井下瓦斯浓度。严格检查矿井的通风状况及瓦斯浓度的变化是瓦斯矿井重要的日常管理工作，它是防止瓦斯事故的前提。为了防止漏检，除加强管理，加强教育，提高工作者的责任心之外，还必须应用现代化装备，采用先进的瓦斯自动检测报警装置。

3）及时处理积聚瓦斯。《煤矿安全规程》规定，每一矿井必须从采掘生产管理上采取措施，防止瓦斯积聚。当发生瓦斯积聚时，必须及时处理，这是矿井日常瓦斯管理工作的重要内容，是预防瓦斯爆炸的关键工作。

生产中容易积聚瓦斯的地点有：采煤工作面上隅角、独头掘进工作面的巷道隅角、采煤机附近、顶板冒落的空洞内、停风的盲巷中、低风速巷道的顶板附近、综采工作面放煤口及采空区边界处、发生瓦斯喷出的地点等。处理局部积聚瓦斯的方法主要：加大风速及风量、密闭隔离和抽放瓦斯三种。4）抽放瓦斯。对于采用一般通风方法不能解决瓦斯超限的矿井或工作面，可以采用抽放瓦斯的方法，将瓦斯抽至地面加以储存利用或排除。（2）防止瓦斯引燃的措施防止瓦斯引燃的原则：禁止一切非生产需要的火源下井；对生产中可能发生的热源严加管理；防止热源产生或限制其引燃瓦斯的能力。

1）加强明火管理。按照《煤矿安全规程》的规定：严禁烟火进入井下；井下严禁使用灯泡取暖或使用电炉；井下禁止打开矿灯外壳；井口房、瓦斯抽放站及通风机房周围20m内禁止使用明火；井下焊接时，应严格遵守有关规定，严格井下火区的管理等。任何人发现井下火灾时，应立即采取一切可能的办法直接灭火，并迅速报告矿调度室。

2）消除电器火花。井下使用的电气设备及供电网络，都必须符合《煤矿安全规程》的有关要求。要保证电气设备的防爆性能好，消除电器火花的产生。

3）防止静电火源。矿井中使用的高分子材料（如塑料、橡胶、树脂）制品，其表面电阻应低于规定值。洒水、排水用塑料管壁表面电阻应小于109Ω，压风管、喷浆管壁表面电阻应小于108Ω，抽放瓦斯用管壁表面电阻应小于106Ω。

4）防止摩擦火花。由于机械化程度的不断提高，机械摩擦、冲击火花引起的燃烧危险增加了。为防止由此而发生瓦斯爆炸事故，采取的措施有：在摩擦发热的部件上安设过热保护装置（如液压联轴器上的易熔合金塞），温度检测报警断电装置，利用难引燃性合金工具，在摩擦部件的金属表面溶敷活性小的金属（如铬），使形成的摩擦火花难以引燃瓦斯。

5）严格放炮制度。有瓦斯爆炸危险的煤层中，采掘工作面只准使用煤矿安全炸药和瞬发电雷管，在使用毫秒烟气电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。打眼、放炮和封泥都必须符合《煤矿安全规程》的规定。严禁放糊炮、明火放炮和一次装药分次放炮。

5.采掘工作面的瓦斯管理与突出预防措施

（1）采掘工作面瓦斯管理

1）加强对通风专业队伍的管理，层层建立安全责任制。

2）加强工作面瓦斯监测，严格执行各项瓦斯管理制度。

3）加强掘进工作面通风管理。

4）搞好隔爆设施管理。

5）加强火源管理，消除引爆条件。

①采掘工作面电气设备检修维护要实行包机、包片和定期检修制度，保证综合保护灵敏可靠；严禁带电作业；杜绝“鸡爪子”“羊尾巴”、明接头等。②严格放炮管理，必须执行“一炮三检制”“三人连锁放炮制”。

（2）煤与瓦斯突出的预防措施。

在防治煤与瓦斯突出的实践中，我国总结了一套行之有效的综合防突措施，习惯上称为“四位一体”的防突措施，即突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验和安全防护措施。

突出危险性预测。分为区域突出危险性预测和工作面突出危险性预测。

区域突出危险性预测。其任务是确定井田内煤层和煤层区域的煤与瓦斯突出危险性。

区域预测是对新矿井、新采区或新水平进行突出危险性的分类，将其分为突出危险区、突出威胁区和无突出危险区。因被预测的煤层还未被揭露，只能通过钻孔、煤样进行测定煤层中的瓦斯压力和化验煤样的物理力学性质，或用上水平、邻近矿井的瓦斯、地质资料进行类比，得出结论。目前，采用单向指标法、地质统计法和综合指标法进行区域预测，近几年又研究使用物探的方法对突出煤层进行区域预测。

工作面突出危险性预测，其预测工作是在生产过程中进行的，又称为日常预测。包

括石门揭煤工作面、煤巷掘进工作面和采煤工作面突出危险性预测。目前，我国大多采用接触式预测方法，以钻孔排粉量、钻孔瓦斯涌出初速度或者钻屑瓦斯解吸特征作为日常预测突出危险性的判断依据。近几年来，我国已开展了非接触式预测突出危险性的方法，如煤体温度变化监测、瓦斯涌出动态检测等的研究和应用。

2）煤与瓦斯突出防治措施。煤与瓦斯突出防治措施是在预测突出危险性的基础上实施防突工作极其重要的环节。防突措施分为区域性措施和局部性防突措施。

区域性防突措施包括开采保护层、预抽突出煤层瓦斯、突出煤层注水等。这些措施的作用在于消除与减弱应力集中，使突出层卸压与排放瓦斯，从而消除大面积的煤层区域突出危险性。

局部性防突措施包括超前抽放钻孔、松动爆破、水力冲孔、卸压槽、金属骨架等。这些措施的作用在于使突出煤层采掘工作面前方煤体产生地应力减弱、集中应力解除与瓦斯抽放的效果，从而消除突出危险性。

3）防突措施的效果检验。防突措施的检验就是根据煤与瓦斯突出预测中的有关规定，

对采取措施后的煤层再进行一次突出危险性指标的测定，根据实测的指标值判断是否降到临界值以下、有无突出危险。如果检验结果表明防突措施有效，就可以在采取安全防护措施后继续采掘作业。如果检验该防突措施无效或效果不好，就必须采取附加措施并经检验有效后，方可采取安全防护措施继续作业。防突措施效果检验的方法与工作面突出危险性预测方法基本相同。

4）安全防护措施。其目的在于预测失误或防突措施失效后发生突出时，避免造成人员伤害，从而建立起防止突出事故的第二道保障线。安全防护措施主要包括岩巷揭穿突出煤层的震动放炮、远距离放炮、反向风门、避难所、挡栏设施、压风自救系统和隔离式自救器等。

实践证明，“四位一体”综合防突措施体系，使我们防突技术提高到一个新的水平。

二、矿井火灾防治

1.矿井火灾的危害

火灾是矿山的五大自然灾害之一。井下发生火灾，不仅会造成资源的损失、设备设施的损坏，导致生产中断，而且更为严重的是会直接威胁矿工的生命安全。

矿井火灾的危害具体表现在以下几个方面：

（1）井下发生火灾后，产生大量的有害气体。高温烟流德众一氧化碳、二氧化碳等气体会使人员窒息、中毒，严重威胁着矿工的生命安全。（2）引起瓦斯、煤尘爆炸。在有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井，火灾不仅会直接导致瓦斯、煤尘爆炸，就是在处理火灾事故中，也极易诱发瓦斯、煤尘爆炸事故，从而扩大灾情。

（3）产生再生火源。炽热的含挥发性气体的烟流与相接巷道新鲜风流交汇燃烧，火源下风侧可能出现若干再生火源，使煤炭资源大量被烧毁或冻结、损坏机械设备。

（4）产生火风压。火风压是指火灾产生的高温烟流流经有标高差的井巷所产生的附加风压。火风压常会造成风流紊乱，使某些井巷的风流方向发生逆转现象，导致受灾范围扩大，容易使灭火人员陷入获区。

2.矿井火灾的分类

根据发生火灾的原因不同，一般把矿井火灾分为两类：外因火灾和内因火灾。

（1）外因火灾

外因火灾是指由外部火源引起的火灾。

外因火灾的特点是突然发生、火势凶猛、可防性差，可能发生在井下任何地点，但多数发生在井口房、井筒、机电硐室、火药库以及安装有机电设备的巷道或工作面内，如果不能及时处理，往往可能酿成重特大事故。

（2）内因火灾

内因火灾又称自然火灾。由于煤炭或其他易燃物自身氧化积热，发生燃烧引起的火灾。内因火灾的特点是发生在有限的条件下，有预兆，燃烧过程较为缓慢，伴生有害气体，不易早期发现，且火源隐蔽，有些发火地点很难接近，灭火难度大，时间长。内因火灾大多数发生在采空区、遗留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的冒高处以及浮煤堆积的地点。

3.外因火灾的防治

（1）防止火源的产生

1）加强明火管理。严格杜绝火源。严禁将烟火带入井下，严禁井下吸烟，井口房和通风机房附近20m内严禁烟火，也不准用火炉取暖。井下严禁使用灯泡或电炉取暖。

2）井下和井口房内不得从事电焊、电焊作业，必须作业时要严格按《煤矿安全规程》的规定执行。

3）地面木料场、矸石山、炉灰场与进风井的距离不得小于80m。不得将矸石山或炉灰场在进风井的主导风上风侧，也不得设在表土10以内有煤层的地面上和设在有漏风的采空区上方的塌陷范围内。

4）严禁在井下存放用完后剩下的汽油、没有和变压器油。

（2）采用不燃性材料支护

新建矿井的永久井架和井口房、以井口为中心的联合建筑井筒、平硐与各水平的连接处及井底车场，主要绞车道与主要运输巷、回风巷的连接处，井下机电设备硐室，主要巷道内带式输送机机头前后两端各20m范围内，都必须用不燃性材料支护。

（3）防止电气火灾

电气火灾是指发生在各种电气设备上的火灾，常因供电过负荷、电气元件接触不良、操作失误产生电弧火花引起。

预防电气火灾的措施是：机电设备应正确选用熔断器（片），正确使用检漏继电器，当电流短路、过载或接地时能及时切断电源；电缆接头必须使用防爆接线盒，严禁使用“鸡爪子”和“羊尾巴”接头；严禁违章使用和操作井下电气设备等。

（4）防止摩擦火花引起火灾

随着煤矿机械化程度的提高，必须做好井下机械运转部分的保养和维护工作，防止摩擦和冲击产生火花，引起火灾。

（5）防止火灾扩大

1）设置消防材料库。消防材料库的作用是储存消防材料以便发生火灾时迅速而有效地灭火。因此，每一矿井必须在井上下设置符合要求的消防材料库。

2）设置防火门。在进风井口、井底车场与井筒连接处、部分专用硐室出口处等位置都必须设置防火铁门。防火铁门必须易于关闭严密，一旦发生火灾能及时关闭。

3）设置消防水池和井下消防水管系统。每一矿井必须在地面设置消防水池和在井下设置消防管路系统。

4）及时发现初起火灾。及时发现初起外因火灾是防止其发展和控制其危害的一个重要措施。除用感觉器官（眼睛、鼻子、皮肤等）来察觉初起火灾外，还可用标志性气体、火灾监测器、温升变色涂料等来科学地判断。

（6）外因火灾的灭火方法

常用的灭火方法有三种：直接灭火法、隔绝灭火法和联合灭火法。

1）直接灭火法。直接灭火法包括以下几种：

①清除可燃物。将着火带及附近已发热或正燃烧的可燃物挖出并运出井外。这是扑灭火灾最彻底的方法，但是采用这种方法的条件是：火灾处于初起阶段，涉及范围不大；火区无瓦斯、无煤尘爆炸危险；火源位于人员可直接到达的地点。

②用水灭火。用水灭火，简单易行，经济有效。其作用是：强力水流把燃烧物的火焰压灭，使燃烧物充分浸湿而阻止其继续燃烧；水有很大的吸热能力，能使燃烧物冷却降温；水遇火蒸发成大量水蒸气，能冲淡灾区空气中氧的浓度，并使燃烧物表面与空气隔绝。因此水有较强的灭火作用。

用水灭火应注意的问题：供水量要充足，否则，高温火源会使水分解成具有爆炸性和氢和一氧化碳混合气体（又称水煤气），带来新的危险；灭火人员一定要站在火源的上风侧，并应保持正常通风，回风道要通畅以便将火烟和水蒸气引入回风道排出；当火势旺时，应先将水流射向火源外围，不要直射火源中心；水能导电，因此，用水扑灭电器火灾时，应先切断电源，然后灭火；水比油密度大，油浮在水的表面，可以随水流动而扩大火灾面积，因此，不能用水扑灭油类火灾；灭火过程中，要随时检查火区附近的瓦斯、一氧化碳浓度。

③用砂子（或岩粉）灭火。把砂子（或岩粉）直接撒在燃烧物体上能隔绝空气，将火扑灭。通常用来扑灭初起的电气设备火灾与油类火灾。

④用划分灭火器灭火。目前矿山使用的化学灭火器有两类：

泡沫灭火器。使用时将灭火器倒置，使内外瓶中的酸性溶液和碱性溶液互相混合，发生化学反应，形成大量充满二氧化碳的气泡喷射出去，覆盖在燃烧物体上隔绝空气。在扑灭电器火灾时，应首先切断电源。

干粉灭火器。目前矿用干粉灭火器以磷酸铵粉为主药剂。在高温作用下磷酸铵粉末进行一系列分解吸热反应，将火灾扑灭。目前适合于井下使用的干粉灭火器有灭火手雷和喷粉灭火器。

⑤高倍数泡沫灭火。远距离高倍数泡沫灭火是将高倍数起泡剂与压力水混合后在风扇的吹动下，经过两层锥形发泡线网，形成大量的泡沫涌向火源扑灭火灾。其原理是泡沫遇到高温而蒸发成水蒸气，吸收大量的热，使温度迅速下降，同时，大量的水蒸气能降低火源周围空气中的氧气含量，泡沫又迅速包围燃烧物，使火与空气隔绝而熄灭。

2）隔绝灭火法。当井下火灾发展到不能直接被扑灭时，应在所有通往火区的巷道内砌筑密闭墙，使火源与外界隔绝，当火区内的氧气消耗完后，火灾自行熄灭。

在建筑密闭墙时，一般先建进风侧，后建回风侧。在有瓦斯涌出的火区，为防止瓦斯积聚，进回风两侧要同时建筑密闭墙，同时封闭。对有发生瓦斯爆炸危险的火区，为保证救灾人员和建筑密闭墙人员的安全，应尽快地建筑一道防爆墙。防爆墙一般用砂子、黄土、炉灰等装在编织袋或麻袋内，建成5—6m厚砂袋墙。

3）联合灭火法。在单独采用一种方法达不到灭火目的，或灭火时间太长时，可将直接灭火法和隔绝灭火法联合起来运用，称为联合灭火法。归纳起来有以下几种：①先隔绝，然后打开密闭墙用水直接灭火。

②包围缩小火区，然后进行封闭。

③移动密闭墙逐渐缩小火区，分段灭火。

④先封闭再灌浆灭火。

⑤封闭火区后注入惰性气体，加速灭火。

⑥封闭火区，采用均压（火区进风侧和回风侧的风压差接近于零）灭火。

三、矿尘防治

1.矿尘的产生及其危害

（1）在煤矿建设和生产过程中，如钻眼工作、炸药爆破、掘进机和采煤机作业、矿物的装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘。一般来说，在现有防尘技术措施条件下，各生产环节产尘量比例大致是：采煤工作面占45%—80%，掘进工作面占20%—30%，锚喷作业点占10%—15%，运输通风巷道占5%—10%，其他作业点占2%—5%。各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量增大。

矿尘按其成分可分为岩尘、煤尘和水泥粉尘三类。按其存在状态分为浮尘和落尘，浮尘是悬浮于矿内空气中的矿尘，落尘是从矿内空气中沉落下来的矿尘。（2）矿尘的危害

1）对人体的危害。人长期吸入矿尘后，轻者会患呼吸道炎症，重者会患尘肺病。矿尘对人体的危害还有皮肤病、眼病和慢性中毒（如矿尘中含有铅、汞等有毒粉尘）。

2）煤尘在一定条件下可以爆炸。煤尘能够在完全没有瓦斯存在的情况下爆炸，对于瓦斯矿井，煤尘则有可能与瓦斯同时爆炸。

3）降低工作场所能见度，容易发生工伤事故。在一些综采工作面割煤时，工作面煤尘浓度高达4000—8000mg/m3，工作面能见度极低，往往会导致人员误操作或不能及时发现事故隐患，增加了发生人身事故的可能性。

4）加速机械磨损，缩短设备使用寿命。随着煤矿机械化、电气化、自动化程度的提高，矿尘对设备性能及其使用寿命的影响会越来越突出，应引起高度的重视。

2.煤尘爆炸及预防

（1）煤尘爆炸的条件

煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性，并在空气中有一定浓度；存在能引燃煤尘爆炸的热源；有足够氧浓度的空气。

1）具有一定浓度的能够爆炸的煤尘云。有的煤尘具有爆炸性，有的不具有爆炸性。具有爆炸性的煤尘只有在空气中呈浮游状态并具有一定的浓度时才能发生爆炸。

能形成爆炸的浮游煤尘浓度的范围，叫煤尘爆炸界限。试验表明，煤尘爆炸下限为45g/m3，上限为1500—2000g/m3。爆炸力最强的煤尘浓度为300—400g/m3。

2）高温的热源。能够引燃煤尘爆炸的热源温度变化的范围是比较大的，它与煤尘中挥发分含量有关。我国煤尘爆炸的引燃温度变化大约在610—1050℃之间，烟煤一般650—900℃。煤矿井下能点燃煤尘的高温火源主要为：爆破时出现的火焰、电气火花、电弧、静电放电、冲击火花、摩擦高温、井下火灾和瓦斯爆炸等。

3）空气中氧浓度。空气中氧含量低于18%时，煤尘就不会爆炸。但必须注意，空气中氧浓度虽然减至18%以下，并不能完全防止瓦斯与煤尘在空气中的混合物爆炸。

（2）预防煤尘爆炸的技术措施

预防煤尘爆炸的技术措施主要包括防尘措施、防止煤尘引燃的措施和各报措施三个方面。

1）防尘措施

①煤层注水湿润煤体。在采煤和掘进之前，利用钻孔向煤层注入压力水，使水沿着煤层的层理、节理或裂隙向四周扩散并渗入到煤体的微孔中去，增加煤的水分，使煤体和其内部的原生煤尘都预先湿润。同时，使煤体的塑性增强，以减少采煤时生成煤尘的数量。这是防治煤尘的一项根本措施。

②采空区灌水。采空区灌水也是一种预先湿润煤体的防尘方法，当采用下行垮落法分层开采活煤层、近距离且无隔水层法开采煤层群或急倾斜水平分层法采煤时，可以利用往采空区灌水的方法，以润湿下分层下组煤的煤层，防止开采时生成大量的煤尘。

③湿式打眼。在工作面使用电钻或风钻打炮眼时，将压力水经过钻杆中央的水孔送到炮眼底部，将粉尘湿润后从炮眼中冲洗出来，从而达到降尘的目的。

④水封爆破和水炮泥。水封爆破和水炮泥都是由钻孔注水湿润煤体演变而来的，它是将注水和爆破联合起来，不仅起到消除炮烟和防尘作用，而且还提高了炸药的爆破效果。

⑤喷雾洒水降尘。喷雾撒水是将压力水通过特制的喷嘴喷出，使水流雾化成细小的水滴散布在空气中，将漂浮的尘粒湿润下沉，防止飞扬。喷雾洒水简单方便，广泛应用于采掘机械切割、工作面爆破、煤炭装载、运输转载、液压支架前移、单体支柱放顶等井下作业过程中。

⑥合理的风速。风速同空气中含尘量的关系比较密切，风速太小，不能把悬浮的煤尘及时吹出工作面，使空气中含尘量增加；风速太大，虽然将浮尘吹走，但是也把大量的落尘吹扬起，增加工作面的煤尘浓度。因此，工作面的风速以控制在1.2—1.6m/s为宜。

⑦消除落尘。沉积在巷道四周的煤尘，一旦受到振动和冲击会再度飞扬起来，为煤尘爆炸创造条件。必须及时清除巷道中的浮煤，清扫或冲洗沉积煤尘，定期散布岩粉，定期对主要大巷刷浆。

2）防止煤尘引燃的措施。防止煤尘引燃的措施与防止瓦斯引燃的措施基本相同，参见“矿井瓦斯防治”。

3）隔爆措施。隔爆措施就是将已发生的煤尘爆炸或瓦斯煤尘爆炸限制在一定区域，尽量减少爆炸产生的危害而采取的技术措施。其主要措施是设置被动式隔爆装置和用自动抑爆装置。

①被动式隔爆装置。被动式隔爆装置是借助于爆炸冲击波的动力使隔爆装置动作（岩粉槽、水槽破碎，水袋脱钩），并抛洒消焰剂形成抑制带，扑灭滞后于冲击波传播的爆炸火焰，以阻止爆炸的传播。最早采用的撒布岩粉和设置普通岩粉棚方法，虽然防止传播效果好，但岩粉暴露在潮湿空气中，极易受潮而失去消焰剂功效，频繁更换岩粉的工作量较大。因此我国矿山已几乎不采用这两种方法。在20世纪80年代，我国开发使用了隔爆水槽和隔爆水袋，以水为消焰剂，方便安装和使用，得到了广泛应用。

②自动抑制装置。自动抑爆装置的作用原理是：利用传感器测量煤尘爆炸所产生的各种物理参数并迅速转换成电信号，指令机构的演算器根据这些电信号准确地计算出爆炸火焰的传播速度，并在最恰当的时间发出动作信号，喷洒机构及时喷出消焰剂，准确可靠地扑灭爆炸火焰，阻止爆炸的传播。

四、矿井水灾防治

1.矿进水灾的原因及危害

（1）矿井火灾的概念

1）矿井突水。井巷、工作面与含水层、被淹巷道、地表水体和含水的裂隙带、溶洞、洞穴、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等接近或沟通而导致的突然出水事故，称为矿井突水（亦称矿井透水）。

2）矿井水灾。矿区内的大气降水、地表水、地下水通过各种通道涌入井下，称为矿井涌水。当矿井涌水量超过矿井正常的排水能力时，将发生水灾。

凡是影响矿井正常生产活动、威胁矿井安全生产、增加生产成本和使矿井局部或全部被淹没的矿井涌水事故，称为矿井水灾（亦称矿井水害）。

（2）矿井实在发生的条件。

1）矿山常见的水源。①大气降水。从天空降到地面的雨和雪、冰、雹等融化的水，称为大气降水。②地表水。地球表面江、湖、河、海、水池、水库、沼泽、积水洼地等处的水均为地表水。③潜水。埋藏在地表以下第一个融水层以上的地下水称为潜水。潜水一般分布在地下浅部第四纪松散沉积层的空隙和出露地表的岩石裂隙中。潜水主要由大气降水和地表水补给。④承压水。处于两个隔水层中间的地下水，称为承压水（或称自流水）。石灰岩裂隙及溶洞中的水为承压水，它具有很大的水量和压力，对矿山生产威胁极大。⑤老空积水。已经采掘过的采空区和废弃的旧巷道或溶洞，由于长期停止排水而积存的地下水，称为老空积水。⑥断层水。处于断层破碎带中的水，称为断层水。断层带往往是许多含水层的通道，因此，断层水往往水源充足，对矿井的威胁极大。

2）矿井水灾的通道。水源进入矿井的可能通道有：井筒、断层破碎带、采掘形成的裂缝、陷落柱、采空区、井下巷道和封堵不严的钻孔等。

（3）矿井水灾发生的主要原因

造成矿井水灾的原因是多方面的，归纳起来主要有：

1）地面防洪、防水措施不当。因对防洪设施管理不善，雨季山洪由井筒或塌陷裂隙大量灌入井下造成在

2）水文地质情况不清。对老空积水、充水断层、陷落柱、钻孔、强含水层水量和水压等情况不清楚，因而在施工中造成水害事故。

3）井巷位置设计不合理。将井巷置于不良的地质条件中或距强含水层太近，导致透水。

4）乱采乱挖破坏了防水煤柱或岩柱造成透水。

5）排水设备失修，水仓不按时清挖，突水时，失去排水能力而淹井。

6）没有执行“有疑必探，先探后掘”的探放水原则，或者探放水措施不严密，盲目施工造成突水淹井事故。

7）测量工作失误，导致巷道穿透积水区而造成透水。

8）出现透水征兆未察觉、未重视，或处理方法不当而造成透水。

9）施工措施不力，工程质量低劣，致使井巷严重坍塌冒顶，导致地下水或地表水灌入矿井。

10）在水文地质条件复杂、有突水淹井危险的矿井，需要安设防水闸门而未安设，或防水闸门安设不合格以及年久失修关闭不严而造成淹井。

11）钻孔封闭不合格或没有封孔，成为各水体之间的垂直联络通道。当采掘工作面和这些钻孔相遇时，便发生透水事故。

（4）矿井水灾的危害

矿井水灾的危害具体表现在以下几方面：

1）如果排水系统不完善，会造成涌水四溢，巷道到处是泥水，使作业环境恶化，给安全生产和文明生产造成不利影响。

2）顶板淋水、煤壁渗水，使巷道内空气湿度加大，影响职工的身体健康。

3）矿井水量越大，排水设备和排水费用越高，不仅增加生产成本，而且增加了管理工作难度。

4）矿井水对机器设备和金属材料产生腐蚀作用，缩短其使用寿命，增加生产成本。

5）矿井涌水量一旦超过排水能力或突然涌水，轻则造成井巷或采区被淹，重则造成人员伤亡和财产损失。

2.地面防治水

地面防治水是指在地面修筑一些防排水工程，防止或减少大气降水和地表水涌入工业场地或通过渗漏区流入井下，它是保证矿井安全生产的第一道防线，这对于以降雨和地表水为主要涌水来源的矿井尤为重要。对于雨季受水威胁的矿井，应制定雨季防治水措施，并应组织抢险队伍，储备足够的防洪抢险物质。井口及工业场地内建筑物的高程低于当地历年最高洪水位时，必须修筑堤坝、沟渠或采取其他防排水措施。

3.井下防治水

防治矿井水灾的原则，是在保证矿井安全生产的前提下，以防为主，防治结合。矿井水灾的防治方法，可归纳为“查、探、放、截、堵、排”六个字的综合防治措施。

（1）掌握矿井的水文地质资料

水文地质资料是制定防水措施的依据。因此，必须查明矿井水源和可能涌水的通道从而编制防治水计划，并组织实施。主要内容包括以下几个方面：

1）收集地面气象、降水量与河流水文资料，查明地表水体分布、水量和补给、排泄等情况，查明洪水对矿井的影响程度。

2）掌握井田范围内冲击层、含水层的情况。

3）掌握断层和裂隙的分布情况。

4）调查老窑和现采小窑的开采范围、采空区的积水和分布状况。

5）掌握采动后顶板破碎及地表陷落情况。

（2）井下探水

“有疑必探，先探后掘”是采掘工作必须遵循的原则，也是预防井下水害事故发生的重要方法。当采掘工作面接近有突水危险区域时，必须采用探放水方法，查明采掘工作面前方的水情，并将水有控制地放出，以保证采掘工作面安全生产。

采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水：

1）接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻矿时。

2）接近含水层、导水断层、溶洞或导水陷落柱时。

3）打开隔离煤柱放水时。

4）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。

5）接近有出水可能的钻孔时。

6）接近有水的灌浆区时。

7）接近其他可能出水地区时。

（3）放水（疏干）

掌握和探明地下水源之后，应采取一定的措施，有计划地将威胁性水源全部或部分放出，并排出地面。它是消除水患的有效措施之一。根据不同类型的水源，可采取不同的疏放水方法和措施。

（4）截水

截水是利用水闸墙、水闸门和防水煤（岩）柱等物体，临时或永久地截住涌水，将采掘区与水源隔离，使某一地点突水不致危及其他地区、减轻水灾危害的重要措施。

1）留设防水煤（岩）柱。在水体下、含水层下、承压含水层上或导水断层附近采掘时，在可能发生突水处的外围留设一定宽度的煤（岩）柱，以防止地表水或地下水涌入工作地点，形成水灾。在相邻矿井的分界处，必须留防水煤柱。矿井以断层分界时，必须在断层两侧留有防水煤柱。

2）防水闸门。防水闸门一般设置在可能发生涌水需要堵截，而平时仍需运输合行人的巷道内。如：井底车场出入口、井下水泵房、变电所以及有涌水互相影响的区域之间，都必须设置防水闸门。一旦发生水患，立即关闭闸门，将水堵截，把水患限制在局部地区。

3）水闸墙。在需要永久截水而平时无运输、无行人的地点设置水闸墙，有临时水闸墙和永久水闸墙两种。临时水闸墙一般用木料或砖料砌筑，永久水闸墙采用混凝土或钢筋混凝土浇灌。

（5）注浆堵水

注浆堵水就是将配制的浆液压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性而达到封堵截断补给水源和加固地层的作用，是矿井防治水害的重要手段之一。当多个钻孔注浆形成隔水帷幕带时称帷幕注浆。矿井注浆堵水通常用于下列情况：

1）当涌水水源与强大水源有密切联系，单纯采用排水的方法不可能或不经济时。

2）井巷必须穿过一个或若干个含水丰富的含水层或充水断层，若不隔离水源就无法掘进时。

3）涌水量大的矿井，为了减少矿井的涌水量，降低排水费用。

（6）矿井防排水系统

目前，我国煤矿在防排水方面应用了许多新技术和新设备，例如，水泵自动化控制技术、密闭水泵房以及采用大孔径直通式排水孔分散排水等，均取得了良好效果。

我国在煤矿防治水探查技术方面，也有了很大发展，如水化学探查技术、地球物理探查技术。一些学者还提出了“煤矿排水、供水、生态环保三位一体结合”的管理模式。

4.采掘工作面透水事故的处理

采掘工作面透水前，一般有如下预兆：

（1）挂红。因地下水中含有铁的氧化物，在水压作用下，通过煤（岩）裂隙时，附着在煤岩表面，呈现暗红色水锈。

（2）挂汗。积水区的水，在水压作用下，通过煤岩裂隙而在煤岩壁上凝结成许多水珠，称“挂汗”。但井下空气中水分遇到低温煤体也会聚结水珠，这是假汗。区别真汗、假汗的方法是：仔细观察新暴露的煤壁面上是否潮湿，若潮湿则是“真汗”即透水征兆。

（3）空气变冷。采掘工作面接近积水区时，空气温度会骤然下降，煤壁发凉，进入工作面有凉爽、阴冷的感觉。

（4）出现雾气。当采掘工作面气温较高时，从煤壁渗出的积水，就会被蒸发而形成雾气。

（5）水叫。一种是高压积水向煤岩裂隙强烈羁押于两壁摩擦而发出的“嘶嘶”声，另一种是空洞泄水声，这些都是离水源很近的危险预兆。

（6）顶板淋水加大。原有裂隙淋水突然增大。

（7）顶板来压、底板鼓起。在地下水压作用下，顶底板弯曲变形，有时伴有潮湿、渗水现象。

（8）水色发浑、有臭味。老空水一般发红、味涩；断层水一般发黄、味甜；溶洞水常带有臭味；冲击层水呈黄色并夹有沙子。

（9）有毒有害气体增加。工作面有硫化氢、二氧化碳等有毒有害气体溢出。以上征兆不一定同时出现，要认真辨别。当发现工作面出现透水预兆时，说明已接近水体，此时应立即停止作业，并报告矿调度室，采取有效措施，以防止透水事故的发生。

五、矿井顶板事故防治

顶板事故是煤矿生产的主要灾害之一，是指在地下采煤过程中，顶板意外冒落造成人员伤亡、设备损坏、生产中止等的事故。顶板事故按冒顶范围分局部冒顶和大型冒顶；按力学原因分为压垮冒顶、漏冒型冒顶和推垮型冒顶。

1.采取局部冒顶的原因、预兆及防治

（1）采取局部冒顶的原因

采场局部冒顶常发生在上下出口、煤壁线、放顶线、地质构造处及采煤机附近。其原因主要有：

1）采空区顶板支撑不好，悬顶面积过大。

2）顶板中存在断层、裂隙、层理等地质构造，将顶板切割成不连续的岩块，回柱后岩块失稳，推倒支柱造成冒顶。

3）回柱操作顺序不合理。

4）工作面支护质量不好，支护密度不够、出撑力低、迎山角不合理等。

5）在遇见未预见的地质构造时，没及时采取措施。

6）工作面上、下出口连接风巷和运输巷，控顶面积大。两巷掘进时经受压力重新分布的影响，同时由于巷道初撑力一般较小，使直接顶下沉、松动甚至破坏；特别是在工作面超前支撑压力作用下，顶板大量下沉，又在移动设备时反复支撑顶板，结果造成顶板更加破碎。如果又有老顶来压影响，工作面上、下出口更易冒落。

7）煤壁线附近易形成“人字”“锅底”“升斗”等劈理，有游离岩块、易冒落。

（2）采场局部冒顶的预兆

1）发出响声。岩层下沉断裂，顶板压力急剧增大时，木支架有劈裂声；金属支柱活柱下缩，支柱钻底严重都可能发出响声。

2）掉碴。

3）煤体压酥，片帮煤增多。

4）顶板裂隙增多，裂缝变大。

5）顶板出现离层。

6）漏顶。

7）瓦斯涌出量突然增大。

8）顶板淋水明显增加。

（3）采场局部冒顶的主要预防措施

1）防止煤壁附近冒顶，应及时支护悬露顶板，加强敲帮问顶。

2）炮采时合理布置炮眼，控制药量，避免崩倒支架。

3）防止两出口冒顶时，首先支架必须有足够强度，其次系统应具有一定阻力，防止老顶来压时推倒支架。

4）防止放顶线附近局部冒顶，要加强地质及观察工作，在大块岩石范围内加强支护，必要时用木支架代替单体金属支架。

5）随时注意地质构造的变化，采取相应措施。

2.采场大型冒顶的预兆及防治

（1）采场大型冒顶的预兆

采场大型冒顶一般包括老顶来压时的压垮型冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶和大块游离顶板