矿井灾害课件

1礦井水災防治

目錄第一節基本概念及理論概述第二節礦井防治水

第三節

礦井突水事故處理

復習題

問題思考2第一節基本概念及理論概述

主要內容一、礦井水災及其對生產的影響

二、礦井充水程度指標三、礦井水災發生必須具備的基本條件四、礦井水災的影響因素五、造成礦井水災的主要原因3礦井水對生產的影響主要表現在以下幾方面：（1）由於礦井水的存在，在採掘工作面可能出現淋水，使空氣濕度明顯增加，頂板破碎，對勞動條件及生產效率影響很大；（2）由於礦井水的存在，在生產中必須進行排水，水量越大，排水費用越高，勢必增加煤炭生產成本；（3）礦井水對各種金屬設備、鋼軌和金屬支架等，均有腐蝕作用，這就縮短了生產設備的使用壽命；（4）當井下突然湧水或其水量超過礦井排水能力時，則會造成礦井水災，給生產帶來嚴重影響。一、礦井水災及其對生產的影響4二、礦井充水程度指標

生產礦井常用含水係數（KB

）或礦井湧水量(Q)兩個指標來表示礦井充水程度。1.含水係數含水係數又稱富水系數，它是指生產礦井在某時期排出水量Q（m3）與同一時期內煤炭產量P的比值，即礦井每采1t煤的同時，需從礦井內排出的水量。含水係數KB的計算公式為：

KB=Q/P（1-1-1）根據含水係數的大小，將礦井充水程度劃分為以下4個等級：①充水性弱的礦井：KB<2m3／t；②充水性中等的礦井：KB=2～5m3／t；③充水性強的礦井：KB=5～10m3／t；④充水性極強的礦井：KB>10m3／t。52.礦井湧水量礦井湧水量是指單位時間內流入礦井的水量，用符號Q表示，單位為m3／d、m3／h、m3／min。根據湧水量大小，礦井可分為以下4個等級：①湧水量小的礦井：Q<2m3／min；②湧水量中等的礦井：Q=2～5m3／min；③湧水量大的礦井：Q=5～15m3／min；④湧水量極大的礦井：Q>15m3／min。3.礦井突水點突水量等級劃分其等級標準是：①小突水點湧水量：Q≤1m3／min；②中等突水點湧水量：1m3／min<Q≤10m3／min；③大突水點湧水量：10m3／min<Q≤30m3／min；④特大突水點湧水量：Q>30m3／min。6三、礦井水災發生必須具備的基本條件圖1-1-1煤礦常見的水源1.常見的礦井水源7

（1）大氣降水（圖1-1-2）圖1-1-2自然界中水的迴圈8

（2）地表水地球表面江、湖、河、海、水池、水庫等處的水均為地表水，它的主要來源是大氣降水，也有的來自地下水。煤礦在開採淺部煤層時，地表水經過有關通道會進入煤礦井下，形成水患，給生產和建設帶來災害。

（3）潛水埋藏在地表以下第一個隔水層以上的地下水（圖1-1-3）稱為潛水。

圖5-1-3潛水1—潛水面；2—潛水層；3—第一隔水層；0-0’—基準面（測量高程水準面）9

（4）承壓水處於兩個隔水層中間的地下水，稱為承壓水（或稱自流水），如圖1-1-4所示。圖1-1-4承壓水1—含水層；2—隔水層；3—地下水流向；4—自流井；5—噴泉；6—斷層；a—補給區；b—承壓區（分佈區）；c—排泄區；0-0’—基準面（測量水準面）；H—靜止水位；P—承壓水頭10

（5）老空積水已經採掘過的采空區和廢棄的舊巷道或溶洞，由於長期停止排水而積存的地下水，稱為老空積水。

（6）斷層水處於斷層帶中的水，稱為斷層水。2.礦井水災的通道水源與煤礦井下巷道等工作場所的通道是多種多樣的，主要有：（1）煤礦的井筒；（2）斷層裂隙；（3）采後塌陷坑；（4）石灰岩溶洞陷落柱；（5）古井老塘及封堵不嚴的鑽孔。11四、礦井水災的影響因素

影響水源進入礦井井巷造成水災的因素可分為自然因素和人為因素。（一）自然因素

1.地形盆形窪地，降水不易流走，大多滲入井下，補給地下水，容易成災。2.圍岩性質圍岩為鬆散的砂、礫層及裂隙、溶洞發育的硬質砂岩、灰岩等組成時，可賦存大量水，這種岩層屬強含水層或強透水層，對礦井威脅大；圍岩為孔隙小、裂隙不發育的粘土層、葉岩、緻密堅硬的砂岩等，則是弱含水層或稱隔水層，對礦井威脅小。當粘土厚度達5米以上時，大氣降水和地表水幾乎不能透過。123.地質構造地質構造主要是褶曲和斷層。

4.充水岩層的出露條件和接受補給條件充水岩層的出露條件直接影響礦區水量補給的大小。充水岩層的出露條件包括它的出露面積和出露的地形條件。（二）人為因素1.頂板塌陷及裂隙

2.老空積水

3.未封閉或封閉不嚴的勘探鑽孔13五、造成礦井水災的主要原因

總結過去發生的礦井水災，往往是安全思想不牢，思想麻痹，從而情況不明，措施不當所致。其主要原因可歸結如下幾個方面：（1）地面防洪、防水措施不當或管理不善，地表水大量灌入井下，造成水災；（2）水文地質情況不清，井巷接近老空積水區、充水斷層、陷落柱、強含水層以及打開隔離煤柱，未執行探放水制度，盲目施工，或者雖然進行了探水，但措施不當；（3）井巷位置設計不當；（4）施工品質低劣，致使礦井井巷嚴重塌落、冒頂、跑砂，導致透水；（5）亂采亂掘，破壞防水煤岩柱造成突水；（6）測量錯誤，導致巷道穿透積水區；14（7）無防水閘門或雖有而管理、組織不當，造成透水時無作用而淹井；（8）排水設備能力不足或機電事故造成；（9）排水設施平時維護不當，如水倉不按時清挖，突水時煤、岩塊堵塞水井，致使排水設備失去效用而淹井等。15第二節礦井防治水

主要內容一、地面水防治技術二、井下防治水技術16礦井防治水的基本方針

煤礦水害防治以“預測預報、有疑必探、先探後掘、先治後采”為基本原則，並根據礦井水害實際情況制定相應的“防、堵、疏、排、截”綜合防治措施。預測預報：通過相應的地質工作隊礦井水文地質條件進行分采區、分工作面進行評價圈定安全區、臨界危險區和危險區。有疑必探：在預測預報的基礎上，對沒有把握的區域或塊段採用物探、化探、鑽探等方法進行綜合探查，以探明水害疑點或可疑作業區域。先探後掘：在綜合探查的基礎上，在確保巷道掘進或工作面回採沒有水患威脅時，可實施掘進及回採作業。先治後采：在綜合探查的基礎上對有水害隱患區域，必須採取有針對性的措施，直至完全消除水害威脅後才能組織正常作業。17礦井防治水的基本方針

煤礦水害防治以“預測預報、有疑必探、先探後掘、先治後采”為基本原則，並根據礦井水害實際情況制定相應的“防、堵、疏、排、截”綜合防治措施。防留設煤柱、改變採煤方法堵超前注漿封堵、封閉或加固隔水層疏疏幹充水源、疏水降壓排安全可靠的排水系統、資源綜合利用截溝渠、堤壩、防水帷幕等截流措施18一、地面水防治技術

地面防水是指在地表修築各種防排水工程，防止或減少大氣降水和地表水滲入礦井。1.慎重選擇井筒位置2.河流改道

3.鋪整河底

4.填堵通道

5.挖溝排（截）洪

6.排除積水

7.加強雨季前的防汛工作19二、井下防治水技術（一）做好礦井水文觀測與水文地質工作水文地質工作是各項防治水工作的基礎和依據。1.做好水文觀測工作（1）收集地面氣象、降水量與河流水文資料（流速、流量、水位、枯水期、洪水期）；查明地表水體的分佈、水量和補給、排泄條件；查明洪水氾濫對礦區、工業廣場及居民點的影響程度。（2）通過探水鑽孔和水文地質觀測孔、觀測各種水源的水壓、水位和水量的變化規律，分析水質等。（3）觀測礦井湧水量及季節性變化規律等。202．做好礦井水文地質工作查明礦井水源和可能湧水的通道，為防治水提供依據。為此必須：（1）掌握沖積層的厚度和組成，各分層的透水、含水性；（2）掌握斷層和裂隙的位置，錯動距離，延伸長度，破碎帶範圍及其含水和導水性能；（3）掌握含水層與隔水層數量、位置、厚度、岩性，各含水層的湧水量、水壓、滲透性、補給排泄條件及其到開採礦層的距離，勘探鑽孔的填實狀況及其透水性能；（4）調查老窯和現采小窯的開採範圍、采空區的積水及分佈狀況，觀測因回採而造成的塌陷帶、裂隙帶、沉降帶的高度及采動對湧水量的影響；（5）在採掘工程平面圖上繪製和標注井巷出水點的位置及水量，老窯積水範圍、標高和積水量，水淹區域及探水線的位置。21（二）井下探水井下探放水是防治水害的重要手段之一，“有疑必探，先探後掘”是防止井下水害的基本原則。當採掘工作面遇到下列情況之一時，必須探水，確認無突水危險後，才能前進：①接近水淹井巷、老空、老窯或小窯時；②接近含水層、導水斷層、陷落柱時；③接近可能出水鑽孔和各類防水煤柱時；④接近可能與地表水體相通的斷裂破碎帶或裂隙發育帶時；⑤上層采空區積水，在兩層間垂直距離小於采高40倍或巷高10倍的下層採掘工作面以及採掘工作面有明顯出水徵兆時；⑥接近有水或稀泥的灌漿區時；⑦接近其他可能出水地區時。221．探水起點的確定為了保證採掘工作和人身安全，防止誤穿積水區，在距積水區一定距離劃定一條線作為探水的起點，此線即為探水線，如1-2-1所示。圖1-2-1積水線、探水線和警戒線

23積水線：即積水區範圍線。在此線上應標注水位標高、積水量等實際資料。警戒線：積水線外推50~150m為警戒線（在上山掘進時為傾斜距離），一般用紅色表示。探水線：應根據積水區的位置、範圍、地質及水文地質條件及其資料的可靠程度確定。對探水線有如下規定：①對本礦井採掘工作造成的老空、老巷、硐室等積水區，如果邊界確定，水文地質條件清楚，探水線至積水區邊界的最小距離在煤層中不得少於30m，在岩層中不得少於20m；②對本礦井的積水區，雖有圖紙資料，但不能確定積水區邊界位置時，探水線至推斷積水區邊界的最小距離不得小於60m；24③對有圖紙資料的小窯，探水線至積水區邊界的最小距離不得小於60m；未有圖紙資料的，堅持“有疑必探、先探後掘”；④掘進巷道附近有斷層或陷落柱時，探水線至最大擺動範圍預計煤柱線時的最小距離不得小於60m；⑤石門揭開含水層前，探水線至含水層最小距離不得小於20m。2．探水鑽孔的佈置方式探水鑽孔佈置原則是它既要保證安全生產，又要確保不遺漏積水區，還要求探水工程量最小。1）探水鑽孔的主要參數確定探水鑽孔的主要參數有超前距、幫距、密度和允許掘進距離。25（1）超前距（圖1-2-2）指探水鑽孔的終孔位置始終保持在允許掘進工作面前的一段距離。實際工作中，超前距一般超前10m～20m，在薄煤層中可縮短，但不小於8m。超前距可用下式計算：式中，a為超前距，m；L為巷道寬或高，取最大m；k為安全係數，一般取2～5；p為水頭壓力，MPa；KP為煤柱或岩柱的抗張強度，MPa。26（2）允許掘進距離經探水證實無水害威脅，可安全掘進的長度稱允許掘進距離。（3）幫距為使巷道兩幫與可能存在的水體之間保持一定的安全距離，即呈扇形佈置的最外側探水孔所控制的範圍與巷道幫的距離。幫距一般等於超前距，有時略小1m～2m。（4）鑽孔密度（孔間距）它指允許掘進距離終點橫剖面上，探水鑽孔之間的間距。2）探水孔佈置方式（1）扇形佈置巷道處於三面受水威脅的地段，要進行搜索性探放老空積水，其探水鑽孔多按扇形佈置，如圖1-2-3所示。27圖1-2-3扇形探水鑽孔28（2）半扇形佈置對於積水區肯定是在巷道一側的探水地區，其探水鑽孔可按半扇形佈置，如圖1-2-4所示。圖1-2-4半扇形探水鑽孔

3．探水與掘進之間的配合井下受水威脅的地段，探水必須與巷道掘進施工管理密切配合，才能取得良好的防治效果，主要配合方式有：291）雙巷配合掘進交叉探水（圖1-2-5）（2）雙巷掘進單巷超前探水圖1-2-5上山巷道探水掘進施工方式30（3）平巷與上山配合探水（圖1-2-6）圖1-2-6平巷與上山互相配合探水31（4）隔離式探水（圖1-2-7）圖1-2-7利用石門探水和牆外探水a一石門探水b一牆外探水324．探水鑽孔的安全裝置（圖1-2-8）圖1-2-8放水鑽孔孔口安全裝置1—鑽杆2—Φ150鑽孔

3—水泥4—筋條5—Φ89鋼管6—水壓表

7—水閥門

335．探放水作業安全要點井下探放水作業直接與水害作鬥爭，不僅關係到探放水人員的安全，也關係到探放水地段甚至全礦的安危。為此，要按照《規程》的有關規定，在安鑽探水前後，嚴格遵守下列事項：（1）加強鑽孔附近的巷道支架，背好頂幫，在工作面迎頭打好堅固的立柱和攔板，並清理巷道浮煤，挖好排水溝；（2）在打鑽地點或其附近安設專用電話；（3）確定主要探水鑽孔的位置時，應由測量和負責探水人員親臨現場；

（4）打鑽探水時，要時刻觀察鑽孔情況，發現煤層疏鬆，鑽杆推進突然感到輕鬆，或順著鑽杆有水流出來（超過供水量），都要特別注意；（5）鑽眼內水壓過大時，應採用反壓和防噴裝置的方法鑽進，必要時還應在岩石堅固地點砌築防水牆，然後方可打開鑽眼放水。34（三）疏放排水根據不同類型的水源，可採取不同的疏放水方法與措施。1．疏放含水層水

1）地面打鑽抽水在地面打鑽利用潛水泵或深井泵抽排，以降低地下水位。它適合於埋藏較淺、滲透性良好的含水層。抽水鑽孔可採取環狀孔群和排狀孔群兩種佈置方式。35（1）環狀孔群（圖1-2-9）圖1-2-9環狀孔群1—疏水前水位2—疏水後水位圖1-2-10排狀孔群（2）排狀孔群（圖1-2-10）362）巷道疏水

圖1-2-11巷道疏水（1）疏放頂板含水層如果煤層直接頂板為水量和水壓不大的含水層，常把采區巷道或回採工作面的準備巷道提前開拓出來疏水（圖1-2-11）。37在利用采准巷道疏放頂板水時，應注意以下兩點：A．采准巷道提前掘進的時間，應根據疏放的水量和速度而定，超前的時間過長會影響採掘計畫平衡，造成巷道長期閒置，有時會增加巷道維護工作量；如果超前時間太短又會影響疏放地下水的效果；B．當疏放強含水層的頂板水時，應視水量的大小，要考慮是否要擴大水倉容量和增加排水設備。38（2）疏放底板含水層當煤層的直接底板是強充水含水層時，可考慮將巷道佈置在底板中，利用巷道直接疏放底板水，如圖1-2-12所示。圖1-2-12底板含水層中的疏放水巷道1一灰岩原始水位，2一疏放水巷道，3一石灰岩含水層，4一石門393）井下鑽孔疏水（1）疏放煤層頂板水在煤層上部含水層的水量與水壓較大時，為了避免回採後頂板突水，其方式有如下3種：圖1-2-13叢狀佈置鑽孔A．在巷道中每隔一定距離向頂板打一定數量鑽孔，使頂板水逐漸泄入巷道，通過排水溝向外排出；B．在巷道中群孔放水，如圖1-2-13所示；40C．立式泄放孔（圖1-2-14）圖1-2-14打入式過濾管1一導水管2一真空裝置

3一導水渠41（2）疏放煤層底板水

防止底板突水的途徑主要有兩個方面：一方面是加強底板岩層抵抗破壞的能力；另一方面是設法減少地下水的破壞能力，其措施是在底板佈置鑽孔（圖1-2-15），疏水降壓。圖1-2-15底板排狀鑽孔1—靜水位；2—降落曲線；3—疏水孔422．疏放老空水（1）直接放水（2）先堵後放（3）先放後堵（4）用煤柱或構築物暫先隔離

3．疏放水時的安全注意事項（1）探到水源後，在水量不大時，一般可用探水鑽孔放水；水量很大時，需另打放水鑽孔；（2）放水前應進行放水量、水壓及煤層透水性試驗，並根據排水設備能力及水倉容量，擬定放水順序和控制水量，避免盲目性；（3）放水過程中隨時注意水量變化，出水的清濁和雜質，有無有害氣體湧出，有無特殊聲響等；（4）事先定出人員撤退路線，沿途要有良好的照明，保證路線暢通；（5）防止高壓水、碎石噴射或將鑽具壓出傷人；43（6）排除井筒和下山的積水前，必須有礦山救護隊檢查水面上的空氣成分，發現有害氣體，要停止鑽進。（四）截水1．防水煤（岩）柱的留設

凡是煤層與含水層或含水帶的接觸地段，預留一定寬度的煤層不采，使工作面與地下水源或通道保持一定距離，以防止地下水流入工作面，留下不采的煤柱，稱為防水隔離煤柱。防水隔離煤柱的種類有：井田邊界防水隔離煤柱以及預防斷層、廢棄井巷、充水含水層、岩溶陷落柱的防水煤柱等。確定防水煤柱的尺寸，是一個相當複雜的問題，至今還沒有十分完善合理的方法。目前，在煤礦生產中確定防水煤柱尺寸，主要採用以下方法：

1）經驗比擬法44此法在目前使用廣泛。選用水文地質條件相似的經驗數據，作為留設設計防水煤柱的尺寸。（1）當煤層露頭直接被疏鬆含水層掩蓋時，安全防水煤柱寬度應不小於30米,如圖1-2-17a所示；（2）煤層受斷層切割直接與充水強含水層接觸時，安全防水煤柱寬度應不小於20米，如圖1-2-17b所示；（3）當煤層因受逆斷層切割而被強含水層掩蓋時，留設煤柱應考慮煤層開採後的塌陷裂隙，最好不要波及到上部的強含水層，如掩蓋寬度為L米，其斷層下盤防水煤柱的寬度要大於L米，如圖1-2-17c所示；（4）當巷道接近導水斷層時，應留設30—40米防水煤柱，如圖1-2-17d所示。圖1-2-17留設防水煤柱的經驗尺寸452）分析計算法此種方法是利用理論和經驗公式來計算防水煤柱的尺寸。下麵分為3種情況加以介紹：（1）含水或導水斷層防隔水煤（岩）柱的留設：

式中L--煤柱留設的寬度，m；

K--安全係數，一般取2-5；

M--煤層厚度或采高，m；

p--水頭壓力，MPa；

Kp--煤的抗拉強度，MPa。46（2）煤層與強含水層或導水斷層接觸防隔水煤（岩）柱的留設

1.當含水層頂面高於最高導水裂縫帶上限時，防隔水煤（岩）柱可按圖3-3a、圖3-3b留設。其計算公式為：L=L1+L2+L3=Hacscθ+HLcotθ+HLcotδ47（2）煤層與強含水層或導水斷層接觸防隔水煤（岩）柱的留設

2.最高導水裂縫帶上限高於斷層上盤含水層時，防隔水煤（岩）柱按圖3-3c留設。其計算公式為：

L=L1+L2+L3=Ha(sinδ－cosδcotθ)+(Hacosδ+M)(cotθ+cotδ)

≥20m48（2）煤層與強含水層或導水斷層接觸防隔水煤（岩）柱的留設

Ha(斷層安全防隔水煤（岩）柱的寬度)應當根據礦井實際觀測資料來確定，即通過總結本礦區在斷層附近開採時發生突水和安全開採的地質、水文地質資料，計算其水壓（p）與防隔水煤（岩）柱厚度（M）的比值（Ts=p/M）,並將各點之值標到以Ts=p/M為橫軸，以埋藏深度Ｈ０為縱軸的座標紙上，找出Ts值的安全臨界線（圖3-4）49（2）煤層與強含水層或導水斷層接觸防隔水煤（岩）柱的留設

Ha(斷層安全防隔水煤（岩）柱的寬度)也可以按下列公式計算：式中p--防隔水煤（岩）柱所承受的靜水壓力，MPa；

Ts--臨界突水系數，MPa／m；

10--保護帶厚度，一般取10m。50（3）煤層位於含水層上方且斷層導水時防隔水煤(岩)柱的留設

防隔水煤（岩）柱的留設應當考慮2個方向上的壓力：一是煤層底部隔水層能否承受下部含水層水的壓力；二是斷層水在順煤層方向上的壓力。51（3）煤層位於含水層上方且斷層導水時防隔水煤(岩)柱的留設

當考慮底部壓力時，應當使煤層底板到斷層面之間的最小距離（垂距），大於安全煤柱的高度（Ha）的計算值，並不得小於20m。其計算公式為

≥20m52（3）煤層位於含水層上方且斷層導水時防隔水煤(岩)柱的留設

當考慮斷層水在順煤層方向上的壓力時，按計算煤柱寬度≥20m根據以上兩種方法計算的結果，取用較大的數字，但仍不得小於20m。

53（3）煤層位於含水層上方且斷層導水時防隔水煤(岩)柱的留設

如果斷層不導水,防隔水煤（岩）柱的留設尺寸，應當保證含水層頂面與斷層面交點至煤層底板間的最小距離，在垂直於斷層走向的剖面上大於安全煤柱的高度（Ha）時即可,但不得小於20m。54圖1-2-20水閘牆1—截槽；2—水壓表；3—放水管；4—保護柵欄；5—細管

2.水閘牆（防水牆）水閘牆分為臨時性和永久性的兩種，水閘牆的構造如圖1-2-20所示。55

在水壓很大時，則採用多段水閘牆，如圖1-2-21所示。圖1-2-21多段水閘牆56

建築水閘牆時要注意以下事項：（1）築牆地點的岩石應堅固，沒有裂縫，必要時必須將風化鬆軟或有裂隙的岩石除去，然後築牆。（2）要有足夠的強度，能承受湧水壓力。為此，應有足夠的厚度，選用耐腐蝕的材料。（3）不透水、不變形、不位移。為此，牆基與圍岩要緊密結合。（4）平面形水閘牆在水壓的反面可能產生拉力，而料石牆是不可能承拉的，故料石平面水閘牆之厚一般不得小於巷道寬度之半。3．防水閘門（1）防水閘門位置的選擇防水閘門的位置選擇適當與否，是水閘門能否起到應有作用的關鍵，一般應考慮以下幾方面問題：57①防水閘門應設置在對水害具有控制作用的部位和井下重要設施部位（如井底車場出入口處），能使水害控制在盡可能小的範圍內，並考慮即使水害發生後能恢復生產及繞過事故地點開拓新區。②防水閘門應設置在不受鄰近采動影響的地點，以免破壞防水閘門的結構和修築地點圍岩的隔水性和穩定性，防止水閘門關閉後高壓水通過裂縫外泄。③儘量避免在較弱岩層或煤層內砌築，應建在圍岩穩定性與隔水性好的地段，要求圍岩硬度係數必須大於4；（2）防水閘門的分類從閘門的結構分有平板型、圓弧拱形和球面拱形等，如圖1-2-22、圖1-2-23、圖1-2-24。58圖1-2-22平板矩形水閘門l—門扇；2—門框；3—門絞；4—拉杆；5—止水橡皮圖1-2-23單向拱形閘門l—門扇；2—門框；3—門紋；4—拉杆；5—止水墊料圖1-2-24球面拱形閘門1—門扇；2—門框；3—門絞；4—拉杆；5—止水墊料59（五）礦井注漿堵水注漿堵水就是將配製的漿液壓入井下岩層空隙、裂隙或巷道中，使其擴散、凝固和硬化，注漿堵水適用於以下條件：（1）當湧水水源與強大水源有密切聯繫，單純採用排水的方法不可能或不經濟時；（2）當井巷必須穿過一個或若干個含水豐富的含水層或充水斷層，如果不堵住水源將給礦井建設帶來很大的危害，甚至不可能掘進時；（3）當井筒或工作面嚴重淋水時，為了加固井壁、改善勞動條件、減少排水費用等，可採用注漿堵水；（4）某些湧水量特大的礦井，為了減少礦井湧水量，降低常年排水費用，也可採用注漿堵水的方法堵住水源；（5）對於隔水層受到破壞的局部地質構造破壞帶，除採用隔離煤柱外，還可用注漿加固法建立人工保護帶。60第三節礦井突水事故處理

主要內容一、礦井水災徵兆二、礦井突水的應急措施三、水災處理的一般原則四、礦山救護隊處理透水事故的行動要點五、搶救長期被困在井下的避難人員時應注意的問題六、礦井水災時期井下避難人員生存條件的分析七、恢復被淹礦井的方法及安全措施61一、礦井水災徵兆1．與承壓水有關斷層水突水徵兆（1）工作面頂板來壓、掉渣、冒頂、支架傾倒或折斷柱現象；（2）底軟膨脹、底鼓張裂。這種徵兆多隨頂板來壓之後發生，且較普遍；（3）先出小水後出大水也是較常見的徵兆，由出小水至出大水，時間長短不一，據統計由1～2小時至20～30天不等；（4）采場或巷道內瓦斯量顯著增大。這是因裂隙溝通、增多所致。2．沖積層水突水徵兆（1）突水部位岩層發潮、滴水、且逐漸增大，仔細觀察可發現水中有少量細砂；62（2）發生局部冒頂，水量突增並出現流砂，流砂常呈間歇性，水色時清時混，總的趨勢是水量砂量增加，直到流砂大量湧出；（3）發生大量潰水、潰砂，這種現象可能影響至地表，導致地表出現塌陷坑。3．老空水突水徵兆（1）煤層發潮、色暗無光；（2）煤層“掛汗”，煤層一般為不含水和不透水，若其上或其他方向有高壓水，則在煤層表面會有水珠，似流汗一樣；（3）採掘面、煤層和岩層內溫度低“發涼”；（4）在採掘面內若在煤壁、岩層內聽到“吱吱”的水呼聲時，表徵水壓大；（5）老空水呈紅色，含有鐵，水面泛油花和臭雞蛋味，口嘗時發澀；若水甜且清，則是“流砂”水或斷層水。63遇到礦井突水時，可採取以下應急措施：（1）發現有人被堵井下時，各級領導應首先制定營救措施；（2）立即通知泵房人員加大排水力度，將水倉水位降到最低程度，爭取較長的緩衝時間；（3）檢查所有排水設施和輸電線路，瞭解水倉現有容量，派人清挖水溝；（4）水文地質人員應測量湧水地點、湧水量大小及其變化，記錄圍岩及巷道破壞變形狀況，察看觀測孔（水井）水位和泉、河、地表水體的變化；（5）檢查防水閘門關閉是否靈活、嚴密，並清除淤渣，拆除短軌和架空線，派專人看守，待命關閉；（6）在查明地面水體與突水有關聯時，應迅速派人進行堵塞，減少補給量；二、礦井突水的應急措施64（7）當排水能力負擔不了湧水量時，可因地制宜，採取將湧水引入下山巷道、築壩蓄水、關閉防水閘門，以延長緩衝時間，爭取時間增加排水設備，保住礦井；（8）當採取上述措施仍不能阻擋淹井時，井下人員應迅速向安全口撤退，安全出井。65三、水災處理的一般原則（1）必須瞭解突水的地點、性質，估計突出水量、靜止水位，突水後湧水量、影響範圍、補給水源及有影響的地面水體；（2）掌握災區範圍，如事故前人員分佈、礦井中有生存條件的地點、進入該地點的可能通道，以便迅速組織搶救；（3）按湧水量組織強排，發動群眾堵塞地面補給水源，排除有影響的地表水，必要時可採用灌漿堵水；（4）加強排水和搶救中的通風，切斷災區電源，防止一切火源，防止沼氣和其他有害氣體積聚；（5）排水後偵察、搶險中，要防止冒頂和二次突水；（6）搬運和搶救人員，要防止突然改變傷患已適應的環境和生存條件，以造成傷亡。66（1）接到事故電話後，迅速趕到事故礦井，弄清突水情況和災區範圍，克服畏難情緒，參加制定搶救方案；（2）根據井下水位及湧水量，利用一切可能進入的通道，迅速引出災區避難人員；（3）人員必須通過局部積水巷道時，在積水位不高、距離不長的情況下，應選擇熟悉水性的隊員配用呼吸器通過；（4）避難人員被水、砂、泥堵在巷道內難以接近時，應利用一切可能條件並設法接近他們；（5）禁止由下往上進入突水點或被水、砂、泥堵塞的小眼、上山，防止二次突水或突泥砂。四、礦山救護隊處理透水事故的行動要點67（6）在尋找避難人員時，應細心觀察，注意有規律的敲擊聲；（7）組織排水時，應切斷電源，加強通風，排除沼氣和其他有害氣體，並隨時檢查有害氣體，防止火源產生；（8）搶救人員通過淤泥、積砂的巷道時，應鋪設木板，在木板上行進，以防止人員陷入泥砂中；（9）在排水過程中，應盡可能分段恢復通風，排除有害氣體；（10）救護隊員必須按進入災區的有關規定帶齊裝備，進入避難人員躲避地點時，不經檢查並確認無危險時，不得脫掉呼吸器；（11）搶救長期被困在井下的避難人員應注意有關問題。68五、搶救長期被困在井下的避難人員時應注意的問題在搶救時必須注意下列問題：（1）在避難地點發現避難人員時，禁止用頭燈光束直接照射避難人員的眼睛，以避免在強光刺射下瞳孔急劇收縮，造成失明；（2）發現避難人員時，不可立即抬運出井，應注意保護體溫，抬到安全地點，並在救護隊的保護下，派醫生對其進行檢查，給予必要的治療（如包紮、輸液、注射等），等避難人員情緒穩定後，在醫生指導下，送到醫院特設的病房，給子特別護理，使其逐步適應新的環境，恢復健康。（3）在避難人員長期不進食的情況下，不能吃硬食和過量食物，以免發生意外。69（4）救護隊到達避難人員躲避地點時，在檢查後確認躲避處無火源和其他危害時，可打開氧氣瓶放氧，使空氣中含氧量增加。（5）在搬運避難人員時，要輕抬輕放，保持平衡，避免震動，並嚴密注意受傷人員的傷情變化。70六、礦井水災時期井下避難人員生存條件的分析1.避難地點是否存在空氣的分析空氣是避難人員能否生存的首要條件，只要有空間、有空氣，人就有生存的可能。（1）當避難地點比外部水位的標高高時，如無特殊情況，避難地點肯定有空氣存在；（2）當避難地點比外部水位的標高低時，避難地點有無空氣存在，可分為兩種情況：①洪水能直接湧入的位於透水點下部的巷道，是不會有空氣存在的。這是因為透水事故時，洪水一邊向下部奔流，一邊將下部巷道中的空氣擠出，使下部巷道空間被水充滿。71②比外部水位低的傾斜或垂直的不漏氣的“倒瓶形”巷道有空氣存在。2.避難地點空氣品質分析井下空氣中氧含量從《規程》規定的下限值20％降到人員生存下限值10％大致有以下幾個影響因素：一是有機物及無機物（坑木、煤、岩石等）的氧化消耗氧；二是煤岩中放出的沼氣、二氧化碳等有害氣體相對降低氧含量；三是避難人員呼吸消耗氧。72七、恢復被淹礦井的方法及安全措施1．排除積水的方法（1）直接排幹法就是增加排水能力，直接將所突的全部積水（包括靜儲量和動儲量）排幹，此法適用於水量不大、補給水源有限的情況下。（2）先堵後排當湧水的動態儲量特別大，補給豐富，用強力排水不可能排幹時，必須先堵住湧水通道，截住補給水源，然後再排水。73復習題1．什麼是含水係數？什麼是礦井湧水量？2．礦井突水點突水量等級劃分標準是什麼？3．礦井水災發生必須具備的基本條件有哪些？4．礦井水災的影響因素有哪些？5．造成礦井水災的主要原因是什麼？6．地面水防治技術有哪些？7．對探水線有哪些規定。8．探水與掘進之間的主要配合方式有哪些？9．簡述不同井下水源的疏放方法。10.在利用采准巷道疏放頂板水時，應注意哪些問題？74

11．在哪些情況下必須設置防水煤柱？12．在哪些情況下必須設置水閘門？13．建築水閘牆時要注意哪些事項？14．礦井注漿堵水一般在哪些場合使用？注漿堵水材料有哪些？各有什麼特點？15．與承壓水有關斷層水突水徵兆有哪些？16．老空水突水徵兆有哪些？17．水災處理的一般原則有哪些？18．如何估算避難空間的氧含量由於人的呼吸消耗到生存下限時的時間？19．恢復被淹礦井的安全措施有哪些？75問題思考

1．當避難地點比外部水位的標高低時，避難地點有無空氣存在？2．在煤礦生產中確定防水煤柱尺寸通常採用哪些方法？礦井瓦斯災害防治

目錄第一節基本概念和理論概述第二節瓦斯爆炸及突出的規律第三節瓦斯爆炸的防治與處理技術第四節煤與瓦斯突出防治與處理第五節礦井瓦斯抽放

復習題

問題思考第一節基本概念和理論概述

主要內容一、礦井瓦斯的定義及性質二、礦井瓦斯的成因和分帶三、煤層瓦斯的賦存狀態四、礦井瓦斯的湧出五、瓦斯湧出的影響因素六、礦井瓦斯等級一、礦井瓦斯的定義及性質1.礦井瓦斯的定義從廣義上講，礦井瓦斯是指從煤層或岩層中放出或生產過程中產生並湧入到礦井內的各種氣體。狹義的講，礦井瓦斯專指甲烷（CH4）。後面章節中所談的瓦斯概念，一般為甲烷。

2.礦井瓦斯的性質瓦斯是無色、無味、無臭、無毒的氣體。瓦斯比空氣輕，其比重為0.554，因此在煤礦井下常積聚在巷道頂部或上山迎頭。瓦斯的擴散能力是空氣的1.6倍，且滲透能力很強。瓦斯微溶於水，瓦斯不助燃，但條件適宜時能發生燃燒和爆炸。二、礦井瓦斯的成因和分帶1.礦井瓦斯的成因成氣過程可分為兩個階段：第一階段為生物化學成氣時期；第二階段為煤化變質作用時期。2.煤層瓦斯垂直分帶根據井下煤層瓦斯組分和含量，將煤層瓦斯按賦存深度不同自上而下分為4個帶：N2—CO2帶、N2帶、N2—CH4

帶和CH4帶（見圖1-1-1）。

圖1-1-1頓巴斯煤田煤層瓦斯組分在各瓦斯帶中的變化I—N2-CO2；II—N2；III—N2-CH4；IV—CH4

二、礦井瓦斯的成因和分帶我國確定瓦斯風化帶下部邊界主要採用如下指標：⑴瓦斯壓力P=0.1～0.15MPa；⑵甲烷（CH4）組分濃度≥80%（體積百分數）；⑶相對瓦斯湧出量q=2~3m3/t；⑷瓦斯含量（煤芯中的甲烷含量）X：①氣煤X=1.5～2.0m3/t；②肥煤與焦煤X=2.0～2.5m3/t可燃物；③瘦煤X=2.5～3.0m3/t可燃物；④貧煤X=3.0～4.0m3/t可燃物；⑤無煙煤X=5.0～7.0m3/t。圖1-1-2煤體中瓦斯的賦存狀態示意圖1-自由瓦斯；2-吸著瓦斯；3-吸收瓦斯；4-煤體；5-空隙

三、煤層瓦斯的賦存狀態1.瓦斯的賦存狀態礦井瓦斯在煤、岩層中以兩種狀態存在，即自由狀態和吸附狀態。自由狀態又稱游離狀態。吸附狀態分為兩種表現形式，即吸著狀態和吸收狀態。自由瓦斯和吸附瓦斯關係：二者是處於一種動平衡狀態，即在一定條件下自由瓦斯和吸附瓦斯可以互相轉化。

2.影響煤層瓦斯含量的因素（1）煤田地質史（2）地質構造（3）煤層的賦存條件（4）煤層的圍岩性質（5）煤的變質程度（6）岩漿活動（7）水文地質條件

3.煤層瓦斯壓力煤層瓦斯壓力是指煤孔隙中所含游離瓦斯的氣體壓力，即氣體作用於孔隙壁的壓力。四、礦井瓦斯的湧出1．礦井瓦斯湧出形式瓦斯從煤層或圍岩中湧出的形式有兩種：（1）普通湧出（2）特殊湧出

2．礦井瓦斯湧出量（1）Q絕=Q×C×60×24（1-1-1）式中Q—礦井總回風道風量，m3/d；

C—回風流中的平均瓦斯濃度，%。（2）q相=Q絕×n/T（1-1-2）式中Q絕—礦井絕對瓦斯湧出量，m3/d；

n—礦井瓦斯鑒定月的工作天數，d/月；

T—礦井瓦斯鑒定月的產量，t/月。（1）煤層和圍岩的瓦斯含量（2）開採深度（3）開採規模（4）開採順序與開採方法（5）地面氣壓的變化五、瓦斯湧出的影響因素《規程》規定：一個礦井中，只要有一個煤（岩）層中發現過瓦斯，該礦井即定為瓦斯礦井，並依照礦井瓦斯等級的工作制度進行管理，礦井瓦斯等級，按照平均日產一噸煤湧出瓦斯量和瓦斯湧出形式劃分為：低瓦斯礦井：10m3

及其以下；高瓦斯礦井：10m3以上。煤與瓦斯突出礦井：礦井在採掘過程中，只要發生過一次煤與瓦斯突出，該礦井即為突出礦井，發生突出的煤層定為突出煤層。六、礦井瓦斯等級第二節瓦斯爆炸及突出的規律

主要內容一、瓦斯爆炸二、煤(岩)與瓦斯突出（一）瓦斯爆炸的過程及其危害

1.瓦斯爆炸的化學反應過程最終的化學反應式為：

CH4＋2O2＝CO2+2H2O

如果煤礦井下O2不足，反應的最終式為：

CH4+O2＝CO+H2+H2O2．瓦斯爆炸的產生與傳播過程

3．瓦斯爆炸的危害礦內瓦斯爆炸的有害因素是：高溫、衝擊波和有害氣體。一、瓦斯爆炸1.瓦斯爆炸的基本條件①瓦斯濃度在爆炸界限內，一般為5％～16％；②混合氣體中的氧濃度不低於12％；③有足夠能量的點火源。瓦斯爆炸的充要條件是以上三條件必須同時具備。柯瓦德爆炸三角形

（二）瓦斯爆炸的條件及影響因素

瓦斯與高溫熱源接觸後，不是立即燃燒或爆炸，而是要經過一個很短的間隔時間，這種現象叫引火延遲性，間隔的這段時間稱感應期。表1-2-1瓦斯爆炸感應期火源溫度/℃瓦斯濃度/﹪火源溫度/℃77582587592597510751175感應期/s678910121.081.151.251.31.41.640.580.60.620.650.680.740.350.360.370.390.410.440.200.210.220.230.240.250.120.130.140.140.150.160.0390.0410.0420.0440.0490.055

0.010.0120.0150.0180.02柯瓦德爆炸三角形

2.影響瓦斯爆炸發生的因素（1）其他可燃氣體的影響（2）氧濃度和過量惰氣的影響（表1-2-2）（3）溫度的影響。（4）氣壓的影響。

可燃氣體加入的惰氣惰氣/可燃氣(體積比率)失爆點處的氣體(體積)濃度/%可燃氣體O2H2N216.554.35.1CO210.205.38.4CH4N23.006.112.1CO23.207.314.6CON24.1213.96.0CO22.1618.68.6表1-2-2可燃氣體H2、CH4、CO失爆所需的惰氣量（三）礦井瓦斯爆炸的致因

1．瓦斯積聚瓦斯積聚是指體積超過0.5m3時的空間瓦斯濃度超過2％的現象。積聚原因主要有以下幾個方面：（1）通風系統不合理；（2）正常生產時期，煤礦井下的通風設施被隨意改變其狀態；（3）採掘工作面的串聯通風；（4）局部通風機停止運轉可能使掘進工作面很快達到瓦斯爆炸的界限；（5）對封閉的區域或停工一段時間的工作面恢復通風，未制定專門的排放瓦斯措施；（6）采空區和盲巷中往往積存大量高濃度的瓦斯。（7）當採掘工作面推進到地質構造異常區域時，有可能發生瓦斯異常湧出，造成瓦斯積聚。（8）巷道冒落空洞由於通風不良容易形成瓦斯積聚。（9）小煤礦的瓦斯積聚除上述幾個方面外，還有以下幾點：①獨眼井開採。②未安裝主要通風機。③使用局部通風機代替主要通風機。④回風井筒兼作提升，礦井漏風嚴重，通風機不能發揮作用。⑤礦井停工停風或掘進工作面停工停風。⑥井下通風系統混亂，串聯通風嚴重。⑦掘進工作面無局部通風機。⑧沒有瓦斯檢查、監測制度。⑨無專門的安全技術人員從事安全管理工作。2．瓦斯爆炸的點火源（1）井下爆破引起的瓦斯爆炸和燃燒事故呈增加的趨勢，存在的問題主要有：①使用了不符合安全要求的炸藥或炸藥已經超過安全有效期限；②充填炮泥不合格，造成放炮火焰存在時間過長；③炮眼佈置不合理，抵抗限過低，或者放明炮、糊炮等；④爆破電路連線不合格，產生電火花；⑤放炮器不合格或使用明電放炮等。（2）電火花引起的瓦斯爆炸與電器設備的不合格和人員違章操作有關；（3）摩擦撞擊火花有時難以避免；（4）井下嚴禁使用明火；（5）其他情況。（一）煤(岩)與瓦斯突出分類按照突出物質的不同，突出可分為煤與甲烷突出、岩石與甲烷突出、砂岩和二氧化碳突出，以及煤、岩、二氧化碳和甲烷突出。按照突出動力源的不同，突出又可分為傾出、壓出和突出。（二）煤(岩)與瓦斯突出的機理和條件

1.突出機理煤(岩)與瓦斯突出是一種力學現象，是地應力、瓦斯和煤(岩)的物理力學性質3個因素綜合作用的結果。地應力、瓦斯和煤(岩)強度是突出的主要自然因素，突出的發生與否取決於這3個因素的一定組合。典型的煤(岩)與瓦斯突出過程可歸結為準備、激發、發展和終止4個階段。有些突出不是一次完成的，而是有多個迴圈。二、煤(岩)與瓦斯突出2.突出的條件突出發生必須同時滿足以下3個條件：（1）放炮落煤、石門突然揭開煤層、採掘工作面進入地質構造帶、打鑽、懸頂冒落等使工作面附近煤（岩）體應力狀態突然改變，並導致煤（岩）體局部的突然破壞，這是突出的誘發條件；（2）突出誘發後，煤（岩）的暴露面處於高地應力和高瓦斯壓力區，使煤（岩）體能產生自發地連續破碎，這是突出的發展條件；（3）煤（岩）體和已破碎的煤（岩）能快速湧出瓦斯（包括游離瓦斯和吸附瓦斯），並形成能拋出已破碎煤（岩）的瓦斯流，這是突出發展的必要條件。（三）煤(岩)與瓦斯突出的一般規律和預兆

1.煤(岩)與瓦斯突出的一般規律（1）危險性隨開採深度及煤層厚度增大而增大；（2）絕大多數發生在掘進工作面；（3）引起應力狀態突然變化的區域：（4）主要誘導因素是採掘作業，其次為爆破、風鎬、手鎬作業。

2.突出預兆突出預兆主要有以下幾種：①聲響預兆；②煤結構變化預兆；③地壓方面的預兆；④瓦斯方面的預兆；⑤其他預兆。第三節瓦斯爆炸的防治與處理技術

主要內容一、防止瓦斯積聚的技術措施二、防止點火源的出現三、加強瓦斯的檢查和監測四、瓦斯爆炸的處理要點

一、防止瓦斯積聚的技術措施（一）按照《規程》的要求做好通風工作（1）礦井通風必須採用機械通風；（2）所有沒有封閉的巷道必須保持足以稀釋瓦斯到規定界限的風量和風速；（3）採煤工作面必須保持風路暢通，避免形成串連通風；（4）掘進工作面供風最容易出現安全問題；（5）對高瓦斯礦井，必須使用“三專兩閉鎖”；（6）整個礦井的生產和通風是相匹配的。（二）及時處理局部聚積的瓦斯

1．回採工作面上隅角的瓦斯積聚處理技術處理的方法有以下幾種：

1）增風吹散法（1）風障引流法（2）液壓局部通風機吹散法（3）脈動通風技術吹散法

2）無火花設備抽排法（1）風筒引射導風法（2）移動泵站抽放法（3）尾巷排放法《煤礦安全規程》對該方法的應用提出如下要求：①工作面風流控制必須可靠；②專用排瓦斯巷道內不得進行生產作業和設置電器設備進；③專用排瓦斯巷道內風速不低於0.5m/s；④專用排瓦斯巷道內必須用不燃性材料支護，並應有防止產生靜電、摩擦和撞擊火花的安全措施；⑤專用排瓦斯巷道必須貫穿整個工作面推進長度且不得留有盲巷；⑥專用排瓦斯巷道內必須安設甲烷感測器，甲烷感測器應懸掛在距專用排瓦斯巷道回風口15m處；⑦煤層的自燃傾向性為不易自燃。2．刮板輸送機底槽的瓦斯積聚處理技術處理的方法有以下幾種：（1）設專人清理輸送機底下遺留的煤炭，保證底槽暢通，使瓦斯不易積聚；（2）保持輸送機經常運轉，即使不出煤也讓輸送機繼續運轉，以防止瓦斯積聚；（3）如果發現輸送機底槽內有瓦斯超限的區段，可把輸送機吊起來，使空氣流通排除瓦斯；（4）有壓風管路的地點可以將壓風引至底槽進行通風，排除積聚的瓦斯。3．機械化採煤工作面瓦斯積聚的處理（1）加大工作面的進風量；（2）降低瓦斯湧出的不均勻性；（3）抽放瓦斯和煤壁注水；（4）採煤機附近局部瓦斯積聚，可在採煤機的切割部或牽引部安裝小型局扇或水力引射器，吹散積存的瓦斯。

4．頂板瓦斯聚積的處理1）頂板附近瓦斯層狀積聚的處理預防和處理瓦斯層狀積聚的方法有兩種：（1）加大巷道內風流速度；（2）加大頂板附近的風速；（3）黃泥抹縫法；（4）瓦斯抽放法，如圖1-3-9所示。圖1-3-9鑽孔抽放裂隙帶的瓦斯2）頂板冒落空洞內積存瓦斯處理（1）隔離法，見圖1-3-10；（2）引風吹散法，常見的方法有：圖1-3-10隔離法

圖1-3-11擋風板引風處理冒落空洞中的瓦斯1-擋風板；2-坑木；3-風筒①導風板引風吹散法（如圖1-3-11所示）；

②風筒分支吹散法，見圖1-3-12；③壓風管分支吹散法。圖1-3-12風筒分支法排放瓦斯5．掘進工作面局部的瓦斯積聚處理技術（1）對於瓦斯湧出量大的掘進工作面儘量使用雙巷掘進，每隔一定距離開掘聯絡巷，構成全負壓通風；（2）盲巷部分要安設局部通風機供風；（3）掘進工作面及其巷道中很容易出現冒落空洞或裂隙發育帶，對於這些地點積聚的瓦斯應使用上述有關方法予以及時處理；6.恢復有瓦斯積存的盲巷或在打開密閉時的瓦斯處理相關措施要注意以下幾點：（1）最好在非生產班進行；（2）排放工作一般由一個救護小隊操作；（3）開動局扇前必須檢查局扇附近20m內瓦斯濃度是否超限，開動後要檢查局扇附近是否有迴圈風；（4）瓦斯積存量較大時，應逐段恢復通風；（5）採用巷道積聚瓦斯自控排放裝置。1．加強管理，提高防火意識

2．防止放炮火源（1）煤礦井下的爆破必須使用符合《煤礦安全規程》規定的安全炸藥；（2）有爆破作業的工作面必須嚴格執行“一炮三檢”的瓦斯檢查制度；（3）禁止使用明接頭或裸露的放炮母線。要嚴格執行“三人連鎖放炮”制度；（4）炮眼的深度、位置、裝藥量要符合該工作面作業規程的要求；（5）禁止放明炮、糊炮；（6）嚴格執行井下火藥、雷管的存放、運輸的管理規定。二、防止點火源的出現3．防止電氣火源和靜電火源4．防止摩擦和撞擊點火5．防止明火點燃（1）嚴禁攜帶煙草、點火物品入井，嚴禁攜帶易燃物品入井；（2）嚴禁在井口房、通風機房、瓦斯泵房周圍20m範圍內使用明火、吸煙或用火爐取暖。（3）不得在井下和井口房內從事電氣焊作業。（4）嚴禁在井下存放汽油、煤油、變壓器油等。（5）井下嚴禁使用電爐或燈泡取暖。6．防止其他火源1．井下各處允許的瓦斯濃度值及超限時的措施

《規程》對井下各處允許瓦斯濃度的限值及超限時應採取的措施，都作了明確的規定，詳見表1-3-1。三、加強瓦斯的檢查和監測地點允許瓦斯濃（%）超過允許濃度時必須採取的措施礦井總回風或一翼回風巷≤0.75礦總工程師立即調查原因、進行處理並報告局總工程師采區回風巷、採掘工作面回風流≤1停止作業，由礦總工程師負責採取有效措施進行處理採掘工作面風流中＜1停止電鑽打眼，採取措施＜1.5停止工作、切斷電源，進行處理採掘工作面個別地點＜2立即進行處理，附近20m內停止進行其他工作使用機械採煤或掘進的工作面局部積聚＜2附近20m內必須停止機器運轉，並切斷電源進行處理，只有瓦斯濃度降到1％以下時，才允許開動機器放炮地點附近20m以內風流中＜1禁止放炮電動機附近20m以內的風流中＜1.5必須停止設備運轉、切斷電源進行處理，只有在瓦斯濃度降到1％以下，才允許開動機器表1-3-1井下各處允許的瓦斯濃度值及超限時的措施2．《規程》關於礦井瓦斯檢查的制度要求

《礦井瓦斯檢查的主要地點有：所有採掘工作面、硐室、使用中的機械電氣設備的設置地點、有人員作業的地點、瓦斯可能超限或積聚的地點等。其檢查要求如下：（1）採掘工作面的瓦斯濃度檢查次數：①低瓦斯礦井每班至少檢查兩次，高瓦斯礦井每班至少檢查3次。②有煤（岩）與瓦斯突出危險的採掘工作面，有瓦斯噴出危險的採掘工作面和瓦斯湧出量較大、變化異常的採掘工作面，都必須有專人經常檢查瓦斯，並安設甲烷斷電儀。（2）採掘工作面CO2濃度應每班至少檢查兩次；有煤（岩）與CO2突出危險的採掘工作面，CO2湧出量較大、變化異常的採掘工作面，必須有專人經常檢查CO2濃度。本班未進行工作的採掘工作面，瓦斯和CO2應每班至少檢查一次；可能湧出或積聚瓦斯或CO2的硐室和巷道的瓦斯或CO2應每班至少檢查一次。（3）在有自燃發火危險的礦井，必須定期檢查CO濃度、氣體溫度等的變化情況。（4）井下停風地點柵欄外風流中的瓦斯濃度每天至少檢查一次，擋風牆外的瓦斯濃度每週至少檢查一次。（5）在爆破過程中，嚴格執行“一炮三檢制”。（6）其他作業地點或應該檢查瓦斯和CO2地點，每班至少檢查一次。（7）瓦斯檢查人員必須執行瓦斯巡迴檢查制度和請示報告制度，並認真填寫瓦斯檢查班報。（8）通風安全管理部門的值班人員，必須審閱瓦斯檢查班報表，掌握瓦斯變化情況，發現問題及時處理，並向礦調度室彙報。3.《規程》對礦井瓦斯檢查儀器、儀錶的要求 4.通風或瓦斯湧出異常時期應特別注意的事項（1）煤與瓦斯突出造成短時間內湧出的大量瓦斯，易形成高瓦斯區。（2）抽放瓦斯系統停止工作時，必須及時採取增加供風、加強監測直至停產撤人的措施，防止瓦斯事故的發生。（3）排除積存瓦斯時可能會造成局部區域的瓦斯超限，必須制定排放方案和保安措施，以保證排放工作的順利進行。（4）地面大氣壓力的急劇下降也會造成井下瓦斯湧出異常，必須加強監測，並有相應的防護措施。（5）在工作面接近采空區邊界或老頂來壓時，會使湧入工作面的瓦斯突然增加，應加強對這一特殊時期瓦斯的監測，總結規律，並做到心中有數。（6）採煤工作面大面積落煤也會造成大量的瓦斯湧出，應適當限制一次放炮的落煤量和採煤機連續工作的時間。四、瓦斯爆炸的處理要點1．必須瞭解（詢問）的內容（1）爆炸地點及其事故波及範圍。（2）人員分佈及其傷亡情況。（3）通風情況。（4）災區瓦斯情況。（5）是否發生了火災？（6）主要通風機工作情況。2．必須分析判斷的內容（1）通風系統破壞程度。（2）是否會產生連續爆炸？（3）能否誘發火災？（4）可能的影響範圍。3．必須做出決定並下達的命令（1）切斷災區電源。（2）撤出災區和可能影響區的人員。（3）向礦務局彙報並召請救護隊。（4）成立搶救指揮部，制定救災方案。（5）保證主要通風機和空氣壓縮機正常運轉。（6）保證升降人員的井筒正常提升。（7）清點井下人員、控制入井人員。（8）礦山救護隊到礦後，按照救災方案部署救護隊搶救遇險人員、偵察災情、撲滅火災、恢復通風系統、防止再次爆炸。（9）命令有關單位準備救災物資，醫院準備搶救傷患。

4．處理事故的具體措施（1）選擇最短的路線，以最快的速度到達遇險人員最多的地點進行偵察、搶救。（2）迅速恢復災區通風。（3）反風。（4）清除災區巷道的堵塞物。（5）撲滅爆炸引起的火災。（6）發生連續爆炸時，為了搶救遇險人員或封閉災區，救護隊指戰員在緊急情況下，也可利用兩次爆炸的間隔時間進行。（7）最先到達事故礦井的小隊，擔負搶救遇險人員和災區的偵察任務。（8）第二個到達事故礦井的小隊應配合第一小隊完成搶救人員和偵察災區的任務，或是根據指揮部的命令擔負待機任務。（9）恢復通風設施時，首先恢復主要的最容易恢復的通風設施。五、防止瓦斯事故擴大的技術措施1.生產水準和采區必須實行分區通風；

2.進回風巷之間的聯絡巷必須安設2道聯鎖的正向風門和2道反向風門；

3.裝有主要通風機的出風井口應安裝防爆門，生產礦井主要通風機必須有反風裝置；

4.有煤塵爆炸危險的礦井，必須採取預防和隔絕爆炸的措施；

5.礦井必須設地面消防水池和井下消防管路系統。第四節煤與瓦斯突出防治與處理

主要內容一、煤與瓦斯突出四位一體防治體系二、煤與瓦斯突出的防治措施三、煤與瓦斯突出事故的處理

（1）突出危險性預測（2）防治突出措施（3）防治突出措施的效果檢驗（4）安全防護措施“四位一體”的防治突出綜合措施實施系統如圖1-4-1所示。一、煤與瓦斯突出四位一體防治體系圖1-4-1防突綜合措施實施系統圖

二、煤與瓦斯突出的防治措施（一）區域性防突出措施

1．開採保護層

1）開採保護層的作用（1）地壓減少，彈性潛能得以緩慢釋放；（2）煤層膨脹變形，形成裂隙與孔道，透氣係數增加；（3）煤層瓦斯湧出後，煤的強度增加。

2）保護範圍（1）垂直保護距離保護層與被保護層之間的有效垂距應符合表1-4-1所列數值。

表1-4-1保護層與被保護層間的有效垂距名稱上保護層/m下保護層/m急傾斜煤層緩傾斜與傾斜煤層<60<50<80<100(2)沿傾向的保護範圍

煤層傾角β（°）△（°）緩傾斜傾斜急傾斜90－α90－α100－α11107表1-4-2(3)沿走向的保護範圍保護層回採工作面始采線兩側的保護範圍，必須按實際考察結果確定。我國現場多用冒落角來確定，如圖1-4-4所示。南桐礦務局取為62°～65°，北票礦務局取為80°。圖1-4-4沿走向的保護範圍

(4)煤柱的影響開採保護層還必須注意以下幾點：

A．如煤層群中有幾個保護層時，應首先考慮上保護層；

B．礦井中所有煤層都有突出危險時，可選擇突出危險程度較小的煤層作為保護層，但在此保護層的採掘過程中，必須採取防治突出的措施；

C．礦井中所有可採煤層都具有嚴重突出危險時，也可以選擇不可采的煤層作為保護層。為了減小勞動強度，可使用刨煤機、鋼絲繩鋸等採煤機械；

D．開採保護層時，應同時抽放被保護層的瓦斯。2．大面積預抽煤層瓦斯（二）局部防突措施1．鬆動爆破2.鑽孔排放瓦斯

3．水力沖孔4．超前支架（1）煤巷掘進超前支架（2）石門揭煤超前支架5．超前鑽孔（三）安全防護措施1.震動放炮其效果取決於岩柱厚度、裝藥量和炮眼佈置等參數。

實施震動放炮措施時，應注意下列事項：（1）石門震動放炮要求一次全斷面揭穿（薄煤層）或揭開（中厚煤層和厚煤層）突出煤層；（2）震動放炮前，揭穿煤層的石門工作面必須有獨立的回風系統，且回風系統必須保證風流暢通；（3）在石門進風側的巷道中，為了防止突出的瓦斯逆流進入進風系統，應設置兩道堅固的反向風門；（4）震動放炮應一次起爆全部炮眼，崩開石門全斷面的岩柱；（5）震動放炮必須有專門設計，設計中對爆破參數、爆破器材及起爆要求、爆破地點、反向風門位置、避災路線及停電、撤人和警戒範圍等必須做出明確的規定；（6）岩石眼不得打入煤層，眼底距煤層應保持0.2m；如已打入煤層，應在眼底充填不小於0.2m長的炮泥。（7）所有炮眼裝藥後都應先充填1～2個水炮泥，然後再封炮泥直至眼口；（8）震動放炮應採用毫秒雷管，延期總時間不准超過130ms，嚴禁跳段使用；（9）震動放炮時，回風系統內電器設備都必須切斷電源，嚴禁人員作業和通過。（10）放炮地點和石門工作面的距離應根據突出後瓦斯可能波及的最大範圍確定。（11）震動放炮由礦總工程師統一指揮，並有礦山救護隊在指定地點值班。2.金屬柵欄3.反向風門4.井下避難所（1）井下避難所（2）壓風自救系統三、煤與瓦斯突出事故的處理（1）瓦斯來源充足，並且瞬間湧出量很大、濃度很高；（2）突出的瓦斯能形成衝擊氣浪破壞通風系統，突出的煤岩能堵塞巷道；（3）突出的高濃度瓦斯，開始時不會立即發生爆炸，但在一定供氧條件下可能遇火源引起燃燒；（4）在處理事故過程中，如果需在突出煤層中掘進巷道用於救人或恢復通風，仍必須採取防突措施；（5）突出後，有可能在同一地點發生第二次、第三次突出。

突出事故發生後，指揮人員應果斷地做出的決策：（1）切斷災區和受影響區的電源，但必須在遠距離斷電，防止產生電火花引起爆炸；（2）撤出災區和受威脅區的人員；（3）派人到進、回風井口及其50m範圍內檢查瓦斯、設置警戒，熄滅警戒區內的一切火源，嚴禁一切機動車輛進入警戒區；（4）派遣救護隊佩戴呼吸器、攜帶滅火器等器材下井偵察情況，搶救遇險人員、恢復通風系統等；

（5）要求災區內不准隨意啟閉電器開關；（6）發生突出事故後不得停風和反風，防止風流紊亂擴大災情；（7）組織力量搶救遇險人員；（8）制定並實施預防再次突出的措施；（9）當突出後破壞範圍很大、巷道恢復困難時，應在搶救遇險人員後，對災區封閉；（10）若突出後造成火災或爆炸，則按處理火災或爆炸事故進行救災。第五節礦井瓦斯抽放

主要內容一、瓦斯抽放的條件二、礦井瓦斯抽放方法三、布孔及抽放參數的確定四、抽放瓦斯裝備及抽放監控系統

衡量一個瓦斯礦井是否有必要抽放，可以根據以下幾點：（1）對於生產礦井，由於礦井的通風能力已經確定，所以礦井瓦斯湧出量超過通風所能稀釋瓦斯量時，即應考慮抽放瓦斯；（2）對於新建礦井，當採煤工作面瓦斯湧出量＞5m3/min，掘進工作面瓦斯湧出量＞3m3/min，採用通風方法解決瓦斯問題不合理時，應該抽放瓦斯；（3）對於全礦井，一般認為，絕對瓦斯湧出量＞30m3/min，或相對瓦斯湧出量＞15～25m3/t時應抽放瓦斯；（4）開採保護層時可考慮抽放保護層瓦斯；對於突出煤層，可以考慮用預抽瓦斯的方法防止突出。一、瓦