煤礦瓦斯檢查工安全基本知識(shí)

第一節(jié) 煤礦地質(zhì)基本知識(shí)

一、煤層埋藏特征

煤層是指頂、底板巖石之間所夾的一層煤及其矸石層。煤層是煤系的主要組成部分，煤層數(shù)、厚度及其變化是評價(jià)煤田經(jīng)濟(jì)價(jià)植的主要因素。因此，了解煤層的成因、賦存狀態(tài)、厚度及其變化對煤礦生產(chǎn)是極為重要的。

(一)煤層的形成

煤層是地殼運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。它是在地殼緩慢下降過程,由泥炭層經(jīng)煤化作用轉(zhuǎn)變而成的。

1.當(dāng)沼澤中植物遺體堆積的泥炭形成速度和地殼沉降速度大體致時(shí)，泥炭層會(huì)不斷加厚(即二者保持均衡狀態(tài))，長期持續(xù)的均衡狀態(tài)，就會(huì)形成厚煤層或巨厚煤層，如圖2-la所示。

2.當(dāng)?shù)貧こ两邓俣却笥谥参镞z體堆積速度時(shí)，植物來小及供應(yīng)，泥炭堆積也就停止 ，在原有泥炭層之上沉積了泥砂質(zhì)的碎屑沉積物，成為煤層頂板或?yàn)槊簩又械膴A矸，如圖2-1b、c所示。

3.當(dāng)?shù)貧こ两邓俣刃∮谥参镞z體堆積速度時(shí)，沼澤供水條件逐漸困難，植物遺體堆積停止，并可使原已堆積的泥炭層也遭受風(fēng)化剝蝕，從而形成薄煤層，如圖2-d所示。

在地殼沉降過程中，會(huì)有多次小型振蕩運(yùn)動(dòng)因此可出現(xiàn)多煤層沉積。總之，地殼運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)對煤層的形成，煤層層數(shù)和厚度等都有直接的關(guān)系。

(二)煤層的項(xiàng)、底板

位于煤層的上覆、下伏巖層稱為煤層的頂、底板。煤層頂、底板巖石的性質(zhì)、強(qiáng)度及含水性對采煤工作有直接影響。它是確定巷道支護(hù)方式，選擇采空區(qū)處理方法的重要依據(jù)。

1.頂板：位于.煤層的上

覆巖層，稱為煤層的頂板。

根據(jù)巖性、厚度及采煤過程

中垮落的難易程度，頂板分

為三種類刑.如圖2一2所

示。

(1)偽頂：它直接位于煤層之上，多為幾厘米至十幾厘米厚的炭質(zhì)泥巖或泥巖，富含植物化石在采煤過程中，常常隨采隨落，不易維護(hù)。

(2)直接頂：覆蓋在偽頂之上的巖層，常為數(shù)米厚的粉砂巖、頁巖、泥巖等。它比偽穩(wěn)定，在采煤過程中，經(jīng)常在采過一段時(shí)間后自行垮落，少數(shù)砂巖層需要進(jìn)行人工放頂。

(3)老頂(又稱基本頂)：位于直接頂之上的巖層，稱為老頂。一般為厚層的粗砂巖、礫巖或石灰?guī)r。采空后，較長時(shí)間內(nèi)不易垮落，僅發(fā)生緩慢變形。

2.底板：位于煤層之下的巖層，稱為煤層的底板。它分為直接底和老底兩種類型。

(4)直接底：直接位于煤層之下的巖層，稱直接底板。厚數(shù)十厘米，多為富含植物根化石的泥巖和泥質(zhì)頁巖。由于這種巖石遇水后膨脹，容易引起底鼓現(xiàn)象，可造成運(yùn)輸線路或巷道支架的破壞。

(5)老底：它位于直接底之下，常為厚層狀砂礫巖或石灰?guī)r。

煤層頂、底板的發(fā)育程度受當(dāng)時(shí)沉積作用和后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，因此不同地區(qū)的煤層頂?shù)装逍再|(zhì)及發(fā)育程度不同。有的煤層頂?shù)装灏l(fā)育完好，幾種類型的頂?shù)装宥加?有的煤層缺少某種類型的頂板或底板。

(三)煤層的產(chǎn)狀要素

巖層在地殼中的空間位置和產(chǎn)出狀態(tài)，稱為巖層的產(chǎn)狀.巖層的產(chǎn)狀是以巖層層面在空間的方位及其與水平面間的關(guān)系來確定的，通常是用巖層的走向、傾向及傾角等產(chǎn)狀三要素來表示。

I.走向

傾斜巖層的層面與水平面的交線，稱為走向線。走向線上各點(diǎn)的高程都相等。走向線兩端的延伸方向，稱為巖層的走向。走向是表示傾斜巖層在水平面上的延伸方向，如圖z-7所示。

當(dāng)巖層是個(gè)平面時(shí)其走向線為一條直線，各點(diǎn)走向不變;當(dāng)巖層面為曲面時(shí)，其走向線為一條曲線，各點(diǎn)走向發(fā)生變化。

2.傾向

巖層層面上垂直于走向線，并沿層面傾斜向下引出的直線AD,叫真傾斜線。真傾斜線在水平面上的投影線OD所指巖層向下傾斜的方向，就是巖層的傾向，又叫真傾向。在層面上，斜交巖層走向所引的任一條直線AB或AC,稱為視傾斜線，如圖2-8所示。

3.傾角

真傾斜面線AD與其在水平面上的投影線的夾角α，稱為巖層的傾角，又叫真傾角。即傾斜巖層面與水平面所夾的最大銳角α。視傾斜線與其在水平面上的投影線的夾角，稱為視傾角，又稱偽傾角，如β角。視傾角永遠(yuǎn)小于真傾角

4.巖層產(chǎn)狀要素在煤礦生產(chǎn)中的意義

根據(jù)巖層產(chǎn)狀要素的概念，能夠很快掌握巷道系統(tǒng)。因?yàn)榫孪锏离m多，但基本上是根據(jù)巖層產(chǎn)狀布置的。其中，沿走向方向布置的巷道有：集中運(yùn)輸大巷、水平巷、工作面順槽、回風(fēng)巷等;沿傾向方向布置的巷道有石門、上山、下山、開切眼等。煤層傾角的大小，對采煤方法的選擇有較大影響。如傾斜、緩傾斜煤層，一般采用走向長壁采煤法;近水平煤層一般用傾斜長壁采煤法;急傾斜煤層可用倒臺(tái)階采煤法等。另外，井下許多巷道的布置，坡度一般要根據(jù)需要和煤層傾角關(guān)系來確定。

二、煤礦地質(zhì)構(gòu)造及其對瓦斯涌出的影響

沉積巖層和煤層在其形成時(shí)，一般都是水平或近水平的，且在一定范圍內(nèi)是連續(xù)完整的。由于受到地殼運(yùn)動(dòng)的影響，使巖層的形態(tài)發(fā)生了變化，甚至產(chǎn)生裂縫和錯(cuò)動(dòng)，使巖層失去完整性，這些由地殼運(yùn)動(dòng)造成的巖層的空間形態(tài)稱為地質(zhì)構(gòu)造。

地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)多種多樣，概括起來可分為單斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造。

1.單斜構(gòu)造

由于地殼運(yùn)動(dòng)的影響，地殼表層中的巖層絕大部分是傾斜的，極少數(shù)是水平或接近水平的。在一定范圍內(nèi)，煤層或巖層大致向一個(gè)方向傾斜，這樣的構(gòu)造形態(tài)稱為單斜構(gòu)造。單斜構(gòu)造往往是其他構(gòu)造形態(tài)的一部分，或是褶曲的一翼，或是斷層的一盤。

2.褶皺構(gòu)造

巖層受地殼運(yùn)動(dòng)水平力的作用發(fā)生變形，呈現(xiàn)波狀彎曲，但仍保持了巖層的連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)叫褶皺。如圖3-2所示。褶皺構(gòu)造中的每一個(gè)彎曲叫褶曲，褶曲是組成褶皺的基本單位。摺曲有兩種基本形態(tài)：背斜和向斜。

(1)背斜：在形態(tài)上一般是一個(gè)中間向上凸起的彎曲巖層，自中間向兩側(cè)傾斜。

(2)向斜：在形態(tài)上一般是一個(gè)中間向下凹陷的彎曲巖層，自兩側(cè)向中間傾斜。

背斜或向斜凸凹部分的頂部稱為褶曲的軸部，兩側(cè)稱為褶曲的翼部。背斜和向斜在位置上往往是彼此相連的。

3.斷裂構(gòu)造

巖層受力后遭到破壞，形成斷裂，失去了連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)叫斷裂構(gòu)造。

根據(jù)巖層斷裂后兩側(cè)巖塊有無顯著位移，可把斷裂構(gòu)造分為裂隙和斷層兩大類。

1)裂隙及其分類

(1)裂隙。斷裂面兩側(cè)巖層沒有發(fā)生明顯位移的斷裂構(gòu)造。

若干有規(guī)格組合的裂隙將巖石割成一定幾何形狀的巖塊，這種裂隙的總體稱為節(jié)理。

(2)裂隙的分類。根據(jù)裂隙形成的原因，裂隙可分為3類：原生裂隙。在沉積巖成巖作用階段，主要由于沉積物脫水和壓縮而形成，一般肉眼不易發(fā)現(xiàn)，煤層中都有原生裂隙;構(gòu)造裂隙。受構(gòu)造變動(dòng)作用力所形成，也叫外裂隙。在煤層和圍巖中常見，且與原生裂隙斜交。在褶皺的煤層中可見到多組構(gòu)造裂隙，且常為兩組彼此相互垂直，但其中一組往往發(fā)育不好。在斷層附近常有與斷層面平行或斜交的裂隙發(fā)育。壓力裂隙。在巷道和采煤工作面附近，原有應(yīng)力平衡狀態(tài)發(fā)生破壞，由礦山壓力作用而產(chǎn)生，又叫做地壓裂隙。壓力裂隙平行于工作面而略向采空區(qū)傾斜，與其他裂隙相交。壓力裂隙與埋藏深度關(guān)系密切，深度越大，裂隙分布越廣泛。

2)斷層及其要素

(1)斷層。斷層是指斷裂面兩側(cè)巖層產(chǎn)生明顯位移的構(gòu)造變動(dòng)。斷層部位巖層的完整性和連續(xù)性遭到破壞，是一種常見的主要地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象。斷層在地殼中分布廣，形態(tài)和類型多，規(guī)模與分布因地而異。因此，在煤田地質(zhì)勘探與煤礦生產(chǎn)中，查明斷層的特征和分布規(guī)律，對于尋找斷失的煤層，合理安排巷道布置，預(yù)防災(zāi)害發(fā)生都具有重要意義。

(2)斷層要素。如圖3-3所示。斷層各組成部分叫斷層要素。主要有：斷層面，即巖層發(fā)生斷裂位移時(shí)，相對滑動(dòng)的斷裂面。斷層面少數(shù)是比較規(guī)則的平面，多數(shù)是波形起伏的曲面。斷層面的空間位置，也可用產(chǎn)狀要素——走向、傾向和傾角來描述;斷層線，即斷層面與地面的交線，是斷層面在地面的出露線，它反映了斷層的延伸方向。斷層線隨斷層面的產(chǎn)狀及地形起伏的情況不同，有時(shí)是直線，有時(shí)是曲線。斷層面與水平面的交線亦稱為斷層線，在水平切面圖上它表示斷層的真正走向;斷盤，是指被斷層層面分開的兩側(cè)巖體。若斷層面是傾斜的，按相對位置關(guān)系，通常把位于斷層面之上的斷盤稱為上盤，之下的斷盤稱為下盤;根據(jù)斷盤與斷層面的相對運(yùn)動(dòng)，沿?cái)鄬用嫦鄬ι仙臄啾P稱為上升盤，相對下降的斷盤稱為下降盤，上盤可以是上升盤也可以是下降盤，下盤同樣如此。如果斷層面是直立的，就無所謂上、下盤之分，這時(shí)可采用方位命名，如東盤、西盤、北東盤、南西盤等;方向線，即斷層面與煤層的交線，又叫斷層交線、文跡線;落差與平錯(cuò)，橫切或斜切斷層的剖面內(nèi)，上下盤同一巖層層面與斷層線各有一個(gè)交點(diǎn)，兩個(gè)交點(diǎn)的高差叫落差，兩個(gè)交點(diǎn)的水平距離叫平錯(cuò)。落差僅表示上下盤同一巖層層面的高程差，并不考慮兩個(gè)面的相對錯(cuò)移方向。同一個(gè)斷層在不同地段剖面上的落差是不相等的。

3)斷層分類

(1)根據(jù)斷層兩盤相對位移方向的不同，斷層可分為3種基本類型，如圖3-4所示。

正斷層：上盤相對下降，下盤相對上升，兩盤在垂直及水平面上的投影呈分開狀態(tài)的斷層，斷層傾角一般大于45°;逆斷層：上盤相對上升，下盤相對下降，兩盤在垂直及水平面上的投影呈重疊狀態(tài)的斷層;平移斷層：斷層兩盤沿著斷層面走向方向相對移動(dòng)，以及兩盤升降位移量相對于水平位移量小很多的斷層，它的斷層傾角一般較大，甚至直立，斷層線也常呈直線，它是在擠壓應(yīng)力作用下沿直立的剪裂面產(chǎn)生的。

正、逆斷層在煤礦生產(chǎn)中最為常見。在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地帶，斷層常以組合形式出現(xiàn)，成為階梯狀斷層、地壘或地塹，如圖3-5所示。

(2)根據(jù)斷層走向與巖層走向的相對關(guān)系分為：走向斷層，斷

層走向與巖層走向完全一致或近于一致，可使同一巖層重復(fù)出現(xiàn)

或映失。傾向斷面，斷層走向與巖層傾向一致或近于一致，使斷

層兩側(cè)巖層露頭中斷而出現(xiàn)交錯(cuò)的不連續(xù)狀態(tài);斜交斷面，斷層

走向與巖層走向斜交。

上述各種斷層分類，在實(shí)際應(yīng)用中常常結(jié)合起來命名，如走

向正斷層、傾向逆斷層、傾向平移斷層等，這樣既可反映斷層幾

何形態(tài)，又可表明其力學(xué)背景。

4.地質(zhì)構(gòu)造對煤層瓦斯含量和涌出的影響

地質(zhì)構(gòu)造是影響煤層瓦斯含量和涌出的最主要因素之一，封

閉型地質(zhì)構(gòu)造有利于瓦斯的儲(chǔ)存，而開放型地質(zhì)構(gòu)造有利于瓦斯

排放。

開放型的斷層兩盤是分離運(yùn)動(dòng)，斷層為煤層瓦斯排放提供r

通道，在這類斷層附近，煤層的瓦斯含量減少，其涌出量也相對

減少。封閉型斷層，由于兩盤相互擠壓，其本身的透氣性差，割

斷了煤層同地表的聯(lián)系，從而使煤層瓦斯含量較高，瓦斯壓力增

加，其瓦斯涌出量也相應(yīng)增大。

背斜構(gòu)造的軸部通常比相同深度的兩翼瓦斯含量高，特別是

當(dāng)背斜七部的巖層透氣性差或含水充分時(shí)，往往積聚高壓的瓦斯，

形成“氣頂’，當(dāng)背斜軸部的上覆巖層因張力而形成連通地面的裂

隙時(shí)，瓦斯會(huì)大量散失·其軸部的瓦斯含量反而較小。向斜構(gòu)造

由于軸部巖層受到擠壓，因此瓦斯含量一般比兩翼高。但是在開

采透氣性較好的煤層時(shí)，向斜軸部瓦斯涌出量反而較低，這是因

為當(dāng)開采面接近向斜軸部時(shí)，瓦斯的補(bǔ)給區(qū)域越來越窄小，補(bǔ)給

的瓦斯量減少所造成的。

第二節(jié)礦井開拓方式

一、礦井開拓方式

礦井開拓巷道在井田內(nèi)的布置形式稱為礦井開拓方式，包括：

井簡形式、數(shù)目和位置的確定，開采水平的確定;劃分采區(qū);布

置井底車場和大巷;確定開采程序和礦井延深等問題.

通常以井筒的形式表示礦井的開拓方式，因此，礦井開拓方

式有：斜井開拓、立井開拓、平響開拓和綜合開拓4種類型.

(一)抖井開拓

斜井開拓是利用傾斜巷道由地面進(jìn)人，并通過一系列巷道到達(dá)

煤層的一種開拓方式，主要有兩種形式：片盤斜井和分區(qū)式斜井。

1·片盤斜井

片盤斜井是斜井開拓中最簡單的一種形式，多用在煤田的淺

部地區(qū)。

片盤斜井的基本特點(diǎn)是，井田沿走向不劃分采區(qū)，沿傾斜方

向按一定標(biāo)高劃分為若千段(稱之為片盤)，片盤兩側(cè)各布置一個(gè)

工作面，由井田邊界后退式連續(xù)開采.

圖3-7所示為一片盤斜井開拓。井田沿傾斜方向劃分為4個(gè)

片盤，片盤斜長近似等于工作面長度。

片盤斜井的開掘程序是，在井田走向中部沿煤層開掘主、副

井，兩斜井平行相距30-40m，掘至第一片盤下部邊界時(shí)，掘片

盤甩車場，再向兩翼掘片盤運(yùn)輸巷及輔巷，在片盤上部邊界掘片

盤回風(fēng)巷，一直掘至井田邊界，沿煤層傾斜方向開掘開切眼貫通

運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷。回采工作面從開切眼開始，向井筒方向連續(xù)推

進(jìn)，到達(dá)井筒附近30-40m時(shí)停止回采，留作井筒保護(hù)煤柱。

在第一片盤采完之前，為保證回采工作正常接續(xù)，應(yīng)提前延

深井筒，布置出第二片盤工作面，上一片盤運(yùn)輸巷可作為下一片

盤的回風(fēng)巷。

第四章 礦井通風(fēng)技術(shù)

礦井通風(fēng)是煤礦的一項(xiàng)重要工作，其基本任務(wù)是：①向井下各工作場所連續(xù)不斷地供給適宜的新鮮空氣，供人員呼吸。②把有毒有害氣體和礦塵稀釋到安全濃度以下，并排出礦井之外。③提供適宜的氣候條件，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，以保障職工的身體健康和生命安全及機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。④增強(qiáng)礦井的防災(zāi)、抗災(zāi)能力，實(shí)現(xiàn)礦并的安全生產(chǎn)。

第一節(jié) 礦內(nèi)空氣

一、井下氣體成分

礦內(nèi)空氣是指礦井井巷內(nèi)氣體的總稱。它包括地面進(jìn)入井下的新鮮空氣和井下產(chǎn)生的有毒有害氣體、浮塵。礦內(nèi)空氣的主要來源是地面空氣，但地面空氣進(jìn)入井下以后，要發(fā)生一系列的物理變化和化學(xué)變化，因而礦內(nèi)空氣與地面空氣的性質(zhì)和成分均有較大差別。

(一)地面空氣的組成

地面空氣主要由氧氣(占20. 96 %) ,氮?dú)狻舱?9.0%)、二氧化碳(占0.04%)組成。此外.地面空氣中還有數(shù)量不定的水蒸氣、微生物和塵埃等。

地面空氣進(jìn)入井下后，其成分和性質(zhì)會(huì)發(fā)生一系列變化。如氧含量降低，有害氣體混人，固體微粒(巖塵、煤塵等)混人，氣休膨脹與壓縮。盡管礦內(nèi)空氣與地面空氣相比，在性質(zhì)上有許多差異，但在新鮮空氣中其主要成分仍然是氧、氮和二氧化碳。

1.氧氣(O2)。氧氣是無色、無味、無嗅的氣體，對空氣的相對密度為l 105，是人呼吸的氣體中不可缺少的，人體在靜止?fàn)顟B(tài)下耗氧量約為0.25L/min，在工作時(shí)耗氧量為l～3L/min。當(dāng)濃度小于17%時(shí)，呼吸困難，心跳加快;當(dāng)濃度小于15%時(shí)，無力進(jìn)行勞動(dòng);當(dāng)濃度小于12%時(shí)，會(huì)有生命危險(xiǎn);當(dāng)濃度小于3%時(shí)，立即死亡。氧能夠助燃，易使多種元素氧化?！?a href=http://www.treasurewfy.com/czgc/ target=_blank class=infotextkey>規(guī)程》規(guī)定采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中氧氣濃度不得低于20%。

2.二氧化碳(C02)。二氧化碳微毒、略帶酸味、不助燃，也不能供人呼吸，與空氣的相對密度為1.52，在風(fēng)速較小的巷道中，底板附近的濃度較大;在風(fēng)速較大的巷道中，一般能與空氣均勻地混合。

在新鮮空氣中含有微量的二氧化碳對人體是無害的。二氧化碳對人體的呼吸中樞神經(jīng)有刺激作用，如果空氣中完全不含有二氧化碳，則人體的正常呼吸功能就不能維持，所以在搶救遇難者進(jìn)行人工輸氧時(shí)，往往要在氧氣中加入5%的二氧化碳，以刺激遇難者的呼吸功能。但二氧化碳過高時(shí)，也會(huì)使空氣中的氧濃度相對降低，使人的呼吸量增加，嚴(yán)重時(shí)可能造成人員的酸中毒或窒息?！?a href=http://www.treasurewfy.com/czgc/ target=_blank class=infotextkey>規(guī)程》規(guī)定：采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中，二氧化碳濃度不得超過0.5%。

礦井中二氧化碳的主要來源是：煤層中涌出，煤和有機(jī)物的氧化，人員的呼吸、爆破、煤炭自燃及瓦斯煤塵爆炸等。個(gè)別巖層中能連續(xù)釋放二氧化碳，甚至發(fā)生巖石與二氧化碳的突出事故。例如吉林省營城煤礦，曾在1975年6月13日發(fā)生過一起二氧化碳與巖石突出的事故，突出巖石1005t、二氧化碳14000m³，死亡14人;10年后，1985年11月29日發(fā)生第二次突出事故，突出巖石800t、二氧化碳40000m³，死亡14人。

3.氮?dú)?NO2)氮?dú)馐且环N惰性氣體，它本身無毒、不助燃、也不能供人呼吸，在空氣中的氮?dú)夂窟^高時(shí)，會(huì)造成“高氮窒息”事故。例如河南省平煤集團(tuán)一礦

(二)井下各種有害氣體的來源及其性質(zhì)

在煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生或煤層中涌出的有害氣體主要有：甲烷、一氧化碳、二氧化硫、硫化氫和氨氣等。

1.甲烷(CH4 )(詳見本書第六章)。

2.一氧化碳(CO)。一氧化碳CO是一種無色、無味、無臭的氣體，相對密度為0. 97，微溶于水，濃度為13%～75%時(shí)遇火能引起爆炸。一氧化碳CO具有強(qiáng)烈的毒性，對人體有較大的危害，其主要原因是人體內(nèi)的血紅素與一氧化碳的親和力比氧氣大250一300倍，造成人體血液中毒。一氧化碳中毒者嘴唇呈排紅色，兩頰有斑點(diǎn)。人體的一氧化碳中毒程度取決于一氧化碳濃度和接觸一氧化碳的時(shí)間、呼吸頻率和呼吸深度，詳見表4—1?？諝庵械囊谎趸嫉闹饕獊碓从校壕卤?、礦井火災(zāi)、煤炭自燃和瓦斯煤塵爆炸等。

3.硫化氫(H2S)。硫化氫有劇毒，且無色、有臭雞蛋味的氣體，相對密度為1.10,易溶于水，對眼睛及呼吸系統(tǒng)有強(qiáng)烈的刺激作用。煤礦井下的硫化氫主要來源是：有機(jī)物的腐爛、含硫礦物的水解、老空水中揮發(fā)和煤層中涌出。 需要注意的是：接近采空區(qū)作業(yè)，有水涌出，且伴隨有硫化氫的臭味，往往是老空水發(fā)生透水事故的預(yù)兆。

4.二氧化氮(NO2)。二氧化氮為紅褐色，相對密度為1.57,易溶于水。二氧化氮對人體的眼睛、呼吸道及肺部組織有強(qiáng)烈腐蝕作用。二氧化氮遇水形成硝酸HNO3，能破壞肺及全部呼吸系統(tǒng)組織，使血液中毒，經(jīng)過6～24h后，肺腫發(fā)展，呈現(xiàn)嚴(yán)重咳嗽，并吐黃色的痰，還會(huì)出現(xiàn)劇烈的頭痛、嘔吐，人會(huì)很快死亡。二氧化氮的濃度達(dá)0.004%時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)喉嚨受刺激、咳嗽、胸部發(fā)疼現(xiàn)象;達(dá)到0.01%時(shí)，短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重咳嗽、聲帶痙攣、惡心、嘔吐、腹疼、瀉肚等癥狀;當(dāng)達(dá)到0.025%時(shí)，短時(shí)間內(nèi)人即會(huì)很快死亡。煤礦井下二氧化氮的來源主要是井下爆破工作。

5.二氧化硫(SO2)。二氧化硫是無色、有強(qiáng)烈硫磺味及酸味的氣體，相對密度為2.22,易溶于水。當(dāng)二氧化硫與呼吸道的潮濕表皮接觸時(shí)能產(chǎn)生硫酸，硫酸能刺激并麻痹上部呼吸道的細(xì)胞組織，使肺及支氣管發(fā)炎。當(dāng)空氣中二氧化硫濃度為0.0002%時(shí)，能引起眼睛紅腫、流淚、咳嗽、頭痛;達(dá)到0.05%時(shí)，能引起急性支氣管炎，肺水腫，在短時(shí)間內(nèi)有致命危險(xiǎn)。煤礦井下二氧化硫的主要來源有：含硫礦物緩慢氧化或自燃生成、從煤巖中放出、在含硫礦物中爆破生成。

6.氨氣(NH3)。氨氣是無色氣體、相對密度為0.69，有似氨水的劇臭味，易溶于水在IL水中，可溶解700L的氨氣。氨氣有很強(qiáng)的毒性，能刺激皮膚和上部呼吸道，能嚴(yán)重?fù)p傷眼睛。煤礦井下氨氣的主要來源有：硝銨炸藥的分解、有機(jī)物的氧化腐爛。

(三)防治井下有害氣體的措施

1.加強(qiáng)通風(fēng)，排除或沖淡井下各種有害氣體或粉塵，使其濃度在《規(guī)程》規(guī)定的濃度以下。詳見表4-2。

2.加強(qiáng)檢查，掌握礦井各種有害氣體涌出情況、防止發(fā)生事故。當(dāng)進(jìn)入某些老巷及通風(fēng)不良的巷道時(shí)，應(yīng)首先檢查瓦斯、二氧化碳及其他有害氣體的濃度，只有確認(rèn)對人無害時(shí)，才能進(jìn)入。

3.采取抽放措施。對于高瓦斯礦井，抽放瓦斯是治本之策。

4.不用的巷道或棄巷要及時(shí)封閉，設(shè)警標(biāo)、揭示牌。

5.加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)，如攜帶自救器等。

三、礦內(nèi)氣候條件

礦內(nèi)氣候條件是指礦內(nèi)空氣的溫度、濕度和風(fēng)速的綜合效應(yīng)。

(一)礦內(nèi)空氣的溫度

空氣的溫度是影響礦內(nèi)氣候條件的主要因素，氣溫過高，影響人體散熱，破壞身體熱平衡，使人感到不適;氣溫過低，人體散熱過多，容易引起感冒，嚴(yán)重時(shí)引起井筒結(jié)冰，造成事故。例如1995年2月5日，內(nèi)蒙古某礦主副立井開拓，主井提煤少量進(jìn)風(fēng)，無采暖設(shè)施，副井進(jìn)風(fēng)有暖風(fēng)，溫度符合要求。春節(jié)放假后進(jìn)行檢修，主井無提升任務(wù)，副井檢修，在沒有安全措施的情況下，從主井提升人員，12人進(jìn)入箕斗，當(dāng)箕斗提升到50m高度時(shí)，井筒上方的大冰塊紛紛塌落，其中3人被冰塊擊中死亡。

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：

1.生產(chǎn)礦井采掘工作面的空氣溫度不得超過26℃;機(jī)電酮室的空氣溫度不得超過30℃。當(dāng)空氣溫度超過時(shí)，必須縮短超溫地點(diǎn)工作人員的工作時(shí)間，并給予高溫保健待遇。采掘工作面的空氣溫度超過30℃;機(jī)電設(shè)備嗣室的空氣溫度超過34℃，必須停止作業(yè)。當(dāng)井下的氣溫過高時(shí)，要采取降溫措施;當(dāng)氣溫過低時(shí)、要采取空氣預(yù)熱措施。

2.冬季，進(jìn)風(fēng)井井口以下的空氣溫度不得低于2℃。

(二)井巷中的風(fēng)速

在礦井井巷中，風(fēng)流在單位時(shí)間內(nèi)所流經(jīng)的距離，稱之為井巷中的風(fēng)速，簡稱風(fēng)速。井巷中的風(fēng)速大小直接影響人體的散熱效果，同時(shí)也影響著礦井安全生產(chǎn)。井巷中的風(fēng)速應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。詳見表4一3,

氣候條件是空氣溫度、濕度和風(fēng)速三者的綜合結(jié)果，因此，氣候條件的優(yōu)劣，不能從單獨(dú)測定某個(gè)因素的值來評定，而必須測定其綜合結(jié)果。目前，一般采用卡他計(jì)來測定礦井氣候條件

第二節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)

礦一井通風(fēng)系統(tǒng)是指礦井通風(fēng)方式、通風(fēng)方法、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和通風(fēng)設(shè)施的總稱。它包括從進(jìn)風(fēng)到回風(fēng)的全部路線。安全可靠的通風(fēng)系統(tǒng)是礦井的安全保證。

《規(guī)程》對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求是：

1.進(jìn)風(fēng)井口必須布置在不受粉塵、灰土、有害和高溫氣體侵?jǐn)_的地方，并能防洪、防凍。礦井排風(fēng)和主通風(fēng)機(jī)噪音不得造成公害。

2.箕斗提升井或裝有帶式輸送機(jī)的井筒兼作進(jìn)風(fēng)井時(shí)，必須符合《規(guī)程》對風(fēng)速、防塵和消防的要求?；诽嵘孀骰仫L(fēng)井時(shí)，必須有完善的防塵和封閉設(shè)施。且漏風(fēng)率不得超過15%,裝有帶式輸送機(jī)的井筒兼作回風(fēng)井，井簡中的風(fēng)速不得超過6m/s,且必須裝有甲烷斷電儀。

3.礦井必須采用機(jī)械通風(fēng)。主要通風(fēng)機(jī)或分區(qū)的主通風(fēng)機(jī)必須安裝在地面，主要通風(fēng)機(jī)要設(shè)防爆門(蓋)、反風(fēng)設(shè)施和專用供電線路。

4.禁止把兩個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的礦井合并為一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)。若礦井有幾個(gè)出風(fēng)并，則各通風(fēng)子系統(tǒng)需保持獨(dú)立。各水平、各采區(qū)風(fēng)流保持獨(dú)立，進(jìn)、回風(fēng)流嚴(yán)格分開。

5.多臺(tái)通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)穩(wěn)定可靠，總進(jìn)風(fēng)和總回風(fēng)巷斷面積不宜過小，盡量減少公共風(fēng)路的風(fēng)阻，防止多臺(tái)風(fēng)機(jī)相互影響。

6.盡可能采用并聯(lián)通風(fēng)系統(tǒng)，并使各條風(fēng)路的阻力接近相等。避免在通風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置過多的風(fēng)橋、風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)窗等通風(fēng)構(gòu)筑物。

一、礦井通風(fēng)的方法

根據(jù)風(fēng)流獲得動(dòng)力的來源不同，礦井通風(fēng)的方法可分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。根據(jù)礦井通風(fēng)壓力狀態(tài)分為正壓通風(fēng)和負(fù)壓通風(fēng)

(一)自然通風(fēng)。利用自然因素產(chǎn)生的通風(fēng)動(dòng)力，致使空氣在井下巷道流動(dòng)的通風(fēng)方法稱為自然通風(fēng)。自然風(fēng)壓的大小和風(fēng)流方向，主要受地面空氣溫度變化、高差、井口的風(fēng)速等影響。其實(shí)質(zhì)上是進(jìn)回風(fēng)進(jìn)口并的空氣密度差引起。礦井的自然風(fēng)壓HN的計(jì)算公式：

HN=Hg (ρ1-ρ2 ) (4一33)

式中H——進(jìn)回風(fēng)井之間的高差，m;

ρ1、ρ2一一分別是進(jìn)風(fēng)井、回風(fēng)井的空氣密度，kg/m3。

例：某礦井下大氣壓為p= 700mmHg，進(jìn)風(fēng)井溫度是t1=8℃，回風(fēng)井的溫度是t2=18℃，井口高差H=100m，求該礦井的自然風(fēng)壓HN。

解：根據(jù)空氣密度計(jì)算公式：ρ=0.465p / (273十t)

進(jìn)風(fēng)井的空氣密度：ρ1 =1.163kg/m3， ρ2二1.119kg/m3

礦并的自然風(fēng)壓HN=Hg (ρ1-ρ2)=35.2Pa

采用機(jī)械通風(fēng)的礦井，自然風(fēng)壓也是始終存在的，并在各個(gè)時(shí)期內(nèi)影響著礦井通風(fēng)工作。對于自然風(fēng)壓較大的深井，自然風(fēng)壓對礦井通風(fēng)起著重要作用，而且它在夏季內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)風(fēng)流的反向，這在通風(fēng)管理工作中，應(yīng)予以充分重視，特別是高瓦斯礦井尤應(yīng)注意。

(二)機(jī)械通風(fēng)。利用通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的通風(fēng)動(dòng)力，致使空氣在井下巷道中流動(dòng)的通風(fēng)方法稱之為機(jī)械通風(fēng)。根據(jù)通風(fēng)機(jī)的工作方式不同，可分為抽出式通風(fēng)(負(fù)壓通風(fēng))和壓入式通風(fēng)(正壓通風(fēng))兩種

壓入式通風(fēng)多用于淺地表、自然發(fā)火嚴(yán)重、塌陷區(qū)廣的煤層的開采。

二、礦并通風(fēng)方式

(一)中央式通風(fēng)系統(tǒng)

按井筒在井田走向方向位置的不同又分為兩種：

1.中央并列式：進(jìn)風(fēng)井與出風(fēng)井均井列布置于井田的走向中央。

2.中央邊界式：進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向中央，出風(fēng)井大致位于井田淺部邊界沿走向的中部。

(二)對角式通風(fēng)系統(tǒng)

進(jìn)風(fēng)井大致位于井田中央，出風(fēng)井位于井田淺部走向上方的通風(fēng)系統(tǒng)。按出風(fēng)井在走向位置不同又可分為：

1.兩翼對角式：進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向中央，出風(fēng)井位于井田淺部走向的兩冀附近。

3.分區(qū)對角式：進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向中央，每個(gè)采區(qū)各有一個(gè)出風(fēng)井。

(三)混合式通風(fēng)系統(tǒng)

進(jìn)風(fēng)井與出風(fēng)井由3個(gè)以上井簡，由中央式與對角式混合組成。

選擇礦井通風(fēng)方式的基本原則是：根據(jù)煤層賦存條件、煤層埋藏深度、井田面積、走向長度、地形條件及礦井瓦斯等級與煤層的自燃性等因素，在保證安全上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理和技術(shù)上可行的基礎(chǔ)上，經(jīng)過比較而定。

三、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的井巷聯(lián)接關(guān)系一般比較復(fù)雜，為了便于分析通風(fēng)系統(tǒng)中各井巷間的聯(lián)接關(guān)系及特點(diǎn)，把礦井或采區(qū)中風(fēng)流分岔、匯合線路的結(jié)構(gòu)形式和控制風(fēng)流的通風(fēng)構(gòu)筑物

通常用不按比例不反映空間關(guān)系的單線條示意圖來表示通風(fēng)系統(tǒng)的示意圖叫通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的連接形式有串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)3種。

(一)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。若前一井巷的出風(fēng)端和下一井巷的進(jìn)風(fēng)端相接，這樣的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)稱為串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：所串聯(lián)的井巷越多，通風(fēng)阻力越大;若進(jìn)風(fēng)側(cè)發(fā)生災(zāi)害時(shí)將影響到回風(fēng)側(cè)，各段巷道中的風(fēng)量等于串聯(lián)風(fēng)路風(fēng)量，總風(fēng)量不能隨意變更。

(二)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。若兩條或兩條以上的通風(fēng)井巷的進(jìn)風(fēng)端是在同一點(diǎn)分開，它們的出風(fēng)端又是在同一點(diǎn)匯合，這樣的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)稱為并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)為：并聯(lián)的通風(fēng)井巷越多，各井巷分得的風(fēng)量也越少，通風(fēng)阻力也越小;并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總風(fēng)量等于各條風(fēng)路分量之和，各井巷互不干擾，安全性好。

(三)角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。兩條分路組成的并聯(lián)系統(tǒng)中，若有1條或1條

以上的井巷橫跨于兩個(gè)并聯(lián)巷道上構(gòu)成的系統(tǒng)稱為角聯(lián)系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)圖稱為角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。橫跨于并聯(lián)分路上的井巷稱為對角巷或?qū)秋L(fēng)路若僅有一條對角風(fēng)路的角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，稱為簡單角聯(lián)網(wǎng)絡(luò);若有2條或2條以上的對角風(fēng)路的角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，稱為復(fù)雜角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的邊緣風(fēng)路的風(fēng)流方向是穩(wěn)定的，而在對角風(fēng)路中的風(fēng)流方向不穩(wěn)定，它在邊緣風(fēng)路的阻力影響下可能正向、可能反向，也可能無風(fēng)。由于這個(gè)特點(diǎn)，在有瓦斯涌出的地點(diǎn)將會(huì)給通風(fēng)管理工作帶來不少困難和麻煩.在礦井設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

四、采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)

采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是指礦井風(fēng)流經(jīng)主要進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)入采區(qū)，流經(jīng)采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷道，清洗采掘工作面、硐室和其他用風(fēng)巷道后，沿采區(qū)回風(fēng)巷排至礦井主要回風(fēng)巷的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)主要取決于采區(qū)巷道布置和采煤方法，同時(shí)要滿足采區(qū)通風(fēng)的特殊要求。在確定采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，必須遵守安全、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)合理等原則

(一)對采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求

1.采區(qū)必須有獨(dú)立的風(fēng)道，實(shí)行分區(qū)通風(fēng)。采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)巷必須貫穿整個(gè)采區(qū)的長度或高度。嚴(yán)禁將一條上山、下山或盤區(qū)的風(fēng)巷分為兩段，其中一段為進(jìn)風(fēng)巷，另一段為回風(fēng)巷。

2.采掘工作面、硐室都應(yīng)采用獨(dú)立通風(fēng)。采用串聯(lián)通風(fēng)時(shí)，必須遵守《規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

3.按瓦斯、二氧化碳、氣候條件和工業(yè)衛(wèi)生的要求，合理配風(fēng)。要盡量減少采區(qū)漏風(fēng)，并避免新風(fēng)到達(dá)工作面之前被污染和加熱。要保證通風(fēng)阻力小，通風(fēng)能力大，風(fēng)流暢通。

4.通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)要簡單，以便在發(fā)生事故時(shí)易于控制和撤離人員，為此應(yīng)盡量減少通風(fēng)筑物的數(shù)量，要盡量避免采用對角風(fēng)路，無法避免時(shí)，要有保證風(fēng)流穩(wěn)定性的措施。

5.要有較強(qiáng)的抗災(zāi)和防災(zāi)能力，為此要設(shè)置防塵線路、避災(zāi)線路、避難碉室和災(zāi)變時(shí)的風(fēng)流控制設(shè)施，必要時(shí)還要建立抽放瓦斯、防塵和降溫設(shè)施。

6.采掘工作面的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)不得經(jīng)過采空區(qū)或冒頂區(qū)。

7.采區(qū)內(nèi)布置的機(jī)電碉室、絞車房要配足風(fēng)量。如果它們的通風(fēng)采用回風(fēng)時(shí)，在排放瓦斯過程中，必須切斷這些地點(diǎn)的電源，防止高濃度的瓦斯流經(jīng)這些地點(diǎn)時(shí)引起瓦斯爆炸。如1987年12月9日淮南某礦就是因排放的瓦斯經(jīng)過絞車房時(shí)，產(chǎn)生火花，引起瓦斯爆炸，造成45人死亡。

(二)壁式回采工作面的通風(fēng)系統(tǒng)的類型

回采區(qū)段的通風(fēng)系統(tǒng)是由工工作面的進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷和上作面組成。當(dāng)?shù)V井采用走向長壁后退式采煤法時(shí)，回采區(qū)段的通風(fēng)系統(tǒng)有U形、Z形、H形、Y形、W形和雙Z形等形式，如圖4 -8所示。

采區(qū)內(nèi)各采掘工作面均應(yīng)采用獨(dú)立通風(fēng)。若工作面之間不能形成獨(dú)立通風(fēng)，經(jīng)報(bào)批后，可以采用串聯(lián)通風(fēng)，但必須符合《規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。采掘工作面串聯(lián)通風(fēng)的有關(guān)規(guī)定：

《規(guī)程》規(guī)定：采煤工作面和掘進(jìn)工作面都應(yīng)采用獨(dú)立通風(fēng)。同一采區(qū)內(nèi)，同一煤層上下相連的2個(gè)同一風(fēng)路中的采煤工作面、采煤工作面與其相連接的掘進(jìn)工作面、相鄰的2個(gè)掘進(jìn)工作面，布置獨(dú)立通風(fēng)有困難時(shí)，在制定措施后，可采用串聯(lián)通風(fēng)，但串聯(lián)通風(fēng)的次數(shù)不得超過1次。

《規(guī)程》規(guī)定的串聯(lián)通風(fēng)，進(jìn)入串聯(lián)工作面的風(fēng)流中，必須裝有瓦斯自動(dòng)檢測報(bào)警斷電裝置，在此種風(fēng)流中，瓦斯和二氧化碳濃度都不得超過0.5%,其他有害氣體濃度都應(yīng)符合《規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

開采有瓦斯噴出或煤與瓦斯突出的煤層.嚴(yán)禁任何兩個(gè)工作之面之間串聯(lián)通風(fēng)。

(三)上行通風(fēng)與下行通風(fēng)

1.上行通風(fēng)。當(dāng)采煤工作面的進(jìn)風(fēng)巷水平低于回風(fēng)巷水平時(shí)，采煤工作面的風(fēng)流沿工作面的傾斜方向由下向上流動(dòng)，這樣的通風(fēng)方式稱為上行通風(fēng)。

2.下行通風(fēng)。當(dāng)采煤工作面的進(jìn)風(fēng)巷水平高于回風(fēng)巷水平時(shí)，采煤工作面的風(fēng)流沿工作面的傾斜方向由上向下流動(dòng)，這樣的通風(fēng)方式稱為下行通風(fēng)。

上行風(fēng)與下行風(fēng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但普遍仍認(rèn)為上行風(fēng)稍優(yōu)于下行風(fēng)。因而(規(guī)程)對下行通風(fēng)有如下規(guī)定：有煤(巖)與瓦斯〔二氧化碳〕突出危險(xiǎn)的采煤工作面不得采用下行通風(fēng)。

(四)擴(kuò)散通風(fēng)與循環(huán)風(fēng)

1.擴(kuò)散通風(fēng)。利用空氣中分子的自然擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，對局部地點(diǎn)進(jìn)行通風(fēng)的方式。由于擴(kuò)散通風(fēng)沒有動(dòng)力裝置，而空氣分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)范圍是相當(dāng)有限的。在正常情況下很難達(dá)到規(guī)程的要求，所以對擴(kuò)散通風(fēng)只允許有選擇使用。

《規(guī)程》規(guī)定：如果碉室深度不超過6m，入口寬度不少于1. 5m，而無瓦斯涌出，可采用擴(kuò)散通風(fēng)。

2.循環(huán)風(fēng)。某一用風(fēng)地點(diǎn)部分或全部回風(fēng)再進(jìn)入同一地點(diǎn)的進(jìn)風(fēng)流中的現(xiàn)象稱為循環(huán)風(fēng)。循環(huán)風(fēng)一般發(fā)生在局部通風(fēng)過程中，由于局部地點(diǎn)的風(fēng)流反復(fù)返回同一局部地點(diǎn)，有毒有害氣體和粉塵濃度越來越大，不僅使作業(yè)環(huán)境越來越惡化，同時(shí)也會(huì)由于風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔粩嘣黾?，引起瓦斯事?

為了防止出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)，《規(guī)程》規(guī)定：壓入式局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置，必須安裝在進(jìn)風(fēng)巷道中，距掘進(jìn)巷道回風(fēng)口不得小于l0m;全風(fēng)壓供給該處的風(fēng)量必須大于局部通風(fēng)機(jī)的吸入風(fēng)量，局部通風(fēng)機(jī)安裝地點(diǎn)到回風(fēng)口之間的巷道中的最低風(fēng)速必須符合規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。

(五)巷道貫通時(shí)的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整

掘進(jìn)巷道貫通時(shí)，存在的事故隱患多，引起的事故多，因此，必須遵守《規(guī)程》的規(guī)定。

1.貫通前。當(dāng)兩個(gè)掘進(jìn)工作面相距一定距離(綜掘50m，一般巷道20m)時(shí)，必須停止一個(gè)工作面的掘進(jìn)工作。此時(shí)，地質(zhì)部門應(yīng)做好地質(zhì)測量工作，掌握好貫通巷道附近的地質(zhì)構(gòu)造、頂?shù)装鍘r性和水文地質(zhì)等情況;通風(fēng)部門做好正常的通風(fēng)工作，并做好貫通后的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整的準(zhǔn)備工作，預(yù)計(jì)貫通后的風(fēng)流方向、風(fēng)量和瓦斯量的變化情況，明確調(diào)整風(fēng)流設(shè)施的布置和要求。

2.貫通時(shí)。必須由專人在現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，只準(zhǔn)一個(gè)工作面掘進(jìn)，另一個(gè)工作面要停止工作并撤出該工作面的人員，巷道口設(shè)置柵欄及警標(biāo)。并保持正常通風(fēng)，風(fēng)筒完好，瓦斯不超限。向前掘進(jìn)的工作面每次爆破前，必須設(shè)專人和瓦檢員共同到停掘的工作面檢查工作面及其回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛龋咚節(jié)舛瘸迺r(shí)，必須先停止在掘工作面的工作、然后處理瓦斯，只有在2個(gè)工作面及其回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛榷荚?. 0%以下時(shí)，在掘工作面方可爆破每次爆破前，2個(gè)工作面入口必須有專人警戒。

3.貫通后。必須停止采區(qū)內(nèi)的一切工作，立即調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流穩(wěn)定后，方可恢復(fù)工作。

許多煤礦在貫通時(shí)，由于爆破打通對方的巷道，雙方?jīng)]有及時(shí)調(diào)整好通風(fēng)系統(tǒng)，也沒有很好地檢查瓦斯，引起瓦斯爆炸事故。例如1987年貴州水城的木沖溝煤礦東部采區(qū)1111工作面，在運(yùn)愉巷與工作面開切眼貫通時(shí)，由于切眼停止工作，風(fēng)筒維護(hù)不好，切眼迎頭處

于無風(fēng)狀態(tài)，瓦斯積聚;在運(yùn)輸巷向前貫通時(shí)，炮眼和裝藥量均不符合作業(yè)規(guī)程的規(guī)定，最小抵抗線不足，造成爆破時(shí)打通炮，爆破火焰引爆了切眼內(nèi)積聚的瓦斯，引起瓦斯爆炸，同時(shí)，由于采區(qū)周圍盲巷較多、煤塵大，引發(fā)了3次瓦斯煤塵連續(xù)爆炸，波及損壞巷道達(dá)2250m,死亡84人，給國家造成了巨大的損失。

五、通風(fēng)設(shè)施

(一)礦井主要通風(fēng)設(shè)施

在礦井正常生產(chǎn)中，為保證風(fēng)流按設(shè)計(jì)的路線流動(dòng)，在災(zāi)變時(shí)期仍能維持正常通風(fēng)或便于風(fēng)流調(diào)度，要在通風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置一系列的構(gòu)筑物，這些構(gòu)筑物稱通風(fēng)設(shè)施。通風(fēng)設(shè)施按其作用可分為4類：隔斷風(fēng)流的設(shè)施;引導(dǎo)風(fēng)流的設(shè)施;調(diào)節(jié)控制風(fēng)量的設(shè)施。煤礦井下常見的通風(fēng)設(shè)施有風(fēng)門、風(fēng)橋、密閉、鳳窗等。

1.風(fēng)門。可以使人員和車輛通過又能阻斷風(fēng)流的通風(fēng)設(shè)施。在建有風(fēng)門的巷道中，至少要有兩道風(fēng)門，間距要大于運(yùn)輸設(shè)備的長度，以便一道風(fēng)門開啟時(shí)，另一道風(fēng)門是關(guān)閉的。風(fēng)門分為普通風(fēng)門和自動(dòng)風(fēng)門兩類。普通風(fēng)門是利用人力開啟，利用自重和風(fēng)壓差來實(shí)現(xiàn)自行關(guān)閉。自動(dòng)風(fēng)門是利用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)和水動(dòng)的原理來開啟和關(guān)閉風(fēng)門的。

2.檔風(fēng)墻(密閉)。設(shè)置在需要隔斷風(fēng)流，同時(shí)又不需要通車行人的巷道中的構(gòu)筑物，叫擋風(fēng)墻或叫密閉。用它來封閉采空區(qū)、火區(qū)和廢棄的舊巷區(qū)。密閉的構(gòu)造按服務(wù)年限可分為臨時(shí)密閉和永久密閉兩類;按密閉的用途可劃分為：通風(fēng)密閉、防火密閉、防水密閉、防爆閉。

3.風(fēng)橋。在進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)平面相遇地點(diǎn)，必須設(shè)置風(fēng)橋，構(gòu)成立體交叉風(fēng)路，使進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)開，互不相混，如圖4-9所示。按其服務(wù)年限和巷道中通過風(fēng)量大小的不同，風(fēng)橋可分為繞道風(fēng)橋、混凝土或料石風(fēng)橋和鐵筒式風(fēng)橋。

4.調(diào)節(jié)風(fēng)窗。在井聯(lián)風(fēng)路中，若一個(gè)風(fēng)路中風(fēng)量需要增加，而另一風(fēng)路的風(fēng)量有余.則可在后一風(fēng)路中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗，使并風(fēng)路中的風(fēng)量按需供應(yīng)，達(dá)到風(fēng)量調(diào)節(jié)的目的。調(diào)節(jié)風(fēng)窗就是在風(fēng)門或風(fēng)墻上方，開一個(gè)面積可調(diào)的窗口，利用小窗口的面積調(diào)動(dòng)來調(diào)節(jié)風(fēng)量.

(二)通風(fēng)設(shè)施對安全生產(chǎn)的影響

煤礦井下通風(fēng)設(shè)施是否合乎要求，是影響礦井漏風(fēng)量大小和有效風(fēng)量高低的重要因素。質(zhì)量不符合規(guī)定的通風(fēng)設(shè)施對煤礦安全生產(chǎn)有很大影響。因?yàn)閷νL(fēng)設(shè)施進(jìn)行破壞或不按規(guī)定使用而造成的事故時(shí)有發(fā)生，如2000年，某礦井掘進(jìn)工作面采用全風(fēng)壓通風(fēng)，由于掘進(jìn)工作面風(fēng)量大，溫度低，作業(yè)人員違章擅自把縱向風(fēng)墻的風(fēng)門打開，造成風(fēng)流短路、掘進(jìn)工作面瓦斯積聚，瓦斯檢查員漏檢，放炮員違章爆破引起瓦斯爆炸，造成7人死亡。

六、礦井反風(fēng)

礦井反風(fēng)是當(dāng)?shù)V井發(fā)生災(zāi)變時(shí)所采取的一項(xiàng)重要的控制風(fēng)流的救災(zāi)措施。當(dāng)井下發(fā)生火災(zāi)時(shí)，利用預(yù)設(shè)的反風(fēng)設(shè)施，改變火災(zāi)所產(chǎn)生的高溫、有害氣體的流動(dòng)方向、限制火災(zāi)影響區(qū)域，安全撤出受災(zāi)害威脅人員的安全技術(shù)措施。生產(chǎn)礦井的反風(fēng)有全礦性反風(fēng)和局部反風(fēng)兩種形式。

全礦性反風(fēng)

全礦性反風(fēng)就是使全礦井總進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)巷道及采區(qū)主要進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)巷道的風(fēng)流全面反向的反風(fēng)方式。當(dāng)?shù)V井進(jìn)風(fēng)井口附近，井筒，并底車場(包括井底車場主要硐室)及和井底車場直接相通的大巷(如中央石門、運(yùn)輸大巷)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)采用全礦性反風(fēng)，全礦性反風(fēng)主要通過如下3種方法實(shí)現(xiàn)：

1.反風(fēng)道反風(fēng)。利用主要通風(fēng)機(jī)設(shè)置的專用反風(fēng)道和控制風(fēng)門，使通風(fēng)機(jī)的排風(fēng)口與反風(fēng)道相聯(lián)，風(fēng)流由風(fēng)硐壓入回風(fēng)道，使風(fēng)流方向反向，這種方法叫反風(fēng)道反風(fēng)。無論軸流式和離心式主要通風(fēng)機(jī)都可以用這種方法。圖4-12所示為離心式通風(fēng)機(jī)反風(fēng)道反風(fēng)方法示意圖。該反風(fēng)方法要求礦井建設(shè)時(shí)期就建立相應(yīng)的反風(fēng)裝置。施工工程量較大，礦井正常生產(chǎn)時(shí)有一定漏風(fēng)，基建投資大，反風(fēng)時(shí)使用設(shè)備多，實(shí)施反風(fēng)工作比較復(fù)雜。

2.反轉(zhuǎn)反風(fēng)。利用主要通風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)，使風(fēng)流反向的方法，稱為反轉(zhuǎn)反風(fēng)。只有采用軸流式主要通風(fēng)機(jī)，方可采用這種反風(fēng)方法。此種反風(fēng)方式其建設(shè)費(fèi)用小，反風(fēng)方便，但反風(fēng)風(fēng)量較小。

3.無反風(fēng)道反風(fēng)。利用備用的主要通風(fēng)機(jī)機(jī)體作為反風(fēng)道，實(shí)現(xiàn)反風(fēng)的方法，稱為無反風(fēng)道反風(fēng)。如圖4一13。此種反風(fēng)方式對裝有備用通風(fēng)機(jī)的可以采用。此種方法基建附加投資小，但反風(fēng)時(shí)阻力大，反風(fēng)不方便，同時(shí)采用此種反風(fēng)必須保證反風(fēng)后，備用通風(fēng)機(jī)能迅速恢復(fù)正常狀態(tài)。

當(dāng)?shù)V井進(jìn)行反風(fēng)時(shí)，要注意井下采空區(qū)、密閉區(qū)多種有害氣體的涌出情況及瓦斯涌出情況。由于在反風(fēng)作業(yè)時(shí)井下空氣壓力發(fā)生重大變化，多種有害氣體涌出也發(fā)生變化;抽出式通風(fēng)在反風(fēng)作業(yè)時(shí)改為壓入式，使井下壓力大幅增加，使瓦斯及有害氣體涌出量小于正常通風(fēng)時(shí)的涌出量;壓入式通風(fēng)在反風(fēng)作業(yè)時(shí)，改為抽出式通風(fēng)，;井下空氣壓力大幅降低，使瓦斯及有害氣體涌出量大幅增加，對反風(fēng)時(shí)的安全有較大影響。

為確保每個(gè)生產(chǎn)礦井具備全礦性反風(fēng)能力，《規(guī)程》規(guī)定：生產(chǎn)礦井主要通風(fēng)機(jī)必須有反風(fēng)設(shè)施，并能在10min內(nèi)改變巷道中的風(fēng)流方向。當(dāng)風(fēng)流方向改變后，主要通風(fēng)機(jī)供給風(fēng)量不小于正常風(fēng)量的40%。每季度至少檢查一次反風(fēng)設(shè)施;每年應(yīng)進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí);當(dāng)?shù)V井通風(fēng)系統(tǒng)有較大變化時(shí)，也應(yīng)進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí);北方地區(qū)礦井應(yīng)在冬季結(jié)冰期進(jìn)行反風(fēng)演習(xí)。反風(fēng)演習(xí)持續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于礦井最遠(yuǎn)地點(diǎn)撤人到地面所需的時(shí)間，且不得少于

2h。

局部反風(fēng)

在井下采區(qū)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，主要通風(fēng)機(jī)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，通過調(diào)整采區(qū)內(nèi)預(yù)設(shè)風(fēng)門的開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)采區(qū)內(nèi)部部分巷道風(fēng)流反向，把火災(zāi)煙流直接引向回風(fēng)巷道。防止火災(zāi)煙流

侵入回采工作面，威脅人員健康，影響正常生產(chǎn)。在進(jìn)行采區(qū)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮布置局部反風(fēng)系統(tǒng)，包括局部反風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷道和反風(fēng)風(fēng)門等設(shè)施，這些反風(fēng)設(shè)施均應(yīng)采用不燃性材料制作。每組風(fēng)門均安設(shè)兩道。采區(qū)局部反風(fēng)系統(tǒng)的巷道布置和反風(fēng)風(fēng)門如圖4一14所示。

這些反風(fēng)設(shè)施應(yīng)在采區(qū)布置中提前設(shè)置.而且無人在附近工作時(shí)，應(yīng)有遠(yuǎn)程控制裝置，以免發(fā)生火災(zāi)時(shí)，不能及時(shí)反風(fēng)，或因火勢大，溫度高，救護(hù)人員無法接近風(fēng)門。

七、井巷風(fēng)速的測定及井巷通過風(fēng)量的計(jì)算

空氣流動(dòng)的速度稱為風(fēng)流速度，簡稱風(fēng)速，以單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)的距離表示，常用單位為m/s。井巷中實(shí)際通過的風(fēng)量是指單位時(shí)間內(nèi)通過井巷斷面的空氣體積，常用單位為m3/min或m3/S。井巷中的風(fēng)流速度和通過的風(fēng)量是礦井通風(fēng)的主要參數(shù)之一。

(一)測算風(fēng)速和風(fēng)量的目的

測算井巷中的風(fēng)速和通過的風(fēng)量的主要目的在于：

1.檢查各用風(fēng)地點(diǎn)實(shí)際得到的風(fēng)量是否滿足設(shè)計(jì)要求。

2.檢查各井巷中的實(shí)際風(fēng)速是否符合《規(guī)程》之規(guī)定。

3.檢查漏風(fēng)情況。測量風(fēng)速、計(jì)算風(fēng)量是礦井通風(fēng)工作的基本操作技能之一，也是檢查、分析、改善礦井通風(fēng)工作的重要手段。

《規(guī)程》規(guī)定：礦井必須建立測風(fēng)制度，每10天進(jìn)行1次全面測風(fēng)。對采掘工作面和其他用風(fēng)地點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)測風(fēng)，每次測風(fēng)結(jié)果應(yīng)記錄并寫在測風(fēng)地點(diǎn)的記錄牌上。應(yīng)根據(jù)測風(fēng)結(jié)果采取措施，進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。

(二)井巷斷面上的風(fēng)速分布

空氣在井巷中流動(dòng)時(shí)，由于空氣的粘性和井巷壁面摩擦的影響，風(fēng)速在井巷斷面上的分布是不均勻的。一般來說，在巷道的軸心部分風(fēng)速最大，而靠近巷道周壁風(fēng)速最小，如圖9一1所示。通常所說的井巷中的風(fēng)速都是指某斷面的平均風(fēng)速。

(三)測風(fēng)儀器

1.測風(fēng)儀器的種類

礦井使用的風(fēng)表有機(jī)械式風(fēng)表、電子式風(fēng)速儀、風(fēng)速傳感器、壓差計(jì)和皮托管，所有的測風(fēng)儀器都必須經(jīng)過計(jì)量檢定部門的計(jì)量檢定，取得合格證后方可在煤礦中使用。

機(jī)械式風(fēng)速表分為葉式風(fēng)速表和杯式風(fēng)速表，但煤礦普遍使用的是葉式風(fēng)速表。風(fēng)速表按測量范圍分為：高速風(fēng)表，測定大于10m/s以上的風(fēng)速;中速風(fēng)表，測定0.5-10m/s的風(fēng)速;低速風(fēng)表，測定0.5-5m/s的風(fēng)速。測定時(shí)可根據(jù)井巷風(fēng)速的情況選擇合適的風(fēng)速表。

2.風(fēng)表校正曲線

不論使用什么方法測風(fēng)速，所得的數(shù)值均不是實(shí)際風(fēng)速。因機(jī)械式風(fēng)表有摩擦力的影響，所以所測的指針數(shù)和實(shí)際風(fēng)速不相符。為此，任何一塊風(fēng)速表都有需要用實(shí)驗(yàn)方法繪出測定風(fēng)速與實(shí)際風(fēng)速對照曲線表，該表稱為風(fēng)表的校正曲線，如圖4-6所示。根據(jù)風(fēng)表的校正曲線可求出風(fēng)表校正方程(也可以直接從表中讀出井巷實(shí)際風(fēng)速數(shù))，即按公式((4-6)求出巷道的實(shí)際風(fēng)速：

函數(shù)式 v真= av表+b (9一23)

式中VA—實(shí)際真正的風(fēng)速，簡稱真風(fēng)速，

時(shí) S;

a—校正常數(shù)，決定于風(fēng)表的構(gòu)造尺

寸;

b—表明風(fēng)表啟動(dòng)初速度的常數(shù)，決定

于風(fēng)表的慣性及摩擦力;

v表—風(fēng)表指針指示的風(fēng)速，簡稱表速，

m/s.

8｝___________________、

7卜/;

_6卜/，

二5卜/

任一I/

云4卜/{

3卜/;

20)4'/123341516,781-

V* /(m . S-1)

圖9-5風(fēng)速計(jì)校準(zhǔn)曲線

(四)測風(fēng)方法

前面講述過，空氣在井巷中流動(dòng)時(shí)，風(fēng)速在井巷斷面上的分布是不均勻的(圖9一1)。為了準(zhǔn)確地測定井巷的平均風(fēng)速，通常采用的方法是：

1.線路法和分格定點(diǎn)法

按風(fēng)表在井巷中移動(dòng)的方式劃分，測風(fēng)方法可分為線路法和分格定點(diǎn)法。

(1)線路法。風(fēng)表沿預(yù)定路線均勻移動(dòng)，lmin內(nèi)走完全部路程。風(fēng)表移動(dòng)“線路”有多種形式，圖9一6所示為其中的1種。

(2)分格定點(diǎn)法。將整個(gè)井巷斷面劃分為若干大致相等的方格，使風(fēng)表在每格內(nèi)停留

相等的時(shí)間，lmin內(nèi)測完全部方格。圖9一7所示為9點(diǎn)法;另外，還有3點(diǎn)法等。

2.側(cè)身法和迎面法

按測風(fēng)員的工作姿勢，即測風(fēng)員和井巷及風(fēng)流的相對位置關(guān)系劃分，測風(fēng)方法可分為

側(cè)身法和迎面法。

(1)側(cè)身法。測風(fēng)員背向巷道壁站立，手持風(fēng)表，將手臂向風(fēng)流垂直方向伸直進(jìn)行測風(fēng)的方法，稱為側(cè)身法。

采用側(cè)身法測風(fēng)時(shí)，測風(fēng)員和風(fēng)表在同一斷面內(nèi)，減小了通風(fēng)斷面，增大了風(fēng)速(風(fēng)

表顯示的風(fēng)速比實(shí)際的大)，所以需要對測量結(jié)果進(jìn)行校正。其校正系數(shù)K為：

K=

式中S——測風(fēng)站(井巷)的斷面積，m2;

0.4——測風(fēng)員阻擋風(fēng)流的面積，m2。

(2)迎面法。測風(fēng)員面向風(fēng)流方向，手持風(fēng)表，將手臂向正前方伸直進(jìn)行測風(fēng)的方

法，稱之為迎面法。

采用迎面法測風(fēng)時(shí)，測風(fēng)員立于巷道中間，阻擋了風(fēng)流，降低了風(fēng)表處的風(fēng)速。為了

消除測風(fēng)時(shí)人體對風(fēng)速的影響，需將測算得的風(fēng)速乘以校正系數(shù)(1.14)，才能得到實(shí)際

風(fēng)速。

3.用機(jī)械式風(fēng)表測風(fēng)操作方法

測風(fēng)時(shí)先將風(fēng)表指針回零，使風(fēng)表迎向風(fēng)流，并與風(fēng)流方向垂直，不得歪斜;待葉輪

轉(zhuǎn)動(dòng)正常后，同時(shí)打開計(jì)數(shù)器開關(guān)和秒表，在lmin時(shí)間內(nèi)走完全部預(yù)定線路或測完全部

方格;然后同時(shí)關(guān)閉風(fēng)表和秒表，讀指針讀數(shù)。為了保證測量的準(zhǔn)確，一般在同一地點(diǎn)測

風(fēng)次數(shù)不應(yīng)少于3次;3次測量結(jié)果相互間的誤差不超過5%時(shí)，取其平均值作為測量結(jié)

果，并按下式計(jì)算表速：

v表一于(9-25)

式中v表—風(fēng)表測得的表速，時(shí)s;

n—風(fēng)表刻度盤的讀數(shù)(取3次有效測量的平均值)，m;

t—測風(fēng)時(shí)間，一般為60s.

五、計(jì)算平均風(fēng)速和通過井巷的風(fēng)量

1.求表速

根據(jù)公式v表=n八求表速。

2.確定真風(fēng)速

(1)根據(jù)v表的大小，從風(fēng)表校正曲線圖上求v真。

(2)根據(jù)風(fēng)表校正曲線方程計(jì)算v真，即：

v真=av表+b

3.計(jì)算井巷中的平均風(fēng)速

v均=Kv真(9一26)

式中v均—井巷中的平均風(fēng)速，時(shí)s;

K一校正系數(shù)，采用側(cè)身法時(shí)K夕共0.4，采用迎面法時(shí)K二1.140

卜一“、分，‘’一產(chǎn)’刁仍J～‘“一“‘S’‘’一，’J一～’一介“

求平均風(fēng)速的過程可歸納為：

消除風(fēng)表本身結(jié)構(gòu)以及消除測風(fēng)員對

峰風(fēng)表維修質(zhì)量的影響’”真風(fēng)速的影響1v均

4.計(jì)算通過井巷的風(fēng)量

Q=Sv均(9一27)

式中S—測風(fēng)站斷面積(或井巷的凈斷面積)，MZ;

Q—通過井巷的風(fēng)量，襯/so

[例9一3]使用具有回零裝置的機(jī)械一葉片式風(fēng)表測量某巷道中的風(fēng)速，用迎面法測

得的3次讀數(shù)分別為210, 214, 206 (m)，每次測風(fēng)時(shí)間均為I min。若巷道的凈斷面積

為5.8時(shí)，風(fēng)表的校正曲線方程為v真=0.8v表+1.2，試求巷道中的平均風(fēng)速和通過該巷

道的風(fēng)量。

解(1)檢驗(yàn)3次測量結(jié)果的最大誤差。

最大誤差=(最大讀數(shù)一最小讀數(shù))/最小讀數(shù)X 100%

=(214一206) /206 X 100 %=3 .9%

3次測量結(jié)果的最大誤差小于5%，測量精度符合要求，測量數(shù)據(jù)有效。

(2)求表速。

_二_絲10+214+206工/3一‘一”‘一‘-

v=絲=一時(shí)s=3 .5時(shí)s

一衣t 60“、--一川-

(3)由校正曲線方程求真風(fēng)速。

v真=0 .8v表+1 .2=(0 .8X3 .5+1 .2) m/s=4m/s

(4)求巷道中的平均風(fēng)速。

v均=Kv真=1 .14X4m/s=4.56m/s

(5)求通過巷道的風(fēng)量。

Q=Sv均=5 .8X4 .56m3/s= 26 .5m3/s

六、測風(fēng)注意事項(xiàng)

(1)風(fēng)表不能距人體太近，以免引起較大誤差。

(2)風(fēng)表按預(yù)定路線移動(dòng)時(shí)，速度要均勻。

(3)葉輪端面一定要與風(fēng)流方向垂直，尤其在傾斜巷道測風(fēng)時(shí)，更應(yīng)注意這一點(diǎn)。

(4)在同一斷面測風(fēng)次數(shù)不應(yīng)少于3次，每次測量結(jié)果的誤差不應(yīng)超過5%;否則必

須重測。

(5)所使用的風(fēng)表應(yīng)與測定的風(fēng)速相適應(yīng);否則，將損壞風(fēng)表或測量不準(zhǔn)確，甚至吹

不動(dòng)葉輪。

(6)為了方便計(jì)算與減少誤差，一般要在l min(或loos)內(nèi)剛好從移動(dòng)路線的起點(diǎn)

均勻移動(dòng)到終點(diǎn)(或測完全部方格)。

(7)在有人或車輛通過時(shí)不要進(jìn)行測風(fēng)。

(8)為了測量的精確，風(fēng)門啟開或關(guān)閉時(shí)刻都不能測風(fēng)。

(9)在大斷面巷道測風(fēng)時(shí)，為了精確測出通過巷道的平均風(fēng)速，應(yīng)使用測風(fēng)桿。

七、測風(fēng)站及其要求

測風(fēng)站就是定點(diǎn)測風(fēng)的地點(diǎn)。為了準(zhǔn)確地測定風(fēng)速，測算井巷中通過的風(fēng)量，除了必

須注重測量操作方法、技巧外，還必須有比較規(guī)整、準(zhǔn)確的巷道斷面積(S)。為此，在

牛下主要測風(fēng)地點(diǎn)都要建立測風(fēng)站。測風(fēng)站的設(shè)置地點(diǎn)，應(yīng)滿足測定礦井總進(jìn)風(fēng)量、總回

風(fēng)量，以及各翼、各水平、各采區(qū)和采掘工作面進(jìn)風(fēng)量、回風(fēng)量的需要。

測風(fēng)站必須符合下列要求：

(1)測風(fēng)站應(yīng)設(shè)在支架齊全、沒有漏風(fēng)、斷面變化不大的直線巷道中，測風(fēng)站前后

lom內(nèi)不能有拐彎和障礙物。

(2)測風(fēng)站本身長度不能小于4mo

(3)測風(fēng)站應(yīng)掛有記錄牌板，上面注明地點(diǎn)、編號(hào)、斷面積、測風(fēng)日期、平均風(fēng)速、

風(fēng)量、溫度、瓦斯?jié)舛取⒍趸紳舛?、測定人等內(nèi)容。

測風(fēng)站最好設(shè)在混凝土砌暄的巷道中，在水泥或木支架的巷道中可設(shè)置木板測風(fēng)站。

木板測風(fēng)站的兩幫和頂板應(yīng)塞嚴(yán)填實(shí)，與巷道壁接觸嚴(yán)密，使巷道內(nèi)的全部風(fēng)流都能從測

風(fēng)站內(nèi)通過。如果需要在沒有測風(fēng)站的地點(diǎn)測風(fēng)時(shí)，可以選擇一段規(guī)整、斷面變化不大的

直線巷道作為簡易臨時(shí)測風(fēng)站。

八、風(fēng)量的分配與調(diào)節(jié)

守安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則，礦井總風(fēng)量是井下各個(gè)工作地點(diǎn)的有效風(fēng)量和多條風(fēng)路上的漏風(fēng)量的總和。其計(jì)算方法主要是按照井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算，確保井下每人每分鐘供給不少于4m3的新鮮風(fēng)量;和按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算，其中最大值作為礦井總風(fēng)量。礦井所需要的風(fēng)量是由礦井地質(zhì)條件、瓦斯涌出量、采掘技術(shù)等因素確定的，而這些影響因素是在不斷變化。加上礦井瓦斯涌出不均衡、礦井內(nèi)部漏風(fēng)、獨(dú)立回風(fēng)的掘進(jìn)用風(fēng)、獨(dú)立回風(fēng)的硐室用風(fēng)、工作面氣溫高低等因素對風(fēng)量的影響，要求礦井總風(fēng)量有一定的備用量，一般可取計(jì)算風(fēng)量的20%——25%。

(二)礦井風(fēng)量分配的原則

為了向各用風(fēng)地點(diǎn)供給足夠的風(fēng)量，在礦井總進(jìn)風(fēng)量確定后須進(jìn)行風(fēng)量分配。風(fēng)量分配的原則如下：

1.各采煤工作面的風(fēng)量按照風(fēng)量與產(chǎn)量成正比例的原則，按比例分配風(fēng)量，備用工作面的風(fēng)量按計(jì)劃所需要的風(fēng)量的一半分配風(fēng)量。

在正常生產(chǎn)條件下，由于礦井正常通風(fēng)區(qū)域內(nèi)，工作人員數(shù)量、有害氣體涌出量等影響到配風(fēng)的因素變化不大，所以按照產(chǎn)量的比例配風(fēng)是可行的。如果井下局部區(qū)域有特殊情況，需要風(fēng)量較大時(shí).可采用專門的方法，對其用風(fēng)量進(jìn)行配風(fēng)，以保證生產(chǎn)、安全的需要。備用工作面尚未進(jìn)行回采作業(yè)，人員少，有害氣體涌出量較小，按計(jì)劃風(fēng)量的一半配風(fēng)，即可滿足要求。

2.獨(dú)立通風(fēng)的掘進(jìn)工作面和碉室的風(fēng)量，按照計(jì)算結(jié)果或采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)配風(fēng)。

有許多礦井獨(dú)立通風(fēng)的掘進(jìn)工作面和酮室配風(fēng)時(shí)，均用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)多來自本礦或鄰近礦井的工作經(jīng)驗(yàn)。所以選擇使用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行全面考慮，并遵守《規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定。

(三)礦井風(fēng)量的調(diào)節(jié)

礦井通風(fēng)是由礦井主要通風(fēng)機(jī)及自然風(fēng)壓的聯(lián)合作用來提供動(dòng)力的。它將保證以一定風(fēng)量供給礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。在礦井生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)的發(fā)展和變化，井下各地點(diǎn)影響風(fēng)量確定的因素，如產(chǎn)量、瓦斯涌出量、溫度、風(fēng)速、采掘方法等也是不斷變化的。從而使一些用風(fēng)地點(diǎn)的不同生產(chǎn)時(shí)期對風(fēng)量的要求也不同。為了滿足不同地點(diǎn)、不同時(shí)期的所需風(fēng)量，對網(wǎng)絡(luò)加以人為控制，即為風(fēng)量調(diào)節(jié)。另外，由于采掘工作面、采區(qū)或生產(chǎn)水平的不斷轉(zhuǎn)移，礦山壓力等因素的不斷變化，也往往使網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)阻或某些風(fēng)路的風(fēng)阻發(fā)生改變，從而導(dǎo)致風(fēng)量變化，為滿足所需風(fēng)量，也必須實(shí)行人工調(diào)節(jié)。礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)是礦井通風(fēng)管理工作的一項(xiàng)重要的、經(jīng)常性的工作，它直接關(guān)系到礦井生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益。

風(fēng)量調(diào)節(jié)按照調(diào)節(jié)影響的范圍不同，可分為局部風(fēng)量調(diào)節(jié)和礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)兩類。

1.局部風(fēng)量調(diào)節(jié)法。局部風(fēng)量調(diào)節(jié)法，是指采區(qū)內(nèi)部各工作面之間、采區(qū)之間或生產(chǎn)水平之間，采用并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)量調(diào)節(jié)。局部風(fēng)量調(diào)節(jié)的方法有：增阻調(diào)節(jié)法、降阻調(diào)節(jié)法和增壓調(diào)節(jié)法3種。

(1)增阻調(diào)節(jié)法：即在風(fēng)阻不同的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，增加風(fēng)阻小

的風(fēng)路的阻力，使兩并聯(lián)風(fēng)路阻力相等，從而達(dá)到增加原風(fēng)阻大

的風(fēng)路風(fēng)量，減少原風(fēng)阻小的風(fēng)路風(fēng)量的目的。

增阻調(diào)節(jié)時(shí)，是在風(fēng)阻小的風(fēng)路內(nèi)設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗，利窗的面積來控制增阻的大小。通常調(diào)節(jié)}G宵應(yīng)布置在回風(fēng)巷中，以

免妨礙運(yùn)輸。用調(diào)節(jié)風(fēng)

增阻調(diào)節(jié)法具有簡單易行，建造費(fèi)用低，風(fēng)窗面積易調(diào)節(jié)，調(diào)風(fēng)快，對生產(chǎn)影響小的特點(diǎn)，故此種方法最常用。但這種方法使網(wǎng)絡(luò)總鳳阻，礦井總風(fēng)量降低。

(2)降低阻力調(diào)節(jié)法：即設(shè)法降低需要增加風(fēng)量的巷道的風(fēng)阻，其主要方法是：擴(kuò)大巷道的斷面;改變巷道壁面的平滑程度或支架型式以減少摩擦阻力系數(shù);也可采用增加并聯(lián)輔助巷道的方法。

采用減阻方法調(diào)節(jié)風(fēng)量的優(yōu)點(diǎn)是：降低并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總風(fēng)阻，使總風(fēng)量增加;使降阻分路中增加的風(fēng)量大于其相并聯(lián)的分路中所減少的風(fēng)量。其缺點(diǎn)是：工程量較增阻調(diào)節(jié)法大.奏效慢，成本高。

(3)用輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法(增壓調(diào)節(jié)法)：即在風(fēng)阻大、風(fēng)量不足的風(fēng)路上安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)，克服該巷道的部分阻力，以提高風(fēng)量的方法。增壓調(diào)節(jié)與降阻調(diào)節(jié)效果基本相似，風(fēng)量增加量大于其并聯(lián)風(fēng)路的風(fēng)量減少量。這兩種調(diào)節(jié)方法都使總風(fēng)量有所增加。

增壓調(diào)節(jié)法比降阻調(diào)節(jié)法施工快，工期短，但管理工作較復(fù)雜，對行人運(yùn)輸都有較大影響，安全性能差，當(dāng)服務(wù)期限較長時(shí)，增壓調(diào)節(jié)法的電力消耗大，經(jīng)濟(jì)性不好。生產(chǎn)礦井中，一般不應(yīng)在井下安裝輔助通風(fēng)機(jī);但在礦井開采末期，確實(shí)由于某一分支風(fēng)路過長，主要通風(fēng)機(jī)不能供給足夠風(fēng)量，并在時(shí)間上無法實(shí)現(xiàn)改建通風(fēng)工程時(shí)，可采用增壓調(diào)節(jié)法，但必須供給輔助通風(fēng)機(jī)房新鮮風(fēng)流;在輔助通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間，必須打開繞道風(fēng)門，煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井嚴(yán)禁安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)。

2.礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)。礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)就是調(diào)節(jié)主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，使礦井或礦井一翼的總風(fēng)量發(fā)生改變。通常采用兩種方法：一是改變主要通風(fēng)機(jī)的特性;二是改變主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻(即改變礦井網(wǎng)絡(luò)總風(fēng)阻值)。

(1)改變主要通風(fēng)機(jī)特性的調(diào)節(jié)法：它有2種辦法，即改變主要通風(fēng)機(jī)葉片安裝角或改變主要通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

(2)改變主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻調(diào)節(jié)法：降低風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻，可增加礦井總風(fēng)量;反之增加風(fēng)阻，可降低總風(fēng)量。

第三節(jié) 掘進(jìn)通風(fēng)

一、掘進(jìn)通風(fēng)方法及其方式

在礦井生產(chǎn)過程中，為了準(zhǔn)備新水平、新采區(qū)和回采工作面，都必須掘進(jìn)大量的井巷。在掘進(jìn)巷道時(shí)，為了供給人員呼吸新鮮空氣，稀釋掘進(jìn)工作面的瓦斯和礦塵，并創(chuàng)造良好的氣候條件，必須對掘進(jìn)工作面進(jìn)行通風(fēng).這種通風(fēng)稱為局部通風(fēng)或掘進(jìn)通風(fēng)局部通風(fēng)區(qū)域是煤礦的事故多發(fā)地點(diǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，礦井瓦斯爆炸中80%的事故與局部通風(fēng)有關(guān)。局部通風(fēng)的方法主要有3種：利用礦井總風(fēng)壓的通風(fēng)，水力或壓氣引射器通風(fēng)和局部通風(fēng)機(jī) 通風(fēng)。

(一)總風(fēng)壓通風(fēng)

礦井總風(fēng)壓通風(fēng)是利用礦井主要通風(fēng)機(jī)及自然風(fēng)壓借導(dǎo)風(fēng)設(shè)備對掘進(jìn)工作面通風(fēng)的一種方法，它有3種布置方式，即：①利用縱向風(fēng)障導(dǎo)風(fēng);②利用風(fēng)筒通風(fēng);③利用平行巷道通風(fēng)。如圖所示。

(二)引射器通風(fēng)

引射器通風(fēng)的原理是利用噴嘴噴出的高壓流體(高壓水或壓氣)在噴嘴射流的周圍造成負(fù)壓而吸入空氣，并在混合管口內(nèi)混合，將能量傳遞給被吸入的空氣，使之具有通風(fēng)壓力，達(dá)到通風(fēng)的目的。引射器通風(fēng)一般都采用壓入式，采用引射器通風(fēng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：無電氣設(shè)備，無噪聲，比較安全。若采用水力引射器通風(fēng)，還能起到降溫、降塵的作用。其缺點(diǎn)是：供風(fēng)量小，需要水源或壓氣。故引射器通風(fēng)適用于需要風(fēng)量不大的短距離掘進(jìn)通風(fēng)，一般用于有煤與瓦斯突出的煤巷掘進(jìn)中。

(三)局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)

局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)的布置方式可分為壓入式、抽出式和混合式3種。

1.壓入式通風(fēng)。壓入式通風(fēng)的局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置必須安裝在距掘進(jìn)巷道回風(fēng)口10m以外的進(jìn)鳳巷道中，局部通風(fēng)機(jī)將新鮮空氣經(jīng)風(fēng)筒壓送掘進(jìn)工作面，而污風(fēng)則由巷道排出，其布置如圖4-21a所示。

壓入式通風(fēng)的風(fēng)流從風(fēng)筒末端以自由射流狀態(tài)射向工作面，其風(fēng)流的有效射程一般可達(dá)7-8m。易于排出工作面的污風(fēng)和礦塵，通風(fēng)效果好;局部通風(fēng)機(jī)安裝在新鮮風(fēng)流中，污風(fēng)不經(jīng)過它，安全性較好;可使用柔性風(fēng)筒，使用方便;風(fēng)筒內(nèi)空氣壓力高于風(fēng)筒外巷道中空氣壓力，漏出的新風(fēng)對排除污風(fēng)有一定作用。其缺點(diǎn)：污風(fēng)沿巷道排出，勞動(dòng)環(huán)境的衛(wèi)生條件差。

2.抽出式通風(fēng)。抽出式通風(fēng)的局部通風(fēng)機(jī)安裝在距掘進(jìn)巷道口10m以外的回風(fēng)流中，新鮮空氣由巷道進(jìn)入工作面、污風(fēng)經(jīng)風(fēng)筒由局部通風(fēng)機(jī)抽出，其布置如圖4一216所示

由于抽出式通風(fēng)污風(fēng)經(jīng)風(fēng)筒排出，保持了巷道中為新鮮空氣，故勞動(dòng)衛(wèi)生條件較好;但風(fēng)流的有效吸程較短，一般為3-4m。如風(fēng)筒末端距工作面較長，有效吸程以外的風(fēng)流，將形成渦流停滯區(qū)，通風(fēng)效果不良;污風(fēng)通過風(fēng)機(jī)，安全性較差;不能使用柔性風(fēng)筒。

3.混合式通風(fēng)?；旌鲜酵L(fēng)就是把上述兩種通風(fēng)方法同時(shí)

使用。新風(fēng)是利用壓入式局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒壓入工作面，而污風(fēng)則由抽出式局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒排出。其布置如圖4-21。所示。

混合式通風(fēng)兼有壓入式通風(fēng)和抽出式通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也很多，如設(shè)備多、能耗大、管理復(fù)雜，有引起瓦斯、煤塵爆炸的危險(xiǎn)。壓入式通風(fēng)是我國煤礦應(yīng)用最廣泛的一種局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方式。

《規(guī)程》規(guī)定：掘進(jìn)巷道必須采用礦井全風(fēng)壓通風(fēng)或局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。

煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷的掘進(jìn)通風(fēng)方式應(yīng)采用壓入式，不得采用抽出式(壓氣、水力引射器不受此限制);如果采用混合式，必須制訂安全措施。

瓦斯噴出區(qū)域或煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出煤層的掘進(jìn)通風(fēng)方式必須采用壓入式。

二、掘進(jìn)通風(fēng)設(shè)備及要求

局部通風(fēng)設(shè)備是由局部通風(fēng)動(dòng)力設(shè)備、風(fēng)筒及其附屬裝置

組成。

1.風(fēng)筒

1)風(fēng)筒種類.煤礦使用的風(fēng)簡主要是膠布風(fēng)簡，它是一種柔

性風(fēng)筒，其最大優(yōu)點(diǎn)是輕便、可伸縮、拆裝搬運(yùn)方便。此外還有

鐵風(fēng)筒、玻璃鋼筒，它的質(zhì)量大，搬運(yùn)困難，煤礦使用較少。隨

著大斷面巷道機(jī)械化掘進(jìn)的增多，混合式通風(fēng)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)

用，為了滿足其中抽出式通風(fēng)的要求，采用金屬整體螺旋彈簧鋼

圈為骨架的可伸縮風(fēng)簡。

2)風(fēng)筒的接頭。柔性風(fēng)筒的接頭方式有插接、單反邊接頭、

雙反邊接頭、活三環(huán)多反邊接頭、螺圈接頭等多種形式.擂接方

式最簡單，但誦風(fēng)大;反邊接頭腸風(fēng)小，不易脹開，但局部風(fēng)阻

較大;后兩種接頭風(fēng)阻小、漏風(fēng)小、但拆裝比較麻煩。、

3)風(fēng)筒的風(fēng)阻.風(fēng)簡的風(fēng)阻是由摩擦風(fēng)阻、局部風(fēng)阻組成的，

其大小取決于風(fēng)筒的直徑、接頭方式、長度、風(fēng)壓、風(fēng)筒的布設(shè)

等問題，具體計(jì)算參照本章第二節(jié)。一般用百米風(fēng)阻值RI.衡盆.

當(dāng)缺少實(shí)測資料時(shí)，膠布風(fēng)筒的摩攘阻力系數(shù)a與百米風(fēng)阻R,.可

參用表4-6所列的數(shù)據(jù)。

4)風(fēng)筒的漏風(fēng)。漏風(fēng)使局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q.與風(fēng)筒出口風(fēng)量

Q卜不等，因此，應(yīng)用末端風(fēng)址的幾何平均值作為風(fēng)筒的風(fēng)量Q，即

Q.與Q、的差就是風(fēng)筒的漏風(fēng)量，它與風(fēng)筒的種類，接頭的數(shù)

目、方法和質(zhì)量以及風(fēng)筒直徑、風(fēng)壓等有關(guān)，但更主要是與風(fēng)筒

的維護(hù)和管理密切相關(guān)。需要注意的是掘進(jìn)工作面的通風(fēng)效果與

風(fēng)筒出口風(fēng)雖Q、的大小有關(guān)。

5)風(fēng)筒的布置要求。風(fēng)簡出風(fēng)口到工作面的距離要符合作業(yè)

規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。一般在壓人式通風(fēng)的工作面，其作業(yè)規(guī)程中

規(guī)定為5m。風(fēng)筒要求吊掛平直，貼壁貼幫，逢環(huán)必掛，環(huán)環(huán)吃

力。

2.局部通風(fēng)機(jī)

井下局部地點(diǎn)通風(fēng)所用的通風(fēng)機(jī)稱為局部通風(fēng)機(jī)。掘進(jìn)工作

面要求局部通風(fēng)機(jī)體積小，風(fēng)壓高、效率高、噪聲小，性能可靠，

堅(jiān)固防爆。目前，一部分煤礦還使用20世紀(jì)60年代研制的JBT系

列軸流式通風(fēng)機(jī)，全壓效率只有60寫^-7000，風(fēng)量、風(fēng)壓偏低，尤

其噪聲高達(dá)103-118dB (A)，已屬于淘汰產(chǎn)品。國內(nèi)開發(fā)和研制

了一些新產(chǎn)品，滿足安全、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)合理的要求。如BKJ66-11

系列局部通風(fēng)機(jī)，該系列風(fēng)機(jī)由沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠研制，主要型號(hào)有

No3. 6, NoC 0, N04-5, No5. 0, No5. 6, No6. 3等6種規(guī)格。其

性能曲線如圖4-22.

此外，煤炭科學(xué)院重慶分院研制T FDC一1型對旋局部通風(fēng)

機(jī)、DSF--5型低噪聲對旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)、HF-5型混流抽出

式通風(fēng)機(jī)唐山煤科分院研制了SBF661型水力局部通風(fēng)機(jī)

二、掘進(jìn)通風(fēng)安全管理

(一)《煤礦安全規(guī)程》對掘進(jìn)通風(fēng)的有關(guān)規(guī)定

第一百二+八條安裝和使用局部通風(fēng)機(jī)

和風(fēng)筒應(yīng)遵守卞列規(guī)定：

(一)局部通風(fēng)機(jī)必須由指定人員負(fù)、責(zé)管

理，保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(二)壓人式局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置·，必須

安裝在進(jìn)風(fēng)巷道中，距掘進(jìn)巷道回風(fēng)口不得小

于lom;全風(fēng)壓供給該處的風(fēng)量必須大于局部

通風(fēng)機(jī)的吸人風(fēng)量，局部通風(fēng)機(jī)安裝地點(diǎn)到回

風(fēng)口間的巷道中的最低風(fēng)速必須符合本規(guī)程第

一百零一條的有關(guān)規(guī)定。

(三)必須采用抗靜電、阻燃風(fēng)筒。風(fēng)筒口

到掘進(jìn)工作面的距離以及混合式通風(fēng)的局部通

風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒的安設(shè)，應(yīng)在作業(yè)規(guī)程中明確規(guī)定。

(四)低瓦斯礦井掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)

機(jī)，可采用裝有選擇性漏電保護(hù)裂置的供電線

煤礦井下發(fā)生躋供電，或與采煤工作面分開供電。

合(五)沉斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤

(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中，掘進(jìn)工

作面的局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)采用三專(專用變壓器、專

用開關(guān)、專用線路)供電;也可采用裝有選擇

性漏電保護(hù)裝置的供電線路供電，但每天應(yīng)有

專人檢查1次，保證局部通風(fēng)機(jī)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。

，;‘(六)嚴(yán)禁使用3臺(tái)以上(含3臺(tái))的局部

通風(fēng)機(jī)同時(shí)向1個(gè)掘進(jìn)工作面供風(fēng)。不得使用

ill,臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)同時(shí)向2個(gè)作業(yè)的掘進(jìn)工作面

供風(fēng)。、，

使用局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)的地點(diǎn)必須實(shí)行風(fēng)電

閉鎖，保證停風(fēng)后切斷停風(fēng)區(qū)內(nèi)全部非本質(zhì)安

全型電氣設(shè)備的電源。使用2臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)供

風(fēng)的，2臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)都必須同時(shí)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電閉

鎖。

I'll第一百二士九條使用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)的

掘進(jìn)工作面，不得停風(fēng);因檢修、停電等原因

停風(fēng)時(shí)，必須撤出人員，切斷電源。

一恢復(fù)通風(fēng)前、·必須檢查瓦斯。只有在局部

通風(fēng)機(jī)及其開關(guān)附近lom以內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯

濃度都不超過0.5腸時(shí)，方可人工開啟局部通

風(fēng)機(jī)。：

第一百三十條井下爆炸材料庫必須有獨(dú)

立的通風(fēng)系統(tǒng)，回風(fēng)風(fēng)流必須直接引人礦井的

總回風(fēng)巷或主要回風(fēng)巷中。新建礦井采用對角

式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，投產(chǎn)初期可利用采區(qū)巖石上山

或用不燃性材料支護(hù)和不燃性背板背嚴(yán)的煤層

上山作爆炸材料庫的回風(fēng)巷。必須保證爆炸材

料庫每小時(shí)能有其總?cè)莘e4倍的風(fēng)量。

第一百三十一條井下充電室必須有獨(dú)立

的通風(fēng)系統(tǒng)，回風(fēng)風(fēng)流應(yīng)引人回風(fēng)巷。

井下充電室，在同一時(shí)間內(nèi)，5t及其以下

的電機(jī)車充電電池的數(shù)量不超過3組、5t以上

的電機(jī)車充電電池的數(shù)量不超過1組時(shí)，可不

采用獨(dú)立的風(fēng)流通風(fēng)，但必須在新鮮風(fēng)流中。

井下充電室風(fēng)流中以及局部積聚處的氫氣

濃度，不得超過0.5寫。的瓦斯爆炸其中的80%與掘進(jìn)工作面有關(guān)，預(yù)防瓦斯爆炸的重點(diǎn)應(yīng)是掘進(jìn)工作面。因此，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：

1.保證掘進(jìn)工作面通風(fēng)設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，不得任意停、任意開，應(yīng)有計(jì)劃的停電停風(fēng)。任意停風(fēng)機(jī)會(huì)造成工作面無風(fēng)，導(dǎo)致瓦斯積聚;任意開風(fēng)機(jī)會(huì)將已積聚的瓦斯吹出獨(dú)頭巷，井下高濃度的瓦斯流動(dòng)，會(huì)給礦井帶來危險(xiǎn).

2)局部通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須撤出工作面的人員至新

鮮風(fēng)流中，并切斷工作面的電源，做到停風(fēng)必停電，送電先送風(fēng).

為達(dá)到這一要求，《規(guī)程》規(guī)定：高瓦斯礦井必須安裝“三專兩閉

鎖”，即專用電源、專用開關(guān)、專用變壓器和風(fēng)電閉鎖與瓦斯電閉

鎖。例如三交河煤礦是低瓦斯礦井，井下由于超負(fù)荷用電，造成

井下掘進(jìn)工作面的風(fēng)機(jī)跳閘停電。礦井未采用風(fēng)電閉鎖，上班的

放炮員到工作面試煤電鉆有無電時(shí)，煤電鉆失爆，產(chǎn)生火花，引

起瓦斯煤塵爆炸，造成并下147人死亡.

3)恢復(fù)通風(fēng)時(shí)，必須首先檢查瓦斯，當(dāng)風(fēng)機(jī)附近10m范圍

內(nèi)、瓦斯?jié)舛炔怀^0.5%、停風(fēng)區(qū)域內(nèi)的瓦斯不超過1%時(shí)，方

可送電，否則，必須排放。

4)減少導(dǎo)風(fēng)設(shè)施的漏風(fēng)。壓人式通風(fēng)中，適量的漏風(fēng)有利于

稀釋炮煙及其他有害氣體，但必須保證工作面要有足夠的風(fēng)量，因

此對風(fēng)筒的吊掛、維修和使用要注意，防止礦車刮壞風(fēng)筒。

5)風(fēng)筒出風(fēng)口到工作面的距離要符合作業(yè)規(guī)程的規(guī)定。

(二)、長距離掘進(jìn)通風(fēng)技術(shù)

隨著煤礦生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，工作面的長度增加，單巷長距離通風(fēng)間題越來越多，各礦井在此方面積累了一定經(jīng)驗(yàn)，可歸納如下：

1.適當(dāng)增加風(fēng)筒的節(jié)長，減少風(fēng)筒的接頭數(shù)目，降低風(fēng)筒的局部風(fēng)阻和漏風(fēng)。當(dāng)接頭數(shù)較多時(shí)，不可能實(shí)現(xiàn)長距離通風(fēng)。目前，國內(nèi)有使用200m/節(jié)的風(fēng)筒，效果明顯。

2.改進(jìn)接頭方式，淮北沈莊煤礦用鐵圈壓板接頭代替插接方式，送風(fēng)距離達(dá)3033m，工作面的風(fēng)量為63. 2m3/min。

3.采用柔性風(fēng)簡時(shí)，吊掛平直，防止掛破，要用粘補(bǔ)或灌膠卦堵所有的針眼，減少漏風(fēng)。

4.采用局部通風(fēng)機(jī)串聯(lián)的方法。1989年11月廣旺礦務(wù)局旺

蒼礦在1182大巷采用壓入式、風(fēng)機(jī)分散串聯(lián)、單列膠質(zhì)風(fēng)簡，通

風(fēng)長度3300m，其中大巷3000m，采用的風(fēng)筒為Ø600mm;上山

300m，采用的風(fēng)筒為0400mm。使用的局部通風(fēng)機(jī)為JBT62型

28kW 1臺(tái)，JBT52型11kW1臺(tái)，11kW局部通風(fēng)機(jī)串聯(lián)在 1920m

處。28kW風(fēng)機(jī)的靜壓：h,=2735Pa; Q,二199m'/min; ilkW風(fēng)

機(jī)的睜壓：h2=2564Pa,Q,= 132m'/min;工作面風(fēng)筒的出口風(fēng)量：

Qa二82m'/min.

5.直接采用大功率風(fēng)機(jī)和大直徑風(fēng)筒。目前我國已生產(chǎn)有多種類型的大功率局部通風(fēng)機(jī)。如煤科總院重慶分院的60kW對旋風(fēng)機(jī)和撫順分院的55kW子午加速型風(fēng)機(jī)，其額定風(fēng)量均達(dá)500m3/min,額定風(fēng)壓均達(dá)4500～5000Pa;并生產(chǎn)與大功率局部通風(fēng)機(jī)相配套的直徑為800～1000mm的高強(qiáng)度膠質(zhì)風(fēng)筒，都能滿足高瓦斯長距離掘進(jìn)工作面的要求。

平頂山煤業(yè)集團(tuán)有限公司6礦的丁6-22200綜采工作面走向長度2350m，運(yùn)輸、回風(fēng)兩巷斷面13. lm2,瓦斯涌出量較大，工作面需風(fēng)量250m3/min，局部通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量420m3/min,風(fēng)壓p=2759Pa。根據(jù)上述要求，礦井選用DJF2 ×30k W高效對旋局部通風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)參數(shù)是：風(fēng)量440～600m3/min;工作風(fēng)壓5700～2100Pa;全壓效率80%,額定轉(zhuǎn)速2950r/min;采用的風(fēng)筒直徑l000mm，工作面的瓦斯控制在0.46%，工作面溫度在28℃以下。

由于保證了通風(fēng)，提高了掘進(jìn)速度，此項(xiàng)技術(shù)共創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益122.2萬元。

礦井瓦斯防治

礦井瓦斯是煤礦生產(chǎn)中必然遇到的有害氣體。在煤礦生產(chǎn)過程中，伴隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，瓦斯涌出到生產(chǎn)空間，對井下生產(chǎn)構(gòu)成威脅。瓦斯不論其涌出量多少，一直都是礦井生產(chǎn)最主要的一個(gè)危險(xiǎn)源，瓦斯災(zāi)害、粉塵災(zāi)害、火災(zāi)、水災(zāi)和頂板災(zāi)害構(gòu)成了煤礦的5大自然災(zāi)

害。瓦斯災(zāi)害的治理是礦井最根本的、最重要的任務(wù)。

第一節(jié) 礦井瓦斯基礎(chǔ)知識(shí)

一、概述

(一)礦井瓦斯的概念

礦井瓦斯是礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體。有時(shí)單獨(dú)指甲烷。由此可見瓦斯指的是一種混合氣體。在組成瓦斯的各種氣體中，甲烷往往占總量的90%以上，因此瓦斯的概念通常單獨(dú)指甲烷。

礦井瓦斯來自煤層和煤系地層，它的形成經(jīng)歷了兩個(gè)不同的造氣時(shí)期，從植物遺體到形成泥炭，屬于生物化學(xué)造氣時(shí)期;從褐煤、煙煤到無煙煤，屬于變質(zhì)作用造氣時(shí)期。由于在生化作用造氣時(shí)期泥炭的埋藏較淺，覆蓋層的膠結(jié)固化也不好，因此生成的氣體通過滲透和擴(kuò)散很容易排放到大氣中，留存在現(xiàn)今煤層中的瓦斯，只是其中很少的部分。

(二)瓦斯的性質(zhì)

瓦斯通常指甲烷，分子式為CH4,它是一種無色、無味、無嗅的氣體。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(氣溫為0℃，大氣壓為1.01×105Pa)，1m3甲烷的質(zhì)量為0.7618kg，而1m3空氣的質(zhì)量為1.293kg，因此，瓦斯比空氣輕，其相對密度為0.554。因此，巷道頂板、冒落區(qū)頂部往往容易積聚瓦斯。瓦斯有很強(qiáng)的滲透性和擴(kuò)散性，擴(kuò)散速度是空氣的1.34倍。

瓦斯具有燃燒和爆炸性。

(三)礦井瓦斯的危害

1.瓦斯窒息。甲烷本身雖然無毒，但空氣中甲烷濃度較高時(shí)，就會(huì)相對降低空氣中氧氣濃度，在壓力不變的情況下，當(dāng)甲烷濃度達(dá)到43%時(shí)，氧氣濃度就會(huì)被沖淡到12%，人就會(huì)感到呼吸困難;當(dāng)甲烷濃度達(dá)到57%時(shí)，氧氣濃度就會(huì)降到9%，這時(shí)人若誤入其中，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)因缺氧窒息而死亡。因此《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：凡井下盲巷或通風(fēng)不良的地區(qū)，都必須及時(shí)封閉或設(shè)置柵欄，并懸掛“禁止入內(nèi)”的警標(biāo)，嚴(yán)禁人員入內(nèi)。

[案例]某礦-330m52采區(qū)3斜上掘進(jìn)工作面臨時(shí)停工，因水力引射器發(fā)生循環(huán)風(fēng)造成巷道內(nèi)瓦斯積聚，通風(fēng)人員即釘上柵欄并懸掛“嚴(yán)禁入內(nèi)”的警標(biāo)。11月22日11時(shí)，采區(qū)3名技術(shù)員為準(zhǔn)備復(fù)工，闖進(jìn)柵欄，檢查情況，當(dāng)走進(jìn)44m(盲巷全長69m)處時(shí)，全部窒息死亡，直到第二天才被發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)場取樣分析表明：瓦斯43.9%，二氧化碳4.3%，氧氣0.9%，氮?dú)?0.9%。

2.瓦斯的燃燒和爆炸。當(dāng)瓦斯與空氣混合達(dá)到一定濃度時(shí)，遇到高溫火源就能燃燒或發(fā)生爆炸，一旦發(fā)生爆炸事故，會(huì)造成大量井下作業(yè)人員的傷亡，會(huì)給國家財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。瓦斯爆炸事故是礦井五大自然災(zāi)害之首。

(四)瓦斯的賦存

1.瓦斯在煤層中的垂直分帶。在漫長地質(zhì)年代中，變質(zhì)作用過程中生成的瓦斯在其壓力差與濃度差的驅(qū)動(dòng)下不斷向古大氣中運(yùn)移，而地表空氣通過滲透和擴(kuò)散也不斷向煤層深部運(yùn)移，這就導(dǎo)致沿煤層垂深出現(xiàn)了特征明顯的4個(gè)分帶，即CO2—N2帶、N2帶、N2-CH4和CH4帶，如圖5—1所示。各帶的氣體成分組成與含量見表5—1，按照各帶的成因和組分變化規(guī)律，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ帶又統(tǒng)稱為瓦斯風(fēng)化帶，第Ⅳ帶稱為瓦斯帶。

確定瓦斯風(fēng)化帶和瓦斯帶的深度是很重要的，因?yàn)樵谕咚箮?nèi)，煤層中瓦斯含量、瓦斯壓力以及在開采條件變化不大的前提下的瓦斯涌出量都隨著深度的增加而有規(guī)律的增大。研究這些規(guī)律及影響因素，是防治礦井瓦斯災(zāi)害的基本工作之一。

2.瓦斯的賦存。瓦斯在煤層及圍巖中的賦存狀態(tài)有兩種，一種是游離狀態(tài)，另一種是吸附狀態(tài)，如圖5-2所示。

(1)游離狀態(tài)。這種狀態(tài)的瓦斯以自由氣體狀態(tài)存在于煤層或圍巖的孔洞中，其分子可自由運(yùn)動(dòng)，處于承壓狀態(tài)。

(2)吸附狀態(tài)。吸附狀態(tài)的瓦斯按照結(jié)合形式的不同，又分為吸著狀態(tài)和吸收狀態(tài)。吸著狀態(tài)是指瓦斯被吸著在煤體或巖體面，在表面形成瓦斯薄膜;吸收狀態(tài)是指瓦斯被溶解于煤體中，與煤的分子相結(jié)合，即瓦斯分子進(jìn)入煤體膠粒結(jié)構(gòu)，類似于氣體溶解于液體的現(xiàn)象。

煤體中瓦斯存在的狀態(tài)不是固定不變的，而是處于不斷交換的動(dòng)平衡狀態(tài)，當(dāng)條件發(fā)生變化時(shí)，這一平衡就會(huì)被打破。由于壓力降低或溫度升高使一部分吸附瓦斯轉(zhuǎn)化為游離瓦斯的現(xiàn)象，叫做瓦斯解吸。由于壓力增高或溫度降低使一部分游離瓦斯轉(zhuǎn)化為吸附瓦斯的現(xiàn)象叫做瓦斯吸附。

二、煤層瓦斯含量

(一)煤層瓦斯含量的概念

煤層瓦斯含量指煤層在自然條件下單位重量或單位體積所含有的瓦斯量，一般用m3/t或m3/m3表示。煤層瓦斯含量包括游離瓦斯和吸附瓦斯兩部分，其中游離瓦斯約占10%～20%，吸附瓦斯約占80%～90%。

(二)煤層瓦斯含量的主要影響因素

煤層瓦斯含量的大小決定于兩個(gè)方面的因素，一是在成煤過程中伴生的氣體量和煤的含瓦斯能力，二是煤系地層保存瓦斯的條件。

1.煤的變質(zhì)程度

煤的變質(zhì)程度決定了成煤過程中伴生的氣體量和煤的含瓦斯能力。煤的變質(zhì)程度越高，生成的氣體量就越大，煤的微孔隙就越多，總的表面積就越大(1kg煤的孔隙表面積可達(dá)200m2)，吸附瓦斯的量就越大，含瓦斯能力就越強(qiáng)。因此，在其他條件相同的情況下，變質(zhì)程度高的煤層，瓦斯含量就大。煤的變質(zhì)程度增高的順序是：褐煤、煙煤、無煙煤。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測定：煤層含有瓦斯的最大能力，一般不超過60m3/t。

此外，煤層中的灰分和雜質(zhì)會(huì)降低煤層吸附瓦斯的能力。煤中的水分，不僅占據(jù)了孔隙空間，也占據(jù)了煤的孔隙表面，降低了煤的含瓦斯能力。

2.煤系地層保存瓦斯的條件

當(dāng)前煤層瓦斯含量的大小，主要取決于煤系地層保存瓦斯的條件。

(1)煤層有無露頭。煤層有無露頭對煤層瓦斯含量有很大影響。有露頭時(shí)一般存在著瓦斯風(fēng)化帶，在該帶內(nèi)瓦斯沿煤層向大氣中運(yùn)移阻力較小，煤層的瓦斯很容易放散到大氣中去。所以，地表有煤層露頭時(shí)，該煤層的瓦斯含量會(huì)很低。

(2)煤層埋藏深度。煤層埋藏深度增加，保存瓦斯的條件就變好，煤層吸附瓦斯的能力就加大，瓦斯放散就越困難，在瓦斯帶內(nèi)，煤層的瓦斯含量和瓦斯壓力隨埋藏深度的增加而增加。瓦斯壓力梯度是指煤層埋藏深度每增加lm，煤層內(nèi)瓦斯壓力的增加值。

(3)圍巖的透氣性。煤層上覆和下伏巖層的透氣性，對煤層瓦斯含量影響很大。煤層被透氣性很低的巖層包圍，煤層的瓦斯放散不出去，瓦斯含量就高;反之，瓦斯含量就低。

(4)煤層的地質(zhì)史。成煤有機(jī)物沉積后，直到現(xiàn)今的變質(zhì)作用階段，經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)年代。其間，地層多次下降或上升，覆蓋層加厚或遭受剝蝕，海相與陸相交替變化并伴有地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等。這些地質(zhì)過程的形式和持續(xù)的時(shí)間對煤層瓦斯含量影響很大。一般來說，以下降、覆蓋層加厚和海相沉積為主要變化的地質(zhì)活動(dòng)過程，會(huì)導(dǎo)致煤層瓦斯含量增高;反之，煤層瓦斯含量則降低。

(5)地質(zhì)構(gòu)造及其條件。閉合的和傾伏的背斜或穹窿，通常是儲(chǔ)瓦斯構(gòu)造，在其軸部區(qū)域形成瓦斯包，即所謂“氣頂”。構(gòu)造形成的煤層局部變厚的大型煤包，往往也是瓦斯包。斷層對煤層瓦斯含量的影響與其性質(zhì)有關(guān)，開放性斷層(一般是指張性、張扭性或?qū)膲盒詳鄬拥?會(huì)導(dǎo)致煤層瓦斯含量降低;封閉性斷層(壓性、壓扭性或不導(dǎo)水?dāng)鄬?會(huì)導(dǎo)致煤層瓦斯含量增高。

煤層傾角小，瓦斯沿層運(yùn)移的路徑長，阻力大，煤層瓦斯不易流失，導(dǎo)致煤層瓦斯含量大;反之，則煤層瓦斯含量小。

地下水活躍的礦區(qū)，通常煤層的瓦斯含量小。地下水對煤層瓦斯含量的降低作用表現(xiàn)在3個(gè)方面：一是長期的地下水活動(dòng)，帶走了部分溶解的瓦斯;二是地下水滲透的通道，同樣可以成為瓦斯?jié)B透的通道;三是地下水帶走了溶解的礦物，使圍巖及煤層卸壓，透氣性增大，造成了瓦斯的流失。

三、礦井瓦斯涌出

(一)礦井瓦斯涌出的形式

當(dāng)煤層被開采時(shí)，煤體受到破壞，貯存在煤體內(nèi)的部分瓦斯就會(huì)離開煤體而涌入采掘空間，這種現(xiàn)象叫做瓦斯涌出。

1.普通涌出。瓦斯從采落的煤炭及煤層、巖層的暴露面上，通過細(xì)小的孔隙緩慢而長時(shí)間的涌出。首先是游離瓦斯，而后是部分解吸的吸附瓦斯。普通涌出是礦井瓦斯涌出的主要形式，不僅范圍廣，而且數(shù)量大。

2.特殊涌出，如果煤層或巖層中含有大量瓦斯，采掘時(shí)，這些瓦斯有時(shí)會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)，突然的、大量的涌出，可能還伴有煤粉、煤塊或巖塊，瓦斯的這種涌出形式稱為特殊涌出。瓦斯特殊涌出是一種動(dòng)力現(xiàn)象，分為瓦斯噴出和煤與瓦斯突出。瓦斯特殊涌出的范圍是局部的、短暫的、突發(fā)性的，但其危害極大。

(二)礦井瓦斯涌出來源

掌握礦井瓦斯涌出的來源，是實(shí)行瓦斯分源治理的前提條件。按照瓦斯涌出地點(diǎn)和分布狀況，瓦斯涌出來源可分為：

1.煤巖壁瓦斯涌出。即從采掘工作面及巷道周圍的煤壁中涌出的瓦斯。

2.采落煤炭瓦斯涌出。即采掘工作面進(jìn)行采煤和掘進(jìn)時(shí)從落煤中涌出的瓦斯。

3.采空區(qū)的瓦斯涌出。即從采空區(qū)的頂?shù)装搴透∶褐杏砍龅耐咚埂?/p>

4.鄰近煤層瓦斯涌出，即從鄰近煤層中的煤巖壁、巷壁和落煤中涌出的瓦斯。

上述瓦斯構(gòu)成了礦井瓦斯涌出總量，它們各自在總量中所占比例大小隨著生產(chǎn)條件的改變而改變，其測定方法是：在全礦同時(shí)測定各區(qū)域的絕對瓦斯涌出量，然后分別計(jì)算出各自所占的百分比。

通過對瓦斯涌出來源及構(gòu)成比例關(guān)系的分析，可以找出主要瓦斯涌出源，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行重點(diǎn)控制與管理，盡量減少其涌出量。

(三)礦井瓦斯涌出量

1.礦井瓦斯涌出量的概念與計(jì)算

礦井瓦斯涌出量是指在開采過程中，單位時(shí)間內(nèi)或單位重量煤中涌出的瓦斯量，僅指普通涌出。表示礦井瓦斯涌出量的方法有兩種。

(1)絕對瓦斯涌出量。絕對瓦斯涌出量是指單位時(shí)間內(nèi)涌入采掘空間的瓦斯數(shù)量，用m3/min或m3/d表示，可用下式進(jìn)行計(jì)算：04

QCH4=QC (5-1)

或 Q'CH4=1440QC (5-2)

式中 QCH4——礦井(或采區(qū))絕對瓦斯涌出量，m3/min;

Q'CH4——礦井(或采區(qū))絕對瓦斯涌出量，m3/d;

Q——礦井(或采區(qū))總回風(fēng)量，m3/min;

C——礦井(或采區(qū))總回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋?;

1440——1晝夜的分鐘數(shù)。

(2)相對瓦斯涌出量。相對瓦斯涌出量是指在礦井正常生產(chǎn)條件下，月平均日產(chǎn)1t煤所涌出的瓦斯數(shù)量，用m3/t表示。可用下式進(jìn)行計(jì)算：

qCH4=1440QCH4n/T (5-3)

式中 qCH4——礦井(或采區(qū))相對瓦斯涌出量，m3/t;

QCH4——礦井(或采區(qū))絕對瓦斯涌出量，m3/min;

T——礦井瓦斯鑒定月礦井(或采區(qū))的月產(chǎn)煤量，t;

N——礦井瓦斯鑒定月礦井(或采區(qū))的月工作天數(shù)。

必須指出，對于抽放瓦斯的礦井，在計(jì)算礦井瓦斯涌出量時(shí)，應(yīng)包括抽放的瓦斯量。

2.影響瓦斯涌出量的因素

礦井瓦斯涌出量并不是固定不變的，它隨自然條件和開采技術(shù)條件的變化而變化。

(1)煤層瓦斯含量。它是影響礦井瓦斯涌出量的決定因素。被開采煤層的原始瓦斯含量越高，其涌出量就越大。如果開采煤層附近有瓦斯含量大的圍巖或煤層(通常稱為鄰近層)，由于采動(dòng)影響，鄰近層中的瓦斯就會(huì)沿采動(dòng)裂隙涌入開采空間，有可能導(dǎo)致實(shí)際瓦斯涌出量大于開采煤層的瓦斯含量。

(2)地面大氣壓力的變化。正常情況時(shí)，采空區(qū)及裂隙中的瓦斯壓力與巷道內(nèi)空氣的壓力處于相對平衡的狀態(tài)。當(dāng)大氣壓力突然降低時(shí)，就會(huì)破壞原來的平衡狀態(tài)，瓦斯涌出的數(shù)量就會(huì)增大;反之，瓦斯涌出量變小。因此，當(dāng)?shù)孛娲髿鈮和蝗幌陆禃r(shí)，必須百倍警惕，加強(qiáng)對采空區(qū)和密閉區(qū)等附近的瓦斯檢查;否則，可能造成重大事故。

(3)開采規(guī)模。開采規(guī)模是指礦井的開采深度、開拓開采的范圍以及礦井產(chǎn)量。開采深度越大，煤層瓦斯含量越高，瓦斯涌出量就越大;開拓與開采范圍越大，瓦斯涌出的暴露面積越大，其涌出量就越大;在其他條件相同時(shí)，產(chǎn)量高的礦井其瓦斯涌出量一般較大。

(4)開采程序。厚煤層分層開采時(shí)，第一分層(上分層)的瓦斯涌出量大，這是由于采動(dòng)影響，其他分層中的瓦斯也會(huì)沿裂隙滲出的緣故。顯然，對頂?shù)撞苦徑鼘佣家巡蛇^的煤層，其開采過程中的瓦斯涌出量會(huì)顯著地減少。 .

(5)采煤方法與頂板管理。機(jī)械化采煤時(shí)，煤的破碎較嚴(yán)重，瓦斯涌出量高;水力采煤時(shí)，水包圍著采落的煤體，對其中的瓦斯的排出起阻礙作用，導(dǎo)致濕煤中殘余的瓦斯含量增大，其瓦斯涌出量較小。采用全部陷落法管理頂板時(shí)，由于能夠造成頂?shù)装甯蠓秶乃蓜?dòng)，以及采空區(qū)存留大量散煤等原因，其瓦斯涌出量比采用充填法管理頂板時(shí)要高。另外，回采率低的采煤方法，瓦斯涌出量相對就高。

(6)生產(chǎn)工序。同一采面，爆破或割煤時(shí)的瓦斯涌出量最高，較該面平均涌出量可高出一倍或幾倍。

(7)通風(fēng)壓力。采用負(fù)壓通風(fēng)(抽出式)的礦井，風(fēng)壓越高瓦斯涌出量越大，而采用正壓通風(fēng)(壓入式)的礦井，風(fēng)壓越高瓦斯涌出量越小。這主要是風(fēng)壓與瓦斯涌出壓力相互作用的結(jié)果。

(8)采空區(qū)管理。一般來說，多數(shù)采空區(qū)都積存有大量瓦斯，其管理方法及好壞程度對瓦斯涌出量影響很大。例如，該封閉而未封閉或密閉質(zhì)量很差，就會(huì)造成采空區(qū)瓦斯向外涌出。對采空區(qū)進(jìn)行合理抽放就會(huì)降低礦井的實(shí)際瓦斯涌出量。

總之，礦井瓦斯涌出量的影響因素很多，但有主有次，應(yīng)根據(jù)不同礦井的具體條件，找出其主要因素及影響規(guī)律，以制定和采取針對性的防治措施。

四、礦井瓦斯等級的劃分

(一)礦井瓦斯等級劃分的目的

礦井瓦斯等級是礦井瓦斯涌出量大小和安全程度的基本標(biāo)志。由于不同煤田瓦斯生成與賦存的條件不同，開采時(shí)不同礦井的瓦斯涌出量就有很大差異。為保障安全生產(chǎn)，并做到經(jīng)濟(jì)合理，所選用的通風(fēng)設(shè)備、通風(fēng)要求及有關(guān)管理制度都應(yīng)有所不同。因此，根據(jù)瓦斯涌出量和涌出形式將礦井瓦斯劃分為不同等級，對礦井瓦斯實(shí)行分級管理，是十分必要的。

(二)礦井瓦斯等級劃分的依據(jù)

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：一個(gè)礦井中只要有一個(gè)煤(巖)層發(fā)現(xiàn)瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井。瓦斯礦井必須依照礦井瓦斯等級進(jìn)行管理。 .

礦井瓦斯等級，根據(jù)礦井相對瓦斯涌出量、礦井絕對瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分為：

(1)低瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且礦井絕對瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。

(2)高瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌量大于10m3/t或礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/rain。

(3)煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井。

(三)礦井瓦斯等級的鑒定

《規(guī)程》規(guī)定：每年必須對礦井進(jìn)行瓦斯等級和二氧化碳涌出量的鑒定工作，報(bào)省(自治區(qū)、直轄市)煤炭管理部門審批，并報(bào)省(自治區(qū)、直轄市)煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)備案。

礦井瓦斯等級鑒定工作一般可按以下順序和步驟進(jìn)行。

1.準(zhǔn)備工作

成立由礦總工程師任組長，礦井通風(fēng)、安全等部門參加的礦井瓦斯等級鑒定小組;由通風(fēng)部門編制實(shí)施方案，報(bào)礦總工程師審批;鑒定小組各齊所用儀器和測算記錄等用品;校正鑒定所用的儀器;礦總工程師組織參加鑒定人員學(xué)習(xí)，貫徹落實(shí)實(shí)施方案和措施，確保鑒定工作安全、順利進(jìn)行。

2.井下測定

(1)選定測點(diǎn)。一般選在礦井總回風(fēng)道、各獨(dú)立通風(fēng)區(qū)域的回風(fēng)道和各翼、各水平、各煤層、各采區(qū)(工作面)的進(jìn)回風(fēng)道內(nèi)的合適地點(diǎn)，可用原有測風(fēng)站;如無測風(fēng)站，可選在斷面規(guī)整、無雜物、距岔風(fēng)口15～30m以外的一段(10m)平直巷道內(nèi)。

(2)測定內(nèi)容。風(fēng)量(巷道斷面和平均風(fēng)速)、風(fēng)流瓦斯?jié)舛?、風(fēng)流二氧化碳濃度、氣象條件(地面和井下測點(diǎn)氣溫、氣壓、濕度等，用作參考)。

(3)測定時(shí)間與方法。根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇涌出量最大的一個(gè)月(一般為7月或8月)為鑒定月;在鑒定月的月初、月中和月末各選一天(間隔10天)為鑒定日(如5日、15日、25日)。鑒定日的產(chǎn)量、通風(fēng)管理必須正常;在鑒定日內(nèi)，分早、中、晚三班(或四班)進(jìn)行測定;在每一班的時(shí)間內(nèi)，分班初、班中和班末各測一次，并取其平均值;在每一次測定時(shí)，對風(fēng)流的瓦斯?jié)舛?、二氧化碳濃度和溫度等，要在同一斷面的上、中、下分別測定，并取其平均值。風(fēng)量測定按測風(fēng)要求進(jìn)行，并將測定數(shù)據(jù)及時(shí)記入記錄表中。

3.資料整理

按照表5—2的內(nèi)容和格式進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和計(jì)算。

每個(gè)工作班的瓦斯(或二氧化碳)涌出量按下式計(jì)算：

涌出量=風(fēng)量×濃度m3/ min

按表5—2中所設(shè)欄目計(jì)算，第一班、第二班、第三班涌出量分別為：

(3)=(1)×(2)，m3/min

(6)=(4)×(5)，m3/min

(9)=(7)×(8)，m3/min

三班平均涌出量為：

(10)=[(3)+(6)+(9)]/3，m3/min (5-4)

4.確定礦井瓦斯等級

在鑒定月的上、中、下三旬進(jìn)行測定的三天中，選出最大一天的涌出量作為該礦井的絕對瓦斯涌出量，并計(jì)算平均產(chǎn)煤1t的涌出量(相對涌出量)，依此便可確定礦井瓦斯等級。

礦井瓦斯等級鑒定和二氧化碳測定結(jié)果報(bào)告可按表5—3填寫和計(jì)算，

按欄目計(jì)算，相對瓦斯涌出量和相對二氧化碳涌出量分別為：

相對瓦斯涌出：

(7)=1440×(3)/(6)，m3/t (5-5)

相對二氧化碳涌出量：

(7)=1440×(?)/(6)，m3/t (5—6)

5.上級審批

各礦務(wù)局(公司)根據(jù)鑒定結(jié)果，并結(jié)合產(chǎn)量水平、采掘比重和地質(zhì)構(gòu)造因素，提出確定礦井瓦斯等級的意見，連同有關(guān)資料報(bào)省(自治區(qū)、直轄市)煤炭管理部門審批，并報(bào)省(自治區(qū)、直轄市)煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)備案。

第二節(jié) 瓦斯爆炸及其預(yù)防

瓦斯爆炸是煤礦生產(chǎn)中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一，每年都會(huì)因此造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。2005年2月14日，遼寧阜新孫家灣煤礦發(fā)生的瓦斯爆炸事故，傷亡214人，成為世界煤礦開采歷史上罕見的重大傷亡事故。因此，掌握瓦斯爆炸的條件、原因、規(guī)律和防治措施，極為重要。

一、瓦斯爆炸

(一)瓦斯爆炸的概念

瓦斯是一種能夠燃燒和爆炸的氣體，瓦斯爆炸就是空氣中的氧氣(O2)與瓦斯(CH4)進(jìn)行劇烈氧化反應(yīng)的結(jié)果。其化學(xué)反應(yīng)式為：

CH4+2O2≌CO2+2H2O+882.6kJ/mol (5—7)

從上式中看出：瓦斯在高溫火源作用下，與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化碳和水蒸氣，并放出大量的熱，這些熱量能夠使反應(yīng)過程中生成的二氧化碳和水蒸氣迅速膨脹，形成高溫、高壓并以極高的速度向外沖出而產(chǎn)生動(dòng)力現(xiàn)象，這就是瓦斯爆炸。

(二)瓦斯爆炸的條件

瓦斯爆炸必須具備下面3個(gè)基本條件。

1.一定的瓦斯?jié)舛?/p>

(1)瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸具有一定的濃度范圍，只有在這個(gè)濃度范圍內(nèi)，瓦斯才能夠爆炸，這個(gè)范圍稱為瓦斯爆炸的界限。最低爆炸濃度叫爆炸下限;最高爆炸濃度叫爆炸上限，在新鮮空氣中，瓦斯爆炸的界限一般認(rèn)為是5%～16%。

(2)瓦斯在不同濃度時(shí)的燃爆特性。當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?%時(shí)，由于參加化學(xué)反應(yīng)的瓦斯較少，不能形成熱量積聚，因此，不能爆炸，只能燃燒。燃燒時(shí)，在火焰周圍形成比較穩(wěn)定的、呈現(xiàn)藍(lán)色或淡青色的燃燒層。

當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到5%(下限)，瓦斯就能爆炸;濃度在5%～9.5%時(shí)，爆炸威力逐漸增強(qiáng);在濃度為9.5%時(shí)，因?yàn)榭諝庵械娜客咚购脱鯕舛寄軈⒓臃磻?yīng)，所以，這時(shí)的爆炸威力最強(qiáng)(這是地面條件下的理論計(jì)算。在煤礦井下，通過實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場測定，爆炸威力最強(qiáng)烈的實(shí)際瓦斯?jié)舛葹?.5%左右。這是因?yàn)榫驴諝庋鯘舛葴p少，濕度較大，含有較多的水蒸氣，氧化反應(yīng)不可能進(jìn)行得十分充分的緣故);瓦斯?jié)舛仍?.5%～16%(上限)時(shí)，爆炸威力呈逐漸減弱的趨勢;當(dāng)濃度高于16%時(shí)，由于空氣中的氧氣不足，滿足不了氧化反應(yīng)的全部需要，只能有部分瓦斯與氧氣發(fā)生反應(yīng)，所生成的熱量被多余的瓦斯和周圍介質(zhì)吸收而降溫，所以也就不能發(fā)生爆炸。

2.一定的引火溫度

瓦斯爆炸的第二個(gè)基本條件是高溫火源的存在。點(diǎn)燃瓦斯所需的最低溫度，稱為引火溫度。瓦斯的引火溫度一般認(rèn)為是650～750℃。明火、煤炭自燃、電氣火花、赤熱的金屬表面、吸煙、放炮、安全燈網(wǎng)罩、架線火花、甚至撞擊和摩擦產(chǎn)生的火花等都足以引燃瓦

斯。因此，消滅井下一切火源是防止瓦斯爆炸的重要措施之一。

3.充足的氧氣含量

實(shí)驗(yàn)表明，瓦斯爆炸界限隨著混合氣體中氧氣濃度的降低而縮小，氧氣濃度降低時(shí)，瓦斯爆炸下限緩緩地提高，而瓦斯爆炸的上限則迅速下降，當(dāng)氧氣濃度降到12%時(shí)，混合氣體中的瓦斯就失去了爆炸性，遇火也不會(huì)爆炸。

由于氧氣含量低于12%時(shí)，短時(shí)間內(nèi)就能導(dǎo)致人窒息死亡，因此《規(guī)程》規(guī)定，井下工作地點(diǎn)的氧氣含量不得低于20%，而且在正常生產(chǎn)的礦井中，采用降低空氣中的氧氣含量來防止瓦斯爆炸是沒有實(shí)際意義的。但是，對于已封閉的火區(qū)，采取降低氧氣含量的措施，卻有著十分重要的意義，因?yàn)榛饏^(qū)內(nèi)往往積存有大量瓦斯，且有火源存在，如果不按規(guī)定封閉火區(qū)或火區(qū)封閉不嚴(yán)造成大量漏風(fēng)，一旦氧氣濃度達(dá)到12%以上時(shí)，就有發(fā)生爆炸的可能。

(三)瓦斯爆炸產(chǎn)生的危害

瓦斯爆炸的危害主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

1.爆炸溫度

試驗(yàn)研究表明，當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5%時(shí)，爆炸時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)溫度，在自由空間可達(dá)1850℃，在封閉的空間內(nèi)高達(dá)2650℃。由于井下巷道是半封閉空間，其內(nèi)的瓦斯爆炸溫度在1850℃與2650℃之間，而這樣高的溫度，不僅會(huì)燒傷人員、燒壞設(shè)備，還可能引起井下火災(zāi)擴(kuò)大災(zāi)情。

2.爆炸壓力

瓦斯爆炸產(chǎn)生的高溫，會(huì)使氣體突然膨脹引起氣體壓力的驟然增大，再加上爆炸波的疊加作用或瓦斯連續(xù)爆炸，爆炸產(chǎn)生的沖擊壓力會(huì)越高。據(jù)測定，瓦斯爆炸后的壓力約為爆炸前的10倍。在高溫高壓的作用下，爆源處的氣體以每秒幾百米的速度向前沖擊。瓦斯爆炸時(shí)，常常伴生兩種沖擊。

(1)正向沖擊。在爆炸產(chǎn)生的高溫、高壓作用下，爆源附近的氣體以極大的速度向四周擴(kuò)散，在所經(jīng)過的路程上形成威力巨大的沖擊波的現(xiàn)象。稱為正向沖擊。

發(fā)生正向沖擊時(shí)，由于沖擊氣流具有高溫、高壓，因此能夠造成人員傷亡，巷道和器材設(shè)施的破壞，能揚(yáng)起大量煤塵使之參與爆炸，產(chǎn)生更大的破壞力，還可能點(diǎn)燃坑木或其他可燃物而引起火災(zāi)。

(2)反向沖擊。爆炸發(fā)生后由于爆炸氣體從爆源處高速向外沖擊，加上爆炸后生成的一部分水蒸氣又很快冷卻和凝聚，因而，在爆源附近就形成了氣體稀薄的低壓區(qū)。這樣，在壓差的作用下爆炸氣體就會(huì)連同爆源外圍的氣體又以極高的速度反向沖回爆炸地點(diǎn)，這一過程稱為反向沖擊。

雖然反向沖擊的力量較正向沖擊的力量小，但由于它是沿著已經(jīng)遭受破壞的區(qū)域內(nèi)的反沖，所以其破壞性更大。尤其應(yīng)當(dāng)指出的是，如果反向沖擊的空氣中含有足夠的瓦斯和氧氣，而爆源附近的火源尚未熄滅，或有因爆炸而產(chǎn)生的新火源存在時(shí)，就可能造成二次爆炸。

3.有毒有害氣體

瓦斯爆炸后，將產(chǎn)生大量有害氣體，據(jù)分析，瓦斯爆炸后的空氣成分為：氧氣6%～10%、氮?dú)?2%～88%、二氧化碳4%～8%、一氧化碳2%～4%。爆炸后生成的如此大量的一氧化碳是造成人員大量傷亡的主要原因。如果有煤塵參與爆炸，一氧化碳的生成量就會(huì)更大，危害就更為嚴(yán)重。統(tǒng)計(jì)資料表明，在發(fā)生的瓦斯、煤塵爆炸事故中，死于一氧化碳中毒的人數(shù)占總死亡人數(shù)的70%以上。因此《規(guī)程》規(guī)定，入井人員必須佩戴自救器。

(四)影響瓦斯爆炸的主要因素

瓦斯爆炸的基本條件受很多因素影響，以下就爆炸界限和引火溫度兩個(gè)方面進(jìn)行介紹。

1.影響爆炸界限的因素

影響瓦斯爆炸界限的主要因素有可燃性氣體、煤塵、惰性氣體及混合氣體的初始溫度等。

(1)可燃性氣體的混入。在瓦斯和空氣的混合氣體中，如果有一些可燃性氣體(如硫化氫、乙烷等)混入，則由于這些氣體本身具有爆炸性，不僅增加了爆炸氣體的總濃度，而且會(huì)使瓦斯爆炸下限降低，從而擴(kuò)大了瓦斯爆炸的界限。

表5—4為常見的幾種可燃性氣體的爆炸界限。經(jīng)計(jì)算表明，這些可燃性氣體的混入都能使瓦斯爆炸界限擴(kuò)大。因此，當(dāng)井下發(fā)生火災(zāi)或可能產(chǎn)生其他可燃性氣體時(shí)，即使平時(shí)瓦斯涌出量不大的礦井、采區(qū)或工作面，也可能發(fā)生瓦斯爆炸，對此應(yīng)引起特別注意。

(2)爆炸性煤塵的混入。多數(shù)礦井的煤塵具有爆炸性。當(dāng)瓦斯和空氣的混合氣體中混入有爆炸性危險(xiǎn)的煤塵時(shí)，由于煤塵本身遇到火源會(huì)放出可燃性氣體，因而會(huì)使瓦斯爆炸下限降低。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，空氣中煤塵含量為5g/m3時(shí)，瓦斯的爆炸下限降低到3%;煤塵含量為8g/m3時(shí)，瓦斯爆炸下限降低到2.5%。顯然，正常情況下，空氣中的煤塵含量達(dá)到這樣高是不可能的，但當(dāng)沉積煤塵被爆風(fēng)吹起時(shí)，達(dá)到這樣高的煤塵含量卻十分容易。因此，對于有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井，做好防塵工作，從防止瓦斯爆炸的角度來講也是十分重要的。

(3)惰性氣體的混入。惰性氣體是指不太容易與其他分子結(jié)合、化學(xué)性質(zhì)不太活潑的氣體，如氮?dú)?、二氧化碳等。瓦斯和空氣的混合氣體中，混入惰性氣體將使氧氣的含量降低，可以縮小瓦斯的爆炸界限，降低瓦斯爆炸的危險(xiǎn)性。

2.影響引火溫度的因素

影響瓦斯爆炸引火溫度的主要原因有瓦斯?jié)舛?、混合氣體壓力及火源性質(zhì)等。

(1)瓦斯?jié)舛?。不同的瓦斯?jié)舛龋枰囊饻囟纫膊煌?。一般來說，瓦斯?jié)舛仍?%～8%時(shí)，其引火溫度最低。高于這個(gè)濃度，所需引火溫度就增高，這是因?yàn)橥咚沟臒崛萘枯^大、吸收的熱量較多的緣故;當(dāng)瓦斯?jié)舛冗^低時(shí)，也不易引燃，所需引火溫度也比較高。

(2)混合氣體壓力?；旌蠚怏w的壓力越大，引火溫度就越低。例如，當(dāng)瓦斯與空氣混合氣體的壓力為9.8kPa時(shí)，引火溫度為700℃;壓力為274.2kPa時(shí)，引火溫度為460℃。當(dāng)混合氣體瞬間被壓縮到原來體積的1/20時(shí)，混合氣體由于被壓縮自身產(chǎn)生的熱量，就能使其自行爆炸。

引火溫度隨著混合氣體壓力的增加而降低，這對加強(qiáng)爆破管理很有指導(dǎo)意義。因?yàn)楸茣r(shí)能造成很大的氣體壓力，大大降低了引火溫度，因而就比較容易引起瓦斯爆炸事故。

(3)火源性質(zhì)?；鹪从卸喾N，不同的火源有不同的性質(zhì)，它們的溫度、存在時(shí)間及表面積等也都不同，而這些都能對瓦斯爆炸的引火溫度產(chǎn)生很大的影響。

瓦斯爆炸的感應(yīng)期。在一定溫度條件下，火源的表面積越大，火源存在時(shí)間越長，就越容易引爆瓦斯;反之，即使火源的溫度很高，若存在時(shí)間短，也不能使瓦斯引爆，這是因?yàn)橥咚沟臒崛萘勘容^大，即使達(dá)到爆炸濃度的瓦斯遇到高溫火源，也并不能立即發(fā)生爆炸，而需要延遲一個(gè)很短的時(shí)間，瓦斯的這種延遲一個(gè)很短時(shí)間才爆炸的現(xiàn)象，稱為引火延遲現(xiàn)象。引火延遲的時(shí)間稱為瓦斯爆炸的感應(yīng)期。感應(yīng)期的長短與瓦斯?jié)舛?、引火溫度有密切關(guān)系，瓦斯?jié)舛仍礁?，感?yīng)期越長;引火溫度越高，感應(yīng)期越短。

感應(yīng)期的作用。瓦斯爆炸的感應(yīng)期雖然非常短暫，但對指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)卻有著十分重要的意義。

首先，利用這一特性，通過縮短高溫火源的存在時(shí)間，使其不超過瓦斯爆炸的感應(yīng)期，可以減少或消除瓦斯爆炸的可能性：現(xiàn)在煤礦使用的毫秒雷管和安全炸藥，在一定程度上就是根據(jù)瓦斯爆炸感應(yīng)期這一特性研制生產(chǎn)的。雖然在爆破時(shí)炸藥的爆炸溫度能達(dá)2000℃左右，但是這一高溫存在的時(shí)間極短(通常僅為千分之幾秒)，小于瓦斯爆炸的感應(yīng)期，不會(huì)引起瓦斯爆炸;當(dāng)然，如果炸藥質(zhì)量不合格或炮泥裝填不合乎要求。爆炸后高溫氣體存在的時(shí)間就能延長，當(dāng)超過感應(yīng)期時(shí)即會(huì)造成瓦斯爆炸事故。礦用安全電氣設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)能迅速斷電，由于其斷電的時(shí)間小于感應(yīng)期，因而不會(huì)導(dǎo)致瓦斯爆炸。

其次，根據(jù)瓦斯爆炸感應(yīng)期這一特性，對一些存在或停留時(shí)間較長(超過感應(yīng)期)的高溫火源，如明火、電火、灼熱金屬板(網(wǎng))、摩擦火花等，在瓦斯礦井中都要嚴(yán)加禁止。

應(yīng)當(dāng)指出，瓦斯爆炸的感應(yīng)期也并不是固定不變的?；旌蠚怏w的壓力增高時(shí)，感應(yīng)期就會(huì)縮短或消失。例如，井下爆破時(shí)，由于爆破沖擊壓縮作用而使混合氣體壓力增大，瓦斯爆炸的感應(yīng)期將會(huì)縮短。因此，加強(qiáng)井下爆破管理是十分必要的。

綜上所述，由于瓦斯爆炸的3個(gè)基本條件中的一些數(shù)值受很多因素影響，會(huì)在較大范圍內(nèi)發(fā)生變化，加上礦井通風(fēng)和瓦斯涌出量的不穩(wěn)定性，所以《規(guī)程》對井下各地點(diǎn)的瓦斯?jié)舛燃翱赡墚a(chǎn)生的火源都作了嚴(yán)格的限制和規(guī)定，這是十分必要的，必須認(rèn)真執(zhí)行。

(五)瓦斯爆炸的原因分析

瓦斯爆炸由3個(gè)方面的因素促成的，即瓦斯積聚，引爆火源

和管理因素。

1.瓦斯積聚及其原因

(1)瓦斯積聚的概念。瓦斯積聚是指采掘工作面及其他地點(diǎn)，

體積大于0.5m。的空間內(nèi)積聚，瓦斯?jié)舛冗_(dá)到或超過2 9/5的現(xiàn)象。

瓦斯積聚是造成瓦斯爆炸的根源，對井下瓦斯?fàn)顩r不了解、礦井

通風(fēng)系統(tǒng)的不合理布置、通風(fēng)設(shè)施的損壞等，都容易造成瓦斯積

聚。

(2)引起瓦斯積聚的主要原因。引起瓦斯積聚而導(dǎo)致瓦斯爆

炸的原因很多，很復(fù)雜，主要有： ，

局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象導(dǎo)致瓦斯積聚而引起爆炸的

比例最大。有的是設(shè)備檢修，無計(jì)劃停電、停風(fēng);有的是機(jī)電故

障，掘進(jìn)工作面停工而停風(fēng);還有的是局部通風(fēng)機(jī)管理混亂，任

意開停等。

[案例1]雞西某礦(低瓦斯煤礦)，某掘進(jìn)工作面的工人運(yùn)送

電機(jī)時(shí)嫌風(fēng)筒礙事，曾3次任意關(guān)停局部通風(fēng)機(jī)，累計(jì)停風(fēng)

lh40min，造成掘進(jìn)工作面瓦斯積聚。瓦斯檢查員雖然在場，但也

未制止，更沒有檢查瓦斯就脫崗離去，后終因小絞車拖拉電機(jī)撞

擊軌道產(chǎn)生火花，造成45人死亡的爆炸事故。

風(fēng)筒斷開或嚴(yán)重漏風(fēng)。主要是施工人員不愛護(hù)通風(fēng)設(shè)施，將

風(fēng)筒掐斷、壓扁、刮壞等，而通風(fēng)人員又不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和進(jìn)行維

護(hù)、修補(bǔ)，造成掘進(jìn)工作面風(fēng)量不足而導(dǎo)致瓦斯積聚。

r案例z-I山西西山某礦，在已停掘的煤巷內(nèi)拆運(yùn)耙斗時(shí)撞倒

棚子，將風(fēng)筒刮斷，致使500m巷道37.5h內(nèi)無風(fēng)而引起瓦斯積

聚，又由于瓦斯檢查工漏檢且弄虛作假，終因電工帶電修理開關(guān)，

產(chǎn)生電火花而引爆瓦斯，造成48人死亡。

采掘工作面風(fēng)量不足。造成采掘工作面風(fēng)量不足的原因多種

多樣，如不按需要風(fēng)量配風(fēng)，通風(fēng)巷道冒頂堵塞、單臺(tái)局部通風(fēng)

機(jī)供多個(gè)工作面，風(fēng)筒出口距掘進(jìn)工作面太遠(yuǎn)等，都可能造成采

掘工作面風(fēng)量小、風(fēng)速低而導(dǎo)致瓦斯積聚。

r案例3-1河南平頂山市某礦是低瓦斯礦井，一臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)

(5.5kW)供兩個(gè)工作面，風(fēng)量不足，風(fēng)筒拐彎8處，嚴(yán)重漏風(fēng)，

且長期不檢查瓦斯，1998年6月11日，因礦燈短路產(chǎn)生火花，引

爆了積聚的瓦斯，井下12人全部遇難。

局部通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)。由于局部通風(fēng)機(jī)安裝的位置不符合

規(guī)定或全風(fēng)壓供給風(fēng)量小于該處局部通風(fēng)機(jī)的吸入風(fēng)量等原因，

都可能使局部通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)，致使掘進(jìn)工作面涌出的瓦斯反

復(fù)回到掘進(jìn)工作面，越積越多達(dá)到爆炸濃度。

E-~'I 4]河北省曲陽縣某礦一平巷半煤巖掘進(jìn)工作面的局部

通風(fēng)機(jī)，由于吸入風(fēng)量大于全風(fēng)壓供給該處的風(fēng)量，產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)，

致使該掘進(jìn)工作面內(nèi)瓦斯形成惡性循環(huán)積聚。’在瓦斯?jié)舛冗_(dá)到

3 9，6～4%時(shí)仍未停止作業(yè)進(jìn)行處理，而瓦斯檢查工又不負(fù)責(zé)任地

提前升井脫崗，終因爆破工在瓦斯?jié)舛瘸耷闆r下，違章爆破引

起了瓦斯爆炸，死亡12人。

風(fēng)流短路。如打開風(fēng)門而不關(guān)閉，巷道貫通后不及時(shí)調(diào)整通

風(fēng)系統(tǒng)等，都可能造成通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)流短路而引起瓦斯積聚。

[案例5]雞西某礦前進(jìn)井，1988年2月8日，因嫌采煤工作

面溫度低而將進(jìn)、回風(fēng)巷之間惟一的一道風(fēng)門敞開，造成風(fēng)流短

路，采煤工作面風(fēng)量大大減少，出現(xiàn)瓦斯積聚，由于瓦斯檢查工

漏檢，后因電鉆接線短路引起瓦斯爆炸，井下28名正在交接班的

工人全部遇難。

通風(fēng)系統(tǒng)不合理，不完善。自然通風(fēng)，不符合規(guī)定的串聯(lián)通

風(fēng)，擴(kuò)散通風(fēng)和無回風(fēng)道獨(dú)眼井及通風(fēng)設(shè)施不齊全等，都是不合

理通風(fēng)，都可能引起瓦斯積聚而導(dǎo)致爆炸事故。

[案例6]1980年6月21日，阜新某礦由于75×735.5W絞車

房無獨(dú)立回風(fēng)道，且風(fēng)量不足，不能及時(shí)排除涌出的瓦斯而造成

瓦斯積聚，因絞車主鈴控制器產(chǎn)生電火花引爆瓦斯，造成34人死

亡。

采空區(qū)或盲巷。采空區(qū)和盲巷沒有風(fēng)流通過，往往積存有大

量高濃度瓦斯，在氣壓變化或冒頂?shù)仁蛊溆砍龌蛲蝗粔撼鰰r(shí)都可

能導(dǎo)致瓦斯爆炸。

[案例7]南票某礦，1989年2月11日由于采空區(qū)內(nèi)大面積

冒頂，采空區(qū)內(nèi)高濃度的瓦斯被擠出來，且瞬間達(dá)到爆炸濃度，而

此時(shí)瓦斯檢查工脫崗，爆破工也沒有檢查瓦斯，結(jié)果由于爆破器

與母線接觸不良產(chǎn)生火花引爆了瓦斯，造成13人死亡。

瓦斯涌出異常。斷層、褶曲或地質(zhì)破碎地帶是瓦斯的富集區(qū)

域，在接近或通過這些地帶時(shí)，瓦斯涌出可能會(huì)突然增大，或忽

大忽小變化無常，而且容易冒頂造成瓦斯積聚。

[案例8]內(nèi)蒙古某礦一采煤工作面，1984年7月5日中部遇

到地質(zhì)破碎帶，6日發(fā)生局部冒頂，瓦斯涌出量突然增大(由

1.15%突然上升到2.8%)，但未引起注意。9日該采煤工作面分

兩組用兩臺(tái)爆破器同時(shí)爆破，由于第二組在破碎帶附近爆破時(shí)，泄

出了大量瓦斯，且隨風(fēng)流排到了第一組爆破打筒火源處，結(jié)果發(fā)

生了爆炸，死亡25人。

巷道支架背后空間及高頂區(qū)瓦斯積聚。掘進(jìn)巷道支架背后空

間及高頂區(qū)，由于其特殊位置而不能形成良好的通風(fēng)條件，當(dāng)巷

道風(fēng)量較小、風(fēng)速較低時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)瓦斯積聚。

局部地點(diǎn)瓦斯積聚。在正常通風(fēng)系統(tǒng)中存在的局部地點(diǎn)的瓦

斯積聚，往往具有更大的危險(xiǎn)性。如采煤工作面的上隅角，采煤

機(jī)切割機(jī)構(gòu)附近，采掘工作面的機(jī)組附近，刮板輸送機(jī)底槽和未

充填的各種鉆孔，常常積聚著高濃度的瓦斯。

2.引爆火源 .

引爆瓦斯的主要火源有以下幾種：

(1)電火花。由于對井下照明和機(jī)械設(shè)備的電源及電器裝備

的管理不善或操作不當(dāng)，如礦燈失爆，電鉆失爆，帶電作業(yè)，電

纜漏電或短路，電纜明接頭或抽線，’電器開關(guān)失爆，電機(jī)車架線

出火及雜散電流等產(chǎn)生的電火花，是引起瓦斯爆炸的主要火源。其

中礦燈失爆、電纜明接頭及帶電作業(yè)所占比例較大，由于雜散電

流引爆瓦斯事故也時(shí)有發(fā)生，電火花引起瓦斯爆炸事故的比重約

為40 9/6。

[案例1]1978年9月13日，鶴壁某礦因一電工帶電接線頭

作業(yè)，接線過程中線路短路產(chǎn)生電火花引爆瓦斯，造成20人死亡;

1990年4月15日，七臺(tái)河礦務(wù)局某礦由于兩條入井高壓電纜相

繼短路、停電，使七采區(qū)72號(hào)右一片停風(fēng)積聚瓦斯，在架線電機(jī)

車啟動(dòng)時(shí)雜散電流產(chǎn)生火花而引爆瓦斯，死亡33人。

(2)爆破火花。爆破產(chǎn)生火花是引爆瓦斯的另一主要火源。爆

破火花主要是因炮泥裝填不滿、最小抵抗線不夠、放明炮、糊炮、

接線不良及炸藥不合乎要求等引起的，爆破火花引起瓦斯爆炸事

故的比重約為40 9/5。

r案例2]吉林輝南縣某礦，由于爆破器接線不牢，產(chǎn)生火花

引起瓦斯爆炸事故死亡13人;1981年3月19日，河北某礦由于

抵抗線過小，封泥不足，爆破出火，引爆瓦斯爆炸，死亡46人。

(3)撞擊摩擦火花。井下因撞擊和摩擦產(chǎn)生的火花的情形多

種多樣，機(jī)械設(shè)備之間的摩擦，截齒與堅(jiān)硬巖石之間的摩擦，堅(jiān)

硬頂板冒落時(shí)的撞擊，金屬表面之間的摩擦等等，都可能產(chǎn)生火

花而引爆瓦斯。隨著機(jī)械化程度的不斷提高，因機(jī)電設(shè)備撞擊出

現(xiàn)摩擦火花而引起的爆炸事故也在逐漸增多，僅次于電火花和爆

破火花的引爆次數(shù)。

[案例3]1987年12月9日，淮南某礦由于沒有按規(guī)定排放

瓦斯，致使排出的高濃度瓦斯與回風(fēng)流中違章開動(dòng)的齒輪小絞車

產(chǎn)生的機(jī)械摩擦火花相遇而發(fā)生爆炸，死亡45人。

(4)明火。井下嚴(yán)禁明火，但是由于種種因素的影響井下明

火并未能杜絕，而由此引爆的瓦斯事故也時(shí)有發(fā)生。井下明火的

來源主要有煤炭自然發(fā)火形成的火區(qū)，井下電焊、吸煙等。

[案例4]新疆建設(shè)兵團(tuán)某礦，在因冒頂將火區(qū)密閉沖開后處

理火災(zāi)時(shí)，由于錯(cuò)誤的只在回風(fēng)巷設(shè)密閉，引起了瓦斯爆炸，死

亡12人;1986年4月9日，內(nèi)蒙古巴蒙某礦，1985年元月16日

湖北巴東縣某煤礦，都曾因工人在井下吸煙引起瓦斯爆炸事故，分

別死亡81人和16人。

3.管理因素

瓦斯爆炸事故的發(fā)生，主要是由于管理上存在缺陷造成某些

作業(yè)人員的違章失職所造成的。例如，根本沒有和不執(zhí)行瓦斯檢

查制度;瓦斯檢查員失職和技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)不高，空崗、漏檢、假

檢和脫崗;不在現(xiàn)場交接班及不帶甲烷檢測儀等。大量事實(shí)表明，

多數(shù)瓦斯爆炸事故是因某些人，尤其是負(fù)有特殊工作的人員(如

瓦斯檢查員、放炮員、井下電鉗工及班組長等)不能盡職盡責(zé)，思

想上麻痹大意，抱有僥幸心理甚至違章違紀(jì)所造成的。為了更好

地防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生，首先，瓦斯檢查員應(yīng)遵章守紀(jì)，具

有高度的責(zé)任心和職業(yè)道德感，在工作中應(yīng)盡職盡責(zé)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)

并妥善處理瓦斯隱患，嚴(yán)禁空班、漏檢，假檢，必須在井下指定

地點(diǎn)交接班，按分工區(qū)域和檢查次數(shù)規(guī)定的時(shí)間、路線、地點(diǎn)認(rèn)

真進(jìn)行巡回檢查工作，做到瓦斯檢查“三對口”;其次，瓦斯檢查

員必須對分工區(qū)域內(nèi)的通風(fēng)、瓦斯、防塵、防火、監(jiān)測等情況進(jìn)

行全面認(rèn)真地檢查，發(fā)現(xiàn)瓦斯超限，積聚或其他異常情況，要立

即停止危險(xiǎn)地點(diǎn)的作業(yè)，撤出人員，及時(shí)向調(diào)度室及有關(guān)部門領(lǐng)

導(dǎo)匯報(bào)，并采取措施處理;再者瓦斯檢查員應(yīng)具有較高的技術(shù)業(yè)

務(wù)素質(zhì)，對任何地點(diǎn)的瓦斯隱患都能夠及時(shí)采取有針對性的、可

靠的有效措施，妥善處理。瓦斯檢查員還應(yīng)做到堅(jiān)持原則，不徇

私情，對任何違章指揮、違章作業(yè)的現(xiàn)象應(yīng)予以堅(jiān)決抵制和制止。

二、瓦斯爆炸事故的防治

瓦斯爆炸事故是可以預(yù)防的，預(yù)防瓦斯爆炸就是指消除瓦斯

爆炸的條件并限制爆炸火焰向其他地區(qū)傳播，歸納起來主要有以

下3個(gè)方面：防止瓦斯積聚，防止引爆瓦斯和防止瓦斯爆炸事故

的擴(kuò)大。

(一)防止瓦斯積聚的技術(shù)措施

1.茄強(qiáng)通風(fēng)管理

通風(fēng)是防止瓦斯積聚的主要措施，建立一個(gè)完善合理的礦井

通風(fēng)系統(tǒng)，加強(qiáng)通風(fēng)管理，做到有效、穩(wěn)定、可靠、連續(xù)不斷地

向井下所有用風(fēng)地點(diǎn)輸送足夠數(shù)量的新鮮空氣，以保證及時(shí)排除

和沖淡礦井瓦斯和粉塵，使井下各處的瓦斯?jié)舛确稀兑?guī)程》的

要求，是防止礦井發(fā)生瓦斯爆炸事故的可靠保證。為此，要求礦

井通風(fēng)系統(tǒng)要具有較強(qiáng)的抗災(zāi)能力，通風(fēng)系統(tǒng)要力求簡單，實(shí)行

分區(qū)通風(fēng)，各水平、各采區(qū)要有單獨(dú)的回風(fēng)道，不得串聯(lián)通風(fēng)。礦

井通風(fēng)設(shè)施要保證規(guī)格質(zhì)量，經(jīng)常檢查維修，保證完好。

(1)加強(qiáng)掘進(jìn)工作面的通風(fēng)管理。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，有60 9/5

以上的瓦斯爆炸事故發(fā)生在掘進(jìn)工作面。因此，掘進(jìn)工作面通風(fēng)

是煤礦井下最容易出現(xiàn)安全問題的地點(diǎn)，特別是在更換、維修局

部通風(fēng)機(jī)或局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須加強(qiáng)管理。協(xié)調(diào)通風(fēng)管

理部門和機(jī)電部門的工作，以保證工作的順利進(jìn)行和恢復(fù)通風(fēng)時(shí)

的安全。對高瓦斯礦井中，為防止局部通風(fēng)機(jī)停風(fēng)造成的危險(xiǎn)，必

須使用“三專，，(專用變壓器、專用供電線路和專用開關(guān))“兩閉

鎖，，(風(fēng)電閉鎖和瓦斯電閉鎖)，局部通風(fēng)機(jī)要掛牌指定專人管理，

嚴(yán)格禁止非專門人員操作局部通風(fēng)機(jī)和隨意開停風(fēng)機(jī)，即使是短

暫的停風(fēng)，也應(yīng)該在檢查瓦斯后開啟風(fēng)機(jī);在停風(fēng)前，必須先撤

出工作面的人員并切斷工作面的供電電源。在進(jìn)行工作面機(jī)電設(shè)

備的維修或局部通風(fēng)機(jī)維修時(shí)，應(yīng)特別注意安全，嚴(yán)禁帶電維修。

局部通風(fēng)風(fēng)筒的出風(fēng)口距掘進(jìn)工作面的距離在作業(yè)規(guī)程中應(yīng)有明

確規(guī)定，風(fēng)速不得小于《規(guī)程》規(guī)定的最低風(fēng)速，以防止出現(xiàn)通

風(fēng)死角和循環(huán)通風(fēng)，供風(fēng)的風(fēng)筒要保持平直，在拐彎處要緩慢拐

彎，不能堵塞風(fēng)筒，風(fēng)筒接頭應(yīng)嚴(yán)密、不漏風(fēng);禁止中途割開風(fēng)

筒供風(fēng)。局部通風(fēng)和啟動(dòng)裝置必須安放在新鮮風(fēng)流中，距回風(fēng)口

的距離不小于10m。安放局部通風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)巷道所通過的風(fēng)量要

大于局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量，以保證局部通風(fēng)機(jī)不會(huì)吸入循環(huán)風(fēng)。

(2)加強(qiáng)采煤工作面的通風(fēng)管理。對于采煤工作面應(yīng)特別注

意回風(fēng)隅角的瓦斯超限，采煤工作面采用的是全負(fù)壓通風(fēng)，合理

的通風(fēng)系統(tǒng)是保證工作面風(fēng)量充足的基礎(chǔ)，為了避免采煤工作面

風(fēng)量不足，首先應(yīng)該采掘接替平衡，不要將整個(gè)礦井的生產(chǎn)和掘

進(jìn)都安排在一個(gè)采區(qū)或集中到礦井的一翼，認(rèn)真做到以風(fēng)定產(chǎn);其

次，各采區(qū)在開拓工作面時(shí)，應(yīng)該首先開掘中部車場，避免造成

掘進(jìn)和采煤的串聯(lián)通風(fēng)及掘面之間的串聯(lián)通風(fēng)。礦井漏風(fēng)也是風(fēng)

量不足的主要原因，堵漏對提高礦井風(fēng)量和礦井安全都十分重要。

2.加強(qiáng)瓦斯檢查與監(jiān)測

井下瓦斯?fàn)顩r的檢查和監(jiān)測是我們發(fā)現(xiàn)事故隱患的眼睛，也

是判斷和預(yù)測井下瓦斯?fàn)顩r、采取防范措施和處理措施的依據(jù)。隨

時(shí)檢查和監(jiān)測煤礦井下通風(fēng)、瓦斯?fàn)顩r是礦井安全管理的主要內(nèi)

容。它可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯超限和積聚，從而采取處理措施，使事

故消滅在萌芽狀態(tài)。每個(gè)礦井都必須建立井下瓦斯檢查制度，設(shè)

立相應(yīng)的瓦斯檢查和通風(fēng)管理機(jī)構(gòu)。配備相應(yīng)的瓦斯檢查儀器、儀

表，以監(jiān)測、監(jiān)控井下瓦斯，瓦斯檢查人員發(fā)現(xiàn)瓦斯超限，有權(quán)

立即停止工作，撤出人員，并向有關(guān)部門報(bào)告。瓦斯檢查員應(yīng)由

責(zé)任心強(qiáng)，經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)并考試合格的人員擔(dān)任，持證上崗。嚴(yán)

禁瓦斯檢查空班、漏檢、假檢等，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)肅處理。

通風(fēng)安全管理部門的值班人員，必須審閱瓦斯檢查報(bào)表，掌

握瓦斯變化情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，并向礦調(diào)度室匯報(bào)。對重

大的通風(fēng)瓦斯問題，通風(fēng)部門應(yīng)制定措施，報(bào)礦總工程師批準(zhǔn)，進(jìn)

行處理。每日通風(fēng)、瓦斯情況必須送礦總工程師審閱，一礦多井

的礦必須同時(shí)送井長、井技術(shù)負(fù)責(zé)人審閱，對重大通風(fēng)、瓦斯問

題應(yīng)制定措施，進(jìn)行處理。

3.及時(shí)處理局部積聚的瓦斯

礦井瓦斯積聚是發(fā)生瓦斯事故的物質(zhì)基礎(chǔ)，《規(guī)程》規(guī)定：采

掘工作面內(nèi)，體積大于0.5m。的空間內(nèi)積聚的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2 9/6

時(shí)，附近20m內(nèi)必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進(jìn)行處理。

1.采煤工作面上隅角處瓦斯積聚的處理方法

(1)引導(dǎo)風(fēng)流法。引導(dǎo)風(fēng)流法的實(shí)質(zhì)是將新鮮風(fēng)流引入瓦斯

積聚的地點(diǎn)，把局部積聚的瓦斯沖淡、帶走。

風(fēng)障引導(dǎo)風(fēng)流法。圖5—3所示的風(fēng)障引導(dǎo)風(fēng)流法是應(yīng)用較普

遍的方法，它適應(yīng)于上隅角瓦斯涌出量不超過2m。/min、工作面風(fēng)

量大于200m3/min、風(fēng)障最大長度不超過20m的條件。

風(fēng)障引導(dǎo)風(fēng)流法的優(yōu)點(diǎn)是安設(shè)簡單，不需要任何動(dòng)力設(shè)備。安

全、經(jīng)濟(jì);其不足是引入風(fēng)量有限、波動(dòng)性大，增加了通風(fēng)阻力，

加劇了采空區(qū)漏風(fēng)，減少了作業(yè)空間，降低了作業(yè)環(huán)境的安全程

度。

(2)風(fēng)筒導(dǎo)排風(fēng)流法。風(fēng)筒導(dǎo)排法，按其動(dòng)力源的不同分為

水力引射器‘、電動(dòng)通風(fēng)機(jī)和壓氣引射器3種不同導(dǎo)排方式。其處

理積聚瓦斯的原理和布置方式都是相同的，如圖5—4所示，風(fēng)筒

進(jìn)風(fēng)口設(shè)在上隅角瓦斯積聚地點(diǎn)后，工作面中一部分風(fēng)流流經(jīng)上

隅角進(jìn)入風(fēng)筒口時(shí)，即把積聚的瓦斯沖淡、帶走。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是處理能力大，適應(yīng)范圍廣。其缺點(diǎn)是需要

安設(shè)設(shè)備，并占據(jù)了一定采掘空間，影響作業(yè)環(huán)境和條件。尤其

是電動(dòng)通風(fēng)機(jī)，雖然有很好的防爆性能，但由于采煤工作面作業(yè)

條件較差，難免產(chǎn)生沖擊、摩擦火花等，管理和維護(hù)比較困難;同

時(shí)，需要一定的動(dòng)力為條件，不經(jīng)濟(jì)。

(3)巷尾排放法。如圖5—5所示。尾巷排放法是目前廣泛采

用的一種方法。此種方法利用尾巷與工作面采空區(qū)的壓力差，使

工作面一部分風(fēng)流流經(jīng)上隅角、采空區(qū)、通風(fēng)眼(聯(lián)絡(luò)眼)到尾

巷，達(dá)到?jīng)_淡、排除上隅角瓦斯的目的。如果尾巷排放瓦斯效果

不顯著，可在工作面的回風(fēng)道設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，以增大采空區(qū)與尾巷

之間的壓差，提高排放效果。

此方法的優(yōu)點(diǎn)是利用已有的巷道，不需要增加設(shè)備，易于實(shí)

施，較經(jīng)濟(jì)。其不足是進(jìn)入尾巷的瓦斯量難以控制，瓦斯?jié)舛群?/p>

高忽低。

(4)沿空留巷排除法。在工作面回風(fēng)巷沿空留巷，使部分風(fēng)

流通過上隅角，以沖淡和帶走上隅角局部積聚的瓦斯，如圖5—6

所示。

(5)瓦斯抽放法。瓦斯抽放法即進(jìn)行采空區(qū)的瓦斯抽放。開

灤礦務(wù)局采用可移動(dòng)瓦斯泵抽放上隅角瓦斯，收到很好的效果。如

圖5—7所示。

(6)充填置換法。如圖5—8所示，這種方法是對采空區(qū)上隅

角的空隙進(jìn)行充填，將積聚瓦斯的空間用不燃性固體物質(zhì)充填嚴(yán)

密，使瓦斯沒有積聚的空間。這種方法效果明顯，還可達(dá)到預(yù)防

自然發(fā)火的目的，是一舉多得的好措施，但這種方法除受條件限

制外，工藝過程較復(fù)雜，對生產(chǎn)有一定干擾。因此，除特殊要求

的少數(shù)礦井外，大部分礦井還沒有應(yīng)用。

(7)風(fēng)壓調(diào)節(jié)法。風(fēng)壓調(diào)節(jié)法也稱均壓通風(fēng)法。如圖5—9所

示，在工作面進(jìn)風(fēng)巷安設(shè)兩臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)(通風(fēng)能力大小，根據(jù)

工作面需要風(fēng)量大小而定)和接設(shè)15~20m導(dǎo)風(fēng)筒，向工作面送

風(fēng)，并在導(dǎo)風(fēng)筒的出風(fēng)口與局部通風(fēng)機(jī)之間設(shè)兩道風(fēng)門，在工作

面回風(fēng)巷設(shè)兩道調(diào)節(jié)風(fēng)門S。、S。，以調(diào)節(jié)風(fēng)壓;同時(shí)，在回風(fēng)巷

設(shè)一趟硬質(zhì)導(dǎo)風(fēng)筒。一端伸入上隅角采空區(qū)5"-'8m，另一端穿過

兩道調(diào)節(jié)風(fēng)門，以排放采空區(qū)上部的瓦斯。風(fēng)量的控制應(yīng)以上隅

角瓦斯不超限為準(zhǔn).

風(fēng)壓調(diào)節(jié)法的實(shí)質(zhì)是利用局部通風(fēng)機(jī)和設(shè)在回風(fēng)巷的調(diào)節(jié)風(fēng)

門Ss、St。提高工作面的空氣壓力，平衡工作面與采空區(qū)的壓差，

或使工作面氣壓略高于采空區(qū)，抑制采空區(qū)瓦斯向工作面涌出。從

而達(dá)到解決工作面風(fēng)流瓦斯超限和上隅角積聚瓦斯問題的目的。

采用此方法時(shí)，要管理好風(fēng)門。當(dāng)局部通風(fēng)機(jī)停風(fēng)時(shí)，要立

即將兩組風(fēng)門打開，以免造成事故。

。 (8)調(diào)整通風(fēng)方法。根據(jù)煤層賦存條件的不同和瓦斯涌出量

大小，涌出來源及涌出形式，可調(diào)整或選擇較適宜的通風(fēng)方式，孳

到預(yù)防、排除上隅角積聚瓦斯的目的，如圖5--10所示。從圖?

所示的4種通風(fēng)方式可以清楚地看出，由于回風(fēng)方向同進(jìn)風(fēng)方向

是同一方向，采空區(qū)涌出的瓦斯受礦井通風(fēng)壓力的作用只會(huì)e哩

風(fēng)方向流動(dòng)，而不會(huì)朝著相反的方向流入工作面。因而，工作面

上隅角就不會(huì)積聚瓦斯。這幾種通風(fēng)方式同u型通風(fēng)方式相比：

都容易引起向采空區(qū)漏風(fēng)，因此，有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤層不宜采

用。

2.巷道冒落空洞內(nèi)瓦斯積聚的處理方法

(1)導(dǎo)風(fēng)板引風(fēng)法。在高頂空間下的支架頂梁上釘擋板，把

一部分風(fēng)流引到高冒處，吹散積聚瓦斯，如圖5—11所示。

(2)充填置換法。在棚梁上鋪設(shè)一定厚度的木板或荊笆，再

在上面填滿黃土或砂子，從而將積聚的瓦斯置換排除，如圖5—12

所示。

(3)風(fēng)筒分支排放法。巷道內(nèi)若有風(fēng)筒，可在冒頂處附近的

風(fēng)筒上加。·三通’’或安設(shè)一段小直徑的分支風(fēng)筒，向冒頂空洞內(nèi)

送風(fēng)，以排除積聚的瓦斯，如圖5—13所示。

(4)壓風(fēng)排除法。在有壓風(fēng)管通過的巷道，可在管路上接出

分支，并在支管上設(shè)若干個(gè)噴嘴，利用壓風(fēng)將積聚的瓦斯排除，如

圖5—14所示。

3.巷道頂部層狀賦存瓦斯的處理方法

(1)加大巷道內(nèi)的風(fēng)流速度。使風(fēng)速大于0.5～1.Om/s，讓瓦

斯與風(fēng)流充分混合而排出。

(2)加大頂板附近的風(fēng)流速度。如在頂梁下設(shè)置導(dǎo)風(fēng)板，將

風(fēng)流引向頂板附近等，如圖5—15所示。也可沿頂板鋪設(shè)鐵風(fēng)筒，

每隔一定距離接出一短管;或沿頂板鋪設(shè)鉆有小孔的壓風(fēng)管等，這

樣都可將積聚的層狀瓦斯吹散。

(3)隔絕瓦斯來源。如果頂板裂隙發(fā)現(xiàn)有大量瓦斯涌出，可

用木板和粘土將其背嚴(yán)、填實(shí)。

(4)鉆孔抽放瓦斯。如果頂板有集中的瓦斯來源，可向頂板

打鉆接管抽放瓦斯，如圖5～16所示。

4.采煤機(jī)附近瓦斯積聚的處理方法

根據(jù)瓦斯積聚形成的不同原因，應(yīng)采取相應(yīng)的處理方法：

(1)加大風(fēng)量。在采取煤層注水濕潤煤體和采煤機(jī)噴霧降塵措

施后，經(jīng)礦總工程師批準(zhǔn)，可適當(dāng)加大風(fēng)速，但不得超過5m/。。

(2)降低瓦斯涌出量和減少瓦斯涌出量的不均衡性?？裳娱L

采煤機(jī)在生產(chǎn)班中的工作時(shí)間或每晝夜增加一個(gè)生產(chǎn)班次，使采

煤機(jī)以較小的速度和截深采煤。

(3)當(dāng)采煤機(jī)附近(或工作面中其他部位)出現(xiàn)局部瓦斯積

聚時(shí)，可安裝小型局部通風(fēng)機(jī)或水力引射器，吹散排出積聚的瓦

斯。

(4)抽放瓦斯。即采取煤層開采前預(yù)抽或開采過程中邊采邊

抽的方法降低瓦斯涌出量。

(二)防止引爆瓦斯的措施

1.防止明火

禁止在井口房、通風(fēng)機(jī)房周圍20m以內(nèi)使用明火、吸煙

或用火爐取暖。

(2)嚴(yán)禁攜帶煙草、點(diǎn)火物品和穿化纖衣服入井;嚴(yán)禁攜帶

易燃品入井，必須帶入井下的易燃品要經(jīng)礦總工程師批準(zhǔn)。

(3)井下禁止使用電爐或燈泡取暖。

(4)不得在井下和井口房內(nèi)從事施焊作業(yè)。如必須在井下主

要硐室、主要進(jìn)風(fēng)道和井口房內(nèi)從事電焊、氣焊和使用噴燈焊接

時(shí)，每次都必須制定安全措施，報(bào)礦長批準(zhǔn)，并遵守《規(guī)程》有

關(guān)規(guī)定。回風(fēng)巷不準(zhǔn)進(jìn)行施焊作業(yè)。

(5)嚴(yán)禁在井下存放汽油、煤油、變壓器油等。井下使用的

棉紗、布頭、潤滑油等，必須放在有蓋的鐵桶內(nèi)，嚴(yán)禁亂扔亂放

和拋灑在巷道、硐室或采空區(qū)內(nèi)。

(6)防止煤炭氧化自燃，加強(qiáng)火區(qū)檢查與管理，定期采樣分

析，防止復(fù)燃。

2.防止出現(xiàn)爆破火焰

(1)嚴(yán)格炸藥、爆破管理，井下嚴(yán)禁使用產(chǎn)生火焰的爆破器

材和爆破工藝。

(2)井下爆破作業(yè)，必須使用煤礦許用炸藥和煤礦許用電雷

管，煤礦許用炸藥的選用，應(yīng)按《規(guī)程》的規(guī)定執(zhí)行，不合格或

變質(zhì)的炸藥不準(zhǔn)使用。

(3)炮眼深度和裝藥量要符合“作業(yè)規(guī)程”規(guī)定;炮眼黃泥

裝填要滿、要實(shí)，防止爆破打筒，堅(jiān)持使用水泡泥。

(4)禁止使用明接頭或裸露的爆破母線;爆破母線與發(fā)爆器

的聯(lián)結(jié)要牢固，防止產(chǎn)生電火花;爆破員盡量在進(jìn)風(fēng)流中啟動(dòng)發(fā)

爆器。

(5)禁止放明炮、糊炮。

(6)嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”制度。

3.防止出現(xiàn)電火花

(1)井下電氣設(shè)備選用時(shí)應(yīng)符合《規(guī)程》的要求，對電氣設(shè)

備的防爆性能定期、經(jīng)常檢查，不符合要求的要及時(shí)更換和修理;

否則，不準(zhǔn)使用。

(2)井口和井卞電氣設(shè)備必須有防雷和防短路保護(hù)裝置;采

取有效措施防治井下雜散電流。

(3)所有電纜接頭不準(zhǔn)有“雞爪子”、“羊尾巴”和明接頭。

(4)嚴(yán)禁帶電作業(yè)。

(5)局部通風(fēng)機(jī)開關(guān)要設(shè)風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖裝置、檢漏

裝置等。

(6)發(fā)放的礦燈要符合要求;嚴(yán)禁在井下拆開、敲打和撞擊

燈頭和燈盒。

4.其他弓I火源的治理

(1)礦井中使用的如塑料、橡膠、樹脂等高分子材料制品，其

表面電阻應(yīng)低于規(guī)定值。其中，灑水、排水用塑料管壁表面電阻

應(yīng)小于10。Q，壓風(fēng)用管壁表面電阻應(yīng)小于10。Q，噴漿用管壁表面

電阻應(yīng)小于108~2，抽放瓦斯用管壁表面電阻應(yīng)小于10。Q。

(2)在摩擦發(fā)熱的部件上安設(shè)過熱保護(hù)裝置;在摩擦部件金

屬表面溶敷活性低的金屬;使用難引燃性能的合金工具。綜合機(jī)

械化機(jī)組作業(yè)的采掘工作面遇到堅(jiān)硬巖石時(shí)，應(yīng)采用爆破處理，機(jī)

組截齒處應(yīng)采取噴水降溫措施。

(三)防止瓦斯爆炸災(zāi)害擴(kuò)大的措施 ‘

除建立完善合理、抗災(zāi)能力強(qiáng)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)外，為防止瓦

斯爆炸災(zāi)害擴(kuò)大，還應(yīng)采取下列措施。

1.編制災(zāi)害預(yù)防與處理計(jì)劃

礦井每年初都要編制有針對性的、切合實(shí)際的“礦井災(zāi)害預(yù)

防與處理計(jì)劃”，每季度根據(jù)礦井變化的情況進(jìn)行修訂和補(bǔ)充，并

且組織所有入井職工認(rèn)真學(xué)習(xí)、貫徹，使每個(gè)入井人員都能了解

和熟悉一旦發(fā)生瓦斯爆炸時(shí)的撤出和躲避的路線與地點(diǎn)。每年由

礦長組織一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。

2.安設(shè)安全裝置

(1)安設(shè)防爆門。安裝主要通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)井口處，必須裝設(shè)

防爆門或防爆井蓋，以便在井下發(fā)生瓦斯爆炸時(shí)，沖擊波將防爆

門(或井蓋)沖開，釋放能量，防止通風(fēng)機(jī)受到破壞。

(2)安設(shè)反風(fēng)裝置。主要通風(fēng)機(jī)必須有反風(fēng)設(shè)備，并做到每

季度至少檢查一次，一年至少進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí)，操作時(shí)間和反

風(fēng)風(fēng)量達(dá)到《規(guī)程》規(guī)定要求，保證在處理事故需要緊急反風(fēng)時(shí)

能靈活使用。

(3)安設(shè)隔爆設(shè)施。隔爆設(shè)施是根據(jù)瓦斯或煤塵爆炸時(shí)所產(chǎn)

生的沖擊波與火焰的速度差的原理設(shè)計(jì)的。爆炸時(shí)產(chǎn)生的沖擊波

在前，可使隔爆設(shè)施動(dòng)作，將隨后而來的火焰撲滅、隔住，從而

使爆炸災(zāi)害范圍不再擴(kuò)大。

(4)佩戴自救器。每個(gè)入井人員不僅要隨身佩戴自救器，還

要懂原理、會(huì)使用，在發(fā)生瓦斯爆炸或其他災(zāi)害時(shí)，能安全逃生。

第三節(jié) 煤與瓦斯突出及防治

一、煤與瓦斯突出的概述

(一)煤與瓦斯突出的概念及其危害

1.煤與瓦斯突出的概念

在煤礦井下由于地應(yīng)力和瓦斯壓力(二氧化碳)的共同作用，

在極短的時(shí)間內(nèi)，破碎的煤和瓦斯由煤體或巖體內(nèi)突然向采掘空

間拋出的異常的動(dòng)力現(xiàn)象，稱為煤與瓦斯突出。

2.煤與瓦斯突出的危害

當(dāng)發(fā)生煤與瓦斯突出時(shí)，采掘工作面的煤壁將遭到破壞，大

量的煤與瓦斯將從煤層內(nèi)部，以極快的速度向巷道或采掘空間噴

出，充塞巷道，煤層中會(huì)形成孔洞，同時(shí)由于伴隨有強(qiáng)大的沖擊

力，巷道設(shè)施會(huì)被摧毀，通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)被破壞，甚至發(fā)生風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，

還可能造成人員窒息和發(fā)生瓦斯爆炸、燃燒及煤流埋人事故。

[案例]某煤礦二水平東翼三采區(qū)+20m標(biāo)高四區(qū)石門，在揭

4號(hào)煤層的施工中，當(dāng)用風(fēng)鉆打震動(dòng)炮炮眼時(shí)，發(fā)生了特大煤巖與

瓦斯突出事故，突出煤量達(dá)8765t，巖石61.4ms，瓦斯201萬ms，

煤粉堵塞巷道1388m，瓦斯逆流1846m，波及井田兩翼的3個(gè)采

煤工作面，5個(gè)掘進(jìn)工作面。有135名職工受到瓦斯威脅，其中有

120名經(jīng)及時(shí)有效地?fù)尵然蜃跃榷撾x危險(xiǎn)，有14名被煤粉埋住

而死亡，1名因瓦斯中毒窒息而亡，另外還有輕傷28人。

(二)煤與瓦斯突出的分類

1.按動(dòng)力現(xiàn)象分類

按動(dòng)力現(xiàn)象的力學(xué)特征，可分為突出、壓出和傾出。

1)煤與瓦斯突出(簡稱突出)。實(shí)現(xiàn)突出的基本能源是煤內(nèi)

積蓄的高壓瓦斯能，突出的基本特征是：

(1)突出的煤向外拋出距離較遠(yuǎn)，具有分選現(xiàn)象。

(2)拋出的煤堆積角小于煤的自然安息角。

(3)拋出的煤破碎程度較高，含有大量的煤塊和手捻無粒感

的煤粉。

(4)有明顯的動(dòng)力效應(yīng)，破壞支架、推倒礦車、破壞和拋出

安裝在巷道內(nèi)的設(shè)施。

(5)。有大量的瓦斯(--氧化碳)涌出，瓦斯(--氧化碳)涌

出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過突出煤層的瓦斯(--氧化碳)含量，有時(shí)會(huì)使風(fēng)流

逆轉(zhuǎn)。

(6)突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其他岔

形等。

2)煤突然被壓出并涌出大量瓦斯(簡稱壓出)。壓出的基本

能源是煤層所積蓄的彈性能。壓出的基本特征是：

(1)壓出有兩種形式，即煤的整體位移和煤有一定距離的拋

出，但位移和拋出的距離都較小。

(2)壓出后，在煤層與頂板之間的裂隙中常留有細(xì)煤粉，整

體位移的煤體上有大量的裂隙。

(3)壓出的煤是塊狀，無分選現(xiàn)象。

(4)巷道瓦斯(二氧化碳)涌出量增大。

(5)壓出可能無孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。

3)煤突然傾出并涌出大量瓦斯(簡稱傾出)。傾出的基本能

源是：煤的重力位能，實(shí)現(xiàn)傾出的力是失去平衡的煤體自身的重