煤矿生产技术知识与煤矿主要灾害的防治

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　第一节 煤矿生产技术基本知识

　　一、煤矿地质基本知识

　　(一)煤层埋藏特征

　　煤层是指顶、底板岩石之间所夹的一层煤及其矸石层。

　　1、煤层的形成

　　煤层是地壳运动的产物。它是在地壳缓慢下降过程中，由泥炭层经煤化作用转变而成的。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　⑴当沼泽中植物遗体堆积的泥炭形成速度和地壳沉隆速度大体一致时，泥炭层会不断加厚(即二者保持均衡状态)，长期持续的均衡状态，就会形成厚煤层或巨厚煤层(图a)

　　⑵当地壳沉降速度大于植物遗体堆积速度时，植物来不积供应，泥炭堆积也就停止，在原有泥炭层之上沉积了泥砂质的碎屑沉积物，成为煤层顶板或成为煤层中的夹矸(如图(b)、(c))

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　⑶当地壳沉降速度小于植物遗体堆积速度时，沼泽供水条件逐渐困难，植物遗体堆积停止，并可使原已堆积的泥炭层遭受风化剥蚀，从而形成薄煤层(如图(d))。

　　在地壳沉降过程中，会有多次小型振荡运动，因此，可出现多煤层沉积。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　2、煤层的顶、底板

　　煤层顶、底板岩石的性质、强度及含水性对采煤工作有直接影响。

　　⑴顶板。位于煤层之上的上覆岩层，称为煤层的顶板。根据顶板在煤层开采中垮落的难易程度及其与煤层的相对位置，将顶板分为伪顶、直接顶、基本顶三种类型

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　伪顶，是指直接位于煤层之上的较薄岩层，

　　破碎，随采随落。通常为炭质泥岩、页岩等，厚度一般在0.5M以下

　　直接顶，直接顶是指位于伪顶之上或直接位于煤

　　之上(煤层没有伪顶时)的一层或几 层岩层。通常

　　砂质页岩、泥岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层组成

　　它比伪顶稳定。直接顶在采煤过程中，经常在采过一

　　段时间后自行垮落，少数砂岩层 需要人工放顶。

　　基本顶，基本顶俗称老顶，是指位于直接顶或直接

　　位于煤层之上、难以垮落的厚而坚硬的岩层。通常由坚硬的砂岩、砾岩石、石灰岩等岩层组成。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　⑵ 、煤层的底板。位于煤层之下的岩层，

　　称为煤层的底板。

　　直接底，直接底是指直接位于煤层之下，

　　强度较低的岩层。

　　老底。老底是指位于直接底或直接位于煤层

　　之下，由较硬的砂岩、石灰岩组成。

　　3、煤层的厚度

　　煤层顶、底板之间的垂直距离，称为煤层的厚度

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　4、岩层的产状要素

　　煤(岩)层在空间的产出状态，称为煤(岩

　　)层产状。倾斜煤层的产状，可以用煤层面的

　　走向、倾向、倾角三个要素的数值表示，称为

　　煤层的产状三要素

　　⑴、走向。倾斜煤(岩)层层面与水平面的交线为走向线，称走向。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　⑵倾向。在煤层层面上，与走向线垂直并沿层面倾斜向下引出的直线称为倾斜线。倾斜线在水平面上的投影线所指煤层倾斜一侧的方向为煤层的倾向。

　　⑶倾角。倾角是指煤层面和水平面之间的夹角

　　⑷岩层产状要素在煤矿生产中的意义。

　　(二)、煤矿地质构造及其对瓦斯涌出的影响

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　地质构造在一定范围内的基本表现形式有单斜构造、褶皱构造、断裂构造

　　(一)单斜构造

　　(二)褶皱构造

　　⑴背斜

　　⑵向斜

　　(三)断裂构造

　　⑴、节理：又称裂隙，是指断裂面两侧没有发生明显相对位移的断裂构造。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　⑵、断层

　　断层是指断裂面两侧部分发生明显相对位移的断裂构造。

　　4、地质构造对煤层瓦斯含量和涌出的影响

　　地质构造是影响煤层瓦斯含量和涌出的最主要因素之一，封闭型地质构造有利于瓦斯的储存，而开放型地质构造有利于瓦斯的排放。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　二、煤矿采掘技术基本知识

　　(一)巷道掘进

　　1、巷道分类，按巷道空间特征分类

　　⑴垂直巷道

　　⑵水平巷道

　　⑶倾斜巷道

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　⑵、按巷道的用途，巷道可分为

　　开拓巷道：

　　准备巷道：

　　采煤巷道(又称回采巷道)：回采巷道是指只为一个采煤工作面服务的巷道，主要有工作面运输巷、工作面回风巷、开切眼等。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　2、巷道掘进方法

　　巷道掘进方法，是指掘进方法和工艺的总称。

　　主要包括

　　⑴破岩

　　⑵装岩

　　⑶运岩

　　⑷支护

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　(二)采煤方法

　　采煤工艺与回采巷道布置及其在时间上、空间上的相互配合的总称为采煤方法。采煤方法实际上包括采煤系统和采煤工艺两个部分 的内容。

　　1、采煤工作面的巷道布置

　　⑴缓倾斜、倾斜薄层及中厚煤层长壁采煤法的巷道布置。

　　⑵缓倾斜、倾斜厚煤层采煤法的巷道布置

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　2、采煤工艺

　　将采煤工艺分成四种：

　　①炮采工作面的采煤工艺

　　②普通机械化采煤工作面的采煤工艺

　　③综合机械化采煤工作面的采煤工艺

　　④放顶煤采煤工作面的采煤工艺

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　(三)矿井的安全出口

　　每个生产矿井必须至少有2 个能行人的通达地面的安全出口，各个出口间的距离不得小于30m.

　　井下每一个水平到上一个水平和各个采区都必须至少有2个便于行人的安全出口，并与通达地面的安全出口相连接。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　第二节 煤矿主要灾害的防治

　　一、顶板事故的防治

　　顶板事故，是指在地下采煤过程中，因为顶板意外冒落造成的人员伤亡、设备损坏、生产终止等事故

　　(一)常见顶板事故的分类

　　按冒顶范围可将顶板事故分为局部冒顶和大型冒顶两类。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　局部冒顶常发生在靠煤壁附近、上下出口、放顶线附近、地质破坏带附近。

　　大型冒顶又分为推垮型、压垮型和漏垮型。

　　(二)采场局部冒顶事故的预兆及其防治

　　局部冒顶事故的预兆：①遇有小地质构造带。②顶板出现离层，敲帮问顶时声音不正常。

　　③顶板裂隙内卡有活矸，并有掉渣、掉矸现象。④有淋水的工作面，淋水量增加。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　(三)大型冒顶的预兆及其防治

　　1、大型冒顶的预兆

　　⑴煤帮的预兆

　　⑵顶板的预兆

　　⑶支架的预兆

　　⑷含瓦斯煤层，瓦斯涌出增大。有淋水的顶板，淋水量增大。

　　⑸局部冒顶有时也是大冒顶的先兆

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　2、大型冒顶的分类及其防治

　　大型冒顶可分为

　　⑴推垮型

　　⑵压垮型

　　⑶漏垮型

　　(四)冒顶事故的抢险救灾

　　处理冒顶事故的主要任务是：抢救遇险人员及恢复通风等。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　二、矿井水害的防治

　　(一)矿井水害概述

　　1、矿井水的来源

　　⑴地下水

　　⑵地表水

　　⑶老空积水

　　⑷大气降水

　　⑸生产用水

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　2、矿井水的危害

　　3、矿井透水前的预兆

　　⑴煤壁挂红 ⑵煤壁挂汗 ⑶空气变冷 ⑷发生雾气

　　⑸水叫声 ⑹顶板淋水加大⑺顶板来压，底板鼓起，⑻水色发浑，有臭味。⑼采掘工作面有害气体增加。⑽裂隙出现渗水。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　(二)矿井水害的防治

　　1、探放水的原则

　　矿井必须作好水害分析预报，坚持有疑必探，先探后掘的探放水原则。

　　2、防治矿井水的措施

　　⑴地面防治水

　　⑵井下防治水。其主要措施有：防、排、探、截、堵。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　3、向老空区打钻探放水的措施

　　⑴探水工作面一切电气设备的防爆性能必须良好。

　　⑵加大探水地点的供风量，加强局部通风机、风筒的维护管理，防止漏风和发生循环风，并将风筒未端接到探水迎头，对着钻孔，及时吹散瓦斯，避免积聚。

　　⑶加强对探水地点的瓦斯检查，发现问题及时

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　处理，必要时还要安设瓦斯自动检测报警断电装置。

　　⑷若水泵送水正常而钻孔不回水，说明已透老空

　　⑸如果有害气体超过《煤矿安全规程》规定时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，待加强通风吹散瓦斯和其他有害气体后，方可继续工作。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　4、恢复被淹井巷时防止瓦斯事故和其他有害气体危害的措施。

　　三、机电运输事故的防治

　　(一)采区供电系统概述

　　采区供电系统是矿井供电系统的主要组成部分，也是矿井供电系统安全运行的薄弱环节。

　　1、采区变电所

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　采区变电所是供给采区用电设备电源的场所。

　　2、采掘工作面的供电

　　(二)机电事故的防治

　　1、操作电气设备时应遵守的规定

　　2、《煤矿安全规程》(第475条)对矿灯管理和使用的规定

　　3、井下人身触电的原因和预防措施

　　4、检修和搬迁电气设备时必须遵守的规定。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　(三)运输事故的防治

　　1、刮板输送常见的伤人事故及其预防措施

　　2、倾斜井巷轨道运输常见的伤人事故及其预防。

　　3、人力推车常见事故的预防

　　4、采用机车运输应遵守的规定

　　四、爆破事故的防治

　　(一)爆破的基本安全要求

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　(二)巷道贯通爆破应采取的安全措施

　　(三)“一炮三检制”和“三人连锁放炮制”

　　1、 “一炮三检制”

　　“一炮三检制”，是指在采掘工作面装药前、爆破前、爆破后，爆破工、班组长和瓦斯检查工都必须在现场，由瓦斯检查工检查瓦斯的制度。

　　2、“三人连锁放炮制”

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　“三人连锁放炮制”，是指爆破工、班组长和瓦斯检查工3人必须同时自始至终参加爆破工作的全过程，并严格执行换牌制度。执行“三人连锁放炮制”进行爆破作业的程序如下：

　　⑴爆破工在检查连线工作无误后，将“警戒牌”交给班组长。

　　⑵班组长接到“警戒牌”后，在检查顶板、支架、上下出口、风量、阻塞物、工具设备、洒水等爆破准备工作无误，达到爆破要求条件时，负责布置警戒，

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　并组织人员撤到规定的安全地点待避。

　　班组长必须布置专人在警戒线可能进入爆破地点的所有通路上，担任警戒工作。警戒人员必须在规定的距离和掩护的安全地点进行警戒，警戒线处应设置警戒牌、栏杆或拉绳等标志。

　　班组长必须清点人数，确认无误后，方准下达爆破命令，，将自已携带的“爆破命令牌”

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　交给瓦斯检查工。

　　⑶瓦斯检查工接到“爆破命令牌”后，在检查爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度在1%以下，煤尘符合规定要求后，将自已携带的“爆破牌”交给爆破工。

　　⑷爆破工接到“爆破牌”后才允许将爆破母线与连接线进行连接，最后离开爆破地点，并必须在通风良好有掩护的安全地点进行爆破，掩护地点到爆破工作面的距离，在作业

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　规程中具体规定。

　　爆破工、警戒人员和爆破躲避人员必须躲在有支架物体等掩护和支护、通风良好的安全地点。

　　⑸爆破通电工作只能由爆破工一人完成。爆破前，爆破工应先用导通表或爆破电桥以及欧姆表检查网络是否导通，若网络不导通，必须查明原因。

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　⑹若网路正常，爆破工必须发出爆破警号，高喊数声”爆破“或鸣笛声，至少再等5s，方可爆破。

　　⑺爆破后，爆破工必须立即取下发爆器的把手和钥匙，并将爆破母线从电源上摘下，扭结成短路，将三牌各归原主。

　　(四)爆破崩人事故的原因及预防

　　1、爆破崩人事故的原因

　　第三章 煤矿生产技术知识与 煤矿主要灾害的防治

　　2、预防爆破崩人的措施

　　(五)炮烟熏人事故的原因及预防

　　1、炮烟熏人事故的原因

　　2、防止炮烟熏人事故的措施

　　(六)《煤矿安全规程》对爆破工作的有关规定

　　第四章 矿井通风

　　矿井通风：

　　是利用通风动力，将地面的新鲜空气，沿着由通风设施确定的通风路线不断地进入井下各采掘工作面、机电硐室、火药库以及其它用风地点，以满足生产用风的需要，同时将用过的污浊空气(污风)不断地排出地面。

　　第四章 矿井通风

　　矿井通风的基本任务是：

　　①向井下各用风场所连续不断地供给新鲜空气。

　　②把井下的有毒有害气体和矿尘冲淡稀释到安全浓度以下，排除井下各种有害气体和矿尘

　　③创造适应的井下气候条件，提供良好的生产环境，以保障职工的身体健康和生命安全及机械设备的安全运转，进而提高劳动生产率。

　　④增强矿井的抗灾能力，保证矿工身心健康和安全生产。

　　第四章 矿井通风

　　第一节 矿井空气

　　一、井下气体成分

　　矿井空气是矿井井下各种气体的总称。

　　地面，

　　(一)地面空气的组成

　　地面空气主要由氧气(20.96%)、氮气(79%)、二氧化碳(0.04%)等组成。

　　(二)矿井空气中的有害气体

　　空气中所含有对人体健康及生命安全有威胁的一切气体，均称为有害气体。

　　第四章 矿井通风

　　煤矿井下常见的有害气体的来源及其性质

　　⑴甲烷

　　⑵一氧化碳

　　⑶硫化氢

　　⑷二氧化氮

　　⑸二氧化硫

　　⑹氨气

　　⑺二氧化碳

　　⑻氢气

　　第四章 矿井通风

　　(三)井下有害气体的防治措施

　　⑴加强通风。

　　⑵对局部有害气体含量较高、涌出量较大的地区，可采用抽放或局部通风稀释的办法，使其降到安全浓度以下。

　　⑶对爆破产生的二氧化氮等有害气体和工作面涌出的二氧化碳，可喷雾洒水，使其溶于水中，以降低其在空气中的含量。

　　第四章 矿井通风

　　⑷加强监测、监控与检查。

　　⑸凡井下通风不良的区域或巷道。要设置栅栏，并悬挂“禁止入内”的警标，未经检测，不得入内。

　　⑹按标准构筑和封闭采空区、井下火区、盲巷或抽放瓦斯的各种密闭，并定期检查维修，保持完好，防止有害气体泄出。

　　⑺保证通风系统的稳定可靠。

　　第四章 矿井通风

　　8、对中毒人员应立即移送到有新鲜空气的巷道中，视其具体情况用时抢救。

　　二、矿井气候条件

　　矿井气候条件，是指矿井空气的温度、湿度及

　　风速三者的综合作用状态。 井下工作地点人体最适宜的气候条件是：人体最适宜的矿内空气温度为18℃~22℃，相对湿度为50%~60%，风速为1.0~1.5m/s

　　第四章 矿井通风

　　1、矿井空气温度：规程规定：生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电设备硐室的空气温度不得超过30℃。

　　2、矿井空气的湿度

　　3、井巷中的风速

　　(井巷中的允许风流速度见表4-2)

　　第四章 矿井通风

　　第二节 矿井通风系统

　　矿井通风系统：是指矿井通风方式、通风方法、通风网络和通风设施的总称。它包括风流由入风井口进入井下，经过各用风场所，然后由回风井排出矿井，所经过的整个路线。

　　一、矿井通风方法

　　根据风流获得动力的来源不同，矿井通风的方法可分为自然通风和机械通风。

　　第四章 矿井通风

　　(一)自然通风

　　利用自然因素产生的通风动力，至使空气在井下巷道流动的通风方法称为自然通风。 自然风压的大小和风流方向，主要受地面空气温度变化、高差、井口的风速等影响。其实质是：进、回风井的空气密度差引起的空气流动。

　　(二)机械通风

　　第四章 矿井通风

　　利用通风机运转产生的通风动力，致使空气在井下巷道中流动的通风方法称为机械通风。

　　1、压入式通风

　　2、抽出式通风

　　3、混合式通风

　　二、矿井通风方式

　　根据进风井筒与回风井筒在井田内的相互位置关系，矿井通风方式可分为中央式、对角式和混和式

　　第四章 矿井通风

　　(一)中央式

　　1、中央并列式

　　2、中央边界式

　　(二)对角式通风

　　1、两翼对角式

　　2、分区对角式

　　(三)混合式通风

　　第四章 矿井通风

　　三、矿井通风网络

　　1、串联网络

　　2、并联网络

　　3、角联网络

　　四、采区通风系统

　　采区通风系统，是指矿井风流经主要进风巷进入采区，流经采区进风巷道，清洗采掘工

　　第四章 矿井通风

　　作面、硐室和其他用风巷道后，沿采区回风巷道排至矿井主要回风巷的整个网络。

　　(一)采区通风系统的基本要求：

　　(二)壁式采煤工作面通风系统的类型

　　回采区段通风系统是由进、回风巷，工作面组成，当矿井采用走向长壁后退式采煤法时，回采区段的通风系统有U、Z(双Z)、Y、H和W型

　　第四章 矿井通风

　　(三)上行通风与下行通风

　　1、上行通风

　　2、下行通风： 《煤矿安全规程》规定：有煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险的采煤工作面不得采用下行通风

　　(四)扩散通风与循环风

　　1、扩散通风

　　扩散通风，是指利用空气中分子的自然扩散运

　　第四章 矿井通风

　　动，对局部地点进行通风的方式。

　　《煤矿安全规程》规定：如果硐室深度不超过6m，入口宽度不小于1.5米而无瓦斯涌出，可采用扩散通风。

　　2、循环风

　　某一用风地点部分或全部回风再进入同一地点风流中的现象称为循环风。 《煤矿安全规程》规定：压入式局部通风机和启动装置

　　第四章 矿井通风

　　必须安装在进风巷道中，距掘进巷道回风口不得小于10m。

　　(五)巷道贯通时通风系统的调整

　　1、贯通前

　　掘进巷道贯通前，综合机械化掘进巷道在相距50m前、其他巷道在相距20m前，必须停止一个工作面作业，做好调整通风系统的准备工作。

　　第四章 矿井通风

　　2、贯通时

　　贯通时，必须由专人在现场统一指挥，只准一个工作面掘进，另一个工作面要停止工作并撤出该工作面的所有人员，巷道口设置栅栏及警标，并保持正常通风，风筒完好，瓦斯不超限。

　　3、贯通后

　　贯通后，必须停止采区内的一切工作，立即

　　第四章 矿井通风

　　调整通风系统，风流稳定后，方可恢复工作。

　　五、通风设置

　　(一)矿井主要通风设施

　　1、风门

　　2、挡风墙(密闭)

　　3、风桥

　　4、调节风窗

　　第四章 矿井通风

　　(二)通风设施对安全生产的影响

　　煤矿井下通风设施是否合乎要求，是影响矿井漏风量大小和有效风量高低的重要因素。

　　六、矿井反风

　　矿井反风，是指当矿井发生灾变时所采取的一项重要的控制风流的求灾措施。

　　(一)全矿性反风

　　1、反风道反风

　　第四章 矿井通风

　　2、反转反风

　　3、无反风道反风

　　生产矿井主要通风机必须有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向，，当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40%

　　(二)局部反风

　　第四章 矿井通风

　　七、井巷风速的测定及井巷通过风量的计算

　　(一)测算风速和风量的目的

　　(二)井巷断面上的风速分布

　　(三)测风仪器

　　(四)测风方法

　　第四章 矿井通风

　　(五)平均风速和通过井巷风量的计算

　　(六)测风注意事项

　　(七)测风站及其要求

　　八、矿井风量的分配与调节

　　(一)矿井风量计算的要求

　　(二)矿井风量分配的原则

　　(三)矿井风量的调节

　　第四章 矿井通风

　　1、局部风量调节法

　　⑴增阻调节法：

　　⑵降阻调节法：

　　⑶增压调节法(用辅助通风机调节法)

　　2、矿井总风量的调节

　　第三节 掘进通风技术

　　一、掘进通风的方法及其方式

　　第四章 矿井通风

　　(一)总风压通风

　　(二)引射器通风

　　(三)局部通风机通风

　　1、压入式通风

　　压入式通风的局部通风机和启动装置必须安装在距掘进巷道回风口10m以外的进风巷道中。

　　2、抽出式通风

　　3、混合式通风

　　第四章 矿井通风

　　二、掘进通风的设备及其要求

　　1、风筒

　　2、局部通风机

　　三、掘进通风的安全管理

　　由于瓦斯爆炸事故中的80%与掘进工作面有关，预防瓦斯爆炸的重点应是掘进工作面。

　　四、长距离掘进通风技术