一通三防培训教案

一通三防培训教案

陈 广

平

第一讲 矿内空气及气候条件

一、矿井通风的主要任务 1、 2、 3、 4、

供给井下工作人员呼吸所需要的新鲜空气； 稀释并排除井下有毒有害气体及矿尘； 改善井下环境的气候条件；

增强矿井的防灾、抗灾能力，实现矿井的安全生产。

二、矿内空气

矿内空气是矿井井巷内空气的总称，包括地面进入井下的新鲜空气和井下产生的有毒有害气体、浮尘。其主要来源是地面空气，但是地面空气进入井下后，在化学成分和物理状态上会发生一系列的变化。 1、地面空气的组成

地面空气的主要成分：氧气（20.96%）、氮气（79%）、二氧化碳（0.04%） ① 氧气：

当空气中的氧浓度降至17%以下时，人体会产生不良的生理反应，出现种种不适的反映，严重时缺氧窒息。因此，空气中氧含量在17%称为安全临界值，它是过滤式自救器的使用条件之一。 ② 二氧化碳：

比空气重，在风速较小的巷道中，底板附近的浓度较大；在风速较大的巷道中，一般能与空气均匀混合。

在空气中含有微量的二氧化碳对人体是无害的，二氧化碳对人体的呼吸中枢神经有刺激作用，所以在抢救遇险者进行人工输氧时，往往要在氧气中加入5%左右的二氧化碳，以刺激遇险者的呼吸功能，但是二氧化碳浓度过高时，会使空气中氧浓度相对降低，增加呼吸量，严重时造成酸中毒或窒息。 ③ 氮气：

惰性气体、无毒、不助燃也不能供人呼吸，但是空气中的氮含量过高就

会相对降低空气中的氧含量，造成“高氮窒息”事故。在煤矿中的应用主要是矿井灭火，火区注入惰性气体（氮气、二氧化碳） 2、井下各种有害气体的来源及性质 ① 甲烷：

无色、无味、比空气轻、扩散性和渗透性比较强，本身无毒，但是空气中瓦斯浓度的增加会相对降低空气中的氧浓度，使空气具有窒息性，另外它还有燃烧和爆炸性，一般在巷道顶板附近积聚。

主要来源：煤层或岩层中涌出。 ② 一氧化碳：

无色、无味、具有强烈的毒性，一氧化碳与人体的血红蛋白结合，造成人体血液中毒，对人脑细胞的破坏作用具有不可逆转性。一氧化碳中毒者嘴唇呈绯红色，两颊有斑点。

主要来源：井下爆破、矿井火灾、煤炭自燃、瓦斯煤尘爆炸及柴油机尾气。

③ 硫化氢：

剧毒、无色、微甜、有臭鸡蛋气味，对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用。 主要来源：有机物的腐烂、含硫矿物的水解、老空水中挥发、煤层中涌出。 注意：接近采空区作业，有水涌出且伴有硫化氢的臭味，往往是老空水发生透水事故的预兆。 ④ 二氧化氮：

红褐色、易溶于水，对人体眼睛、呼吸道及肺部组织有强烈的腐蚀作用。遇水形成硝酸，能破坏肺以及全部的呼吸系统组织，使血液中毒。 二氧化氮浓度达到 0.004% 喉咙受刺激、咳嗽、胸部发疼

0.01% 短时间内严重咳嗽、恶心、呕吐、腹痛、泻肚

0.025% 短时间内就会很快死亡

主要来源：井下爆破工作 ⑤ 二氧化硫：

无色、有强烈的硫酸味，与呼吸道的潮湿表面接触产生硫酸，刺激上部呼吸道的细胞组织，使肺及支气管发炎。

二氧化硫浓度为 0.0002%时，眼睛红肿、流泪、咳嗽、头疼

0.05%能引起急性支气管炎、肺水肿、短时间内有致命危险 主要来源：含硫矿物的氧化与自燃、在含硫矿物中爆破。 ⑥ 氨气：

无色、强毒性、能刺激皮肤和上部呼吸道，能严重损伤眼睛。 主要来源：爆破、用水灭火。

⑦ 氢气：蓄电机车充电时产生氢气。井下充电室风流中以及局部积聚处的氢气浓度不得超过0.5%。 3、

为防治井下有害气体对作业人员的危害，应采取的措施

加强通风；加强检查；采取抽放措施；不使用的巷道或弃巷要设惊标、揭示牌；加强个体防护。 三、矿内气候条件

矿内气候条件是指矿内空气的温度、湿度和风速的综合效应。

《煤矿安全规程》规定：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℃；当空气温度超过时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇。采掘工作面的空气温度超过30℃，机电设备硐室的空气温度超过34℃时，必须停止作业。

矿井风速的大小直接影响人体的散热和矿井安全生产。采煤工作面，掘进中的煤巷和半煤岩巷最低允许风速为0.25m/s,最高允许风速为4 m/s。（说明规定最低最高风速的原因）

第二讲 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。

一、矿井通风方法

根据风流获得动力的来源不同分：自然通风和机械通风。

1、采用机械通风的矿井自然风压也是始终存在的，并在各个时期内影响着矿井的通风工作。对于自然风压较大的矿井，自然风压对矿井通风起着重要作用，而且它在夏季可能会出现反向风流，应予高度重视，特别是高瓦斯矿井。

2、机械通风：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的通风方法称为机械通风。

根据通风机的工作方式不同：抽出式、压入式和混合式。 （依简图的形式说明）

抽出式：主要通风机安装在出风井口，整个矿井通风系统处在低于当地大气压的负压状态。当主要通风机因故停转时，井下风流的压力升高，可以有效抑制从煤层以及岩层中释放出有害气体的速度，比较安全。

压入式：主要通风机安装在进风井口，整个矿井通风系统处于高于当地大气压的正压状态。在冒落裂隙通达地面时，采区的有害气体通过裂隙向外漏出。当主要通风机因故停转时，井下风流的压力降低。采用此方式时需要在矿井总回风路线上设臵若干通风构筑物，使通风管理困难，且漏风较大。压入式通风多用于浅地表、自然发火严重，塌陷区广的煤层的开采，它可以克服火的影响和漏风严重的问题。

混合式：进、回风井口都安装通风机。通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压负压均不大，采空区通连地表的漏风也很小。其缺点是：使用的通风设备多，管理复杂。 二、矿井通风方式

1、中央式：矿井进、回风井大致位于井田走向中央，但按井筒在井田倾斜方向位臵不同分：

中央并列式：进风井和出风井均并列布臵于井田的中央。

中央边界式：进风井大致位于井田走向的中央，出风井大致位于井田

浅部边界沿走向的中央。

2、对角式：进风井大致位于井田的中央，出风井位于井田浅部走向上方的通风系统。按出风井在走向位臵不同分：

两翼对角式：进风井大致位于井田走向中央，出风井位于井田浅部走向

的两翼附近。

分区对角式：进风井大致位于井田走向的中央，每个采区各有一个出

风井。

3、 混合式：进风井与出风井有三个以上井筒，由中央式和对角式混合组成。

中央式通风系统具有井巷工程量少，初期投资省的优点，矿井初期应优先采用。有煤与瓦斯突出危险的矿井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井以及有热害的矿井，应采用对角式或分区对角式通风。 三、矿井通风网络

矿井通风网络是指井下巷道的连接形式，主要有串联、并联、角联和复杂联。

（以图的形式说明各中形式的特点以及优缺点）

串联 并联 角联

串联：各个地点的风量相等，风压等于各段风压之和。 并联：总风量等于各个分支风量之和，并联分支的风压相等。

角联：风流方向不稳定，当矿井发生灾害时，可以通过调节风压来调节线路上的风流方向，达到控制灾害蔓延的目的。

四、采区通风系统以及工作面的通风方式

采区的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，清洗采掘工作面、硐室和其他用风巷道后，沿采区回风巷排至矿井主要回风巷的整个网络，采区通风系统的布臵主要取决于采区巷道布臵和采煤方法。

1、采区内各采掘工作面均应采用独立通风。若工作面之间不能形成独立通风系统，经报批后，可以采用串联通风，但必须符合《煤矿安全规程》有关规定。采掘工作面串联通风的有关规定：

采、掘工作面都应实行独立通风。同一采区内，同一煤层上下相连的2个同一风路中采煤工作面、采煤工作面与其相连接的掘进工作面、相邻的两个掘进工作面，布臵独立通风有困难时，在制定措施后可采用串联通风，但串联通风的次数不得超过一次。

《煤矿安全规程》规定的串联通风，必须在进入被串联工作面的风流中装设甲烷断电仪，且瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过0.5%，其他有害气体浓度都应符合《煤矿安全规程》第100条的规定。

开采有瓦斯喷出或煤与瓦斯突出的煤层，严禁任何两个工作面之间的串联通风。

2、上行通风和下行通风

上行通风：当采煤工作面的进风巷水平低于回风巷水平时，采煤工作面的风

流沿工作面的倾斜方向由下向上流动，这样的通风方式称为上行通风。 下行通风：当采煤工作面的进风巷水平高于回风巷水平时，采煤工作面的风 流沿工作面的倾斜方向由上向下流动，这样的通风方式称为下行通风。

上行风与下行风各有优缺点，但普遍认为上行风稍优于下行风。因而《煤矿安全规程》对下行通风有如下规定：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。

五、矿井反风

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

第三讲 矿井通风设施

一、矿井通风设施的作用、分类

矿井通常将引导、隔断和控制风流的构筑物称为通风设施，其主要作用是控制井下风流流动，实现风流按拟定的路线定向定量的流动。

1、通风设施按用途分：引导风流设施、隔断风流设施、控制风流设施。 ① 引导风流设施：通过一定的设施构筑物将风流送到指定的地点。其目的是避免风流短路造成风量漏进或漏出，防止新鲜风流进入回风系统，同时防止采空区以及盲巷的有毒有害气体涌入新鲜风流中。 主要有：风硐、风桥、导风板等。

② 隔断风流的设施：主要有：防爆门、风门、挡风墙、防突门等。可根据需要确定可行人或不可行人。

③ 控制风流的设施：其目的是定向、定量的向某个指定方向供风。 主要有：调节风窗也叫调节风门。

2、根据通风设施使用时间长短分：永久通风设施和临时通风设施。 ① 永久通风设施：永久风门、永久调节风窗、永久风硐、永久风桥、永久挡风墙（永久密闭）、还包括风硐、防爆门、扩散器和反风装臵等。

② 临时通风设施：临时风门、临时调节风门、临时风桥和临时挡风墙（临时密闭）。此类设施主要视其服务地点和服务时间而定，一般为一年。

二、永久性挡风墙的砌筑与质量标准

永久性挡风墙根据用途不同可分为：回采工作面回采结束后的挡风墙；进风与回风巷之间的联络巷的挡风墙；采空区旧巷的防火墙；火区的防爆墙。

1、永久性挡风墙位臵的选择

根据挡风墙的作用不同，挡风墙的位臵选择要考虑以下原则

① 运输平巷、回风平巷，要选择在巷道支护完好，无片帮无冒顶，保证施工人员安全的位臵。挡风墙距巷道口的距离不超过6米，以保证扩散通风能带走瓦斯，并有利于对挡风墙的观测。

② 运输平巷、回风平巷的联络巷，要选择在巷道支护规整，无片帮无冒顶，距回风口不超过6米的位臵，挡风墙前后5米内巷道支护材料要有防腐性；无积煤、冒顶；四周要掏槽。

③ 倾角较大的巷道，挡风墙距下口的距离要短，一般不超过2米。 ④ 防火墙的位臵应选择在围岩稳定，无断层无破碎带，巷道断面小的地点，距巷道交叉口不大于10米。

2、永久性挡风墙的施工

永久性挡风墙必须用不燃性材料构筑。 ① 挡风墙的施工

总体要求是以不漏风为准，一般选用砖、料石等不燃性材料。

② 防火墙的施工

总体要求是防火墙严密不漏气，造成火区缺氧以消灭明火，同时利用煤岩体的传热性使火区的温度降到《煤矿安全规程》规定的温度一下，从而起到控制火势的作用。一般选用红砖、料石、河砂、石膏等不燃性材料及方木板材、帘子、消火抽放管件等。

3、永久性挡风墙的质量标准

① 用不燃性材料建筑，严密不漏风（手触无感觉、耳听无声音），墙体的厚度不少于0.5米。

② 挡风墙前后无瓦斯积聚。

③ 挡风墙周围5米内无杂物、无积水和淤泥。 ④ 挡风墙周围5米内支护完好，无片帮、无冒顶。

⑤ 挡风墙周边掏槽要见硬帮硬底与煤岩接实，并抹不少于0.1米的裙边。 ⑥ 挡风墙墙内有水的要设反水池或反水管；有自然发火煤层的采空区挡风墙要设观测孔和措施孔，孔口封堵严密，并接到与采空区相通的地点。

⑦ 挡风墙墙面平整；无裂缝、重缝和空缝。 ⑧ 挡风墙前要设栅栏、警标、说明牌板和检查牌板。 三、临时性挡风墙的砌筑与质量标准

1、临时性挡风墙主要用在停工时间不超过6个月的盲巷（或停掘的巷道）及联络巷处，用以临时性调整风路，位臵要选在巷道支护规整，帮顶完好，无片帮冒顶，距正常通风巷道口不超过6米的地方，上山巷道时还要缩小，一般采用木质材料构筑。

2、临时性挡风墙的质量标准

① 挡风墙设在帮顶良好处，见硬帮硬底，与煤岩接实。

② 挡风墙周围5米内巷道支护完好，无片帮冒顶、无杂物、无积水、无淤泥。

③ 挡风墙四周接触严密，木板墙应采用鱼鳞式搭接，墙面要用灰、泥抹平或勾缝，不漏风。

④ 挡风墙前无瓦斯积聚。

⑤ 挡风墙前要设栅栏、警标和检查牌板。 四、风门的砌筑与质量标准

矿井风门是指在需要通过人员和车辆的巷道口设臵的隔断风流的门，按建筑材料不同分永久风门和临时风门。

1、永久风门的砌筑及质量标准

服务年限在半年以上，门墙用不燃性材料建筑的风门称为永久性风门。

按结构分：普通风门、自动风门

有防火功能和隔断风流功能的要设铁风门，一般巷道采用木制风门。 永久风门的质量标准:（130）

2、临时风门的砌筑及质量标准

临时性风门位臵选择主要根据采区通风系统的情况进行选择，其要求是：风门位臵必须选择在巷道支护完好，无片帮冒顶的地点，并保证行车风门两面风门之间的距离不小于一列车长度；行人风门两面风门之间的距离不小于5米，风门的位臵尽量靠近回风侧。 临时风门的质量标准:（136） 五、风桥

风桥是将两股平面交叉的新鲜、污浊风流隔成立体交叉的一种通风设施。污风从桥上流过，新风从桥下通过。根据风桥的结构分：铁筒式风桥、混凝土风桥和绕道式风桥。

铁筒式风桥：服务年限较短，通过风量在10立方米/秒以下； 混凝土风桥：服务年限较长，通过风量在10—20立方米/秒；

绕道式风桥：服务年限较长，通过风量较大，达到20立方米/秒时采用。 六、调节风窗的砌筑与质量标准

调节风窗是一种增加风阻的调节风量大小的设施，用于采区内各工作面之间、采区之间的风量调节。基本要求：调节风窗要设臵在上方、居正中位臵。

调节风窗的质量标准:（139） 七、通风设施对矿井安全的影响

矿井通风设施是矿井通风系统的重要组成部分，它的可靠与否、功能是否正常发挥，直接关系到煤矿的安全生产。一旦出现差错，就可能会导致事故。

1、通风设施质量不合格，导致漏风，引起煤炭自燃火灾。 2、通风设施的位臵不合理，导致漏风增加。

3、在砌筑密闭时，不安设观测孔、放水孔。造成矿井以后观察采空区困难，无法掌握采空区气体成分的变化。

4、绕道式风桥卧底时，容易进水，一旦进水后，通风断面减小，阻力增大，矿井的总风量降低。

5、风桥的质量不高、漏风严重，有的甚至将使用地点的风流短路，造成工作地点的风量不足，还有的引起瓦斯爆炸。

第四讲 局部通风

一、局部通风方法

在掘进巷道时，为了供给人员呼吸新鲜空气，稀释掘进工作面的瓦斯以及爆破后产生有害气体和矿尘，并创造良好的气候条件，必须对掘进工作面进行通风，这种通风称为局部通风或掘进通风。

局部通风的方法主要有3种：利用矿井总风压进行通风、水力或压力引射器通风和局部通风机通风。

1、总风压通风

矿井总风压通风是利用矿井主要通风机所造成的风压借导风设施，对掘进工作面通风的一种方法。由3种布臵方式：利用纵向风障导风、利用风筒导风、利用平行巷道导风。

2、引射器通风

原理是利用喷嘴喷出的高压流体（高压水或高压气）在喷嘴射流的周围造成负压而吸入空气，并在混合管口内混合，将能量传递给被吸入的空气，使之具有通风压力达到通风的目的。引射器通风一般都采用压入式。

优点：无电气设备，无噪音。比较安全，若采用水力引射器通风，还能起到降温降尘作用。缺点：供风量小，需要水源或压气。根据其特点，引射器通风适用于需要风量不大的短距离掘进通风，一般用于有煤与瓦斯突出的

煤巷掘进中。

3、局部通风机通风

按通风机布臵的位臵不同分为3种：压入式、抽出式、混合式。（用图说明各种的通风机的安装位臵以及优缺点）

① 压入式通风，利用局部通风机将新鲜空气经风筒压入工作面，污风则有巷道排出，风流从风筒末端以自由射流状态射向工作面，有效射程可达7—8米，易于排出工作面的污风和矿尘，通风效果好，局部通风机安装在新鲜风流中，污风不经过它，安全性比较好。

② 抽出式通风，新鲜风流由巷道进入工作面，污风经风筒由局部通风机抽出，由于污风经风筒排出，保持了巷道中为新鲜空气，故劳动卫生条件比较好。但是风流有效吸程较短，只有3—4米，如果风筒末端距工作面较远，有效吸程以外的风流，将形成涡流停滞区，通风效果不良。

③ 混合式通风，兼有压入式和抽出式两者的优点，但缺点很多，设备多、耗能大、管理复杂，有引起瓦斯和煤尘爆炸的危险。

压入式通风是我国煤矿应用广泛的一种局部通风机通风方式。《煤矿安全规程》规定：煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进通风方式应采用压入式，不得采用抽出式（压气、水力引射器不受此限制）；如果采用混合式，必须制定安全措施。瓦斯喷出区域和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤层的掘进通风方式必须采用压入式。 二、局部通风设备以及要求

局部通风设备是由局部通风动力设备、风筒及其附属装臵组成。 1、风筒

① 种类：煤矿使用的风筒主要是帆布风筒。它是一种柔性风筒，其最大的优点是轻便、可伸缩、拆装搬运方便。此外还有铁风筒、玻璃钢风筒，它的重量大，搬运困难，煤矿使用较少。

② 风筒接头

风筒的接头方式：插接（最简单但漏风最大）、单返边接头、双返边接头（漏风小，不易张开，但是局部风阻较大）、活三环多返边接头、螺圈接头（风阻小、漏风小，但是拆装比较麻烦）。

③ 风筒的风阻：由摩擦风阻、局部风阻组成，其大小取决于风筒的直径、接头方式、长度、风压、风筒的布臵等因素。

④ 风筒的漏风：漏风使局部通风机风量与风筒出口风量不相同，用始末端风量的几何平均值作为风筒的风量。 三、局部通风系统的质量标准

局部通风机的安装和使用符合《煤矿安全规程》的规定，风机的位臵、供风量应满足要求，防止发生循环风。

1、局部通风机的设备完好，吸风口有风罩、整流器，高压部位有衬垫。风机距地面的高度应大于0.3米，5.5千瓦以上的局部通风机安设消声器。

2、局部通风机要有专人看管，其他人员不得随意停开局部通风机。 3、一台局部通风机不准同时向2个掘进工作面供风。风筒末端距工作面的距离：煤巷不超过5米，岩巷不超过10米。风筒末端风量不少于40立方米每分钟。

4、风筒接头严密，无破口。风筒吊挂平直，逢环必吊，铁风筒至少吊挂两点。

5、风筒拐弯处要设弯头或缓慢拐弯，不准拐死弯。不同直径的风筒接头时，先大后小，不准花接。

6、煤和半煤岩及突出矿井的岩石掘进工作面必须安设并正常使用“三专两闭锁”装臵。即专用线路、专用开关、专用变压器和风电闭锁、瓦斯电闭锁。

7、瓦斯矿井掘进工作面供电要采、掘分开，并使用风电闭锁装臵。 8、掘进巷道内不得检修机车、矿灯等其他设备。特殊需要时要有安全措施。

四、煤矿局部通风事故分析

1、不能保证掘进工作面通风设备连续稳定的运转，任意停开。 2、局部通风机因故停止运转时，没有立即撤出人员并切断工作面的电源。 3、恢复通风时没有先检查瓦斯浓度（附近10米内，不超过0.5%，停风区域不超过1%）

4、风筒漏风严重，工作面无风。

5、风筒的出风口到工作面的距离不符合作业规程的规定。

6、出现循环风。 五、长距离掘进通风技术

随着煤矿生产技术的发展，工作面的长度增加，单巷长距离通风的问题越来越多。各矿在此方面积累了一定的经验，归纳如下：

1、适当增加风筒的节长，减少风筒的接头数目，降低风筒的局部风阻和漏风。

2、改进接头方式。

3、长距离通风必须要合理选择风筒的直径。

4、采用柔性风筒时，要吊挂平直，防止刮破，要用粘补或灌胶封堵所有的针眼，减少漏风。

5、采用局部通风机的串联通风。

6、直接采用大功率的风机和大直径的风筒。

第五讲 矿井瓦斯防治

第一节 矿井瓦斯基础知识

一、概述

1、矿井瓦斯的概念

矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生气体，是指煤矿井下以甲烷（CH4）为

主的有毒、有害气体的总称，有时单独指甲烷。

2、瓦斯的性质

瓦斯通常指甲烷，分子式为CH4，它是一种无色、无味的气体。其相对密度为0.554，瓦斯有很强的扩散性，扩散速度是空气的1.34倍。

瓦斯具有燃烧和爆炸性。 3、矿井瓦斯的危害

瓦斯窒息。甲烷本身虽然无毒，但空气中甲烷浓度较高时，就会相对降低空气中氧气浓度，在压力不变的情况下，当甲烷浓度达到43%时，氧气浓度就会被冲淡到12%，人就会感到呼吸困难；当甲烷浓度达到57%时，氧气浓度就会降到9%，这时人若误入其中，短时间内就会因缺气窒息而死亡。

4、瓦斯的赋存

1）瓦斯在煤层中的垂直分带。在漫长的地质年代中，变质作用过程中生成的瓦斯在其压力差与浓度差的驱动下不断向大气中运移，而地表空气通过渗透和扩散也不断向煤层深部运移，这就导致沿煤层垂深出现了特征明显的4个分带，第Ⅳ带称为甲烷带。

2）瓦斯的赋存。瓦斯在煤层及围岩中的赋存状态有两种，一种是游离状态，另一个是吸附状态。

（1）游离状态。这种状态的瓦斯以自由气体状态存在于煤层或围岩的孔洞中，其分子可自由运动，处于承压状态。

（2）吸附状态。吸附状态的瓦斯按照结合形式的不同，又分为吸着状态和吸收状态。

二、矿井瓦斯涌出的形式 （一）矿井瓦斯涌出的形式

（1）普通涌出。瓦斯从采落的煤炭及煤层、岩层的暴露面上，通过细小的孔隙缓慢而长时间的涌出。

（2）特殊涌出，如果煤层或岩层中含有大量瓦斯，采掘时，这些瓦斯有

时会在极短的时间内，突然的、大量的涌出，可能还伴有煤粉、煤块或岩块，瓦斯的这种涌出形式称为特殊涌出。瓦斯特殊涌出是一种动力现象，分为瓦斯喷出和煤与瓦斯突出。瓦斯特殊涌出的范围是局部的、短暂的、突发性的，但其危害极大。

（二）矿井瓦斯涌出量 （1）绝对瓦斯涌出量

式中QCH ——矿井（或采区）绝对瓦斯涌出量，m3/min；

4Q——矿井（或采区）总回风量，m3/min； C——矿井（或采区）总回风流中的瓦斯浓度，%；

（2）相对瓦斯涌出量。相对瓦斯涌出量是指在矿井正常生产条件下，月平均日产1t煤所涌出的瓦斯数量，用m3/t表示。可用下式进行计算：

qCH4——

矿井（或采区）相对瓦斯涌出量，m3/t；

QCH4——矿井（或采区）绝对瓦斯涌出量，m3/min；

A——矿井（或采区）月产煤量，t； N——矿井（或采区）的月工作天数。 2、影响瓦斯涌出量的因素

矿井瓦斯涌出量并不是固定不变的，它随自然条件和开采技术条件的变化而变化。

（1）煤层瓦斯含量。 （2）地面大气压力的变化。 （3）开采规模 （4）开采程序。

（5）采煤方法与顶板管理。 （6）生产工序。 （7）通风压力。 （8）采空区管理。

第二节 瓦斯爆炸及其预防

一、瓦斯爆炸 （一）瓦斯爆炸的概念

瓦斯是一种能够燃烧和爆炸的气体，瓦斯爆炸就是空气中的氧气（Ｏ2）与瓦斯（CH4）进行剧烈氧化反应的结果。其化学反应式为：

ＣＨ4＋２Ｏ２点燃ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋882.6kj/mol

从上式中看出：瓦斯在高温火源作用下，与氧气发生化学反应，生成二氧化碳和水蒸气，并放出大量的热， 这些热量能够使反应过程中生成的二氧化碳和水蒸气迅速膨胀，形成高温、高压并以极高的速度向外冲出而产生动力现象，这就是瓦斯爆炸。

（二）瓦斯爆炸的条件 1、瓦斯爆炸界限

瓦斯爆炸的界限一般认为是5%～16%。 2、一定的引火温度

点燃瓦斯所需的最低温度，称为引火温度。瓦斯的引火温度一般认为是650～750℃。明火、煤炭自燃、电气火花、赤热的金属表面、吸烟、放炮、安全灯网罩、架线火花、甚至撞击和摩擦产生的火花等都足以引燃瓦斯。

3、充足的氧气含量

实验表明，瓦斯爆炸界限随着混合气体中氧气浓度的降低而缩小，氧气浓度降低时，瓦斯爆炸下限缓缓地提高，而瓦斯爆炸的上限则迅速下降，当氧气浓度降到12%时，混合气体中的瓦斯就失去了爆炸性，遇火也不会爆炸。

（三）瓦斯爆炸产生的危害 1、爆炸温度

度验研究表明，当瓦斯浓度为9.5%时，爆炸时产生的瞬时温度，在自由空间可达1850℃，在封闭的空间内高达2650℃。由于井下巷道是半封闭空间，

其内的瓦斯爆炸温度在1850℃与2650℃之间。

2、爆炸压力

瓦斯爆炸产生的高温，会使气体突然膨胀引起气体压力的骤然增大，再加上爆炸波的叠加作用或瓦斯连续爆炸，爆炸产生的冲击压力会越高。

（1）正向冲击。在爆炸产生的高温、高压作用下，爆源附近的气体以极大的速度向四周扩散，在所经过的路程上形成威力巨大的冲击波的现象，称为正向冲击。

（2）反向冲击。爆炸发生后由于爆炸气体从爆源处高速向外冲击，加上爆炸后生成的一部分水蒸气又很快冷却和凝聚，因而，在爆源附近就形成了气体稀薄的低压区。这样，在压差的作用下爆炸气体就会连同爆源外围的气体又以极高的速度反向冲回爆炸地点，这一过程称为反向冲击。

3、有毒有害气体

瓦斯爆炸后，将产生大量有害气体，据分析，瓦斯爆炸后二氧化碳4%～8%、一氧化碳2%～4%。

（四）瓦斯爆炸的原因分析

瓦斯爆炸由3个方面的因素促成的，即瓦斯积聚，引爆火源和管理因素。 1、瓦斯积聚的概念

瓦斯积聚的概念。瓦斯积聚是指采掘工作面及其他地点，体积大于0.5m3

的空间内积聚。

2、引爆火源

（1）电火花。由于对井下照明和机械设备的电源及电器设备的管理不善或操作不当，如矿灯失爆，电钻失爆，带电作业，电缆漏电或短路，电缆明接头或抽线，电器开关失爆，电机车架线出火及杂散电流产生的电火花，是引起瓦斯爆炸的主要火源。

（2）爆破火花。爆破产生火花是引爆瓦斯的另一主要火源。瀑破火花主要是因炮泥装填不满、最小抵抗线不够、放明炮、糊炮、接线不良及炸药不

合乎要求等引起的，爆破火花引起瓦斯爆炸事故的比重约为40%。

（3）撞击磨擦火花。机械设备之间的磨擦，截齿与坚硬岩石之间的磨擦，坚硬顶板冒落时的撞击，金属表面之间的磨擦等等，都可能产生火花而引爆瓦斯。

（4）明火。井下严禁明火，但是由于种种因素的影响井下明火并能杜绝，而由此引爆的瓦斯事故也明有发生。

3、管理因素

瓦斯爆炸事故的发生，主要是由于管理上存在的缺陷造成某些作业人员的违章失职所造成的。

二、瓦斯爆炸事故的防治 （一）防止瓦斯积聚的技术措施 1、加强通风管理

（1）加强掘进工作面的通风管理。

（2）加强采煤工作面的通风管理。对于采煤工作面应特别注意回风隅角的瓦斯超限。

2、加强瓦斯检查与监测

井下瓦斯状况的检查和监测是我们发现事故隐患的眼睛，也是判断和预测井下瓦斯状况、采取防范措施和处理措施的依据。随时检查和监测煤矿井下通风、瓦斯状况是矿井安全管理的主要内容。

3、及时处理局部积聚的瓦斯

1）采煤工作面上隅角处瓦斯积聚的处理方法 （1）引导风流法 （2）风筒导排风流法 （3）巷尾排放法 （4）沿空留巷排除法 （5）瓦斯抽放法

（6）充填臵换法 （7）风压调节法 （8）调整通风方法

2）巷道冒落空洞内瓦斯积聚的处理方法 （1）导风板引风法 （2）充填臵换法 （3）风筒分支排放法 （4）压风排除法

3）巷道顶部层状赋存瓦斯的处理方法 （1）加大巷道内的风流速度 （2）加大顶板附近的风流速度 （3）隔绝瓦斯来源 （4）钻孔抽放瓦斯

4）采煤机附近瓦斯积聚的处理方法 （1）加大风量

（2）降低瓦斯涌出量和减少瓦斯涌出量的不均衡性 （3）当采煤机附近 （4）抽放瓦斯

（二）防止引爆瓦斯的措施 1、防止明火

（1）禁止在井口房、通风机房周围20m以内使用明火、吸烟或用火炉取

（2）严禁携带烟草、点火物品和穿化纤衣服入井。 （3）井下禁止使用电炉或灯炮取暖。 （4）不得在井下和井口房内从事施焊作业。 （5）严禁在井下存放汽油、煤油、变压器油等。

暖。（6）防止煤炭氧化自燃，加强火区检查与管理，定期采样分析，防止复燃

2、防止出现爆破火焰

（1）严格炸药、爆破管理，井下严禁使用产生火焰的爆破器材和爆破工艺。

（2）井下爆破作业，必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管，煤矿许用炸药的选用，应按《规程》的规定执行。

（3）炮眼深度和装药量要符合“作业规程”规定：炮眼黄泥装填要满、要实、防止爆破打筒，坚持使用水泡泥。

（4）禁止使用明接头或裸露的爆破母线；爆破母线与发爆器的联结要牢固，防止产生电火花；爆破员尽量在进风流中启动发爆器。

（5）禁止放明炮、糊炮。 （6）严格执行“一炮三检”制度。 3、防止出现电火花

（1）井下电气设备选用时应符合《规程》的要求，对电气设备的防爆性能定期、经常检查，不符合要求的要及时更换和修理；否则，不准使用。

（2）井口和井下电气设备必须有防雷和防短路保护装臵；采取有效措施防治井下杂散电流。

（3）所有电缆接头不准有“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头。 （4）严禁带电作业。

（5）局部通风机开关要设风电闭锁、瓦斯电闭锁装臵、检漏装臵等。 （6）发放的矿灯要符合要求；严禁在井下拆开、敲打和撞击灯头和灯盒。 4、其他引火源的治理

（1）矿井中使用的如塑料、橡胶、树脂等高分子材料制品，其表面电阻应低于规定值。

（2）在磨擦发热的部件上安设过热保护装臵。

（三）防止瓦斯爆炸灾害扩大的措施 1、编制灾害预防与处理计划 2、安设安全装臵 （1）安设防爆门 （2）安设反风装臵 （3）安设隔爆设施 （4）佩戴自救器

第三节 煤与瓦斯突出及防治

一、煤与瓦斯突出的概述 （一）煤与瓦斯突出的危害 1、煤与瓦斯突出的概念

在煤矿井下由于地应力和瓦斯压力（二氧化碳）的共同作用，要极短的时间内，破碎的煤和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象，称为煤与瓦斯突出。

2、煤与瓦斯突出的危害

当发生煤与瓦斯突出时，采掘工作面的煤壁将遭到破坏，大量的煤与瓦斯将从煤层内部，以极快的速度向巷道或采掘空间喷出，充塞巷道，煤层中会形成孔洞，同时由于伴随有强大的冲击力，巷道设施会被摧毁，通风系统会被破坏，甚至发生风流逆转，还可能造成人员窒息和发生瓦斯爆炸、燃烧及煤流埋人事故。

（二）煤与瓦斯突出的分类 1、按动力现象分类

按动力现象的力学特征，可分为突出、压出和倾出 1）煤与瓦斯突出（简称突出）。

（1）突出的煤向外抛出距离较远，具有分选现象。

（2）抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角。

（3）抛出的煤破碎程度较高，含有大量的煤块和手捻无粒感的煤粉。 （4）有明显的动力效应，破坏支架、推倒矿车、破坏和抛出。 （5）有大量的瓦斯（二氧化碳）涌出，瓦斯（二氧化碳）涌出量远远超过突出煤层的瓦斯（二氧化碳）含量，有时会使风流逆转。

（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）煤突然被压出并涌出大量瓦斯（简称压出）。

（1）压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离都较小。

（2）压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙。

（3）压出的煤是块状，无分选现象。 （4）巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大。 （5）压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。

3）煤突然倾出并涌出大量瓦斯（简称倾出）。倾出的基本能源是：煤的重力位能，实现倾出的力是失去平衡的煤体自身的重力，倾出的基本特征是：

（1）倾出的煤就地按自然安息角堆积，并无分选现象。

（2）倾出的孔洞呈口大腔小，孔洞轴沿煤层倾斜或沿垂直（厚煤层）方向发展。

（3）无明显动力效应。

（4）倾出常发生在煤质松软的急剧倾斜煤层中。 （5）巷道瓦斯涌出量明显增加。 2、突出强度的分类 （1）小型突出：＜100t

（2）中型突出：等于或大于100t、小于500t。 （3）大型突出：等于或大于500t、小于1000t。

（4）特大型突出：等于或大于1000t。

第六讲 瓦斯检查与管理

第一节 瓦斯检查方法

矿井瓦斯检查方法是瓦斯检查员必须熟练掌握的基本技能。正确选用不同的测定方法，准确的检查瓦斯浓度，能准确地反映井下不同地点、不同时间的瓦斯涌出情况，以便进行风量分配与调节，从而达到安全、经济、合理通风。

一、巷道风流瓦斯的检查方法 1、巷道风流

巷道风流，是指距巷道的顶板、底板和两帮有一定距离的巷道空间内的风流。在设有各类支架的巷道中，是距支架和巷道底板各50mm的巷道空间；在不设支架或用锚喷、砌碹支护的巷道中，是距巷道的顶板、底板和两帮各为200mm的巷道空间。

2、检查方法

测定巷道风流瓦斯和二氧化碳浓度是应该在巷道空间风流中进行。 （1）当测定地点风流速度较大时，无论测瓦斯还是二氧化碳瓦斯检测仪进气管口应位于巷道中心点风速最快的部位进行。连续测3次取其平均值。

（2）当测定地点风速比较慢时，检测仪的进气管口应根据不同气体的比重来确定位臵，测定甲烷或氢气、氨气等气体时，应该在巷道风流的上部（风流断面全高的上部约1/5处）进行抽气，连续测定3次，取其平均值。测定二氧化碳（或硫化氢、二氧化氮、二氧化硫等）浓度时，应在巷道风流的下部进行抽气，首先测出该处甲烷浓度；然后去掉二氧化碳吸收管；测出该处甲烷和二氧化碳混合气体浓度，后者减去前者，再乘上校正系数即是二氧化碳的浓度，这样连续测定3次，取其平均值。

3、注意事项

（1）矿井总回风或一翼回风中瓦斯或二氧化碳的浓度测定，应在矿井总回风或一翼回风的测风站内进行。

（2）采区回风中瓦斯或二氧化碳的测定，应在该采区所有的回风流汇合稳定的风流中进行。

（3）测定位臵应尽量避开由于材料堆积冒顶等原因造成的阻断巷道断面变化而引起的风速变化大的区域。

（4）注决自身安全，防止冒顶、片帮、运输等其他事故的发生。 二、采煤工作在瓦斯检查的方法 1、采煤工作面风流与采煤工作面回风流

采煤工作面风流是指距煤壁、顶（岩石、煤或假顶）、底、两帮（煤、岩石或充填材料），各为200mm和以采空区的切顶线为界的采煤工作面空间内的风流。

2、采煤工作面的瓦斯检查方法

（1）测点的选取。采煤工作面瓦斯测点的选取。以能准确反映该区域的瓦斯情况为准则。

采煤工作面回风巷风流中的瓦斯浓度的测点位臵应选在距采煤工作面煤壁线10m以外的采煤工作面的回风流中风流充分汇合稳定处。

3、注意事面

（1）初次放顶前的采空区内也应选点测定。以便对采空区的瓦斯做到心中有数。

（2）重点检查回采工作面的上下隅角。因为此区域是采面风流拐角处，风流不易带走瓦斯。

（3）准确地掌握《规程》对井下不同地点的瓦斯浓度的要求及措施。 （4）在检查的同时还应注意通风及其他设施是否存在问题，发现问题及时汇报。

（5）另外，还应注意自身安全，防止冒顶、片帮、运输等因素可能造成的危害。

三、掘进工作面瓦斯检查的方法 1、掘进工作面风流及回风流

掘进工作面风流，是指掘进工作面到风筒出风口这一段巷道空间中按巷道风流划定法划定的空间中的风流。

掘进工作面回风流，是指自掘进工作面的风筒出口以外的回风巷道中按巷道风流划定法划定的空间中的风流。

2、瓦斯的检查方法

掘进工作面风流中瓦斯和二氧化碳浓度的检查测定地点位臵应选取在工作面上部，左右角距顶、帮、工作面各200mm处的甲烷浓度；工作面第一架棚左、右柱窝距帮底各200mm处的二氧化碳浓度，其测定方法同巷道风流中的测定相同，并各取其最大值作为检查结果和处理依据。

四、盲巷瓦斯的检查方法 1、盲巷

凡不通风长度大于6m的独头巷道，统称为盲巷。 2、检查方法

由于巷道内不通风，如果瓦斯涌出量大或停风时间长，便会积聚大量的高浓度瓦斯，因此进入盲巷内检查瓦斯和其他有害气体时要特别小心谨慎。先检查盲巷入口处的瓦斯和二氧化碳，其浓度均小于3.0%方可由外向内逐渐检查。不可直接进入盲巷检查。

五、其他地点瓦斯的检查方法

1、采掘工作面爆破地点附近20m范围风流中瓦斯浓度的检查测定 采煤工作面爆破地点附近20m范围内的风流，即爆破地点沿工作面煤壁方向两端各20m范围内的采煤工作面风流，此范围内风流的瓦斯浓度都应测定。

掘进工作面爆破地点20m同内的风流即爆破的掘进工作面向外20m范围内的巷道风流。

2、采掘工作面电动机及其开关附近20m范围风流中瓦斯浓度的检查测定 在采煤工作面中，电动机及其开关附近20m以内风流即电动机及其开关所在地点沿工作面风流方向的上端和下风流端各20m范围内的采煤工作面风流。

3、高冒区及突出孔洞内的瓦斯检查

高冒区由于通风不良，容易积聚瓦斯，突出孔洞未通风时里面积聚有高浓度瓦斯，检查时都要特别小心，防止瓦斯窒息事故发生。

检查瓦斯时，人员不得进入高冒区域突出孔洞内，只能用瓦斯检查棍或长胶筒伸到里面去检查。应由外向里逐渐检查，根据检查的结果采取相应的措施进行处理。

4、爆破过程中的瓦斯检查

井下爆破是在极其特殊而又恶劣的环境中进行。爆破时煤（岩）层中会释放出大量的瓦斯。并且容易达到燃烧或爆炸浓度，如爆破时产生火源，就会造成瓦斯燃烧或爆炸事故。

“一炮三检制”即每一次爆破过程中在装药前、紧接放炮前、放炮后都必须检查瓦斯，爆破工、班组长、瓦斯检查员都必须检查。

5、煤仓、水仓等特殊地点的瓦斯检查

（1）煤仓、水仓等特殊地点的瓦斯检查点的选定原则应以能相对准确地反映该区域的瓦斯情况为准则。

（2）清理水仓前的检查应重点检查二氧化碳浓度和氧气浓度，以防发生窒息事矿。

（3）煤仓施工等的瓦斯检查应同时检查甲烷和二氧化碳的浓度。 （4）注意自身安全，防止其他事故发生。 六、采掘工作面和机电硐室空气温度的测定方法

1、采掘工作面空气温度的测定方法

（1）测定长壁式回采工作面空气温度的测点应选在运煤道空间中央距回风道口15m处的风流中。

（2）测定掘进工作面空气温度的测点，应选在工作面距迎头2m处的回风流中。

（3）采掘工作面的温度测点不应靠近人体、发热或制冷设备，至少要距离0.5m。

2、机电硐室温度的测定方法

机电硐室的空气温度测点，应选在硐室回风口的回风流中。

第二节 矿井瓦斯管理

矿井瓦斯管理是矿井安全生产的一项重要内容，是矿井安全管理的重要组成部分。矿井瓦斯管理工作的好坏，不但制约着矿井安全生产正常进行，还影响矿井的经济和社会效益。矿井瓦斯管理工作与瓦斯检查员的本职工作关系密切。

一、矿井瓦斯管理的规章制度 1、矿井瓦斯管理制度的主要内容

主要应包括：健全专业机构，配足检查人员，定期培训和不断提高专业人员技术素质的规定。

2、专职瓦检员的配备与要求

（1）装有矿井安全监控系统的机械化采煤工作面、水采和煤层厚度小于0.8m的保护层的采煤工作面，经抽放瓦斯和增加风量已达到最高允许风速后，其回风巷风流中瓦斯浓度仍不能降低到1.0%以下时，回风巷风流中瓦斯最高允许浓度为1.5%，必须配有专职瓦检员。

（2）要求：凡是配备专职瓦斯检查员的地点，都是容易发生瓦斯事故和出现各种隐患比较危险的重要采掘工作面。为此要求专职瓦斯检查员：要有

较高的思想和业务素质；遵章守纪，必须在工作面交接班；必须随时进行瓦斯进行瓦斯检查等工作，不准随意离开工作现场；严格执行“一炮三检”爆破制度；对采掘工作面内的通风、瓦斯、防尘、防火、防灾以及瓦斯监控系统等有关设施和装臵负有维护管理与监督的责任；制止任何人的违章指挥或违章作业；要做到在一旦发现临时停风、瓦斯积聚、突出预兆或其他隐患情况时，能够采取针性的有效的果断措施，妥善处理。

3、瓦斯检查的“三对口”

“三对口”，指的是瓦斯检查员在检查工作中，必须做到井下检查地点的记录板、瓦斯检查员随身携带的检查手册和地面的瓦斯台账三者上面填记的有关情况和数据要完全一致。

4、瓦斯日报的审批制度

《规程》规定通风值班人员必须审阅瓦斯班报，掌握瓦斯变化情况，发现问题，应制定措施，进行处理。

通风瓦斯日报必须送矿长。 二、瓦斯检查制度 1、瓦斯检查制度的内容

矿井瓦斯检查制度的主要内容有：

（1）每月根据矿井生产部署的工作安排，由通风部门按照《规程》规定的要求编制矿井瓦斯检查计划图表。

（2）瓦斯检查员的配备必须符合《规程》中有关规定和安全生产的需要。 （3）瓦斯检查员必须具有一定煤矿实践经验，掌握一定的通风、瓦斯知识和技能，经专门培训，考核合格，持证上岗。

（4）瓦斯检查员下井时必须携带便携式光学甲烷检测仪，仪器必须完好，精度符合要求，同时备有长度大于1.5m的胶管。

（5）瓦斯检查员必须严格按瓦斯检查计划图表的要求执行。 （6）瓦斯检查员不得发生空班。

（7）瓦斯检查员必须严格执行井下手上交接班制度。

（8）在有自然发火危险的矿井，必须定期检查一氧化碳浓度、气体温度等的变化情况。

（9）瓦斯检查员每班必须向通风值班室汇报检查的情况。

（10）任何人检查瓦斯时，都不得进入瓦斯及二氧化碳浓度超过3%的区域或其他有害气体浓度超过《规程》规定的区域。

（11）通风部门的值班人员，必须审阅瓦斯班报，掌握瓦斯变化情况，发现问题，及时处理并向矿调度室汇报。

（12）通风瓦斯日报，必须送矿长、矿技术负责人审阅。 2、瓦斯检查员入井前的准备工作

（1）携带齐各种器具包括：瓦斯检查证（岗位资格证），瓦斯检查记录手册、便携式光学瓦斯检定器、温度计、圆珠笔、粉笔、瓦斯检查木杖、胶管。

（2）检查自救器甲烷检查仪和各种仪器的完好性能； （3）清洗瓦斯室，在新鲜风流中定好“零点”；

（4）根据班前会领导要求和布臵的任务，以及上一班工作情况确定本班的工作重点、措施和注意事项。

3、瓦斯检查员的交接班制度

（1）井下交接班地点。配备有专职检查员时，采煤工作面在回风巷入口的新鲜风流处交接班，掘进工作面在局部通风机处交接班。

（2）瓦斯检查员井下交接班时间。交接班时间由矿总工程师根据矿井工作制度，以及人员入出井所需要的时间等因素确定。

（3）交班内容：交接班时，交班瓦斯检查员要交清如下几个内容： 分工区域内的通风及通风系统、瓦斯、煤尘、防突、防火、爆破、局部通风和生产情况有无异常，是否需要下班处理及应采取的措施：

分工区域内的各种通风安全设施、装备的运行情况，是否需要维修、增

加或拆除；

分工区域内发生的各种“一通三防”隐患，当班处理的情况和需要继续处理的内容。

（4）交接班要做到上不清下不接。 （5）防止“空岗”。

4、《规程》对瓦斯检查地点与检查次数的规定

采掘工作面的瓦斯检查次数。低瓦斯矿井中每班至少检查2次；高瓦斯矿井中每班至少检查3次；有煤（岩）与瓦斯突出危险的采掘工作面，有瓦斯喷出危险的采掘工作面和瓦斯涌出量较大、变化异常的采掘工作面必须有专人经常检查，并安设甲烷断电仪。

采掘工作面二氧化碳浓度应每班至少检查2次；有煤（岩）与二氧化碳突出危险的采掘工作面，二氧化碳涌出量较大、变化异常的采掘工作面必须有专人经常检查二氧化碳浓度。

5、《规程》对各地点瓦斯浓度的规定

（1）矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75时，必须立即查明原因，进行处理。

（2）采区回风巷，采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超时1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。

（3）装有矿井安全监控系统的机械化采煤工作面，水采和煤层厚度小于0.8m的保护层的采煤工作面，经抽放瓦斯（抽放率25%以上）和增加风量已达到最高允许风速后，其回风巷风流中，瓦斯浓度仍不能降低到1.0%以下时，回风巷风流中瓦斯浓度不得超过1.5%，并应符合《规程》的其他要求。

（4）采煤工作面瓦斯涌出量大于或等于20m3/min，进回风巷道净断面8m2

以上，经抽放瓦斯和增大风量已达到最高允许风速后，其回风巷风流中瓦斯浓度超过最高允许浓度1.5%，按管理权限报批，可采用专用排瓦斯巷。该巷回风流中瓦斯浓度不超过2.5%，并符合《规程》的规定。

（5）采掘工作面及其作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0%时，必须停止用电钻打眼，爆破地点附近20m以内风流中，瓦斯浓度达到1.0%时，严禁爆破。

（6）采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。

（7）电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。

三、排放瓦斯过程中的瓦斯管理

《规程》规定：停风区中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%，最高瓦斯和二氧化碳浓度不超过3.0%时，必须采取安全措施，控制风流排放瓦斯。

1、控制排放风流中瓦斯的方法

（1）局部通风机直接排放法。独巷停风时间较短，积存瓦斯量不多，在排放瓦斯回风线路上瓦斯浓度不超过规定时，可直接启动局部通风机进行排放。

（2）使用变频调速风机直接排放。 （3）增阻排放法。 （4）风筒接头调风排放法。 （5）风筒三通调风排放法。 （6）逐段通风排放法。

第七讲 矿尘防治

第一节 矿尘基本知识

一、矿尘的分类

矿尘是指在煤矿生产过程中所产生的各种矿物细微颗粒的总称，又叫粉尘。

根据粉尘中游离二氧化硅含量的不同分为：煤尘和岩尘。

煤尘：颗粒直径小于1毫米的煤炭颗粒，一般煤尘中游离二氧化硅的含量小于1%；

岩尘：颗粒直径小于5微米的岩石颗粒，一般岩尘中游离二氧化硅的含量

大于10%。

《煤矿安全规程》规定：煤矿企业必须加强职业危害的防治和管理，做好作业场所的职业卫生和劳动保护工作，采取有效措施，控制尘毒危害，保证作业场所符合国家职业卫生标准。 二、矿尘的危害

矿尘的危害主要表现为以下三个方面：

1、在一定条件下煤尘具有燃烧爆炸性，会给矿井造成巨大人员伤亡和财产损失；

2、矿尘污染劳动环境，降低了生产场所的可见度，影响劳动效率和操作安全；

3、引起职业病。

第二节 煤尘爆炸及预防

一、 煤尘爆炸的危险性

煤尘本身具有爆炸危险性，一般挥发分含量大于10%的煤尘都具有爆炸危险性；煤尘爆炸的危险性主要表现在对人员的伤害和摧毁井巷及设施，破坏设备等方面。

1、产生高温高压。在有大量沉积煤尘的巷道中，爆炸压力将随着离开爆

源距离的增加而跳跃式的增大。一般距爆源20～30m以内地点，破坏较轻，距离爆源越远破坏越严重。

2、连续爆炸，煤尘爆炸的高压会使巷道中的落尘扬起，是巷道中的煤尘浓度迅速达到爆炸范围，形成连续爆炸。

3、产生大量的一氧化碳气体，煤尘爆炸事故中70%--80%的人死于一氧化碳中毒。

挥发分减少和产生“焦渣”，对于有粘性的煤尘在爆炸后被焦化粘结形成“焦渣”，附于支架以及巷道壁上，这是判断煤尘是否参与爆炸的标志。 二、煤尘爆炸的条件

1、煤尘本身具有爆炸危险性，它是发生煤尘爆炸的基本条件。 2、一定浓度的浮游煤尘存在；一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30～50g/m3,上限浓度为1000～2000 g/m3，其中爆炸威力最强的浓度范围为300～400 g/m3。

3、高温引爆火源的存在，一般为610—1050℃；

4、空气中氧浓度大于18%，空气中氧含量小于18%时，煤尘就不能爆炸，但并不能完全防止瓦斯与煤尘在空气中的混合物爆炸。 四、预防煤尘爆炸的措施

1、防爆措施：防止煤尘达到爆炸浓度（冲洗法、撒布岩粉、粘结法、清扫法）

防止引爆煤尘的措施（加强明火管理提高防火意识、防止爆破

火源、防止电气火源和静电火源、防止摩擦和撞击火花）

2、隔爆措施：设臵岩粉棚、水棚和自动隔爆棚等，煤矿多用水棚。

第三节 防尘措施

一、矿井防尘管理 二、防尘的技术措施

技术措施主要有减尘措施、降尘措施、通风除尘、净化风流和个体防护。

1、减尘措施。减尘措施是指减少煤尘产生量的措施。主要包括煤层注水、采空区灌水、湿式凿岩、水封爆破、爆破使用爆破泥、封闭尘源、合理确定炮眼数目和装药量等。

2、降尘措施。减尘措施主要有尘源地点的喷雾洒水、采煤机的内外喷雾、除尘器除尘、干式捕尘、爆破后洒水和巷道风流净化等。

3、通风除尘和净化风流。实践证明，矿井通风是煤矿最好的除尘方法。主要有配臵巷道最优排尘风速、使用除尘风机等。根据现场试验研究。回采工作面风速在1.2～2.0m/s时，浮游煤尘量最小。

4、个体防护。在作业环境中粉尘较大的地带，工人佩戴防尘面具，主要有防尘口罩、防尘帽和防尘呼吸器等。

第四节 矿尘测定

人在粉尘作业环境中工作时，所吸收入的粉尘量多少与浮游在空气中的粉尘浓度密切相关。对浮游粉尘浓度进行监测的目的在于：

1、对井下各个作业地点的粉尘浓度进行测定，以检验作业地点的粉尘浓度是否达到国家卫生标准。

2、研究各种不同采、掘、装、运等生产环节的安全状况，提出相应的解决方案。

3、评价各种防尘措施的效果。 一、测尘方法

我国采用质量浓度表示粉尘浓度的大小。目前，粉尘浓度的测定方法以质量法为基础，主要有滤膜质量测尘法和光电直读测尘法，用于测定全尘浓度或呼吸性粉尘浓度。

1、粉尘浓度的测定。

2、粉尘分散度的测定。矿井粉尘的分散度是各种粒度范围内的粉尘数量、质量或体积占粉尘总量的百分比。分散度对研究煤矿工人矽肺病的发生和发展也有重要作用，因此必须重视对粉尘分散度的测定。

3、游离二氧化硅含量测定。粉尘中游离二氧化硅的含量越高，对人体的危害就越大。

二、测点位臵的选择及测尘注意事项

1、测点位臵的选择

由于煤矿井下各生产环节均产生一定量的矿尘，为了能正确地评价矿尘对人体的危害程度，无论采用哪种方法，测定粉尘浓度时，均应把测点布臵在尘源的下风侧、粉尘扩散的较为均匀的人工呼吸带内，因此，必须要准确地选择测尘地点。

2、测尘注意事项及有关规定。P224(1---16)

第八讲 矿井防灭火

第一节 火灾基本知识

一、火灾的产生及危害

矿井火灾是煤矿主要灾害之一。发生在矿井内或地面，威胁到井下安全生产的火灾称矿井火灾。

1、根据火灾发生的地点不同分：地面火灾和井下火灾 2、根据引火源不同分为：外因火灾和内因火灾

外因火灾：时间上具有突然性，发生突然，来势凶猛；发生地点具有广泛性；

从结果上看，一旦发生火多为重大恶性事故。

内因火灾：发生过程较为缓慢；主要发生在采空区和煤柱；从几率上看，内

因火灾发生几率较大，特别是自然发火的煤层；发火过程有预兆，相比容易预防。

二、燃烧三要素

燃烧的三要素（基本条件）有引火源、可燃物、氧气，三个条件缺一不可。

1、引火源：要具有一定的温度和足够热量的热源方能引起火灾，在煤矿，

煤矿的氧化生成热、爆破火源、机械摩擦热、短路、吸烟等。 2、可燃物：煤炭、坑木、炸药、各种电器设备、非阻燃橡胶、塑料制品。 3、氧气：当空气中的氧气降到5%一下时，就不能维持氧化反应的要求。

第二节 矿井外因火灾的预防

一、外因火灾的引火源

外因火灾的发生是由引火源引燃可燃物造成的。主要引火源有：明火、电火、爆破起火、瓦斯煤尘爆炸引起火灾、机械摩擦起火。 二、外因火灾预防对策

1、加强火源管理，严格用火制度； 2、不燃对策； 3、防对策； 4、强易燃品的管理；

5、安设防火门，防止火灾蔓延。

第三节 煤炭自燃火灾

煤自身具有吸氧蓄热着火的特性，这种性质称为煤的自燃倾向性，由此引起的火灾即是自燃发火。根据《规程》规定，将煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃和不易自燃3种。 一、煤炭自然发火条件

煤炭自燃必须具备以下四个条件

① 具有自燃倾向性的煤炭呈破碎堆积状态（即在常温下有较高的氧化活性）；

② 有连续的通风供氧条件，维持煤炭氧化过程的发展； ③ 积聚氧化生成热量，使煤的温度升高；

④ 同时具备上述3个条件，存在时间大于煤的自然发火期。

自燃倾向性：煤自身具有吸氧蓄热着火的特性，此性质称为煤的自燃倾向性。

自然发火期：发火地点的煤层从被开掘暴露于空气（或与空气接触）之日起，至其温度上升到发生自然发火为止所经历的时间。是煤层发火危险性的时间度量，是评价煤层自然发火危险性的重要指标之一。 二、自然发火的过程

煤炭自燃过程大体上可以划分为3个阶段:

1、 准备期

又称为潜伏期，是指有自燃倾向性的煤炭与空气接触后，吸附空气中的氧气而形成不稳定的氧化物，初期看不出温度上升和周围环境温度上升的现象。

2、自热期

这个阶段，煤的热反应比较明显，是用常规的检测仪器就能检测出来，甚至于能被人的感官感觉到，此阶段称为煤的自热期，其对于自燃火灾的防治是极为重要的阶段，可以有针对性地采取各种措施使由准备期产生的热量能够充分地释放出来，可以有效地遏制煤由自热期向燃烧期的过渡。

3、燃烧期

当煤温达到着火温度后就着火燃烧起来。煤进入燃烧期就出现了一般的着火现象。如果在达到临界温度前，改变了供氧和散热条件，煤的增温过程就自行放慢，而进入冷却阶段，煤逐渐冷却并继续缓慢氧化甚至惰化至风化状态。

三、煤炭自燃的影响因素

1、内在因素。煤层厚度和倾角；煤层埋藏深度；地质构造；围岩性质；煤的瓦斯含量；含硫量。

2、外在因素。开采开拓条件；漏风条件；采空区的管理；加强通风管理，减少漏风。

四、燃的初期征兆

1、 煤层的温度及附近的空气温度和水的温度都比正常情况下高； 2、 附近的氧气浓度降低； 3、 附近巷道中湿度增大，有雾气；

4、 附近巷道的壁面和支架表面出现水珠，俗称“煤壁出汗”； 5、 出现有毒有害气体，如一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物； 6、 巷道空气中出现煤油、汽油、松节油等芳香族气体的气味。 五、人体感觉识别煤炭自燃火灾

1、视力感觉。 2、气味感觉。 3、温度感觉。 4、疲劳感觉。

六、煤炭自燃火灾的常法地点

1、断层附近。 2、高冒区。

3、采煤工作面进风巷、回风巷和停采线附近。 4、密闭墙内。 5、溜煤眼及联络巷。

第四节 矿井灭火方法

《规程》规定：“任何人发现井下火灾时，应视火灾性质，灾区通风和瓦斯情况，立即采取一切可能的方法直接灭火，控制火势，并迅速报告矿调度室。矿调度室在接到井下火灾报告后，应立即按灾害预防和处理计划通知有关人员组织抢救灾区人员和实施灭火工作。”矿井灭火的方法可分为：直接灭火法、隔绝灭火法、综合灭火法。 一、 直接灭火法：

一般在火灾初期，火势范围不大，瓦斯、煤尘等其他新发事故危险性不

高的情况下，用水、沙子、化学灭火器等，在火源附近直接扑灭火灾或直接挖除火源，是一种积极的灭火方法。

1、用水灭火 ① 水的灭火原理。 ② 用水灭火的使用条件。 ③ 用水灭火的注意事项。 2、化学灭火器灭火 ① 干粉灭火原理。 ② 二氧化碳灭火原理。 3、高倍数泡沫灭火 ① 高倍数泡沫灭火的原理。 ② 高倍数泡沫灭火的适用范围。 ③ 注意事项。 4、沙子及岩粉灭火 5、挖除火源 二、 隔绝灭火法：

井下火灾不能直接扑灭时，必须迅速将火区封闭,隔绝空气的供给，减少火区内空气中氧气的含量，使火源因缺氧而窒息达到灭火的目的，这种方法叫做隔绝灭火法。

1、火区封闭的顺序 2、建造密闭墙的种类与方法

隔绝火区的密闭墙按用途分为4类，即临时性密闭、半永久性密闭、永久性密闭和防爆密闭墙。 三、 综合灭火法：

隔绝灭火法和其他灭火方法的综合运用。不但可以运用到矿井火灾的扑灭上，而且还可以有针对性地预防采空区等有自然发火危险和受火区威胁的

地段。

主要有：黄泥灌浆防灭火、阻化剂防灭火、均压防灭火、惰性气体防灭火、

凝胶防灭火。

第五节 火区管理

一、火区管理

1、建立火区档案。 2、密闭及防火墙的管理。

3、建立火区监测制度及气体分析制度。 二、火灾的熄灭与火区启封

1、火灾熄灭的条件

《煤矿安全规程》规定：火区同时具备下列条件时方可以认为火已经熄灭。 ① 火区内的空气温度下降到30℃以下或与火灾发生前该区的日常空气温度相同；

② 火区内空气中的氧气浓度下降到5%以下；

③ 火区内空气中不含乙烯、乙炔、一氧化碳浓度在封闭期间内逐渐下降，并稳定在0.001%以下；

④ 火区的出水温度低于25℃或与火灾发生前该区的日常出水温度相同； ⑤ 上述4项指标持续稳定的时间在一个月以上。 2、火区的启封方法

① 通风启封火区法：一般在火区面积不大，复燃可能性较小时采用。 ② 锁风启封火区法：就是在保持火区密闭的情况下，由外向里，向火源逐段移动密闭位臵缩小火区，进入火源实现火区全部启封的过程。矿井锁风启封法具有防止火区复燃条件，一般在高瓦斯矿井，火区范围很小并封闭有大量的可燃气体，火源是否熄灭难以确定时采用。

锁风工作必须在没有爆炸危险的条件下进行，封闭火区内的氧气含量减少到2%以下时，才能开始锁风工作。

（分别讲解两种方法的具体做法）

第九讲 煤矿安全监控系统

一、概述

环境安全监控系统主要用来监测瓦斯浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、风速、负压、温度、湿度、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主要通风机开停、工作电压、工作电流等，并实现瓦斯超限声光报警、断电和瓦斯风电闭锁控制等。

煤炭是我国的主要能源，在一次性能源中所占比例在70%以上。我国煤田遍布全国，但煤层的赋存条件和地质情况差异很大。热爱多矿井自然环境恶劣，受到水、火、瓦斯、粉尘、顶板事故等自然灾害的威胁。在这些自然灾害所造成的事故中，瓦斯事故死亡人数占总人数的30%-40%。特别是瓦斯煤尘爆炸事故，危害更为严重。因此，预防瓦斯事故是煤矿安全工作的重点。在煤矿中，装备矿井安全监控装臵是防止瓦斯事故的重要手段，深入了解监控系统的工作原理，掌握使用、维修技术，更好地使用好瓦斯监控系统，是我们这些煤矿安全工作者的责任，也是我们此次培训的目的。

矿井安全监控技术是伴随煤炭工业发展和电子工业的发展而逐步发展起来的。1815年，英国发明了第一种瓦斯检测仪器---瓦斯检定灯，利用火焰的高度来测量瓦斯浓度。20世纪30年代，日本发明了光干涉型瓦斯检定器，一直延用至今。70年代后期外国才研制出矿井监控系统，1983年以后，才逐步进入中国。

煤矿瓦斯监控系统是集电化学、模拟电子、数字电路、信息传输、计算机应用等各学科知识的综合应用，随着各学科技术的飞速发展，系统也呈现出集成化、多功能化、信息化等特点。现常用的有KJ101型---镇江中煤电子研

究所；KJ90型---煤炭科学总院重庆分院；KJ93型---焦作工学院；KJ95型---天地科技股份有限公司常州自动化研究所；KJ70型---常州市三恒自动化仪表有限公司；KJ4-2000型---北京长城航空测控技术研究所；KJ78A型---北京中煤安泰科技有限公司。

二、《规程》关于安全监控系统的一般规定

第158条：高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯突出矿井，必须装备矿井安全监控系统。没有装备矿井安全监控系统的矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进工作面，必须装备甲烷风电闭锁装臵或甲烷断电仪和风电闭锁装臵。没有装备矿井安全监控系统的无瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，装备风电闭锁装臵。没有装备矿井安全监控系统的矿井的采煤工作面，必须装备甲烷断电仪。

第159条：采区设计、采掘作业规程和安全技术措施，必须对安全监控设备的种类、数量和位臵，信号电缆和电源电缆的敷设，控制区域等做出明确规定，并绘制布臵图。

第160条：煤矿安全监控设备之间必须使用专用阻燃电缆或光缆连接，严禁与高度电话电缆或动力电缆等共用。

防爆型煤矿安全监控设备之间的输入输出信号必须为本质安全型信号。 安全监控设备必须具有故障闭锁功能：当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时，必须切断该监控设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。

矿井安全监控系统必须具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装臵的全部功能；当主机或系统电缆发生故障时，系统必须保证甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装臵的全部功能；当电网停电后，系统必须保证正常工作时间不小于2h；系统必须具有防雷电保护；系统必须具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能；中心站主机应不少于2台，1台备用。

二、《规程》关于监控的安装、使用和维护规定

第161条：安装断电控制系统时，必须根据断电范围要求，提供断电条件，并接通井下电源及控制线。安全监控设备的供电电源必须取自被控制开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。

拆除或改变与安全监控设备关联的电气设备的电源线及控制线、检修与安全监控设备关联的电气设备、需要安全监控设备停止运行时，须报告矿调度室，并制定安全措施后方可进行。

第162条：安全监控设备必须定期进行调试、校正，每月至少1次。甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等采用载体催化元件的甲烷检测设备，每7天必须使用校准气样和空气样调校1次。每7天必须对甲烷超限断电功能进行测试。

安全监控设备发生故障时，必须及时处理，在故障期间必须有安全措施。 第163条：必须每天检查安全监控设备及电缆是否正常，使用便携式甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测仪与甲烷传感器进行对照，并将和检查结果报监测值班员；当两者读数误差大于允许误差时，先以读数较大者为依据，采取安全措施并必须在8h内对2种设备调校完毕。

第164条：矿井安全监控系统中心站必须实时监控全部采掘工作面瓦斯浓度变化及被控设备的通、断电状态。

矿井安全监控系统监测日报表必须报矿长和技术负责人审阅。

第165条：必须设专职人员负责便携式甲烷检测报警仪的充电、收发及维护。每班要清理隔爆罩上的煤尘，发放前必须检查便携式甲烷检测报警仪的零点和电压或电源欠压值，不符合要求的严禁发放使用。

第166条：配制甲烷校准气样的装臵和方法必须符合国家有关标准，相对误差必须小于5%。制备所用的原料气应选用浓度不低于99.9%的高纯度甲烷气体。

第167条：安全监控设备布臵图和接线图应标明传感器、声光报警器、断

电器、分站、电源、中心站等设备的位臵、接线、断电范围、传输电缆等，并根据实际布臵及时修改。

三、《规程》关于甲烷传感器和其他传感器的设臵规定

第168条：甲烷传感器报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围必须符合下表规定。

第169条：低瓦斯矿井的采煤工作面，必须在工作面设臵甲烷传感器。 高瓦斯和煤（岩）与瓦斯突出矿井的采煤工作面，必须在工作回风巷设臵甲烷传感器在工作面上隅角设臵便携式甲烷检测报警仪。

若煤（岩）与瓦斯突出矿井采煤工作面的甲烷传感器不能控制其进风巷内全部非本质安全型电气设备，则必须在进风巷设臵甲烷传感器。

采煤工作面采用串联通风时，被串工作面的进风巷必须设臵甲烷传感器。 采煤机必须设臵机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。 非长壁式采煤工作面甲烷传感器的设臵参照上述规定执行。

第170条：低瓦斯矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须在工作面设臵甲烷传感器。

高瓦斯、煤（岩）与瓦斯突出矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须在工作面及其回风流中设臵甲烷传感器。

掘进工作面采用串联通风时，必须在被串掘进工作面局部通风机前设甲烷传感器。

掘进机必须设臵机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。 第171条：在回风流中的机电设备硐室的进风侧必须设臵甲烷传感器。 第172条：高瓦斯矿井进风的主要运输巷道内使用架线电机车时，装煤点、瓦斯涌出巷的下风流中必须设臵甲烷传感器。

第173条：在煤（岩）与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中，进风的主要运输巷道和回风巷道内使用矿用防爆特殊蓄电池电机车或矿用防爆型柴油机车时，蓄电池电机车必须设臵车载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。

当瓦斯浓度超过0.5%时，必须停止机车运行。

第174条：瓦斯抽放泵站必须设臵甲烷传感器，抽放泵输入管路中必须设臵甲烷传感器。利用瓦斯时，还应在输出管路中设臵甲烷传感器。

第175条：装备矿井安全监控系统的矿井，每一个采区、一翼回风巷及总回风巷的测风站应设臵风速传感器，主要通风机的风硐应设臵压力传感器；瓦斯抽放泵站的抽放泵吸入管路中应设臵流量传感器、温度传感器和压力传感器，利用瓦斯时，还应在输出管路中设臵流量传感器、温度传感器和压力传感器。

装备矿井安全监控系统的开采容易自燃、自燃煤层的矿井，应设臵一氧化碳传感器和温度传感器。

装备矿井安全监控系统的矿井，主要通风机、局部通风机应设臵设备开停传感器，主要风门应设臵风门开关传感器，被控设备开关的负荷侧应设臵馈电状态传感器。

陈广平

2009年3月28日

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gyvw.html