煤矿瓦斯检查工安全基本知识

第一节   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。煤层是煤系的主要组成部分，煤层数、厚度及其变化是评价煤田经济价植的主要因素。因此，了解煤层的成因、赋存状态、厚度及其变化对煤矿生产是极为重要的。

（一）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,由泥炭层经煤化作用转变而成的。

1．当沼泽中植物遗体堆积的泥炭形成速度和地壳沉降速度大体致时，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，如图2－la所示。

2．当地壳沉降速度大于植物遗体堆积速度时，植物来小及供应，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，成为煤层顶板或为煤层中的夹矸，如图2－1b、c所示。

3．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也遭受风化剥蚀，从而形成薄煤层，如图2－d所示。

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。总之，地壳运动的性质对煤层的形成，煤层层数和厚度等都有直接的关系。

（二）煤层的项、底板

位于煤层的上覆、下伏岩层称为煤层的顶、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。它是确定巷道支护方式，选择采空区处理方法的重要依据。

1．顶板：位于.煤层的上

覆岩层，称为煤层的顶板。

根据岩性、厚度及采煤过程

中垮落的难易程度，顶板分

为三种类刑．如图2一2所

示。

（1）伪顶：它直接位于煤层之上，多为几厘米至十几厘米厚的炭质泥岩或泥岩，富含植物化石在采煤过程中，常常随采随落，不易维护。

（2）直接顶：覆盖在伪顶之上的岩层，常为数米厚的粉砂岩、页岩、泥岩等。它比伪稳定，在采煤过程中，经常在采过一段时间后自行垮落，少数砂岩层需要进行人工放顶。

（3）老顶（又称基本顶）：位于直接顶之上的岩层，称为老顶。一般为厚层的粗砂岩、砾岩或石灰岩。采空后，较长时间内不易垮落，仅发生缓慢变形。

2．底板：位于煤层之下的岩层，称为煤层的底板。它分为直接底和老底两种类型。

（4）直接底：直接位于煤层之下的岩层，称直接底板。厚数十厘米，多为富含植物根化石的泥岩和泥质页岩。由于这种岩石遇水后膨胀，容易引起底鼓现象，可造成运输线路或巷道支架的破坏。

（5）老底：它位于直接底之下，常为厚层状砂砾岩或石灰岩。

煤层顶、底板的发育程度受当时沉积作用和后期构造运动的影响，因此不同地区的煤层顶底板性质及发育程度不同。有的煤层顶底板发育完好，几种类型的顶底板都有；有的煤层缺少某种类型的顶板或底板。

（三）煤层的产状要素

岩层在地壳中的空间位置和产出状态，称为岩层的产状．岩层的产状是以岩层层面在空间的方位及其与水平面间的关系来确定的，通常是用岩层的走向、倾向及倾角等产状三要素来表示。

I．走向

倾斜岩层的层面与水平面的交线，称为走向线。走向线上各点的高程都相等。走向线两端的延伸方向，称为岩层的走向。走向是表示倾斜岩层在水平面上的延伸方向，如图z-7所示。

当岩层

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是个平面时其走向线为一条直线，各点走向不变；当岩层面为曲面时，其走向线为一条曲线，各点走向发生变化。

2．倾向

岩层层面上垂直于走向线，并沿层面倾斜向下引出的直线AD,叫真倾斜线。真倾斜线在水平面上的投影线OD所指岩层向下倾斜的方向，就是岩层的倾向，又叫真倾向。在层面上，斜交岩层走向所引的任一条直线AB或AC,称为视倾斜线，如图2-8所示。

3．倾角

真倾斜面线AD与其在水平面上的投影线的夹角α，称为岩层的倾角，又叫真倾角。即倾斜岩层面与水平面所夹的最大锐角α。视倾斜线与其在水平面上的投影线的夹角，称为视倾角，又称伪倾角，如β角。视倾角永远小于真倾角

4．岩层产状要素在煤矿生产中的意义

根据岩层产状要素的概念，能够很快掌握巷道系统。因为井下巷道虽多，但基本上是根据岩层产状布置的。其中，沿走向方向布置的巷道有：集中运输大巷、水平巷、工作面顺槽、回风巷等；沿倾向方向布置的巷道有石门、上山、下山、开切眼等。煤层倾角的大小，对采煤方法的选择有较大影响。如倾斜、缓倾斜煤层，一般采用走向长壁采煤法；近水平煤层一般用倾斜长壁采煤法；急倾斜煤层可用倒台阶采煤法等。另外，井下许多巷道的布置，坡度一般要根据需要和煤层倾角关系来确定。

二、煤矿地质构造及其对瓦斯涌出的影响

沉积岩层和煤层在其形成时，一般都是水平或近水平的，且在一定范围内是连续完整的。由于受到地壳运动的影响，使岩层的形态发生了变化，甚至产生裂缝和错动，使岩层失去完整性，这些由地壳运动造成的岩层的空间形态称为地质构造。

地质构造的形态多种多样，概括起来可分为单斜构造、褶皱构造和断裂构造。

1．单斜构造

由于地壳运动的影响，地壳表层中的岩层绝大部分是倾斜的，极少数是水平或接近水平的。在一定范围内，煤层或岩层大致向一个方向倾斜，这样的构造形态称为单斜构造。单斜构造往往是其他构造形态的一部分，或是褶曲的一翼，或是断层的一盘。

2．褶皱构造

岩层受地壳运动水平力的作用发生变形，呈现波状弯曲，但仍保持了岩层的连续性和完整性的构造形态叫褶皱。如图3-2所示。褶皱构造中的每一个弯曲叫褶曲，褶曲是组成褶皱的基本单位。摺曲有两种基本形态：背斜和向斜。

（1）背斜：在形态上一般是一个中间向上凸起的弯曲岩层，自中间向两侧倾斜。

（2）向斜：在形态上一般是一个中间向下凹陷的弯曲岩层，自两侧向中间倾斜。

背斜或向斜凸凹部分的顶部称为褶曲的轴部，两侧称为褶曲的翼部。背斜和向斜在位置上往往是彼此相连的。

3．断裂构造

岩层受力后遭到破坏，形成断裂，失去了连续性和完整性的构造形态叫断裂构造。

根据岩层断裂后两侧岩块有无显著位移，可把断裂构造分为裂隙和断层两大类。

1）裂隙及其分类

（1）裂隙。断裂面两侧岩层没有发生明显位移的断裂构造。

若干有规格组合的裂隙将岩石割成一定几何形状的岩块，这种裂隙的总体称为节理。

（2）裂隙的分类。根据裂隙形成的原因，裂隙可分为3类：原生裂隙。在沉积岩成岩作用阶段，主要由于沉积物脱水和压缩而形成，一般肉眼不易发现，煤层中都有原生裂隙；构造裂隙。受构造变动作用力所形成，也叫外裂隙。在煤层和围岩中常见，且与原生裂隙斜交。在褶皱的煤层中可见到多组构造裂隙，且常为两组彼此相互垂直，但其中一组往往发育不好。在断层附近常有与断层面平行或斜交的裂隙发育。压力裂隙。在巷道和采煤工作面附近，原有应力平衡状态发生破坏，由矿山压力作用而产生，又叫做地压裂隙。压力裂隙平行于工作面而略向采空区倾斜，与其他裂隙相交。压力裂隙与埋藏深度关系密切，深度越大，裂隙分布越广泛。

2）断层及其要素

（1）断层。断层是指断裂面两侧岩层产生明显位移的构造变动。断层部位岩层的完整性和连续性遭到破坏，是一种常见的主要地质构造现象。断层在地壳中分布广，形态和类型多，规模与分布因地而异。因此，在煤田地质勘探与煤矿生产中，查明断层的特征和分布规律，对于寻找断失的煤层，合理安排巷道布置，预防灾害发生都具有重要意义。

（2）断层要素。如图3-3所示。断层各组成部分叫断层要素。主要有：断层面，即岩层发生断裂位移时，相对滑动的断裂面。断层面少数是比较规则的平面，多数是波形起伏的曲面。断层面的空间位置，也可用产状要素——走向、倾向和倾角来描述；断层线，即断层面与地面

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的交线，是断层面在地面的出露线，它反映了断层的延伸方向。断层线随断层面的产状及地形起伏的情况不同，有时是直线，有时是曲线。断层面与水平面的交线亦称为断层线，在水平切面图上它表示断层的真正走向；断盘，是指被断层层面分开的两侧岩体。若断层面是倾斜的，按相对位置关系，通常把位于断层面之上的断盘称为上盘，之下的断盘称为下盘；根据断盘与断层面的相对运动，沿断层面相对上升的断盘称为上升盘，相对下降的断盘称为下降盘，上盘可以是上升盘也可以是下降盘，下盘同样如此。如果断层面是直立的，就无所谓上、下盘之分，这时可采用方位命名，如东盘、西盘、北东盘、南西盘等；方向线，即断层面与煤层的交线，又叫断层交线、文迹线；落差与平错，横切或斜切断层的剖面内，上下盘同一岩层层面与断层线各有一个交点，两个交点的高差叫落差，两个交点的水平距离叫平错。落差仅表示上下盘同一岩层层面的高程差，并不考虑两个面的相对错移方向。同一个断层在不同地段剖面上的落差是不相等的。

3）断层分类

（1）根据断层两盘相对位移方向的不同，断层可分为3种基本类型，如图3－4所示。

正断层：上盘相对下降，下盘相对上升，两盘在垂直及水平面上的投影呈分开状态的断层，断层倾角一般大于45°；逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降，两盘在垂直及水平面上的投影呈重叠状态的断层；平移断层：断层两盘沿着断层面走向方向相对移动，以及两盘升降位移量相对于水平位移量小很多的断层，它的断层倾角一般较大，甚至直立，断层线也常呈直线，它是在挤压应力作用下沿直立的剪裂面产生的。

正、逆断层在煤矿生产中最为常见。在地质构造复杂的地带，断层常以组合形式出现，成为阶梯状断层、地垒或地堑，如图3-5所示。

(2）根据断层走向与岩层走向的相对关系分为：走向断层，断

层走向与岩层走向完全一致或近于一致，可使同一岩层重复出现

或映失。倾向断面，断层走向与岩层倾向一致或近于一致，使断

层两侧岩层露头中断而出现交错的不连续状态；斜交断面，断层

走向与岩层走向斜交。

上述各种断层分类，在实际应用中常常结合起来命名，如走

向正断层、倾向逆断层、倾向平移断层等，这样既可反映断层几

何形态，又可表明其力学背景。

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

排放。

开放型的断层两盘是分离运动，断层为煤层瓦斯排放提供r

通道，在这类断层附近，煤层的瓦斯含量减少，其涌出量也相对

减少。封闭型断层，由于两盘相互挤压，其本身的透气性差，割

断了煤层同地表的联系，从而使煤层瓦斯含量较高，瓦斯压力增

加，其瓦斯涌出量也相应增大。

背斜构造的轴部通常比相同深度的两翼瓦斯含量高，特别是

当背斜七部的岩层透气性差或含水充分时，往往积聚高压的瓦斯，

形成“气顶’，当背斜轴部的上覆岩层因张力而形成连通地面的裂

隙时，瓦斯会大量散失·其轴部的瓦斯含量反而较小。向斜构造

由于轴部岩层受到挤压，因此瓦斯含量一般比两翼高。但是在开

采透气性较好的煤层时，向斜轴部瓦斯涌出量反而较低，这是因

为当开采面接近向斜轴部时，瓦斯的补给区域越来越窄小，补给

的瓦斯量减少所造成的。

第二节矿井开拓方式

一、矿井开拓方式

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bsp;   矿井开拓巷道在井田内的布置形式称为矿井开拓方式，包括：

井简形式、数目和位置的确定，开采水平的确定；划分采区；布

置井底车场和大巷；确定开采程序和矿井延深等问题．

通常以井筒的形式表示矿井的开拓方式，因此，矿井开拓方

式有：斜井开拓、立井开拓、平响开拓和综合开拓4种类型．

（一）抖井开拓

斜井开拓是利用倾斜巷道由地面进人，并通过一系列巷道到达

煤层的一种开拓方式，主要有两种形式：片盘斜井和分区式斜井。

1·片盘斜井

片盘斜井是斜井开拓中最简单的一种形式，多用在煤田的浅

部地区。

片盘斜井的基本特点是，井田沿走向不划分采区，沿倾斜方

向按一定标高划分为若千段（称之为片盘），片盘两侧各布置一个

工作面，由井田边界后退式连续开采．

图3-7所示为一片盘斜井开拓。井田沿倾斜方向划分为4个

片盘，片盘斜长近似等于工作面长度。

片盘斜井的开掘程序是，在井田走向中部沿煤层开掘主、副

井，两斜井平行相距30-40m，掘至第一片盘下部边界时，掘片

盘甩车场，再向两翼掘片盘运输巷及辅巷，在片盘上部边界掘片

盘回风巷，一直掘至井田边界，沿煤层倾斜方向开掘开切眼贯通

运输巷和回风巷。回采工作面从开切眼开始，向井筒方向连续推

进，到达井筒附近30-40m时停止回采，留作井筒保护煤柱。

在第一片盘采完之前，为保证回采工作正常接续，应提前延

深井筒，布置出第二片盘工作面，上一片盘运输巷可作为下一片

盘的回风巷。

第四章   矿井通风技术

矿井通风是煤矿的一项重要工作，其基本任务是：①向井下各工作场所连续不断地供给适宜的新鲜空气，供人员呼吸。②把有毒有害气体和矿尘稀释到安全浓度以下，并排出矿井之外。③提供适宜的气候条件，创造良好的生产环境，以保障职工的身体健康和生命安全及机械设备正常运转，进而提高劳动生产率。④增强矿井的防灾、抗灾能力，实现矿并的安全生产。

第一节   矿内空气

一、井下气体成分

矿内空气是指矿井井巷内气体的总称。它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。矿内空气的主要来源是地面空气，但地面空气进入井下以后，要发生一系列的物理变化和化学变化，因而矿内空气与地面空气的性质和成分均有较大差别。

（一）地面空气的组成

地面空气主要由氧气（占20. 96 %) ,氮气〔占79.0%)、二氧化碳（占0.04%)组成。此外．地面空气中还有数量不定的水蒸气、微生物和尘埃等。

地面空气进入井下后，其成分和性质会发生一系列变化。如氧含量降低，有害气体混人，固体微粒（岩尘、煤尘等）混人，气休膨胀与压缩。尽管矿内空气与地面空气相比，在性质上有许多差异，但在新鲜空气中其主要成分仍然是氧、氮和二氧化碳。

1．氧气（O2）。氧气是无色、无味、无嗅的气体，对空气的相对密度为l 105，是人呼吸的气体中不可缺少的，人体在静止状态下耗氧量约为0.25L／min，在工作时耗氧量为l～3L／min。当浓度小于17％时，呼吸困难，心跳加快；当浓度小于15％时，无力进行劳动；当浓度小于12％时，会有生命危险；当浓度小于3％时，立即死亡。氧能够助燃，易使多种元素氧化。《规程》规定采掘工作面进风流中氧气浓度不得低于20％。

2．二氧化碳(C02)。二氧

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化碳微毒、略带酸味、不助燃，也不能供人呼吸，与空气的相对密度为1.52，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，一般能与空气均匀地混合。

在新鲜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，如果空气中完全不含有二氧化碳，则人体的正常呼吸功能就不能维持，所以在抢救遇难者进行人工输氧时，往往要在氧气中加入5％的二氧化碳，以刺激遇难者的呼吸功能。但二氧化碳过高时，也会使空气中的氧浓度相对降低，使人的呼吸量增加，严重时可能造成人员的酸中毒或窒息。《规程》规定：采掘工作面进风流中，二氧化碳浓度不得超过0.5％。

矿井中二氧化碳的主要来源是：煤层中涌出，煤和有机物的氧化，人员的呼吸、爆破、煤炭自燃及瓦斯煤尘爆炸等。个别岩层中能连续释放二氧化碳，甚至发生岩石与二氧化碳的突出事故。例如吉林省营城煤矿，曾在1975年6月13日发生过一起二氧化碳与岩石突出的事故，突出岩石1005t、二氧化碳14000m3，死亡14人；10年后，1985年11月29日发生第二次突出事故，突出岩石800t、二氧化碳40000m3，死亡14人。

3．氮气（NO2）氮气是一种惰性气体，它本身无毒、不助燃、也不能供人呼吸，在空气中的氮气含量过高时，会造成“高氮窒息”事故。例如河南省平煤集团一矿

（二）井下各种有害气体的来源及其性质

在煤矿生产过程中产生或煤层中涌出的有害气体主要有：甲烷、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢和氨气等。

1．甲烷(CH4 )（详见本书第六章）。

2．一氧化碳（CO）。一氧化碳CO是一种无色、无味、无臭的气体，相对密度为0. 97，微溶于水，浓度为13%～75％时遇火能引起爆炸。一氧化碳CO具有强烈的毒性，对人体有较大的危害，其主要原因是人体内的血红素与一氧化碳的亲和力比氧气大250一300倍，造成人体血液中毒。一氧化碳中毒者嘴唇呈排红色，两颊有斑点。人体的一氧化碳中毒程度取决于一氧化碳浓度和接触一氧化碳的时间、呼吸频率和呼吸深度，详见表4—1。空气中的一氧化碳的主要来源有：井下爆破、矿井火灾、煤炭自燃和瓦斯煤尘爆炸等。

3．硫化氢(H2S)。硫化氢有剧毒，且无色、有臭鸡蛋味的气体，相对密度为1.10,易溶于水，对眼睛及呼吸系统有强烈的刺激作用。煤矿井下的硫化氢主要来源是：有机物的腐烂、含硫矿物的水解、老空水中挥发和煤层中涌出。 需要注意的是：接近采空区作业，有水涌出，且伴随有硫化氢的臭味，往往是老空水发生透水事故的预兆。

4．二氧化氮(NO2)。二氧化氮为红褐色，相对密度为1.57,易溶于水。二氧化氮对人体的眼睛、呼吸道及肺部组织有强烈腐蚀作用。二氧化氮遇水形成硝酸HNO3，能破坏肺及全部呼吸系统组织，使血液中毒，经过6～24h后，肺肿发展，呈现严重咳嗽，并吐黄色的痰，还会出现剧烈的头痛、呕吐，人会很快死亡。二氧化氮的浓度达0.004％时，即会出现喉咙受刺激、咳嗽、胸部发疼现象；达到0.01％时，短时间内会出现严重咳嗽、声带痉挛、恶心、呕吐、腹疼、泻肚等症状；当达到0.025％时，短时间内人即会很快死亡。煤矿井下二氧化氮的来源主要是井下爆破工作。

5．二氧化硫（SO2）。二氧化硫是无色、有强烈硫磺味及酸味的气体，相对密度为2.22,易溶于水。当二氧化硫与呼吸道的潮湿表皮接触时能产生硫酸，硫酸能刺激并麻痹上部呼吸道的细胞组织，使肺及支气管发炎。当空气中二氧化硫浓度为0.0002％时，能引起眼睛红肿、流泪、咳嗽、头痛；达到0.05％时，能引起急性支气管炎，肺水肿，在短时间内有致命危险。煤矿井下二氧化硫的主要来源有：含硫矿物缓慢氧化或自燃生成、从煤岩中放出、在含硫矿物中爆破生成。

6．氨气（NH3）。氨气是无色气体、相对密度为0.69，有似氨水的剧臭味，易溶于水在IL水中，可溶解700L的氨气。氨气有很强的毒性，能刺激皮肤和上部呼吸道，能严重损伤眼睛。煤矿井下氨气的主要来源有：硝铵炸药的分解、有机物的氧化腐烂。

（三）防治井下有害气体的措施

1．加强通风，排除或冲淡井下各种有害气体或粉尘，使其浓度在《规程》规定的浓度以下。详见表4-2。

2．加强检查，掌握矿井各种有害气体涌出情况、防止发生事故。当进入某些老巷及通风不良的巷道时，应首先检查瓦斯、二氧化碳及其他有害气体的浓度，只有确认对人无害时，才能进入。

3．采取抽放措施。对于高瓦斯矿井，抽放瓦斯是治本之策。

4．不用的巷道或弃巷要及时封闭，设警标、揭

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示牌。

5．加强个体防护，如携带自救器等。

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。

（一）矿内空气的温度

空气的温度是影响矿内气候条件的主要因素，气温过高，影响人体散热，破坏身体热平衡，使人感到不适；气温过低，人体散热过多，容易引起感冒，严重时引起井筒结冰，造成事故。例如1995年2月5日，内蒙古某矿主副立井开拓，主井提煤少量进风，无采暖设施，副井进风有暖风，温度符合要求。春节放假后进行检修，主井无提升任务，副井检修，在没有安全措施的情况下，从主井提升人员，12人进入箕斗，当箕斗提升到50m高度时，井筒上方的大冰块纷纷塌落，其中3人被冰块击中死亡。

《煤矿安全规程》规定：

1．生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过26℃;机电酮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℃；机电设备嗣室的空气温度超过34℃，必须停止作业。当井下的气温过高时，要采取降温措施；当气温过低时、要采取空气预热措施。

2．冬季，进风井井口以下的空气温度不得低于2℃。

（二）井巷中的风速

在矿井井巷中，风流在单位时间内所流经的距离，称之为井巷中的风速，简称风速。井巷中的风速大小直接影响人体的散热效果，同时也影响着矿井安全生产。井巷中的风速应符合《煤矿安全规程》的规定。详见表4一3,

气候条件是空气温度、湿度和风速三者的综合结果，因此，气候条件的优劣，不能从单独测定某个因素的值来评定，而必须测定其综合结果。目前，一般采用卡他计来测定矿井气候条件

第二节   矿井通风系统

矿一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。它包括从进风到回风的全部路线。安全可靠的通风系统是矿井的安全保证。

《规程》对矿井通风系统的基本要求是：

1．进风井口必须布置在不受粉尘、灰土、有害和高温气体侵扰的地方，并能防洪、防冻。矿井排风和主通风机噪音不得造成公害。

2．箕斗提升井或装有带式输送机的井筒兼作进风井时，必须符合《规程》对风速、防尘和消防的要求。箕斗提升井兼作回风井时，必须有完善的防尘和封闭设施。且漏风率不得超过15%,装有带式输送机的井筒兼作回风井，井简中的风速不得超过6m/s,且必须装有甲烷断电仪。

3．矿井必须采用机械通风。主要通风机或分区的主通风机必须安装在地面，主要通风机要设防爆门（盖）、反风设施和专用供电线路。

4．禁止把两个独立通风的矿井合并为一个通风系统。若矿井有几个出风并，则各通风子系统需保持独立。各水平、各采区风流保持独立，进、回风流严格分开。

5．多台通风机联合运转应稳定可靠，总进风和总回风巷断面积不宜过小，尽量减少公共风路的风阻，防止多台风机相互影响。

6．尽可能采用并联通风系统，并使各条风路的阻力接近相等。避免在通风系统中设置过多的风桥、风门、调节风窗等通风构筑物。

一、矿井通风的方法

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。根据矿井通风压力状态分为正压通风和负压通风

（一）自然通风。利用自然因素产生的通风动力，致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。其实质上是进回风进口并的空气密度差引起。矿井的自然风压HN的计算公式：

HN=Hg (ρ1－ρ2 )             (4一33)

式中H——进回风井之间的高差，m；

ρ1、ρ2一一分别是进风井、回风井的空气密度，kg/m3。

例：某矿井下大气压为p= 700mmHg，进风井温度是

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t1=8℃，回风井的温度是t2＝18℃，井口高差H=100m，求该矿井的自然风压HN。

解：根据空气密度计算公式：ρ=0.465p / (273十t)

进风井的空气密度：ρ1 =1.163kg/m3， ρ2二1.119kg/m3

矿并的自然风压HN＝Hg (ρ1－ρ2)＝35.2Pa

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通风工作。对于自然风压较大的深井，自然风压对矿井通风起着重要作用，而且它在夏季内可能会出现风流的反向，这在通风管理工作中，应予以充分重视，特别是高瓦斯矿井尤应注意。

（二）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动的通风方法称之为机械通风。根据通风机的工作方式不同，可分为抽出式通风（负压通风）和压入式通风（正压通风）两种

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。

二、矿并通风方式

（一）中央式通风系统

按井筒在井田走向方向位置的不同又分为两种：

1．中央并列式：进风井与出风井均井列布置于井田的走向中央。

2．中央边界式：进风井大致位于井田走向中央，出风井大致位于井田浅部边界沿走向的中部。

（二）对角式通风系统

进风井大致位于井田中央，出风井位于井田浅部走向上方的通风系统。按出风井在走向位置不同又可分为：

1．两翼对角式：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冀附近。

3．分区对角式：进风井大致位于井田走向中央，每个采区各有一个出风井。

（三）混合式通风系统

进风井与出风井由3个以上井简，由中央式与对角式混合组成。

选择矿井通风方式的基本原则是：根据煤层赋存条件、煤层埋藏深度、井田面积、走向长度、地形条件及矿井瓦斯等级与煤层的自燃性等因素，在保证安全上可靠、经济上合理和技术上可行的基础上，经过比较而定。

三、矿井通风网络

矿井通风系统的井巷联接关系一般比较复杂，为了便于分析通风系统中各井巷间的联接关系及特点，把矿井或采区中风流分岔、汇合线路的结构形式和控制风流的通风构筑物

通常用不按比例不反映空间关系的单线条示意图来表示通风系统的示意图叫通风网络图。通风网络的连接形式有串联网络、并联网络和角联网络3种。

（一）串联网络。若前一井巷的出风端和下一井巷的进风端相接，这样的通风网络称为串联网络。串联网络的特点：所串联的井巷越多，通风阻力越大；若进风侧发生灾害时将影响到回风侧，各段巷道中的风量等于串联风路风量，总风量不能随意变更。

（二）并联网络。若两条或两条以上的通风井巷的进风端是在同一点分开，它们的出风端又是在同一点汇合，这样的通风网络称为并联网络。其特点为：并联的通风井巷越多，各井巷分得的风量也越少，通风阻力也越小；并联网络的总风量等于各条风路分量之和，各井巷互不干扰，安全性好。

（三）角联网络。两条分路组成的并联系统中，若有1条或1条

以上的井巷横跨于两个并联巷道上构成的系统称为角联系统，其网络图称为角联网络。横跨于并联分路上的井巷称为对角巷或对角风路若仅有一条对角风路的角联网络，称为简单角联网络；若有2条或2条以上的对角风路的角联网络，称为复杂角联网络。角联网络的特点：角联网络中的边缘风路的风流方向是稳定的，而在对角风路中的风流方向不稳定，它在边缘风路的阻力影响下可能正向、可能反向，也可能无风。由于这个特点，在有瓦斯涌出的地点将会给通风管理工作带来不少困难和麻烦．在矿井设计中，应尽量避免出现角联网络。

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。

采区通风系统主要取决于采区巷道布置和采煤方法，同时要满足采区通风的特殊要求。在确定采区通风系统时，必须遵守安全、经济、技术合理等原则

（一）对采区通风系统的基本要求

1．采区必须有独立的风道，实行分区通风。采区进、回风巷必须贯穿整个采区的长度或高度。严禁将一条上山、下山或盘区的风巷分为两段，其中一段为进风巷，另一段为回风巷。

2．采掘工作面、硐室都应采用独立通风。采用串联通风时，必须遵守《规程》的有关规定。

3

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．按瓦斯、二氧化碳、气候条件和工业卫生的要求，合理配风。要尽量减少采区漏风，并避免新风到达工作面之前被污染和加热。要保证通风阻力小，通风能力大，风流畅通。

4．通风网络要简单，以便在发生事故时易于控制和撤离人员，为此应尽量减少通风筑物的数量，要尽量避免采用对角风路，无法避免时，要有保证风流稳定性的措施。

5．要有较强的抗灾和防灾能力，为此要设置防尘线路、避灾线路、避难碉室和灾变时的风流控制设施，必要时还要建立抽放瓦斯、防尘和降温设施。

6．采掘工作面的进风和回风不得经过采空区或冒顶区。

7．采区内布置的机电碉室、绞车房要配足风量。如果它们的通风采用回风时，在排放瓦斯过程中，必须切断这些地点的电源，防止高浓度的瓦斯流经这些地点时引起瓦斯爆炸。如1987年12月9日淮南某矿就是因排放的瓦斯经过绞车房时，产生火花，引起瓦斯爆炸，造成45人死亡。

（二）壁式回采工作面的通风系统的类型

回采区段的通风系统是由工工作面的进风巷、回风巷和上作面组成。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形、Z形、H形、Y形、W形和双Z形等形式，如图4 -8所示。

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，经报批后，可以采用串联通风，但必须符合《规程》的有关规定。采掘工作面串联通风的有关规定：

《规程》规定：采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。同一采区内，同一煤层上下相连的2个同一风路中的采煤工作面、采煤工作面与其相连接的掘进工作面、相邻的2个掘进工作面，布置独立通风有困难时，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1次。

《规程》规定的串联通风，进入串联工作面的风流中，必须装有瓦斯自动检测报警断电装置，在此种风流中，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《规程》的有关规定。

开采有瓦斯喷出或煤与瓦斯突出的煤层．严禁任何两个工作之面之间串联通风。

（三）上行通风与下行通风

1．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。

2．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，但普遍仍认为上行风稍优于下行风。因而（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。

（四）扩散通风与循环风

1．扩散通风。利用空气中分子的自然扩散运动，对局部地点进行通风的方式。由于扩散通风没有动力装置，而空气分子的扩散运动范围是相当有限的。在正常情况下很难达到规程的要求，所以对扩散通风只允许有选择使用。

《规程》规定：如果碉室深度不超过6m，入口宽度不少于1. 5m，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的进风流中的现象称为循环风。循环风一般发生在局部通风过程中，由于局部地点的风流反复返回同一局部地点，有毒有害气体和粉尘浓度越来越大，不仅使作业环境越来越恶化，同时也会由于风流中瓦斯浓度不断增加，引起瓦斯事故．

为了防止出现循环风，《规程》规定：压入式局部通风机和启动装置，必须安装在进风巷道中，距掘进巷道回风口不得小于l0m；全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸入风量，局部通风机安装地点到回风口之间的巷道中的最低风速必须符合规程的有关规定。

（五）巷道贯通时的通风系统调整

掘进巷道贯通时，存在的事故隐患多，引起的事故多，因此，必须遵守《规程》的规定。 上一页  [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]  ... 下一页  >>

> 1．贯通前。当两个掘进工作面相距一定距离（综掘50m，一般巷道20m）时，必须停止一个工作面的掘进工作。此时，地质部门应做好地质测量工作，掌握好贯通巷道附近的地质构造、顶底板岩性和水文地质等情况；通风部门做好正常的通风工作，并做好贯通后的通风系统调整的准备工作，预计贯通后的风流方向、风量和瓦斯量的变化情况，明确调整风流设施的布置和要求。

2．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。向前掘进的工作面每次爆破前，必须设专人和瓦检员共同到停掘的工作面检查工作面及其回风流的瓦斯浓度，瓦斯浓度超限时，必须先停止在掘工作面的工作、然后处理瓦斯，只有在2个工作面及其回风流中的瓦斯浓度都在1. 0％以下时，在掘工作面方可爆破每次爆破前，2个工作面入口必须有专人警戒。

3．贯通后。必须停止采区内的一切工作，立即调整通风系统风流稳定后，方可恢复工作。

许多煤矿在贯通时，由于爆破打通对方的巷道，双方没有及时调整好通风系统，也没有很好地检查瓦斯，引起瓦斯爆炸事故。例如1987年贵州水城的木冲沟煤矿东部采区1111工作面，在运愉巷与工作面开切眼贯通时，由于切眼停止工作，风筒维护不好，切眼迎头处

于无风状态，瓦斯积聚；在运输巷向前贯通时，炮眼和装药量均不符合作业规程的规定，最小抵抗线不足，造成爆破时打通炮，爆破火焰引爆了切眼内积聚的瓦斯，引起瓦斯爆炸，同时，由于采区周围盲巷较多、煤尘大，引发了3次瓦斯煤尘连续爆炸，波及损坏巷道达2250m,死亡84人，给国家造成了巨大的损失。

五、通风设施

（一）矿井主要通风设施

在矿井正常生产中，为保证风流按设计的路线流动，在灾变时期仍能维持正常通风或便于风流调度，要在通风系统中设置一系列的构筑物，这些构筑物称通风设施。通风设施按其作用可分为4类：隔断风流的设施；引导风流的设施；调节控制风量的设施。煤矿井下常见的通风设施有风门、风桥、密闭、凤窗等。

1．风门。可以使人员和车辆通过又能阻断风流的通风设施。在建有风门的巷道中，至少要有两道风门，间距要大于运输设备的长度，以便一道风门开启时，另一道风门是关闭的。风门分为普通风门和自动风门两类。普通风门是利用人力开启，利用自重和风压差来实现自行关闭。自动风门是利用机械转动、电动、气动和水动的原理来开启和关闭风门的。

2．档风墙（密闭）。设置在需要隔断风流，同时又不需要通车行人的巷道中的构筑物，叫挡风墙或叫密闭。用它来封闭采空区、火区和废弃的旧巷区。密闭的构造按服务年限可分为临时密闭和永久密闭两类；按密闭的用途可划分为：通风密闭、防火密闭、防水密闭、防爆闭。

3．风桥。在进风与回风平面相遇地点，必须设置风桥，构成立体交叉风路，使进风与回风开，互不相混，如图4-9所示。按其服务年限和巷道中通过风量大小的不同，风桥可分为绕道风桥、混凝土或料石风桥和铁筒式风桥。

4．调节风窗。在井联风路中，若一个风路中风量需要增加，而另一风路的风量有余．则可在后一风路中安设调节风窗，使并风路中的风量按需供应，达到风量调节的目的。调节风窗就是在风门或风墙上方，开一个面积可调的窗口，利用小窗口的面积调动来调节风量．

（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。质量不符合规定的通风设施对煤矿安全生产有很大影响。因为对通风设施进行破坏或不按规定使用而造成的事故时有发生，如2000年，某矿井掘进工作面采用全风压通风，由于掘进工作面风量大，温度低，作业人员违章擅自把纵向风墙的风门打开，造成风流短路、掘进工作面瓦斯积聚，瓦斯检查员漏检，放炮员

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违章爆破引起瓦斯爆炸，造成7人死亡。

六、矿井反风

矿井反风是当矿井发生灾变时所采取的一项重要的控制风流的救灾措施。当井下发生火灾时，利用预设的反风设施，改变火灾所产生的高温、有害气体的流动方向、限制火灾影响区域，安全撤出受灾害威胁人员的安全技术措施。生产矿井的反风有全矿性反风和局部反风两种形式。

全矿性反风

全矿性反风就是使全矿井总进风、回风巷道及采区主要进风、回风巷道的风流全面反向的反风方式。当矿井进风井口附近，井筒，并底车场（包括井底车场主要硐室）及和井底车场直接相通的大巷（如中央石门、运输大巷）发生火灾时，应采用全矿性反风，全矿性反风主要通过如下3种方法实现：

1．反风道反风。利用主要通风机设置的专用反风道和控制风门，使通风机的排风口与反风道相联，风流由风硐压入回风道，使风流方向反向，这种方法叫反风道反风。无论轴流式和离心式主要通风机都可以用这种方法。图4-12所示为离心式通风机反风道反风方法示意图。该反风方法要求矿井建设时期就建立相应的反风装置。施工工程量较大，矿井正常生产时有一定漏风，基建投资大，反风时使用设备多，实施反风工作比较复杂。

2．反转反风。利用主要通风机反转，使风流反向的方法，称为反转反风。只有采用轴流式主要通风机，方可采用这种反风方法。此种反风方式其建设费用小，反风方便，但反风风量较小。

3．无反风道反风。利用备用的主要通风机机体作为反风道，实现反风的方法，称为无反风道反风。如图4一13。此种反风方式对装有备用通风机的可以采用。此种方法基建附加投资小，但反风时阻力大，反风不方便，同时采用此种反风必须保证反风后，备用通风机能迅速恢复正常状态。

当矿井进行反风时，要注意井下采空区、密闭区多种有害气体的涌出情况及瓦斯涌出情况。由于在反风作业时井下空气压力发生重大变化，多种有害气体涌出也发生变化；抽出式通风在反风作业时改为压入式，使井下压力大幅增加，使瓦斯及有害气体涌出量小于正常通风时的涌出量；压入式通风在反风作业时，改为抽出式通风，；井下空气压力大幅降低，使瓦斯及有害气体涌出量大幅增加，对反风时的安全有较大影响。

为确保每个生产矿井具备全矿性反风能力，《规程》规定：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，主要通风机供给风量不小于正常风量的40％。每季度至少检查一次反风设施；每年应进行一次反风演习；当矿井通风系统有较大变化时，也应进行一次反风演习；北方地区矿井应在冬季结冰期进行反风演习。反风演习持续时间不应小于矿井最远地点撤人到地面所需的时间，且不得少于

2h。

局部反风

在井下采区内发生火灾时，主要通风机保持正常运转，通过调整采区内预设风门的开关状态，实现采区内部部分巷道风流反向，把火灾烟流直接引向回风巷道。防止火灾烟流

侵入回采工作面，威胁人员健康，影响正常生产。在进行采区的设计时，应考虑布置局部反风系统，包括局部反风联络巷道和反风风门等设施，这些反风设施均应采用不燃性材料制作。每组风门均安设两道。采区局部反风系统的巷道布置和反风风门如图4一14所示。

这些反风设施应在采区布置中提前设置．而且无人在附近工作时，应有远程控制装置，以免发生火灾时，不能及时反风，或因火势大，温度高，救护人员无法接近风门。

七、井巷风速的测定及井巷通过风量的计算

空气流动的速度称为风流速度，简称风速，以单位时间内流经的距离表示，常用单位为m/s。井巷中实际通过的风量是指单位时间内通过井巷断面的空气体积，常用单位为m3/min或m3/S。井巷中的风流速度和通过的风量是矿井通风的主要参数之一。

（一）测算风速和风量的目的

测算井巷中的风速和通过的风量的主要目的在于：

1．检查各用风地点实际得到的风量是否满足设计要求。

2．检查各井巷中的实际风速是否符合《规程》之规定。

3．检查漏风情况。测量风速、计算风量是矿井通风工作的基本操作技能之一，也是检查、分析、改善矿井通风工作的重要手段。

《规程》规定：矿井必须建立测风制度，每10天进行1次全面测风。对采掘工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。应根据测风结果采取措施，进行风量调节。

（二）井巷断面上的风速分布

空气在井巷中流动时，由于空气的粘性和井巷壁面摩擦的影响，风速在井巷断面上的分

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布是不均匀的。一般来说，在巷道的轴心部分风速最大，而靠近巷道周壁风速最小，如图9一1所示。通常所说的井巷中的风速都是指某断面的平均风速。

（三）测风仪器

1．测风仪器的种类

矿井使用的风表有机械式风表、电子式风速仪、风速传感器、压差计和皮托管，所有的测风仪器都必须经过计量检定部门的计量检定，取得合格证后方可在煤矿中使用。

机械式风速表分为叶式风速表和杯式风速表，但煤矿普遍使用的是叶式风速表。风速表按测量范围分为：高速风表，测定大于10m/s以上的风速；中速风表，测定0.5－10m/s的风速；低速风表，测定0.5－5m/s的风速。测定时可根据井巷风速的情况选择合适的风速表。

2．风表校正曲线

不论使用什么方法测风速，所得的数值均不是实际风速。因机械式风表有摩擦力的影响，所以所测的指针数和实际风速不相符。为此，任何一块风速表都有需要用实验方法绘出测定风速与实际风速对照曲线表，该表称为风表的校正曲线，如图4-6所示。根据风表的校正曲线可求出风表校正方程（也可以直接从表中读出井巷实际风速数），即按公式（(4-6)求出巷道的实际风速：

函数式    v真= av表＋b         (9一23)

式中VA—实际真正的风速，简称真风速，

时 S;

a—校正常数，决定于风表的构造尺

寸；

b—表明风表启动初速度的常数，决定

于风表的惯性及摩擦力；

v表—风表指针指示的风速，简称表速，

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)

图9-5风速计校准曲线

（四）测风方法

前面讲述过，空气在井巷中流动时，风速在井巷断面上的分布是不均匀的（图9一1)。为了准确地测定井巷的平均风速，通常采用的方法是：

1．线路法和分格定点法

按风表在井巷中移动的方式划分，测风方法可分为线路法和分格定点法。

（1）线路法。风表沿预定路线均匀移动，lmin内走完全部路程。风表移动“线路”有多种形式，图9一6所示为其中的1种。

（2）分格定点法。将整个井巷断面划分为若干大致相等的方格，使风表在每格内停留

相等的时间，lmin内测完全部方格。图9一7所示为9点法；另外，还有3点法等。

2．侧身法和迎面法

按测风员的工作姿势，即测风员和井巷及风流的相对位置关系划分，测风方法可分为

侧身法和迎面法。

（1）侧身法。测风员背向巷道壁站立，手持风表，将手臂向风流垂直方向伸直进行测风的方法，称为侧身法。

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