煤礦瓦斯檢查工安全基本知識
第一節 煤礦地質(zhì)基本知識
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、厚度及其變化是評價(jià)煤田經(jīng)濟價(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
煤層是地殼運動(dòng)的產(chǎn)物。它是在地殼緩慢下降過(guò)程,由泥炭層經(jīng)煤化作用轉變而成的。
1．當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(cháng)期持續的均衡狀態(tài)，就會(huì )形成厚煤層或巨厚煤層，如圖2－la所示。
2．當地殼沉降速度大于植物遺體堆積速度時(shí)，植物來(lái)小及供應，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，成為煤層頂板或為煤層中的夾矸，如圖2－1b、c所示。
3．當地殼沉降速度小于植物遺體堆積速度時(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(guò)程中，會(huì )有多次小型振蕩運動(dòng)因此可出現多煤層沉積?？傊?，地殼運動(dòng)的性質(zhì)對煤層的形成，煤層層數和厚度等都有直接的關(guān)系。
（二）煤層的項、底板
位于煤層的上覆、下伏巖層稱(chēng)為煤層的頂、底板。煤層頂、底板巖石的性質(zhì)、強度及含水性對采煤工作有直接影響。它是確定巷道支護方式，選擇采空區處理方法的重要依據。
1．頂板：位于.煤層的上
覆巖層，稱(chēng)為煤層的頂板。
根據巖性、厚度及采煤過(guò)程
中垮落的難易程度，頂板分
為三種類(lèi)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(guò)程中，常常隨采隨落，不易維護。
（2）直接頂：覆蓋在偽頂之上的巖層，常為數米厚的粉砂巖、頁(yè)巖、泥巖等。它比偽穩定，在采煤過(guò)程中，經(jīng)常在采過(guò)一段時(shí)間后自行垮落，少數砂巖層需要進(jìn)行人工放頂。
（3）老頂（又稱(chēng)基本頂）：位于直接頂之上的巖層，稱(chēng)為老頂。一般為厚層的粗砂巖、礫巖或石灰巖。采空后，較長(cháng)時(shí)間內不易垮落，僅發(fā)生緩慢變形。
2．底板：位于煤層之下的巖層，稱(chēng)為煤層的底板。它分為直接底和老底兩種類(lèi)型。
（4）直接底：直接位于煤層之下的巖層，稱(chēng)直接底板。厚數十厘米，多為富含植物根化石的泥巖和泥質(zhì)頁(yè)巖。由于這種巖石遇水后膨脹，容易引起底鼓現象，可造成運輸線(xiàn)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巖。
煤層頂、底板的發(fā)育程度受當時(shí)沉積作用和后期構造運動(dòng)的影響，因此不同地區的煤層頂底板性質(zhì)及發(fā)育程度不同。有的煤層頂底板發(fā)育完好，幾種類(lèi)型的頂底板都有；有的煤層缺少某種類(lèi)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(chēng)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(lái)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(lái)表示。
I．走向
傾斜巖層的層面與水平面的交線(xiàn)，稱(chēng)為走向線(xiàn)。走向線(xiàn)上各點(diǎn)的高程都相等。走向線(xiàn)兩端的延伸方向，稱(chēng)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。
當巖層
是個(gè)平面時(shí)其走向線(xiàn)為一條直線(xiàn)，各點(diǎn)走向不變；當巖層面為曲面時(shí)，其走向線(xiàn)為一條曲線(xiàn)，各點(diǎn)走向發(fā)生變化。
2．傾向
巖層層面上垂直于走向線(xiàn)，并沿層面傾斜向下引出的直線(xiàn)AD,叫真傾斜線(xiàn)。真傾斜線(xiàn)在水平面上的投影線(xiàn)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(xiàn)AB或AC,稱(chēng)為視傾斜線(xiàn)，如圖2-8所示。
3．傾角
真傾斜面線(xiàn)AD與其在水平面上的投影線(xiàn)的夾角α，稱(chēng)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(xiàn)與其在水平面上的投影線(xiàn)的夾角，稱(chēng)為視傾角，又稱(chēng)偽傾角，如β角。視傾角永遠小于真傾角
4．巖層產(chǎn)狀要素在煤礦生產(chǎn)中的意義
根據巖層產(chǎn)狀要素的概念，能夠很快掌握巷道系統。因為井下巷道雖多，但基本上是根據巖層產(chǎn)狀布置的。其中，沿走向方向布置的巷道有：集中運輸大巷、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(mén)、上山、下山、開(kāi)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(cháng)壁采煤法；近水平煤層一般用傾斜長(cháng)壁采煤法；急傾斜煤層可用倒臺階采煤法等。另外，井下許多巷道的布置，坡度一般要根據需要和煤層傾角關(guān)系來(lái)確定。
二、煤礦地質(zhì)構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，且在一定范圍內是連續完整的。由于受到地殼運動(dòng)的影響，使巖層的形態(tài)發(fā)生了變化，甚至產(chǎn)生裂縫和錯動(dòng)，使巖層失去完整性，這些由地殼運動(dòng)造成的巖層的空間形態(tài)稱(chēng)為地質(zhì)構造。
地質(zhì)構造的形態(tài)多種多樣，概括起來(lái)可分為單斜構造、褶皺構造和斷裂構造。
1．單斜構造
由于地殼運動(dòng)的影響，地殼表層中的巖層絕大部分是傾斜的，極少數是水平或接近水平的。在一定范圍內，煤層或巖層大致向一個(gè)方向傾斜，這樣的構造形態(tài)稱(chēng)為單斜構造。單斜構造往往是其他構造形態(tài)的一部分，或是褶曲的一翼，或是斷層的一盤(pán)。
2．褶皺構造
巖層受地殼運動(dòng)水平力的作用發(fā)生變形，呈現波狀彎曲，但仍保持了巖層的連續性和完整性的構造形態(tài)叫褶皺。如圖3-2所示。褶皺構造中的每一個(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?xún)蓚认蛑虚g傾斜。
背斜或向斜凸凹部分的頂部稱(chēng)為褶曲的軸部，兩側稱(chēng)為褶曲的翼部。背斜和向斜在位置上往往是彼此相連的。
3．斷裂構造
巖層受力后遭到破壞，形成斷裂，失去了連續性和完整性的構造形態(tài)叫斷裂構造。
根據巖層斷裂后兩側巖塊有無(wú)顯著(zhù)位移，可把斷裂構造分為裂隙和斷層兩大類(lèi)。
1）裂隙及其分類(lèi)
（1）裂隙。斷裂面兩側巖層沒(méi)有發(fā)生明顯位移的斷裂構造。
若干有規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(chēng)為節理。
（2）裂隙的分類(lèi)。根據裂隙形成的原因，裂隙可分為3類(lèi)：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，煤層中都有原生裂隙；構造裂隙。受構造變動(dòng)作用力所形成，也叫外裂隙。在煤層和圍巖中常見(jiàn)，且與原生裂隙斜交。在褶皺的煤層中可見(jiàn)到多組構造裂隙，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巖層產(chǎn)生明顯位移的構造變動(dòng)。斷層部位巖層的完整性和連續性遭到破壞，是一種常見(jiàn)的主要地質(zhì)構造現象。斷層在地殼中分布廣，形態(tài)和類(lèi)型多，規模與分布因地而異。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律，對于尋找斷失的煤層，合理安排巷道布置，預防災害發(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。斷層面少數是比較規則的平面，多數是波形起伏的曲面。斷層面的空間位置，也可用產(chǎn)狀要素——走向、傾向和傾角來(lái)描述；斷層線(xiàn)，即斷層面與地面
的交線(xiàn)，是斷層面在地面的出露線(xiàn)，它反映了斷層的延伸方向。斷層線(xiàn)隨斷層面的產(chǎn)狀及地形起伏的情況不同，有時(shí)是直線(xiàn)，有時(shí)是曲線(xiàn)。斷層面與水平面的交線(xiàn)亦稱(chēng)為斷層線(xiàn)，在水平切面圖上它表示斷層的真正走向；斷盤(pán)，是指被斷層層面分開(kāi)的兩側巖體。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(pán)稱(chēng)為上盤(pán)，之下的斷盤(pán)稱(chēng)為下盤(pán)；根據斷盤(pán)與斷層面的相對運動(dòng)，沿斷層面相對上升的斷盤(pán)稱(chēng)為上升盤(pán)，相對下降的斷盤(pán)稱(chēng)為下降盤(pán)，上盤(pán)可以是上升盤(pán)也可以是下降盤(pán)，下盤(pán)同樣如此。如果斷層面是直立的，就無(wú)所謂上、下盤(pán)之分，這時(shí)可采用方位命名，如東盤(pán)、西盤(pán)、北東盤(pán)、南西盤(pán)等；方向線(xiàn)，即斷層面與煤層的交線(xiàn)，又叫斷層交線(xiàn)、文跡線(xiàn)；落差與平錯，橫切或斜切斷層的剖面內，上下盤(pán)同一巖層層面與斷層線(xiàn)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。落差僅表示上下盤(pán)同一巖層層面的高程差，并不考慮兩個(gè)面的相對錯移方向。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(lèi)
（1）根據斷層兩盤(pán)相對位移方向的不同，斷層可分為3種基本類(lèi)型，如圖3－4所示。
正斷層：上盤(pán)相對下降，下盤(pán)相對上升，兩盤(pán)在垂直及水平面上的投影呈分開(kāi)狀態(tài)的斷層，斷層傾角一般大于45°；逆斷層：上盤(pán)相對上升，下盤(pán)相對下降，兩盤(pán)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(pán)沿著(zhù)斷層面走向方向相對移動(dòng)，以及兩盤(pán)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(xiàn)也常呈直線(xiàn)，它是在擠壓應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(jiàn)。在地質(zhì)構造復雜的地帶，斷層常以組合形式出現，成為階梯狀斷層、地壘或地塹，如圖3-5所示。
(2）根據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，可使同一巖層重復出現
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
層兩側巖層露頭中斷而出現交錯的不連續狀態(tài)；斜交斷面，斷層
走向與巖層走向斜交。
上述各種斷層分類(lèi)，在實(shí)際應用中常常結合起來(lái)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)構造對煤層瓦斯含量和涌出的影響
地質(zhì)構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)構造有利于瓦斯的儲存，而開(kāi)放型地質(zhì)構造有利于瓦斯
排放。
開(kāi)放型的斷層兩盤(pán)是分離運動(dòng)，斷層為煤層瓦斯排放提供r
通道，在這類(lèi)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(pán)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增大。
背斜構造的軸部通常比相同深度的兩翼瓦斯含量高，特別是
當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(kāi)
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
為當開(kāi)采面接近向斜軸部時(shí)，瓦斯的補給區域越來(lái)越窄小，補給
的瓦斯量減少所造成的。
第二節礦井開(kāi)拓方式
一、礦井開(kāi)拓方式
&n
bsp; 礦井開(kāi)拓巷道在井田內的布置形式稱(chēng)為礦井開(kāi)拓方式，包括：
井簡(jiǎn)形式、數目和位置的確定，開(kāi)采水平的確定；劃分采區；布
置井底車(chē)場(chǎng)和大巷；確定開(kāi)采程序和礦井延深等問(wèn)題．
通常以井筒的形式表示礦井的開(kāi)拓方式，因此，礦井開(kāi)拓方
式有：斜井開(kāi)拓、立井開(kāi)拓、平響開(kāi)拓和綜合開(kāi)拓4種類(lèi)型．
（一）抖井開(kāi)拓
斜井開(kāi)拓是利用傾斜巷道由地面進(jìn)人，并通過(guò)一系列巷道到達
煤層的一種開(kāi)拓方式，主要有兩種形式：片盤(pán)斜井和分區式斜井。
1·片盤(pán)斜井
片盤(pán)斜井是斜井開(kāi)拓中最簡(jiǎn)單的一種形式，多用在煤田的淺
部地區。
片盤(pán)斜井的基本特點(diǎn)是，井田沿走向不劃分采區，沿傾斜方
向按一定標高劃分為若千段（稱(chēng)之為片盤(pán)），片盤(pán)兩側各布置一個(gè)
工作面，由井田邊界后退式連續開(kāi)采．
圖3-7所示為一片盤(pán)斜井開(kāi)拓。井田沿傾斜方向劃分為4個(gè)
片盤(pán)，片盤(pán)斜長(cháng)近似等于工作面長(cháng)度。
片盤(pán)斜井的開(kāi)掘程序是，在井田走向中部沿煤層開(kāi)掘主、副
井，兩斜井平行相距30-40m，掘至第一片盤(pán)下部邊界時(shí)，掘片
盤(pán)甩車(chē)場(chǎng)，再向兩翼掘片盤(pán)運輸巷及輔巷，在片盤(pán)上部邊界掘片
盤(pán)回風(fēng)巷，一直掘至井田邊界，沿煤層傾斜方向開(kāi)掘開(kāi)切眼貫通
運輸巷和回風(fēng)巷?；夭晒ぷ髅鎻拈_(kāi)切眼開(kāi)始，向井筒方向連續推
進(jìn)，到達井筒附近30-40m時(shí)停止回采，留作井筒保護煤柱。
在第一片盤(pán)采完之前，為保證回采工作正常接續，應提前延
深井筒，布置出第二片盤(pán)工作面，上一片盤(pán)運輸巷可作為下一片
盤(pán)的回風(fēng)巷。
第四章 礦井通風(fēng)技術(shù)
礦井通風(fēng)是煤礦的一項重要工作，其基本任務(wù)是：①向井下各工作場(chǎng)所連續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械設備正常運轉，進(jìn)而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。④增強礦井的防災、抗災能力，實(shí)現礦并的安全生產(chǎn)。
第一節 礦內空氣
一、井下氣體成分
礦內空氣是指礦井井巷內氣體的總稱(chēng)。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。礦內空氣的主要來(lái)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 %) ,氮氣〔占79.0%)、二氧化碳（占0.04%)組成。此外．地面空氣中還有數量不定的水蒸氣、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(wú)色、無(wú)味、無(wú)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，人體在靜止狀態(tài)下耗氧量約為0.25L／min，在工作時(shí)耗氧量為l～3L／min。當濃度小于17％時(shí)，呼吸困難，心跳加快；當濃度小于15％時(shí)，無(wú)力進(jìn)行勞動(dòng)；當濃度小于12％時(shí)，會(huì )有生命危險；當濃度小于3％時(shí)，立即死亡。氧能夠助燃，易使多種元素氧化?！兑幊獭芬幎ú删蚬ぷ髅孢M(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(wú)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(guò)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，嚴重時(shí)可能造成人員的酸中毒或窒息?！兑幊獭芬幎ǎ翰删蚬ぷ髅孢M(jìn)風(fēng)流中，二氧化碳濃度不得超過(guò)0.5％。
礦井中二氧化碳的主要來(lái)源是：煤層中涌出，煤和有機物的氧化，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(yíng)城煤礦，曾在1975年6月13日發(fā)生過(guò)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．氮氣（NO2）氮氣是一種惰性氣體，它本身無(wú)毒、不助燃、也不能供人呼吸，在空氣中的氮氣含量過(guò)高時(shí)，會(huì )造成“高氮窒息”事故。例如河南省平煤集團一礦
（二）井下各種有害氣體的來(lái)源及其性質(zhì)
在煤礦生產(chǎn)過(guò)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(jiàn)本書(shū)第六章）。
2．一氧化碳（CO）。一氧化碳CO是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)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具有強烈的毒性，對人體有較大的危害，其主要原因是人體內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(jiàn)表4—1?？諝庵械囊谎趸嫉闹饕獊?lái)源有：井下爆破、礦井火災、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(wú)色、有臭雞蛋味的氣體，相對密度為1.10,易溶于水，對眼睛及呼吸系統有強烈的刺激作用。煤礦井下的硫化氫主要來(lái)源是：有機物的腐爛、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組織，使血液中毒，經(jīng)過(guò)6～24h后，肺腫發(fā)展，呈現嚴重咳嗽，并吐黃色的痰，還會(huì )出現劇烈的頭痛、嘔吐，人會(huì )很快死亡。二氧化氮的濃度達0.004％時(shí)，即會(huì )出現喉嚨受刺激、咳嗽、胸部發(fā)疼現象；達到0.01％時(shí)，短時(shí)間內會(huì )出現嚴重咳嗽、聲帶痙攣、惡心、嘔吐、腹疼、瀉肚等癥狀；當達到0.025％時(shí)，短時(shí)間內人即會(huì )很快死亡。煤礦井下二氧化氮的來(lái)源主要是井下爆破工作。
5．二氧化硫（SO2）。二氧化硫是無(wú)色、有強烈硫磺味及酸味的氣體，相對密度為2.22,易溶于水。當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胞組織，使肺及支氣管發(fā)炎。當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；達到0.05％時(shí)，能引起急性支氣管炎，肺水腫，在短時(shí)間內有致命危險。煤礦井下二氧化硫的主要來(lái)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(wú)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。氨氣有很強的毒性，能刺激皮膚和上部呼吸道，能?chē)乐負p傷眼睛。煤礦井下氨氣的主要來(lái)源有：硝銨炸藥的分解、有機物的氧化腐爛。
（三）防治井下有害氣體的措施
1．加強通風(fēng)，排除或沖淡井下各種有害氣體或粉塵，使其濃度在《規程》規定的濃度以下。詳見(jiàn)表4-2。
2．加強檢查，掌握礦井各種有害氣體涌出情況、防止發(fā)生事故。當進(jìn)入某些老巷及通風(fēng)不良的巷道時(shí)，應首先檢查瓦斯、二氧化碳及其他有害氣體的濃度，只有確認對人無(wú)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，設警標、揭
示牌。
5．加強個(gè)體防護，如攜帶自救器等。
三、礦內氣候條件
礦內氣候條件是指礦內空氣的溫度、濕度和風(fēng)速的綜合效應。
（一）礦內空氣的溫度
空氣的溫度是影響礦內氣候條件的主要因素，氣溫過(guò)高，影響人體散熱，破壞身體熱平衡，使人感到不適；氣溫過(guò)低，人體散熱過(guò)多，容易引起感冒，嚴重時(shí)引起井筒結冰，造成事故。例如1995年2月5日，內蒙古某礦主副立井開(kāi)拓，主井提煤少量進(jìn)風(fēng)，無(wú)采暖設施，副井進(jìn)風(fēng)有暖風(fēng)，溫度符合要求。春節放假后進(jìn)行檢修，主井無(wú)提升任務(wù)，副井檢修，在沒(méi)有安全措施的情況下，從主井提升人員，12人進(jìn)入箕斗，當箕斗提升到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。
《煤礦安全規程》規定：
1．生產(chǎn)礦井采掘工作面的空氣溫度不得超過(guò)26℃;機電酮室的空氣溫度不得超過(guò)30℃。當空氣溫度超過(guò)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(guò)30℃；機電設備嗣室的空氣溫度超過(guò)34℃，必須停止作業(yè)。當井下的氣溫過(guò)高時(shí)，要采取降溫措施；當氣溫過(guò)低時(shí)、要采取空氣預熱措施。
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)間內所流經(jīng)的距離，稱(chēng)之為井巷中的風(fēng)速，簡(jiǎn)稱(chēng)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(zhù)礦井安全生產(chǎn)。井巷中的風(fēng)速應符合《煤礦安全規程》的規定。詳見(jiàn)表4一3,
氣候條件是空氣溫度、濕度和風(fēng)速三者的綜合結果，因此，氣候條件的優(yōu)劣，不能從單獨測定某個(gè)因素的值來(lái)評定，而必須測定其綜合結果。目前，一般采用卡他計來(lái)測定礦井氣候條件
第二節 礦井通風(fēng)系統
礦一井通風(fēng)系統是指礦井通風(fēng)方式、通風(fēng)方法、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò )和通風(fēng)設施的總稱(chēng)。它包括從進(jìn)風(fēng)到回風(fēng)的全部路線(xiàn)。安全可靠的通風(fēng)系統是礦井的安全保證。
《規程》對礦井通風(fēng)系統的基本要求是：
1．進(jìn)風(fēng)井口必須布置在不受粉塵、灰土、有害和高溫氣體侵擾的地方，并能防洪、防凍。礦井排風(fēng)和主通風(fēng)機噪音不得造成公害。
2．箕斗提升井或裝有帶式輸送機的井筒兼作進(jìn)風(fēng)井時(shí)，必須符合《規程》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施。且漏風(fēng)率不得超過(guò)15%,裝有帶式輸送機的井筒兼作回風(fēng)井，井簡(jiǎn)中的風(fēng)速不得超過(guò)6m/s,且必須裝有甲烷斷電儀。
3．礦井必須采用機械通風(fēng)。主要通風(fēng)機或分區的主通風(fēng)機必須安裝在地面，主要通風(fēng)機要設防爆門(mén)（蓋）、反風(fēng)設施和專(zhuān)用供電線(xiàn)路。
4．禁止把兩個(gè)獨立通風(fēng)的礦井合并為一個(gè)通風(fēng)系統。若礦井有幾個(gè)出風(fēng)并，則各通風(fēng)子系統需保持獨立。各水平、各采區風(fēng)流保持獨立，進(jìn)、回風(fēng)流嚴格分開(kāi)。
5．多臺通風(fēng)機聯(lián)合運轉應穩定可靠，總進(jìn)風(fēng)和總回風(fēng)巷斷面積不宜過(guò)小，盡量減少公共風(fēng)路的風(fēng)阻，防止多臺風(fēng)機相互影響。
6．盡可能采用并聯(lián)通風(fēng)系統，并使各條風(fēng)路的阻力接近相等。避免在通風(fēng)系統中設置過(guò)多的風(fēng)橋、風(fēng)門(mén)、調節風(fēng)窗等通風(fēng)構筑物。
一、礦井通風(fēng)的方法
根據風(fēng)流獲得動(dòng)力的來(lái)源不同，礦井通風(fēng)的方法可分為自然通風(fēng)和機械通風(fēng)。根據礦井通風(fēng)壓力狀態(tài)分為正壓通風(fēng)和負壓通風(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(chēng)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：根據空氣密度計算公式：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)期內影響著(zhù)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(zhù)重要作用，而且它在夏季內可能會(huì )出現風(fēng)流的反向，這在通風(fēng)管理工作中，應予以充分重視，特別是高瓦斯礦井尤應注意。
（二）機械通風(fēng)。利用通風(fēng)機運轉產(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(chēng)之為機械通風(fēng)。根據通風(fēng)機的工作方式不同，可分為抽出式通風(fēng)（負壓通風(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)火嚴重、塌陷區廣的煤層的開(kāi)采。
二、礦并通風(fēng)方式
（一）中央式通風(fēng)系統
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
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。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．分區對角式：進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向中央，每個(gè)采區各有一個(gè)出風(fēng)井。
（三）混合式通風(fēng)系統
進(jìn)風(fēng)井與出風(fēng)井由3個(gè)以上井簡(jiǎn)，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：根據煤層賦存條件、煤層埋藏深度、井田面積、走向長(cháng)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)濟上合理和技術(shù)上可行的基礎上，經(jīng)過(guò)比較而定。
三、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò )
礦井通風(fēng)系統的井巷聯(lián)接關(guān)系一般比較復雜，為了便于分析通風(fēng)系統中各井巷間的聯(lián)接關(guān)系及特點(diǎn)，把礦井或采區中風(fēng)流分岔、匯合線(xiàn)路的結構形式和控制風(fēng)流的通風(fēng)構筑物
通常用不按比例不反映空間關(guān)系的單線(xiàn)條示意圖來(lái)表示通風(fēng)系統的示意圖叫通風(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(chēng)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)側發(fā)生災害時(shí)將影響到回風(fēng)側，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(kāi)，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(chēng)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??；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)巷道上構成的系統稱(chēng)為角聯(lián)系統，其網(wǎng)絡(luò )圖稱(chēng)為角聯(lián)網(wǎng)絡(luò )。橫跨于并聯(lián)分路上的井巷稱(chēng)為對角巷或對角風(fēng)路若僅有一條對角風(fēng)路的角聯(lián)網(wǎng)絡(luò )，稱(chēng)為簡(jiǎn)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(chēng)為復雜角聯(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)流方向是穩定的，而在對角風(fēng)路中的風(fēng)流方向不穩定，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(wú)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(lái)不少困難和麻煩．在礦井設計中，應盡量避免出現角聯(lián)網(wǎng)絡(luò )。
四、采區通風(fēng)系統
采區通風(fēng)系統是指礦井風(fēng)流經(jīng)主要進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)入采區，流經(jīng)采區進(jìn)風(fēng)巷道，清洗采掘工作面、硐室和其他用風(fēng)巷道后，沿采區回風(fēng)巷排至礦井主要回風(fēng)巷的整個(gè)網(wǎng)絡(luò )。
采區通風(fēng)系統主要取決于采區巷道布置和采煤方法，同時(shí)要滿(mǎn)足采區通風(fēng)的特殊要求。在確定采區通風(fēng)系統時(shí)，必須遵守安全、經(jīng)濟、技術(shù)合理等原則
（一）對采區通風(fēng)系統的基本要求
1．采區必須有獨立的風(fēng)道，實(shí)行分區通風(fēng)。采區進(jìn)、回風(fēng)巷必須貫穿整個(gè)采區的長(cháng)度或高度。嚴禁將一條上山、下山或盤(pán)區的風(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、硐室都應采用獨立通風(fēng)。采用串聯(lián)通風(fēng)時(shí)，必須遵守《規程》的有關(guān)規定。
3
．按瓦斯、二氧化碳、氣候條件和工業(yè)衛生的要求，合理配風(fēng)。要盡量減少采區漏風(fēng)，并避免新風(fēng)到達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(jiǎn)單，以便在發(fā)生事故時(shí)易于控制和撤離人員，為此應盡量減少通風(fēng)筑物的數量，要盡量避免采用對角風(fēng)路，無(wú)法避免時(shí)，要有保證風(fēng)流穩定性的措施。
5．要有較強的抗災和防災能力，為此要設置防塵線(xiàn)路、避災線(xiàn)路、避難碉室和災變時(shí)的風(fēng)流控制設施，必要時(shí)還要建立抽放瓦斯、防塵和降溫設施。
6．采掘工作面的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)不得經(jīng)過(guò)采空區或冒頂區。
7．采區內布置的機電碉室、絞車(chē)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(guò)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(guò)絞車(chē)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)系統的類(lèi)型
回采區段的通風(fēng)系統是由工工作面的進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷和上作面組成。當礦井采用走向長(cháng)壁后退式采煤法時(shí)，回采區段的通風(fēng)系統有U形、Z形、H形、Y形、W形和雙Z形等形式，如圖4 -8所示。
采區內各采掘工作面均應采用獨立通風(fēng)。若工作面之間不能形成獨立通風(fēng)，經(jīng)報批后，可以采用串聯(lián)通風(fēng)，但必須符合《規程》的有關(guān)規定。采掘工作面串聯(lián)通風(fēng)的有關(guān)規定：
《規程》規定：采煤工作面和掘進(jìn)工作面都應采用獨立通風(fēng)。同一采區內，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)的次數不得超過(guò)1次。
《規程》規定的串聯(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(guò)0.5%,其他有害氣體濃度都應符合《規程》的有關(guān)規定。
開(kāi)采有瓦斯噴出或煤與瓦斯突出的煤層．嚴禁任何兩個(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(chēng)為上行通風(fēng)。
2．下行通風(fēng)。當采煤工作面的進(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(chēng)為下行通風(fēng)。
上行風(fēng)與下行風(fēng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但普遍仍認為上行風(fēng)稍?xún)?yōu)于下行風(fēng)。因而（規程）對下行通風(fēng)有如下規定：有煤（巖）與瓦斯〔二氧化碳〕突出危險的采煤工作面不得采用下行通風(fēng)。
（四）擴散通風(fēng)與循環(huán)風(fēng)
1．擴散通風(fēng)。利用空氣中分子的自然擴散運動(dòng)，對局部地點(diǎn)進(jìn)行通風(fēng)的方式。由于擴散通風(fēng)沒(méi)有動(dòng)力裝置，而空氣分子的擴散運動(dòng)范圍是相當有限的。在正常情況下很難達到規程的要求，所以對擴散通風(fēng)只允許有選擇使用。
《規程》規定：如果碉室深度不超過(guò)6m，入口寬度不少于1. 5m，而無(wú)瓦斯涌出，可采用擴散通風(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)流中的現象稱(chēng)為循環(huán)風(fēng)。循環(huán)風(fēng)一般發(fā)生在局部通風(fēng)過(guò)程中，由于局部地點(diǎn)的風(fēng)流反復返回同一局部地點(diǎn)，有毒有害氣體和粉塵濃度越來(lái)越大，不僅使作業(yè)環(huán)境越來(lái)越惡化，同時(shí)也會(huì )由于風(fēng)流中瓦斯濃度不斷增加，引起瓦斯事故．
為了防止出現循環(huán)風(fēng)，《規程》規定：壓入式局部通風(fēng)機和啟動(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)機的吸入風(fēng)量，局部通風(fēng)機安裝地點(diǎn)到回風(fēng)口之間的巷道中的最低風(fēng)速必須符合規程的有關(guān)規定。
（五）巷道貫通時(shí)的通風(fēng)系統調整
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《規程》的規定。<>< p="">
> 1．貫通前。當兩個(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(mén)應做好地質(zhì)測量工作，掌握好貫通巷道附近的地質(zhì)構造、頂底板巖性和水文地質(zhì)等情況；通風(fēng)部門(mén)做好正常的通風(fēng)工作，并做好貫通后的通風(fēng)系統調整的準備工作，預計貫通后的風(fēng)流方向、風(fēng)量和瓦斯量的變化情況，明確調整風(fēng)流設施的布置和要求。
2．貫通時(shí)。必須由專(zhuān)人在現場(chǎng)統一指揮，只準一個(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，巷道口設置柵欄及警標。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，必須設專(zhuān)人和瓦檢員共同到停掘的工作面檢查工作面及其回風(fēng)流的瓦斯濃度，瓦斯濃度超限時(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)流中的瓦斯濃度都在1. 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(zhuān)人警戒。
3．貫通后。必須停止采區內的一切工作，立即調整通風(fēng)系統風(fēng)流穩定后，方可恢復工作。
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)調整好通風(fēng)系統，也沒(méi)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1111工作面，在運愉巷與工作面開(kāi)切眼貫通時(shí)，由于切眼停止工作，風(fēng)筒維護不好，切眼迎頭處
于無(wú)風(fēng)狀態(tài)，瓦斯積聚；在運輸巷向前貫通時(shí)，炮眼和裝藥量均不符合作業(yè)規程的規定，最小抵抗線(xiàn)不足，造成爆破時(shí)打通炮，爆破火焰引爆了切眼內積聚的瓦斯，引起瓦斯爆炸，同時(shí)，由于采區周?chē)は镙^多、煤塵大，引發(fā)了3次瓦斯煤塵連續爆炸，波及損壞巷道達2250m,死亡84人，給國家造成了巨大的損失。
五、通風(fēng)設施
（一）礦井主要通風(fēng)設施
在礦井正常生產(chǎn)中，為保證風(fēng)流按設計的路線(xiàn)流動(dòng)，在災變時(shí)期仍能維持正常通風(fēng)或便于風(fēng)流調度，要在通風(fēng)系統中設置一系列的構筑物，這些構筑物稱(chēng)通風(fēng)設施。通風(fēng)設施按其作用可分為4類(lèi)：隔斷風(fēng)流的設施；引導風(fēng)流的設施；調節控制風(fēng)量的設施。煤礦井下常見(jiàn)的通風(fēng)設施有風(fēng)門(mén)、風(fēng)橋、密閉、鳳窗等。
1．風(fēng)門(mén)?？梢允谷藛T和車(chē)輛通過(guò)又能阻斷風(fēng)流的通風(fēng)設施。在建有風(fēng)門(mén)的巷道中，至少要有兩道風(fēng)門(mén)，間距要大于運輸設備的長(cháng)度，以便一道風(fēng)門(mén)開(kāi)啟時(shí)，另一道風(fēng)門(mén)是關(guān)閉的。風(fēng)門(mén)分為普通風(fēng)門(mén)和自動(dòng)風(fēng)門(mén)兩類(lèi)。普通風(fēng)門(mén)是利用人力開(kāi)啟，利用自重和風(fēng)壓差來(lái)實(shí)現自行關(guān)閉。自動(dòng)風(fēng)門(mén)是利用機械轉動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)和水動(dòng)的原理來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉風(fēng)門(mén)的。
2．檔風(fēng)墻（密閉）。設置在需要隔斷風(fēng)流，同時(shí)又不需要通車(chē)行人的巷道中的構筑物，叫擋風(fēng)墻或叫密閉。用它來(lái)封閉采空區、火區和廢棄的舊巷區。密閉的構造按服務(wù)年限可分為臨時(shí)密閉和永久密閉兩類(lèi)；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)，必須設置風(fēng)橋，構成立體交叉風(fēng)路，使進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)開(kāi)，互不相混，如圖4-9所示。按其服務(wù)年限和巷道中通過(guò)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．調節風(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)路中安設調節風(fēng)窗，使并風(fēng)路中的風(fēng)量按需供應，達到風(fēng)量調節的目的。調節風(fēng)窗就是在風(fēng)門(mén)或風(fēng)墻上方，開(kāi)一個(gè)面積可調的窗口，利用小窗口的面積調動(dòng)來(lái)調節風(fēng)量．
（二）通風(fēng)設施對安全生產(chǎn)的影響
煤礦井下通風(fēng)設施是否合乎要求，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)量不符合規定的通風(fēng)設施對煤礦安全生產(chǎn)有很大影響。因為對通風(fēng)設施進(jìn)行破壞或不按規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(mén)打開(kāi)，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)是當礦井發(fā)生災變時(shí)所采取的一項重要的控制風(fēng)流的救災措施。當井下發(fā)生火災時(shí)，利用預設的反風(fēng)設施，改變火災所產(chǎn)生的高溫、有害氣體的流動(dòng)方向、限制火災影響區域，安全撤出受災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。當礦井進(jìn)風(fēng)井口附近，井筒，并底車(chē)場(chǎng)（包括井底車(chē)場(chǎng)主要硐室）及和井底車(chē)場(chǎng)直接相通的大巷（如中央石門(mén)、運輸大巷）發(fā)生火災時(shí)，應采用全礦性反風(fēng)，全礦性反風(fēng)主要通過(guò)如下3種方法實(shí)現：
1．反風(fēng)道反風(fēng)。利用主要通風(fēng)機設置的專(zhuān)用反風(fēng)道和控制風(fēng)門(mén)，使通風(fēng)機的排風(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(wú)論軸流式和離心式主要通風(fēng)機都可以用這種方法。圖4-12所示為離心式通風(fēng)機反風(fēng)道反風(fēng)方法示意圖。該反風(fēng)方法要求礦井建設時(shí)期就建立相應的反風(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)使用設備多，實(shí)施反風(fēng)工作比較復雜。
2．反轉反風(fēng)。利用主要通風(fēng)機反轉，使風(fēng)流反向的方法，稱(chēng)為反轉反風(fēng)。只有采用軸流式主要通風(fēng)機，方可采用這種反風(fēng)方法。此種反風(fēng)方式其建設費用小，反風(fēng)方便，但反風(fēng)風(fēng)量較小。
3．無(wú)反風(fēng)道反風(fēng)。利用備用的主要通風(fēng)機機體作為反風(fēng)道，實(shí)現反風(fēng)的方法，稱(chēng)為無(wú)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)機能迅速恢復正常狀態(tài)。
當礦井進(jìn)行反風(fēng)時(shí)，要注意井下采空區、密閉區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，《規程》規定：生產(chǎn)礦井主要通風(fēng)機必須有反風(fēng)設施，并能在10min內改變巷道中的風(fēng)流方向。當風(fēng)流方向改變后，主要通風(fēng)機供給風(fēng)量不小于正常風(fēng)量的40％。每季度至少檢查一次反風(fēng)設施；每年應進(jìn)行一次反風(fēng)演習；當礦井通風(fēng)系統有較大變化時(shí)，也應進(jìn)行一次反風(fēng)演習；北方地區礦井應在冬季結冰期進(jìn)行反風(fēng)演習。反風(fēng)演習持續時(shí)間不應小于礦井最遠地點(diǎn)撤人到地面所需的時(shí)間，且不得少于
2h。
局部反風(fēng)
在井下采區內發(fā)生火災時(shí)，主要通風(fēng)機保持正常運轉，通過(guò)調整采區內預設風(fēng)門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現采區內部部分巷道風(fēng)流反向，把火災煙流直接引向回風(fēng)巷道。防止火災煙流
侵入回采工作面，威脅人員健康，影響正常生產(chǎn)。在進(jìn)行采區的設計時(shí)，應考慮布置局部反風(fēng)系統，包括局部反風(fēng)聯(lián)絡(luò )巷道和反風(fēng)風(fēng)門(mén)等設施，這些反風(fēng)設施均應采用不燃性材料制作。每組風(fēng)門(mén)均安設兩道。采區局部反風(fēng)系統的巷道布置和反風(fēng)風(fēng)門(mén)如圖4一14所示。
這些反風(fēng)設施應在采區布置中提前設置．而且無(wú)人在附近工作時(shí)，應有遠程控制裝置，以免發(fā)生火災時(shí)，不能及時(shí)反風(fēng)，或因火勢大，溫度高，救護人員無(wú)法接近風(fēng)門(mén)。
七、井巷風(fēng)速的測定及井巷通過(guò)風(fēng)量的計算
空氣流動(dòng)的速度稱(chēng)為風(fēng)流速度，簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)速，以單位時(shí)間內流經(jīng)的距離表示，常用單位為m/s。井巷中實(shí)際通過(guò)的風(fēng)量是指單位時(shí)間內通過(guò)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(guò)的風(fēng)量是礦井通風(fēng)的主要參數之一。
（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(guò)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(mǎn)足設計要求。
2．檢查各井巷中的實(shí)際風(fēng)速是否符合《規程》之規定。
3．檢查漏風(fēng)情況。測量風(fēng)速、計算風(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。
《規程》規定：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)，應根據實(shí)際需要隨時(shí)測風(fēng)，每次測風(fēng)結果應記錄并寫(xiě)在測風(fēng)地點(diǎn)的記錄牌上。應根據測風(fēng)結果采取措施，進(jìn)行風(fēng)量調節。
（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(lái)說(shuō)，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(shuō)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(lèi)
礦井使用的風(fēng)表有機械式風(fēng)表、電子式風(fēng)速儀、風(fēng)速傳感器、壓差計和皮托管，所有的測風(fēng)儀器都必須經(jīng)過(guò)計量檢定部門(mén)的計量檢定，取得合格證后方可在煤礦中使用。
機械式風(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(xiàn)
不論使用什么方法測風(fēng)速，所得的數值均不是實(shí)際風(fēng)速。因機械式風(fēng)表有摩擦力的影響，所以所測的指針數和實(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)驗方法繪出測定風(fēng)速與實(shí)際風(fēng)速對照曲線(xiàn)表，該表稱(chēng)為風(fēng)表的校正曲線(xiàn)，如圖4-6所示。根據風(fēng)表的校正曲線(xiàn)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），即按公式（(4-6)求出巷道的實(shí)際風(fēng)速：
函數式 v真= av表＋b (9一23)
式中VA—實(shí)際真正的風(fēng)速，簡(jiǎn)稱(chēng)真風(fēng)速，
時(shí) S;
a—校正常數，決定于風(fēng)表的構造尺
寸；
b—表明風(fēng)表啟動(dòng)初速度的常數，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(jiǎn)稱(chēng)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)速計校準曲線(xiàn)
（四）測風(fēng)方法
前面講述過(guò)，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)。為了準確地測定井巷的平均風(fēng)速，通常采用的方法是：
1．線(xiàn)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(xiàn)路法和分格定點(diǎn)法。
（1）線(xiàn)路法。風(fēng)表沿預定路線(xiàn)均勻移動(dòng)，lmin內走完全部路程。風(fēng)表移動(dòng)“線(xiàn)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)表在每格內停留
相等的時(shí)間，lmin內測完全部方格。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
側身法和迎面法。
（1）側身法。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(chēng)為側身法。
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