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第一节 井下空气与矿井通风任务
在学习了解矿井通防有关知识之前，首先让我们熟知通防专业中一个最基本的概念，即何为“一通三防”。
一通三防是指通风、防治瓦斯、防治煤尘和矿井防灭火。
矿井通风的基本任务有三个：
①供给井下适量的新鲜空气，供人员呼吸(每人每分钟供给的风量不得少于4m3)和机器散热；②冲淡并排除有害气体及矿尘；③创造良好的气候条件。
矿井空气的主要成分：矿井空气主要来源于地面，它主要由氧气O2、氮气N2、二氧化碳CO2及水蒸气组成。
空气中的氧气是一种无色、无味、无臭、化学性质很活跃的气体，相对密度为1.11，能助燃，是人和动物呼吸不可缺少的气体。在矿井条件下，空气中含氧量减少对人体的影响见表1
表1 空气中含氧量减少对人体的影响 空气中氧的含量% 人体的反应
17 静止时无影响，但工作时将引起喘息、心跳，呼吸困难 15 呼吸及脉搏跳动急促，感觉及判断能力减弱，失去劳动能力 10-12 失去理智，时间稍长即有生命危险 6-9 人在短时间内失去知觉或死亡 矿井空气中氧浓度降低的主要原因有：人员呼吸；煤岩和其他有机物的缓慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸；爆破工作；此外，煤岩和生产过程中产生的各种有害气体，也使空气中的氧浓度相对降低。
二氧化碳是无色、略带酸臭味的气体，不助燃，也不能供人呼吸，易溶于水，生成碳酸，对眼、鼻、喉黏膜有刺激作用，是略有毒性的气体。二氧化碳比空气重（其相对密度为1.52），在风速较小的巷道中底板附近浓度较大；在风速较大的巷道中，一般能与空气均匀地混合。 二氧化碳对人的呼吸有刺激作用。当井下空气中二氧化碳过多时，会使氧的含量相对降低，形成缺氧，使人中毒或窒息，见表2。 表2 空气中二氧化碳含量对人体的影响
空气中二氧化碳含量% 人体反应
1 感到呼吸急促 3 呼吸量增大2倍，易发生疲劳现象 4-5 呼吸量增大3倍，呼吸感到困难，且有较重的耳鸣，太阳穴处血管出现剧烈跳动现象 6 出现强烈喘息和虚弱现象 10-20 发生昏迷状态，人失去知觉 20-25 立刻中毒死亡 氮气是一种无色、无味、无臭的惰性气体，是新鲜空气中的主要成分，它本身无毒、不助燃，也不供呼吸。但空气中含氮量升高，则势必造成氧含量相对降低，从而也可能造成人员的窒息性伤害。正因为氮气具有的惰性，因此可将其用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。
矿井空气中氮气主要来源是：井下爆破和有机物的腐烂，有些煤岩层中也有氮气涌出。 井下空气中常见的有毒有害气体有：一氧化碳CO、二氧化碳CO2、二氧化硫SO2、硫化氢H2S、二氧化氮NO2、氨NH3、氢气H2和甲烷CH4等，详见表3。 表3 矿井空气的成分和性质
名称
来源 基本性质 密度 特点 爆炸界限 危害 中毒特征 防治措施 安全浓度 氧O2 地面空气 无色无臭无味 1.105 助燃 缺氧窒息 加强通风 ≥20% 沼气 CH2
煤岩层涌出 无色无臭无味 0.554 燃烧 爆炸
5—16% 9.5%
爆炸事故 窒息死亡
12字方针 ≤0.5%1%0.75% 二氧化碳 CO2
涌出 氧化 呼吸 爆破 爆炸 火灾 无色微酸臭味 1.519 微毒 窒息死亡 ≤0.5%1.5%0.75% 一氧化碳 CO
涌出 氧化 爆破 爆炸 火灾 无色无臭无味 0.967 燃爆 极毒
13—75% 30%
爆炸事故 中毒死亡
嘴唇呈桃红色两颊红色斑点 加强通风 技术措施
≤0.0024% 硫化氢 H2S
涌出 分解 自燃 无色微甜 臭鸡蛋味
1.177 燃爆 剧毒
4—46% 爆炸事故 中毒死亡
头痛呕吐无力流唾液鼻涕 加强通风 技术措施
≤0.00066% 二氧化硫 SO2
涌出 氧化 爆破 爆炸 火灾 无色酸味 硫磺刺激味
2.212 剧毒 刺激眼呼吸系统 中毒死亡
红眼咳嗽流泪喉痛 加强通风 技术措施
≤0.0005% 二氧化氮 NO2
爆破工作 浅红褐色 无臭无味
1.588 剧毒 刺激肺呼吸系统 中毒死亡
吐黄痰指甲头发变黄 加强通风 技术措施
≤0.00025% 氨NH3 分解、自燃 无色剧臭无味 0.588 有毒 刺激眼皮肤 呼吸系统
加强通风 ≤0. 004% 氢H2 涌出 电解 无色无臭无味 0.069 燃爆 4—74% 窒息死亡 加强通风 ≤0. 5% 氮N2 地面 涌出 分解 无色无臭无味 0.968 窒息死亡 加强通风 ≤79% 水蒸气H2O 水的蒸发 0.622 浮尘 作业过程 燃爆 30-2000g/m3 300-400 g/m3
尘肺病 加强通风 技术措施
《煤矿安全规程规定》：
生产矿井采掘工作面温度不得超过26℃，机电硐室温度不得超过30℃。当采掘工作面温度超过30℃，机电硐室温度超过34℃时，必须停止作业。
采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷最低风速不得小于0.25m/s，最高风速不得超过4m/s；掘进中的岩巷最低风速不得小于0.15m/s，最高风速不得超过4m/s。
第二节 通风系统
矿井通风系统是向矿井各用风地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风动力、通风网络和通风构筑物的总称。
按进、回风井在井田的位置不同，矿井通风系统分为中央式、对角式、区域式和混合式四种。
《规程》对通风系统的要求：矿井必须有完整的独立通风系统。生产水平和采区必须实行分区通风。采、掘工作面应实行独立通风，采掘工作面的进风和回风不得经过采空区或冒顶区。严禁出现不合理的串联通风、老塘通风、扩散通风。
分区通风：每个采区都有独立的进、回风系统，采区与采区之间不共用一条进、回风巷。采区进、回风巷必须贯穿整个采区，严禁一段进风，一段回风。
独立通风：采掘工作面的回风流直接进入回风道，不再进入其它采掘工作面。
串联通风：采掘工作面的回风流再进入其他采掘工作面。
扩散通风：利用矿井中的空气自然扩散运动而对掘进工作面或峒室进行通风。扩散通风最大长度不得超过6m，巷道高度不得低于1.5m。
老塘通风：采掘工作面无回风道或回风道部分或全部堵塞，采掘工作面的回风部分或全部由采空区老塘回入总回风巷，称为老塘通风。
矿井主要通风机的工作方式有抽出式、压入式和抽压混合式三种。
抽出式通风：矿井主要通风机安装在出风井口附近，通过风硐与出风井筒相连通，利用通风机产生的风压将矿井内的空气吸出地面，同时导致地面的新鲜风流从进风井流入井内实现矿井通风的方法。也称作负压通风。
压入式通风：矿井主要通风机安装在进风井口附近，通过风硐与进风井筒相连通，利用通风机产生的风压将新鲜风流压入井下，迫使井内空气由回风井排出地面的通风方法。也称作正压通风。
通风网络：一般把矿井或采区通风系统中风流分岔、汇合线路的结构形式和控制风流的通风构筑物统称为通风网络。
矿井通风网络的基本结构有：
①串联网络：多条风路依次连接起来的网络。
②并联网络：两条或两条以上的风路，从某一点分开又在另一点汇合的网络。
③角联网络：有一条或多条风路把两条并联风路连通的网络。
矿井通风设施主要有风门、风桥、密闭和挡风墙等。
风门的作用为：①隔断巷道风流，确保用风地点的风量要求；②允许行人和车辆通过。
根据用途不同井下风门一般分为普通风门、自动风门和反向风门。
砌筑风门的标准要求：
①每组风门不少于2道；②不应在倾斜运输巷中设置风门。如果必须设置风门，应安设自动风门或设专人管理，并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车撞坏风门的安全措施；③通车风门要实现自动化；④门框要包边沿口，有衬垫，四周接触严密，门扇平整不漏风，风门要有适当的角度，门框与门扇不歪扭；⑤墙体用不燃性材料砌筑，厚度不小于0.5m；⑥墙面平整，严密不漏风；墙垛四周要掏槽处理；⑦风门水沟处要设反水池和挡风帘，通车风门要设底坎，电缆孔和其他管孔要堵严；⑧风门前后5m内支护良好，无杂物、积水和淤泥。
风桥：设在进、回风交叉处使进、回风不混合的设施叫风桥。主要作用就是把同一水平相交的一条进风巷道和一条回风巷道风流隔开。
密闭：按不同的用途密闭可分为防火密闭、防水密闭、过滤密闭和防爆密闭。
按服务时间长短可分为临时密闭和永久密闭。
构筑永久密闭的标准要求：
①永久性密闭要用不燃性材料建筑，严密不漏风，墙体厚度不小于0.5m；
②密闭前5m内支护完好，无片帮、冒顶，无杂物、积水和淤泥；
③密闭前无瓦斯积聚；
④密闭四周要掏槽，见硬底、硬帮，与煤岩接实；
⑤密闭内有水的要设反水池（或反水管），并设观测孔，有自然发火危险的煤层的采空区密闭要设注浆孔，孔口要封堵严密；
⑥密闭前要设栅栏、警标、说明牌和检查箱；
⑦墙面平整（1m长度内凹凸不大于10mm）、无裂缝，无重缝或空缝。
采区通风系统的基本要求：
①每一个生产水平和采区，都必须布置单独的回风巷，实行分区通风。
②采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风，有特殊困难必须串联通风时应符合《规程》的有关规定。
③ 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。
④掘进和采煤工作面的进、回风都不得经过采空区和冒落区。
⑤采空区必须及时封闭。
⑥不应在倾斜巷道中设置风门，如果必须设置风门，应安设自动风门或设专人管理，并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车碰坏风门的安全措施。
⑦掘进巷道与其他巷道贯通前，通风部门必须预先做好调整通风系统的准备工作，贯通后要停止一切工作，立即调整通风系统，防止瓦斯积聚，待风流稳定后方可恢复工作。
⑧为了便于在火灾时控制风流、扑灭火灾和防止烟气中毒事故，采区内应选择适宜的地点预设反风门或防火门，这些反风门或门要用耐燃性材料制作，不时敞开，而且对风流的阻力较小。
工作面上行通风和下行通风
上行风：风流沿工作面倾斜方向自下向上流动的通风方式称为上行通风。
下行风：风流沿工作面倾斜方向自上向下流动的通风方式称为下行通风。
采用下行通风有以下几个特点：
①有效降低了进入工作面的呼吸性粉尘量；
②对工作面具有良好的环境温度起到了促进作用；
③有效降低工作面隅角瓦斯涌出；
④防火方面。如在下部风巷中机电设备失火，对采煤面之影响比上行风时小，但灭火较困难。
第三节 矿井通风动力
矿井通风动力有通风机提供的机械风压和自然条件产生的自然风压两种组成。
机械风压：由通风机产生的风压叫做机械风压。
自然风压：利用进风井和出风井的温度差和两井筒井口的标高差，以及能影响空气重率变化的其他因素造成的两井筒空气重力不等而产生的压力，叫做自然风压。
矿井的通风阻力：主要有摩擦阻力和局部阻力两种。由于风流与井巷壁间的摩擦所产生的阻力叫摩擦阻力。由于巷道的突然变大、变小或者拐弯，而引起风流方向的变化，导致风流剧烈冲击形成涡流而引起的阻力叫局部阻力。
《规程》规定：新矿井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定以后每3 年至少进行1次。矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定。
矿用通风机按其构造和工作原理可分为离心式通风机和轴流式通风机两种。
通风机的主要工作参数有：风压H、风量Q、功率N、效率和转速等。
为了使通风机安全稳定运转，实际应用的风压不能超过最大风压的0.9倍；对轴流式通风机工况点必须位于驼峰点右侧的区域内。从经济角度出发，通风机的静压效率不得低于60%。
矿井反风：为了防止灾害扩大和抢救人员的需要而采取的迅速倒转风流方向的措施叫矿井反风。
生产矿井主要通风机必须装有反风设施，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风量的40%。
主要的反风方法有：专用反风道反风和风机反转反风。
离心式通风机只能利用反风道进行反风；轴流式通风机可利用反风道反风出或利用风机反转反风。
第四节 掘进通风
掘进通风方法分为两大类：利用矿井总风压通风和使用局部通风设备通风。
掘进用的局部通风设备有两类：引射器和局部通风机
引射器是将高压水或压缩空气的部分能量传递给风流，克服风流在风筒和独头巷道中流动的阻力，达到给掘进工作面供风的目的。
局部通风机按其工作方式有三种：压入式、抽出式和混合式。我公司全部采用压入式通风方法。
安装和使用局部通风机的安全规定：
①局部通风机必须由指定的人员负责管理，保证正常运转；
②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10m；全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸风量，局部通风机安装地点到回风口间的巷道中的最低风速煤及半煤(岩)巷道不小于0.25m/s，全岩巷道不小于0.15m/s；
③必须采用抗静电、阻燃风筒。风筒口到掘进工作面的距离不得超过10m，高瓦斯区、瓦斯异常区风筒口到掘进工作面的距离不得超过5m；
④低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或与采煤供电分开；
⑤严禁使用3台以上(含3台)的局部通风机同时向1个掘进工作面供风。不得使用1台局部通风机同时向2个作业的掘进工作面供风。
使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁，保证停风后切断停风区内的全部非本质安全型电气设备的电源。使用2台局部通风机供风的，2台局部通风机都必须同时实现风电闭锁；
⑥使用局部通风机通风的掘进工作面，不得停风；因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源；
恢复通风前，必须首先检查瓦斯。只有当局部通风机及其开关地点附近10m以内风流中的瓦斯浓度不超过0.5%时，方可人工开启局部通风机；
局部通风机循环风及其预防：
局部通风机循环风：局部通风机的回风部分或全部再吸入同一部局部通风机的进风流中，叫循环风。
循环风的危害：掘进工作面的乏风反复返回掘进工作面，有毒有害气体和粉尘的浓度会越来越大，不仅使作业场所的环境越来越恶化，更为严重的是，由于风流中瓦斯浓度的不断增加，当其进入局部通风机时，容易引起瓦斯爆炸。
如何检查和防止局部通风机循环风：检查局部通风机是否发生循环风比较简单的方法是，站在局部通风机吸风口向掘进工作面的方向3~5m处，释放一点粉笔灰(或烟雾)，如果粉笔灰回到局部通风机的吸风口，则局部通风机发生了循环风。
防止局部通风机循环的措施是：局部通风机安装位置合理(吸风口到掘进工作面回风巷的距离不小于10m)，全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸风量，即可避免局部通风机发生循环风。
肥矿集团公司对局部通风机使用的要求
①所有掘进工作面都必须安装使用“双局扇、双电源”，做到风机自动切换，风筒自动分风；
②推广使用大功率局部通风机、大直径风筒。供风距离300m以下的掘进工作面局部通风机功率不得小于11kW；供风距离超过300m的掘进工作面安装局部通风机功率不得小于15kW；供风距离大于500m和断面超过6m2的开拓巷道，安装局部通风机功率不小于22kW，并使用直径不小于500mm的风筒。
第五节 独头巷道管理、巷道贯通
一、独头巷道停风后，恢复通风、送电时，应采取哪些安全措施：
①独头巷道的局部通风机必须保持经常运转，临时停工时，也不得停风。
②停风的独头巷道，每班在栅栏处至少检查1次瓦斯。如发现栅栏内1m处瓦斯浓度超过3%，应采用木板密闭予以封闭。
③独头巷道停风后，巷道中的瓦斯浓度超过1%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须采取专门的排瓦斯措施。
④恢复通风前，必须检查瓦斯。只有在局部通风机及其开关附近10m以内的风流中瓦斯浓度不超过0.5%时，方可人工开动局部通风机。
⑤独头巷道恢复正常通风后，必须由电工对独头巷道中的电气设备进行检查，证实完好时，方可人工恢复局部通风机供风的巷道中的一切电气设备的电源。
巷道贯通必须遵守下列规定：
①掘进巷道贯通前，综合机械化掘进巷道在相距50m前、其它巷道在相距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。
②必须由专人在现场统一指挥。
③停掘的工作面保持正常通风，经常检查瓦斯；
④掘进的工作面每次爆破前，必须派专人和瓦斯检查工共同到停掘的工作面检查瓦斯，只有在2个工作面瓦斯浓度都在1.0%以下时方可放炮。
⑤每次爆破前，2个工作面入口必须有专人警戒。
⑥贯通后，必须停止采区的一切工作，立即调整通风系统，风流稳定后，方可恢复工作。
第二章 矿井瓦斯
瓦斯治理的十二字方针：监测监控，先抽后采，以风定产。
瓦斯是指从煤体或围岩中释放出来的以甲烷气体为主的有毒有害气体的总称。有时单指甲烷。
瓦斯涌出：由受采动影响的煤层、岩层，以及由采落的煤、矸石向井下空间均匀地放出瓦斯的现象，叫瓦斯涌出。
瓦斯涌出有两种形式：普通涌出和特殊涌出
普通涌出：瓦斯由煤层或岩层表面非常微细的裂隙和孔隙中缓慢、均匀地或持久地涌出。
特殊涌出：在很短的时间内，自采掘工作面的局部地区，突然涌出大量的瓦斯，或伴随瓦斯突然涌出的同时有大量的煤粉和岩石被抛出。
绝对瓦斯涌出量：单位时间内涌出的瓦斯量称为瓦斯的绝对涌出量，用m3/min表示。
其计算公式为：Q CH4 = Q×
式中：Q CH4 — 矿井或工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；
Q — 矿井或工作面风量，m3/min；
C — 回风流中的瓦斯浓度的百分值，%。
相对瓦斯涌出量：按矿井日产一吨煤涌出的瓦斯量称为瓦斯的相对涌出量，用m3/t表示。
其计算公式为：q CH4 = Q CH4 ×
式中：q CH4 — 矿井或工作面相对瓦斯涌出量，m3/t； Q CH4 — 矿井或工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；
T — 工作面月产量，t；
N — 月工作天数。
影响瓦斯涌出量的因素：
1、自然因素：①煤层的瓦斯含量及特征，②煤层的埋藏特征，
③地面大气压力的变化。
2、开采因素：①开采顺序和回采工艺，②开采强度和产量，③工作面的通风方式和通风压力，④采空区密闭的封闭质量。
矿井瓦斯等级划分为三级：低瓦斯矿井、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。
低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。
高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。
高瓦斯区：低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯喷出的个别区域(采区或工作面)为高瓦斯区。该区按高瓦斯矿井管理。
瓦斯(二氧化碳)喷出：从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯(二氧化碳)涌出的现象。
瓦斯积聚：采掘工作面及其他巷道内，体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，就为瓦斯积聚。当发现瓦斯积聚时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。
矿井涌出瓦斯的主要地点有：
①煤岩或半煤岩掘进工作面及掘进巷道；②采煤工作面及其后方的采空区；③已采过的采空区及盲巷；④已掘进的巷道、硐室的周壁。
瓦斯爆炸的三个基本条件：①瓦斯达到一定的浓度5～16%； ②引爆火源，温度为650～750℃；③空气中氧气的浓度大于12%。
瓦斯爆炸的危害：瓦斯爆炸的危害主要表现在两个方面：一是产生高温高压，造成井巷破坏，引起火灾，伤亡人员；二是产生有毒气体，主要以一氧化碳为主，导致人员中毒。
预防瓦斯爆炸的主要措施：①防止瓦斯积聚；②防止瓦斯引燃； ③防止瓦斯灾害事故的扩大。
瓦斯浓度的有关规定
①采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%，一氧化碳不超过0.0024%。
②局部通风机因故停止运转，恢复通风前，必须首先检查瓦斯，只有在局部通风机及其开关地点附近10m以内的风流中瓦斯浓度不超过0.5%时，方可人工开启局部通风机。
③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。
④采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳超过1.5%时，必须停止工作撤出人员采取措施进行处理。
⑤采掘工作面及其它作业地点的风流中瓦斯浓度达到1.0%，必须停止用电钻打眼；爆破地点附近20m以内的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的风流中、电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5％时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。
⑦采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。
⑧局部通风机因故停止运转，在恢复通风前，必须首先检查瓦斯，只有停风区中最高瓦斯浓度不超过1.0%和最高二氧化碳浓度不超过1.5%，方可人工开动局部通风机，恢复正常工作。
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，必须采取措施，控制风流排放瓦斯。
停风区中瓦斯浓度或二氧化碳浓度超过3.0%时，必须制定安全排瓦斯措施，报矿技术负责人批准。
瓦斯检查的规定：①低瓦斯矿井中每班至少检查2次，间隔时间3～5h；②高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区、瓦斯异常区每班至少检查3次，间隔时间2～3h；③本班未进行工作的采掘工作面，瓦斯和二氧化碳应每班至少检查1次；④井下停风地点栅栏外风流中的瓦斯浓度每天至少检查1次，挡风墙外的瓦斯浓度每周检查1次。
安全监控系统
目前我公司安全监测监控系统实现的主要功能有：瓦斯连续监测，瓦斯超限报警，瓦斯超限断电，主通风机、局部通风机的开停监测，矿井风速、负压参数的监测，风门开关状态监测，以及井下主要设备的开停监测，煤仓煤位、水仓水位的监测等。
安全监控设备必须定期进行调试、校正，每月至少1次。甲烷传感器每7天使用标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立即处理，在故障期间必须要有安全措施。
甲烷传感器的设置地点、报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围
甲烷传感器
设置地点
具体位置 报警浓度 断电浓度 复电浓度 断电范围 低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面 工作面以外10m以内的回风流中 ≥1.0% ≥1.5% <1.0% 工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备 采用串联通风被串工作面的进风巷 被串联工作面距进风口3~5m以内的进风流中 ≥0.5% ≥0.5% <0.5% 被串工作面及其进回风巷内全部非本质安全型电气设备 采煤机 采煤机上 ≥1.0% ≥1.5% <1.0% 采煤机电源 低瓦斯、高瓦斯矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面 在距掘进工作面5m内的风流中 ≥1.0% ≥1.5% <1.0% 掘进巷道内全部非本质安全型电气设备 采用串联通风被串掘进工作面局部通风机前 被串局部通风机前3~5m以内的进风流中 ≥0.5% ≥0.5% <0.5% 被串联掘进巷道内全部非本质安全型电气设备 掘进机 掘进机上 ≥1.0% ≥1.5% <1.0% 掘进机电源 回风流中机电设备硐室的进风侧 机电设备硐室的进风侧3~5m以内的风流中 ≥0.5% ≥0.5% <0.5% 机电设备硐室内全部非本质安全型电气设备 现场瓦斯管理工作中，在应用先进的科学技术手段加强监测的同时，还要以“人本管理”为重点，充分发挥瓦斯检查员的能动作用，做到现场问题及时发现，认真加以解决。
瓦斯检查员应完成下列工作：①测定矿井作业地点的瓦斯、二氧化碳等气体浓度、温度；②及时填报瓦斯报表和各种记录；③在瓦斯等级鉴定、反风演习时，测定有关参数及协助做好有关资料汇总工作；④校对甲烷传感器；⑤负责本区域的通风设施、装备的日常检查。
瓦斯检查员需要掌握的知识有：①有关风量、气体浓度、温度及瓦斯检查的规定；②所用仪器的性能、参数；③熟悉矿井通风系统，掌握各地点实际需风量；④了解煤与瓦斯突出的相关知识；⑤瓦斯、二氧化碳涌出机理与规律；⑥了解瓦斯、煤尘爆炸的知识；⑦了解矿井避灾路线⑧了解井下各种气体超限的危害及预防知识。
采煤工作面需测定甲烷和二氧化碳的地点有：①工作面进风流；②工作面风流（指距煤壁、顶、底板各20厘米和以采空区切顶线为界空间风流）；③上隅角；④工作面回风流。
掘进工作面需测定甲烷和二氧化碳的地点有：①掘进工作面风流（指风筒出口前方到掘进工作面的一段风流）；②掘进面回风流；③局部通风机前后各10米以内的风流；④局部高冒区。
瓦斯检查以前应做的准备工作有：①准备仪器与所携带的工具等；②对仪器各部件完好情况和药品是否失效进行检查；③气密性与干涉条纹是否清晰检查；④校正仪器。简单地办法是：将光谱的第一条黑纹对在“0”位上，如果第5条正对在“7％”的数值上，表明条纹宽窄适当，否则应对光学系统进行调整；⑤用新鲜空气清洗气室；⑥调整零位。
瓦斯检查员下井应携带的仪器与工具有：光学瓦斯检查仪、检查棍、胶皮管、温度计、手册及其它规定的仪器、用具。
检查瓦斯浓度时，测定地点一般应在巷道靠近棚梁以下20厘米的位置，检查二氧化碳时，应在靠近巷道底板20厘米出检查。
二氧化碳的浓度要用混合气体的浓度减去瓦斯的浓度，再乘以0.95即可得出。
在临时停工地点检查瓦斯时，必须至少2人同行，携带氧气检测仪，并且相距4～6米，从外向里随时检查瓦斯和氧气浓度；瓦斯浓度达到3％或其它气体浓度超过《煤矿安全规程》100条规定时，必须停止前进，按照《煤矿安全规程》第141条规定排放有害气体，不能及时处理的要在24小时内封闭完毕。
对于高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井的采掘工作面，瓦斯检查员需进行检查地点有：采煤工作面采空区边缘、工作面风流、工作面上隅角、工作面刮板输送机及机尾附近和底部、局部漏顶处、高冒处、掘进工作面迎头、巷道全长风流、局部高冒处、漏顶处、局部通风机附近等。
常用的瓦斯检查仪器：
光学瓦斯检定器
1．结构
光学瓦斯检定器是利用光干涉原理，测定甲烷和二氧化碳等多种气体的一种便携式检测仪器，由气路系统、光路系统和电路系统三个部分组成。
图2-1是抚顺煤矿安全仪器厂生产的AQG-1型光学瓦斯检定器外部和内部结构图。
2．使用方法
光学瓦斯检定器的使用步骤如下：
①对吸收管内的干燥剂等药品进行检查。水分吸收管内的干燥剂可以用氯化钙或变色硅胶。变色硅胶为蓝色颗粒状，吸湿后变为粉红色。吸湿变色后的硅胶经过干燥处理后可以复用。氯化钙CaCl2是极强的干燥剂。
二氧化碳吸收管内装钠石灰又名碱石灰，即氢氧化钙与氢氧化钠（或钾）的混合物。吸收二氧化碳由粉红色颗粒变为淡黄色。
②对仪器进行气密性检查。首先检查吸气橡皮球是否漏气。检查的方法是一只手捏扁吸气球压出球内气体，另一手压住球上的胶皮管，如球不膨胀还原，就证明不漏气，否则可以从气球是否损坏、活塞芯子是否清洁等方面来找原因。然后对仪器的气样通道进行检查。检查方法与检查吸气球一样，只是把压住吸气球上的橡皮管改为堵住仪器的进气孔。有条件的可在气样人口与出口处加上约6864Pa的压差，若在1min内压力不下降，说明不漏气。否则应对各连接部分分别检查，找出原因进行检修。
③检查干涉条纹是否清晰。把电池装人仪器，按下光源电门8由目镜观察，旋转保护玻璃调整视度直到数字最清晰，再看干涉条纹是否清晰。如不清晰，可将光源灯泡盖打开，谓整其位置来改善条纹清晰度。
④调零。测定前，首先在与待测定地点温度相近的地点，捏吸气球数次进行“换气”，以免因温差过大而出现零点飘移。其次，微数对零，按下微读数电门7，反时针转动微数读数盘，便其零位对准指示线。再次，基线对零。按光源电门8，观看目镜，转动主动旋钮2，使干涉条纹中最明显的一条黑线（常称黑基线）对准零位，最后盖好主动螺旋盖15。
⑤测定。将进气胶管伸人测点，捏吸气球5~6次，吸人待测气体。按下光源电门，由目镜读出黑基线在刻度板上所处的位置。如黑基线处于刻度板两个整数之间拽口1%~2%，则顺时针方向转动微数盘3，同时观看黑基线退到较低的数值1%上，然后按下微读数电门，读出微读数盘上的读数为0.5。测定的瓦斯浓度为1%+0.5％=1.5％，最后将微盘读数退回零位。
测定二氧化碳时，先用上述方法测定瓦斯浓度，再取下二氧化碳吸收管，然后在同一测点再测定瓦斯和二氧化碳的混合气体浓度。从混合气体浓度中减去瓦斯浓度，再乘以系数0.955，即为测点的实际二氧化碳浓度。
光学瓦斯检定器校正系数：瓦斯检定器是在温度20℃和标准大气压条件下标定刻度值的，用它测量其他气体或温度、气压变化较大时，都要作相应的校正。对于温度和大气压的校正系数K，可由下式求出：
K＝3.526 式中T、P分别为测定地点的绝对温度和大气压（mbar）。绝对温度数值等于摄氏温度数值加上273。最后仪器读数乘以校正系数得出所测气体实际浓度数值。
图2-1 AQG-1型光学瓦斯检定器结构图 （a）外形；（b）剖面
1—目镜；2—主调螺旋；3—微调螺旋；4—吸气孔；5—进气孔；6—微读数观察孔；
7—微读数电门；8—光源电门；9—水分吸收管；10—吸气像皮球；11—二氧化碳吸收管；
12—干电池；13—光源盖；14—目镜盖；15—主调螺旋盖；16—灯泡；17—光栅；18—聚光镜；
19—光屏；20—平行平面镜；21—平面玻璃；22—气室；23—反光棱镜；24—折射棱镜；
25—物镜；26—测微玻璃；27—分划板；28—场镜；29—目镜保护玻璃；30—毛细管
便携式瓦斯报警仪：便携式瓦斯报警仪是一种携带式可连续测定环境中瓦斯浓度的电子仪器，当瓦斯浓度超过设定的报警点时，仪器能发出声、光报警信号。 瓦斯、氧气两用报警仪：是一种集监测瓦斯浓度和氧气含量两种功能于一体的便携式报警仪器，同时连续测量环境中的瓦斯浓度的氧气含量，并可任意显示一种气体的检测值。当任一气体超限时，仪器便发出声、光报警信号，并显示超限气体浓度。
第三章 矿井防灭火
矿井火灾是指在矿井或煤田范围内发生，威胁安全生产、造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故。
火灾按引火原因一般分为内因火灾和外因火灾。
内因火灾的概念是：自燃物在一定的外部（适量的通风供氧）条件下，自身发生物理化学变化，产生并积聚能量，使其温度升高，达到自燃点而形成的火灾称之为内因火灾。
外因火灾是指可燃物在外界火源（明火或高温热源）的作用下，引起燃烧而形成的火灾。
产生外因火灾必须同时具备三个条件，有易燃物存在、有足够的氧气和足以引起火灾的热源。
煤矿井下易燃物主要有：坑木、胶带、电缆、风筒等固体；变压器油、润滑油和液压联轴器内的透平油等油脂；煤和煤尘等碳质类物质；瓦斯、氢气、一氧化碳等可燃气体。
能引起外因火灾的热源主要有：①机械能转化的热，如皮带与托辊摩擦、采掘机械运转时冲击或摩擦产生的热；②电能转化的热，如电流短路、静电放电、电焊放热等；③化学反应产生的热，如不合格的炸药爆破，沼气、煤尘爆炸，煤炭自燃等。
防止外因火灾产生的主要措施为：①防止失控的高温热源产生和存在；②尽量不用或少用可燃材料，不得不用时应与热源保持一定的距离；③防止产生机电火灾；④防止摩擦引燃；⑤防止高温热源和火花与可燃物相互作用。
防止外因火灾事故扩大的技术措施主要有：①在适当的位置建造防火门；②矿井地面和井下都必须设立消防材料库；③地面设置消防水池，井下具有完备的消防管路系统；④主要通风机必须具有反风系统和设备，反风设施保持状态良好。
矿井内因火灾是指煤炭的自然发火。
自然发火：是指有自然倾向性的煤层被开采破碎后在常温下与空气接触，发生氧化，产生热量使其温度升高，出现发火现象。
自然发火期：煤层从被开采破碎、接触空气之日起，至出现自然现象或温度上升到自然点为止，所经历的时间称为煤层的自然发火期。
煤层只有同时具备下述三个条件后，方能引起自然发火：
①煤层本身具有自然倾向性；② 有较好的蓄热条件；③有适量的通风供氧。
煤层的自然倾向性是煤的一种自然特性，表示煤在不同温度条件下的着火温度和可能自然的属性。《煤矿安全规程》将煤的自然倾向性分为三类，容易自燃、自燃和不宜自燃。
矿井一旦发生火灾，会造成大量的经济损失与人员伤亡，其危害主要有：
①产生大量有毒有害气体，易使遇难人员中毒或缺氧窒息死亡；②有时能够引起瓦斯煤尘爆炸，扩大灾害范围；③烧毁或冻结大量煤炭资源，缩短矿井服务年限；④扑灭火灾需要大量人力、物力、财力。
加强火灾的预测预报工作是防止火灾发生的重要手段，内因火灾的预测预报方法主要有：
1、利用嗅觉、视觉、感觉来预报自然发火。井下闻到煤油味、汽油味和轻微芳香气味，巷道中出现雾气、支架上出现水珠及温度升高，人们出现头痛、闷热、精神疲乏等症状时，一般认为出现了自然发火；
2、气体成分分析法
煤层发火的主要指标气体是CO、H2和碳氢化合物。
充分利用新的科学技术手段对发火煤层进行分析预测，目前我公司各矿使用的是淄博祥龙公司生产的KSS－200型束管监测系统。
束管监测系统主要由以下4部份组成：①采样系统。由抽气泵和管路组成；②控制装置。③气样分析。利用气相色谱分析仪对抽取来的气体成份进行科学分析；④数据贮存、显示和报警。
矿井某一区域或采掘工作面出现如下现象之一时，定为自然发火：①煤炭出现明火、火灾烟雾、煤油味等现象；②环境空气、煤炭围岩及其它介质温度升高，并超过70℃；③采空区或风流中出现CO，其浓度已超过矿井实际统计的临界值指标，并有上升趋势。
矿井某一区域或采掘工作面出现如下现象之一时，定为存在自然发火隐患：
①采空区或井巷风流中出现CO，其发生量呈上升趋势，但尚未达到矿井实际统计的临界值指标；②风流中出现二氧化碳，其发生量呈上升趋势，但尚未达到矿井实际统计的临界值指标；③煤炭、围岩及空气和水的温度升高，并超过正常温度，但尚未达到70℃；④风流中氧气浓度较低，其消耗量呈上升趋势。
井下容易产生自然发火的地点主要有：
①断层附近；②煤层巷道壁后；③采煤工作面进、回风巷和停采线附近；④掘进巷道和其他巷道顶部煤炭或煤层；⑤密闭墙内；⑥溜煤眼及联络行。
目前防治内因火灾的技术措施主要有以下几种：
1、合理的开拓开采及通风系统；
2、利用新材料及均压通风防止漏风；
3、预防性注浆；
预防性灌浆是将水、黄土、粉煤灰、磨碎的矸石等材料按适当的比例混合，制成一定浓度的浆液，借助输浆管路送往可能发生自然的地区，以防止自然火灾的发生。
预防性灌浆分为采前预灌、随采随灌与采后灌浆三种类型。
4、注洒阻化剂；
阻化剂是一些吸水性很强的盐类，当它们附着在煤粒的表面时，吸收空气中的水份，在煤的表面形成含水粘膜，从而阻止了煤与氧的接触，起到了隔氧阻化作用。
应用阻化剂防火的主要方法是：表面喷洒、用钻孔向煤体压注以及利用专用设备向采空区喷洒雾化阻化剂。
5、采空区压注氮气；
6、及时封闭可能发火的区域。
井下常用的类灭火方法一般可分成三类：
1、直接灭火法
采用灭火剂或挖出火源等方法把火直接扑灭，称为直接灭火法。
常用的灭火剂主要有：水、泡沫、干粉、二氧化碳、惰气、砂子和岩粉等。
2、隔绝灭火法
它是在通往火源的所有通路上建筑防火墙来隔绝通向火源的空气，然后等待火灾因氧气不足而自行熄灭的灭火方法。
密闭墙分为临时密闭、永久密闭和防爆密闭三种。
3、联合灭火法
把直接灭火法和隔绝灭火法联合起来，使火源加速熄灭的方法称为联合灭火法。
处理井下火灾的通风方法通常有维持正常通风、增减风量、矿井反风、风流短路、停止通风机运转等几种。
《煤矿安全规程》规定：封闭的火区，同时具备下列条件时，方可认为火灾已经熄灭：
1、火区内温度降到30℃以下，或与火灾发生前该区的日常温度相同；
2、火区内空气中的氧气浓度降到5.0％以下；
3、火区内空气中不含有乙烯、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、上述四项指标持续稳定的时间在1个月以上。
肥成矿业集团公司发火规律与特点及防治对策
肥城矿区开采煤层主要为3、7、8、9、10层煤，其中3、9、10层煤为发火煤层，发火期为6～12个月。从70年代开始陆续出现发火事故以来，截至目前共出现发火及发火隐患57次。
肥城矿区煤层自然发火有以下几个主要特点：
1、多煤层联合布置或分层开采，主要巷道布置在煤层中，运输机巷共用溜煤小井等地点容易导致自然发火；
2、近距离煤层（或分层）开采，巷道布置采用内错式，下层（下分层）工作面回采时，上层工作面采空区煤柱发生自然发火；
3、工作面改造，丢失与采空区的煤柱易发生火灾；
4、通过保留的回采巷道或其他巷道向采空区漏风为火灾的产生创造了条件；
5、通风设施构筑位置不合理，局部阻力升高，加大了采空区漏风供氧；
6、 采空区封闭设施质量差或检查维护不及时，密闭漏风引起发火。
7、回采顺序和回采时间安排不合理也是自然发火问题的一个原因。
8、预防措施不落实，防灭火检查不到位，是矿井自然发火的一个重要原因。
肥城矿区防治自然发火的主要对策：
1、注重防灭火基础设施建设，严格落实预防性防灭火注浆；
2、改造优化通风系统，降低矿井通风阻力，实现大面积均压通风和区域性均压防火。
3、推广无煤柱回采工艺，减少采空区发火源。
4、喷洒阻化剂延缓煤层自然发火期；
5、合理布置采掘巷道，为防灭火工作创造条件；
6、合理安排发火煤层的生产接续时间，争取在自然发火期内采出封闭；
7、工作面采过后，及时封闭与采空区相连通的巷道，防止漏风；
8、合理选择通风设施的建筑位置，防止在采空区进回风侧形成较大压差；
9、认真开展防灭火预测预报工作，发现问题及时处理。
10、发火矿井必须建立健全矿井防灭火系统图、防灭火措施台帐、火区管理卡片等，并报集团公司备案。
第四章 矿井防尘知识
矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。在煤矿，常见的粉尘主要有煤尘、岩尘、水泥粉尘等。
粉尘的分类：粉尘按被人体吸入的状况分为呼吸性粉尘与非呼吸性粉尘；按粉尘的来源分生产性粉尘和非生产性粉尘。
呼吸性粉尘一般是指能被吸入人体肺泡的浮尘，否则被称为非呼吸性粉尘。
矿尘的主要来源：采煤工作面、掘进工作面、煤岩装运、转载点及其他地点。
粉尘的主要危害有：①污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。
尘肺病是工人在生产中长期吸入大量微细粉尘而引起的肺部疾病，是一种严重的矿工职业病，一旦患病，目前很难治愈。
②煤尘在一定条件下会爆炸；
煤尘爆炸的三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘悬浮于空气中，并达到一定的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。
引爆煤尘爆炸的火源主要有：瓦斯爆炸火焰、违章放炮火焰、明火、电火花、摩擦火花等。
③加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命；④降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。
煤尘堆积是指井下巷道有厚度超过2毫米，连续长度超过5米的积尘现象。
煤尘堆积的主要危害是：当井下发生瓦斯爆炸或瓦斯燃烧时，其冲击波或压缩波吹起巷道积尘，就会参与爆炸，扩大灾害范围。
《煤矿安全规程》对粉尘浓度的测定要求如下：
①作业场所的总粉尘浓度，井下每月测定2次；
②呼吸性粉尘：工班个体呼吸性粉尘监测，采、掘工作面每3个月测定1次。
矿井必须敷设防尘供水管路的地点有：主要运输巷、带式输送机斜井与平巷、采区进回风巷、采煤工作面、掘进工作面、煤仓放煤口、溜煤眼放煤口、卸载点等地点必须敷设防尘供水管路。
井下防尘供水系统应当满足下列要求：
①水质符合规定；②供水方式优先采用静压方式，地面建有永久静压水池，贮水量不得低于200m3；③管路的管径和强度应当满足用水要求；④井下皮带巷的管路每50m设一个三通阀门，其它巷道的管路每隔100m设一个三通阀门。管路要吊挂或垫起，达到平直，并进行防锈处理。
机械化采煤工作面防尘措施主要有：
①煤层注水； ②采煤机内外喷雾；③综放工作面架间喷雾和后部放煤口喷雾洒水；④运输机转载点喷雾洒水；⑤工作面进、回风巷冲洗巷帮；⑥上下出口风流净化；⑦个体防护。
炮采工作面防尘措施主要有：湿式打眼、使用水炮泥、爆破前后冲洗煤壁，爆破时喷雾降尘，出煤洒水等。
掘进工作面防尘措施主要有：①湿式打眼；②综掘机内外喷雾；③冲洗巷帮；④装煤（岩）喷雾洒水；⑤放炮使用水炮泥；⑥风流净化；⑦个体防护。
我公司采煤工作面常用的喷雾设施主要有：上下两巷距工作面30～50m处安设净化水幕、捕降尘水帘、转载点喷雾、机组喷雾及综采面架间喷雾等。
我公司掘进工作面常用的喷雾设施主要有：距掘进面30～50m处安设净化水幕、捕降尘水帘、扒装喷雾、放炮远程喷雾（或风水喷雾）和综掘机喷雾。
《煤矿安全规程》对采煤机内外喷雾应达到的要求是：采煤机必须安装内、外喷雾装置。截煤时必须喷雾降尘，内喷压力不得小于2MPa，外喷压力不得小于1.5MPa。内喷不能发挥作用时，外喷压力不得小于4 MPa。
《煤矿安全规程》对综掘机内外喷雾应达到的要求是：综掘机必须安装内、外喷雾装置。截煤时必须喷雾降尘，内喷压力不得小于3MPa，外喷压力不得小于1.5MPa。
预防煤尘爆炸的措施主要有：
①矿井必须建立完善的防尘供水系统；②所有采掘工作面必须采取综合防尘措施；③严格执行放炮管理各项制度，如“一炮三检”、使用水炮泥，放炮前后洒水等制度；④采煤机、掘进机内外喷雾必须灵敏可靠，无水不得开机；⑤采取措施，防止引燃火源出现。
煤矿井下发生煤尘爆炸后，采取的自救措施有：
①煤尘爆炸后，立即戴好自救器。如没有准备自救器，最好用湿毛巾快速捂住鼻口，就地卧倒，如边上有水坑，可侧卧于水中。
②听到爆炸时，应赶快张大口。并用湿毛巾捂住口鼻，避免爆炸所产生强大冲击波击穿耳膜，引起永久性耳聋。
③煤尘爆炸后，切忌乱跑，井下人员应在统一指挥下，情绪镇定，向有新鲜风流的方向撤退或躲进安全地区，注意防止二次爆炸或连续爆炸的再次损伤。
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