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一、概况：山西省煤炭资源极其丰富素以“煤炭之乡”著称于世。全省地下近40%的面积有煤层分布，遍布全省94个县（市、区）。主要以烟煤和无烟煤为主，其中焦煤、肥煤、气煤、瘦煤占58%，无烟煤占25%。山西煤田具有地质构造简单，煤层倾角平缓的特点，一般5-10度，水文地质条件也不复杂，埋藏浅，很大一部分可露天开采，因而开发山西煤田投资少，见效快，建设周期短。山西地理位置适中，交通方便。二、煤田分布1、大同煤田2、宁武煤田3、太原西山煤田4、沁水煤田5、霍西煤田6、河东煤田三、高瓦斯及突出矿井概况初步统计，在突出矿井中，国有重点235个（占22.5%），地方煤矿101个（占9.7%），乡镇煤矿708个（占67.8%）。从矿井井型看，30万吨以下的752个，占72.1%（6～30万t的455个，占43.6%；6万t以下的297个，占28.5%）；30～150万吨的196个，占18.8%；150万t以上的64个，占6.1%。在高瓦斯矿井中，国有重点226个、占10.3%，地方煤矿300个、占13.7%，乡镇煤矿1672个、占76.1%。从矿井井型看，30万吨及以下的矿井1650处，占75.1%；30～90万吨（含90万吨）191处，占8.7%；90～120万吨（含120万吨）121处，占5.5%；120～300万吨（含300万吨）156处，占7.1%；300万吨以上79处，占3.6%。三、高瓦斯及突出矿井概况突出矿井主要集中在贵州、湖南、四川、重庆、河南、安徽、云南、山西8省市，这些省市共有煤与瓦斯突出矿井961处，占全国突出矿井总数的92%。其中，贵州省和湖南省突出矿井总数最多，两省突出矿井总数占全国突出矿井总数的60%。突出矿井占全省矿井的比例不同，湖南、贵州和安徽省突出矿井比例较高。山西省目前高瓦斯矿井和突出矿井主要分布在南部晋城矿区、中部阳泉矿区，北部多为瓦斯矿井。一、矿井瓦斯预测1、煤层瓦斯流动的基本规律煤层与围岩属于孔隙——裂隙结构体。煤层孔隙与裂隙的闭合程度对地应力的作用很敏感，地应力增高时，其闭合程度增大，透气性变小，而地应力降低(卸压)时，裂隙伸张，透气性可以增大几个数量级，当煤层遭受采动影响时，煤层中的就会流动，但是瓦斯在煤层孔隙裂隙中的流动过程是非常复杂的。2、煤层透气系数煤层透气系数是煤层瓦斯流动难易程度的标志。一、矿井瓦斯预测3、瓦斯涌出量（1）瓦斯涌出量的定义瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内涌出的瓦斯量。其表达方法有两种：绝对瓦斯涌出量——系指在单位时间内涌出的瓦斯量，单位为m3/min或m3/d；相对瓦斯涌出量——系指平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是m3/t。两者的关系是：q=Q/A；式中：q—相对瓦斯涌出量，m3/t；A—日产煤量，t/d；Q—绝对瓦斯涌出量，m3/d。（2）瓦斯涌出形式一、矿井瓦斯预测瓦斯涌出形式系指瓦斯涌出在时间上与空间上的分布形式，分为普通涌出与特殊涌出。普通涌出是在时间与空间上比较均匀、普遍发生的不间断涌出，这种涌出决定了矿井中不同区域的瓦斯涌出量和风量分配；特殊涌出是在时间与空间上突然、集中发生，涌出量很不均匀的间断涌出常常伴随有其它动力现象，包括瓦斯喷出与煤和瓦斯突出。4、矿井瓦斯涌出量预测目前，预测瓦斯涌出量的方法有两大类，一是矿山统计法，二是瓦斯含量法，前者多用在生产矿井，预测结果精度较高；后者用在新矿井，精度较低，只能为新矿井的设计提供一个参考数据，新矿井建成后，要依据实测数据，再行调整。（1）矿山统计法矿山统计法是根据矿井已往生产中获得的大量的相对瓦斯涌出量与开采深度的数据，按统计规律预测深部水平瓦斯涌出量的方法。使用这种方法时，一般分为两步，首先将矿井历年生产过程中积累的实际相对瓦斯涌出量经过去伪存真核实后作出统计，并计算出相对瓦斯涌出量梯度α值（相对瓦斯涌出量平均每增加1m3/t，开采深度增加的平均值m），再根据梯度α值推算深部区域的瓦斯涌出量。（2）瓦斯含量法采区相对瓦斯涌等于平均每采一吨煤各瓦斯源涌出分量之和，瓦斯源包括本煤层，煤柱，采空区，围岩及邻近层。每一瓦斯源的涌出分量为4、矿井瓦斯涌出量预测式中：qi—采区平均每采一吨煤第i瓦斯源所涌出的瓦斯分量，m3/t；mi/m1—分子为瓦斯源所在煤层厚度，分母为开采厚度；x0—瓦斯源所在煤层的原始瓦斯含量，m3/t；xl—运到地面煤的残余瓦斯含量，m3/t；Ci—第i瓦斯源的瓦斯涌出率，即吨煤瓦斯涌出分量占(x0—x1)之百分比，%。二、采掘工作面瓦斯涌出量预测1、掘进巷道的瓦斯涌出（1）掘进巷道瓦斯涌出的构成及其变化掘进巷道的瓦斯涌出包括三部分：巷道壁、迎头煤壁和采落煤炭的瓦斯涌出。在同一测定时刻，距工作面的距离越远，瓦斯浓度也越高。放炮后距工作面相应距离的断面上，瓦斯浓度的最大值、平均值与最小值随时间逐渐降低。①掘进巷道瓦斯涌出量计算Q＝4MVC1t0.5+bMV（x0－x1）式中：M——煤层厚度，m；V——巷道的掘进速度，m/d；t——巷道掘进时间，d；b——单巷宽度，m；x0、x1——分别为煤层的原始瓦斯含量与剩余瓦斯含量，m3/m3；C1——瓦斯涌出特性系数，m/d1/2；二、采掘工作面瓦斯涌出量预测②回采工作面及其附近巷道瓦斯涌出的分布回采工作面的通风系统对其瓦斯涌出的分布有重要影响，开采层的瓦斯涌出量全部进入回采工作面；而邻近层瓦斯涌出量进入回采工作面的比例则取决于通风系统，据统计，当在采空区保留有回风巷时邻近层的瓦斯只有20%进入工作面；当采用煤体内的巷道回风时邻近层的瓦斯全部进入工作面。一、矿井通风系统矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路、通风动力和通风控制设施的总称。二、矿井通风方式按照矿井进风井和回风井的位置关系，一般把矿井通风方式分为四种基本类型：中央式通风、对角式通风、区域式通风和混合式通风。1、中央式通风：中央式通风方式又可分为中央并列式和中央分列式（又称中央边界式）两种。中央并列式通风方式是进风井和回风井都布置在矿区井田的中央，两风井相隔很近（一般相距30～50米）。、中央分列式通风方式是进风井布置在矿区井田中央，而回风井则布置在矿区井田上部边界沿走向的中央，回风井相隔一定距离。二、矿井通风方式2、对角式通风：对角式通风方式又可分为两翼对角式和分区对角式两种。两翼对角式是进风井布置在矿区井田的中央，两个风井分别布置在矿区井田两翼上部；分区对角式是各个采区的上部都开回风井，不开主要回风巷，这种方式叫分区对角式。3、区域式通风：在井田的每个生产区域各布置进、回风井，分别构成独立的通风系统。4、混合式通风：混合式通风方式是中央式和对角式组合成的一种混合式通风方式，例如中央并列式与两翼对角式组合；中央分列式与两翼对角式组合等。三、矿井通风方法及主扇的主要要求矿井通风方法一般按通风动力不同有两种：一是不安设风机靠空气自然流动这种通风方法叫自然通风，二是在井口安设风机强迫空气按照人的要求而流动，这种通风方法叫机械通风。主扇的工作方法主要有两种：压入式、抽出式、压抽混合式。三、矿井通风方法及主扇的主要要求（1）压入式：就是将风机安装在进风井口附近，在风机的作用下，风流由进风井压入，风流经过各用风地点后由出风井排出地面。这种通风方法叫压人式通风。（2）抽出式：就是将风机安装在出风井口附近，风机工作时将污浊风流抽出地面，新鲜风流则由进风井流人并流经各用风地点。这种通风方法叫抽出式通风。（3）压抽混合式：就是在入风井口设一风机作压入式工作，回风井口设一风机作抽出式工作，这种通风方法叫压抽混合式通风。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，其正压或负压均不大，采空区通连地表的漏风因而较小。其缺点是使用的通风机设备多，管理复杂。一、概述矿井必须采用机械通风，即利用矿井主要通风机对井下进行通风，是井下具有通风压力。当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力（也称为沿程阻力）和局部阻力。二、摩擦阻力风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力（也叫沿程阻力）。风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力（也叫沿程阻力）。32/LUSQh摩α-各巷道的摩擦阻力系数，N·S2/m4；L-各巷道的长度，m；U-各巷道的断面周长，m；S-各巷道的断面积，m2；Q-分配到各巷道的风量，m3/s。三、局部阻力由于井巷断面、方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀流动在局部地区受到影响而破坏，从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，造成风流的能量损失，这种阻力称为局部阻力。由于局部阻力所产生风流速度场分布的变化比较复杂性，对局部阻力的计算一般采用经验公式。一般来说，在矿井通风容易时期，局部阻力是摩擦阻力的0.2倍；困难时期，局部阻力是摩擦阻力的0.15倍。四、通风总阻力从入风井口到主要通风机入口，把顺序连接的各段井巷的通风阻力累加起来，就得到矿井通风总阻力，这就是井巷通风阻力的叠加原则。R=h/Q2式中：R—矿井总风阻，Ns2/m8h—通风总阻力，PaQ—总风量，m3/sR是反映矿井通风难易程度的一个指标。R越大，矿井通风越困难所以，摩擦阻力与局部阻力的和即为矿井通风总阻力。一、采区通风系统的基本要求1、每一个采区，都必须布置回风道，实行分区通风。2、采煤和掘进工作面应独立通风系统。有特殊困难必须串联通风时应符合有关规定。3、煤层倾角大于12°的采煤工作面采用下行通风时，报矿总工程师批准。4、采煤和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区或冒落区。二、采区进风上山与回风上山的选择上（下）山至少要有两条，对生产能力大的采区可有3条或4条上山。1、轨道上山进风，运输机上山回风比较：轨道上山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响，输送机上山进风，运输过程中所释放的瓦斯，可使进风流的瓦斯和煤尘浓度增大，影响工作面的安全卫生条件。2、运输机上山进风、轨道上山回风三、采区通风构筑物采区通风系统除了有结构合理的通风网路和能力适当的通风机外，还要在网路中的适当位置安设隔断、引导及控制风流的设施和装置，以保证风流按生产需要流动。为了保证带区内通风风流的稳定，在巷道内设置一系列通风构筑物，控制风流的流动，采区的主要通风构筑物有：三、采区通风构筑物风门：在通风系统中既要隔断风流又要行人或通车的地方应设立风门。在行人或通车不多的地方，可构筑普通风门。而在行人通车比较频繁的主要运输道上，则应该构筑自动风门。矿井现在所使用的风门是普通风门，用木板或铁板制成。密闭：在需要堵截风流和交通的巷道内设置密闭。风桥：在进、回风交叉处，需要使回风和进风互不混合时设置风桥。风窗：在风门或其它通风设施上需要调节风量时设置风窗。一、采煤工作面通风采煤工作面通风系统是指由采煤工作面及其进、回风巷道所构成的通风路线。按照采煤工作面进、回风巷的数目和风流的流动路线的不同，采煤工作面的通风系统有多种形式，如“U”型、“Y”型、“W”型和“H”型等通风系统。1、概念及分类一、采煤工作面通风“U”型通风系统：这种通风系统最为简单，有利于防煤炭自燃，被广泛采用。但它的缺点是，采煤工作面靠采空区上侧的上隅角容易积聚瓦斯。“Y”型通风系统这种通风系统对解决回风流瓦斯浓度过高和上隅角积存瓦斯具有良好效果。但要求工作面的上顺槽沿采空区一翼全长预先掘出，且在回采期内要始终维护，不利于防采空区煤炭自燃。“W”型通风系统这种通风系统适用于瓦斯涌出量大、工作面较长的综采工作面，因为它的供风量较“U”、“Y”型增加一倍。当开采煤层的瓦斯涌出量特别大时，还可在中间平巷中布置钻孔抽放瓦斯。但这