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第三章矿井安全生产知识第一节矿井生产基础知识第二节井巷工程施工安全第三节采煤方法第四节矿井通风安全第五节矿井运输安全第六节矿井用电安全第七节井下爆破安全配套教材《煤矿新工人培训教材》中国矿业大学出版社出版，主编王明韵书号9787564614768第一节矿井生产基础知识一、煤田地质（一）煤的形成煤的形成——煤是由古代植物的遗体经过漫长的煤化作用而形成的。煤田——有开采价值的大面积含煤地层。（二）煤的分类分类依据——挥发分、粘结性指数、胶质层厚度煤烟煤：长焰煤、不黏煤、弱黏煤、1/2中黏煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤无烟煤褐煤（三）煤层的埋藏特征1.煤层厚度最低可采厚度——根据煤层的产状、煤质、开采方法以及当地对煤的需求情况，综合当代煤炭开采技术和经济条件，确定出可采的最小的煤层厚度可采煤层——大于最低可采厚度的煤层不可采煤层——小于最低可采厚度的煤层煤层按厚度分类薄煤层：厚度1.3m中厚煤层：厚度1.3m~3.5m厚煤层：厚度3.5m2.煤层产状走向——倾斜煤层层面与假象水平面的交线叫走向线，走向线的方向叫走向。倾向——煤层层面上与走向线垂直的线叫倾斜线，倾斜线在水平面上的投影所指的方向叫倾向。倾角——煤层层面与假象水平面所夹的最大的锐角叫倾角。ａｂ———走向线；ｃｅ———倾斜线；ｃｄ———倾向；α———煤层倾角煤层按倾角分类近水平煤层：倾角＜８°缓倾斜煤层：倾角８°～25°倾斜煤层：倾角25°～45°急倾斜煤层：倾角＞45°3.煤田构造褶皱构造——褶皱构造是岩层因在构造运动的作用下而变形，形成的一系列连续弯曲。断裂构造——岩石受地应力作用，当作用力超过岩石本身的抗压强度时就会在岩石的薄弱地带发生破裂。岩溶塌陷——岩溶塌陷是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。岩浆侵入——当地壳中的岩浆侵入煤层时，由于它的高温，可使煤层全部或部分遭到破坏，煤质变坏，灰分增高，降低了工业价值，煤的变质程度加深，甚至变成天然焦。二、矿井巷道二、矿井巷道垂直巷道：立井、暗立井、溜井准备巷道：采区上山、采区下部车场倾斜巷道：斜井、暗斜井、上山、下山、溜煤眼硐室：变电所、水泵房、火药库、电机车库按其空间位置分类按用途、服务范围分类开拓巷道：主要回风大巷、主要运输大巷水平巷道：平硐、平巷、石门回采巷道：区段回风平巷、区段运输平巷三、矿井开拓矿井开拓方式——由地表进入煤层而开掘的一系列巷道的布置方式。斜井开拓平硐开拓综合开拓开拓方式分类立井开拓片盘斜井开拓斜井分区开拓立井单水平开拓立井多水平开拓走向平硐开拓垂直平硐开拓阶梯平硐开拓立井—斜井、平硐—斜井立井—平硐、立井—斜井—平硐1.斜井开拓斜井开拓是利用倾斜巷道由地面进入地下到达煤层的开拓方式。2.立井开拓立井开拓是利用垂直巷道由地面进入，并通过一系列巷道到达煤层的一种开拓方式。3.平硐开拓平硐开拓是利用水平巷道从地面进入地下，并通过一系列巷道通达矿体的开拓方式。4.综合开拓综合开拓是指借助于以上两种或两种以上井硐形式综合开拓井田。4231主斜井——副立井综合开拓1—主斜井；2—副立井；3—井底车场；4—阶段运输大巷四、矿井生产系统井下生产系统地面生产系统矿井生产系统运煤系统通风系统运料排矸系统排水系统动力供应系统1.运煤系统工作面→运输巷→溜煤眼→区段集中巷→煤仓→运输上山→运输大巷→主要运输石门→井底车场→主井→地面2.运料排矸系统运料系统：地面→副井→井底车场→主要运输石门→运输大巷→轨道上山→总回风大巷→回风斜巷→回风巷→工作面排矸系统与运料系统方向相反。3.排水系统工作面→运输巷→进风斜巷→区段集中巷→运输上山→运输大巷→主要运输石门→井底车场水仓→副井→地面4.供电系统电网电源→煤矿地面变电所→井下中央变电所→采区变电所→工作面配电点5.通风系统新鲜风：地面→副井→井底车场→主要运输石门→运输大巷→运输上山→区段集中巷→进风斜巷→运输巷→工作面乏风：工作面→回风巷→回风斜巷→总回风大巷→风井第二节井巷工程施工安全一、井巷工程概述主要包括：井筒、井底车场巷道及硐室、主要石门、运输大巷、采区巷道、回风巷道等。施工特点：作业空间狭小，通风照明条件差，噪声大，劳动条件恶劣。可能发生的事故：冒顶、片帮、透水、爆炸、机械伤害、尘毒危害。二、主要施工方法1.巷道爆破掘进作业流程：打眼→装药→联线→放炮→出矸→支护施工机具：风动凿岩机、煤电钻等适用条件：煤巷、岩巷掘进风动凿岩机2.巷道综合机械化掘进作业流程：掘进机破岩→装岩→支护施工机具：悬臂式掘进机、单体锚杆钻机适用条件：煤巷、半煤半岩巷掘进悬臂式掘进机三、井巷支护目的：防止围岩破坏分类：临时支护、永久支护锚杆支护混凝土及钢筋混凝土支护棚状支架支护方式锚喷支护井巷施工常见事故安全管理顶板冒落事故严格控制工程质量立井悬吊与提升事故各种悬吊设备设计必须符合要求，定期检查，加强管理水灾事故坚持执行“有疑必探，先探后掘，不探不掘”的原则火灾事故预防为主，消防结合瓦斯煤尘事故首先确认所建矿井是否存在这种危险，以便采取预防措施四、井巷施工的常见事故【案例3-1】2008年7月12日23时40分，山西长治市长治县某煤矿井下总回风巷开拓掘进工作面发生透水事故。当时井下有82人作业，事故发生后69人安全出井，发生透水的掘进工作面当班有16人作业，其中3人逃生，13人被困井下。【案例3-2】2008年5月31日17时0分，重庆奉节县白帝镇某煤矿2号井上山掘进头发生一起瓦斯燃烧事故，造成5人死亡。五、井巷施工的安全管理要求1.安全制度建设2.严格执行敲帮问顶确认制3.严格执行临时支护确认制4.严格执行“五不准”施工制度5.严格执行掘进工作面通风管理制度第三节采煤方法一、采煤方法1.走向长壁采煤法——回采工作面沿倾斜布置，沿走向推进。１—采空区；２—工作面回风巷；3—工作面进风巷；４—工作面；５—开切眼2.倾斜长壁采煤法——回采工作面沿水平走向布置，沿倾斜上行仰采或下行俯采推进。１—运输大巷；２—轨道大巷；３——采煤工作面；４—运输巷；５—轨道巷；６———溜煤眼；７—绕道二、采煤工艺定义：采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。（一）炮采工作面炮采工艺：采用爆破方法破煤、爆破及人工装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺。工艺流程：爆破落煤→装煤→运煤→推移刮板输送机→支护。采煤工作面爆破安全要求:（1）采煤工作面工具未收拾好，机电设备、电缆未加保护，不准放炮。（2）工作面未检查瓦斯浓度或爆破地点附近20ｍ以内风流。（3）在有煤尘爆炸危险的采煤工作面，爆破地点附近２０ｍ以内未经清扫煤尘和洒水降尘，不准放炮。（4）工作面通风量不足，而又未改善通风状况以前，不准放炮。（5）工作面上、下安全出口不安全畅通，工作面顶板、支架不完整，煤壁片帮、有伞檐等不安全隐患而又未处理时，不准放炮。（6）放炮母线长度不够，放炮母线又未悬挂好，不准放炮。（7）不执行一次装药、一次起爆（在采煤工作面可以采用分组装药，但必须一次起爆），不准放炮。（8）发爆器不防爆或有故障，一个采煤工作面同时使用两台以上（包括两台）发爆器，不准放炮。（9）工作面人员未撤离到警戒线以外的顶板、支架完好的安全地点，不清点人数，未设好警戒岗哨，不准放炮。（10）不发出三声放炮信号，不准放炮。（二）普采工作面主要设备：单滚筒采煤机、单体液压支柱。普采工艺：采用单滚筒采煤机落煤和装煤，可弯曲大型刮板输送机运煤，单体液压支柱铰接顶梁支护，液压推移器移溜的采煤工艺。工艺流程：破煤→装煤→运煤→支护。普采工作面布置单体支柱支护（a）铰接顶梁；(b)单体液压支柱（三）综采工作面主要设备：双滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、液压自移支架、桥式转载机和可伸缩带式输送机、移动变电站、乳化液泵站和电气设备等。综采工艺：采用机械破煤、装煤、运煤，自移式液压支架支护顶板的采煤工艺。工艺流程：采煤机落煤和装煤→移刮板输送机→移液压支架。综采工作面三机布置1—采煤机；2—刮板输送机；3—液压支架1—采煤机；2—刮板输送机；3—液压支架；4—下端头支架；5—上端头支架；6—转载机；7—可伸缩带式输送机；8—配电箱；9—移动变电站；10—设备列车；11—泵站；12—喷雾泵站；13—绞车；14—集中控制台综采工作面布置1—掩护梁；2—顶梁；3—立柱；4—侧护板；5—连杆；6—推移千斤顶；7—底座掩护式液压支架（四）综放工作面综放工艺：在厚煤层中，沿煤层底部布置一个采高2～3ｍ的长壁采煤工作面，利用综采工艺进行回采，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法使支架上方的顶煤破碎成散体后由支架后方放出的采煤工艺。工艺流程：采煤机割煤→移液压支架→移前部刮板输送机→移后刮板输送机→放顶煤。1———采煤机；2———前部刮板输送机；3———放顶煤液压支架；4———后部刮板输送机；5———平巷胶带输送机；6———泵站、移动变电站等；7———放顶煤窗口；8———转载机；9———破碎机A———不充分破碎煤体；B———较充分破碎煤体；C———待放出煤体综放工作面布置第四节矿井通风安全一、矿井空气1.地面空气定义：地面空气是由干空气和水蒸气组成的混合气体。干空气的构成：空气构成化学符号体积浓度/%氮气N278.13氧气O220.90氧化碳CO20.03氩气Ar0.93其他0.012.井下空气主要成分（1）氧气（O2）性质：一种无色、无味、无臭的气体。《煤矿安全规程》规定：采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%。氧气含量对人的影响：在短时间内窒息死亡9失去知觉、对人的生命有严重威胁10～12静止状态无影响，工作时引起喘息、呼吸困难、心跳17人体症状氧气含量／％在短时间内窒息死亡9失去知觉、对人的生命有严重威胁10～12静止状态无影响，工作时引起喘息、呼吸困难、心跳17人体症状氧气含量／％（2）氮气（N2）性质：一种无色、无味、无臭的气体。危害：在正常情况下，氮气对人体无害，当空气中含氮量过多时，就会降低氧气含量，可以因缺氧而使人窒息。（3）二氧化碳（CO2）性质：一种无色、略带酸味的气体，易溶于水、不助燃、不能维持呼吸，对眼、喉咙和鼻的黏膜有刺激作用。《煤矿安全规程》规定：采掘工作面的进风流中，二氧化碳浓度不超过0.5％。二、井下主要有害气体1.一氧化碳（CO）性质：一种无色、无味、无臭的气体，在一般温度与压力下，一氧化碳的化学性质不活泼，但浓度达到13％～17％时遇火能引起爆炸。危害：一氧化碳之所以毒性很强，是因为一氧化碳吸入人体后就阻碍了氧和血色素的正常结合，使人体各部分组织和细胞缺氧，引起窒息和中毒死亡。井下来源：①井下火灾，煤层自燃；②瓦斯与煤尘爆炸；③爆破工作。【案例3-3】2008年12月29日20时，山西吕梁地区兴县某煤矿井下发生有害气体中毒事故，当班下井8人，其中4人安全升井，4人死亡。2.硫化氢（H2S）性质：一种无色、有臭鸡蛋气味的气体，有毒性，溶于水，能燃烧，当浓度达4.3％～46％时还具有爆炸性。危害：有剧毒，能使人体血液缺氧而中毒，对眼睛及呼吸道的黏膜具有强烈刺激作用，能引起鼻炎、气管炎和肺水肿。井下来源：①坑木腐烂；②含硫矿物遇水分解；③从采空区废旧巷道涌出或煤、岩中放出；④爆破工作产生。3.二氧化硫（SO2）性质：一种无色、具有强烈硫磺燃烧味的气体，易溶于水。危害：对眼睛和呼吸器官有强烈的刺激作用。此外，也会对呼吸道的黏膜产生强烈的刺激作用，引起喉炎和肺水肿。井下来源：①含硫矿物的自燃或缓慢氧化；②从煤围岩中放出；③在硫矿物中爆破生成。4.二氧化氮（NO2）性质：红褐色气体。危害：对眼睛鼻腔、呼吸道及肺部有强烈的刺激作用，可引起肺部浮肿。5.氨气（NH3）性质：一种无色、有浓烈刺激性恶臭的气体，当空气中的氨气浓度达到30%时遇火有爆炸性。危害：有毒，对皮肤和呼吸道黏膜有刺激作用，可引起喉头水肿，严重时失去知觉，以致死亡。井下来源：主要是在矿井发生火灾或爆炸事故时产生。6.甲烷（CH4）矿