煤礦生產技術知識與煤礦主要災害的防治

　　第三章 煤礦生產技術知識與 煤礦主要災害的防治

　　第一節 煤礦生產技術基本知識

　　一、煤礦地質基本知識

　　(一)煤層埋藏特征

　　煤層是指頂、底板岩石之間所夾的一層煤及其矸石層。

　　1、煤層的形成

　　煤層是地殼運動的產物。它是在地殼緩慢下降過程中，由泥炭層經煤化作用轉變而成的。

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　　⑴當沼澤中植物遺體堆積的泥炭形成速度和地殼沉隆速度大體一致時，泥炭層會不斷加厚(即二者保持均衡狀態)，長期持續的均衡狀態，就會形成厚煤層或巨厚煤層(圖a)

　　⑵當地殼沉降速度大於植物遺體堆積速度時，植物來不積供應，泥炭堆積也就停止，在原有泥炭層之上沉積了泥砂質的碎屑沉積物，成為煤層頂板或成為煤層中的夾矸(如圖(b)、(c))

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　　⑶當地殼沉降速度小於植物遺體堆積速度時，沼澤供水條件逐漸困難，植物遺體堆積停止，並可使原已堆積的泥炭層遭受風化剝蝕，從而形成薄煤層(如圖(d))。

　　在地殼沉降過程中，會有多次小型振蕩運動，因此，可出現多煤層沉積。

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　　2、煤層的頂、底板

　　煤層頂、底板岩石的性質、強度及含水性對采煤工作有直接影響。

　　⑴頂板。位於煤層之上的上覆岩層，稱為煤層的頂板。根據頂板在煤層開采中垮落的難易程度及其與煤層的相對位置，將頂板分為偽頂、直接頂、基本頂三種類型

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　　偽頂，是指直接位於煤層之上的較薄岩層，

　　破碎，隨采隨落。通常為炭質泥岩、頁岩等，厚度一般在0.5M以下

　　直接頂，直接頂是指位於偽頂之上或直接位於煤

　　之上(煤層沒有偽頂時)的一層或幾 層岩層。通常

　　砂質頁岩、泥岩、粉砂岩等比較容易垮落的岩層組成

　　它比偽頂穩定。直接頂在采煤過程中，經常在采過一

　　段時間後自行垮落，少數砂岩層 需要人工放頂。

　　基本頂，基本頂俗稱老頂，是指位於直接頂或直接

　　位於煤層之上、難以垮落的厚而堅硬的岩層。通常由堅硬的砂岩、礫岩石、石灰岩等岩層組成。

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　　⑵ 、煤層的底板。位於煤層之下的岩層，

　　稱為煤層的底板。

　　直接底，直接底是指直接位於煤層之下，

　　強度較低的岩層。

　　老底。老底是指位於直接底或直接位於煤層

　　之下，由較硬的砂岩、石灰岩組成。

　　3、煤層的厚度

　　煤層頂、底板之間的垂直距離，稱為煤層的厚度

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　　4、岩層的產狀要素

　　煤(岩)層在空間的產出狀態，稱為煤(岩

　　)層產狀。傾斜煤層的產狀，可以用煤層麵的

　　走向、傾向、傾角三個要素的數值表示，稱為

　　煤層的產狀三要素

　　⑴、走向。傾斜煤(岩)層層麵與水平麵的交線為走向線，稱走向。

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　　⑵傾向。在煤層層麵上，與走向線垂直並沿層麵傾斜向下引出的直線稱為傾斜線。傾斜線在水平麵上的投影線所指煤層傾斜一側的方向為煤層的傾向。

　　⑶傾角。傾角是指煤層麵和水平麵之間的夾角

　　⑷岩層產狀要素在煤礦生產中的意義。

　　(二)、煤礦地質構造及其對瓦斯湧出的影響

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　　地質構造在一定範圍內的基本表現形式有單斜構造、褶皺構造、斷裂構造

　　(一)單斜構造

　　(二)褶皺構造

　　⑴背斜

　　⑵向斜

　　(三)斷裂構造

　　⑴、節理：又稱裂隙，是指斷裂麵兩側沒有發生明顯相對位移的斷裂構造。

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　　⑵、斷層

　　斷層是指斷裂麵兩側部分發生明顯相對位移的斷裂構造。

　　4、地質構造對煤層瓦斯含量和湧出的影響

　　地質構造是影響煤層瓦斯含量和湧出的最主要因素之一，封閉型地質構造有利於瓦斯的儲存，而開放型地質構造有利於瓦斯的排放。

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　　二、煤礦采掘技術基本知識

　　(一)巷道掘進

　　1、巷道分類，按巷道空間特征分類

　　⑴垂直巷道

　　⑵水平巷道

　　⑶傾斜巷道

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　　⑵、按巷道的用途，巷道可分為

　　開拓巷道：

　　準備巷道：

　　采煤巷道(又稱回采巷道)：回采巷道是指隻為一個采煤工作麵服務的巷道，主要有工作麵運輸巷、工作麵回風巷、開切眼等。

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　　2、巷道掘進方法

　　巷道掘進方法，是指掘進方法和工藝的總稱。

　　主要包括

　　⑴破岩

　　⑵裝岩

　　⑶運岩

　　⑷支護

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　　(二)采煤方法

　　采煤工藝與回采巷道布置及其在時間上、空間上的相互配合的總稱為采煤方法。采煤方法實際上包括采煤係統和采煤工藝兩個部分 的內容。

　　1、采煤工作麵的巷道布置

　　⑴緩傾斜、傾斜薄層及中厚煤層長壁采煤法的巷道布置。

　　⑵緩傾斜、傾斜厚煤層采煤法的巷道布置

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　　2、采煤工藝

　　將采煤工藝分成四種：

　　①炮采工作麵的采煤工藝

　　②普通機械化采煤工作麵的采煤工藝

　　③綜合機械化采煤工作麵的采煤工藝

　　④放頂煤采煤工作麵的采煤工藝

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　　(三)礦井的安全出口

　　每個生產礦井必須至少有2 個能行人的通達地麵的安全出口，各個出口間的距離不得小於30m.

　　井下每一個水平到上一個水平和各個采區都必須至少有2個便於行人的安全出口，並與通達地麵的安全出口相連接。

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　　第二節 煤礦主要災害的防治

　　一、頂板事故的防治

　　頂板事故，是指在地下采煤過程中，因為頂板意外冒落造成的人員傷亡、設備損壞、生產終止等事故

　　(一)常見頂板事故的分類

　　按冒頂範圍可將頂板事故分為局部冒頂和大型冒頂兩類。

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　　局部冒頂常發生在靠煤壁附近、上下出口、放頂線附近、地質破壞帶附近。

　　大型冒頂又分為推垮型、壓垮型和漏垮型。

　　(二)采場局部冒頂事故的預兆及其防治

　　局部冒頂事故的預兆：①遇有小地質構造帶。②頂板出現離層，敲幫問頂時聲音不正常。

　　③頂板裂隙內卡有活矸，並有掉渣、掉矸現象。④有淋水的工作麵，淋水量增加。

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　　(三)大型冒頂的預兆及其防治

　　1、大型冒頂的預兆

　　⑴煤幫的預兆

　　⑵頂板的預兆

　　⑶支架的預兆

　　⑷含瓦斯煤層，瓦斯湧出增大。有淋水的頂板，淋水量增大。

　　⑸局部冒頂有時也是大冒頂的先兆

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　　2、大型冒頂的分類及其防治

　　大型冒頂可分為

　　⑴推垮型

　　⑵壓垮型

　　⑶漏垮型

　　(四)冒頂事故的搶險救災

　　處理冒頂事故的主要任務是：搶救遇險人員及恢複通風等。

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　　二、礦井水害的防治

　　(一)礦井水害概述

　　1、礦井水的來源

　　⑴地下水

　　⑵地表水

　　⑶老空積水

　　⑷大氣降水

　　⑸生產用水

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　　2、礦井水的危害

　　3、礦井透水前的預兆

　　⑴煤壁掛紅 ⑵煤壁掛汗 ⑶空氣變冷 ⑷發生霧氣

　　⑸水叫聲 ⑹頂板淋水加大⑺頂板來壓，底板鼓起，⑻水色發渾，有臭味。⑼采掘工作麵有害氣體增加。⑽裂隙出現滲水。

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　　(二)礦井水害的防治

　　1、探放水的原則

　　礦井必須作好水害分析預報，堅持有疑必探，先探後掘的探放水原則。

　　2、防治礦井水的措施

　　⑴地麵防治水

　　⑵井下防治水。其主要措施有：防、排、探、截、堵。

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　　3、向老空區打鑽探放水的措施

　　⑴探水工作麵一切電氣設備的防爆性能必須良好。

　　⑵加大探水地點的供風量，加強局部通風機、風筒的維護管理，防止漏風和發生循環風，並將風筒未端接到探水迎頭，對著鑽孔，及時吹散瓦斯，避免積聚。

　　⑶加強對探水地點的瓦斯檢查，發現問題及時

　　第三章 煤礦生產技術知識與 煤礦主要災害的防治

　　處理，必要時還要安設瓦斯自動檢測報警斷電裝置。

　　⑷若水泵送水正常而鑽孔不回水，說明已透老空

　　⑸如果有害氣體超過《煤礦安全規程》規定時，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，待加強通風吹散瓦斯和其他有害氣體後，方可繼續工作。

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　　4、恢複被淹井巷時防止瓦斯事故和其他有害氣體危害的措施。

　　三、機電運輸事故的防治

　　(一)采區供電係統概述

　　采區供電係統是礦井供電係統的主要組成部分，也是礦井供電係統安全運行的薄弱環節。

　　1、采區變電所

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　　采區變電所是供給采區用電設備電源的場所。

　　2、采掘工作麵的供電

　　(二)機電事故的防治

　　1、操作電氣設備時應遵守的規定

　　2、《煤礦安全規程》(第475條)對礦燈管理和使用的規定

　　3、井下人身觸電的原因和預防措施

　　4、檢修和搬遷電氣設備時必須遵守的規定。

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　　(三)運輸事故的防治

　　1、刮板輸送常見的傷人事故及其預防措施

　　2、傾斜井巷軌道運輸常見的傷人事故及其預防。

　　3、人力推車常見事故的預防

　　4、采用機車運輸應遵守的規定

　　四、爆破事故的防治

　　(一)爆破的基本安全要求

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　　(二)巷道貫通爆破應采取的安全措施

　　(三)“一炮三檢製”和“三人連鎖放炮製”

　　1、 “一炮三檢製”

　　“一炮三檢製”，是指在采掘工作麵裝藥前、爆破前、爆破後，爆破工、班組長和瓦斯檢查工都必須在現場，由瓦斯檢查工檢查瓦斯的製度。

　　2、“三人連鎖放炮製”

　　第三章 煤礦生產技術知識與 煤礦主要災害的防治

　　“三人連鎖放炮製”，是指爆破工、班組長和瓦斯檢查工3人必須同時自始至終參加爆破工作的全過程，並嚴格執行換牌製度。執行“三人連鎖放炮製”進行爆破作業的程序如下：

　　⑴爆破工在檢查連線工作無誤後，將“警戒牌”交給班組長。

　　⑵班組長接到“警戒牌”後，在檢查頂板、支架、上下出口、風量、阻塞物、工具設備、灑水等爆破準備工作無誤，達到爆破要求條件時，負責布置警戒，

　　第三章 煤礦生產技術知識與 煤礦主要災害的防治

　　並組織人員撤到規定的安全地點待避。

　　班組長必須布置專人在警戒線可能進入爆破地點的所有通路上，擔任警戒工作。警戒人員必須在規定的距離和掩護的安全地點進行警戒，警戒線處應設置警戒牌、欄杆或拉繩等標誌。

　　班組長必須清點人數，確認無誤後，方準下達爆破命令，，將自已攜帶的“爆破命令牌”

　　第三章 煤礦生產技術知識與 煤礦主要災害的防治

　　交給瓦斯檢查工。

　　⑶瓦斯檢查工接到“爆破命令牌”後，在檢查爆破地點附近20m以內風流中瓦斯濃度在1%以下，煤塵符合規定要求後，將自已攜帶的“爆破牌”交給爆破工。

　　⑷爆破工接到“爆破牌”後才允許將爆破母線與連接線進行連接，最後離開爆破地點，並必須在通風良好有掩護的安全地點進行爆破，掩護地點到爆破工作麵的距離，在作業

　　第三章 煤礦生產技術知識與 煤礦主要災害的防治

　　規程中具體規定。

　　爆破工、警戒人員和爆破躲避人員必須躲在有支架物體等掩護和支護、通風良好的安全地點。

　　⑸爆破通電工作隻能由爆破工一人完成。爆破前，爆破工應先用導通表或爆破電橋以及歐姆表檢查網絡是否導通，若網絡不導通，必須查明原因。

　　第三章 煤礦生產技術知識與 煤礦主要災害的防治

　　⑹若網路正常，爆破工必須發出爆破警號，高喊數聲”爆破“或鳴笛聲，至少再等5s，方可爆破。

　　⑺爆破後，爆破工必須立即取下發爆器的把手和鑰匙，並將爆破母線從電源上摘下，扭結成短路，將三牌各歸原主。

　　(四)爆破崩人事故的原因及預防

　　1、爆破崩人事故的原因

　　第三章 煤礦生產技術知識與 煤礦主要災害的防治

　　2、預防爆破崩人的措施

　　(五)炮煙熏人事故的原因及預防

　　1、炮煙熏人事故的原因

　　2、防止炮煙熏人事故的措施

　　(六)《煤礦安全規程》對爆破工作的有關規定

　　第四章 礦井通風

　　礦井通風：

　　是利用通風動力，將地麵的新鮮空氣，沿著由通風設施確定的通風路線不斷地進入井下各采掘工作麵、機電硐室、火藥庫以及其它用風地點，以滿足生產用風的需要，同時將用過的汙濁空氣(汙風)不斷地排出地麵。

　　第四章 礦井通風

　　礦井通風的基本任務是：

　　①向井下各用風場所連續不斷地供給新鮮空氣。

　　②把井下的有毒有害氣體和礦塵衝淡稀釋到安全濃度以下，排除井下各種有害氣體和礦塵

　　③創造適應的井下氣候條件，提供良好的生產環境，以保障職工的身體健康和生命安全及機械設備的安全運轉，進而提高勞動生產率。

　　④增強礦井的抗災能力，保證礦工身心健康和安全生產。

　　第四章 礦井通風

　　第一節 礦井空氣

　　一、井下氣體成分

　　礦井空氣是礦井井下各種氣體的總稱。

　　地麵，

　　(一)地麵空氣的組成

　　地麵空氣主要由氧氣(20.96%)、氮氣(79%)、二氧化碳(0.04%)等組成。

　　(二)礦井空氣中的有害氣體

　　空氣中所含有對人體健康及生命安全有威脅的一切氣體，均稱為有害氣體。

　　第四章 礦井通風

　　煤礦井下常見的有害氣體的來源及其性質

　　⑴甲烷

　　⑵一氧化碳

　　⑶硫化氫

　　⑷二氧化氮

　　⑸二氧化硫

　　⑹氨氣

　　⑺二氧化碳

　　⑻氫氣

　　第四章 礦井通風

　　(三)井下有害氣體的防治措施

　　⑴加強通風。

　　⑵對局部有害氣體含量較高、湧出量較大的地區，可采用抽放或局部通風稀釋的辦法，使其降到安全濃度以下。

　　⑶對爆破產生的二氧化氮等有害氣體和工作麵湧出的二氧化碳，可噴霧灑水，使其溶於水中，以降低其在空氣中的含量。

　　第四章 礦井通風

　　⑷加強監測、監控與檢查。

　　⑸凡井下通風不良的區域或巷道。要設置柵欄，並懸掛“禁止入內”的警標，未經檢測，不得入內。

　　⑹按標準構築和封閉采空區、井下火區、盲巷或抽放瓦斯的各種密閉，並定期檢查維修，保持完好，防止有害氣體泄出。

　　⑺保證通風係統的穩定可靠。

　　第四章 礦井通風

　　8、對中毒人員應立即移送到有新鮮空氣的巷道中，視其具體情況用時搶救。

　　二、礦井氣候條件

　　礦井氣候條件，是指礦井空氣的溫度、濕度及

　　風速三者的綜合作用狀態。 井下工作地點人體最適宜的氣候條件是：人體最適宜的礦內空氣溫度為18℃~22℃，相對濕度為50%~60%，風速為1.0~1.5m/s

　　第四章 礦井通風

　　1、礦井空氣溫度：規程規定：生產礦井采掘工作麵空氣溫度不得超過26℃，機電設備硐室的空氣溫度不得超過30℃。

　　2、礦井空氣的濕度

　　3、井巷中的風速

　　(井巷中的允許風流速度見表4-2)

　　第四章 礦井通風

　　第二節 礦井通風係統

　　礦井通風係統：是指礦井通風方式、通風方法、通風網絡和通風設施的總稱。它包括風流由入風井口進入井下，經過各用風場所，然後由回風井排出礦井，所經過的整個路線。

　　一、礦井通風方法

　　根據風流獲得動力的來源不同，礦井通風的方法可分為自然通風和機械通風。

　　第四章 礦井通風

　　(一)自然通風

　　利用自然因素產生的通風動力，至使空氣在井下巷道流動的通風方法稱為自然通風。 自然風壓的大小和風流方向，主要受地麵空氣溫度變化、高差、井口的風速等影響。其實質是：進、回風井的空氣密度差引起的空氣流動。

　　(二)機械通風

　　第四章 礦井通風

　　利用通風機運轉產生的通風動力，致使空氣在井下巷道中流動的通風方法稱為機械通風。

　　1、壓入式通風

　　2、抽出式通風

　　3、混合式通風

　　二、礦井通風方式

　　根據進風井筒與回風井筒在井田內的相互位置關係，礦井通風方式可分為中央式、對角式和混和式

　　第四章 礦井通風

　　(一)中央式

　　1、中央並列式

　　2、中央邊界式

　　(二)對角式通風

　　1、兩翼對角式

　　2、分區對角式

　　(三)混合式通風

　　第四章 礦井通風

　　三、礦井通風網絡

　　1、串聯網絡

　　2、並聯網絡

　　3、角聯網絡

　　四、采區通風係統

　　采區通風係統，是指礦井風流經主要進風巷進入采區，流經采區進風巷道，清洗采掘工

　　第四章 礦井通風

　　作麵、硐室和其他用風巷道後，沿采區回風巷道排至礦井主要回風巷的整個網絡。

　　(一)采區通風係統的基本要求：

　　(二)壁式采煤工作麵通風係統的類型

　　回采區段通風係統是由進、回風巷，工作麵組成，當礦井采用走向長壁後退式采煤法時，回采區段的通風係統有U、Z(雙Z)、Y、H和W型

　　第四章 礦井通風

　　(三)上行通風與下行通風

　　1、上行通風

　　2、下行通風： 《煤礦安全規程》規定：有煤(岩)與瓦斯(二氧化碳)突出危險的采煤工作麵不得采用下行通風

　　(四)擴散通風與循環風

　　1、擴散通風

　　擴散通風，是指利用空氣中分子的自然擴散運

　　第四章 礦井通風

　　動，對局部地點進行通風的方式。

　　《煤礦安全規程》規定：如果硐室深度不超過6m，入口寬度不小於1.5米而無瓦斯湧出，可采用擴散通風。

　　2、循環風

　　某一用風地點部分或全部回風再進入同一地點風流中的現象稱為循環風。 《煤礦安全規程》規定：壓入式局部通風機和啟動裝置

　　第四章 礦井通風

　　必須安裝在進風巷道中，距掘進巷道回風口不得小於10m。

　　(五)巷道貫通時通風係統的調整

　　1、貫通前

　　掘進巷道貫通前，綜合機械化掘進巷道在相距50m前、其他巷道在相距20m前，必須停止一個工作麵作業，做好調整通風係統的準備工作。

　　第四章 礦井通風

　　2、貫通時

　　貫通時，必須由專人在現場統一指揮，隻準一個工作麵掘進，另一個工作麵要停止工作並撤出該工作麵的所有人員，巷道口設置柵欄及警標，並保持正常通風，風筒完好，瓦斯不超限。

　　3、貫通後

　　貫通後，必須停止采區內的一切工作，立即

　　第四章 礦井通風

　　調整通風係統，風流穩定後，方可恢複工作。

　　五、通風設置

　　(一)礦井主要通風設施

　　1、風門

　　2、擋風牆(密閉)

　　3、風橋

　　4、調節風窗

　　第四章 礦井通風

　　(二)通風設施對安全生產的影響

　　煤礦井下通風設施是否合乎要求，是影響礦井漏風量大小和有效風量高低的重要因素。

　　六、礦井反風

　　礦井反風，是指當礦井發生災變時所采取的一項重要的控製風流的求災措施。

　　(一)全礦性反風

　　1、反風道反風

　　第四章 礦井通風

　　2、反轉反風

　　3、無反風道反風

　　生產礦井主要通風機必須有反風設施，並能在10min內改變巷道中的風流方向，，當風流方向改變後，主要通風機的供給風量不應小於正常供風量的40%

　　(二)局部反風

　　第四章 礦井通風

　　七、井巷風速的測定及井巷通過風量的計算

　　(一)測算風速和風量的目的

　　(二)井巷斷麵上的風速分布

　　(三)測風儀器

　　(四)測風方法

　　第四章 礦井通風

　　(五)平均風速和通過井巷風量的計算

　　(六)測風注意事項

　　(七)測風站及其要求

　　八、礦井風量的分配與調節

　　(一)礦井風量計算的要求

　　(二)礦井風量分配的原則

　　(三)礦井風量的調節

　　第四章 礦井通風

　　1、局部風量調節法

　　⑴增阻調節法：

　　⑵降阻調節法：

　　⑶增壓調節法(用輔助通風機調節法)

　　2、礦井總風量的調節

　　第三節 掘進通風技術

　　一、掘進通風的方法及其方式

　　第四章 礦井通風

　　(一)總風壓通風

　　(二)引射器通風

　　(三)局部通風機通風

　　1、壓入式通風

　　壓入式通風的局部通風機和啟動裝置必須安裝在距掘進巷道回風口10m以外的進風巷道中。

　　2、抽出式通風

　　3、混合式通風

　　第四章 礦井通風

　　二、掘進通風的設備及其要求

　　1、風筒

　　2、局部通風機

　　三、掘進通風的安全管理

　　由於瓦斯爆炸事故中的80%與掘進工作麵有關，預防瓦斯爆炸的重點應是掘進工作麵。

　　四、長距離掘進通風技術