通防各工種培訓之瓦斯檢查工培訓教材

　　目 錄

　　第一篇安全基礎知識1

　　第一章安全生產方針與法律法規2

　　第一節安全生產方針 2

　　第二節安全生產法律法規體係 4

　　第三節 安全生產法律製度5

　　第四節煤礦主要安全生產法律法規11

　　第五節 生產過程中常見的違法行為及法律責任 16

　　思考題 17

　　第二章煤礦瓦斯檢查工的職業特殊性 18

　　第一節煤礦作業特點 18

　　第二節 瓦斯檢查工在防治煤礦災害中的重要作用 19

　　第三節 瓦斯檢查工的職業道德和安全職責 20

　　思考題 23

　　第三章 煤礦生產技術知識與煤礦主要災害的防治 24

　　第一節 煤礦生產技術知識 24

　　第二節 煤礦主要災害的防治 39

　　思考題 53

　　第四章 自救、互救與創傷急救 54

　　第一節 井下發生各種災害02manbetx.com 的自救、互救和避災方法 54

　　第二節 創傷急救基本知識 58

　　思考題 66

　　第二篇安全技術理論知識 67

　　第五章 礦井通風 68

　　第一節 礦井通風的基本任務 68

　　第二節 礦內空氣 68

　　第三節 礦井通風係統 76

　　第四節 掘進通風 84

　　思考題 89

　　第六章 礦井瓦斯防治 91

　　第一節 礦井瓦斯基礎知識91

　　第二節 瓦斯爆炸及其防治 97

　　第四節 煤與瓦斯突出及其防治 107

　　第五節 礦井瓦斯抽采 119

　　思考題 136

　　第七章 礦井瓦斯檢查與管理137

　　第一節 瓦斯檢查方法 137

　　第二節 礦井瓦斯管理144

　　思考題 158

　　第八章 礦井瓦斯檢查儀器 160

　　第一節 光學瓦斯檢定器 160

　　第二節 便攜式瓦斯檢定器 163

　　第三節 一氧化碳檢定器 167

　　第四節 便攜式氧氣檢定器 170

　　第五節 礦井安全監控係統及甲烷報警斷電裝置 175

　　思考題 193

　　第九章 礦塵防治 194

　　第一節 礦塵及其性質 194

　　第二節 礦山塵肺病 196

　　第三節 煤塵爆炸及預防 197

　　思考題 203

　　第十章 礦井火災防治 204

　　第一節 礦井火災基礎知識204

　　第二節 礦井防滅火技術 214

　　思考題 221

　　第三篇 實際操作技能 222

　　第十一章 光學瓦斯檢定器的使用和維護 223

　　第一節 光學瓦斯檢定器的使用 223

　　第二節 光學瓦斯檢定器常見故障及處理 225

　　思考題 228

　　第十二章 便攜式瓦斯檢定器的使用與調校 229

　　思考題 232

　　第十三章 便攜式氧氣檢定器的使用與調校 233

　　第一節 儀器的使用 233

　　第二節 便攜式氧氣檢定器儀器的調校 233

　　思考題 236

　　第十四章 一氧化碳檢定器的使用與維護 237

　　第一節 一氧化碳檢定管的使用及維護 237

　　第二節 便攜式一氧化碳檢定器的使用與維護 238

　　思考題 239

　　第十五章 測風儀表的使用與維護 240

　　第一節 測風儀表 240

　　第二節 測風儀表的使用及維護 241

　　思考題 245

　　第十六章 井下火區及密閉區內氣體的取樣 246

　　第一節 井下氣體采樣方法 246

　　第二節 井下火區及密閉區內氣體采樣 248

　　思考題 251

　　第十七章 自救器的使用與與創傷急救訓練 252

　　第一節 自救器 252

　　第二節 井下創傷急救 257

　　思考題 268

　　第一篇 安全基礎知識

　　第一章 安全生產方針與法律法規

　　第一節 安全生產方針

　　一、安全生產方針

　　安全生產是一切生產經營活動的基本前提，安全才能生產，生產必須安全。確保人的安全是企業生產與發展的首要條件。安全生產事關廣大人民群眾的生命和財產安全，事關我國改革、發展、穩定、和諧的大局，黨和國家曆來對此非常重視。

　　安全生產方針是指政府對安全生產工作總的要求，它是安全生產工作的方向。根據曆史資料，我國安全生產方針大體可以歸納為3次變化，即：“生產必須安全、安全為了生產”;“安全第一，預防為主”;“安全第一，預防為主，綜合治理”。安全生產第一的方針還被有關法律所肯定，成為法律強製實施的安全生產基本方針。《中華人民共和國安全生產法》第三條規定：“安全生產管理，必須堅持安全第一、預防為主的方針”，《中華人民共和國礦山安全法》第三條規定：“礦山企業必須具有保障安全生產的設施，建立、健全安全生產管理製度，采取有效措施改善職工勞動條件，加強礦山安全管理工作，保證安全生產”。《煤炭法》第七條規定：“煤礦企業必須堅持安全第一、預防為主的安全生產方針”。

　　“安全第一，預防為主，綜合治理”是我國新時期確定的安全生產方針，適用於所有生產行業和產業的安全生產工作。這一安全生產方針是根據我國安全生產的特點，總結安全生產方麵的教訓得出來的。認真落實這一方針，既是黨和國家的要求，也是搞好安全生產保障從業人員的生命安全和健康,保障企業的生產經營順利進行的根本要求。“安全第一”是指在處理安全與生產和其他各項工作的關係時，要強調安全、突出安全，要始終把安全特別是從業人員的人身安全放在首位，在確保安全的前提下，努力實現生產經營和其他奮鬥目標。當生產及其他工作和安全發生矛盾時，生產及其他工作必須服從安全。在各種生產建設中必須把職工的生命和健康作為首要工作來抓，作為一切工作的指導思想和行為準則。“安全第一”要求各級人民政府及其有關部門、企業的領導者、從業人員要把安全當作頭等大事來抓，要把安全工作作為完成各項任務、做好各項工作的前提條件。“預防為主”是實現安全第一的前提條件。要實現安全第一，必須堅持預防為主。在02manbetx.com 預防與02manbetx.com 處理的關係上，隻有堅持預防為主，才能防患於未然，將02manbetx.com 消滅在萌芽狀態。“預防為主”不僅意味著必須依靠科技進步和科學、先進的管理模式，運用係統工程的原理和方法，采取有效措施，消除危及人身安全和健康的不利因素，還意味著對災害因素和生產過程中的不安全因素要實現辨識、03manbetx 和評價，從管理的角度研究如何有效地預防、控製事故，製定相應的措施予以實施，達到防止災變、事故發生的目的。“綜合治理”包含兩方麵的含義，一是要做好安全工作，不僅要做好安全技術與安全管理工作，還要從安全環境、裝備、培訓等各方麵做好工作;二是要動員全社會力量來參與，加大社會輿論、工會、婦聯等社會組織對安全生產的監督力度。加強普法宣傳，強化安全生產的法律意識。要正確的理解有關預防為主的規定，必須從以下幾個方麵著眼：

　　(1)增強安全意識

　　關愛生命、關注安全是社會政治、經濟和文化生活的主題之一，重視和實現安全生產必須有強烈的安全意識。從“科學發展”和“安全發展”的戰略高度認識安全生產工作，有高度的安全生產意識，真正做好安全生產工作，實現安全生產。隻有增強全體公民特別是從業人員的安全意識，才能使安全生產得到普遍和高度的重視，極大地提高全民安全素質，使安全生產轉變成每個公民的自覺行動，從而為實現安全生產的根本好轉奠定堅實的思想基礎和群眾基礎。

　　(2)確保安全投入

　　生產經營單位要具備法定的安全生產條件，必須有相應的資金保障，安全投入是生產經營單位的生命保障線。一些單位特別是非國有生產經營單位重效益輕投入，致使安全技術裝備陳舊落後，不能及時地更新、維護，這就必然使許多不安全因素和事故隱患不能及時發現和消除，抗災能力下降，引發事故。要預防事故，必須要有足夠、有效的安全投入。

　　(3)強化安全責任

　　實現安全生產必須逐步建立健全各級人民政府及其有關部門和生產經營單位的安全生產責任製，各負其責，切實履行自己的法定職責，齊抓共管。

　　(4)突出建章立製

　　預防為主需要通過生產經營單位製定並逐步落實各種安全措施和規章製度來實現。“沒有規矩不成方圓”，安全規章製度不健全或者廢弛，安全管理措施不落實，勢必埋下不安全因素和事故隱患，最終導致事故，因此建章立製是實現預防為主的前提條件。

　　(5)強推隱患排查

　　預防為主主要是為了防止和減少生產安全事故，一般情況下，大部分事故發生前都有不安全隱患，或者隱患防範措施不周密。因此，隻要事故防範措施到位，人員各盡其責，管理到位是能夠使隱患得到及時消除，減少和避免事故的發生。

　　(6)加大監督執法

　　各級人民政府及其安全生產監督管理部門和有關部門強化安全生產監督管理，加大行政執法力度，是預防事故、保證安全生產的重要條件。安全監督管理工作的重點、關口必須超前，把住安全生產準入門檻，堅決把那些不符合安全生產條件或者不安全因素多、事故隱患嚴重的生產經營單位排除在門檻之外。要加大日常監督和重大危險源監控力度，發現事故隱患應當依法采取監管措施或者處罰措施，並嚴格追究有關人員的安全責任。

　　二、安全生產方針與煤礦安全生產

　　安全第一的方針對煤礦生產具有特別重大的意義。煤礦井工作業，不安全因素多，既有水、火、瓦斯、煤塵、頂板等自然災害，還有機電、運輸、提升、爆破等生產事故的威脅。人們稍有疏忽，就可能釀成不可挽回的損失。所以在實際工作中一定要牢固樹立安全第一的指導思想，嚴格按照煤礦“三大01manbetx ”辦事，即煤礦安全01manbetx ，作業01manbetx 和煤礦安全操作技術01manbetx 。煤礦生產產品單一，但是過程複雜、環節眾多。采、掘、機、運、通風、排水、照明、供電、提升等各個環節必須相互配合和協調。每一個環節都會發生特定的事故，從而打亂礦井正常的生產秩序，造成生產的中斷，甚至是生命或財產的損失。為此，針對每一個環節都要貫徹實施安全第一的指導方針，采取切實的措施防止生產安全事故的發生或控製事故的危害程度。煤礦生產的另一個特點是前期工程往往決定著後續工程是否能在安全保障的條件下進行，設計決定了生產，開拓、掘進決定了回采。礦井的開拓、通風、提升、運輸、排水等任何一個係統不完備或不合理，組織好正常安全生產是相當困難的。煤礦必須依靠科技進步，從根本上改變技術落後的生產方式，提高機械化和自動化水平，提高礦井抗災能力，才能實現安全生產。我國不少煤礦采掘機械化程度較低，基本上是勞動密集型的生產企業，這往往會造成群死群傷事故的發生。20世紀50年代世界上許多產煤國家礦井冒頂事故占總事故死亡人數的40%，自從推廣綜合機械化采煤法，不僅冒頂事故大為減少而且事故死亡總人數也大大下降。據不完全統計，以1980年和1950年相比，02manbetx.com 總死亡人數美國減少了30%，原聯邦德國減少了90%，英國減少了91%，法國下降了96%，日本下降了97%。我們在安全工作上和世界上某些產煤大國相比還有差距，這種情況不僅阻礙了煤炭工業的健康發展，也和我們國家的社會主義製度性質不相容。實踐和教訓表明，堅定地走機械化、自動化的發展道路，貫徹安全第一的指導方針就抓住了生產的根本。建立健全各級安全監察機構，大力開展安全檢查，學習各種煤礦安全生產法律法規，安全宣傳與教育，完善安全技術措施等等，都是對黨的安全第一方針的貫徹與執行。

　　第二節 安全生產法律法規體係

　　根據《中華人民共和國立法法》的規定，我國安全生產法律體係由以下6部分組成：

　　(1)憲法。中華人民共和國憲法第四十二條規定“國家通過各種途徑……加強勞動保護，改善勞動條件”。

　　(2)法律。法律由全國人大及其常委會製定，由國家主席簽署主席令予以公布，如《中華人民共和國安全生產法》、《礦山安全法》、《煤炭法》、《勞動法》、《職業病防治法》、《道路交通安全法》等。

　　(3)行政法規。行政法規是由國務院根據憲法和法律製定的規範性文件，由總理簽署國務院令予以公布，如《煤礦安全監察條例》、《特別重大事故調查程序暫行規定》、《企業職工傷亡事故報告和處理規定》、《煤炭生產許可證》、《安全生產許可證條例》、《國務院關於預防煤礦生產安全事故的特別規定》等。

　　(4)地方性法規。地方性法規包括各省、自治區、直轄市的地方性法規和較大的市的地方性法規。

　　(5)規章。規章包括部門規章和地方政府規章。部門規章是由國務院各部委、中國人民銀行、審計署和具有行政管理職能的直屬機構根據法律和行政法規，在本部門權限內發布的規範性文件，如《煤礦01manbetx 》。

　　(6)國際公約、條約。我國與外國簽訂的國際條約以及我國宣布承認或參加的一些已經存在的國際條約、公約，也是我國法律的表現形式之一，如我國加入的《建築業安全衛生公約》。

　　第三節 安全生產法律製度

　　安全生產法律製度包括安全監督管理體製;煤礦安全監察體製;安全生產監督管理製度，煤礦安全監察製度;安全生產許可證製度;安全生產檢查製度;安全生產的社會監督管理和事故調查處理製度。

　　一、安全監督管理體製和製度

　　1. 安全生產監督管理體製

　　1999年國務院下發的《國務院辦公廳關於印發煤礦安全監察體製改革方案的通知》決定設立國家煤礦安全監察局，建立獨立於煤礦企業的國家煤礦安全監察體製。2001年，原國家經貿委所屬的安全監督管理局並入國家煤礦安全生產監督管理局，組建國家安全生產監督管理局。2003年升級為國務院直屬機構，2005年升格為國家安全生產監督管理總局，保留原煤礦安全監察局，由國家安全生產監督管理總局管理。各省、直轄市、自治區也成立了相應的安全生產監督管理機構。這些機構的設立表明我國國家安全生產監督管理體製已基本建立。

　　2. 安全生產的監督管理製度

　　《安全生產法》規定：國務院負責安全生產監督管理的部門依照《安全生產法》對全國安全生產工作實施綜合監督管理;縣級以上地方各級人民政府負責安全生產監督管理的部門依照《安全生產法》對本行政區域內安全生產工作實施綜合監督管理。國務院有關部門依照《安全生產法》和其他有關法律、行政法規的規定，在各自的職責範圍內對有關的安全生產工作實施監督管理;縣級以上地方各級人民政府有關部門依照《安全生產法》和其他有關法律、法規的規定，在各自的職責範圍內對有關的安全生產工作實施監督管理。

　　負有監督管理職責的部門依照有關法律、法規的規定，對涉及安全生產的事項需要審查批準(包括批準、核準、許可、注冊、認證、頒發證照等)或者驗收的，必須嚴格依照有關法律、法規和國家標準或者行業標準規定的安全生產條件和程序進行審查;不符合有關法律、法規和國家標準或者行業標準規定的安全生產條件的，不得批準或者驗收通過。對未依法取得批準或者驗收合格的單位擅自從事有關活動的，負責行政審批的部門發現或者接到舉報後應當立即予以取締，並依法予以處理。對已經依法取得批準的單位，負責行政審批的部門發現其不再具備安全生產條件的，應當撤銷原批準。負有安全生產監督管理職責的部門對涉及安全生產的事項進行審查、驗收，不得收取費用;不得要求接受審查、驗收的單位購買其指定品牌或者指定生產、銷售單位的安全設備、器材或者其他產品。

　　負有安全生產監督管理職責的部門依法對生產經營單位執行有關安全生產的法律、法規和國家標準或者行業標準的情況進行監督檢查，行使以下職權：①進入生產經營單位進行檢查，調閱有關資料，向有關單位和人員了解情況;②對檢查中發現的安全生產違法行為，當場予以糾正或者要求限期改正;對依法應當給予行政處罰的行為，依照本法和其他有關法律、行政法規的規定做出行政處罰決定;③對檢查中發現的事故隱患，應當責令立即排除;重大事故隱患排除前或者排除過程中無法保證安全的，應當責令從危險區域內撤出作業人員，責令暫時停產停業或者停止使用;④重大事故隱患排除後，經審查同意，方可恢複生產經營和使用;對有根據認為不符合保障安全生產的國家標準或者行業標準的設施、設備、器材予以查封或者扣押，並應當在十五日內依法做出處理決定。監督檢查不得影響被檢查單位的正常生產經營活動。

　　安全生產監督檢查人員應當忠於職守，堅持原則，秉公執法。安全生產監督檢查人員執行監督檢查任務時，必須出示有效的監督執法證件;對涉及被檢查單位的技術秘密和業務秘密，應當為其保密。安全生產監督檢查人員應當將檢查的時間、地點、內容、發現的問題及其處理情況，做出書麵記錄，並由檢查人員和被檢查單位的負責人簽字;被檢查單位的負責人拒絕簽字的，檢查人員應當將情況記錄在案，並向負有安全生產監督管理職責的部門報告。負有安全生產監督管理職責的部門在監督檢查中，應當互相配合，實行聯合檢查;確需分別進行檢查的，應當互通情況，發現存在的安全問題應當由其他有關部門進行處理的，應當及時移送其他有關部門並形成記錄備查，接受移送的部門應當及時進行處理。負有安全生產監督管理職責的部門應當建立舉報製度，公開舉報電話、信箱或者電子郵件地址，受理有關安全生產的舉報;受理的舉報事項經調查核實後，應當形成書麵材料;需要落實整改措施的，報經有關負責人簽字並督促落實。

　　二、煤礦安全監察體製和製度

　　1. 煤礦安全監察體製

　　《國務院辦公廳關於印發煤礦安全監察體製改革方案的通知》發布以後，國家煤礦安全監察局組建的同時，各地方設立了煤礦安全監察分局，這表明我國逐步建立並健全了煤礦安全監察體製。煤礦安全監察實施垂直管理管理的體製，地區煤礦安全監察局是國家煤礦安全監察局的直屬機構，煤礦安全監察分局是地區煤礦安全監察局的派出機構。地方各級人民政府不在對煤礦安全監察進行領導和管理。但地方人民政府應加強對安全的管理，支持和協助煤礦安全監察機構依法對煤礦實施安全監察。

　　2000年11月7日頒布的《煤礦安全監察條例》確立了煤礦安全監察機構及煤礦安全監察人員的地位，煤礦安全監察機構依法行使職權，不受任何組織和個人的非法幹涉，煤礦及其有關人員必須接受並配合煤礦安全監察機構依法實施的安全監察，不得拒絕、阻撓。

　　2. 煤礦安全監察製度

　　(1)煤礦安全監察機構的職責和性質

　　煤礦安全監察機構，是指國家煤礦安全監察機構和在省、自治區、直轄市設立的煤礦安全監察機構及其在大中型礦區設立的煤礦安全監察辦事處。

　　煤礦安全監察機構必須對煤礦實施有效的安全監察。地區煤礦安全監察局、分局應當對煤礦實施經常性的安全檢查;對事故多發、隱患大的煤礦應當實施重點安全檢查。國家煤礦安全監察局應根據煤礦安全生產形勢組織對全國煤礦的安全生產專項檢查。為了切實貫徹煤礦安全監察體製和機製，《煤礦安全監察條例》還製定了檔案和報告製度。建檔製度要求地區煤礦安全監察機構、煤礦安全監察辦事處應當對每個煤礦建立煤礦安全監察檔案。煤礦安全監察人員對每次安全檢查的內容、發現的問題及其處理情況，應當作詳細記錄，並由參加檢查的煤礦安全監察人員簽名後歸檔。定期報告製度要求地區煤礦安全監察機構、煤礦安全監察辦事處應當每15日分別向國家煤礦安全監察機構、地區煤礦安全監察機構報告一次煤礦安全監察情況;有重大煤礦安全問題的，應當及時采取措施並隨時報告。國家煤礦安全監察機構應當定期公布煤礦安全監察情況。

　　(2)煤礦安全監察人員的權利

　　① 煤礦安全監察人員履行安全監察職責，有權隨時進入煤礦作業場所進行檢查，調閱有關資料，參加煤礦安全生產會議，向有關單位或者人員了解情況。

　　② 煤礦安全監察人員在檢查中發現影響煤礦安全的違法行為，有權當場予以糾正或要求限期改正;發現存在事故隱患的，有權要求煤礦立即消除或限期解決;發現威脅職工生命安全的緊急情況時，有權要求立即停止作業，下達立即從危險區內撤出作業人員的命令。

　　③ 發現煤礦存在的安全問題涉及有關地方人民政府或其有關部門的，應當向有關地方人民政府或其有關部門提出建議，並向上級人民政府或其有關部門報告。

　　④ 發現煤礦 作業場所瓦斯、煤塵或者其他有毒有害氣體的濃度超過國家安全標準或者行業標準的，煤礦擅自開采保安煤柱的，或者采用危及相鄰礦井的生產安全的技術進行采礦作業的，有權責令其立即停止作業，並將有關情況報告煤礦安全監察機構。

　　⑤ 發現煤礦礦長或其他主管人員違章指揮或強令工人違章冒險作業，或發現工人違章作業的，有權責令糾正或立即停止作業。

　　⑥ 發現煤礦使用的設施、設備、器材、勞動保護用品不符合國家安全標準或行業標準的，有權責令立即停止使用，需要查封或扣押的，應立即報告煤礦安全監察機構依法處理。

　　(3)煤礦安全監察基本法律製度

　　煤礦安全監察主要包括安全監察員管理製度;煤礦建設工程實施設計審查和驗收製度;煤礦安全生產檢查製度;事故報告與調查處理製度;檔案管理製度;行政處罰製度等。煤礦安全監察機構和監察員通過這些法律製度，根據區域性對全國煤礦實施安全監察。

　　三、安全生產許可證製度

　　1. 安全生產許可製度的適用範圍

　　(1)安全生產許可製度

　　確認安全生產許可製度，是《安全生產許可證條例》的核心內容。國家對礦山企業、建築施工企業和危險化學品、煙花爆竹、民用爆破器材生產企業實行安全生產許可製度，是指這五類企業必須依照法定程序、條件，向有關管理機關申請領取安全生產許可證，方可進行生產。凡是沒有取得安全生產許可證的，一律不得從事相關的安全生產活動。準確理解安全生產許可證製度，應從以下幾個方麵著眼：

　　① 安全生產許可製度是一項專門的、統一的製度。這個製度是第一個專門針對安全生產條件而設立的行政許可，同時又是一個統一的製度，適用於礦山企業、建築施工企業和危險化學品、煙花爆竹、民用爆破器材生產企業等五類企業，與其他隻適用於某一類企業的安全生產審批、許可事項不同。

　　② 安全生產許可製度是一項帶有市場準入性質的製度。“五類企業”要進行生產，必須依法取得安全生產許可證。這一製度從實質上提高了企業從事安全生產活動的門檻，使不具備安全生產條件的企業不能進行生產，從而使企業進一步規範安全生產條件，有利於從源頭上防止和減少生產安全事故，真正實現安全生產。

　　③ 安全生產許可製度是一項新的製度。安全生產許可製度是為了進一步嚴格規範安全生產條件，進一步加強安全生產監督管理，在現有安全生產的法律、法規已有規定的基礎上新設的一項基本製度，不是現行法律、法規已有規定的翻版，同時也不取代有關安全生產法律、法規規定的審批、許可事項。

　　(2)安全生產許可製度的適用範圍

　　① 空間範圍

　　安全生產許可製度的適用範圍涵蓋了在我國國家主權所涉及範圍內從事的礦產資源開發、建築施工和危險化學品、煙花爆竹、民用爆破器材生產等活動。主要指出的是，除了我國領土、領空範圍內從事上述活動外，領水範圍既包括我國的內陸水域，又包括領海海域和其他海域;既包括領海毗連區，又包括200海裏專屬經濟區。

　　② 時間範圍

　　對《安全生產許可證條例》生效之日起的新開辦的“五類企業”，必須依法取得安全生產許可證，未取得安全生產許可證的，不得從事生產經營活動。對於生效之前開辦的企業，《安全生產許可證條例》具有法律溯及力。本條例施行前已經進行生產的企業，應當自本條例施行之日起1年內，依照本條例的規定向安全生產許可證頒發管理機關申請辦理安全生產許可證;逾期不辦理安全生產許可證，或者經審查不符合本條例規定的安全生產條件，未取得安全生產許可證，繼續進行生產的，依照本條例第十九條的規定處罰。

　　2. 取得安全許可證的條件和程序

　　(1)企業取得安全許可證的條件

　　① 建立、健全安全生產責任製，製定完備的安全生產規章製度和01manbetx ;② 安全投入符合安全生產要求;③ 設置安全生產管理機構，配備專職安全生產管理人員;④ 主要負責人和安全生產管理人員經考核合格;⑤ 特種作業人員經有關業務主管部門考核合格，取得特種作業操作資格證書;⑥ 從業人員經安全生產教育和培訓合格;⑦ 依法參加工傷保險，為從業人員繳納保險費;⑧ 廠房、作業場所和安全設施、設備、工藝符合有關安全生產法律、法規、標準和規程的要求;⑨ 有職業危害防治措施，並為從業人員配備符合國家標準或者行業標準的勞動防護用品;⑩ 依法進行安全評價;⑪ 有重大危險源檢測、評估、監控措施和應急預案;⑫ 有生產安全事故應急救援預案、應急救援組織或者應急救援人員，配備必要的應急救援器材、設備;⑬ 法律、法規規定的其他條件。

　　(2)取得安全許可證的程序

　　① 企業應當在進行生產前申請取得安全生產許可證;② 企業必須在申請時提供相關文件、資料;③ 安全生產許可證頒發機關應當依照法律規定的期限完成審查事項;④ 安全生產許可證頒發機關應當嚴格依照法定程序進行審查。

　　3. 安全許可證的監督管理

　　實行安全生產許可製度，必須建立相應的安全生產許可證頒發管理體製，指定安全生產許可證頒發管理的行政機關。鑒於“五類企業”性質不同，決定了安全生產許可證的頒發機關不是一個而是多個。

　　(1)煤礦企業發證機關為省級煤礦安全監察機構，未設立國家直屬煤礦安全監察機構的其他省、直轄市、自治區的煤礦企業許可證頒發機關為授權的指定部門，多為省級安全生產監督管理局。

　　(2)非煤礦礦山企業的發證機關為國務院安全生產監督管理部門和省、直轄市、自治區人民政府安全生產監督管理部門。

　　(3)危險化學品和煙花爆竹生產企業的發證機關為國務院安全生產監督管理部門和省、直轄市、自治區人民政府安全生產監督管理部門。

　　(4)建築施工企業安全生產許可證的辦法機關為國家和省級兩級發證，為國務院建設主管部門負責中央管理的建築施工企業安全生產許可證的頒發和管理。 省、自治區、直轄市人民政府建設主管部門負責前款規定以外的建築施工企業安全生產許可證的頒發和管理，並接受國務院建設主管部門的指導和監督。

　　(5)民用爆破器材生產企業的安全生產許可證發證機關為國務院國防科技工業主管部門。國務院國防科技工業主管部門可以委托省級國防科技工業管理機構承辦一些具體事項。

　　四、安全生產的社會監督管理

　　在突出各級人民政府及其安全生產綜合監督管理部門和有關部門的安全監管和行政執法主體地位的同時，要肯定和重視社會監督的力量，做到群防群治，使安全生產管理延伸到社會的每個角落，覆蓋到全社會。任何單位和個人對於事故隱患或安全生產違法行為，均有權向負有安全生產監督管理職責的部門報告或檢舉。居民委員會、村委會發現所在地區的生產經營單位存在事故隱患或安全生產違法行為時，應當向當地人民政府或有關部門報告。新聞、出版、廣播、電視等單位有進行安全生產宣傳教育的義務，有對違反安全生產法律、法規進行輿論監督的權利。

　　五、事故調查處理製度

　　《生產安全事故報告和調查處理條例》(國務院第493號令)規定：事故發生後，事故現場有關人員應當立即向本單位負責人報告;單位負責人接到報告後，應當於1小時內向事故發生地縣級以上人民政府安全生產監督管理部門和負有安全生產監督管理職責的有關部門報告，並應立即啟動事故相應應急預案或采取有效措施組織搶救，防止事故擴大，減少人員傷亡和財產損失。事故報告應當及時、準確、完整，任何單位和個人不得對事故不報、緩報、瞞報或謊報、漏報，不得破壞現場、毀滅有關證據。安全生產監督管理部門和負有安全生產監督管理職責的有關部門接到事故報告後，應按照事故等級的規定逐級上報事故情況，每級上報的時間不得超過2小時。為了防止瞞報、謊報事故，第十屆全國人大常委會對刑法有關規定進行了修改：在安全事故發生後，負有報告責任的人員不報或謊報事故情況，貽誤事故

　　搶救時機，情節嚴重的，處三年以下有期徒刑或者拘役;造成嚴重後果的，情節特別嚴重的，處三年以上七年以下有期徒刑。

　　事故調查處理應當堅持實事求是、尊重科學的原則，及時、準確地查清事故經過、事故原因和事故損失，查明事故性質，認定事故責任，總結事故教訓，提出整改措施，並對事故責任者依法追究責任。對事故責任者提出處理意見，提交事故調查報告。

　　任何單位和個人不得阻撓和幹涉對事故的報告和依法調查處理。

　　縣級以上地方各級人民政府負責安全生產監督管理的部門應定期統計03manbetx 本地區內發生的生產安全事故的情況，並定期向社會公布。

　　第四節 煤礦主要安全生產法律法規

　　一、《中華人民共和國安全生產法》(以下簡稱《安全生產法》)

　　1. 立法的目的及意義

　　《安全生產法》於2002年6月29日第九屆全國人民代表大會常務委員會第二十八次會議通過，於2002年11月1日起施行。製定該法的目的是為了加強安全生產監督管理，防止和減少生產安全事故，保障人民群眾生命和財產安全，促進經濟發展。立法的意義主要有：一是依法加強對安全生產的監督管理、安全監察和依法行政的需要;二是預防和減少事故，保護人民群眾生命和財產安全的需要;三是依法製裁安全生產違法犯罪的需要;四是建立和完善我國安全生產法律體係的需要;五是規範事故責任追究和提高從業人員安全意識的需要。

　　2. 主要內容

　　《安全生產法》作為我國有關安全生產的第一部綜合性法律，具有豐富的法律內涵和規範作用。它由總則、生產經營單位的安全生產保障、從業人員的權利和義務、安全生產的監督管理、生產安全事故的應急救援與調查處理、法律責任和附則七個部分組成。

　　3. 從業人員在安全生產方麵的權利和義務

　　(1)從業人員的權利

　　① 知情權和建議權。生產經營單位的從業人員有權了解其作業場所和工作崗位存在的危險因素、防範措施及事故應急措施，有權對本單位的安全生產工作提出建議。

　　② 從業人員有權對本單位安全生產工作中存在的問題提出批評、檢舉、控告;有權拒絕違章指揮和強令冒險作業。

　　③ 緊急避險權。從業人員發現直接危及人身安全的緊急情況時，有權停止作業或者在采取可能的應急措施後撤離作業場所。

　　④ 獲得工傷賠償權和民事賠償權。因生產安全事故受到損害的從業人員，除依法享有工傷社會保險外，依照有關民事法律尚有獲得賠償的權利的，有權向本單位提出賠償要求。

　　⑤ 有獲得符合國家標準的勞動防護用品的權利。

　　(2)從業人員的義務

　　① 從業人員在作業過程中，應當嚴格遵守本單位的安全生產規章製度和01manbetx ，服從管理，不得違章作業。

　　② 從業人員應當接受安全生產教育和培訓，掌握本職工作所需的安全生產知識，提高安全生產技能，增強事故預防和應急處理能力。

　　③ 從業人員發現事故隱患或者其他不安全因素，應當立即向現場安全生產管理人員或者本單位負責人報告;接到報告的人員應當及時予以處理。

　　④ 正確佩戴和使用勞動防護用品。

　　二、《礦山安全法》

　　1. 立法目的

　　《礦山安全法》1992年11月7日第七屆全國人民代表大會常務委員會第二十八次會議通過，1993年5月1日起施行。這是我國第一部礦山安全法，其立法目的是：保障礦山生產安全，防止礦山事故，保護礦山職工人身安全，促進采礦業的發展。

　　2. 指導思想

　　堅持以保護礦山職工生命安全為根本，實事求是，做到勞動部門監督與礦山企業主管部門監管相結合、國家監督和社會監督相結合，建立健全各級安全生產管理人員的安全生產責任製。

　　3. 主要內容

　　《礦山安全法》由總則、礦山建設的安全保障、礦山開采的安全保障、礦山企業的安全管理、礦山安全的監督和管理、礦山事故處理、法律責任和附則8章50條組成。在《礦山安全法》中，規定了礦山企業從業人員對危險安全行為提出批評、檢舉、控告的權利;按規定佩戴合格的勞動防護用品的義務;特種作業人員必須接受專門的培訓，經考試合格取得資格證方可從業;各種地質災害以及重大危險源應采取的預防措施;安全生產事故的責任追究製度和罰則。該法從各方麵做出了法律界定和要求，這對規範礦山企業安全生產起到了重要的保障作用。

　　三、《中華人民共和國煤炭法》(以下簡稱《煤炭法》)

　　1. 《煤炭法》的立法目的

　　《煤炭法》由第八屆全國人民代表大會常務委員會第二十一次會議於1996年8月29日通過，1996年12月1日施行。立法的目的是為了合理開發、利用和保護煤炭資源，規範煤炭生產、經營活動，促進和保障煤炭行業的發展。

　　2. 《煤炭法》的主要內容

　　該法共8章81條，確立了堅持“安全第一，預防為主”的安全生產方針，提出了保障國有煤礦健康發展;開發利用煤炭資源應當遵守環保法律、法規，做到環保設施與主體工程的“三同時”;嚴格執行煤炭生產許可證製度和安全生產責任製以及上崗作業培訓製度;維護煤礦企業合法權益，禁止違章開采、違章指揮、濫用職權、玩忽職守、冒險作業，依法追究煤礦企業管理人員的違法責任等，該法對煤礦企業的健康發展具有重大意義。

　　四、《煤礦安全監察條例》

　　1. 《煤礦安全監察條例》的立法背景和立法目的

　　(1)是我國煤礦安全監察體製改革的需要。我國實行的安全監察機構、垂直管理機製需要用法規加以規範。

　　(2)煤礦安全監察機構的轉變，實行的是垂直領導，過去的有關法律法規不適應煤礦安全監察的需要。

　　(3)改變和促進我國煤礦安全狀況的根本好轉的客觀需要。近幾年，美國、俄羅斯、南非、波蘭、印度等國家煤礦的死亡人數都明顯下降，我國與世界主要產煤國家安全狀況的差距太大，其中的煤礦安全監察體製不適應，安全監察不到位也是主要原因之一。

　　其立法目的是保障煤礦安全，規範煤礦安全監察工作，保護煤礦職工人身安全和身體健康，促進煤礦企業的健康發展。

　　2. 《煤礦安全監察條例》的主要內容

　　該條例明確了煤礦安全監察製度、權利、地位、職責、監察內容、行政處罰種類、工作原則與政府的關係等，是我國第一部較為全麵的煤礦安全監察的行政法規，填補了煤礦安全監察法規的空白，對於依法治礦，促進煤礦安全生產具有重大意義。

　　五、《煤礦01manbetx 》

　　1. 《煤礦01manbetx 》製定的目的和意義

　　《煤礦01manbetx 》以《礦山安全法》、《煤炭法》、《煤礦安全監察條例》及我國原有《煤礦安全規程》等為依據，堅持“安全第一、預防為主”的方針，以生產實踐為基礎，向世界先進水平靠近，結合我國煤礦技術、裝備水平的實際情況，具有權威、科學、實用、全麵和可操作性的特點，是煤礦必須遵守的法定規程。製定該規程的目的是為保障煤礦安全生產和職工人身安全，防止02manbetx.com 。其意義是規範煤礦安全生產工作，加強對煤礦的管理和監察執法，遏製重特大事故的發生，保護職工安全和健康，保證和促進我國煤炭工業的健康發展和安全生產狀況持續穩定好轉。

　　2. 主要內容

　　《煤礦安全規程》共四編751條。總則部分包括煤礦必須遵守的有關安全生產的法律法規，規章規程、標準、和技術規範，建立各類人員安全生產責任製;明確職工拒絕違章指揮、有權停止違章作業的權利;井工開采部分規定了開采、“一通三防”管理、提升運輸、機電管理以及包括作業等安全行為標準;露天部分規範了采剝、運輸、排水(土)、滑坡和水火防治，電氣設備檢修等標準;職業危害部分規定了煤礦企業必須做好職業危害的防治與管理工作和職業衛生勞動保護工作。

　　六、《國務院關於預防煤礦生產安全事故的特別規定》(以下簡稱《特別規定》)

　　1. 製定《特別規定》的目的

　　近幾年來，各方麵認真貫徹實施有關安全生產的法律、法規，做了大量的工作，取得了一定的成效。但是煤礦安全生產形勢依然嚴峻，一些煤礦企業“安全第一、預防為主”的觀念淡薄，沒有切實把維護職工生命安全放在首位，對事故隱患排查工作認識不足，措施不力，甚至在利益的驅使下強令工人冒險作業;一些地方政府和監督管理部門對預防生產安全事故發生重視程度不夠，執法不嚴，監督不力;等等。因此，針對當前煤礦安全生產中存在的種種問題，為了把預防煤礦生產安全事故進一步納入法製軌道，及時發現並排除煤礦安全生產重大隱患，落實煤礦安全生產責任製，保障職工的生命財產安全和煤礦的安全生產，有必要製定和實施《國務院關於預防煤礦生產安全事故的特別規定》，對預防煤礦生產安全事故的發生施行嚴格的製度和更加嚴厲的懲治措施。

　　2. 《特別規定》的指導思想

　　(1)采取綜合措施，建立預防煤礦生產安全事故的長效機製;

　　(2)強化源頭監管，突出對煤礦生產安全事故的預防;

　　(3)抓住關鍵環節，落實安全生產責任製;

　　(4)嚴肅懲處煤礦安全生產領域的腐敗行為。

　　3. 《特別規定》指出的煤礦生產安全事故的15項重大隱患

　　(1)超能力、超強度或者超定員組織生產的;

　　(2)瓦斯超限作業的;

　　(3)煤與瓦斯突出礦井，未依照規定實施防治突出措施的;

　　(4)高瓦斯礦井未建立瓦斯抽采係統和監控係統，或者瓦斯監控係統不能正常運行的;

　　(5)通風係統不完善、不可靠的;

　　(6)有嚴重水患，未采取有效措施的;

　　(7)超層越界開采的;

　　(8)有衝擊地壓危險，未采取有效措施的;

　　(9)自然發火嚴重，未采取有效措施的;

　　(10)使用明令禁止使用或者淘汰的設備、工藝的;

　　(11)年產6萬噸以上的煤礦沒有雙回路供電係統的;

　　(12)新建煤礦邊建設邊生產，煤礦改擴建期間，在改擴建的區域生產，或者在其他區域的生產超出安全設計規定的範圍和規模的;

　　(13)煤礦實行整體承包生產經營後，未重新取得安全生產許可證和煤炭生產許可證，從事生產的，或者承包方再次轉包的，以及煤礦將井下采掘工作麵和井巷維修作業進行勞務承包的;

　　(14)煤礦改製期間，未明確安全生產責任人和安全管理機構的，或者在完成改製後，未重新取得或者變更采礦許可證、安全生產許可證、煤炭生產許可證和營業執照的;

　　(15)有其他重大安全生產隱患的。

　　《特別規定》同時規定，煤礦凡是存在這些重大安全生產隱患之一的就必須立即停止生產，排除隱患。對於存在上述隱患仍然進行生產的煤礦，安全生產監督管理部門一經發現應當責令停產整頓，並給予嚴厲處罰。

　　4. 預防煤礦重大生產安全事故的具體措施和製度

　　煤礦生產安全事故近年來多發的原因與製度約束機製不健全有很大關係，比如：有的企業違背自然規律，對現有技術條件下難以安全開采的煤礦冒險開采;有些煤礦企業丟掉了一些長期以來行之有效的好的管理方法，如煤礦企業負責人等人員“帶班下井製度”;有的國家機關工作人員和國有企業負責人投資辦煤礦、謀取私利，對煤礦安全生產中的“三違”(違章指揮、違章作業和違反勞動紀律)坐視不理，甚至包庇縱容，成為違法行為的保護傘;等等。因此，《特別規定》有針對性的規定了6項製度和措施：

　　(1)關閉現有科學技術條件下難以有效防止重大安全生產隱患的煤礦。

　　(2)安全生產教育和培訓製度。

　　(3)帶班下井製度。

　　(4)發放職工安全手冊製度。

　　(5)公告製度。

　　(6)防止腐敗製度。

　　七、《安徽省煤礦瓦斯綜合治理與利用辦法》(以下簡稱《辦法》)

　　1. 立法目的

　　為進一步貫徹落實“先抽後采、監測監控、以風定產”的煤礦瓦斯防治工作方針，努力構建“通風可靠、抽采達標、監控有效、管理到位”的煤礦瓦斯綜合治理工作體係，提高全省煤礦瓦斯治理與利用水平，遏製重特大瓦斯事故的發生，促進全省煤礦安全生產形勢持續好轉，根據《國務院關於預防煤礦生產安全事故的特別規定》、《國務院關於進一步加強企業安全生產工作的通知》、《國務院辦公廳關於加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的若幹意見》、《國務院辦公廳轉發發展改革委安全監管總局關於進一步加強煤礦瓦斯防治工作的若幹意見的通知》、《煤礦安全規程》、《防治煤與瓦斯突出規定》、《國務院安委會辦公室關於進一步加強煤礦瓦斯治理工作的指導意見》等規定和有關標準，製定本辦法。

　　2. 主要內容

　　《辦法》由瓦斯防治、通風管理、瓦斯安全管理、瓦斯利用、監管監察、法律責任和附則七個部分組成，它主要是根據我省煤礦安全生產形勢的發展，製定的符合本省實際的安全生產地方性法規。

　　(1)《辦法》規定了各級人民政府、各煤炭企業要繼續堅持“科技、投入、管理、培訓”並重、“時間、空間”保障的瓦斯治理措施;嚴格規定嚴禁瓦斯超限作業;實行瓦斯排放分級負責製;煤礦要建立健全瓦斯管理的預警03manbetx 和處置製度;瓦斯利用的煤礦要分別建立高、低濃度抽采係統;礦井、采區及采掘工作麵預抽煤層瓦斯的每個評價單元須安裝自動計量裝置，實現連續自動計量;監控設備的斷電複電濃度及斷電範圍;關於高濃度封閉牆的瓦斯傳感器設置;突出煤層的界定及防突措施等。

　　(2)規定了礦井、水平、采區通風係統的具體要求;局部通風的相關規定;采區內采掘工作麵的配比;井下通風構築物的要求。

　　(3)從煤礦企業法定代表人或礦長、煤礦企業或煤礦總工程師、煤礦企業或煤礦各級管理部門和管理人員規定了相應的安全生產管理責任製，加強技術管理工作，從體製上、機製上保證技術決策權的發揮。

　　(4)煤礦企業要統籌規劃，重點突破，做到應抽盡抽、先抽後采、煤與瓦斯共采和以抽保用、以用促抽。同時要和科研機構要加大瓦斯抽采技術及施工工藝研究，提高瓦斯抽采率。

　　(5)縣級以上人民政府、煤礦管理部門、煤礦安全監察機構根據各自職能對瓦斯綜合治理和利用工作進行嚴格檢查和監督，對煤礦企業瓦斯綜合治理存在的重大隱患實行掛牌督辦。

　　(6)相關法律責任和罰則。

　　第五節 生產過程中常見的違法行為及法律責任

　　一、主要法律概念

　　1. 違法：是指行為人不履行法定義務或做出法律禁止的行為。

　　2. 法律責任：是指違法者對其違法行為承擔的具有強製性的法律後果，分為民事責任、行政責任和刑事責任。

　　3. 法律製裁：是指國家機關對違法者依其所應負的法律責任實施的懲罰性強製措施。

　　二、瓦斯檢查工常見的違法行為及法律責任

　　1. 違法行為的民事、行政責任

　　瓦斯檢查工在生產過程中發現事故預兆及重大危險源，不采取任何有效處理措施，又不及時報告，違章作業，影響安全生產，造成經濟損失的，應當追究當事人或肇事者的責任。對具有上述行為的瓦斯檢查工，經批評教育後仍不改正，應根據其影響安全的程度，，造成經濟損失的大小，追究其行政或經濟的責任，給予行政處分或經濟處罰，或行政與經濟並罰。

　　2. 違法行為的刑事責任

　　(1)重大責任事故罪：由於不服從管理，違反規章製度或強令工人違章冒險作業，因而發生重大傷亡事故，造成嚴重後果的，處3年以下有期徒刑或者拘役;情節特別嚴重，處3年以上7年以下有期徒刑。如瓦斯檢查工明知瓦斯超限，仍然違章作業，造成人員重大傷亡，構成重大責任事故罪。

　　(2)危險品肇事罪：《刑法》規定，違反爆炸性、易燃性、放射性、腐蝕性物品管理規定，在生產、儲存、運輸、使用中發生重大事故，造成嚴重後果處3年以上7年以下有期徒刑。

　　(3)重大勞動安全事故罪：由於礦山安全生產設施或安全生產條件不符合國家規定標準發生重大傷亡事故或造成其他嚴重後果的，對負有管理、維護職責的瓦斯檢查人員處3年以下有期徒刑或者拘役;情節特別嚴重，處3年以上7年以下有期徒刑。

　　思考題

　　1. 我國現階段安全生產方針是什麼?

　　2. 簡述煤礦安全監察員的基本權利。

　　3. 我國現階段法律規定一個煤礦企業必須具備那幾個證件方可開工生產?

　　4. 簡述煤礦三大規程。

　　5. 事故調查處理中的四不放過指什麼?

　　6.《安全生產法》的立法目的是什麼?從業人員具有哪些權利和義務?

　　第二章 煤礦瓦斯檢查工的職業特殊性

　　第一節 煤礦作業特點

　　我國大多數煤礦地質條件複雜，絕大多數為井工開采。煤礦井下作業環境特點要表現在以下幾個方麵：

　　1. 工作環境特殊多為井下作業，條件相對來說艱苦。我國95%以上的煤礦是井下作業，井深平均在400m以上，工作環境與地麵相比要艱苦得多。

　　(1)煤礦井下工作環境空間狹窄，活動受限，陰暗潮濕，沒有陽光照射，能見度低，井下工作人員時刻都受到安全危險。

　　(2)工作場所不固定，工作麵不斷搬遷，采掘設備要隨著采掘工作麵不斷推移，並且地質構造常有變化，地下開采技術條件複雜。

　　(3)工作地點由於采深較大，受地熱作用、人體和機電設備的散熱、水分蒸發等因素影響，井下的溫度、濕度、空氣質量等氣候條件將變差。

　　2. 作業環境艱苦

　　煤礦工人作業時間長、勞動強度大，這種情況易使工作人員勞累疲乏、體能下降、反應遲鈍，極易產生焦躁情緒;在煤炭生產過程中，作業人員還要隨時隨地與水、火、瓦斯、頂板冒落、掉罐和跑車等多種災害事故作鬥爭。因此，煤礦生產是勞動強度最大、勞動條件最艱苦的工作之一。

　　3. 生產係統工藝複雜

　　煤礦井下生產具體有多工種、多方位多係統立體交叉連續作業的特點，采煤、掘進、通風、機電、排水、供電、運輸等各係統中，任何一個工種、任何方位或任何一個細小的環節出現管理和技術方麵的問題都可能釀成事故，甚至造成重大、特大事故。

　　4. 自然災害嚴重(五大自然災害)

　　我國煤層賦存條件較差，大多數煤礦地質條件複雜，災害困素多，導致災害的機理複雜，伴生的災害事故時有發生。礦井瓦斯、煤與瓦斯突出、水、火、礦塵、破碎頂板及有毒有害氣體威脅煤礦安全生產，甚至引發重大安全事故。

　　5. 職工勞動技能素質偏低

　　煤礦從業人員結構複雜，綜合素質不高。我國煤礦用人過多，整體文化水平低，缺乏自我保護意識和能力，違章作業現象嚴重。

　　6. 容易造成群死群傷事故

02manbetx.com 總量多，重大、特大事故時有發生，容易造成群死群傷。煤礦是工礦企業中事故死亡人數最多的行業。

　　7. 煤礦職業危害嚴重(塵肺病)

　　據不完全統計，全國煤礦塵肺病患者達30萬人，占總塵肺病患者的一半左右，每年因塵肺病造成直接經濟損失有數十億元。此外，風濕、腰肌勞損等職業疾病在煤炭行業普遍存在。

　　8. 煤礦機械化程度低，安全技術裝備水平低

　　據統計，原國有重點煤礦的采煤機械化程度為75.43%，綜采機械化程度為59.42%，綜掘機械化程度為15.03%。而原國有地方煤礦和鄉鎮煤礦機械化程度普遍較低，有的根本不具備防禦災害的能力，多數小煤礦仍舊沿用落後淘汰的電氣設備，電氣防爆性能差，失爆率高。

　　第二節 瓦斯檢查工在防治煤礦災害中的重要作用

　　一、檢查礦井瓦斯的目的

　　檢查瓦斯的目的：①為了了解和掌握井下不同地點、不同時間的瓦斯湧出情況，以便進行風量的計算和分配，調節所需風量，達到安全、經濟合理通風的目的。②為了防止和及時發現瓦斯超限或積聚等隱患，並采取針對性的有效措施，妥善處理，防止瓦斯事故的發生。

　　二、瓦斯檢查工工作的重要性

　　瓦斯檢查工是指從事煤礦井下瓦斯檢查的專職人員。

　　通過瓦斯檢查工作，可以了解和掌握井下瓦斯湧出狀況及變化規律，為搞好通風管理工作和處理瓦斯積聚、超限等隱患，防止瓦斯事故的發生，避免重大損失，提高煤礦企業的經濟效益和社會效益。

　　注意事項：因為瓦斯檢查工一般是單獨作業，在瓦斯檢查工作中遇到或接觸的危害較多。所以，瓦斯檢查工既要做到很好地保護自己，又要做到有效地檢查瓦斯、處理瓦斯事故。

　　第三節 瓦斯檢查工的職業道德和安全職責

　　一、職業道德

　　職業是人們在社會中所從事的作為謀生手段的工作;從社會角度來看職業是勞動者獲得的社會角色，勞動者為社會承擔一定的義務和責任，並獲得相應的報酬;從國民經濟活動所需要的人力資源角度來看，職業是指不同性質、不同內容、不同形式、不同操作的專門勞動崗位。

　　職業道德是指適應各種職業要求而必然產生的道德規範，是人們在履行本職工作過程中遵循的與人們的職業活動緊密聯係的符合職業特點所要求的道德準則、道德情操和道德品質的總和。它包括職業觀念、職業情感、職業理想、職業態度、職業技能、職業紀律、職業良心和職業作風等多方麵的內容。它既是對從業人員的行為要求，又是本行業對社會所承擔的道德責任和義務。

　　二、瓦斯檢查工應具備的職業道德

　　1. 熱愛本職工作。熱愛礦山，熱愛本職工作。幹一行，愛一行，專一行，以高度的事業心、責任感做好本職工作，追求崇高的職業理想。

　　2. 吃苦耐勞。在本職工作中，發揚艱苦奮鬥、吃苦耐勞的精神，為煤礦企業發展做出應有的貢獻。

　　3. 自覺服從組織和領導的指揮和一切工作安排，遵守勞動紀律，認真履行崗位職責，勤奮工作，講究工作效率，以求實、紮實細致、認真的工作態度，努力完成工作任務和目標。

　　4. 自覺遵守國家法律法規和煤礦企業的各種規章製度，佩戴好勞動防護用品，持證上崗，時刻保持安全的警惕性，保護好自身和他人的安全。

　　5. 鑽研業務技能。自覺加強專業技術理論和知識的學習，鑽研技術，不斷提高自己的業務能力和專業技術水平，對技術精益求精、勇於創新，爭當一名技術精湛、業務熟練的技術骨幹和行家裏手。

　　6. 講究團隊協作。在工作中與同事密切配合、和諧相處，建立相互信任、相互尊重、相互支持、相互幫助的良好關係，相互交流工作經驗，團結協作，集體奮鬥，齊心協力，共同做好本職工作。

　　7. 堅持安全生產。牢固樹立“安全第一”的意識，保證安全生產條件，並在確保工程質量的前提下，盡量為煤礦企業節約資金，提高社會效益和經濟效益。

　　8. 在工作中，愛護所使用的設備，對設備正確、謹慎地操作，並進行精心細致的檢查、維護和保養，及時處理設備故障，使設備處於良好的運轉狀態。

　　9. 保持終身學習的習慣。在工作中虛心向師傅、同事學習，學習他們的專業技術和道德品質，彌補自己的不足，積極進取，不斷提高自身的綜合素質。

　　10. 勇於搶險救災。煤礦生產不安全因素多，各種自然災害和其他方麵的災害較多，給煤礦安全生產帶來嚴重的威脅。因此，02manbetx.com 較多，瓦斯檢查工應在事故發生時應積極配合搶險救災。

　　三、瓦斯檢查工應具備的素質

　　1. 事業心強。瓦斯檢測工工種特殊，對於煤礦的安全生產具有重大意義。一個事業心不強的人從事該行業容易敷衍從業，馬虎工作，給煤礦的安全生產留下重大隱患。

　　2. 安全意識牢固。瓦斯檢測工要做“安全第一，預防為主”安全生產方針的宣傳者、貫徹者，要牢固樹立安全生產的意識，在井下的安全監測過程中做到不安全不生產。

　　3. 法製觀念強。瓦斯檢測工的工作事關井下采掘地點的安全生產，礦井作業過程中難免會出現違規現象，瓦斯檢測工要自覺守法，不違章。

　　4. 專業技術水平高。瓦斯檢測是一項專業技術性較強的工作，瓦斯檢測工要具備較高的業務和技術能力，精通瓦斯檢測的流程和基本技能，要具備瓦斯檢定器儀表的使用、維護、和保養技能。

　　5. 工作作風好。瓦斯檢測工對待本職工作要認真負責，不得假檢、漏檢、彙報假數據、參與生產環節的違章行為。

　　四、瓦斯檢查工的崗位職責

　　1. 認真貫徹落實黨和國家的安全生產方針和上級安全指示、指令，嚴格遵守安全生產法律、法規和有關規章製度、作業規程，遵守勞動紀律，對本崗位的安全工作負直接責任。

　　2. 能夠熟練地進行瓦斯檢測設備各種運行方式的操作及應掌握的檢查試驗的操作，做到“三知四會”(知設備的結構、性能、安全設施的原理，會操作、會維修、會保養、會排除一般故障)，積極參加有關技術培訓，不斷學習提高自己的業務水平，持證上崗。

　　3. 負責分區域內瓦斯、二氧化碳及其他有害氣體的檢測與彙報工作，按規定及時認真填寫各種記錄，嚴禁使用非法定計量單位，字跡要清楚、工整，不得漏填。

　　4. 負責及時發現和彙報分工區域內的通風、瓦斯、煤塵、煤與瓦斯突出、自然發火等安全隱患，並采取有效措施進行處理。

　　5. 分工區域內一旦發生災害事故，負責組織遇險人員自救與互救，參加搶險救災。發生事故或發現事故，及時報告，不隱瞞、不拖延、不弄虛作假。

　　6. 拒絕違章指揮，保證安全生產。

　　7. 積極完成領導布置的其他“一通三防”的臨時性和緊急性工作。

　　8. 積極參加技術革新活動，有權提出合理化建議，不斷改善勞動條件和作業環境。

　　9. 熟悉井下避災常識，掌握自救、互救和創傷急救的方法。

　　五、瓦斯檢查工的權利

　　1. 發現瓦斯積聚、超限，有害氣體超過規定值等嚴重安全隱患或發現自然發火、煤與瓦斯突出、瓦斯湧出異常等災害預兆時，有權責令相應地點停止工作和撤出所有人員。

　　2. 在分工區域內，對有可能導致不安全甚至釀成火災、爆炸、煤與瓦斯突出、水害等重大事故的一切工作和行為有權拒絕和製止。

　　3. 及時反映、處理危險情況，積極搶救事故。

　　4. 有權製止任何人違章作業，拒絕任何人違章指揮。

　　5. 對上級單位或領導人忽視職工安全健康和錯誤決定及行為，有權提出批評和控告。

　　6. 有權對危害安全的行為，提出批評、檢舉和控告。

　　7. 積極參加技術革新活動，提出合理化建議，不斷改善勞動條件和作業環境。

　　思考題

　　1. 煤礦作業具有哪些特點?

　　2. 簡述礦井瓦斯檢查的主要目的。

　　3. 瓦斯檢查工應具備哪些素質?

　　4. 簡述瓦斯檢查工的崗位職責。

　　5. 瓦斯檢查工具有哪些權利?

　　第三章 煤礦生產技術知識與煤礦主要災害的防治

　　第一節 煤礦生產技術知識

　　一、煤礦地質基本知識

　　(一)煤層埋藏特征

　　1. 煤層頂、底板

　　煤層頂板和底板是指煤係中位於煤層上、下一定距離的岩層。

　　煤層的頂板。通常把煤層上部一定範圍內的岩層稱為頂板。按其與煤層的相對位置不同以及垮落的難易程度不同，煤層頂板可分為偽頂、直接頂和老頂，如圖3-1所示。

　　① 偽頂。偽頂是緊貼在煤層之上，極易垮落的薄岩層，厚度一般小於0.5m，常由炭質頁岩等岩層所組成，采煤時，隨著落煤而同時冒落。

　　② 直接頂。直接頂一般是位於偽頂或煤層(無偽頂時)之上，由一層或幾層泥岩、頁岩、粉砂岩等比較容易垮落的岩層所組成，常在回柱或移架後而垮落。

　　③ 老頂。老頂一般是位於直接之上或直接位於煤層之上(煤層沒有直接頂時)的厚而堅硬的難以垮落的岩層，常由砂岩、砂礫岩、石灰岩等組成。老頂不隨直接頂垮落，能在采空區維持很大的懸露麵積。

　　1. 地質構造

　　原始形成的沉積岩層和煤層在其形成時，一般都是水平或近水平的，並在一定範圍內是連續完整的。後來受到地殼運動的影響，使岩層的形態發生了變化，出現了傾斜、褶皺、有的還發生了斷裂麵產生了位移，使岩層失去了完整性。這種由地殼運動造成的岩層的空間形態(如褶曲、斷層等)稱為地質構造。地質構造的形態多種多樣，大致可分為單斜構造、褶皺(曲)構造和斷裂構造。

　　(1)單斜構造

　　岩(煤)層受地質作用力的影響，產生向一個方向傾斜的形態，這樣的構造形態稱為單斜構造。單斜構造往往是其他構造形態的一部分，或是褶曲的一翼，或是斷層的一盤。單斜構造同樣用其岩層產狀的走向、傾向和傾角三要素來描述。

　　(2)褶皺構造

　　岩層在地殼活動中受水平方向擠壓力作用，呈現波狀彎曲，但仍保持了岩層的連續性和完整性，這種構造形態稱為褶皺構造。褶皺構造中岩層的任何一個彎曲，稱為褶曲，這是褶皺構造的基本單位。褶曲的基本形態有背斜和向斜兩種，背斜和向斜往往是相互連接。

　　① 背斜：在形態上是岩層向上彎拱的褶曲，其核心部位是老岩層，兩翼是新岩層。

　　② 向斜：在形態上是岩層向下彎曲，其核心部位是新岩層，兩翼是老岩層。

　　背斜和向斜凹凸部分的頂部稱為褶曲的軸部，兩側稱為褶曲的翼部。

　　(3)斷裂構造

　　岩層受力後遭到破壞，在一定部位和一定方向上形成斷裂，失去了連續性和完整性的構造稱為斷裂構造。根據岩層斷裂後沿斷裂麵兩側岩塊有無顯著位移，可將斷裂構造分為裂隙、斷層兩種基本類型。

　　① 裂隙。裂隙是指岩層斷裂後，兩側岩塊未發生顯著位移的構造。若幹有規則組合的裂隙將岩石分割成一定幾何形狀的岩塊，這種裂隙總稱為節理。

　　② 斷層。岩層受地應力的作用而發生變形，當應力超過岩層的強度極限時，發生斷裂，使岩層的連續性和完整性遭到破壞，這種地質構造現象稱為斷層。

　　斷層要素是指斷層的各組成部分，主要包括：斷層麵，即斷開的煤岩體發生相對位移的斷裂麵;斷盤，即斷層麵兩側的煤岩體。位於斷層麵上方的煤岩體稱為上盤，位於斷層麵下方的煤岩體稱為下盤;斷距，即斷層兩盤沿斷層麵相對位移的距離，它又分為總斷距、水平斷距和垂直斷距(又稱落差)，如圖3-3所示。

　　① 根據斷層斷層兩盤相對位移的方向分類(圖3-4所示)

　　正斷層——上盤相對下降，下盤相對上升的斷層。

　　逆斷層——上盤相對上升，下盤相對下降的斷層。

　　平移斷層——斷層兩盤岩塊沿斷層麵作水平方向相對移動的斷層。正斷層、逆斷層在煤礦的地質構造中最為常見，在地質構造較為複雜的地帶，斷層常以組合形式出現，成為階梯狀斷層、地塹或地壘。

　　② 根據斷層走向與岩層走向關係分類

　　走向斷層——斷層走向與岩層走向平行或基本平行的斷層;傾向斷層——斷層走向與岩層走向垂直或基本垂直的斷層;斜交斷層——斷層走向與岩層走向斜交的斷層。實際應用上，各種斷層常常結合起來命名，如走向正斷層、傾向逆斷層、傾向平移斷層斷層等。

　　正斷層 逆斷層 平移斷層

　　圖3-4 斷層的類型

　　2. 地質構造對煤礦安全生產的影響

　　(1)褶曲的影響

　　① 常有大型向斜軸部頂板壓力增大的現象，當采煤工作麵接近時，必須加強支護，否則容易發生冒頂、切麵等事故，給頂板管理帶來很大的困難。② 有煤與瓦斯突出危險的礦井，向斜軸部是瓦斯突出危險區，應預先采取防突措施。

　　(2)節理的影響

　　采煤工作麵和巷道應盡可能與主要節理麵形成一個銳角，以減少片幫掉矸事故，有利於安全生產;煤層頂板岩石的節理發育時，工作麵支架一般不宜用點柱，而應采用棚子。同時，棚子的頂梁布置最好按垂直主要節理麵的方向，從而防止頂板沿節理冒落，保證工作麵安全生產;節理破碎帶是水和瓦斯的良好通道，所以破碎發育地區的湧水量常會增加，而在有瓦斯礦井中，節理破碎帶的瓦斯湧出量往往會突然增加。

　　(3)斷層的影響

　　① 采煤工作麵遇斷層時，由於頂板破碎，會給支護工作和工作麵頂板管理帶來困難，應及時采取加強頂板管理的措施，以防發生頂板事故。

　　② 斷層既是地下水的貯存場所，又是導通地表水和地下水及其他水源的通道，采煤工作進入斷層範圍內，一旦揭穿，水能沿著斷層帶流入工作麵，發生透水事故。因此，工作麵在接近斷層時，應采取預防水害的措施。

　　③ 因為斷層區煤岩破碎，裂隙發育，容易積存承壓瓦斯。尤其在瓦斯含量較大的煤層中，常常在斷層破碎帶積聚很多瓦斯。工作麵在接近或通過這些斷層時，必須注意防止發生瓦斯事故。

　　二、礦井開拓(建議隻介紹礦井開拓方式及幾大係統)

　　(一)礦井開拓方式

　　礦井開拓巷道在井田內的布置形式稱為礦井開拓方式。根據進入煤層的井筒形式不同，礦井的開拓方式分為：斜井開拓、立井開拓、平硐開拓和綜合開拓。

　　1. 斜井開拓

　　斜井開拓是用傾斜巷道由地麵進入地下，並通過一係列巷道達到煤層的一種開拓方式。它分為片盤斜井開拓和斜井多水平分區開拓。

　　(1)片盤斜井開拓。

　　片盤斜井是斜井開拓的一種簡單形式，多用於煤田的淺部、埋藏比較穩定，構造簡單的小煤礦;井田範圍較小，一般走向為800～1500米，傾斜長度一段提升時為500～800米，兩段提升時為1000～1500米，一般采用單鉤串車一段提升。

　　(2)斜井多水平分區開拓(階段斜井開拓)。

　　斜井多水平分區開拓方式就是把井田劃分為幾個水平，在每個水平內劃分采區和區段。一般用於埋藏深度不大、表土不太厚且無流沙層、水文地質簡單的緩斜煤層，如圖3-5所示。

　　圖3-5 斜井多水平分區開拓

　　1——主斜井;2——副斜井;3——+80輔助車場;4——+80總回風道;5——邊界風井;

　　6——總回風石門;7—— 一水平軌道石門;9—— 一水平運輸大巷;10—— 一水平井底煤倉;

　　10——采區運輸石門;12——采區回風石門;13——二水平軌道石門;14——二水平井底車場;

　　15——二水平井底煤倉;16——二平運輸大巷

　　2. 立井開拓

　　立井開拓是指用垂直巷道由地麵進入地下，並通過一係列巷道通往煤層的一種開拓方式。一般開采煤層埋藏較深，表土層厚或地質條件比較複雜的煤層時，采用立井開拓。常用的有立井多水平開拓和立井單水平開拓方式。

　　(1)立井多水平開拓。

　　這種開拓方式是用兩個以上開采水平開采整個井田。按開采水平服務的階段布置方式的不同，可分為多水平上山開拓、多水平上、下山開拓和多水平混合式開拓。立井多水平上山開拓，如圖3-6所示。

　　圖3-6 立井多水平上山式開拓

　　1——主力井;2——副立井;3——一水平井底車場;4—— 一水平主石門;

　　5——一水平運輸大巷;6——采區運輸石門;7——回風井;8——總回風石門;

　　9——總回風巷;10——二水平主石門;11——二水平運輸大巷

　　圖3-6中—120m、—300m、—48m分別為第一、二、三水平，開采三個上山階段，每個階段開采的煤炭均向下運至相應的水平，由各水平提至地麵。這種方式，每個水平隻為一個階段服務，具有上山開拓的優點。這種開拓方式的井巷工程量大，一般用於煤層傾角在15°～20°以上，對急傾斜煤層更為適宜。

　　(2)立井單水平開拓。

　　這種開拓方式是用一個開采水平把井田沿傾斜劃分兩個階段，如圖2—14所示。在上山階段采出的煤炭是向下運到開采水平。在下山階段采出的煤炭是向上運到開采水平，因此，這種開拓方式適用於傾角較小，一般在20°～25°以下，井田傾斜長度不超過2000～3000m，礦井瓦斯及湧水量較小的煤層。

　　3. 平硐開拓

　　平硐開拓是用水平巷道由地麵進入地下，並通過一係列巷道到達煤層的開拓方式。它是一種在技術和經濟上最合理、最有利的開拓方式，一般用於山嶺地帶。

　　根據地形形條件與煤層賦存狀態，平硐的方向可以與煤層走向一致，或者與煤層走向垂直或斜交。平硐本身所在水平是一個開采水平，因此，同一井田按平硐在不同標高的數目，可分單平硐(單水平平硐)及階段平硐(多水平平硐)。

　　(1)單水平平硐開拓。平硐一般位於煤層頂板或底板，直穿或斜穿煤層走向，有時也可沿煤層開掘。它是以平硐為一個開采水平，水平內的采區布置，生產係統與立井開拓方式相同。

　　(2)階梯平硐開拓。

　　如地形切割較深(山穀較深)，可布置兩個不同標高開采水平的平硐開拓，稱為階梯平硐開拓方式。

　　4. 綜合開拓

　　當采用單一開拓方式不能滿足生產需要時，可采用兩種開拓方式或兩種以上的開拓方式並用的綜合開拓方式，即平硐——斜井、斜井——立井、立井——平硐、立井——斜井——平硐等。

　　(二)礦井巷道分類

　　為了在井田範圍內有計劃地進行開采，就需要開鑿一係列巷道進入煤層，這些巷道總稱為礦井巷道。它包括井筒、硐室和井下各類巷道，是礦井建立生產係統進行生產活動的基本條件。礦井巷道一般有兩種分類法，即按礦井巷道所在空間不同分類和按礦井巷道服務範圍不同分類。

　　1. 按巷道的所在空間不同的分類。

　　礦井巷道按其所在空間不同，把礦井巷道可分為垂直(直立)巷道、水平巷道、傾斜巷道，如圖3-7所示。

　　(1)垂直巷道。垂直巷道的中心線與水平麵垂直，它主要包括立井、小風井、暗井及溜井等。

　　(2)水平巷道。水平巷道的中心線與水平麵近似平行，它主要包括平硐、石門、煤門及平巷等巷道。

　　(3)傾斜巷道。傾斜巷道的中心線與水平麵既不平行又不垂直，而呈傾斜狀態，它主要包括斜井、上(下)山、溜煤眼和開切眼等。

　　2. 按礦井巷道的服務範圍不同分類

　　根據礦井巷道用途和服務範圍不同，可分為開拓巷道、準備巷道和回采巷道。

　　(1)開拓巷道。為全礦井、一個開采水平或階段服務的巷道，包括主、副井筒(或風井)、階段運輸大巷、回風大巷和井底車場等。這些巷道服務年限最長。

　　(2)準備巷道。為整個采區服務的巷道，包括采區石門、采區上(下)山、采區車場和采區煤倉等，這些巷道隨著采區采完而廢棄。

　　(3)回采巷道。指為一個采煤工作麵服務的巷道，包括工作麵運輸平巷、工作麵回風平巷和開切眼等，這種巷道隨著采煤工作麵的推進而廢棄。

　　圖3-7 礦井巷道類型示意圖

　　1——立井;2——斜井;3——平硐;4——暗立井;5——溜井;6——石門;

　　7——煤層平巷;8——煤倉;9——上山;10——下山;11——風井;12——岩石平巷

　　(三)巷道掘進與頂板管理

　　1. 巷道掘進方法

　　隨著機械化程度的不斷提高，產量不斷加大，采煤工作麵的接替速度逐步加快，這就要求要有足夠的進尺。目前我國煤礦巷道掘進施工方法主要有鑽眼爆破法、機械化掘進和水力掘進三種方式。

　　(1)鑽眼爆破法

　　鑽眼爆破法，簡稱鑽爆法。就是采用鑽眼機具在工作麵布置一定數目的炮眼，然後在炮眼內裝藥進行爆破，把岩石破碎下來的方法。鑽眼爆破時要產生大量岩塵，嚴重威脅工人的健康。為防止岩塵對人體產生危害，必須堅持實行濕式鑽眼。

　　在采用鑽爆法掘進巷道時，施工工藝參數往往是以鑽爆工序為主，配合其他工序而確定的。鑽爆參數主要包括炮眼深度、炮眼直徑、炮眼數目、裝藥量、炮眼布置等內容。鑽眼爆破技術主要包括岩巷光麵爆破技術、毫秒爆破技術、斷裂控製爆破技術等。隨著高效能裝岩機具和裝岩台車的推廣使用，為加大炮眼深度，提高鑽眼速度提供了可靠的保證，深孔光麵爆破技術成為目前鑽眼爆破技術發展的主要方向。巷道掘進時，必須按爆破作業圖表所標定的眼位、方向、角度和深度進行鑽眼，並組織好多台鑿岩要的分區同時作業，同時要注意掌握巷道掘進的方向和坡度。為了安全，鑽眼前要檢查並處理頂、幫的活矸石，加固靠近工作麵的支架。同時檢修好鑿岩機、氣腿，上足潤滑油;備齊釺杆、釺頭，並檢查釺杆中心孔是否通氣;檢查風、水管路是否漏損，風、水壓是否正常。為了縮短鑽眼時間，加快掘進速度，采用多台鑿岩機作業是行之有效的措施。一般每2～3m2工作麵配備一台鑿岩機，在堅硬岩石中每台鑿岩機所占麵積可縮減至1～1.5m2。

　　(2)機械化掘進技術

　　機械化掘進是指綜合掘進機掘進技術。它主要生產工藝是：落煤(岩)、裝載、運輸、支護等，是礦井實現掘進技術機械化和自動化的發展趨勢。

　　(3)水力掘進

　　水力掘進是指用高壓水射流將煤體破落並利用巷道坡度進行“自流水運輸”的一種掘進方法。

　　2. 巷道尺寸的決定

　　《規程》規定：巷道淨斷麵必須滿足行人、運輸、通風安全設施、設備安裝、檢修和施工的需要。

　　(1)巷道淨寬度

　　矩形巷道(直牆巷道)的淨寬度，是指巷道兩側壁或錨杆露出長度終端之間的水平距離。對於梯形巷道，當巷道內通行礦車、電機車時，淨寬度指車輛頂麵水平的巷道寬度;當巷道內設置運輸機械時，淨寬度指從巷道底板起1.6m高水平的巷道寬度;當巷道不放置和不通行運輸設備時，淨寬指淨高1/2處的水平距離。巷道淨寬主要取決於運輸設備本身的寬度、人行道寬度和相應的安全間隙，無運輸設備的巷道淨寬可根據通風及行人的要求來選取。

　　巷道內人行道的寬度和相應的安全間隙在《規程》中有明確的規定：

　　① 新建礦井、生產礦井新掘運輸巷的一側，從巷道道碴麵起1.6m的高度內，必須留有0.8m(綜合機械化采煤礦井為1m)以上的人行道，管道吊掛高度不得低於1.8m;巷道另一側的寬度不得小於0.3m(綜合機械化采煤礦井為0.5m)。巷道內安設輸送機時，輸送機與巷幫支護的距離應滿足設備檢查和維修的需要，並不得小於0.7m。巷道內移動變電站或平板車上綜采設備的最突出部分，與巷幫支護的距離不得小於0.3m。

　　② 在生產礦井已有巷道中，人行道的寬度不符合上述要求時，必須在巷道的一側設置躲避硐，2個躲避硐之間的距離不得超過40m。躲避硐寬度不得小於1.2m，深度不得小於0.7m，高度不得小於1.8m，躲避硐內嚴禁堆積物料。

　　③ 在人車停車地點的巷道上下人側，從巷道道碴麵起1.6m的高度內，必須留有寬1m以上的人行道，管道吊掛高度不得低於1.8m。在巷道的曲線段，車輛四角要外伸或內移，應將安全間隙適當加大，一般外側加寬200mm，內側加寬100mm。

　　(2)巷道淨高度

　　矩形、梯形巷道的淨高度是指自道碴麵或底板起至頂梁或頂部噴層麵、錨杆露出長度終端的高度。拱形斷麵的淨高是指自道碴麵起至拱頂內沿或錨杆露出長度終端的高度，由壁高和拱高組成，半圓拱拱高為巷道淨寬的一半，圓弧拱及三心拱的拱的拱高常取巷道淨寬的1/3。

　　《規程》規定：主要運輸巷和主要風巷的淨高自軌麵起不得低於2m。采區(包括盤區)內的上山、下山和平巷的淨高不得低於2m，薄煤層內不得低於1.8m。采煤工作麵運輸巷、回風巷及采區內溜煤眼等的淨斷麵或淨高，由煤礦和、企業統一規定。

　　《規程》對巷道淨寬、淨高及安全間隙的規定，就是為了保證煤礦生產的順利進行。巷道寬度小於設計，必然導致安全間隙甚至人行道的寬度不夠，會影響管線的吊掛和行人的安全。因此，在巷道掘進施工中，應確保巷道的形狀、規格尺寸符合設計要求，嚴防因巷道規格尺寸不合格而影響正常的運輸、通風及行人安全。

　　3. 巷道礦壓

　　(1)巷道礦壓及其形成

　　地下岩體在采動前，由於自重的作用在其內部引起的應力，通常稱為原岩力。開采前的岩休處於相對靜止狀態，所以原岩體處於應力平衡狀態。井下采掘活動破壞了原岩應力的平衡狀態，引起岩體內部的應力重新分布過程中促使圍岩產生運動，從而導致圍岩發生變形、斷裂、位移、直至垮落。這種由於進行采掘活動而在采掘空間周圍岩體中及支護物上的壓力叫礦山壓力，簡稱礦壓。

　　在礦山壓力作用下，圍岩及支護物會產生一係列現象，如頂板下沉、冒頂、片幫、底鼓、煤與瓦斯突出、衝擊地壓，支架壓縮、變形、折斷，地表發生移動、塌陷等。這種在礦山壓力作用下圍岩和支護物上產生的一係列現象叫礦山壓力顯現，簡稱礦壓顯現。

　　1)頂板的形成

　　掘進巷道後，暴露出來的頂板形成一個岩梁。由於岩梁上部岩層和岩梁自重的作用，必然使其產生彎曲，這種彎曲往往在巷道中間較大，在巷道兩幫較小;頂板以及距頂板較近的上部岩層彎曲大，距頂板較遠的上部岩層彎曲小，由於彎曲，岩層下部就會產生拉力，岩石抵抗拉力的能力又很小，所以在彎曲大的部分就會出現裂隙。又由於距頂板較近的上部岩層彎曲大，距頂板較遠的上部岩層彎曲小，上下岩層之間也會出現裂縫，叫做離層，此時，如巷道無支架支撐,裂隙和離層繼續發展,最後頂板就會冒落。一般說來，巷道頂板是受水平拉力的作用，由於岩石抗拉強度很低，很容易超過其強度，頂板岩石就開始冒落，範圍也不斷向上發展，最後形成自然平衡拱。如果巷道開掘後立即支護，支架就以其本身的承載力阻止或減小岩石變形和移動。這部分岩石壓在支架上的力，就叫頂壓。

　　當巷道兩幫岩石鬆軟，受壓後產生片幫或破碎，不能支撐頂板壓力時，即相當於巷道寬度加大了。由於巷道寬度加大，拱的高度也會加大，拱內破碎的岩石就多，所以作用在支架上的頂壓就大。頂壓的大小決定於冒落拱的形狀和大小，而拱的大小同頂板岩石性質和巷道寬度有關。在鬆軟岩層中平衡拱一般為拋物線形;在堅硬有層理的岩石中，平衡拱一般近似三角形;在中硬岩石中，平衡拱介於上述二者之間。

　　2)側壓的形成

　　側壓是指巷道兩幫對支架的壓力，它是由於兩幫岩石或煤向巷道內擠壓而形成的。

　　巷道開掘後，在巷道的兩幫形成支承壓力，兩幫岩石承受的支承壓力超過本身強度時，就會向巷道中間擠出。這種變形使巷道兩幫逐漸移近，如果巷道兩幫不支護或支護壁後的充填不密實。使變形得不到控製，繼續發展下去就會造成片幫。片幫後，新暴露出來的兩幫會繼續向巷道中間擠出，即繼續片幫，此時，巷道壓力會急速增加。如果巷道使用不能壓縮的剛性支架，例如料石砌镟、鋼筋混凝土棚子等來控製巷道兩幫移近，在變形不嚴重時，這類支架可以取得較好的效果;而當側壓超過棚腿或砌牆被破壞。

　　巷道側壓的大小與兩幫岩石性質及所承受的支承壓力的大小有關。巷道所處深度越大，在巷道兩幫所產生的支承壓力就越大，兩幫岩石破壞就越嚴重，作用在支架上的壓力也就越大。而兩幫岩石較軟或穩定性較差時，遭受破壞就較嚴重，作用在支架上的壓力也就越大。在采區巷道中，當兩幫煤壁鬆軟時，如果不進行支護或支護強度不夠大，則兩幫煤壁的移動量會很大。因此，在采區巷道支護中，特別是錨杆支護的巷道，尤其要重視對兩幫的支護。

　　3)底壓的形成

　　在巷道側壓的作用下，底板內部將會產生側壓力，並產生向上的底壓，使底板鼓起、離層、彎曲或破壞。有的岩石如凝灰岩、黏土質岩石，當巷道有積水，或巷道空氣潮濕時，會使岩石吸水膨脹麵底鼓產生底壓。

　　對於底板來說，除了底板岩層本身的重量是阻止底板向上鼓起的力量外，往往不設支架底梁去阻止底鼓。所以有時底板向上鼓起要比底板下沉、兩幫移近容易得多，也重得多。巷道底鼓的破壞作用很大，主要表現在減少巷道的實際斷層，造成通風、行人和運輸困難，以致影響安全。底鼓破壞了底板的完整性，擠碎了底板，使支架兩幫的柱腿容易插入底板、減少了支架能力，使頂板下沉、破碎，從而給巷道維護帶來困難。底鼓會破壞、運輸機、水溝等巷道設施，影響生產。

　　4)斜巷礦壓的形成及特點

　　在平巷裏，頂壓的方向是重力線方向，是垂直於巷道的頂板的。在傾斜巷道內卻不同，頂壓雖然是重力線方向，但頂壓(P)可分解為兩個方向的壓力，一個是垂直於頂板的垂直壓力(N)，另一個是平行於頂板的傾斜壓力，即下推力(H)。斜巷的支架即要承受垂直壓力，又要承受下推力。因此，斜巷的支架就不能按垂直於巷道頂、底板方向去架設，而必須向上迎一個角度，我們把棚腿中心線與頂底板垂線之間的夾角，叫做迎山角.支架迎山角是為了克服下推力，防止支架向下傾倒的措施之一。

　　支架的迎山角(β)是按照巷道傾角(α)來計算的,一般迎山角等於傾角的1/6～1/8，即β=(1/6～1/8) α，例如巷道傾角為30°則迎山角為5°～4°。迎山角過大、過小都會降低支架的支撐能力。迎山角過大叫過山，迎山角給反了叫退山，都是不允許的。當巷道傾角大於45°以及巷道傾角(α)超過底板岩石的自然安息角時，底板岩石有可能下滑，則巷道底板也要進行支護。

　　(2)影響巷道礦壓的因素

　　巷道礦壓的大小，主要受巷道所處深度、巷道斷麵大小、地質構造、圍岩性質等因素的影響。

　　① 深度的影響。巷道所處深度大時，上覆岩層質量大，直接影響到巷道圍岩中原岩應力的大小。淺部巷道的壓力主要表現在頂板，深部巷道的壓力來自四周，而且容易出現底鼓現象，有的巷道還有岩石衝擊現象。

　　② 巷道斷麵與支護形式。不同的巷道斷麵形狀與大小，以及采取不同的支護方式，直接影響巷道圍岩應力狀態及穩定狀況。采用錨杆支護的巷道圍岩應力狀況優於架棚、砌镟等支護的巷道。而大斷麵的巷道受力在同等條件下比小斷麵巷道要大。

　　③ 地質構造的影響。在向斜軸、背斜軸、斷層附近等構造處應力集中、地壓較大，平行於這些構造走向的巷道更難維護。

　　④ 圍岩性質的影響。圍岩強度的大小及穩定程度是影響巷道礦壓的主要因素。岩石堅硬、穩定，則產生的礦壓小;岩石鬆軟破碎、不穩定，則產生的礦壓大。

　　⑤ 巷道相對開采煤層與回采工作麵的位置，巷道與采煤工作麵所處位置的關係直接影響著巷道受采動影響的程度。

　　此外，在掘進過程中，如果受到水的影響，則岩石強度會降低，圍岩維護難度加大，應特別加強工作麵頂板管理工作。

　　(3)衝擊地壓

　　衝擊地壓是井巷或采煤工作麵的煤岩體，由於變形能的釋放而產生的一種以突然、急劇、猛烈的破壞為特征的動力現象，是礦山壓力的一種特殊顯現形式。簡單地講，衝擊地壓就是井下煤岩體突然的、爆炸式的破壞。衝擊地壓發生時經常伴隨著巨大的聲響和強烈的震動，因此又被稱為“煤炮”、“岩爆”、“板炮”等。

　　1) 衝擊地壓顯現特征

　　① 突然爆發，一般沒有明顯的宏觀征兆，事先難以準確確定發生的時間、地點和強度。

　　② 發生時，聲響巨大，發生過程短暫而急劇，並有強烈的震動。這種震動在地麵直徑5～10km範圍內一般能感受到。

　　③ 破壞性大，衝擊地壓有時導致頂板顯著下沉或底板鼓裂，煤體移動，大量煤塊從煤壁拋出，堵塞巷道。產生的強力衝擊波強，能衝倒幾十米至幾百米內的風門、風牆等設施。

　　2) 衝擊地壓的影響因素

　　① 自然因素。

　　自然地質因素主要包括采深、地質構造及煤岩結構和力學特性的影響。

　　一般在達到一定開采深度後才開始發生衝擊地壓，此深度稱為衝擊地壓臨界深度值隨條件不同而異，一般為200～400m。總的趨勢是隨采深增加，衝擊危險性增加。這主要是由於隨采深增加，原岩應力增大的緣故。

　　地質構造如褶曲、斷裂、煤層傾角及厚度變化也影響衝擊地壓的發生。在構造應力集中的構造地帶，構造應力能促促使發生衝擊地壓;而在構造應力釋放的構造地帶，因構造應力的釋放，降低了衝擊的危險性。就斷裂構造而言，小斷裂發育的部位由於破壞了頂板的完整性和堅固性，衝擊地壓很少發生。但當采掘接近大斷裂構造時，常常會發生強度較大的衝擊地壓，其原因是頂板岩梁被斷裂後，失去或減少了傳遞力的聯係，易於產生應力集中和大範圍內的頂板活動，此時發生的衝擊地壓強度也較大。

　　堅硬、厚度大、整體性強的頂板(老頂)，容易形成衝擊地壓;直接頂厚度適度中，與老頂組合性好，不易冒落時，衝擊危險較大;煤的強度高、含水量低、變質程度高，一般衝擊傾向性較大。

　　② 開采技術因素

　　由於開拓布置不合理或采煤方法不當，容易造成衝擊地壓的發生。如巷道相向掘進或在回采工作麵前方的支承壓力區內開掘巷道;采用短壁式采煤方法，巷道交叉多，容易形成多處支承壓力疊加而導致衝擊地壓的發生。煤柱和開采邊界是最主要的應力集中因素，應盡量避免和減少這些因素的影響。

　　3) 衝擊地壓的防治措施

　　衝擊地壓的防治措施主要體現在兩個方麵;一是降低應力的集中程度;二是改變煤岩體的物理力學性能，以減弱積聚彈性能的能力和釋放速度。

　　① 降低應力的集中程度

　　減弱煤層區域內的礦山壓力值的方法有以下3種：(a)超前開采保護層。(b)無煤柱開采，在采區內不留煤柱和煤體突出部分，禁止在鄰近層煤柱的影響範圍內開采。(c)合理安排開采順序，避免形成三麵采空狀態的回采區段或條帶和在回采工作麵前方掘進巷道，必要時應在岩石或安全層內掘進巷道，禁止工作麵對采和追采。

　　② 改變煤層的物理力學性能

　　改變煤層的物理力學性能主要有以下3種：(a)高壓注水。通過注水，人為地在煤岩內部造成一係列的弱麵，並使其軟化，以降低煤的強度和增加塑性變形量。(b)放鬆動炮。它的作用是可以誘發衝擊地壓和在煤壁前方經常保持一個破碎保護帶，使最大支承應力轉入煤體深處，隨後即發生衝擊地壓，對采場或掘進工作麵的威脅也大大降低。鑽孔槽卸壓。用大直徑鑽孔或切割溝槽使煤體鬆動，達到卸壓效果。(c)卸壓鑽孔的深度一般應穿過應力增高帶。在掘進石門揭開有衝擊危的煤層時，應距煤層5～8 m處停止掘進，使鑽孔穿透煤層，進行卸壓。

　　此外，在有衝擊地壓危險的煤層中掘進爆破時，為避免爆破誘發衝擊地壓的發生，應適當加長躲避時間。大量事例表明，爆破誘發的衝擊地壓，大多發生在爆破後幾分鍾至半小時。

　　4. 巷道支護

　　巷道支護的目的在於改善圍岩的受力狀況，減緩圍岩的變形移動速度，維護安全的工作空間。巷道支護的基本形式包括架棚支護、砌镟支護和錨噴支護。

　　(1)架棚支護

　　架設棚式支架進行巷道支護是煤礦井下常用的支護形式。棚式支架俗稱棚子，由一梁(頂梁)兩柱組成。常用於巷道圍岩十分破碎不穩定，不適宜采用錨噴支護，而且巷道服務年限不長(8～10a)，砌镟又不合算的梯形斷麵的巷道。按棚式支架材料構成可分為木支架、金屬支架和裝配式鋼筋混凝土支架3種;按巷道斷麵形狀可分為梯形支架和拱形支架等;按支架結構可分為剛性支架和可縮性支架。

　　(2)砌镟支護

　　砌镟支護是以料石、砌塊為主要原料，以水泥砂漿膠結，或以混凝土現場澆灌而成的連續支護。砌镟支護對圍岩能夠起到防止風化的作用，具有堅固、耐久、防火、阻水、通風阻力小、材料來源廣、便於就地取材等優點。缺點是施工複雜，勞動強度大，成本高，進度慢。一般使用在巷道服務年限超過10年以上，圍岩十分破碎同時很不穩定，且有大麵積淋水和部分淋水，及水質有化學腐蝕的地段。

　　(3)錨噴支護

　　錨噴支護是錨杆支護、錨杆與噴漿以及噴射混凝土聯合支護的總稱。錨杆支護是在巷道掘後，先向圍岩打眼，在眼孔內錨入錨杆，把巷道圍岩予以加固，充分利用圍岩自身的強度，從而達到支護巷道的目的。錨杆不同於一般的支架，它不隻是消極地承受巷道圍岩所產生的壓力和阻止破碎岩石的冒落，而是通過錨入圍岩內的錨杆來改變圍岩本身的力學狀態，在巷道周圍形成一個整體而穩定的岩石帶，錨杆與圍岩共同作用而達到支護巷道的目的。因此說，錨杆支護是一種積極防禦的支護方法。

　　第二節 煤礦主要災害的防治

　　一、礦井瓦斯防治(詳見第六章)

　　二、礦井火災的防治

　　1. 礦井火災的危害

　　火災是礦山的五大自然災害之一。井下發生火災，不僅會造成資源的損失、設備設施的損壞，導致生產中斷，而且更為嚴重的是會直接威脅礦工的生命安全。

　　礦井火災的危害具體表現在以下幾個方麵：

　　(1)井下發生火災後，產生大量的有害氣體。高溫煙流中的一氧化碳、二氧化碳等氣體會使人員窒息、中毒，嚴重威脅著礦工的生命安全。

　　(2)引起瓦斯、煤塵爆炸。在有瓦斯、煤塵爆炸危險的礦井，火災不僅會直接導致瓦斯、煤塵爆炸，就是在處理火災事故中，也極易誘發瓦斯、煤塵爆炸事故，從而擴大災情。

　　(3)產生再生火源。熾熱的含揮發性氣體的煙流與相接巷道新鮮風流交彙燃燒，火源下風側可能出現若幹再生火源，使煤炭資源大量被燒毀或凍結、損壞機械設備。

　　(4)產生火風壓。火風壓是指火災產生的高溫煙流流經有標高差的井巷所產生的附加風壓。火風壓常會造成風流紊亂，使某些井巷的風流方向發生逆轉現象，導致受災範圍擴大，容易使滅火人員陷入火區。

　　2. 礦井火災的分類

　　根據發生火災的原因不同，一般把礦井火災分為兩類：外因火災和內因火災。

　　(1)外因火災

　　外因火災是指由外部火源引起的火災。

　　外因火災的特點是突然發生、火勢凶猛、可防性差，可能發生在井下任何地點，但多數發生在井口房、井筒、機電硐室、火藥庫以及安裝有機電設備的巷道或工作麵內，如果不能及時處理，往往可能釀成重特大事故。

　　(2)內因火災

　　內因火災又稱自燃。由於煤炭或其他易燃物自身氧化積熱，發生燃燒引起的火災。內因火災的特點是發生在有限的條件下，有預兆，燃燒過程較為緩慢，伴生有害氣體，不易早期發現，且火源隱蔽，有些發火地點很難接近，滅火難度大，時間長。內因火災大多數發生在采空區、遺留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的冒高處以及浮煤堆積的地點。

　　3. 外因火災的防治

　　(1)防止火源的產生

　　1)加強明火管理，嚴格杜絕火源。嚴禁將煙火帶入井下，嚴禁井下吸煙，井口房和通風機房附近20m內嚴禁煙火，也不準用火爐取暖。井下嚴禁使用燈泡或電爐取暖。

　　2)井下和井口房內不得從事電焊、電焊作業，必須作業時要嚴格按《規程》的規定執行。

　　3)地麵木料場、矸石山、爐灰場與進風井的距離不得小於80m。不得將矸石山或爐灰場在進風井的主導風上風側，也不得設在表土10以內有煤層的地麵上和設在有漏風的采空區上方的塌陷範圍內。

　　4)嚴禁在井下存放用完後剩下的汽油、煤油和壓器油。

　　(2)采用不燃性材料支護

　　新建礦井的永久井架和井口房、以井口為中心的聯合建築井筒、平硐與各水平的連接處及井底車場，主要絞車道與主要運輸巷、回風巷的連接處，井下機電設備硐室，主要巷道內帶式輸送機機頭前後兩端各20m範圍內，都必須用不燃性材料支護。

　　(3)防止電氣火災

　　電氣火災是指發生在各種電氣設備上的火災，常因供電過負荷、電氣元件接觸不良、操作失誤產生電弧火花引起。

　　預防電氣火災的措施是：機電設備應正確選用熔斷器(片)，正確使用檢漏繼電器，當電流短路、過載或接地時能及時切斷電源;電纜接頭必須使用防爆接線盒，嚴禁使用“雞爪子”和“羊尾巴”接頭;嚴禁違章使用和操作井下電氣設備等。

　　(4)防止摩擦火花引起火災

　　隨著煤礦機械化程度的提高，必須做好井下機械運轉部分的保養和維護工作，防止摩擦和衝擊產生火花，引起火災。

　　(5)防止火災擴大

　　1)設置消防材料庫。消防材料庫的作用是儲存消防材料以便發生火災時迅速而有效地滅火。因此，每一礦井必須在井上下設置符合要求的消防材料庫。

　　2)設置防火門。在進風井口、井底車場與井筒連接處、部分專用硐室出口處等位置都必須設置防火鐵門。防火鐵門必須易於關閉嚴密，一旦發生火災能及時關閉。

　　3)設置消防水池和井下消防水管係統。每一礦井必須在地麵設置消防水池和在井下設置消防管路係統。

　　4)及時發現初起火災。及時發現初起外因火災是防止其發展和控製其危害的一個重要措施。除用感覺器官(眼睛、鼻子、皮膚等)來察覺初起火災外，還可用標誌性氣體、火災監測器、溫升變色塗料等來科學地判斷。

　　(6)外因火災的滅火方法

　　常用的滅火方法有三種：直接滅火法、隔絕滅火法和聯合滅火法。

　　1)直接滅火法。直接滅火法包括以下幾種：

　　① 清除可燃物。將著火帶及附近已發熱或正燃燒的可燃物挖出並運出井外。這是撲滅火災最徹底的方法，但是采用這種方法的條件是：火災處於初起階段，涉及範圍不大;火區無瓦斯、無煤塵爆炸危險;火源位於人員可直接到達的地點。

　　② 用水滅火。用水滅火，簡單易行，經濟有效。其作用是：強力水流把燃燒物的火焰壓滅，使燃燒物充分浸濕而阻止其繼續燃燒;水有很大的吸熱能力，能使燃燒物冷卻降溫;水遇火蒸發成大量水蒸氣，能衝淡災區空氣中氧的濃度，並使燃燒物表麵與空氣隔絕。因此水有較強的滅火作用。

　　用水滅火應注意的問題：供水量要充足，否則，高溫火源會使水分解成具有爆炸性和氫和一氧化碳混合氣體(又稱水煤氣)，帶來新的危險;滅火人員一定要站在火源的上風側，並應保持正常通風，回風道要通暢以便將火煙和水蒸氣引入回風道排出;當火勢旺時，應先將水流射向火源外圍，不要直射火源中心;水能導電，因此，用水撲滅電器火災時，應先切斷電源，然後滅火;水比油密度大，油浮在水的表麵，可以隨水流動而擴大火災麵積，因此，不能用水撲滅油類火災;滅火過程中，要隨時檢查火區附近的瓦斯、一氧化碳濃度。

　　③ 用砂子(或岩粉)滅火。把砂子(或岩粉)直接撒在燃燒物體上能隔絕空氣，將火撲滅。通常用來撲滅初起的電氣設備火災與油類火災。

　　④ 用化學滅火器滅火。目前礦山使用的化學滅火器有兩類：

　　泡沫滅火器。使用時將滅火器倒置，使內外瓶中的酸性溶液和堿性溶液互相混合，發生化學反應，形成大量充滿二氧化碳的氣泡噴射出去，覆蓋在燃燒物體上隔絕空氣。在撲滅電器火災時，應首先切斷電源。

　　幹粉滅火器。目前礦用幹粉滅火器以磷酸銨粉為主藥劑。在高溫作用下磷酸銨粉末進行一係列分解吸熱反應，將火災撲滅。目前適合於井下使用的幹粉滅火器有滅火手雷和噴粉滅火器。

　　⑤ 高倍數泡沫滅火。遠距離高倍數泡沫滅火是將高倍數起泡劑與壓力水混合後在風扇的吹動下，經過兩層錐形發泡線網，形成大量的泡沫湧向火源撲滅火災。其原理是泡沫遇到高溫而蒸發成水蒸氣，吸收大量的熱，使溫度迅速下降，同時，大量的水蒸氣能降低火源周圍空氣中的氧氣含量，泡沫又迅速包圍燃燒物，使火與空氣隔絕而熄滅。

　　2)隔絕滅火法。當井下火災發展到不能直接被撲滅時，應在所有通往火區的巷道內砌築密閉牆，使火源與外界隔絕，當火區內的氧氣消耗完後，火災自行熄滅。

　　在建築密閉牆時，一般先建進風側，後建回風側。在有瓦斯湧出的火區，為防止瓦斯積聚，進回風兩側要同時建築密閉牆，同時封閉。對有發生瓦斯爆炸危險的火區，為保證救災人員和建築密閉牆人員的安全，應盡快地建築一道防爆牆。防爆牆一般用砂子、黃土、爐灰等裝在編織袋或麻袋內，建成5—6m厚砂袋牆。

　　3)聯合滅火法。在單獨采用一種方法達不到滅火目的，或滅火時間太長時，可將直接滅火法和隔絕滅火法聯合起來運用，稱為聯合滅火法。歸納起來有以下幾種：

　　① 先隔絕，然後打開密閉牆用水直接滅火。

　　② 包圍縮小火區，然後進行封閉。

　　③ 移動密閉牆逐漸縮小火區，分段滅火。

　　④ 先封閉再灌漿滅火。

　　⑤ 封閉火區後注入惰性氣體，加速滅火。

　　⑥ 封閉火區，采用均壓(火區進風側和回風側的風壓差接近於零)滅火。

　　三、礦塵防治

　　1. 礦塵的產生及其危害

　　(1)在煤礦建設和生產過程中，如鑽眼工作、炸藥爆破、掘進機和采煤機作業、礦物的裝載及運輸等各個環節都會產生大量的礦塵。一般來說，在現有防塵技術措施條件下，各生產環節產塵量比例大致是：采煤工作麵占45%—80%，掘進工作麵占20%—30%，錨噴作業點占10%—15%，運輸通風巷道占5%—10%，其他作業點占2%—5%。各作業點隨機械化程度的提高，礦塵的生成量增大。

　　礦塵按其成分可分為岩塵、煤塵和水泥粉塵三類。按其存在狀態分為浮塵和落塵，浮塵是懸浮於礦內空氣中的礦塵，落塵是從礦內空氣中沉落下來的礦塵。

　　(2)礦塵的危害

　　1)對人體的危害。人長期吸入礦塵後，輕者會患呼吸道炎症，重者會患塵肺病。礦塵對人體的危害還有皮膚病、眼病和慢性中毒(如礦塵中含有鉛、汞等有毒粉塵)。

　　2)煤塵在一定條件下可以爆炸。煤塵能夠在完全沒有瓦斯存在的情況下爆炸，對於瓦斯礦井，煤塵則有可能與瓦斯同時爆炸。

　　3)降低工作場所能見度，容易發生工傷事故。在一些綜采工作麵割煤時，工作麵煤塵濃度高達4000—8000mg/m3，工作麵能見度極低，往往會導致人員誤操作或不能及時發現事故隱患，增加了發生人身事故的可能性。

　　4)加速機械磨損，縮短設備使用壽命。隨著煤礦機械化、電氣化、自動化程度的提高，礦塵對設備性能及其使用壽命的影響會越來越突出，應引起高度的重視。

　　2. 煤塵爆炸及預防

　　(1)煤塵爆炸的條件煤塵爆炸必須同時具備三個條件：煤塵本身具有爆炸性，並在空氣中有一定濃度;存在能引燃煤塵爆炸的熱源;有足夠氧濃度的空氣。

　　1)具有一定濃度的能夠爆炸的煤塵雲。有的煤塵具有爆炸性，有的不具有爆炸性。具有爆炸性的煤塵隻有在空氣中呈浮遊狀態並具有一定的濃度時才能發生爆炸。能形成爆炸的

　　浮遊煤塵濃度的範圍，叫煤塵爆炸界限。試驗表明，煤塵爆炸下限為45g/m3，上限為1500—2000g/m3。爆炸力最強的煤塵濃度為300—400g/m3。

　　2)高溫的熱源。能夠引燃煤塵爆炸的熱源溫度變化的範圍是比較大的，它與煤塵中揮發分含量有關。我國煤塵爆炸的引燃溫度變化大約在610—1050℃之間，煙煤一般650—900℃。煤礦井下能點燃煤塵的高溫火源主要為：爆破時出現的火焰、電氣火花、電弧、靜電放電、衝擊火花、摩擦高溫、井下火災和瓦斯爆炸等。

　　3)空氣中氧濃度。空氣中氧含量低於18%時，煤塵就不會爆炸。但必須注意，空氣中氧濃度雖然減至18%以下，並不能完全防止瓦斯與煤塵在空氣中的混合物爆炸。

　　(2)預防煤塵爆炸的技術措施

　　預防煤塵爆炸的技術措施主要包括防塵措施、防止煤塵引燃的措施和隔爆措施三個方麵。

　　1)防塵措施

　　① 煤層注水濕潤煤體。在采煤和掘進之前，利用鑽孔向煤層注入壓力水，使水沿著煤層的層理、節理或裂隙向四周擴散並滲入到煤體的微孔中去，增加煤的水分，使煤體和其內部的原生煤塵都預先濕潤。同時，使煤體的塑性增強，以減少采煤時生成煤塵的數量。這是防治煤塵的一項根本措施。

　　② 采空區灌水。采空區灌水也是一種預先濕潤煤體的防塵方法，當采用下行垮落法分層開采活煤層、近距離且無隔水層法開采煤層群或急傾斜水平分層法采煤時，可以利用往采空區灌水的方法，以潤濕下分層下組煤的煤層，防止開采時生成大量的煤塵。

　　③ 濕式打眼。在工作麵使用電鑽或風鑽打炮眼時，將壓力水經過鑽杆中央的水孔送到炮眼底部，將粉塵濕潤後從炮眼中衝洗出來，從而達到降塵的目的。

　　④ 水封爆破和水炮泥。水封爆破和水炮泥都是由鑽孔注水濕潤煤體演變而來的，它是將注水和爆破聯合起來，不僅起到消除炮煙和防塵作用，而且還提高了炸藥的爆破效果。

　　⑤ 噴霧灑水降塵。噴霧撒水是將壓力水通過特製的噴嘴噴出，使水流霧化成細小的水滴散布在空氣中，將漂浮的塵粒濕潤下沉，防止飛揚。噴霧灑水簡單方便，廣泛應用於采掘機械切割、工作麵爆破、煤炭裝載、運輸轉載、液壓支架前移、單體支柱放頂等井下作業過程中。

　　⑥ 合理的風速。風速同空氣中含塵量的關係比較密切，風速太小，不能把懸浮的煤塵及時吹出工作麵，使空氣中含塵量增加;風速太大，雖然將浮塵吹走，但是也把大量的落塵吹揚起，增加工作麵的煤塵濃度。因此，工作麵的風速以控製在1.2—1.6m/s為宜。

　　⑦ 消除落塵。沉積在巷道四周的煤塵，一旦受到振動和衝擊會再度飛揚起來，為煤塵

　　爆炸創造條件。必須及時清除巷道中的浮煤，清掃或衝洗沉積煤塵，定期散布岩粉，定期對

　　主要大巷刷漿。

　　2)防止煤塵引燃的措施，防止煤塵引燃的措施與防止瓦斯引燃的措施基本相同，參見“礦井瓦斯防治”。

　　3)隔爆措施。隔爆措施就是將已發生的煤塵爆炸或瓦斯煤塵爆炸限製在一定區域，盡量減少爆炸產生的危害而采取的技術措施。其主要措施是設置被動式隔爆裝置和采用自動抑爆裝置。

　　①被動式隔爆裝置。被動式隔爆裝置是借助於爆炸衝擊波的動力使隔爆裝置動作(岩粉槽、水槽破碎，水袋脫鉤)，並拋灑消焰劑形成抑製帶，撲滅滯後於衝擊波傳播的爆炸火焰，以阻止爆炸的傳播。最早采用的撒布岩粉和設置普通岩粉棚方法，雖然防止傳播效果好，但岩粉暴露在潮濕空氣中，極易受潮而失去消焰劑功效，頻繁更換岩粉的工作量較大。因此我國礦山已幾乎不采用這兩種方法。在20世紀80年代，我國開發使用了隔爆水槽和隔爆水袋，以水為消焰劑，方便安裝和使用，得到了廣泛應用。

　　②自動抑製裝置。自動抑爆裝置的作用原理是：利用傳感器測量煤塵爆炸所產生的各種物理參數並迅速轉換成電信號，指令機構的演算器根據這些電信號準確地計算出爆炸火焰的傳播速度，並在最恰當的時間發出動作信號，噴灑機構及時噴出消焰劑，準確可靠地撲滅爆炸火焰，阻止爆炸的傳播。

　　四、礦井水災防治

　　1. 礦井水災的概念

　　(1)礦井突水。井巷、工作麵與含水層、被淹巷道、地表水體和含水的裂隙帶、溶洞、洞穴、陷落柱、頂板冒落帶、構造破碎帶等接近或溝通而導致的突然出水事故，稱為礦井突水(亦稱礦井透水)。

　　(2)礦井水災。礦區內的大氣降水、地表水、地下水通過各種通道湧入井下，稱為礦井湧水。當礦井湧水量超過礦井正常的排水能力時，將發生水災。

　　凡是影響礦井正常生產活動、威脅礦井安全生產、增加生產成本和使礦井局部或全部被淹沒的礦井湧水事故，稱為礦井水災(亦稱礦井水害)。

　　2. 礦井水災發生的條件。

　　(1)礦山常見的水源，如圖3-8所示。①大氣降水。從天空降到地麵的雨和雪、冰、雹等融化的水，稱為大氣降水。②地表水。地球表麵江、湖、河、海、水池、水庫、沼澤、積水窪地等處的水均為地表水。③潛水。埋藏在地表以下第一個融水層以上的地下水稱為潛水。潛水一般分布在地下淺部第四紀鬆散沉積層的空隙和出露地表的岩石裂隙中。潛水主要由大氣降水和地表水補給。④承壓水。處於兩個隔水層中間的地下水，稱為承壓水(或稱自流水)。石灰岩裂隙及溶洞中的水為承壓水，它具有很大的水量和壓力，對礦山生產威脅極大。⑤老空積水。已經采掘過的采空區和廢棄的舊巷道或溶洞，由於長期停止排水而積存的地下水，稱為老空積水。⑥斷層水。處於斷層破碎帶中的水，稱為斷層水。斷層帶往往是許多含水層的通道，因此，斷層水往往水源充足，對礦井的威脅極大。

　　圖3-8 煤礦常見的水源

　　(2)礦井水災的通道。水源進入礦井的可能通道有：井筒、斷層破碎帶、采掘形成的裂縫、陷落柱、采空區、井下巷道和封堵不嚴的鑽孔等。

　　3. 礦井水災發生的主要原因

　　造成礦井水災的原因是多方麵的，歸納起來主要有：

　　(1)地麵防洪、防水措施不當。因對防洪設施管理不善，雨季山洪由井筒或塌陷裂隙大量灌入井下造成。

　　(2)水文地質情況不清。對老空積水、充水斷層、陷落柱、鑽孔、強含水層水量和水壓等情況不清楚，因而在施工中造成水害事故。

　　(3)井巷位置設計不合理。將井巷置於不良的地質條件中或距強含水層太近，導致透水。

　　(4)亂采亂挖破壞了防水煤柱或岩柱造成透水。

　　(5)排水設備失修，水倉不按時清挖，突水時，失去排水能力而淹井。

　　(6)沒有執行“有疑必探，先探後掘”的探放水原則，或者探放水措施不嚴密，盲目施工造成突水淹井事故。

　　(7)測量工作失誤，導致巷道穿透積水區而造成透水。

　　(8)出現透水征兆未察覺、未重視，或處理方法不當而造成透水。

　　(9)施工措施不力，工程質量低劣，致使井巷嚴重坍塌冒頂，導致地下水或地表水灌入礦井。

　　(10)在水文地質條件複雜、有突水淹井危險的礦井，需要安設防水閘門而未安設，或防水閘門安設不合格以及年久失修關閉不嚴而造成淹井。

　　(11)鑽孔封閉不合格或沒有封孔，成為各水體之間的垂直聯絡通道。當采掘工作麵和這些鑽孔相遇時，便發生透水事故。

　　4. 礦井水災的危害

　　礦井水災的危害具體表現在以下幾方麵：

　　(1)如果排水係統不完善，會造成湧水四溢，巷道到處是泥水，使作業環境惡化，給安全生產和文明生產造成不利影響。

　　(2)頂板淋水、煤壁滲水，使巷道內空氣濕度加大，影響職工的身體健康。

　　(3)礦井水量越大，排水設備和排水費用越高，不僅增加生產成本，而且增加了管理工作難度。

　　(4)礦井水對機器設備和金屬材料產生腐蝕作用，縮短其使用壽命，增加生產成本。

　　(5)礦井湧水量一旦超過排水能力或突然湧水，輕則造成井巷或采區被淹，重則造成人員傷亡和財產損失。

　　2. 地麵防治水

　　地麵防治水是指在地麵修築一些防排水工程，防止或減少大氣降水和地表水湧入工業場地或通過滲漏區流入井下，它是保證礦井安全生產的第一道防線，這對於以降雨和地表水為主要湧水來源的礦井尤為重要。對於雨季受水威脅的礦井，應製定雨季防治水措施，並應組織搶險隊伍，儲備足夠的防洪搶險物質。井口及工業場地內建築物的高程低於當地曆年最高洪水位時，必須修築堤壩、溝渠或采取其他防排水措施。

　　3. 井下防治水

　　防治礦井水災的原則，是在保證礦井安全生產的前提下，以防為主，防治結合。礦井水災的防治方法，可歸納為“查、探、放、截、堵、排”六個字的綜合防治措施。

　　(1)掌握礦井的水文地質資料

　　水文地質資料是製定防水措施的依據。因此，必須查明礦井水源和可能湧水的通道從而編製防治水計劃，並組織實施。主要內容包括以下幾個方麵：

　　1)收集地麵氣象、降水量與河流水文資料，查明地表水體分布、水量和補給、排泄等情況，查明洪水對礦井的影響程度。

　　2)掌握井田範圍內衝擊層、含水層的情況。

　　3)掌握斷層和裂隙的分布情況。

　　4)調查老窯和現采小窯的開采範圍、采空區的積水和分布狀況。

　　5)掌握采動後頂板破碎及地表陷落情況。

　　(2)井下探水

　　“有疑必探，先探後掘”是采掘工作必須遵循的原則，也是預防井下水害事故發生的重要方法。當采掘工作麵接近有突水危險區域時，必須采用探放水方法，查明采掘工作麵前方的水情，並將水有控製地放出，以保證采掘工作麵安全生產。

　　采掘工作麵遇到下列情況之一時，必須確定探水線進行探水：

　　1)接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰礦時。

　　2)接近含水層、導水斷層、溶洞或導水陷落柱時。

　　3)打開隔離煤柱放水時。

　　4)接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶時。

　　5)接近有出水可能的鑽孔時。

　　6)接近有水的灌漿區時。

　　7)接近其他可能出水地區時。

　　(3)放水(疏幹)

　　掌握和探明地下水源之後，應采取一定的措施，有計劃地將威脅性水源全部或部分放出，並排出地麵。它是消除水患的有效措施之一。根據不同類型的水源，可采取不同的疏放水方法和措施。

　　(4)截水

　　截水是利用水閘牆、水閘門和防水煤(岩)柱等物體，臨時或永久地截住湧水，將采掘區與水源隔離，使某一地點突水不致危及其他地區、減輕水災危害的重要措施。

　　1)留設防水煤(岩)柱。在水體下、含水層下、承壓含水層上或導水斷層附近采掘時，在可能發生突水處的外圍留設一定寬度的煤(岩)柱，以防止地表水或地下水湧入工作地點，形成水災。在相鄰礦井的分界處，必須留防水煤柱。礦井以斷層分界時，必須在斷層兩側留有防水煤柱。

　　2)防水閘門。防水閘門一般設置在可能發生湧水需要堵截，而平時仍需運輸合行人的巷道內。如：井底車場出入口、井下水泵房、變電所以及有湧水互相影響的區域之間，都必須設置防水閘門。一旦發生水患，立即關閉閘門，將水堵截，把水患限製在局部地區。

　　3)水閘牆。在需要永久截水而平時無運輸、無行人的地點設置水閘牆，有臨時水閘牆和永久水閘牆兩種。臨時水閘牆一般用木料或磚料砌築，永久水閘牆采用混凝土或鋼筋混凝土澆灌。

　　(5)注漿堵水

　　注漿堵水就是將配製的漿液壓入井下岩層空隙、裂隙或巷道中，使其擴散、凝固和硬化，使岩層具有較高的強度、密實性和不透水性而達到封堵截斷補給水源和加固地層的作用，是礦井防治水害的重要手段之一。當多個鑽孔注漿形成隔水帷幕帶時稱帷幕注漿。礦井注漿堵水通常用於下列情況：

　　1)當湧水水源與強大水源有密切聯係，單純采用排水的方法不可能或不經濟時。

　　2)井巷必須穿過一個或若幹個含水豐富的含水層或充水斷層，若不隔離水源就無法掘進時。

　　3)湧水量大的礦井，為了減少礦井的湧水量，降低排水費用。

　　(6)礦井防排水係統

　　目前，我國煤礦在防排水方麵應用了許多新技術和新設備，例如，水泵自動化控製技術、密閉水泵房以及采用大孔徑直通式排水孔分散排水等，均取得了良好效果。

　　我國在煤礦防治水探查技術方麵，也有了很大發展，如水化學探查技術、地球物理探查技術。一些學者還提出了“煤礦排水、供水、生態環保三位一體結合”的管理模式。

　　4. 采掘工作麵透水事故的處理

　　采掘工作麵透水前，一般有如下預兆：

　　(1)掛紅。因地下水中含有鐵的氧化物，在水壓作用下，通過煤(岩)裂隙時，附著在煤岩表麵，呈現暗紅色水鏽。

　　(2)掛汗。積水區的水，在水壓作用下，通過煤岩裂隙而在煤岩壁上凝結成許多水珠，稱“掛汗”。但井下空氣中水分遇到低溫煤體也會聚結水珠，這是假汗。區別真汗、假汗的方法是：仔細觀察新暴露的煤壁麵上是否潮濕，若潮濕則是“真汗”即透水征兆。

　　(3)空氣變冷。采掘工作麵接近積水區時，空氣溫度會驟然下降，煤壁發涼，進入工作麵有涼爽、陰冷的感覺。

　　(4)出現霧氣。當采掘工作麵氣溫較高時，從煤壁滲出的積水，就會被蒸發而形成霧氣。

　　(5)水叫。一種是高壓積水向煤岩裂隙強烈羈押於兩壁摩擦而發出的“嘶嘶”聲，另一種是空洞泄水聲，這些都是離水源很近的危險預兆。

　　(6)頂板淋水加大。原有裂隙淋水突然增大。

　　(7)頂板來壓、底板鼓起。在地下水壓作用下，頂底板彎曲變形，有時伴有潮濕、滲水現象。

　　(8)水色發渾、有臭味。老空水一般發紅、味澀;斷層水一般發黃、味甜;溶洞水常帶有臭味;衝擊層水呈黃色並夾有沙子。

　　(9)有毒有害氣體增加。工作麵有硫化氫、二氧化碳等有毒有害氣體溢出。

　　以上征兆不一定同時出現，要認真辨別。當發現工作麵出現透水預兆時，說明已接近水體，此時應立即停止作業，並報告礦調度室，采取有效措施，以防止透水事故的發生。

　　五、頂板事故防治

　　頂板事故是煤礦生產的主要災害之一，是指在地下采煤過程中，頂板意外冒落造成人員傷亡、設備損壞、生產中止等的事故。頂板事故按冒頂範圍分局部冒頂和大型冒頂;按力學原因分為壓垮冒頂、漏冒型冒頂和推垮型冒頂。

　　1. 采場局部冒頂的原因、預兆及防治

　　(1)采場局部冒頂的原因

　　采場局部冒頂常發生在上下出口、煤壁線、放頂線、地質構造處及采煤機附近。其原因主要有：

　　1)采空區頂板支撐不好，懸頂麵積過大。

　　2)頂板中存在斷層、裂隙、層理等地質構造，將頂板切割成不連續的岩塊，回柱後岩塊失穩，推倒支柱造成冒頂。

　　3)回柱操作順序不合理。

　　4)工作麵支護質量不好，支護密度不夠、初撐力低、迎山角不合理等。

　　5)在遇見未預見的地質構造時，沒及時采取措施。

　　6)工作麵上、下出口連接風巷和運輸巷，控頂麵積大。兩巷掘進時經受壓力重新分布的影響，同時由於巷道初撐力一般較小，使直接頂下沉、鬆動甚至破壞;特別是在工作麵超前支撐壓力作用下，頂板大量下沉，又在移動設備時反複支撐頂板，結果造成頂板更加破碎。如果又有老頂來壓影響，工作麵上、下出口更易冒落。

　　7)煤壁線附近易形成“人字”“鍋底”“升鬥”等劈理，有遊離岩塊、易冒落。

　　(2)采場局部冒頂的預兆

　　1)發出響聲。岩層下沉斷裂，頂板壓力急劇增大時，木支架有劈裂聲;金屬支柱活柱下縮，支柱鑽底嚴重都可能發出響聲。

　　2)掉碴。

　　3)煤體壓酥，片幫煤增多。

　　4)頂板裂隙增多，裂縫變大。

　　5)頂板出現離層。

　　6)漏頂。

　　7)瓦斯湧出量突然增大。

　　8)頂板淋水明顯增加。

　　(3)采場局部冒頂的主要預防措施

　　1)防止煤壁附近冒頂，應及時支護懸露頂板，加強敲幫問頂。

　　2)炮采時合理布置炮眼，控製藥量，避免崩倒支架。

　　3)防止兩出口冒頂時，首先支架必須有足夠強度，其次係統應具有一定阻力，防止老頂來壓時推倒支架。

　　4)防止放頂線附近局部冒頂，要加強地質及觀察工作，在大塊岩石範圍內加強支護，必要時用木支架代替單體金屬支架。

　　5)隨時注意地質構造的變化，采取相應措施。

　　2. 采場大型冒頂的預兆及防治

　　(1)采場大型冒頂的預兆

　　采場大型冒頂一般包括老頂來壓時的壓垮型冒頂、直接頂導致的壓垮型冒頂、大麵積漏垮型冒頂、複合頂板推垮型冒頂和大塊遊離頂板旋轉型冒頂等。一般大型冒頂主要預兆表現在以下幾個方麵：

　　1)頂板的預兆。頂板連續發出斷裂聲，這是由於直接頂和老頂離層或頂板斷開而發出的響聲。

　　2)兩幫的預兆。由於壓力增加，煤壁受壓後，煤質變軟，片幫增多。

　　3)支架的預兆。使用木支架時被大量折斷。使用金屬支柱時活柱快速下沉，連續發出“咯咯”聲。

　　4)瓦斯湧出量增多，淋水加大。

　　(2)采場大型冒頂的主要防治措施

　　1)經常檢查巷道支護情況，加強維護，發現有變形或折損的支架，應及時加固修複。

　　2)維修巷道時，必須保證在發生冒頂時有人員撤退的出口。獨頭巷道維護時，必須由外向裏逐架進行。撤掉支架前，應加固工作地點支架。

　　3. 巷道冒頂事故防治

　　1)掌握地質資料與開采條件。通過地質鑽孔、岩層柱狀圖等多種途徑，摸清地質構造及頂板結構、岩性變化、水文地質情況;在地質圖上標明地質構造、裂隙發育帶的位置、產狀、層厚等;弄清與采煤工作麵相對空間位置與時間的關係，03manbetx 受采動的程度等。

　　2)嚴格頂板安全檢查製度。巷道掘進施工的全過程要嚴格執行《規程》規定，堅持進行敲幫問頂，發現活矸和散岩要及時處理。

　　3)加強支護質量管理。選擇合理的支護技術，嚴格按01manbetx 施工，是防治冒頂事故的主要措施。

　　① 檢查支架規格尺寸。支架的架型、形狀、尺寸、結構件搭接等是否符合設計要求;支架間距、支架間連接是否符合作業規程要求。

　　② 提高支護質量和保證支護阻力。所有支架必須架設牢固，並有防倒措施。要嚴格防止支架支設在浮矸上，不見實底不能架設。使用摩擦式金屬支柱時，必須使用液壓升柱器架設，初撐力不得小於50kN。

　　③ 單體液壓支柱的初撐力，柱徑為100mm不得小於90kN，柱徑為80mm不得小於60kN。

　　④ 搞好支架與圍岩間的充填。支架與圍岩間的空間必須及時填嚴背實，改善支架承載狀態，提高其支撐能力，減少圍岩變形，提高圍岩的穩定性。

　　⑤ 提高支架的穩定性。在放炮前應加固迎頭支架，使靠近迎頭10m內支架之間的連接杆聯鎖穩固，防止放炮崩倒;對圍岩裂隙發育較成熟或較鬆軟的地段、受采動影響強烈的地區或掘進傾斜巷道時，應在支架間用連接杆聯鎖穩固，預防冒頂或片幫範圍的擴大。

　　⑥ 及時支護。根據作業循環和圍岩條件，盡可能及時支護，縮小空頂作業麵積與延續時間。

　　4)進行臨時支護。巷道頂板事故大都是在空頂作業的情況下發生的，因此對掘進迎頭新懸露的頂板，應采用及時或超前支護的臨時支架，以保證作業安全。

　　(2)采煤工作麵頂板事故防治

　　1)老頂來壓時壓垮型冒頂預防措施

　　① 合理設計采煤工作麵支護，使支護具有足夠的支撐力和可縮量，當老頂來壓比較強烈時，要選用可縮量較大的支柱，有時要選用具有大流量安全閥的支柱，並加強後排支柱的支撐強度。

　　② 要進行頂板斷層情況的預測預報。遇到平行於工作麵的斷層時，當斷層剛露出煤壁，就要加強該段工作麵的支護，並擴大該段工作麵的控頂距;如果工作麵用的是金屬支柱，還要用木支柱替換金屬支柱。

　　2)厚煤層難垮頂板大麵積冒頂預防措施

　　① 采用煤柱支撐法(即刀柱采煤法)時，如果煤柱上方頂板需懸露大麵積才垮落，則應在刀柱之間的采空區內用鑽孔爆破法強製放頂。

　　② 采用長壁法采煤時，或超前工作麵用鑽孔爆破法、高壓注水法預先鬆動或弱化頂板，也可用在采空區用循環淺孔及步距式深孔法崩落頂板。

　　3)直接頂導致的壓垮型冒頂預防措施

　　① 采煤工作麵支護強度要能自始自終平衡直接頂或垮落帶岩層的重量，底軟時必須穿鞋，力求以支柱的支撐力就能平衡直接頂或垮落帶的岩重，以避免直接頂或垮落帶離層。

　　② 開采下分層時不要留煤皮，以免增加支架的載荷，如因條件限製非留煤皮不可，要相應增加支柱的初撐力或支柱密度。

　　③ 在構造或采動破壞嚴重的區域，除應縮小控頂距及加強放頂支柱的初撐強度外，應采用絞車遠距離回柱。

　　4)大麵積漏垮型冒頂預防措施

　　① 選用合適的支護形式，使工作麵支護有足夠的支撐力和可縮量。

　　② 頂板必須背嚴接實。

　　③ 嚴防放炮、移輸送機等工序推倒支架，防止出現局部冒頂。

　　5)局部漏冒型冒頂預防措施

　　① 對每一工作麵進行實地觀測，根據統計規律分析影響端麵頂板冒落穩定性指標，對支護質量與頂板進行動態監測，使頂板在形成冒頂事故前消除其隱患。

　　② 采用能及時支護懸露頂板並能減少端麵距的支架;要使支架處於良好的工作狀態，尤其應避免頂梁過分抬頭或低頭;提高第一排支柱的初撐力，以減小直接頂的下沉量。

　　③ 炮采時，炮眼布置及裝藥量應合理，盡量避免崩倒支架。

　　④ 盡量使工作麵與煤層主節理方向垂直或斜交，避免煤壁片幫，一旦片幫應超前支護。

　　⑤ 盡可能保證工作麵具有較快的推進速度。

　　⑥ 機頭機尾應各采用四對八梁支護;巷道與工作麵出口相接的一側要架設一對長鋼梁抬棚，托住原巷道支架的梁頭;距工作麵煤壁20m範圍內的巷道要超前進行處理。

　　⑦ 在工作麵的地質破壞帶要特別加強支護。

　　⑧ 放頂線要支設墩柱。

　　⑨ 分段回柱回拆最後兩根支柱時，如果工作麵用的是摩擦支柱，可以在這些柱子的上下各支一根木支柱作為替柱，然後回拆摩擦支柱，最後用絞車回木替柱;采用單體液壓支柱的工作麵，工人也可以在有支護的工作空間，用帶鏈條的工具來卸載，並用機械遠距離拉柱;如果工作麵用的是木支柱，則可以直接用絞車回柱。

　　(3)掘進片幫、冒頂事故的防治

　　為防止掘進頂板事故的發生，在認真執行《規程》對掘進工作麵和巷道支護的有關規定的基礎上，要做好以下工作：確切掌握地質資料，認真編製施工作業規程，采取合理的施工方法和頂板管理措施;堅持一次成巷，縮小圍岩暴露時間和麵積;嚴格執行爆破規定，保持圍岩的穩定性;特殊地段壓力大時，采取加強支護等強化支護手段;傾斜巷道要采取防止推倒支架的措施;加強巷道圍岩的觀測和工作麵的頂板管理，嚴格執行敲幫問頂製度，發現問題，及時處理;嚴格按質量標準進行檢查驗收，出現質量問題及時處理;出現漏頂必須徹底處理，接頂背嚴，不得留有空頂隱患。

　　(4)衝擊地壓的防治

　　衝擊地壓是指在礦井開采過程中，引起煤(岩)體內所積聚的彈性變形能釋放而產生的以突然、急劇、猛烈的破壞為特征的動力現象。影響衝擊地壓的主要因素有采深、地質構造、煤(岩)體結構及開采技術。

　　防治衝擊地壓主要從兩方麵著手：一是在大範圍內避免形成高應力集中的條件;二是在局部範圍內改變煤(岩)體的物理力學性能，減緩已形成的應力集中的程度。前者稱防危措施，後者稱解危措施。

　　主要防危措施有：開采解放層;合理確定開采方法;無煤柱開采。

　　主要解危措施有：高壓注水;放鬆動炮;鑽孔槽卸壓;強製放頂。

　　生產中應結合實際，加強預測工作，總結衝擊地壓規律。同時提高支護質量，嚴禁剛性支護。

　　思考題

　　1. 簡述礦井常見的開拓方式及適應條件。

　　2. 礦井火災的危害及其預防措施?

　　3. 礦井水源有哪些類型?

　　4. 礦塵有哪些危害?

　　5. 頂板大麵積冒頂事故如何處理?

　　6. 礦井五大災害是指什麼?

　　第四章 自救、互救與創傷急救

　　第一節 井下發生各種災害事故的自救、互救和避災方法

　　一、發生事故時現場人員的行動原則

　　1. 沉著冷靜，彙報災情

　　發生事故後，現場人員應盡量了解和判斷事故的性質、地點和災害程度，迅速利用最近的電話或其他方式向礦調度室報告。同時應根據災情和現有條件，迅速向事故可能波及地區發出警報，使其他工作人員盡快知道災情。在彙報災情時，要將看到的異常現象、聽到的異常聲音，感覺到的異常衝擊如實彙報，不能主觀臆測事故的性質。

　　2. 積極搶救

　　災害事故發生後，災區內所有受威脅的人員應沉著冷靜，根據現場實際情況，在保證安全的前提下，及時進行現場搶救，製止災害進一步擴大。在搶救時，堅持統一指揮和嚴密組織的原則，嚴禁冒險蠻幹和驚慌失措，嚴禁各行其是或單獨行動;要采取防止災區條件惡化和保障救災人員安全的措施，特別是防止二次事故的發生。

　　3. 安全撤離

　　當現場不再具備事故搶救條件時，應由在場的負責人或有經驗的老工人帶領，根據預防災害計劃中規定的撤退路線迅速撤離危險區域。在撤退時要服從領導，聽從指揮，根據災情發展正確及時地使用防護用品和器具;要發揚團結互助的集體主義精神和先人後己的作風，照顧好傷員和年老體弱的同誌;通過溜煤眼、積水區、垮落區等危險地帶要謹慎。

　　4. 妥善避災

　　如無法撤退時，應迅速進入預先築好的或就近地點快速構築的臨時避難硐室，妥善避災，樹立堅強的自信心，等待礦山救護隊的救援，切忌盲目行動。

　　二、災區避災的行動準則

　　1. 選擇適宜的避災地點

　　應迅速進入預先築好的避難硐室或其他安全地點暫時躲避;也可以利用工作地點的獨頭巷道、硐室、或兩道風門之間的巷道，利用現場的材料迅速構建臨時避難硐室。

　　2. 保持良好的精神狀態

　　災區內的人員不可過分悲觀或憂鬱，更不可急躁、盲動。人員在避難硐室內應靜臥，避免不必要的體力消耗和氧氣消耗。要樹立會獲救脫離危險的堅定信念，互相鼓勵，統一思想和意誌，以昂揚向上的鬥誌和極大的毅力克服一切困難，堅持到安全脫險。

　　3. 加強安全防護。受困人員要密切注視事故的發展和避災地點及其附近的風流、頂板、水、溫度等的變化情況。發現危及人員生命安全的情況時，應就地取材構築安全防護設施。在有毒有害氣體濃度超標的環境中避災時，要堅持使用壓風自救裝置和自救器。

　　4. 改善避災地點的生存條件。如發現避災地點安全條件惡化，可能危及人員安全時，應立即轉移到附近其他的安全地點。離開原來的避災地點後應在轉移途中設置明顯的標記，以便於救護隊跟蹤營救。如因實際條件限製無法轉移時，不應驚慌失措，應積極采取措施努力改善避災地點的生存條件，盡可能延長生存時間。

　　5. 積極同救護人員取得聯係。應在避難硐室或所在硐室內采用寫字、留物品等方式設置明顯標誌為礦山救護隊指出營救目標。在避災地點應呼喊、敲擊岩石或金屬物等方式發出求救信號與救護人員取得聯係。

　　6. 積極配合事故搶救工作。在避災地點聽到救護人員的聯絡信號或發現救護人員來到時，要克製情緒，不可慌亂或過分激動，應在可能的條件下積極配合事故救援工作。脫離災區時，要聽從救護人員的安排，自覺維護良好的秩序，時刻注意自己和他人的安全，避免造成意外的傷害。

　　三、發生各類災害時避災自救措施

　　(一)瓦斯、煤塵爆炸事故時的自救與互救

　　1. 瓦斯、煤塵爆炸時自救互救的要點

　　(1)災害發生時，一定要清醒鎮靜，不要驚慌失措，亂跑亂喊，當聽到或感覺到爆炸聲和衝擊波後，應立即背朝向響聲和衝擊氣浪傳來的方向，臉朝下，雙手置於身體下麵，閉上眼睛，迅速臥倒。頭部盡量低，有水溝的地方最好爬在水溝邊上或堅實的障礙物後麵。

　　(2)立即屏住呼吸，用濕毛巾捂住口鼻，防止吸入有毒的高溫氣體，避免中毒和灼傷器官、內髒。

　　(3)迅速用衣服將身上的裸露部分盡量蓋嚴實，以防被火焰和高溫氣體所傷。

　　(4)迅速取下自救器，按照使用方法戴好，同時幫助受傷的同誌戴好自救器，迅速撤至新鮮風流中，以防止吸入有毒氣體。

　　(5)高溫氣體氣浪衝擊波過後，應立即辨別方向，以最短的距離進入新鮮風流，並按照避災路線，盡快逃離災區。

　　(6)如因井巷破壞嚴重，退路被阻時，應千方百計疏通巷道。如巷道難以疏導，應坐在支架良好的下麵，等待救護隊搶救。注意節約礦燈用電和食品，避難地點要做好標記，有規律敲打連接部的管子或軌道等，發出求救信號。

　　2. 掘進工作麵發生瓦斯、煤塵爆炸事故時，現場人員自救與避難

　　(1)如果支架和井巷基本未遭到破壞，在盲巷內要迅速打開隨身攜帶的自救器，按操作方法佩戴好，迅速撤離盲巷到新鮮風流中。對於不能行走的傷員，在靠近新鮮風流30~50m範圍內的，要設法抬到新鮮風流中，對於遠距離的重傷員，隻能為其配用自救器，不可抬運，待撤出後立即向調度室報告。

　　(2)當井巷遭到嚴重破壞道路被阻時，礦工在受傷不太嚴重的情況下，要迅速佩戴好自救器，千方百計疏通巷道，盡快撤出到新鮮風流中。如果難以疏通巷道，要坐在支護良好的棚子下麵，穩定情緒，等待礦山救護隊的救援。

　　3. 回采工作麵發生瓦斯、煤塵爆炸事故時，現場人員自救與避難

　　(1)如果進回風巷沒有垮落堵死，通風係統破壞不大，所產生的有害氣體，較易被排出。在這種情況下，采煤工作麵進風側的人員一般不會受到嚴重危害，回風側的人員要迅速配用自救器，經最近的路程進入進風側。

　　(2)如果爆炸造成嚴重的垮落冒頂，通風係統遭到破壞，爆源的進回風側都會積聚大量的一氧化碳和其他有害氣體，該範圍內的所有人員都有發生一氧化碳中毒的可能性。為此，在爆炸後，沒有受到嚴重傷害的人員要立即打開自救器佩戴好。在進風側的人員要逆風撤出，在回風側的人員要設法經最短的路線撤退到新鮮風流中。如果冒頂嚴重撤不出來時，首先把自救器佩戴好，在較安全地點等待救援。

　　(二)煤與瓦斯突出事故時的自救與互救

　　1. 發現突出預兆後現場人員的避災措施

　　在煤與瓦斯突出前，有無聲和有聲兩種征兆。在突出危險區發現突出預兆後，現場人員采取的避災措施是：

　　(1)采煤工作麵人員發現突出預兆時，要迅速向進風側撤離，並通知其他人員同時撤離。撤離時應快速打開自救器並佩戴好再繼續外撤;掘進工作麵發現突出預兆時，也必須向外迅速撤離。撤至反向風門外後，要關好反向風門再繼續外撤。

　　(2)如果自救器發生故障或佩帶自救器不能到達安全地點時，在撤出途中應進入預先築好的避難硐室中躲避，或在就近地點快速建築的臨時避難硐室中避災，等待礦山救護隊的救援。

　　2. 發生突出事故後礦工的自救

　　(1)在有煤與瓦斯突出危險的礦井或工作麵工作的礦工，必須隨身攜帶隔離式自救器。一旦發生突出事故，應立即佩戴好，以便保護自己。

　　(2)遇險礦工在撤退途中，若遇到道路被矸石所堵可尋找有壓風管路或鐵風筒的巷道暫避，並與外界取得聯係;要注意延期突出，必須立即撤出不可猶豫，並佩戴好自救器。

　　(三)礦井火災事故時的自救與互救

　　(1)井下火災多因電器違章、違章爆破或煤炭自燃造成，對於電器故障或違章爆破造成的火災，其特點是發火突然，但初起火源一般不大，發現後應及時采取有效的措施撲滅。

　　(2)位於火源內側的人員應盡可能穿過火源撤至火源外側，然後根據實際情況確定滅火或撤退方法，撤退時應及時佩帶自救器，防止有害氣體中毒或窒息。

　　(3)在煙霧大、視線不清的情況下應摸著巷道壁前進，以免走錯路線或摔倒。

　　(4)人員被火災堵截無法撤退到火源外側時，應在保證安全的前提下盡可能迅速拆除引燃的風筒，拆除部分木支架及一切可燃物，切斷火災向人員所在地點蔓延的通路。然後迅速構築臨時避難硐室，並加以封堵防止有毒有害氣體侵入。若巷道內有壓風管路，可放壓氣用以避災自救。若有輸水管路，可放水以改善避災條件，此時應特別注意水蒸汽或巷道冒頂給避災人員帶來的危險。

　　(5)如果其他地區著火使獨頭巷到的巷道口被煙火封堵，人員無法撤退時，應立即用風障等將巷口封閉，並建立臨時避難硐室。若煙火通過局部通風機被壓入巷道時，則應立即拆除風筒。

　　(四)礦井透水事故時的自救與互救

　　(1)透水後現場人員撤離時的注意事項

　　① 透水後應在可能的情況下迅速觀察和判斷透水的地點、水源、湧水量、發生原因和危險程度等，根據災害預處理計劃中規定的避災路線撤退至透水點以上的水平，而不能進入透水點附近及下方的獨頭巷道。

　　② 行進中應靠近巷道一側，抓牢支架或其他固定物體，應盡量避開壓力水頭和泄水主流，並注意防止被水中滾動的矸石或其他物體撞傷。

　　③ 如果巷道中的照明和路標等被透水後破壞，迷失行進方向時，行進人員應朝著有風流通過的上山巷道方向撤退。

　　④ 在沿途和經過的巷道交叉口，應留設指示行進方向的明顯標誌，以便提示救護人員。

　　⑤ 人員撤退到豎井需從梯子間上去時，應遵守秩序，禁止慌亂和爭搶。行進中手要抓牢，腳要站穩，密切注意自己和他人的人身安全。

　　⑥ 如唯一的出口被水封堵無法撤退時，應有組織地在獨頭工作麵躲避，等待救護人員的營救。嚴禁盲目潛水逃生等冒險行為。

　　(2)被礦井水災危困時的避災自救措施

　　① 當現場人員被湧水危困無法退出時，應迅速進入預先築好的避難硐室中避災，或選擇合適地點快速建築臨時避難所避災。如是老空透水，則必須在避難硐室處建築臨時擋牆或風簾，防止被湧出的有毒有害氣體傷害。進入避難硐室前應在硐室外留有明顯的標誌。

　　② 在避災期間，遇險礦工要有良好的精神心理狀態，情緒安定、自信樂觀、意誌堅強。要堅信上級領導一定會組織人員快速營救;堅信班組長和經驗豐富的老工人一定能帶領大家克服各種困難，安全脫險。要做好長期避災的準備，除輪流擔任崗哨觀察水情的人員外，其餘人員應靜臥，以減少體力和空氣消耗。

　　③ 避災時應敲擊的方法有規律的發出求救信號，向營救人員指示躲避處的位置。

　　④ 被困期間斷絕食物後，即使在饑餓難忍的情況下也應努力克製自己，絕不吃雜物充饑，以防中毒;需要飲用井下水時，應選擇適宜水源，並用紗布或衣服過濾。

　　⑤ 長時間被困井下發覺救護人員到來營救時，避災人員不應過度激動和慌亂。得救後不可吃硬質和過量食物，要避開強烈的光線，以防發生意外。

　　(五)冒頂事故時的自救與互救

　　井下發生冒頂事故時，應查明事故地點頂、幫情況及人員埋壓位置、人數和埋壓狀況。采取措施，加固支護，防止再次冒落，同時小心地搬運開遇險人員身上的煤、岩塊，把人救出。搬挖的時候，不可用鎬刨、錘砸的方法扒人或破岩(煤)，如岩(煤)塊較大，可多人搬或用撬棍、千斤頂等工具抬起，救出被埋壓人員。對救出來的傷員，要立即抬到安全地點，根據傷情妥善救護。

　　第二節 創傷急救基本知識

　　礦井發生水災、火災、爆炸、冒頂等事故後，可能會出現中毒、窒息、外傷、燒傷等傷員。在場人員對這些傷員應根據傷情進行合適的處理與急救。救護人員在災區工作時，隻要發現遇險受傷人員，都要把救人放在第一位。搶救傷員時要遵循： ① 對窒息或心跳呼吸停止不久的傷員必須先複蘇後搬運。② 對出血傷員必須先止血後搬運。③ 骨折傷員必須先固定後搬運。

　　一、不同受傷人員現場急救的原則

　　煤礦井下現場急救是一項艱苦細致和技術性較強的重要工作，一方麵要求急救人員要有深厚的感情和極度負責的精神;另一方麵要求急救人員熟練地掌握井下急救操作的基本技術。

　　1. 冒頂、片幫埋壓人員的搶救

　　發生冒頂、片幫事故後，發現有人被煤或矸石埋壓時要按照下麵的方法進行搶救：

　　(1)認真觀察事故地點的頂板和兩幫穩定情況，仔細偵查清楚遇險者的位置和被埋壓狀況。如果發現頂板或兩幫有再冒落的危險時，要先維護好頂板和兩幫，然後小心地把遇險者身上的石塊或煤塊挪開，救出傷員。當遇險者全身被埋壓時，如確知其頭部位置，應先挖掘頭部的煤岩塊，使其頭部盡快露出來並迅速清除口、鼻內的雜物使其呼吸，有條件時給予吸氧。如果煤岩塊較大無法搬運，可使用千斤頂等工具抬起撥開，絕對不可以用鎬或鐵錘砸開。

　　(2)對救出的傷員應及時抬到安全地點，但因這類傷員常常發生骨折，所以應特別小心，嚴禁用手托拉傷員的手腳。如果傷員身上有外傷，應盡快脫掉傷員衣服，先止住傷口出血，纏上繃帶或其他替代物。包紮時如果傷口裏有煤渣，不要用水洗，避免手直接觸及傷口，更不可用髒布包紮。

　　(3)如果救出的傷員有骨折現象，應先對骨折部位做臨時固定，條件允許時可給傷員吃點止痛和消炎藥，但是頭部和腹部受傷時不可以給傷員服藥和喝開水。

　　(4)如果救出的傷員停止了呼吸，要立即進行人工呼吸;若心跳也停止，應進行心髒按壓促使其盡快恢複心跳，出現生命體征。

　　(5)進行上述急救措施後，盡快送達地麵轉送醫院接受治療。

　　2. 觸電人員的搶救

　　(1)立即切斷電源。如果電源開關離觸電者較遠，來不及去斷電時要用幹燥的木棒或其他絕緣體把電纜從觸電者身上挑開，使觸電者脫離電源。千萬不能使用金屬利器砍斷電纜，因為在砍帶電的電纜時，不僅自己可能觸電或燒傷，而且還會產生電火花，如果附近有較高的瓦斯或煤塵積聚，就會引起爆炸，造成嚴重的後果。

　　(2)觸電者脫離電源後，要把他抬到新鮮風流中，應根據不同情況立即進行搶救。迅速觀察傷員的呼吸和心跳情況。如發現已停止呼吸或心音微弱，應立即進行人工呼吸或體外心髒擠壓。若呼吸和心跳都已停止時，應同時進行人工呼吸和體外心髒按壓。

　　(3)對觸電者，如發現有其他損傷(如跌傷、出血等)，應作相應的急救處理。

　　(4)千萬不可為觸電者打強心針。

　　3. 中毒或窒息人員的搶救

　　A. 在井下發現有害氣體中毒者時，一般可采取下列措施：

　　(1)立即將傷員搶運到新鮮風流中，安置在安全、幹燥和通風正常的地點。

　　(2)立即清除患者口、鼻內中的汙物，解開上衣扣子和腰帶，脫掉膠鞋。並用衣被等物蓋在傷員身上以保暖。

　　(3)根據心跳、呼吸、瞳孔、神誌等方麵，判斷傷情的輕重。正常人每分鍾心跳60～80次、呼吸16～18次，兩眼瞳孔是等大等圓的，遇光線後能迅速收縮變小，神誌清醒。而休克傷員的兩瞳孔不一樣大，對光線反應遲鈍。對呼吸困難或停止者，應及時進行人工呼吸。當出現心跳停止現象時，除進行人工呼吸外，還應同時進行心髒按壓法急救。

　　(4)人工呼吸持續的時間以傷員恢複自主性呼吸或真正死亡時為止。當救護隊員到達現場後，應轉由救護隊用蘇生器蘇生。對重度CO中毒和SO2、NO2中毒者隻能進行口對口的人工呼吸或用蘇生器蘇生，不能采用壓胸或壓背法的人工呼吸，以免加重傷情。

　　B. 發生窒息時應采取的措施：

　　(1)中毒性窒息，必須迅速將傷員抬到空氣新鮮的進風流中去，給予充足的氧氣吸入，必要時做口對口人工呼吸。

　　(2)外傷性窒息，應迅速清除口、鼻腔內的煤岩塵屑及血塊、嘔吐物等。

　　(3)昏迷的傷員，一定要采取側俯臥位，使口中的分泌物流出，防止舌頭後墜，同時，把舌頭拉出，必要時進行氣管切開。

　　(4)如果傷員出現脈搏微弱、血壓下降等循環衰竭症狀，可注射強心劑和升壓藥物，經搶救待病情平穩後，迅速送往醫院救治。

　　4. 溺水人員的搶救

　　發生水災後，應首先搶救溺水人員。人員溺水時，由於水大量地灌入人的肺部，可造成呼吸困難而窒息死亡。所以，對溺水人員應迅速采取下列急救措施：

　　(1)轉移傷員。把溺水者從水中救出後，要立即送到比較溫暖和空氣流通的地方，脫掉濕衣服，蓋上幹衣服，不使其受涼。

　　(2)清理汙物。立即檢查溺水者的口鼻，如果有泥沙等汙物堵塞，應迅速清除，擦洗幹淨，以保持呼吸道通暢。

　　(3)控水。使溺水者取俯臥位，用木料、衣服等墊在溺水者肚子下麵;或將左腿跪下，把溺水者的腹部放在救護者的右側大腿上，使頭朝下，並壓其背部，迫使其體內的水由氣管、口腔裏流出。

　　(4)人工呼吸。上述方法控水效果不理想時，應立即做俯臥壓背式人工呼吸或口對口吹氣式人工呼吸，或體外心髒按壓。

　　5. 燒傷急救

　　礦工的燒傷多因瓦斯燃燒，瓦斯、煤塵爆炸產生的火焰，以及各種礦井外因火災等造成。燒傷現場急救主要采取以下措施;

　　(1)首先要采取各種有效措施實施滅火，使傷員盡快脫離火區或熱源，盡量縮短被燒傷時間。對失去知覺的重傷員應注意盡快脫離災區。

　　(2)檢查傷員全身上下有無合並損傷，不能隻注意燒傷而忽略其他合並損傷。如對爆炸衝擊燒傷的傷員，應注意有無顱腦損傷，胸腹腔內髒損傷和呼吸道損傷。

　　(3)要注意防止休克、防窒息、防創傷麵汙染。燒傷的傷員常因疼痛和恐懼發生休克，若發生急性喉頭梗阻、窒息時，要采取針紮或切開氣管以保證其通氣，在現場檢查和搬運傷員時，一定要注意保護創傷麵，防止汙染。

　　(4)用較幹淨的衣服把傷員包裹起來，防止再次汙染。在現場，除化學燒傷可用大量的流動清水衝洗外，對創傷麵一般不作處理，盡量不弄破水泡，保護表皮。

　　(5)迅速離開現場，把重傷員送往醫院。動作要輕，行進要平穩，隨時觀察傷員的傷情，對呼吸、心跳不好甚至沒有生命體征的危重傷員，應就地緊急搶救，待好轉後再送至醫院。

　　二、現場急救的基本技術

　　(一)人工呼吸

　　人工呼吸是用於自主呼吸停止時的一種急救方法。通過徒手或機械裝置使空氣有節律地進入肺內，然後利用胸廓和肺組織的彈性回縮力使進入肺內的氣體呼出，如此周而複始以代替自主呼吸。人工呼吸原理應該追溯到肺內壓。肺內壓的周期性交替升降是引起肺通氣的直接動力，根據這個原理，在自然呼吸停止時候，就可以人為的建立肺內壓和大氣壓之間的壓力差，以維持肺通氣，這就是人工呼吸。

　　1. 做人工呼吸須具備5個條件：

　　(1)患者呼吸道暢通，空氣容易入出。

　　(2)解開患者衣扣，防止胸部受壓，使其肺部伸縮自如。

　　(3)操作適當，不能造成肋骨損傷。

　　(4)每次壓擠胸或背時，不能少於1/2的正常氣體交換量。

　　(5)必須保持足夠時間，隻要傷員還有一線希望，就不可隨意放棄人工呼吸。

　　2. 進行人工呼吸前應注意事項

　　(1)清除傷員口、鼻內的泥、痰、嘔吐物等，如有假牙應取出以免假牙脫落墜入氣管。

　　(2)解開傷員衣領、內衣、褲帶，以免胸廓受壓。

　　(3)仰臥人工呼吸時必須拉出患者舌頭，以免舌頭後縮阻塞呼吸。

　　(4)檢查患者胸、背部有無外傷和骨折，如有，應選擇適當姿勢，防止造成新的傷害。

　　(5)除房屋倒塌或患者處於有毒氣體環境外，一般應就地做人工呼吸，盡量少搬動。

　　3. 人工呼吸的常用方法有以下幾種

　　(1)口對口吹氣法：傷員應置於仰臥位，急救者跪在患者身旁(或取合適姿勢)，先用一手捏住患者的下巴，把下巴提起，另一隻手捏住患者的鼻子，不使其漏氣。進行人工呼吸者，在進行前先深吸一口氣，然後將嘴貼緊傷員的嘴，吹氣入口;同時觀察傷員胸部是否高起;吹完氣後嘴即離開，讓傷員把肺內的氣“呼”出。最初吹的5~10口氣要快些，以後則不必過快，隻要看到患者高起的胸部下落，表示肺內的氣體已排出時，接著吹下一口氣，就可以了。如此往複不止地操作，直到傷員恢複自動呼吸或真正確診死亡為止。每次吹氣用力不可過大，以免患者肺泡破裂;也不可過小，以免進氣不足，達不到救治目的。

　　(2)口對鼻吹氣法：如果碰到傷病患者牙關緊閉，張不開口，無法進行口對口人工呼吸時，可采用口對鼻吹氣法。口對鼻吹氣法與口對口吹氣法相同，但必須將傷員的嘴巴用手捏緊，防止氣從口內排出。在進行此法時，要先將患者鼻內汙物清除，以防阻塞氣道。用此法吹氣時，應比口對口吹氣法用力大些，時間長些。 無論用口對口還是用口對鼻吹氣方法，最好都用紗布或手帕將傷員口、鼻隔一下(但不能影響通氣)。吹氣次數每分鍾不少於14~16 次。

　　(3)俯臥壓背法：此法古老但仍在普遍使用。由於傷員俯臥，舌頭易向口外墜出，救治者不必另花時間拉舌頭，可贏得更多更快的搶救時間。此法簡單易行，在救治觸電、溺水時常用。此法雖進氣量不及口對口和口對鼻大，但比以後幾種人工呼吸法效果好。

　　(4)仰臥壓胸法：此法不適於牙關緊閉舌向後墜的患者，對溺水、胸部創傷、肋骨骨折患者也不宜采用。此法的優點是：便於觀察傷員表情，氣體交換量較俯臥法為大。在行人工呼吸前應先將傷員舌頭拉出(最好設法固定，以防後縮阻喉)。

　　(5)仰臥伸臂壓胸法：如傷員下肢或腰臀部負傷，無法用仰臥壓胸法時，可采用此法。此法仍將患者仰臥，救治者雙膝跪在患者頭頂端，將患者雙臂置胸前，握緊患者雙腕，將其雙臂向上與軀體呈直角，再向外拉與地平，維持2秒鍾，使其胸廓擴張，引氣入肺(即吸氣);接著再將患者兩臂收回，使之屈肘放於胸廓的前外側，對著肋骨施加壓力，持續2秒鍾，使其胸廓縮小，擠氣出肺(即呼氣)。如此往複，直至患者恢複自動呼吸為止。此法仍為每分鍾14~16次。

　　(二)心髒按壓法(心肺複蘇術)

　　心髒按壓術是搶救心跳驟然停止的有效方法，必須當機立斷，爭分奪秒，一旦傷員出現突然昏迷或驚厥，在頸動脈或股動脈摸不到搏動，即可診斷為心跳驟停，不要等到瞳孔放大、呼吸停止、心前聽不到聲音、麵色灰死等典型症狀才斷定心髒停止跳動，這樣就為時太晚了。

　　心髒按壓術可以分為心前區扣擊和胸外心髒按壓。適用於該法各種原因所造成的循環驟停(包括心髒驟停、心室顫動及心搏極弱)或呼吸驟停(腦疝、腦幹損傷引起)。

　　實施心肺複蘇術應注意的事項：

　　1. 胸外按壓不可壓於劍突處以免導致肝髒破裂 。

　　2. 胸外按壓時，傷者需要平躺在地板或硬板上 。

　　3. 胸外按壓時，不宜對胃部施以持續性的壓力，以免造成嘔吐 。

　　4. 胸外按壓時，手指不可壓於肋骨上，以免造成肋骨骨折 。

　　5. 胸外按壓時用力需平穩、規則不中斷，壓迫與鬆弛時間各半，不宜猛然加壓 。

　　6. 胸外按壓時施救者應跪下雙膝分開與肩同寬，肩膀應在患者胸部正上方、手肘伸直、垂直下壓於胸骨上。

　　7. 心肺複蘇術開始後不可中斷 7 秒鍾以上，因為每一次的壓縮隻有正常心搏量的1/3 ~ 1/4 。

　　8. 緊貼胸骨之手掌根不可移開傷患胸部或改變位置以免失去手的正確位置 。

　　9. 若現場隻有一個人，沒有其他人可以尋求支援，必要時應先為患者施行1分鍾有效的胸外按壓後再尋求支援。

　　(三)止血

　　1. 概述

　　一般成人總血量大約4000毫升左右。短時間內丟失總血量的1/3時(約1300毫升)，就會發生休克。表現臉色蒼白，出冷汗，血壓下降，脈搏細弱等。如果丟失總血量的一半(約2000毫升)，則組織器官處於嚴重缺血狀態，很快可導致死亡。外傷後出血，分外出血和內出血。內出血如胸腔內、腹腔內和顱內出血，情況較嚴重，現場無法處理，需急送到醫院處理。下麵介紹幾種外出血的簡單止血法。

　　對出血傷員搶救不及時或不恰當，就可能使傷員流血過多而危及生命。出血的種類有：① 動脈出血，血液鮮紅，隨心跳頻率從傷口向外噴射。② 靜脈出血，血液暗紅，血流緩慢均勻。③ 毛細血管出血，表現為創麵滲血，像水珠似地從傷口流出。出血較多者，一般表現為臉色蒼白，出冷汗、手腳發涼，呼吸急促。對這類傷員要盡快有效地止血，然後再進行其他急救處理。

　　2. 常見的止血方法

　　止血的方法隨出血種類的不同而不同。對毛細血管和靜脈出血，用紗布、繃帶(無條件時，可用幹淨布條等)包紮傷口即可;大的靜脈出血可用加壓包紮法止血;對於動脈出血應采用指壓止血、加壓包紮止血或止血帶止血法。

　　(1)包紮止血

　　一般限於無明顯動脈性出血為宜。小創口出血，有條件時先用生理鹽水衝洗局部，再用消毒紗布覆蓋創口，繃帶或三角巾包紮。無條件時可用冷開水衝洗，再用幹淨毛巾或其他軟質布料覆蓋包紮。如果創口較大而出血較多時，要加壓包紮止血。包紮的壓力應適度，除達到止血而又不影響肢體遠端血運為度。包紮後若遠端動脈還可觸到搏動，皮色無顯變化即為適度。嚴禁泥土、煤灰等不潔物撒在傷口上，造成傷口進一步汙染。

　　(2)指壓法止血

　　用於急救處理較急劇的動脈出血。手頭一時無包紮材料和止血帶時，或運送途中放止血帶的間隔時間，可用此法。手指壓在出血動脈的近心端的鄰近骨頭上，阻斷血運來源。方法簡便，能迅速有效地達到止血目的，缺點是止血不易持久。事先應了解正確的壓迫點，才能見效。

　　(3)止血帶法止血

　　較大的肢體動脈出血，且為運送傷員方便起見，應上止血帶。用橡皮帶、寬布條、三角巾、毛巾等均可。

　　上肢出血：止血帶應結紮在上臂的上1/3處，禁止紮在中段，避免損傷橈神經。

　　下肢出血：止血帶紮在大腿的中部。上止血帶前，先要將傷肢抬高，盡量使靜脈血回流，並用軟織敷料墊好局部，然後再紮止血帶，以止血帶遠端肢體動脈剛剛摸不到為度。使用止血帶應嚴格掌握適應和要領，如紮得太緊，時間過長，均可引起軟組織壓迫壞死，肢體遠端血運障礙，肌肉萎縮，甚至產生擠壓綜合症。如果紮得不緊，動脈遠端仍有血流，而靜脈的回流完全受阻，反而造成傷口出血更多。紮好止血帶後，一定在做明顯的標誌，寫明上止血帶的部位和時間，以免忘記定時放鬆，造成肢體缺血時間過久而壞死。上止血帶後每半小時到一小時放鬆一次，放鬆3—5分鍾後再紮上，放鬆止血帶時可暫用手指壓迫止血。

　　(四)包紮

　　包紮是各種外傷中最常用、最基本的急救技術之一。在下列情況中，包紮常被應用。

　　① 普通外傷：傷口較大、較深，出血量較多，疼痛劇烈。

　　② 骨折：局部骨折及全身骨折。

　　③ 其他外傷：燒傷等。

　　1. 創傷包紮的目的

　　(1)保護傷口和創麵，維持傷口和創傷麵的清潔，減少感染;

　　(2)壓迫止血，起到及時止血的作用;

　　(3)減輕疼痛和繼發損傷;

　　(4)固定敷料和夾板。

　　2. 包紮的原則

　　包紮中要就地取材，以幹淨的毛巾，衣服手帕為主，要做到快、準、輕、牢。

　　快：就是包紮動作要迅速、熟練。

　　準：就是包紮部位要準確。

　　輕：就是包紮動作要輕柔，不碰撞傷口，以減輕傷員的痛苦或出血。

　　牢：就是包紮要牢靠，不要過緊或過鬆。

　　需要強調的是：在急救中假如傷員有大出血或休克，必須先進行止血和人工呼吸，不要因為忙於包紮而耽誤了搶救。

　　3. 包紮的分類

　　(1)繃帶包紮法：包括環形法、蛇形法、蛇形法、螺旋反折法、8字形法等;

　　(2)三角巾包紮法：主要用於麵部、腹部、頭部、胸部 膝關節、手足等;

　　(3)毛巾包紮法：主要用於頭部、肩部、胸部、腹部。

　　(五)骨折固定

　　在煤礦，骨折是一種比較多見的創傷。如果傷員的受傷部位出現劇烈疼痛、腫脹、變形以及不能活動等現象時，就有可能是發生了骨折。這時，必須用一切可以利用的條件，迅速及時而準確地給傷員進行臨時固定。

　　外骨折是指斷骨可能會刺破皮膚，有明顯的傷口。這種情況容易引起病菌感染，使治療變得更加困難。在夾板固定前要把斷骨複位，斷肢擺直，這一定很痛。如果傷員已經昏迷，可以直接完成。內骨折是指斷骨沒有刺穿皮膚或裸露在外。觸動受傷部位時，即使外施輕微壓力，也會一觸即痛。內出血進入組織以後，會引起腫脹，隨後出現青紫斑或失去血色。移動傷肢，傷員會痛苦大叫。

　　1. 骨折固定的目的

　　(1)減輕疼痛，預防休克。

　　(2)免於加重或增加新的損傷。

　　(3)減少出血。

　　(4)便於搬運。

　　2. 骨折臨時固定的一般原則

　　(1)如有傷口出血，應先止血，並包紮傷口，然後再做骨折的固定。如有休克應先進行心肺複蘇。有腦傷和腹傷時不能服藥。

　　(2)在井下對傷員做骨折臨時固定，目的在於保證傷員安全地向地麵醫院轉運。因此，對於有明顯外傷畸形的傷肢，隻要做臨時固定進行大體糾正，而不需要按原形完全複位，也不要把露出的斷骨送入原位，否則反而會給傷員增加不必要的痛苦，或因處理不當而使傷情加重。

　　(3)要盡可能就地固定(主要對四肢和脊柱骨的骨折)。在固定前，不要無故移動傷員和傷肢。為了盡快找到傷口，又不增加傷員的痛苦，可剪開傷員的衣服和褲子。

　　(4)做臨時固定的夾板要與傷肢相稱。夾板應能托住整個傷肢。除了把骨折的上下兩端固定好外，如遇關節處，要同時把關節固定好。

　　(5)夾板不能與皮膚直接接觸，要用棉花、布片或毛巾等柔軟物品墊好，尤其是在夾板兩端、骨頭突出的地方和空隙的部位都必須墊好。

　　(6)固定時不可過緊或過鬆。四肢骨折應先固定骨折上端，再固定下端，並露出手指和趾尖，以便觀察血液循環情況，如發現指(趾)尖發白發涼並呈紫色，說明包紮過緊，要放鬆後重新固定。

　　(六)傷員的搬運

　　搬運傷員是一個非常重要的環節，如果搬運不得當可使傷情加重，嚴重時還能造成神經、血管損傷，甚至癱瘓，難以治療，給受傷者造成終身痛苦。

　　(1)要根據傷員傷情的輕重，確定相應的搬運方法。

　　① 如果傷員傷情不重，可采用掮、背、抱、扶的方法將傷員運出事故地點和采區巷道，然後搭乘人車和空礦車轉送到地麵。

　　② 如果傷員有大腿或脊柱骨折、大出血或休克等情況時，就不能用背和扶等方法，一定要用擔架搬運抬送。搬運傷員的擔架可用專門準備的醫用擔架，也可就地取材，用木板、竹笆、木棍和繩子等臨時綁紮而成。把擔架準備好並放平後，兩人站在傷員的一側，其中一人抱住傷員的頸部及下背部，另一人抱住傷員的臀部和大腿，平穩地把傷員托起放在擔架上。若有三人時，則一人抱住傷員的上背部和頸部，一人抱住臀部和大腿，第三人托住腰和後背，動作一致而平穩地把傷員托起放在擔架上。

　　③ 搬運脊柱骨折的傷員時千萬要注意，不可隨便搬動和翻動傷員，也絕對不可用抬、掮、背、抱的方法搬運，一定要用木板做的硬擔架抬運。傷員放到擔架上以後，要讓他平臥、腰部墊上一個衣服墊，然後用三、四根布帶把傷員固定在木板上，以免在搬運中滾動或跌落，否則極易造成脊柱移位或扭轉，刺傷血管和神經，使下肢癱瘓。傷員搬運到大巷，可連同擔架一起固定在專用的人車或空礦車上，並立即向地麵醫院轉送。

　　(2)搬運人員要隨時觀察傷員麵部表情，如發現有異常變化，就要停下來及時搶救。所以用擔架搬運傷員時，一定要使傷員的頭在後，腳朝前，這樣可使後麵的抬擔架的人能隨時觀察到傷員麵部的表情。

　　(3)抬擔架時動作一定要輕，腳步一定要穩而一致，千萬要避免搖晃和震動，並要力求迅速。有時為了搶時間，一副擔架可另派2～3個人跟隨，以便替換，保證搬運速度。

　　(4)在傾斜路麵向下搬運傷員時，傷員的頭在後，腳在前;在傾斜路麵向上搬運傷員時，傷員的頭在前，腳在後，這樣可以保持平穩，使傷員舒適。

　　(5)在搬運傷員時，一定要注意傷員身體的保溫，可用衣服、毯子等將傷員蓋好。

　　(6)搬運人員一定要沉著鎮定，不論遇到什麼情況，都不可驚慌失措。

　　思考題

　　1. 發生事故時現場人員的行動準則是什麼?

　　2. 人工呼吸方法有哪幾種?如何操作?

　　3. 常用的止血方法有哪幾種?

　　4. 井下傷員搶救的原則是什麼?

　　5. 井下傷員的搬運應注意哪些?

　　第二篇 安全技術理論知識

　　第五章 礦井通風

　　第一節 礦井通風的基本任務

　　礦井通風的基本任務可以從礦井不同時期來討論，主要有兩點：

　　1. 正常生產時

　　(1)將足夠的新鮮空氣送到井下，供給井下人員呼吸所需要的氧氣。

　　(2)將衝淡井下有毒有害氣體和粉塵後的汙濁空氣排出地麵，保證井下空氣質量並使礦塵濃度限製在規定的安全範圍內。

　　(3)新鮮空氣送到井下後，能夠調節井下巷道和作業場所的氣候條件，滿足井下規定的風速、溫度和濕度的要求，創造良好的作業環境。

　　2. 礦井災害時

　　礦井發生瓦斯(煤塵)爆炸、火災等重大事故時，通過通風係統合理調整風量的分配，盡量減少事故造成的人員傷亡和財產損失。

　　第二節 礦內空氣

　　一、地麵空氣的組成

　　地麵空氣是由幹空氣和水蒸氣組成的混合氣體，通常稱為濕空氣。幹空氣是指完全不含有水蒸氣的空氣，它是由氧氣、氮氣、二氧化碳、氬氣、氖氣和其他一些微量氣體組成的混合氣體。幹空氣的組成成分比較穩定，其主要成分如表5-1所示。

　　表5-1地表大氣組成成分

　　氣體成分按體積計/%按質量計/%

　　氧氣(O2)

　　氮氣(N2)

　　二氧化碳(CO2)

　　氬氣和其他稀有氣體20.96

　　78.13

　　0.03

　　0.9423.14

　　75.53

　　0.05

　　1.28

　　濕空氣中僅含有少量的水蒸氣，但其含量的變化會引起濕空氣的物理性質和狀態發生變化。

　　二、礦井空氣和氣候

　　(一)井下空氣主要成分及其性質

　　地麵空氣進入礦井采掘地點以後，由於受到汙染，其成分和性質將發生一係列的變化。如氧含量降低，二氧化碳含量增加;混入各種有毒、有害氣體和礦塵;空氣的狀態參數(溫度、濕度、壓力等)發生改變等。一般將井巷中沒經過用風地點、受汙染程度較輕的進風巷道內的空氣，稱為新鮮空氣;經過用風地點後、受汙染程度較重的回風巷道內的空氣，稱為汙濁空氣或乏氣。

　　盡管礦井空氣與地麵空氣相比，在性質上存在許多差異，但在新鮮空氣中其主要成分仍然是氧氣、氮氣和二氧化碳。

　　1. (O2)

　　氧氣是維持人體正常生理機能所需要的氣體。人類在生命活動過程中，必須不斷吸人氧氣，呼出二氧化碳。人體維持正常生命過程所需的氧氣量取決於人的體質、精神狀態和勞動強度等。當空氣中的氧濃度降低時，人體就可能產生不良的生理反應，出現種種不舒適的症狀，嚴重時可能導致缺氧死亡。人體缺氧症狀與空氣中氧濃度的關係如表5-2所示。

　　造成礦井空氣中氧濃度降低的主要原因有：人員呼吸;煤岩和其他有機物的緩慢氧化;煤炭自燃，瓦斯、煤塵爆炸。此外，煤岩和生產過程中產生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對降低。所以，在井下通風不良的地點，空氣中的氧濃度可能顯著降低，如果不經檢查而貿然進入，就可能引起人員的缺氧窒息。

　　表5-2 人體缺氧症狀與空氣中氧濃度的關係

　　氧濃度(體積) /%主要症狀

　　17

　　15

　　10~12

　　6~9靜止時無影響，工作時能引起喘息和呼吸困難

　　呼吸及心跳急促，耳鳴目眩，感覺和判斷能力降低，喪失勞動能力

　　失去理智，時間稍長有生命危險

　　失去知覺，呼吸停止。如不及時搶救，幾分鍾內可導致死亡

　　2. 二氧化碳(CO2)

　　二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略帶酸臭味。二氧化碳比空氣重(與空氣的相對密度為1.52)，在風速較小的巷道中，底板附近濃度較大，在風速較大的巷道中，一般能與空氣均勻地混合。

　　新鮮空氣中含有微量的二氧化碳對人體是無害的。二氧化碳對人體的呼吸中樞神經有刺激作用，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行人工輸氧時，往往要在氧氣中加入5%的二氧化碳，以刺激遇難者的呼吸機能。但當空氣中二氧化碳的濃度過高時，也將使空氣中的氧濃度相對降低，輕則使人呼吸加快，呼吸量增加，嚴重時也可能造成人員中毒或窒息。

　　礦井空氣中二氧化碳的主要來源有：煤和坑木的氧化;碳酸型岩石的分解;煤層或圍岩中湧出;井下火災或者火區;井下爆破作業;人員呼吸;瓦斯、煤塵爆炸等。

　　3. 氮氣(N2)

　　氮氣是一種惰性氣體，是新鮮空氣的主要成分，它本身無毒、不助燃，也不供呼吸。但空氣中若氮氣濃度升高，則勢必造成氧濃度相對降低，從而也可能導致人員的室息性傷害。正因為氮氣為惰性氣體，因此又可將其用於井下防滅火和防止瓦斯爆炸。

　　礦井空氣中氮氣主要來源有：井下爆破和生物的腐爛及煤岩層中氮氣的湧出。

　　(二)井下主要有害氣體及其主要性質

　　1. 一氧化碳(CO)

　　一氧化碳是一種無色、無味、無臭的氣體，相對密度為0.97，微溶於水，能與空氣均勻地混合。一氧化碳能燃燒，當空氣中一氧化碳濃度在13%~75%時有爆炸危險。

　　一氧化碳與人體血液中血紅素的親合力比氧大250~300倍(血紅素是人體血液中攜帶氧氣和排出二氧化碳的細胞)。一旦一氧化碳進入人體後，首先就與血液中的血紅素相結合，因而減少了血紅素與氧結合的機會，使血紅素失去輸氧的功能.從而造成人體血液“窒息”。所以，醫學上又將一氧化碳稱為血液窒息性氣體。

　　礦井空氣中一氧化碳的主要來源有：井下爆破，礦井火災，煤炭自燃以及煤塵、瓦斯爆炸事故等。

　　2. 硫化氫(H2S)

　　硫化氫無色、微甜、有濃烈的臭雞蛋味，當空氣中濃度達到0.0001%即可嗅到，但當濃度較高時，因嗅覺神經中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氫相對密度為1.19，易溶於水，在常溫、常壓下一個體積的水可溶解2.5個體積的硫化氫，所以它可能積存於舊巷的積水中。硫化氫能燃燒，空氣中硫化氫濃度為4.3%~45.5%時有爆炸危險。

　　硫化氫劇毒，有強烈的刺激作用，不但能引起鼻炎、氣管炎和肺水腫;而且還能阻礙生物的氧化過程，使人體缺氧。當空氣中硫化氫濃度較低時主要以腐蝕刺激作用為主，濃度較高時能引起人體迅速昏迷或死亡，腐蝕刺激作用往往不明顯。

　　空氣中硫化氫的主要來源有：有機物腐爛;含硫礦物的水解;礦物氧化和燃燒;從老空區和舊巷積水中放出;我國有些礦區煤層中也有硫化氫湧出。

　　3. 二氧化氮(NO2)

　　二氧化氮是一種褐紅色的氣體，有強烈的刺激性氣味，相對密度為1.59，易溶於水。二氧化氮溶於水後生成腐蝕性很強的硝酸，對眼睛、呼吸道粘膜和肺部組織有強烈的刺激及腐蝕作用，嚴重時可引起肺水腫。二氧化氮中毒有潛伏期，有的在嚴重中毒時尚無明顯感覺，還可堅持工作。但經過6~24小時後發作，中毒者指頭出現黃色斑點，並出現嚴重的咳嗽、頭痛、嘔吐甚至死亡。

　　礦井空氣中二氧化氮的主要來源是井下爆破作業。

　　4. 二氧化硫(SO2)

　　二氧化硫無色、有強烈的硫磺氣味及酸味，當空氣中二氧化硫濃度達到0.0005%即可嗅到。其相對密度為2.22，在風速較小時，易積聚於巷道的底部。二氧化硫易溶於水，在常溫、常壓下1個體積的水可溶解4個體積的二氧化硫。二氧化硫遇水後生成硫酸，對眼睛及呼吸係統粘膜有強烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水腫。當空氣中二氧化硫濃度達到0.002%時，眼及呼吸器官即感到有強烈的刺激，濃度達到0.05%時，短時間內即有生命危險。

　　礦井空氣中二氧化硫的主要來源有含硫礦物的氧化與自燃;含硫礦物的爆破以及從含硫礦層中湧出。

　　5. 氨氣(NH3)

　　氨氣是一種無色、有濃烈臭味的氣體，比重為0.596，易溶於水，空氣濃度中達30%時有爆炸危險。氨氣對皮膚和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉頭水腫。

　　礦井空氣中氨氣的主要來源有爆破作業，用水滅火等;部分岩層中也有氨氣湧出。

　　6. 氫氣(H2)

　　氫氣無色、無味、無毒，相對密度為0.07。氫氣能自燃，其點燃溫度比甲烷低100~200℃，當空氣中氫氣濃度為4%一74%時有爆炸危險。

　　空氣中氫氣的主要來源：井下蓄電池充電時可放出氫氣;有些中等變質的煤層中也有氫氣湧出。

　　(三)礦井空氣主要成分的質量(濃度)標準

　　由於礦井空氣質量對人員健康和礦井安全有著重要的影響，所以《煤礦安全規程》(以下簡稱《規程》)對礦井空氣主要成分(氧氣、二氧化碳)的濃度標準做出了明確的規定：

　　1. 采掘工作麵進風流中的氧氣濃度不得低於20%，二氧化碳濃度不得超過0.5%。

　　2. 有害氣體的濃度不超過表5-3規定。

　　表5-3 礦井有害氣體最高允許濃度

　　名稱最高允許濃度/ %

　　一氧化碳CO

　　氧化氮(換算成二氧化氮NO2)

　　二氧化硫SO2

　　硫化氫H2S

　　氨NH30.0024

　　0.00025

　　0.0005

　　0.00066

　　0.004

　　注：瓦斯、二氧化碳和氫氣的允許濃度按照《規程》的有關規定執行。礦井所有氣體的濃度均按體積百分比計算。

　　(四)礦井氣候

　　礦井氣候是指礦井空氣的溫度、濕度和流速這三個參數的綜合作用狀態。因此，礦井氣候條件的好壞，對井下作業人員的身體健康和勞動安全有重要的影響，是保證礦井安全生產的重要因素，同時也是礦井通風的基本任務之一。

　　1. 礦井空氣溫度

　　礦井空氣的溫度是影響礦井氣候條件的主要因素，它與人體溫度差的大小直接影響身體向外散熱的快慢。溫度過高或過低時，都會使人感到不舒適，甚至危害身體健康。最適宜的井下空氣溫度是15~20℃。

　　《規程》第一百零二條規定：生產礦井采掘工作麵空氣溫度不得超過26℃，機電設備硐室的氣溫不得超過30℃，進風井口以下的空氣溫度不得低於2℃，當溫度超過規定值時必須采取加熱或者降溫的措施。

　　國內外衡量礦井氣候條件的指標很多，現擇其主要加以闡述。

　　(1)幹球溫度

　　幹球溫度是我國現行的評價礦井氣候條件的指標之一。一般來說，由於礦井空氣的相對濕度變化不大，所以幹球溫度能在一定程度上直接反映出礦井氣候條件的好壞。而且這個指標比較簡單，使用方便。但這個指標隻反映了氣溫對礦井氣候條件的影響，而沒有反映出氣候條件對人體熱平衡的綜合作用，因而存在較大的局限性。

　　(2)濕球溫度

　　在相同的氣溫(幹球濕度)下，若濕球溫度較低，則相對濕度較小;反之，若濕球溫度與氣溫相接近，則相對濕度較大。因此用濕球溫度這個指標可以反映空氣溫度和相對濕度對人體熱平衡的影響，比幹球溫度要合理些。但這個指標仍沒有反映風速對人體熱平衡的影響，因而也存在一定的不足。

　　(3)等效溫度

　　等效溫度定義為濕空氣的焓與比熱的比值。它是一個以能量為基礎來評價礦井氣候條件的指標。根據分析可知，當氣溫在25~36℃的範圍內時，等效溫度和濕球溫度基本上呈線性關係，所以兩者具有同樣的意義，因而也是不完善的。

　　(4)同感溫度

　　同感溫度(也稱有效溫度)是1923年由美國采暖工程師協會提出的。這個指標是通過實驗.憑受試者對環境的感覺而得出的。這個指標可以反映出溫度、濕度和風速這三者對人體熱平衡的綜合作用。同感溫度越高，人體舒適感就越差。

　　(5)卡他度

　　卡他度是1916年由英國L •.希爾等人提出的。卡他度用卡他計測定。卡他計是一種酒精溫度計。卡他計下端有一個比普通濕度計大的貯液球，上端有一個小空腔，玻璃管上隻有35℃和38℃兩個到度，這兩個溫度的平均值恰好等於人體的正常體溫(36.5℃)。測定時，先把貯液球置於熱水中加熱，當酒精柱上升至小空腔的一半時取出，搽幹貯液球表麵水分，然後將其懸掛於待測空氣中，此時由於液球散熱，酒精柱開始下降，用秒表記下從38℃降到35℃所需時間t，即可用公式求得卡他度Kd。如式(5-1)：

　　Kd=41.868 F/t (5-1)

　　式中 F——卡他常數，W/m2，每隻卡他計玻璃管上都標有F值。

　　卡他度比用一個單一的指標要好一些，反映了氣溫和風速對氣候條件的影響，但沒有反映空氣濕度的影響。

　　影響礦井空氣溫度的因素很多，主要有岩層溫度、地麵空氣溫度、氧化生熱、水蒸氣蒸發吸熱、空氣的壓縮與膨脹、地下水、通風強度和其他因素等。

　　2. 礦井空氣的濕度

　　空氣的濕度是指空氣中所含水蒸氣的量，表示濕度的方法有兩種：

　　絕對濕度是指每1m3或每kg空氣中所含水蒸氣的克數，單位是g/m3或g/kg。

　　相對濕度是指某一體積空氣中實際含有的水蒸氣量與同溫同壓下飽和水蒸氣量之比的百分數，用公式表示為：

　　3. 井巷風速

　　風速是指風流單位時間內流過的距離。井巷氣候條件好壞主要是指人體向外散熱條件的好壞，這與風速有關。風速過低時，汗水不易蒸發，人體多餘熱量不易散失掉，人就會感到悶熱不舒服，同時瓦斯也容易積聚;風速過高時，容易使人感冒，礦塵飛揚。因此，《規程》規定了采掘工作麵和各類井巷中的最低、最高容許風速(表5-4)。

　　設有梯子間的井筒或修理中的井筒，風速不得超過8 m/s;梯子間四周經封閉後，井筒中的最高允許風速可以按表5-4規定執行。綜合機械化采煤工作麵，在采區煤層注水和采煤機噴霧降塵等措施後，其最大風速可高於表5-4的規定值，但不得超過5 m/s。

　　4. 礦井氣候條件的改善

　　改善井下氣候條件的目的是為了將井下特別是采掘地點的空氣溫度、濕度和風速合理配置，以創造良好的作業環境，保證作業人員的身體健康和提高勞動生產率。在煤礦生產過程中，控製空氣濕度較困難，主要從調節氣溫和風速入手來改善氣候條件。

　　表5-4 礦井井巷中的最高和最低允許風速

　　井 巷 名 稱允 許 風 速(m/s)

　　最低最高

　　無提升設備的風井和風硐

　　專為提升物料的井筒

　　風橋

　　升降人員和物料的井筒

　　主要進、回風巷

　　架線電機車巷道

　　運輸機巷，采區進、回風巷

　　采煤工作麵、掘進中的煤巷和半煤岩巷

　　掘進中的岩巷

　　其他通風人行巷道1.0

　　0.25

　　0.25

　　0.15

　　0.1515

　　12

　　10

　　8

　　8

　　8

　　6

　　4

　　4

　　(1)空氣預熱

　　我國北方地區冬季地麵溫度很低，冷空氣進入井下使井筒和井底車場結冰，對行人、運輸和提升都不安全，容易發生事故。因此，需要對進入井下的冷空氣預熱。一般井口房不密閉時采用冷熱風在井筒內混合、冷熱風在井口房內混合和冷熱風在井口房和井筒內同時混合幾種，如圖5-1所示。通常采用的預熱方法是使用蒸汽或水暖設備，將一部風空氣加熱到70~80℃，並使其進入井筒與冷空氣混合，以使混合後進入井筒的空氣溫度不低於以2℃。

　　(2)降溫

　　在我國南方地區和一些開采深度較大的礦井，夏季在地麵氣溫和井下其他熱源的影響下，采掘工作麵的溫度和濕度會超過規程規定值，因此，需要采取以下降溫措施：

　　1)通風降溫。通風降溫是目前國內外深部開采礦井普遍采用的降溫措施之一，根據需要可以將其可以分為以下幾種方法：

　　建立合理的通風係統，降低漏風，提高工作麵有效風量。對於深部開采高熱礦井，為保證將一定數量和質量的空氣送人到井下各用風區域，必須建立合理的、可靠的通風係統。

　　從降溫效果來看，在考慮進風井和出風井相對位置時，混合式通風最優，對角式通風次之，中央式通風最差。

　　對於深部開采的風井其通風路線較長，風流與井巷的熱交換時間長，使空氣沿途升溫較大，所以，盡量將開拓和采區巷道不知的距離熱源較遠的岩層內，實行分區通風以縮短風路。

　　在地質條件和采煤工藝允許時，將采煤工作麵U形通風係統改為W型通風係統能降低其溫度。W型通風係統的主要優點是：采煤工作麵的風流路線可以縮短一半，工作麵風量可提高1倍，從而收到降溫效果。

　　圖5-1 井口空氣加熱方式示意圖

　　綜采工作麵采用U形通風係統時，一般將機電設備安裝在進風巷內。為防止機電設備散熱隨風流進入到采煤工作麵，根據工作麵的具體條件可將上行通風改為下行通風，或者將機電設備安裝在回風巷道內。采掘工作麵根據需要可以采用冷水噴霧和冰塊降溫措施，亦可以采用機械設備強製製冷來降低工作麵溫度。

　　2)減少各種熱源或減弱其散熱強度。主要措施有：

　　① 地下熱水或火區的熱水以最短的路線流入水倉排至地麵。

　　② 減少機械散熱。井下主要的大型機電硐室必須采用獨立的回風係統，將空氣較高的回風排入回風道內。

　　③ 減少氧化放熱。氧化放熱和局部熱源放熱是井巷風流升溫的重要因素，尤其是井巷幹燥、煤塵較多、使用木支架通風路線長的巷道中風流升溫比較明顯。采用木材支架或者使用不易氧化材料塗抹巷道壁麵可以有效降低氧化放熱量。

　　第三節 礦井通風係統

　　在煤炭的地下開采過程中，為將地麵新鮮空氣定量地供給井下各用風地點同時稀釋並排出汙濁空氣，除了需要一係列的巷道，使空氣能夠按照生產的需要定量、定向而且連續地流向個用風地點，還需要一些列的通風動力機械和控製風流的設施，如風門、密閉和風橋等設施。因此，礦井通風係統是向礦井各作業地點供給新鮮空氣、排出汙濁空氣的進回風井的布置式，主要通風機的工作方法、通風網路和通風控製設施的總稱。

　　一、礦井通風係統

　　(一)通風方法

　　通風方法指礦井主要通風機向礦井供風的方式，分為抽出式、壓入式、混合式三種。

　　1. 抽出式

　　主要通風機安裝在回風井口，在抽出式主要通風機的作用下，整個礦井通風係統處在低於當地大氣壓力的負壓狀態。在這種情況下，回風流不易向其他處亂竄，可以集中而迅速地流入回風係統排出井外。此外，抽出式通風中通風設施安設在回風側，不妨礙運輸和行人，管理簡單控製可靠，對於高瓦斯礦井和有自然發火危險的礦井來說是有利的。當主要通風機因故停止運轉時，井下風流的壓力提高，一定時間內采空區封閉火區中的瓦斯等有毒有害氣體不易湧出，比較安全。

　　2. 壓入式

　　主要通風機安設在入風井口，在壓入式主要通風機作用下，整個礦井通風係統處在高於當地大氣壓的正壓狀態。壓入式通風礦井中，控製風流的設施一般都在進風側安設，這對於運輸和行人等都不便，不易管理和控製，井底車場和進風井口處漏風較大。在冒落裂隙通達地麵時，壓入式通風礦井采區的有害氣體通過塌陷區向外漏出。當主要通風機因故停止運轉時，井下風流的壓力降低，采空區或封閉火區的有毒有害氣體湧出量增加，對安全不利。故一般瓦斯礦井很少采用壓入式通風。

　　3. 壓抽混合式

　　在入風井口設一風機作壓入式工作，回風井口設一風機作抽出式工作。通風係統的進風部分處於正壓，回風部分處於負壓，工作麵大致處於中間，其正壓或負壓均不大，采空區通連地表的漏風因而較小。其缺點是使用的通風機設備多，管理複雜。在煤礦中一般很少使用壓抽混合式的通風方法。

　　(二)通風方式

　　礦井通風方式是對礦井的進、回風井筒的相對位置而言的，一個礦井若構成通風係統至少需要一個進風井和一個回風井。按照進、回風井的相對位置，礦井通風可分為：中央式、對角式和混合式三類。

　　1. 中央式

　　進、回風井均位於井田走向中央。根據進、回風井的相對位置，又分為中央並列式和中央邊界式(中央分列式)，如圖5-2中的(a) 和(b)所示。

　　　圖5-2 礦井通風係統類型

　　(a)中央並列式;(b)中央邊界式;(c)兩翼對角式;(d)中央邊界與兩翼對角混合式

　　中央式布置的方式中礦井通風路線是折返的，故比其他通風方式的通風阻力大，且阻力的變化幅度也大，主要通風機工作不穩定，效率低，能耗大。由於風流折返和阻力大，使進、回風側的壓差較大，礦井漏風大，對礦井防火不利。但中央式，尤其是中央並列式基建費用少，建井時間短，投產快。另外還具有工廣建築集中、便於管理、井筒延深工作方便和易實現礦井反風等優點。

　　2. 對角式

　　對角式通風分為兩翼對角式、單翼對角式和分區對角式三種。

　　兩翼對角式：如圖5-2(c)所示，進風井位於井田中央，出風井位於井田兩翼上部邊界。

　　分區對角式：進風井位於井田中央，在每個采區的井田上部邊界設置一個出風井。

　　對角式的布置方式一般來說和中央式通風的特點相反。雖然基建工程量大，但是可用兩翼風井進行施工，投產快。對角式布置具有風流路線短又無折返，通風阻力小，漏風少，礦井風壓穩定的特點。但回風井和所用的主要通風機多，基建費用大，布置分散不便管理。

　　3. 混合式

　　混合式通風方式是以上任意兩種通風方式的結合。如中央分列式和兩翼對角混合式，中央並列和兩翼對角混合式以及中央並列與中央混合式。這種通風方式多為井田範圍大、產量大、煤自然發火傾向嚴重和有煤與瓦斯突出的礦井，如圖5-2中(d)所示。

　　(三)通風網絡

　　礦井通風係統中的井巷連接關係是比較複雜的，但是從連接形式上來說主要有串聯、並聯、角聯和複雜連接形式，不同的連接形式具有不同的通風特性和安全效果。

　　1. 串聯網絡

　　若前一個井巷的出風端和下一井巷的進風端相接，這樣的通風網絡成為串聯網絡。串聯網絡的特點：串聯巷道越多，通風阻力越大;若進風側發生災害時將影響回風側，各段巷道中的風量不能隨意變更;下一井巷進風端段使用前一井巷出風端的回風。

　　2. 並聯網絡

　　兩條或者兩條以上的通風井巷進風端在同一點分開，出風端在另外同一點彙合，這樣的通風網絡稱為並聯網絡。並聯網絡的特點：並聯的井巷越多，各個井巷分得風量越少，通風阻力越少;各井巷互不幹擾，安全性較好。

　　3. 角聯網絡

　　兩條分路組成的並聯係統中，若有一條或一條以上的井巷橫跨於兩個並聯巷道上就構成了角聯係統，其網絡圖成為角聯網絡。隻含有一條對角網絡的角聯網絡叫簡單角聯網絡，含有兩條或兩條以上的對角網絡時稱為複雜角聯網絡。角聯網絡的特點：角聯網絡中的邊緣風路的風流方向是穩定的，對角風路中的風流不穩定，它在邊緣風路風阻的影響下可能正向、反向或者無風。因此，在礦井設計中，應盡量避免角聯網絡的出現。

　　(四)通風設施

為了保證井下風流按規定的路線、方向流動，使井下各用風地點得到所需風量，必須在井下某些巷道中設置相應的通風設施對風流井下控製。這些引導、隔斷和控製風流的構築物稱為通風設施，如風門、風橋等。一個礦井通風狀況的好壞與通風設施的建造質量、數量、位置和維護等有密切的關係，因此，合理的、高質量的設置通風設施並嚴格保證其始終處於完好狀態是礦井通風與安全管理工作的一項重要任務。

　　1. 風門

　　井下凡不允許風流通過，但需要行人或行車的巷道必須安設風門。在行人或者通

　　圖5-3 風門的表示形式

　　車不多的地方可以安設普通風門，而在行人通車比較頻繁的主要運輸道上，則應構築自動風門。圖5-3為風門和調節風門表示方式。設置風門的要求：

　　(1)每組風門不少於兩道，通車風門間距不小於一列車長度，行人風門間距不小於5m。進回風巷道之間要需設風門處同時設反向風門，其數量不少於兩道;

　　(2)風門能自動關閉;通車風門實現自動化，礦井總回風和采區回風係統的風門要裝有閉鎖裝置;風門不能同時敞開(包括反風門);

　　(3)門框要包邊沿口，有墊襯，四周接觸嚴密，門扇平整不漏風，門扇與門框不歪扭。門軸與門框要向關門方向傾斜80°至85°;

　　(4)風門牆垛要用不燃材料建築，厚度不小於0.5m，嚴密不漏風;牆垛周邊要掏槽，見硬頂、硬幫與煤岩接實。牆垛平整，無裂縫、重縫和空縫;

　　5)風門水溝要設反水池或擋風簾，通車風門要設底坎，電管路孔要堵嚴;風門前後各5m內巷道支護良好，無雜物、積水、淤泥。

　　2. 風牆

　　風牆一般稱作密閉，它是隔斷風流程度較高的一種通風設施。凡是不運輸、不行人，又需要隔斷風流的地方都應設風牆。根據服務年限的不同可分為臨時密閉和永久密閉兩類。

　　臨時密閉：由於服務年限短，常用木板、木段等修築，並用黃泥、石灰抹麵。

　　永久密閉：永久密閉需要使用不燃材料如磚、料石、水泥等構築。

　　永久密閉的質量標準：

　　(1)使用不燃性材料建築，嚴密不漏風，牆體厚度不小於500mm;

　　(2)密閉前無瓦斯積聚;5m內外無雜物、無冒頂、片幫、無積水和淤泥;

　　(3)密閉與周邊要掏槽，見硬底，硬幫與煤岩接實，並抹不少於0.1m的裙邊;

　　(4)根據出水情況設置觀測孔、放水孔和措施孔;

　　(5)密閉前要設置柵欄、揭示警標、說明牌板和檢查箱;

　　(6)牆麵平整、無裂縫、重縫和空縫。

　　3. 風橋、測風站、防爆門(蓋)

　　(1)風橋

　　在進風和回風平麵相遇的地點必須設置風橋，構成立體交叉風路，使進風和回風能夠分開，互不相混。服務年限長，通過風量大於20m3/s的風橋，要用圖5-4中的繞道式風橋，繞道須開掘在岩石中;服務年限長，通過風量為10~20m3/s的風橋，要用圖5-4中的混凝土或料石風橋。服務年限短，通過風量小於 10m3/s的風橋要用圖5-4中的臨時風橋。

　　圖5-4 風橋

　　(2)測風站

　　對構築測風站有以下幾點要求：

　　① 在主要進回風道(礦井總進(回)，一翼進、回風大巷，水平進、回風道，采區進回風巷道)都應設置固定測風站;

　　② 測風站必須選擇在平直巷道內。測風站長度不得小於4m，前後10m內巷道不得有分叉、拐彎、無障礙物和巷道斷麵無變化;

　　③ 對料石砌镟的巷道中可按照上述要求選擇一段巷道作為測風站。

　　對光爆錨噴、錨杆支護或裸體巷道應砌镟構築測風站或者使用水泥砂漿將測風站四周抹平，並保證測風站的斷麵與前後巷道的斷麵相同。

　　(3)防爆門(蓋)

　　防爆門(蓋)是防止礦井發生瓦斯、煤塵爆炸時毀壞風機而在回風井口上構築的一種安全設施。當井下發生瓦斯爆炸時，防爆門被氣浪衝開，衝擊波直接從該處衝出，從而保護風機。當主要通風機停止運轉時，打開防爆門還可以使礦井保持自然通風。

　　二、采區通風

　　通常每個礦井都有幾個采區同時生產，采區內有回采工作麵、備用工作麵、掘進工作麵和硐室等用風地點，是礦井通風的主要對象。搞好采區通風是保證礦井安全生產的基礎，也是井下日常通風管理的重點內容之一。

　　(一)采區通風的基本要求

　　采區必須有專用回風道，實行分區通風，回采工作麵和掘進工作麵都要實行獨立通風。除有瓦斯或二氧化碳噴出的礦井之外，對於其他礦井的回采工作麵之間，掘進工作麵之間以及回采工作麵和掘進工作麵之間，獨立通風有困難時，在製定措施後可以采用串聯通風，但是串聯通風的次數不應超過1次。串聯通風時必須保證礦塵濃度、氣溫、風速等都符合《規程》規定。要盡量避免采用角聯或者複雜聯通網絡通風，無法避免時要有保證風流穩定的措施。對於必須設立的通風設施和設備，要選擇適當位置，嚴守規格質量，嚴格管理製度，保證安全運轉。對於采區回風巷道要保持足夠的通風斷麵，加強維護，及時處理冒頂和堵塞，保證風流通暢，風量按需分配。必須設置防塵管路、防爆設施和發生火災時的風流控製設施，必要時要建立瓦斯抽采、防火灌漿和降溫措施。

　　(二)回采工作麵進風巷和回風巷的布置形式

　　圖5-5 回采工作麵進風巷與回風巷的布置形式

　　(a)U形;(b)Z形;(c)H形;(d)Y形;(e)雙Z形;(f)W形

　　長壁式回采工作麵進風巷與回風巷的布置形式有U、Z、H、Y、雙Z及W等形式，如圖5-5所示。

　　這些形式都是U形通風的變形，是增加工作麵長度、增加供風量、改善工作麵氣候條件、預防采空區漏風和瓦斯湧出等目的而設計出來的。我國礦井多采用U形通風，按照工作麵推進方向分為前進式和後退式。

　　U形後退式通風具有采空區漏風小的有點，但工作麵上隅角附近容易積存瓦斯，影響工作麵的安全生產。在瓦斯湧出量不大時可以采用導風設施或利用采空區的風眼回風來解決。當瓦斯湧出量大時，應考慮瓦斯抽采。為了稀釋工作麵上隅角和回風流的瓦斯濃度，消除上隅角瓦斯積聚，對U形通風係統進行改進。例如，Z形後退式在采空區上部維護一條回風巷道，工作麵回風流經過回風巷道時，采空區的漏風可以將其中的瓦斯排至回風巷。

　　三、通風阻力

　　當風流沿井巷流動是時，由於空氣分子的內摩擦，與井巷的外摩擦以及巷道斷麵、方向的變化和礦車、支架等物體引起風流的衝擊、漩渦等現象，都會對風流的流動產生阻礙作用，它是造成風流能量損失的原因。這種風流內、外摩擦對風流的阻礙力叫做通風阻力。礦井通風阻力分為摩擦阻力和局部阻力，它們與風流的流動狀態有關。一般情況下，摩擦阻力是礦井通風總阻力的主要組成部分。

　　(一)摩擦阻力和局部阻力

　　1. 摩擦阻力

　　風流在井巷中作沿程流動時，由於流體層間的摩擦和流體與井巷壁麵之間的摩擦所形成的阻力稱為摩擦阻力(也叫沿程阻力)。風流的流動和水流相似，其流動狀態受流體的速度、粘性和巷道或管徑等影響，而流動狀態不同風流所受的通風阻力也不同。但在正常情況下，礦井風流的粘性、風速等因素隻在一定範圍內變化，故其摩擦阻力在一定時期內也是相對穩定的。摩擦阻力在礦井通風阻力中約占80%~90%。通常用hl表示摩擦阻力，單位是Pa，它與巷道的長度、周長、摩擦阻力係數及通過巷道的風量成正比，與巷道的淨斷麵積成反比。在生產礦井中，已開鑿的通風井巷的長度、周長、摩擦阻力係數等項數值是不變的常數，因此可以用摩擦風阻Rl來表示上述各參數對巷道中風流摩擦阻力的影響。

　　式中 hj——局部摩擦阻力，Pa;

　　Rj——局部風阻，Ns2/m3;

　　(二)礦井總風阻和等積孔

　　1. 礦井總風阻

　　從入風井口到主要通風機入口，把順序連接的各段井巷的通風阻力累加起來，就得到礦井通風總阻力hRm，這就是井巷通風阻力的疊加原則。已知礦井通風總阻力hRm和礦井總風量Q，即可求得礦井總風阻。

　　式中 A——礦井等積孔，m2;

　　Rm——礦井總風阻，Ns2/m3;

　　(三)降低礦井通風阻力的措施

　　降低礦井通風阻力對保證礦井安全生產和提高經濟效益具有重要意義。無論是礦井通風設計還是生產礦井通風技術管理工作，都需要盡可能的降低礦井通風阻力。前麵已經提到：摩擦阻力是礦井通風通風阻力的主要組成部分，因此要以降低摩擦阻力為重點，同時注意降低某些風量大的井巷的局部阻力。

　　應當強調的是，礦井通風係統的阻力等於該係統最大阻力路線上的各分支摩擦阻力和局部阻力之和，因此，降低阻力之前必須首先確定通風係統的最大阻力路線，通過阻力測定調查最大阻力路線上阻力分布，找出阻力超常的分支，對其實施降低摩擦阻力和局部阻力的措施。如果不在最大阻力路線上降阻是無效的，有時甚至是有害的。

　　1. 降低井巷摩擦阻力的措施

　　要降低摩擦阻力須從以下幾個方麵考慮：

　　(1)減小摩擦阻力係數

　　礦井設計時在條件允許的情況下，選擇摩擦阻力係數較小的支護方式，施工時要注意保證施工質量，盡可能做到井巷壁麵平整光滑。對於主要井巷應盡可能采用砌镟的支護方式;對於無支護的巷道，要盡可能使壁麵平整;對於采用棚式支架支護的采區巷道，也要盡可能使支架整齊並背好幫頂;錨噴支護的巷道應采用光爆的方式，使巷道壁凹凸度不大於50mm。

　　(2)擴大巷道斷麵

　　因為摩擦阻力和斷麵的3次方成反比，所以斷麵的擴大會使摩擦阻力顯著減小。因此，擴大巷道斷麵是降低摩擦阻力的主要措施。斷麵的擴大將增加基建投資，考慮長期的經濟效益的合理斷麵稱作經濟斷麵，在通風設計和優化通風係統時應盡量采用經濟斷麵。

　　(3)選用周長較小的巷道形式

　　井巷的周長與摩擦阻力成正比，在斷麵相同的條件下圓形斷麵的周長最小，拱形次之，梯形最大。因此，立井井筒采用圓形斷麵，斜井、石門、大巷等主要巷道采用拱形斷麵，采區內部服務期限不長次要巷道采用梯形斷麵。

　　(4)減少巷道長度

　　因巷道的摩擦阻力和巷道的長度成正比，故在通風係統設計和優化時，在滿足開采需要的前提下，要盡可能的縮短風路長度

　　(5)避免井下巷道風量過大

　　摩擦阻力和風量的平方成這個比，巷道風量如果過大，摩擦阻力就會大大增加。因此，要盡可能

　　2. 降低局部阻力的措施

　　由於局部阻力和風速的平方或風量平方成正比，故對於風速高、風量大的井巷要注意井底局部阻力。即在這些井巷中要盡可能避免巷道斷麵的突然擴大或縮小;盡可能避免直角拐彎;避免突然分岔或突然彙合;在主要巷道內不得隨意停放車輛、堆積木材或設備。

　　第四節 掘進通風

　　一、掘進通風方法

　　《規程》規定：掘進巷道必須采用礦井全風壓通風或局部通風機通風。煤巷、半煤岩巷和有瓦斯湧出的岩巷的掘進通風方式應采用壓入式，不得采用抽出式(壓氣、水力引射器不受此限製);如果采用混合式，必須製定安全技術措施。

　　1. 全風壓通風

　　礦井總風壓通風是利用礦井主要通風機的風壓對掘進工作麵的通風，故在抽出式通風礦井中它稱為礦井全風壓通風。這種通風方法不需增設通風動力設備，直接利用礦井主要通風機造成的風壓對掘進巷道和工作麵進行通風。為了將新鮮風流引入工作麵並排出汙風，必須采用擋風牆、風障和風筒等導風設施。全風壓通風法的最大優點是安全可靠，管理方便，但要有足夠的風壓以克服導風設施的阻力，否則不予采用。

　　(1)利用風牆導風

　　根據風牆的構築材料分為磚、石風牆，木板風牆和帆布、塑料等柔性的風障。後兩種導風設施漏風較大，隻適應於掘進距離短的巷道導風。磚、石牆漏風小，導風距離可超過500m。如圖5-6中(a)所示，1為縱向風牆，2為帶有調節窗的調節風門，以便行人和調節風量。

　　(2)利用風筒導風

　　如圖5-6中(b)所示，采用風筒導風需要設置風牆2，牆上開有風窗和調節風門3。

　　圖5-6 風牆導風和風筒導風圖

　　特點：此種方法輔助工程量小，風筒安裝、拆卸比較方便，通常用於需風量不大的短巷掘進通風中。

　　(3)利用平行巷道導風

　　在掘進主巷的同時，在附近(10~20m)與其平行掘一條配風巷，每隔一定距離在主、配巷間開掘聯絡巷，形成貫穿風流，當新的聯絡巷溝通後，舊聯絡巷即封閉。兩條平行巷道的獨頭部分可用風幛或風筒導風，巷道的其餘部分用主巷進風，配巷回風。此方法常用於煤巷掘進，尤其是厚煤層的采區巷道掘進中，當運輸、通風等需要開掘雙巷時。此法也常用於解決長巷掘進獨頭通風的困難。

　　2. 局部通風機通風

　　當全風壓不能滿足掘進通風的要求時，必須借助專門的動力設備對掘進巷道進行局部通風。局部通風機是礦井廣泛采用的掘進通風方法，按照通風機工作方式分為壓入式、抽出式和壓抽混合式三種，如圖5-7所示。

　　圖5-7 局部通風示意圖

　　(1)壓入式通風

　　《規程》規定：壓入式通風的局部通風機和啟動裝置必須安裝在離掘進巷道口10m以外的進風側，局部通風機把新鮮風流經風筒壓送到掘進工作麵，汙風沿巷道排出。壓入式通風的風流從風筒末端以自由射流的形式射向工作麵，其風流的有效射程較長，一般可達7m~8m，對衝淡掘進工作麵的瓦斯、粉塵、炮煙效果較好。

　　應當指出的是，風筒口到工作麵的距離，以及混合式通風的局部通風機和風筒的安設，應在作業規程中明確規定，並保證工作麵有足夠的風量。為防止局部通風機產生循環風流，局部通風機的吸風量必須小於所在巷道全風壓供給該處的風量，一般小於70%。

　　(2)抽出式通風

　　抽出式通風的局部通風機安裝在離掘進巷道口10m以外的出風側，新鮮風流沿巷道流入，汙風通過剛性風筒由局部通風機排出。這種通風方式在風筒吸入口附近形成一股流入風筒的風流，離風筒越遠風速越小，隻能在一定距離以內有吸入瓦斯、煤塵和炮煙的作用。

　　(3)混合式通風

　　混合式通風是由2台局部通風機組成，其中一台局部通風機向工作麵壓入式通風，另一台局部通風機作抽出式通風，兼有壓入式和抽出式的特點。這種通風方法適用於掘進巷道斷麵大、送風距離長、瓦斯湧出量小的岩巷、半煤岩巷掘進時通風。

　　上述各通風方法的優缺點及其合理的適用範圍如下：

　　① 抽出式通風因汙風流須經抽出式局部通風機，所以在掘進煤巷或半煤岩巷道時，若有瓦斯湧出時極不安全，因此，隻準采用壓入式。

　　② 壓入式通風機的有效射程較抽出式通風的有效吸程大，所以壓入式通風較抽出式通風能力強。抽出式通風隻有縮短吸風口至工作麵距離才有價值，否則通風效果較差。

　　③ 壓入式通風時汙風充滿巷道，勞動衛生條件差，通風排煙時間長;而抽出式通風則相反，巷道處於新鮮風流中，勞動衛生條件好，通風時間短。

　　④ 壓入式通風使用廉價、輕便的柔性風筒，抽出式通風隻能使用價格昂貴的剛性風筒。

　　⑤ 壓入式通風的風筒漏風對稀釋巷道中的瓦斯及其他有害氣體是有益的，而抽出式通風風筒漏入的新鮮風被排出，導致工作麵風量減小。

　　⑥ 混合式通風兼有壓入式和抽出式通風的優點，通風能力強，效果好，是解決抽出式通風時炮煙停滯問題的有效途徑。

　　二、《規程》對掘進通風的其他有關規定

　　1. 安裝和使用局部通風機和風筒應遵守下列規定：

　　(1)局部通風機必須由指定人員負責管理，保證正常運轉。

　　(2)壓入式局部通風機和啟動裝置，必須安裝在進風巷道中，距掘進巷道回風口不得小於10m;全風壓供給該處的風量必須大於局部通風機的吸入風量，局部通風機安裝地點到回風口間的巷道中的最低風速必須符合本規程第一百零一條的有關規定。

　　(3)高瓦斯礦井、煤(岩)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井、低瓦斯礦井中高瓦斯區的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯湧出的岩巷掘進工作麵正常工作的局部通風機必須配備安裝同等能力的備用局部通風機，並能自動切換。正常工作的局部通風機必須采用三專(專用開關、專用電纜、專用變壓器)供電，專用變壓器最多可向4套不同掘進工作麵的局部通風機供電;備用局部通風機電源必須取自同時帶電的另一電源，當正常工作的局部通風機故障時，備用局部通風機能自動啟動，保持掘進工作麵正常通風。

　　(4)其他掘進工作麵和通風地點正常工作的局部通風機可不配備安裝備用局部通風機，但正常工作的局部通風機必須采用三專供電;或正常工作的局部通風機配備安裝一台同等能力的備用局部通風機，並能自動切換。正常工作的局部通風機和備用局部通風機的電源必須取自同時帶電的不同母線段的相互獨立的電源，保證正常工作的局部通風機故障時，備用局部通風機正常工作。

　　(5)必須采用抗靜電、阻燃風筒。風筒口到掘進工作麵的距離、混合式通風的局部通風機和風筒的安設、正常工作的局部通風機和備用局部通風機自動切換的交叉風筒接頭的規格和安設標準，應在作業規程中明確規定。

　　(6)正常工作和備用局部通風機均失電停止運轉後，當電源恢複時，正常工作的局部通風機和備用局部通風機均不得自行啟動，必須人工開啟局部通風機。

　　(7)使用局部通風機供風的地點必須實行風電閉鎖，保證當正常工作的局部通風機停止運轉或停風後能切斷停風區內全部非本質安全型電氣設備的電源。正常工作的局部通風機故障，切換到備用局部通風機工作時，該局部通風機通風範圍內應停止工作，排除故障;待故障被排除，恢複到正常工作的局部通風後方可恢複工作。使用2台局部通風機同時供風的，2台局部通風機都必須同時實現風電閉鎖。

　　(8)每10天至少進行一次甲烷風電閉鎖試驗，每天應進行一次正常工作的局部通風機與備用局部通風機自動切換試驗，試驗期間不得影響局部通風，試驗記錄要存檔備查。

　　(9)嚴禁使用3台以上(含3台)局部通風機同時向1個掘進工作麵供風。不得使用1台局部通風機同時向2個作業的掘進工作麵供風。

　　2. 使用局部通風機通風的掘進工作麵，不得停風;因檢修、停電、故障等原因停風時，必須將人員全部撤至全風壓進風流處，並切斷電源。

　　恢複通風前，必須由專職瓦斯檢查員檢查瓦斯，隻有在局部通風機及其開關附近10m以內風流中的瓦斯濃度都不超過0.5%時，方可由指定人員開啟局部通風機。

　　二《集團公司一通三防技術管理規定》對掘進通風的有關規定

　　1. 井下局部通風必須做到雙電源、雙局部通風機，供電必須做到“三專三閉鎖”。

　　雙電源：主局部通風機電源;動力設備、備用局部通風機電源。

　　雙局部通風機：主局部通風機，備用局部通風機。主備局部通風機必須具備同等能力。

　　三專：主局部通風機必須由專用高、低壓開關;專用變壓器;專用供電線路。

　　專用變壓器最多可向4套不同掘進工作麵的局部通風機供電;備用局部通風機電源必須取自同時帶電的另一電源，當正常工作的局部通風機發生故障時，備用局部通風機能自動啟動，保持掘進工作麵正常通風。

　　三閉鎖：風電閉鎖;瓦斯電閉鎖;主備局部通風機閉鎖。

　　使用2台局部通風機同時供風的，2台局部通風機都必須同時實現風電、瓦斯閉鎖。

　　2. 風筒到掘進工作麵的距離規定

　　風筒出口到掘進工作麵迎頭的距離、混合式通風的局部通風機和風筒的安設，主、備局部通風機自動切換的交叉風筒接頭的規格和安設標準，應在作業規程中明確規定。

　　風筒出口到掘進工作麵迎頭的距離煤巷不大於5米、半煤巷不大於8米、岩巷不大於10米。風筒出口風量必須滿足局部通風設計要求，且最小不得小於100m3/min，確保工作麵和回風流中瓦斯濃度不超限，風速符合《規程》規定。

　　3. 嚴格執行風電、瓦斯電閉鎖、主備局部通風機自動切換、漏電保護試驗製度。風電、瓦斯電閉鎖每周試驗不少於一次，主備局部通風機自動切換試驗每天一次;試驗期間不得影響局部通風機正常運轉，試驗記錄存檔備查。

　　4. 煤巷、半煤岩巷和有瓦斯湧出的岩巷應采用壓入式通風;如果采用混合式，必須製定安全措施，並符合以下要求：

　　(1)製定專門的通風設計說明書，列入掘進作業規程;

　　(2)應采用“長壓短抽”的方式，壓入式通風的風筒出口或抽出式通風的風筒吸風口與掘進工作麵的距離，應分別在風流的有效射程或有效吸程範圍內，但抽出式通風的風筒吸風口與掘進工作麵的距離不得大於5m;

　　(3)掘進巷道各處的風速都必須符合《規程》規定;

　　(4)有瓦斯湧出的掘進工作麵，抽出式通風機(或除塵風機)的風筒吸風口應安設瓦斯自動監測報警斷電裝置，保證吸入風流中的瓦斯濃度不超過0.5%;

　　(5)抽出式局部通風機(或除塵風機)必須與壓入式局部通風機閉鎖聯動，當壓入式局部通風機停止運轉時，抽出式局部通風機(或除塵風機)自動停止運轉;壓入式局部通風機未啟動時，抽出式局部通風機(或除塵風機)被閉鎖，不能先啟動。

　　5. 煤巷、半煤岩巷和有瓦斯湧出的岩巷應采用壓入式通風;如果采用混合式，必須製定安全措施，並符合以下要求：

　　(1)製定專門的通風設計說明書，列入掘進作業規程;

　　(2)應采用“長壓短抽”的方式，壓入式通風的風筒出口或抽出式通風的風筒吸風口與掘進工作麵的距離，應分別在風流的有效射程或有效吸程範圍內，但抽出式通風的風筒吸風口與掘進工作麵的距離不得大於5m;

　　(3)掘進巷道各處的風速都必須符合《規程》規定;

　　(4)有瓦斯湧出的掘進工作麵，抽出式通風機(或除塵風機)的風筒吸風口應安設瓦斯自動監測報警斷電裝置，保證吸入風流中的瓦斯濃度不超過0.5%;

　　(5)抽出式局部通風機(或除塵風機)必須與壓入式局部通風機閉鎖聯動，當壓入式局部通風機停止運轉時，抽出式局部通風機(或除塵風機)自動停止運轉;壓入式局部通風機未啟動時，抽出式局部通風機(或除塵風機)被閉鎖，不能先啟動。

　　思考題

　　1. 礦井通風的任務是什麼?

　　2. 礦井中經常遇到的有毒有害氣體有哪些?

　　3. 井下氣候條件是指什麼?

　　4. 《規程》對井巷中的風速是如何規定的?

　　5. 局部通風機通風有哪幾種方式?

　　6. 回采工作麵進回風巷道有哪幾種布置方式?優缺點分別是什麼?

　　第六章 礦井瓦斯防治

　　第一節 礦井瓦斯基礎知識

　　一、瓦斯的概念和性質

　　(一)礦井瓦斯

　　礦井瓦斯是指從煤層和岩層中放出的以甲烷為主的氣體、礦井生產過程中產生的氣體和化學及生物化學作用產生的氣體的統稱，有時單獨指甲烷。

　　(二)瓦斯的性質

　　甲烷分子式為CH4，它是一種無色、無味、無嗅的氣體。在標準狀態下(氣溫為0℃，大氣壓為1.01×105Pa)，1m3甲烷的質量為0.7618kg，而1m3空氣的質量為1.293kg，因此，瓦斯比空氣輕，其相對密度為0.554。甲烷的擴散性較強，擴散速度是空氣的1.34倍。所以它能較快地散布於巷道空間，巷道頂板、冒落區頂部和無風的盲巷往往容易積聚瓦斯。

　　甲烷無毒，但空氣中甲烷濃度的升高會導致氧氣濃度的相對降低。當空氣中的甲烷濃度為43%時，氧氣濃度降至12%，人就會感到呼吸困難;當空氣中甲烷濃度為57%時，氧氣濃度降至9%，人會處於昏迷狀態。根據空氣中甲烷濃度和環境條件的不同，它可以緩慢地燃燒，也可以速燃或爆炸。

　　二、瓦斯的賦存

　　(一)瓦斯在煤層中的垂直分帶

　　在漫長地質年代中，變質作用過程中生成的瓦斯在其壓力差與濃度差的驅動下不斷向古大氣中運移，而地表空氣通過滲透和擴散也不斷向煤層深部運移，這就導致沿煤層垂深出現了特征明顯的4個分帶，即CO2——N2帶、N2帶、N2——CH4和CH4帶，如圖6-1所示。按照各帶的成因和組分變化規律，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ帶又統稱為瓦斯風化帶，瓦斯風化帶的深度視地質條件而異;第Ⅳ帶稱為甲烷帶，該帶內氣體組分中甲烷占80%以上，煤層內瓦斯含量隨深度增加而有規律地增長。

　　烷帶的上界可以按照下列條件確定：

　　瓦斯壓力p=0.15~0.2MPa(絕對壓力);

　　甲烷組分CH4≥80%;

　　瓦斯含量(煤芯中的甲烷含量)x：

　　氣煤x=1.5~2.0m3/t可燃物;

　　肥煤與焦煤x=2.0~2.5m3/t可燃物;

　　瘦煤x=2.5~3.0m3/t可燃物;

　　貧煤x=3.0~4.0m3/t可燃物;

　　無煙煤x=5.0~7.0m3/t可燃物;

　　相對瓦斯湧出量q=2~3m3/t煤。

　　圖6-1 煤層瓦斯垂直分帶圖

　　Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ——瓦斯風化帶;Ⅳ——甲烷帶

　　確定瓦斯風化帶和瓦斯帶的深度是很重要的，因為在瓦斯帶內，煤層中瓦斯含量、瓦斯壓力以及在開采條件變化不大的前提下的瓦斯湧出量都隨著深度的增加而有規律的增大。研究這些規律及影響因素，是防治礦井瓦斯災害的基本工作之一。

　　(二)瓦斯在煤層中的賦存狀態

　　瓦斯在煤層中有兩種賦存狀態，如圖6-2所示。

　　圖 6-2 煤層瓦斯賦存狀態示意圖

　　1——遊離瓦斯;2——吸著瓦斯;3——吸附瓦斯;4——煤體;5——孔隙

　　在煤體內小孔以上包括裂隙空間內的瓦斯主要呈遊離狀態，稱為遊離狀態瓦斯或者自由瓦斯;另一種稱為吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表麵上和煤的微粒內部，占據著煤分子結構的空位或煤分子之間的空間。煤體中瓦斯存在的狀態不是固定不變的，而是處於不斷交換的動平衡狀態，當條件發生變化時，這一平衡就會被打破。由於壓力降低或溫度升高使一部分吸附瓦斯轉化為遊離瓦斯的現象，叫做瓦斯解吸。由於壓力增高或溫度降低使一部分遊離瓦斯轉化為吸附瓦斯的現象叫做瓦斯吸附。

　　三、瓦斯湧出

　　在煤礦開采過程中，由於煤層被破壞和煤層原始應力狀態的改變，賦存在煤層中的瓦斯緩慢地、連續地、長時間地湧入開采空間的現象稱為礦井瓦斯湧出。瓦斯湧出有普通湧出和特殊湧出。特殊湧出是指大量的瓦斯突然、集中釋放出來並伴隨有強烈的動力效應，主要有瓦斯噴出和煤與瓦斯突出。

　　(一)煤層瓦斯含量

　　煤層瓦斯含量指煤層在自然條件下單位重量或單位體積所含有的瓦斯量，一般用m3/t或m3/m3表示。煤層瓦斯含量包括遊離瓦斯和吸附瓦斯兩部分，其中遊離瓦斯約占10%～20%，吸附瓦斯約占80%～90%。

　　煤層瓦斯含量的大小決定於兩個方麵的因素，一是在成煤過程中伴生的氣體量和煤的含瓦斯能力，二是煤係地層保存瓦斯的條件。

　　1. 煤的變質程度

　　煤的變質程度決定了成煤過程中伴生的氣體量和煤的含瓦斯能力。煤的變質程度越高，生成的氣體量就越大，煤的微孔隙就越多，總的表麵積就越大(1kg煤的孔隙表麵積可達200m2)，吸附瓦斯的量就越大，含瓦斯能力就越強。因此，在其他條件相同的情況下，變質程度高的煤層，瓦斯含量就大。煤的變質程度增高的順序是：褐煤、煙煤、無煙煤。根據實驗室測定：煤層含有瓦斯的最大能力，一般不超過60m3/t。

　　此外，煤層中的灰分和雜質會降低煤層吸附瓦斯的能力。煤中的水分，不僅占據了孔隙空間，也占據了煤的孔隙表麵，降低了煤的含瓦斯能力。

　　2. 煤係地層保存瓦斯的條件

　　煤層瓦斯含量的大小，主要取決於煤係地層保存瓦斯的條件。

　　(1)煤層有無露頭。煤層有無露頭對煤層瓦斯含量有很大影響。有露頭時一般存在著瓦斯風化帶，在該帶內瓦斯沿煤層向大氣中運移阻力較小，煤層的瓦斯很容易放散到大氣中去。所以，地表有煤層露頭時，該煤層的瓦斯含量會很低。例如中梁山煤田，煤層稱覆舟狀背斜構造，無煤層露頭，上覆岩層被透氣性差的石灰岩封閉，煤層瓦斯含量大。該煤田南主井馬頭門向南掘進20m揭穿K9煤層時曾發生煤與瓦斯突出事故。

　　(2)煤層埋藏深度。煤層埋藏深度增加，保存瓦斯的條件就變好，煤層吸附瓦斯的能力就加大，瓦斯放散就越困難，在瓦斯帶內，煤層的瓦斯含量和瓦斯壓力隨埋藏深度的增加而增加。瓦斯壓力梯度是指煤層埋藏深度每增加lm，煤層內瓦斯壓力的增加值。

　　(3)圍岩的透氣性。煤層上覆和下伏岩層的透氣性，對煤層瓦斯含量有很大影響。煤層被透氣性很低的岩層包圍，煤層的瓦斯放散不出去，瓦斯含量就高;反之，瓦斯含量就低。

　　(4)煤層的地質史。成煤有機物沉積後，直到現今的變質作用階段，經曆了漫長的地質年代。其間，地層多次下降或上升，覆蓋層加厚或遭受剝蝕，海相與陸相交替變化並伴有地質構造運動等。這些地質過程的形式和持續的時間對煤層瓦斯含量影響很大。一般來說，以下降、覆蓋層加厚和海相沉積為主要變化的地質活動過程，會導致煤層瓦斯含量增高;反之，煤層瓦斯含量則降低。

　　(5)地質構造及封閉瓦斯的條件。閉合的和傾伏的背斜或穹窿，通常是儲存瓦斯的構造，在其軸部區域形成瓦斯包，即所謂“氣頂”。構造形成的煤層局部變厚的大型煤包，往往也是瓦斯包。斷層對煤層瓦斯含量的影響與其性質有關，開放性斷層(一般是指張性、張扭性或導水的壓性斷層等)會導致煤層瓦斯含量降低;封閉性斷層(壓性、壓扭性或不導水斷層)會導致煤層瓦斯含量增高。煤層傾角小，瓦斯沿層運移的路徑長，阻力大，煤層瓦斯不易流失，導致煤層瓦斯含量大;反之，則煤層瓦斯含量小。

　　地下水活躍的礦區，通常煤層的瓦斯含量小。地下水對煤層瓦斯含量的降低作用表現在3個方麵：一是長期的地下水活動，帶走了部分溶解的瓦斯;二是地下水滲透的通道，同樣可以成為瓦斯滲透的通道;三是地下水帶走了溶解的礦物，使圍岩及煤層卸壓，透氣性增大，造成了瓦斯的流失。

　　(二)礦井瓦斯湧出量

　　1. 礦井瓦斯湧出量及其表示方法

　　礦井瓦斯湧出量是指在礦井建設和生產過程中，單位時間內或單位質量煤體中釋放出的瓦斯量。瓦斯湧出量的表達方法有兩種：絕對瓦斯湧出量——單位時間內湧入巷道內的瓦斯量，以體積表示單位為m3/min，m3/d;相對瓦斯湧出量——每采一噸煤平均湧出的瓦斯量，單位是m3/t。兩者的關係為：

　　式中 qe——相對瓦斯湧出量，m3/t;

　　qa——單位時間內湧入巷道內的瓦斯量，m3/d;;

　　A——單位時間內采掘地區的產煤量，t/d。

　　必須指出的是，對於抽采瓦斯的礦井在計算礦井瓦斯湧出量時應包括抽采的瓦斯量。

　　2. 礦井瓦斯湧出來源

　　掌握礦井瓦斯湧出的來源，是實行瓦斯分源治理的前提條件。按照瓦斯湧出地點和分布狀況，瓦斯湧出來源可分為：

　　(1)煤岩壁瓦斯湧出。即從采掘工作麵及巷道周圍的煤壁中湧出的瓦斯。

　　(2)采落煤炭瓦斯湧出。即采掘工作麵進行采煤和掘進時從落煤中湧出的瓦斯。

　　(3)采空區的瓦斯湧出。即從采空區的頂底板和浮煤中湧出的瓦斯。

　　(4)鄰近煤層瓦斯湧出。即從鄰近煤層中的煤岩壁、巷壁和落煤中湧出的瓦斯。

　　上述瓦斯構成了礦井瓦斯湧出總量，它們各自在總量中所占比例大小隨著生產條件的改變而改變，其測定方法是：在全礦同時測定各區域的絕對瓦斯湧出量，然後分別計算出各自所占的百分比。通過對瓦斯湧出來源及構成比例關係的分析，可以找出主要瓦斯湧出源，並采取相應措施進行重點控製與管理，盡量減少其湧出量。

　　3. 影響礦井瓦斯湧出量的主要因素

　　礦井瓦斯湧出量並不是固定不變的，它隨自然條件和開采技術條件的變化而變化。

　　(1)煤層和圍岩的瓦斯含量。它是影響礦井瓦斯湧出量的決定因素。煤層瓦斯含量與噸煤瓦斯湧出量雖然單位相同，但其意義卻不同，而且數值上也不等。被開采煤層的原始瓦斯含量越高，其湧出量就越大。如果開采煤層附近有瓦斯含量大的圍岩或煤層(通常稱為鄰近層)，由於采動影響，鄰近層中的瓦斯就會沿采動裂隙湧入開采空間，有可能導致實際瓦斯湧出量大於開采煤層的瓦斯含量。

　　(2)開采深度。在甲烷帶內，隨著開采深度的增加，相對瓦斯湧出量增大，這是因為煤層和圍岩的瓦斯含量隨深度而增加的緣故。同時，由於開采深度的增加，煤層和圍岩的透氣性減小，開采導致圍岩鬆動瓦斯湧出量增大。

　　(3)地麵大氣壓力的變化。正常情況時，采空區及裂隙中的瓦斯壓力與巷道內空氣的壓力處於相對平衡的狀態。當大氣壓力突然降低時，就會破壞原來的平衡狀態，瓦斯湧出的數量就會增大;反之，瓦斯湧出量變小。因此，當地麵大氣壓突然下降時，必須百倍警惕，加強對采空區和密閉區等附近的瓦斯檢查;否則，可能造成重大事故。

　　(4)開采規模。開采規模是指礦井的開采深度、開拓開采的範圍以及礦井產量。開采深度越大，煤層瓦斯含量越高，瓦斯湧出量就越大;開拓與開采範圍越大，瓦斯湧出的暴露麵積越大，其湧出量就越大;在其他條件相同時，產量高的礦井其瓦斯湧出量一般較大。

　　(5)開采程序。厚煤層分層開采時，第一分層(上分層)的瓦斯湧出量大，這是由於采動影響，其他分層中的瓦斯也會沿裂隙滲出的緣故。顯然，對頂底部鄰近層都已采過的煤層，其開采過程中的瓦斯湧出量會顯著地減少。 .

　　(6)采煤方法與頂板管理。機械化采煤時，煤的破碎較嚴重，瓦斯湧出量高;水力采煤時，水包圍著采落的煤體，對其中的瓦斯的排出起阻礙作用，導致濕煤中殘餘的瓦斯含量增大，其瓦斯湧出量較小。采用全部陷落法管理頂板時，由於能夠造成頂底板更大範圍的鬆動，以及采空區存留大量散煤等原因，其瓦斯湧出量比采用充填法管理頂板時要高。另外，回采率低的采煤方法，瓦斯湧出量相對就高。

　　(7)生產工序。同一采麵，爆破或割煤時的瓦斯湧出量最高，較該麵平均湧出量可高出一倍或幾倍。

　　(8)通風壓力。采用負壓通風(抽出式)的礦井，風壓越高瓦斯湧出量越大，而采用正壓通風(壓入式)的礦井，風壓越高瓦斯湧出量越小。主要是風壓與瓦斯湧出壓力相互作用的結果。

　　(9)采空區管理。一般來說，多數采空區都積存有大量瓦斯，其管理方法及好壞程度對瓦斯湧出量影響很大。例如，該封閉而未封閉或密閉質量很差，就會造成采空區瓦斯向外湧出。對采空區進行合理抽采就會降低礦井的實際瓦斯湧出量。

　　總之，礦井瓦斯湧出量的影響因素很多，但有主有次，應根據不同礦井的具體條件，找出其主要因素及影響規律，以製定和采取針對性的防治措施。

　　4. 礦井瓦斯等級的劃分

　　世界主要產煤國家大多根據礦井瓦斯湧出形式和湧出量的大小，將礦井分成不同的瓦斯等級，進行分級管理。礦井瓦斯等級是礦井瓦斯湧出量大小和安全程度的基本標誌。由於不同煤田瓦斯生成與賦存的條件不同，開采時不同礦井的瓦斯湧出量就有很大差異。為保障安全生產，並做到經濟合理，所選用的通風設備、通風要求及有關管理製度都應有所不同。因此，根據瓦斯湧出量和湧出形式將礦井瓦斯劃分為不同等級，對礦井瓦斯實行分級管理，是十分必要的。《規程》第一百三十三條規定，一個礦井中隻要有一個煤(岩)層發現瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井。瓦斯礦井必須依照礦井瓦斯等級進行管理。礦井瓦斯等級，根據礦井相對瓦斯湧出量、礦井絕對瓦斯湧出量和瓦斯湧出形式劃分為：

　　(1)低瓦斯礦井：礦井相對瓦斯湧出量小於或等於10m3/t且礦井絕對瓦斯湧出量小於或等於40m3/min。

　　(2)高瓦斯礦井：礦井相對瓦斯湧量大於10m3/t或礦井絕對瓦斯湧出量大於40m3/min。

　　(3)煤(岩)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井。

　　《規程》規定：每年必須對礦井進行瓦斯等級和二氧化碳湧出量的鑒定工作，報省(自治區、直轄市)煤炭管理部門審批，並報省(自治區、直轄市)煤礦安全監察機構備案。

　　第一百三十四條規定，低瓦斯礦井中，相對瓦斯湧出量大於10m3/t或有瓦斯噴出的個別區域(采區或工作麵)為高瓦斯區，該區應按高瓦斯管理。

　　第一百七十六條規定，礦井在采掘過程中，隻要發生過1次煤(岩)與瓦斯突出，該礦井即為突出礦井，發生突出的煤層即為突出煤層。

　　礦井設計前，地質勘探部門應提供各煤層的瓦斯含量資料，礦井瓦斯湧出量和瓦斯等級在設計任務書中確定。

　　第二節 瓦斯爆炸及其防治

　　礦井瓦斯爆炸是煤礦特有的後果極其嚴重的一種災害。這種災害發生時，不僅能造成眾多人員傷亡，而且會嚴重摧毀井下生產設施。有時會引起煤塵爆炸和井下火災，從而加重災害程度，使生產難以在短期內恢複。

　　一、瓦斯爆炸的危害性

　　瓦斯爆炸時會產生三個致命的因素：火焰鋒麵、衝擊波和井巷大氣成分的變化。

　　1. 火焰鋒麵

　　試驗研究表明，當瓦斯濃度為9.5%時，爆炸時產生的瞬時溫度，在自由空間可達1850℃，在封閉的空間內高達2650℃。由於井下巷道是半封閉空間，其內的瓦斯爆炸溫度在1850℃與2650℃之間，而這樣高的溫度，不僅會燒傷人員、燒壞設備，還可能引起井下火災，擴大災情。

　　2. 衝擊波

　　瓦斯爆炸產生的高溫，會使氣體突然膨脹引起氣體壓力的驟然增大，再加上爆炸波的疊加作用或瓦斯連續爆炸，爆炸產生的衝擊壓力會越高。據測定，瓦斯爆炸後的壓力約為爆炸前的10倍。在高溫高壓的作用下，爆源處的氣體以每秒幾百米的速度向前衝擊。瓦斯爆炸時，常常伴生兩種衝擊。

　　(1)正向衝擊。在爆炸產生的高溫、高壓作用下，爆源附近的氣體以極大的速度向四周擴散，在所經過的路程上形成威力巨大的衝擊波的現象。稱為正向衝擊。

　　發生正向衝擊時，由於衝擊氣流具有高溫、高壓，因此能夠造成人員傷亡，巷道和器材設施的破壞，能揚起大量煤塵使之參與爆炸，產生更大的破壞力，還可能點燃坑木或其他可燃物而引起火災。

　　(2)反向衝擊。爆炸發生後由於爆炸氣體從爆源處高速向外衝擊，加上爆炸後生成的一部分水蒸氣又很快冷卻和凝聚，因而，在爆源附近就形成了氣體稀薄的低壓區。這樣，在壓差的作用下爆炸氣體就會連同爆源外圍的氣體又以極高的速度反向衝回爆炸地點，這一過程稱為反向衝擊。

　　雖然反向衝擊的力量較正向衝擊的力量小，但由於它是沿著已經遭受破壞的區域內的反衝，所以其破壞性更大。尤其應當指出的是，如果反向衝擊的空氣中含有足夠的瓦斯和氧氣，而爆源附近的火源尚未熄滅，或有因爆炸而產生的新火源存在時，就可能造成二次爆炸。

　　3. 井巷氣體成分變化

　　瓦斯爆炸後，將產生大量有害氣體，據分析，瓦斯爆炸後的空氣成分為：氧氣6%～10%、氮氣82%～88%、二氧化碳4%～8%、一氧化碳2%～4%。爆炸後生成的如此大量的一氧化碳是造成人員大量傷亡的主要原因。如果有煤塵參與爆炸，一氧化碳的生成量就會更大，危害就更為嚴重。統計資料表明，在發生的瓦斯、煤塵爆炸事故中，死於一氧化碳中毒的人數占總死亡人數的70%以上。因此《規程》規定，入井人員必須佩戴自救器。

　　二、瓦斯爆炸的基本條件

　　瓦斯爆炸必須具備下麵3個基本條件。

　　1. 一定的瓦斯濃度

　　(1)瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸具有一定的濃度範圍，隻有在這個濃度範圍內，瓦斯才能夠爆炸，這個範圍稱為瓦斯爆炸的界限。最低爆炸濃度叫爆炸下限;最高爆炸濃度叫爆炸上限，在新鮮空氣中，瓦斯爆炸的界限一般認為是5%～16%。

　　(2)瓦斯在不同濃度時的燃爆特性。當瓦斯濃度低於5%時，由於參加化學反應的瓦斯較少，不能形成熱量積聚。因此，不能爆炸，隻能燃燒。燃燒時，在火焰周圍形成比較穩定的、呈現藍色或淡青色的燃燒層。

　　當瓦斯濃度達到5%(下限)，瓦斯就能爆炸;濃度在5%～9.5%時，爆炸威力逐漸增強;在濃度為9.5%時，因為空氣中的全部瓦斯和氧氣都能參加反應，所以，這時的爆炸威力最強(這是地麵條件下的理論計算。在煤礦井下，通過實驗和現場測定，爆炸威力最強烈的實際瓦斯濃度為8.5%左右。這是因為井下空氣氧濃度減少，濕度較大，含有較多的水蒸氣，氧化反應不可能進行得十分充分的緣故);瓦斯濃度在9.5%～16%(上限)時，爆炸威力呈逐漸減弱的趨勢;當濃度高於16%時，由於空氣中的氧氣不足，滿足不了氧化反應的全部需要，隻能有部分瓦斯與氧氣發生反應，所生成的熱量被多餘的瓦斯和周圍介質吸收而降溫，所以也就不能發生爆炸。

　　2. 一定的引火溫度

　　瓦斯爆炸的第二個基本條件是高溫火源的存在。點燃瓦斯所需的最低溫度，稱為引火溫度。瓦斯的引火溫度一般認為是650～750℃。明火、煤炭自燃、電氣火花、赤熱的金屬表麵、吸煙、放炮、安全燈網罩、架線火花、甚至撞擊和摩擦產生的火花等都足以引燃瓦

　　斯。因此，消滅井下一切火源是防止瓦斯爆炸的重要措施之一。

　　3. 充足的氧氣含量

　　實驗表明，瓦斯爆炸界限隨著混合氣體中氧氣濃度的降低而縮小，氧氣濃度降低時，瓦斯爆炸下限緩緩地提高，而瓦斯爆炸的上限則迅速下降，當氧氣濃度降到12%時，混合氣體中的瓦斯就失去了爆炸性，遇火也不會爆炸。

　　由於氧氣含量低於12%時，短時間內就能導致人窒息死亡，因此《規程》規定，井下工作地點的氧氣含量不得低於20%，而且在正常生產的礦井中，采用降低空氣中的氧氣含量來防止瓦斯爆炸是沒有實際意義的。但是，對於已封閉的火區，采取降低氧氣含量的措施，卻有著十分重要的意義，因為火區內往往積存有大量瓦斯，且有火源存在，如果不按規定封閉火區或火區封閉不嚴造成大量漏風，就有發生爆炸的可能。

　　三、瓦斯爆炸的影響因素

　　瓦斯爆炸的基本條件受到諸多因素影響，以下就爆炸界限和引火溫度兩個方麵介紹。

　　1. 影響爆炸界限的因素

　　爆炸界限也稱為爆炸極限，其含義是可燃氣體與空氣或氧氣混合後，遇有引火源會產生爆炸現象的可燃氣體的極限濃度，即在某一極限濃度之內的混合氣體，爆炸會自行蔓延開來。可能產生爆炸的可燃氣體的最低極限濃度稱為爆炸下限;最高極限濃度稱為爆炸上限。影響瓦斯爆炸界限的主要因素有可燃性氣體、煤塵、惰性氣體及混合氣體的溫度等。

　　(1)可燃性氣體的混入。在瓦斯和空氣的混合氣體中，如果有一些可燃性氣體(如硫化氫、乙烷等)混入，則由於這些氣體本身具有爆炸性，不僅增加了爆炸氣體的總濃度，而且會使瓦斯爆炸下限降低，從而擴大了瓦斯爆炸的界限。

　　表6-1為常見的幾種可燃性氣體的爆炸界限。經計算表明，這些可燃性氣體的混入都能使瓦斯爆炸界限擴大。因此，當井下發生火災或可能產生其他可燃性氣體時，即使平時瓦斯湧出量不大的礦井、采區或工作麵，也可能發生瓦斯爆炸，對此應引起特別注意。

　　表6-1 煤礦內常見可燃氣體的爆炸上限和下限

　　(2)爆炸性煤塵的混入。多數礦井的煤塵具有爆炸性。當瓦斯和空氣的混合氣體中混入有爆炸性危險的煤塵時，由於煤塵本身遇到火源會放出可燃性氣體，因而會使瓦斯爆炸下限降低。根據實驗，空氣中煤塵含量為5g/m3時，瓦斯的爆炸下限降低到3%;煤塵含量為8g/m3時，瓦斯爆炸下限降低到2.5%。顯然，正常情況下，空氣中的煤塵含量達到這樣高是不可能的，但當沉積煤塵被爆風吹起時，達到這樣高的煤塵含量卻十分容易。因此，對於有煤塵爆炸危險的礦井，做好防塵工作，從防止瓦斯爆炸的角度來講也是十分重要的。(3)惰性氣體的混入。惰性氣體是指不太容易與其他分子結合、化學性質不太活潑的氣體，如氮氣、二氧化碳等。瓦斯和空氣的混合氣體中，混入惰性氣體將使氧氣的含量降低，可以縮小瓦斯的爆炸界限，降低瓦斯爆炸的危險性。

　　(4)氧濃度。氧濃度爆炸臨界點是指氧濃度與可燃氣體混合發生爆炸的最低氧濃度。它與混合氣體中的惰性氣體種類有關，也與爆炸點溫度有關。常溫下甲烷的爆炸界限與混合氣體中氧濃度關係見圖，該圖呈三角形，所以也稱之為爆炸三角形。它的三個頂點BCE分別為甲烷與空氣混合時爆炸下限B(5%CH4，19.88%O2)、上限C(15%CH4，17.79%O2)和爆炸臨界點E。在標準大氣壓、20℃條件下，混合氣體中惰性氣體為N2時，氧濃度失爆臨界點也稱為失爆氧濃度為9.47%;若為CO2時，臨界點為12.32%，如圖6-3所示。

　　圖6-3 甲烷爆炸界限與氧濃度關係曲線(常溫常壓下)

　　1——烷空氣體爆炸危險區;2——不可能存在的烷空氣體區;3——甲烷濃度不足爆炸區;

　　4——甲烷濃度過高不爆區;5——貧氧窒息不爆區;BE——爆炸下限界線;CE——爆炸上限界線;

　　ECO2——在烷空氣中摻入CO2時爆炸臨界點;EN2——在烷空氣中摻N2時爆炸臨界點

　　(5)環境溫度。烷空混合氣體的爆炸界限同環境溫度的關係如表6-2所示。從中可以看出，隨著溫度的升高，甲烷爆炸下限下降、上限升高，即爆炸的範圍擴大。

　　2. 影響引火溫度的因素

　　影響瓦斯爆炸引火溫度的主要原因有瓦斯濃度、混合氣體壓力及火源性質等。

　　(1)瓦斯濃度。不同的瓦斯濃度，所需要的引火溫度也不同。一般來說，瓦斯濃度在7%～8%時，其引火溫度最低。高於這個濃度，所需引火溫度就增高，這是因為瓦斯的熱容量較大、吸收的熱量較多的緣故;當瓦斯濃度過低時，也不易引燃，所需引火溫度也比較高。

　　(2)混合氣體壓力。混合氣體的壓力越大，引火溫度就越低。例如，當瓦斯與空氣混合氣體的壓力為9.8kPa時，引火溫度為700℃;壓力為274.2kPa時，引火溫度為460℃。當混合氣體瞬間被壓縮到原來體積的1/20時，混合氣體由於被壓縮自身產生的熱量，就能使其自行爆炸。

　　引火溫度隨著混合氣體壓力的增加而降低，這對加強爆破管理很有指導意義。因為爆破時能造成很大的氣體壓力，大大降低了引火溫度，因而就比較容易引起瓦斯爆炸事故。

　　(3)火源性質。火源有多種，不同的火源有不同的性質，它們的溫度、存在時間及表麵積等也都不同，而這些都能對瓦斯爆炸的引火溫度產生很大的影響。

　　① 瓦斯爆炸的感應期。在一定溫度條件下，火源的表麵積越大，火源存在時間越長，就越容易引爆瓦斯;反之，即使火源的溫度很高，若存在時間短，也不能使瓦斯引爆，這是因為瓦斯的熱容量比較大，即使達到爆炸濃度的瓦斯遇到高溫火源，也並不能立即發生爆炸，而需要延遲一個很短的時間，瓦斯的這種延遲一個很短時間才爆炸的現象，稱為引火延遲現象。引火延遲的時間稱為瓦斯爆炸的感應期。感應期的長短與瓦斯濃度、引火溫度有密切關係，瓦斯濃度越高，感應期越長;引火溫度越高，感應期越短。

　　② 感應期的作用。

　　首先，利用這一特性，通過縮短高溫火源的存在時間，使其不超過瓦斯爆炸的感應期，可以減少或消除瓦斯爆炸的可能性：現在煤礦使用的毫秒雷管和安全炸藥，在一定程度上就是根據瓦斯爆炸感應期這一特性研製生產的。雖然在爆破時炸藥的爆炸溫度能達2000℃左右，但是這一高溫存在的時間極短(通常僅為千分之幾秒)，小於瓦斯爆炸的感應期，不會引起瓦斯爆炸;當然，如果炸藥質量不合格或炮泥裝填不合乎要求。爆炸後高溫氣體存在的時間就能延長，當超過感應期時即會造成瓦斯爆炸事故。礦用安全電氣設備在發生故障時能迅速斷電，由於其斷電的時間小於感應期，因而不會導致瓦斯爆炸。

　　其次，根據瓦斯爆炸感應期這一特性，對一些存在或停留時間較長(超過感應期)的高溫火源，如明火、電火、灼熱金屬板(網)、摩擦火花等，在瓦斯礦井中都要嚴加禁止。

　　應當指出，瓦斯爆炸的感應期也並不是固定不變的。混合氣體的壓力增高時，感應期就會縮短或消失。例如，井下爆破時，由於爆破衝擊壓縮作用而使混合氣體壓力增大，瓦斯爆炸的感應期將會縮短。因此，加強井下爆破管理是十分必要的。

　　綜上所述，由於瓦斯爆炸的3個基本條件中的一些數值受很多因素影響，會在較大範圍內發生變化，加上礦井通風和瓦斯湧出量的不穩定性，所以《規程》對井下各地點的瓦斯濃度及可能產生的火源都作了嚴格的限製和規定，這是十分必要的，必須認真執行。

　　四、瓦斯爆炸的傳播過程

　　根據爆炸傳播的速度可將瓦斯爆炸分為以下3類：

　　爆燃——傳播速度為每秒束十厘米至數米;

　　爆炸——傳播速度為每秒數十米至數百米;

　　爆轟——傳播速度超過聲速，可達每秒數千米。

　　1. 爆燃和爆炸的傳播過程

　　甲烷與空氣的混合物稱為烷空氣體。假如在可爆炸的甲烷濃度氣體中出現了點火源且點火源的能量足以引起甲烷的燃燒，則此氣體在火源點被點燃形成最初的火焰，在大氣壓的條件下，該火焰厚度非常薄，僅0.1~0.01mm，它是一個燃燒帶並在空氣中傳播。圖6-4是烷空氣體一維燃燒波的傳播過程火焰結構。

　　圖6-4 一維燃燒波的傳播和構造示意圖

　　燃燒帶由預熱帶和反應帶組成，它傳入未燃的烷空氣體處的溫度為T0，，首先在預熱帶內將未燃燒的烷空氣體處預熱到溫度Ti，Ti是溫度變化曲線的拐點，接近於著火溫度，此時開始進行放熱的化學反應，形成反應帶，反應帶結束處溫度達Tb;在甲烷濃度變化曲線的預熱帶內，由於氣體向反應帶擴散，其濃度緩慢下降，當進入反應帶，因為燃燒反應的進行，甲烷被燃燒掉，所以其濃度急劇減小;中間產物濃度曲線在反應帶中央為最高，它的兩側大致呈正態分布。

　　2. 爆轟的傳播過程

　　爆轟波理論認為：爆轟波是由一個以爆轟速度運動著的激波和激波後被加熱、壓縮的氣體組成。爆轟比爆燃更猛烈，特別是高壓與衝擊波會導致嚴重的後果。激波為烷空氣體的化學反應創造了條件，而烷空氣體進行化學反應釋放的能量連續向前傳遞一壓縮波並支持者激波，保持激波的穩定不變，使爆轟傳播到可爆烷空氣體占據的全部空間。

　　3. 反向衝擊

　　爆炸發生時，爆源附近的氣體向外衝出，加之反應產物生成的水蒸氣凝結成液態，體積縮小，在爆源附近形成負壓區，因此，爆炸又從外圍反向衝回爆源，這種現象稱為反向衝擊。 雖然這種衝擊比正向衝擊的力量和破壞力小，但是，由於它是作用在已遭破壞的井巷基礎之上的，所以破壞更為嚴重。反向衝擊的另一個破壞是當氣體中含有的烷空氣體仍然在爆炸範圍時，可能造成二次爆炸，破壞作用更劇烈。

　　五、防止瓦斯爆炸的主要技術措施

　　預防瓦斯爆炸的技術措施主要包括3個方麵：防止瓦斯積存與超限;防止引燃火源;防止瓦斯爆炸事故擴大的措施。

　　(一)防止瓦斯積存與超限

　　所謂瓦斯積存是指局部(體積不超過0.5m3)瓦斯濃度超過2%的現象。每一礦井必須從采掘工作、生產管理上采取措施，防止瓦斯積存。因此，防止瓦斯積存的根本措施是避免這些異常的發生，或一旦出現異常，必須及時采取措施，在未造成事故或災害前使其恢複正常;如果經處理不能使之恢複正常，應將其控製在局部地點，使異常局部化，並在異常區采取措施杜絕一切可能產生的火源或撤人，以策安全。

　　1. 搞好通風

　　有效地通風是防止瓦斯積聚的最基本最有效方法。瓦斯礦井必須做到風流穩定，有足夠的風量和風速，避免循環風，局部通風機風筒末端要靠近工作麵，放炮時間內也不能中斷通風，向瓦斯積聚地點加大風量和提高風速，等等。

　　2. 及時處理局部瓦斯積存

　　生產中容易積存瓦斯的地點有：采煤工作麵上隅角，獨頭掘進工作麵的巷道隅角，頂板冒落空洞內，低風速巷道頂板附近，停風的盲巷內，綜放工作麵放煤口及采空區邊界處，以及采掘機械切割部分周圍，等等。及時處理局部積存的瓦斯是礦井日常瓦斯管理的重要內容之一，也是預防瓦斯爆炸事故，搞好安全生產的關鍵工作。

　　(1)采煤工作麵上隅角瓦斯積存的處理

　　我國煤礦處理采煤工作麵上隅角瓦斯積聚的方法很多，大致有以下幾種：

　　① 增風吹散法。在工作麵上隅角附近設置木板隔牆和帆布風障。此法多用於工作麵瓦斯湧出量不大(小於2~3m3/min)，上隅角瓦斯濃度超限不多時，如圖6-5(a)所示。

　　② 負壓引排法。在工作麵瓦斯湧出量大、回風流瓦斯超限、煤炭無自燃發火危險而且區段采空區無煤柱的情況下，可控製上階段以采區段密閉牆的漏風，改變采空區漏風方向，將采空區的瓦斯直接排入回風道。

　　③ 上隅角排放瓦斯。每隔一段距離在上隅角設置木板隔牆(或風障)，敷設鐵管利用風壓差，將上隅角積聚的瓦斯排放到回風口50~100m處，如圖6-5(b)。

　　a 增風吹散法 b 上隅角排放瓦斯

　　圖6-5 采煤工作麵上隅角瓦斯積聚處理方法

　　(2)綜采工作麵瓦斯積聚的處理

　　綜采工作麵由於產量高，推進速度快，不但瓦斯湧出量大，而且容易發生回風流瓦斯超限和機組附近局部瓦斯積存。處理高瓦斯礦井綜采工作麵的瓦斯湧出和積聚，已成為提高工作麵產量的重要任務之一。目前采取的措施有：

　　① 加大工作麵風量。

　　② 防止采煤機附近的瓦斯積聚。可采取以下措施：增加工作麵風速或采煤機附近風速。國內外有些研究人員認為，隻要采區有效的防塵措施，工作麵最大允許風速可提高到6m/s。

　　(3)頂板附近瓦斯層狀積聚的處理

　　如果瓦斯湧出量較大，風速較低，在巷道頂板附近就容易形成瓦斯層狀積聚。厚度由幾厘米到及時厘米，層長度由幾米到幾十米。層內瓦斯濃度由下向上逐漸增大。預防和處理層狀瓦斯積聚的方法主要有：

　　① 加大巷道的平均風速，使瓦斯與空氣充分紊流混合。一般認為，防止瓦斯層狀積聚的平均風速不得低於0.5~1m/s。

　　② 加大頂板附近的風速。

　　③ 瓦斯源封閉隔絕。如果集中瓦斯源的湧出量不大時，可采用木板和黏土將其充實隔絕，或注入砂漿等凝固材料，堵塞較大裂隙。

　　(4)頂板冒落空洞內瓦斯積聚的處理

　　常用的方法有：用沙土將冒落空間填實，用導風板或風筒接岔(俗稱風袖)引入風流吹散瓦斯。

　　3. 瓦斯抽采

　　這是瓦斯湧出量大的礦井或采空區防止瓦斯積聚的有效措施。

　　4. 經常檢查瓦斯濃度和通風狀況

　　這是及時發現和處理瓦斯積聚的前提，瓦斯燃燒和爆炸事故統計資料表明，大多數這類事故都是由於瓦斯檢查員不負責，玩忽職守，沒有認真執行有關瓦斯檢查製度造成的。

　　(二)嚴格執行瓦斯檢查製度

　　嚴格執行《規程》關於礦井瓦斯檢查製度是及時發現和處理瓦斯超限、瓦斯積存和防止瓦斯事故的前提。礦長、礦總工程師每日應審閱通風瓦斯日報，下井時必須攜帶瓦斯檢定儀進行瓦斯檢查，掌握瓦斯動態規律，發現問題及時處理。

　　(三)防止瓦斯引燃措施

　　防止瓦斯引燃的原則是：嚴禁和杜絕一切非生產性火源;嚴格管理和限製生產中可能出現的火、熱源。

　　1. 關於井下可能產生火源的規定

　　《規程》規定：嚴禁攜帶煙草和點火物品，嚴禁穿化纖衣服(第10條);必須有防止煙火進入礦井的安全措施(第219條);井口房和通風機房附近20m內，不得有煙火或用火爐取暖;井下和井口房內不得從事電焊、氣焊和噴燈焊接等工作;井下嚴禁使用燈泡取暖和使用電爐(第220~223條);礦燈應保持完好，出現電池漏液、亮度不夠、電線破損、燈鎖失效、燈頭密封不嚴、燈頭圈鬆動、玻璃破裂等情況時，嚴禁發放，嚴禁使用礦燈人員拆開、敲打、撞擊礦燈。礦燈必須裝有可靠的短路保護裝置，高瓦斯礦井應裝有短路保護器(第475條);任何人發現井下火災時，應視火災性質、災區通風和瓦斯情況，立即采取一切可能的方法直接滅火，控製火勢，並迅速報告礦調度室(第244條);嚴格井下火區管理(第246 ~250條)。

　　2. 關於井下爆破的規定

　　井下爆破作業，必須使用煤礦許用炸藥和煤礦許用電雷管。使用煤礦許用毫秒延期電雷管時，最後一段的期時間不得超過130ms(第320條)。井下爆破工作必須由專職爆破工擔任。在煤(岩)與瓦斯(二氧化碳)突出煤層中，專職爆破工必須固定在同一工作麵工作。爆破作業必須執行“一炮三檢製”(第316條)。打眼、裝藥、封泥和爆破等都必須符合第327條~342條規定，嚴禁采用糊炮或明火爆破崩落卡在煤眼裏的煤和矸石。

　　3. 關於井下電氣設備隔爆性能的規定

　　井下電氣設備的選擇必須符合第444條規定;井下不得帶電檢修、搬遷電氣設備、電纜和電線(第445條)。防爆電氣設備入井前，應檢查其“產品合格證”、“煤礦礦用產品安全標誌”及安全性能;檢查合格並簽發合格證後，方準入井。井下防爆電氣設備的運行、維護和修理，必須符合防爆性能的各項技術要求。防爆性能遭受破壞的電氣設備，必須立即處理或更換，嚴禁繼續使用(第489條)。礦井應按第490規定對電氣設備和電纜進行檢查、調整。井下供電應做到：無“雞爪子”，無“羊尾巴”，無明接頭;有過流和漏電保護、有螺絲和彈簧墊，有密封圈和擋板，有接地裝置;電纜懸掛整齊，設備硐室清潔整齊;防爆裝置全、絕緣用具全、圖紙資料全;堅持使用檢漏繼電器，堅持使用煤電鑽綜合保護，堅持使用局部通風機風電閉鎖。為消除雜散電流引起的火源，井下首先應該普查雜散電流的分布及其產生的原因，采取有效的措施，防止雜散電流。

　　4. 防止機械摩擦火花和摩擦發熱引燃瓦斯

　　隨著礦井機械化程度的提高，機械摩擦、衝擊熱源引起的燃燒危險性日益突出。主要防治措施有：在摩擦發熱的部件上安設過熱保護裝置和溫度檢測報警斷電裝置，使用難引燃性能的合金工具，在摩擦部件金屬表麵，熔敷活性低的金屬，使之形成的摩擦火花難以引燃瓦斯，或在金屬表麵塗上塗料，防止摩擦火花的產生。對動力傳動機構產生摩擦熱處，應搞好潤滑、保養、清除汙物、嚴防異物進入等是預防這類火源的根本措施。

　　為了防止摩擦衝擊火花和過熱危害，《規程》規定：工作麵遇有堅硬夾矸或黃鐵礦結核時，應采取鬆動爆破措施處理，嚴禁用采煤機強行截割。

　　(四)防止瓦斯爆炸事故擴大的措施

　　萬一發生爆炸，應使災害波及範圍局限在盡可能小的區域內，以減少損失，為此應該事先做好以下工作：

　　1. 煤礦企業必須編製年度災害預防和處理計劃，並根據具體情況及時修改。災害預防和處理計劃由礦長負責組織實施。煤礦企業每年必須至少組織1次礦井救災演習。入井人員必隨身攜帶自救器。

　　2. 煤礦發生事故後，煤礦企業主要負責人和技術負責人必須立即采取措施組織搶救，礦長負責搶救指揮，並按有關規定及時上報。

　　3. 生產水平和采區必須實行分區通風。高瓦斯礦井、有煤(岩)與瓦斯(二氧化碳)突出危險的礦井的每個采區和開采容易自燃煤層的采區，必須設置至少1條專用回風巷;低瓦斯礦井開采煤層群和分層開采采用聯合布置的采區，必須設置1條專用回風巷。采區進、回風巷必須貫穿整個采區，嚴禁一段為進風巷、一段為回風巷。

　　4. 通風係統要簡單合理，抗災能力強。進、回風井之間和主要進、回風巷之間的每個聯絡巷中，必須砌築永久性風牆;需要使用的聯絡巷，必須安設2道聯鎖的正向風門和2道反向風門。控製風流的風門、風橋、風牆、風窗等設施必須可靠。不應在傾斜運輸巷中設置風門;如果必須設置風門，應安設自動風門或設專人管理，並有防止礦車或風門碰撞人員以及礦車碰壞風門的安全措施。開采突出煤層時，工作麵回風側不應設置風窗。

　　5. 裝有主要通風機的出風井口必須安裝防爆門，生產礦井主要通風機必須裝有反風設施，每季度應至少檢查1次反風設施，每年應進行1次反風演習;礦井通風係統有較大變化時，應進行1次反風演習。

　　6. 開采有煤塵爆炸危險的礦井，必須有預防和隔絕爆炸的措施。礦井的兩翼、相鄰的采區、相鄰的煤層、相鄰的采煤工作麵間，煤層掘進巷道同與其相連的巷道間。煤倉同與其相連的巷道間，采用獨立通風並有煤塵爆炸危險的其他地點同與其相連通的巷道間，必須用水棚或岩粉棚隔開。必須及時清除巷道中的浮煤，清掃或衝洗沉積煤塵，定期撒布岩粉;應定期對主要大巷刷漿。

　　7. 礦井必須設地麵消防水池和井下消防管路係統。每季度應對井上、下消防管路係統，防火門，消防材料庫和消防器材的設置情況進行1次檢查，發現問題，及時解決。

　　第四節 煤與瓦斯突出及其防治

　　一、概述

　　煤礦地下采掘過程中，在極短的時間內(幾秒到幾分鍾)，從煤、岩層內以極快的速度向采掘空間內噴出煤(岩)和瓦斯(CH4、CO2)的現象，稱為煤與瓦斯突出。它是另一類型的瓦斯特殊湧出，也是煤礦地下開采過程中的一種動力現象。它所產生的高速瓦斯流(含煤粉或岩粉)能夠摧毀巷道設施，破壞通風係統，甚至造成風流逆轉;噴出的瓦斯由幾百到幾萬m3，能使井巷充滿瓦斯，造成人員窒息，引起瓦斯燃燒或爆炸，噴出的煤、岩有幾千噸到萬噸以上，能夠造成煤流埋人，猛烈的動力效應可能導致冒頂和火災事故的發生。

　　我國1950年後，隨著井田開采深度和產量的增加，突出次數逐漸增多，突出強度也有所增大，到1992年底全國已有282個突出礦井，截至1995年共發生了16000多次突出。其中突出強度在1000t以上的特大型突出共有百餘次。我國最大的一次突出發生在1975年，天府礦務局三彙壩一井的+280水平主平硐揭煤時，突出煤岩12780t，瓦斯140萬m3，為世界第二大突出。突出煤岩最多的一次突出發生在前蘇聯的加加林礦的石門揭穿厚僅1.03m的煤層時，突出煤岩14000t，瓦斯25萬m3。

　　突出的瓦斯主要為甲烷，但在法國、波蘭和我國個別礦井(如營城煤礦)都發生過煤與CO2突出。突出的固體物主要是煤或煤與岩石，鉀鹽礦井則為鹽或鹽與岩石。煤礦內單純的岩石(主要為砂岩)與瓦斯突出發生於井田深部開采時，近年有逐漸增多的趨勢。

　　突出的外部特征是：① 突出的煤、岩在高壓氣流搬運過程中，呈現分選性堆積，即近處塊度大，遠處粒度小，堆積坡度小於煤的自然安息角(一般為40°);② 突出過程中煤岩進一步被粉碎，產生極細的粉塵，有時突出的堆積物好似風力充填一樣密實;③ 突出孔洞口小肚大，呈梨型、倒瓶型，其軸線往往沿煤層傾斜向上延伸，或與傾向線成不大的夾角;④ 突出的相對瓦斯湧出量可以大於煤層的瓦斯含量。

　　我國煤與瓦斯突出發生的地點統計數據如表6-3所列。從突出次數可見，煤層平巷、煤層上山和下山發生的突出占總次數的76﹪，但突出強度較小;石門揭穿煤層時發生的突出次數雖少但強度大，我國80﹪以上的特大型突出均發生在石門揭穿煤層工作麵。采煤工作麵發生的突出占總次數的15.8﹪，近幾年采煤工作麵發生突出的次數有明顯增多的趨勢。

　　二、突出的機理

　　突出的機理是關於解釋突出的原因和過程的理論。突出是十分複雜的自然現象，它的機理還沒有統一的見解，假說很多。多數人認為，突出是地壓、瓦斯、煤的力學性質和重力綜合作用的結果。但是，對於這些因素在突出的形成和過程中的作用，則又眾說紛紜。下麵簡要介紹普遍承認的綜合作用假說。

　　在回采和掘進工作麵前方煤層內形成所謂“極限應力狀態區”，該區內煤層的完整性遭到破壞，但與圍岩還保持著力學上的聯係。煤層的穩定性由煤層內部向外逐漸下降，透氣性則逐漸增加，遊離瓦斯含量增高，產生了沿巷軸方向的瓦斯壓力梯度，此時的煤壁強度已處於一觸即潰的極限狀態。

　　當工作麵瞬間向前推進(如震動放炮時)，或煤層、圍岩的強度發生變化，或煤層突然卸壓、增壓等情況下，處於極限應力狀態的部分媒體突然破碎卸壓，發生巨響和衝擊。同時突然釋放的高壓瓦斯開始膨脹形成瓦斯流，瓦斯作用在破碎煤體上的推力向巷道自由方向突然增加幾倍到幾十倍，使破碎煤體得以隨高速瓦斯流被搬運和拋出。

　　新暴露煤體所承受支承壓力(包括前期突出所產生的動壓)如果大於煤體強度，煤體將由外向內連續剝離破碎，與此同時進一步暴露的煤壁和新破碎的煤體內的瓦斯大量湧出補充瓦斯流並運走碎煤，使突出得以向煤體深部發展。

　　在突出進行的過程中，或由於煤、岩力學性質的變化，或由於噴出物的阻塞作用，煤層能夠達到新的力學平衡時，突出得以終止。但是突出孔周圍煤壁和突出的煤炭中，還能繼續湧出大量瓦斯。因此，地壓、重力、煤的結構特點等因素，是激發突出的條件，瓦斯則是實現突出的必要條件。

　　三、突出的一般規律

　　大量突出資料的統計分析表明，突出具有一般的規律性。了解這些規律，對於製定防治突出的措施，有一定的參考價值。

　　1. 突出發生在一定的采掘深度以後。每個煤層開始發生突出的深度差別很大，最淺的礦井是湖南白沙礦務局裏王廟煤礦僅50m，始突深度最大的是撫順礦務局老虎台煤礦，達到640m。自此以下，突出的次數增多，強度增大。

　　2. 突出多發生在地質構造附近，如斷層、褶曲、扭轉和火成岩侵入區附近。據南桐礦務局統計，95﹪以上的突出(石門突出除外)發生在向斜軸部、扭轉地帶、斷層和褶曲附近。北票礦務局統計，90﹪以上的突出發生在地質構造區和火成岩侵入區。

　　3. 突出多發生在集中應力區，如巷道的上隅角，相向掘進工作麵接近時，煤層留有煤柱的相對應上、下方煤層處，回采工作麵的集中應力區內掘進時，等等。

　　4. 突出次數和強度，隨煤層厚度特別是軟分層厚度的增加而增加。煤層傾角愈大，突出的危險性也愈大。

　　5. 突出於煤層的瓦斯含量和瓦斯壓力之間沒有固定的關係。瓦斯壓力低、含量小的煤層可能發生突出;壓力高，含量大的煤層也可能不突出。因為突出是多種因素綜合作用的結果。但值得注意的是，我國30處特大型突出礦井的煤層瓦斯含量都大於20m3/t。

　　6. 突出煤層的特點是強度低，而且軟硬相間，透氣係數小，瓦斯的放散速度高，煤的原生結構遭到破壞，層理紊亂，無明顯節理，光澤暗淡，易粉碎。如果煤層的頂板堅硬致密，突出危險性增大。

　　7. 大多數突出發生在放炮和落煤工序。例如，重慶地區132次突出中，落煤時124次，占95﹪.放炮後沒有立即發生的突出，稱延期突出。延遲的時間由幾分鍾到十幾小時，它的危害性更大。

　　8. 突出前常有預兆發生，如煤體和支架壓力增大;煤壁移動加劇，煤壁向外鼓出，掉渣，煤塊進出;破裂聲，煤炮聲，悶雷聲;煤質幹燥，光澤暗淡，層理紊亂;瓦斯增大或忽大忽小;煤層增多;氣溫降低;頂鑽或夾鑽，等等。熟悉或掌握本礦的突出預兆，對於及時撤出人員，減少傷亡，有重要意義。

　　四、防治煤與瓦斯突出的主要技術措施

　　開采有突出危險煤層的礦井，必須采取防突措施。防突措施可以分為兩大類，實施以後可使較大範圍煤層消除突出危險性的措施，稱為區域性防突措施;實施以後可使局部區域(如掘進工作麵)消除突出危險性的措施稱為局部防突措施。2009年頒布的《防治煤與瓦斯突出規定》(以下簡稱《防突規定》)對防治突出的各個環節都做出了具體規定，將防突技術歸納為“四位一體”的綜合防突措施，其內容包括：突出危險性預測;防治突出措施;防突措施的效果檢驗和安全防護措施

　　(一)區域性防突措施

　　區域性防突措施主要有開采保護層和預抽煤層瓦斯兩種。

　　1. 開采保護層

　　在突出礦井中，預先開采的、並能使其它相鄰的有突出危險的煤層受到采動影響而減少或喪失突出危險的煤層稱為保護層。被保護層：後開采的煤層稱為被保護層。保護層位於被保護層上方的叫上保護層，位於下方的叫下保護層。

　　(1)開采保護層的作用

　　① 地壓減少，彈性潛能得以緩慢釋放。

　　② 煤層膨脹變形，形成裂隙與孔道，透氣係數增加。所以被保護層內的瓦斯能大量排放到保護層的采空區內，瓦斯含量和瓦斯壓力都將明顯下降。

　　③ 煤層瓦斯湧出後，煤的強度增加。據測定，開采保護層後，被保護層的煤硬度係數由0.3～0.5增加到1.0～1.5。

　　所以開采保護層後，不但消除和減少了引起突出的兩個重要因素：地壓和瓦斯，而且增加了抵禦突出的能力——煤的機械強度。這就使得在卸壓區範圍內開采保護層時，不再會發生煤與瓦斯突出。

　　(2)保護範圍

　　保護範圍指保護層開采後，在空間上使危險層喪失突出危險的有效範圍。劃定保護範圍，也就是在空間和時間上確定卸壓區的有效範圍

　　① 垂直保護距離

　　保護層與被保護層間的有效垂距

　　表6-4 保護層與被保護層間的有效垂距

　　名　　稱上保護層/m下保護層/m

　　急 傾 斜 煤 層

　　緩傾斜與傾斜煤層< 60

　　< 50< 80

　　< 100

　　② 沿傾斜的保護範圍

　　確定沿傾向的保護範圍就是沿傾向劃定被保護層的上、下邊界。一般礦井的開采順序都是有淺到深，上水平回采後，對被保護層的下水平能起到卸壓作用，所以沿傾向的上部邊界可不劃定。如果煤層傾角平緩，沿傾斜的保護範圍可能錯開1～2小階段，這時應將上下山邊界都劃出。水平或階段間留有煤柱，必須劃定該煤柱沿傾向的影響範圍。傾斜和緩傾斜煤層按岩石冒落角(ψ1、ψ2)劃定，急傾斜煤層按煤層的法線向內減少7°劃定，如圖6-6所示。岩石冒落角應該實際測定，無測定資料時，可參考下列經驗公式：

　　ψ1=180°-β-Δ-α (6-2)

　　ψ2=180°- g-Δ+α (6-3)

　　式中 ψ1、ψ2──岩石冒落角;

　　β──傾斜方向采空區下邊界岩石移動角;

　　γ──傾斜方向采空區上邊界岩石移動角，γ=90°+α/2;

　　Δ──冒落角與移動角之間的夾角;

　　α──煤層傾角。

　　③ 沿走向的保護範圍。

　　A. 保護層回采工作麵與被保護層采、掘工作麵之間的超前距。

　　《規程》規定，保護層的回采工作麵，必須超前於被保護層的掘進工作麵，超前距一般不得小於兩個煤層之間垂直距離的3倍，至少不小於100m。以便被保護層能充分卸壓排出瓦斯。隨著層間距的增大，由於岩層移動減少，透氣性係數增加不多，或由於采深增加，地壓和瓦斯壓力都增大，保護層采動後，排瓦斯時間也將增長，這個超前距就應該大些。

　　(1)如煤層群中有幾個保護層符合條件時，首先應考慮上保護層。不但符合由上而下的開采順序，而且突出危險層同水平的巷道能位於保護範圍內。如果不得不開采下保護層時，要防止采動影響而破壞未采煤層。

　　(2)礦井中所有煤層都具有突出危險性時，可選擇突出危險較小的煤層作為保護層，但在開采過程中必須采取防治突出的措施。

　　(3)礦井中所有可采煤層都具有嚴重突出危險時，也可以選擇不可采的煤層作為保護層。為了減小勞動強度，可使用刨煤機、鋼絲繩鋸采煤。

　　(4)無保護層開采的、穿層鑽孔抽采條件差的煤層，提倡和鼓勵開采軟岩作為保護層。

　　(5)開采保護層時，應同時抽采被保護層的瓦斯。

　　2. 預抽煤層瓦斯

　　對於無保護層或單一突出危險煤層的礦井，可以采用預抽煤層瓦斯作為區域性防突措施。這種措施的實質是，通過一定時間的預先抽采瓦斯，降低突出危險煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量，並由此引起煤層收縮變形、地應力下降、煤層透氣係數增加和煤的強度提高等效應，使被抽采瓦斯的煤體喪失或減弱突出危險性。

　　(二)局部防突措施

　　1. 鬆動爆破

　　鬆動爆破是向掘進工作麵前方應力集中區，打幾個鑽孔裝藥爆破，使煤炭鬆動，集中應力區向煤體深部移動，同時加快瓦斯的排出，從而在工作麵前方造成較長的卸壓帶，以預防突出的發生。鬆動爆破分為深孔和淺孔兩種。深孔鬆動爆破一般用於煤巷或半煤岩巷掘進工作麵，鑽孔直經一般為40～60mm，深度8m～15m(煤層厚時取大值)。淺孔鬆動爆破主要用於采煤工作麵，雞西礦務局大通溝煤礦的施工參數為：孔徑42mm、孔深2.4m、孔間距3.0m。鑽孔垂直煤壁，鬆動炮眼超前工作麵1.2m

　　2. 鑽孔排放瓦斯

　　石門揭煤前，由岩巷或煤巷向突出危險煤層打鑽，將煤層中的瓦斯經過鑽孔自然排放出來，待瓦斯壓力降到安全壓力以下時，再進行采掘工作。鑽孔數和鑽孔布置應根據斷麵積和鑽孔排放半徑的大小確定，每m2不得少於3.5～4.5個鑽孔。

　　圖6-8 石門揭煤排放瓦斯時鑽孔的布置示意圖

　　排放瓦斯後采取放震動炮的方法揭開突出煤層，瓦斯壓力的安全值可取1.0MPa，不采取其他措施時，應低於0.2～0.3 MPa。此法適用於煤層厚、傾角大、透氣性係數大和瓦斯壓力高的石門揭煤，也大量適用於突出危險煤層煤巷的掘進，如圖6-8所示。

　　3. 水力衝孔

　　水力衝孔是在安全岩(煤)柱的防護下，向煤層打鑽後，用高壓水射流在工作麵前方煤體內衝出一定的孔道，加速瓦斯排放。同時，由於孔道周圍煤體的移動變形，應力重新分布，擴大卸壓範圍。此外，在高壓水射流的衝擊作用下，衝孔過程中能誘發小型突出，使煤岩中蘊藏的潛在能量逐漸釋放，避免大型突出的發生。根據南桐礦務局魚田堡礦的水力衝孔資料，單個石門揭煤工作麵水力衝孔措施總衝出煤量一般大於50t，平均單孔衝出煤量約6t(單孔的最大衝出煤量約60t)。煤巷掘進時水力衝孔衝出煤量占鑽孔影響範圍煤量的3%，衝出瓦斯量約占影響範圍內煤層瓦斯含量的一半以上，鑽衝一個深20~25m鑽孔的一般在8h以內。水力衝孔影響範圍內煤層透氣性較大增加，約增大100倍以上。鑽孔周圍影響範圍內煤體水分一般增加1%~4%。水力衝孔主要用於石門揭煤和煤巷掘進。

　　4. 超前鑽孔

　　它是在煤巷掘進工作麵前方始終保持一定數量的排放瓦斯鑽孔。它的作用是排放瓦斯，增加煤的強度，在鑽孔周圍形成卸壓區，使集中應力區移向煤體深部。超前鑽孔孔數決定於巷道斷麵積和瓦斯排放半徑。鑽孔在軟煤中的排放半徑為1～1.5m，硬煤中可能隻有幾十厘米。平巷掘進工作麵一般布置3～5個鑽孔，孔徑200～300mm，孔深一般超前工作麵前方盈利集中區3～7m，所以孔深不小於10～15m。該法適用於煤層賦存穩定、透氣性係數大的情況下。如果煤質鬆軟，瓦斯壓力較大，則打鑽時容易發生夾鑽、垮孔，頂鑽，甚至孔內突出。

　　5. 金屬骨架

　　當石門掘進工作麵接近煤層時，通過岩柱在巷道頂部和兩幫上側打鑽，鑽孔穿過煤層全厚，進入岩層 0.5m 。孔間距一般為 0.2m 左右，孔徑75～100mm。然後將長度大於孔深0.4～0.5m的鋼管或鋼軌，作為骨架插入孔內，再將骨架尾部固定，最後用震動放炮揭開煤層。此法適用於地壓和瓦斯壓力都不太大的急傾斜薄煤層或中厚煤層

　　6. 超前支架

　　多用於有突出危險的急傾斜厚煤層的煤層平巷掘進時。為了防止因工作麵頂部煤體鬆軟垮落而導致突出，在工作麵前方巷道頂部事先打上一排超前支架，增加煤層的穩定性。

　　7. 卸壓槽

　　它的實質是預先在工作麵前方切割出一個縫槽，以增加工作麵前方的卸壓範圍，如圖6-9所示。

　　沒有卸壓槽時，工作麵前方的卸壓區很小，巷道兩幫的前方更小。巷道的兩幫切割出卸壓槽後，卸壓範圍擴大，在此範圍內掘進並保持一定超前距就可以避免突出或衝擊地壓。

　　可用單列三組楔形掏槽的方式。岩眼和煤眼要交錯相間排列，順序爆破。

　　(3)裝藥量

　　決定於巷道斷麵、岩石性質和需要爆破的岩石體積。各礦實際裝藥量，往往相差很大，在1.76kg/m3～11kg/m3之間，應根據本礦的實際爆破經驗確定。

　　(4)注意事項

　　① 震動放炮時，應將井下人員撤至地麵。為了少影響生產，一般在交接班時放炮;

　　② 放炮時應將放炮區或全井斷電，進風係統內不得有火源存在，以免引燃瓦斯;

　　③ 放炮半小時後由救護隊進入檢查。具有延期突出的礦井，進入的時間還要加長;

　　④ 為了限製突出的波及範圍，可在距離工作麵4～5m處，壘起高不小於1.5m的矸石堆或高至頂板的木垛。有人提出，采用延發雷管分次爆破，使一部分岩石落在工作麵附近，起到限製突出的作用。

　　震動放炮容易引起冒頂事故，能誘使突出，不是好的防治措施，應盡可能不采用。

　　五、突出危險性預測

　　突出危險性預測是防治煤與瓦斯突出綜合措施的第一步。突出危險性預測包括區域性預測和工作麵預測。

　　(一)預測指標

　　1. 煤的瓦斯放散指數ΔP。一般情況下，ΔP>15～25時有突出危險。

　　2. 煤的堅固係數f。當f<0.6～0.8時有突出危險;f>1.2時，無突出危險。

　　3. 軟煤比。軟煤分層厚度與煤層總厚度之比稱軟煤比，亦稱揉皺係數。該值越高，煤層越不穩定，突出可能性越大。

　　4. 鑽孔瓦斯湧出量和鑽渣量。這是一種可以在掘進工作麵即時預測有無突出危險的方法，它綜合反映了工作麵前方煤體滲透性、破壞程度、瓦斯湧出速度和岩層應力狀態。

　　(二)突出預兆

　　1. 煤層結構和構造

　　層理紊亂，煤軟硬不均或變軟，煤暗淡無光，煤層受擠壓，厚度變大，傾角變陡，煤層幹燥等。

　　2. 地壓增大

　　如來壓聲響，支架折斷，煤炮聲，煤岩開裂，煤壁外鼓，片幫，掉碴，底鼓，打鑽時頂鑽、夾鑽等。

　　3. 瓦斯及其它

　　瓦斯湧出異常，忽大忽小，悶人，煤塵增大，煤或氣溫變冷，頂鑽噴瓦斯、噴煤等。

　　(三)《防突規定》的有關規定

　　1. 區域突出危險性預測

　　第四十二條 區域預測一般根據煤層瓦斯參數結合瓦斯地質分析的方法進行，也可以采用其他經試驗證實有效的方法。

　　根據煤層瓦斯壓力或者瓦斯含量進行區域預測的臨界值應當由具有突出危險性鑒定資質的單位進行試驗考察。在試驗前和應用前應當由煤礦企業技術負責人批準。

　　區域預測新方法的研究試驗應當由具有突出危險性鑒定資質的單位進行，並在試驗前由煤礦企業技術負責人批準。

　　第四十三條 根據煤層瓦斯參數結合瓦斯地質分析的區域預測方法應當按照下列要求進行：

　　(1)煤層瓦斯風化帶為無突出危險區域;

　　(2)根據已開采區域確切掌握的煤層賦存特征、地質構造條件、突出分布的規律和對預測區域煤層地質構造的探測、預測結果，采用瓦斯地質分析的方法劃分出突出危險區域。當突出點及具有明顯突出預兆的位置分布與構造帶有直接關係時，則根據上部區域突出點及具有明顯突出預兆的位置分布與地質構造的關係確定構造線兩側突出危險區邊緣到構造線的最遠距離，並結合下部區域的地質構造分布劃分出下部區域構造線兩側的突出危險區;否則，在同一地質單元內，突出點及具有明顯突出預兆的位置以上20m(埋深)及以下的範圍為突出危險區(如圖6-10);

　　圖6-10 根據瓦斯地質分析劃分突出危險區域示意圖

　　1—斷層;2—突出點;3—上部區域突出點在斷層兩側的最遠距離線;4—推測下部區域斷層兩側的突出危險區邊界線;5-推測的下部區域突出危險區上邊界線;6—突出危險區(陰影部分)

　　(3)在上述(1)、(2)項劃分出的無突出危險區和突出危險區以外的區域，應當根據煤層瓦斯壓力P進行預測。如果沒有或者缺少煤層瓦斯壓力資料，也可根據煤層瓦斯含量W進行預測。預測所依據的臨界值應根據試驗考察確定，在確定前可暫按表6-5預測。

　　表6-5 根據煤層瓦斯壓力或瓦斯含量進行區域預測的臨界值

　　瓦斯壓力P(MPa)瓦斯含量W(m3/t)區域類別

　　P﹤0.74W﹤8無突出危險區

　　除上述情況以外的其他情況突出危險區

　　2. 工作麵突出危險性預測

　　第七十二條 采用綜合指標法預測石門揭煤工作麵突出危險性時，應當由工作麵向煤層的適當位置至少打3個鑽孔測定煤層瓦斯壓力P。近距離煤層群的層間距小於5m或層間岩石破碎時，應當測定各煤層的綜合瓦斯壓力。

　　測壓鑽孔在每米煤孔采一個煤樣測定煤的堅固性係數f，把每個鑽孔中堅固性係數最小的煤樣混合後測定煤的瓦斯放散初速度Δp，則此值及所有鑽孔中測定的最小堅固性係數f值作為軟分層煤的瓦斯放散初速度和堅固性係數參數值。綜合指標D、K的計算公式為：

　　如果所有實測的指標值均小於臨界值，並且未發現其他異常情況，則該工作麵為無突出危險工作麵;否則，為突出危險工作麵。

　　第七十四條 可采用下列方法預測煤巷掘進工作麵的突出危險性：

　　(一)鑽屑指標法;

　　(二)複合指標法;

　　(三)R值指標法;

　　(四)其他經試驗證實有效的方法。

　　第七十五條 采用鑽屑指標法預測煤巷掘進工作麵突出危險性時，在近水平、緩傾斜煤層工作麵應向前方煤體至少施工3個、在傾斜或急傾斜煤層至少施工2個直徑42mm、孔深8～10m的鑽孔，測定鑽屑瓦斯解吸指標和鑽屑量。

　　鑽孔應盡可能布置在軟分層中，一個鑽孔位於掘進巷道斷麵中部，並平行於掘進方向，其他鑽孔的終孔點應位於巷道斷麵兩側輪廓線外2～4m處。

　　鑽孔每鑽進1m測定該1m段的全部鑽屑量S，每鑽進2m至少測定一次鑽屑瓦斯解吸指標K1或△h2值。

　　各煤層采用鑽屑指標法預測煤巷掘進工作麵突出危險性的指標臨界值應根據試驗考察確定，在確定前可暫按表6-8的臨界值確定工作麵的突出危險性。

　　表6-8 鑽屑指標法預測煤巷掘進工作麵突出危險性的參考臨界值

　　　如果實測得到的S 、K1或△h2的所有測定值均小於臨界值，並且未發現其他異常情況，則該工作麵預測為無突出危險工作麵；否則，為突出危險工作麵。
　　　第七十六條 采用複合指標法預測煤巷掘進工作麵突出危險性時，在近水平、緩傾斜煤層工作麵應當向前方煤體至少施工3個、在傾斜或急傾斜煤層至少施工2個直徑42mm、孔深8～10m的鑽孔，測定鑽孔瓦斯湧出初速度和鑽屑量指標。
　　　鑽孔應當盡量布置在軟分層中，一個鑽孔位於掘進巷道斷麵中部，並平行於掘進方向，其他鑽孔開孔口靠近巷道兩幫0.5m處，終孔點應位於巷道斷麵兩側輪廓線外2～4m處。
　　　鑽孔每鑽進1m測定該1m段的全部鑽屑量S，並在暫停鑽進後2min內測定鑽孔瓦斯湧出初速度q。測定鑽孔瓦斯湧出初速度時，測量室的長度為1.0m。
　　　各煤層采用複合指標法預測煤巷掘進工作麵突出危險性的指標臨界值應根據試驗考察確定，在確定前可暫按表6-9的臨界值進行預測。
　　　如果實測得到的指標q、S的所有測定值均小於臨界值，並且未發現其他異常情況，則該工作麵預測為無突出危險工作麵；否則，為突出危險工作麵。
　表6-9 複合指標法預測煤巷掘進工作麵突出危險性的參考臨界值

　　式中 Smax——每個鑽孔沿孔長的最大鑽屑量，L/m;

　　qmax——每個鑽孔的最大鑽孔瓦斯湧出初速度，L/min。

　　判定各煤層煤巷掘進工作麵突出危險性的臨界值應根據試驗考察確定，在確定前可暫按以下指標進行預測：

　　當所有鑽孔的R值有R﹤6且未發現其他異常情況時，該工作麵可預測為無突出危險工作麵;否則，判定為突出危險工作麵。

　　判定采煤工作麵突出危險性的各指標臨界值應根據試驗考察確定，在確定前可參照煤巷掘進工作麵突出危險性預測的臨界值。

　　第五節 礦井瓦斯抽采

　　一、概述

　　(一)定義

　　礦井瓦斯抽采，是指為了減少和解除礦井瓦斯對煤礦安全的威脅，利用機械設備和專用管道造成的負壓，將煤層、岩層或采空區存在或釋放出來的瓦斯抽出，輸送到地麵或其他安全地點的方法。

　　(二)瓦斯抽采的意義

　　1. 瓦斯抽采是消除重大瓦斯事故，確保礦井安全的治本措施。抽采瓦斯不僅是降低礦井瓦斯湧出量和瓦斯濃度的有效措施，也是提高高瓦斯礦井及高瓦斯區域生產能力的重要手段和保證。

　　2. 是預防煤(岩)與瓦斯突出的有效措施。

　　3. 能夠解決僅靠通風難以解決的問題，降低礦井通風成本。

　　4. 是開發潔淨的瓦斯資源的唯一方法。

　　5. 是利用瓦斯資源、減少溫室效應、保護大氣環境的有效措施。

　　(三)瓦斯抽采的必要條件

　　1. 抽采瓦斯設計的有關規定

　　進行瓦斯抽采時，必須進行有關設計，確定瓦斯抽采方法、抽采能力、抽采規模、抽采係統。根據煤層瓦斯儲量估計瓦斯可抽量、年抽采量、抽采係統服務年限，並確定瓦斯的利用和管理製度。

　　礦井瓦斯抽采設計與礦井開采設計同步進行，並應符合以下規定：

　　(1)設計依據的瓦斯參數應根據批準的勘測地質報告提供的資料和井國家授權單位對礦井瓦斯危險程度的鑒定意見選取;

　　(2)合理安排掘進、抽采、回采三者的超前和接替關係，保證抽采時間，提高抽采效果。

　　(3)對工作麵瓦斯湧出量、抽采、工作麵通風方式和工作麵產量及礦井生產能力之間的關係應進行充分分析和論證，做到“先抽後采，以風定產，以麵定產”。

　　(4)盡可能利用開拓、準備和回采巷道抽采瓦斯，必要時可考慮專用瓦斯抽采巷道。

　　2. 礦井瓦斯抽采的必要條件

　　我國是以礦井瓦斯湧出量的大小作為瓦斯抽采的基本條件的，總的原則是：如果用通風方法不能夠將湧出的瓦斯稀釋到《規程》允許的安全濃度，就必須考慮進行瓦斯抽采，否則，可以不考慮瓦斯抽采。《規程》規定，在下列情況之一的礦井，必須建立地麵永久抽采瓦斯係統或井下臨時抽采瓦斯係統：

　　(1)1個采煤工作麵的瓦斯湧出量大於5m3/min或一個掘進工作麵瓦斯湧出量大於3m3/min，用通風方法解決瓦斯問題不合理的。

　　(2)礦井絕對瓦斯湧出量達到以下條件的：①大於或等於40m3/min;②年產量1.0～1.5Mt的礦井，大於30 m3/min;③年產量0.6～1.0Mt的礦井，大於25 m3/min;④年產量0.4～0.6Mt的礦井，大於20 m3/min;⑤年產量小於或等於0.4Mt的礦井，大於15 m3/min。

　　(3)開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。

　　(四)幾個瓦斯抽采指標

　　1. 瓦斯抽采率

　　瓦斯抽采率是衡量瓦斯抽采效果的重要指標，也是瓦斯抽采設計的主要依據。它有礦井、采區、工作麵和煤層瓦斯抽采率之分。分別介紹如下：

　　(1)礦井、采區或工作麵瓦斯抽采率

　　3. 煤層透氣性係數λ

　　煤層透氣性係數λ是衡量煤層內瓦斯流動難以程度的標誌。煤層透氣性係數越大，瓦斯流動越容易。煤層透氣性係數的物理意義是1m3煤體的兩側，瓦斯壓力平方差為1MPa2時，通過1m長度的煤體，在1m2麵積上每日流過的瓦斯量，單位是m2/MPa2·d。1 m2/MPa2·d相當於2.5毫達西的煤層滲透率即2.5×10m-17。

　　4. 煤層瓦斯抽采難以程度的劃分

　　一個礦井或工作麵應該抽采瓦斯，但不一定能夠抽出瓦斯，這要看煤層抽采瓦斯的難易程度，即抽采瓦斯的可行性如何。煤層抽采瓦斯的可行性主要取決於兩個因素：一是煤層瓦斯壓力，也就是瓦斯從煤層向外釋放的能力，瓦斯壓力越大，抽采瓦斯也越容易;二是煤層的透氣性能，也就是瓦斯通過煤層時的阻力大小，透氣性越低，阻力就越大，抽采瓦斯就越困難。我國將抽采瓦斯的難易程度分為三類，見表6-10。在較難抽采瓦斯的煤層中進行瓦斯抽采工作，必須采取增加煤層透氣性的措施。

　　二、瓦斯抽采設備

　　瓦斯抽采設備，是指能夠造成一定負壓、將瓦斯從煤層中抽出來並安全輸送到地麵上的專用機械設備。它主要由瓦斯泵、管路係統、鑽孔設備、封孔設備、鑽孔孔口設備和安全裝置幾部分組成。

　　(一)鑽孔設備及安全措施

　　1. 鑽機

　　煤礦抽采瓦斯鑽機常用煤礦地質鑽機，要求其電動機及附屬裝置必須是防爆型並有煤安標誌“MA”;鑽機體積緊湊、輕便、便於拆卸安裝及搬運;能施工任意角度鑽孔。

　　2. 鑽杆

　　鑽岩的鑽杆直徑一般采用42mm、50mm，鑽煤的鑽杆直徑稍微大些，為50~89mm。鑽杆應用耐磨的無縫鋼管，采用梯形螺紋或圓錐螺紋連接，彎曲度 不超過1mm，兩端的螺紋必須保證同軸性，任一端麵偏差不得超過0.5mm。

　　3. 鑽頭

　　鑽頭有合金片鑽頭、金剛石鑽頭和金剛石符合片鑽頭三類。

　　(二)封孔設備和方法

　　鑽孔施工結束後要對鑽孔進行封孔，以便接入抽采管路進行瓦斯抽采工作。封孔應滿足密封性能好、操作方便、快捷、材料便宜等要求。封孔質量很重要，直接影響抽采瓦斯濃度和效果。對岩石致密度、服務年限不長的鑽孔可采用機械式封孔器;對與煤岩強度不高、封孔長度較長的鑽孔宜采用充填材料封孔。封孔長度，岩石壓板不少於2~5m，煤孔一般不少於4~10m，鄰近層卸壓抽采鑽孔除應適當增加封孔長度外，還應改進套管材質與封孔材質。

　　1. 機械式封孔器封孔

　　機械式封孔器型號較多，但是基本結構是相同的。它適用於穿層鑽孔岩石段封孔，若用於煤層開口的鑽孔時，由於煤孔形狀難以控製而效果不佳。

　　2. 充填材料封孔

　　常用的充填材料有水泥、砂子、膨脹水泥、黏土和聚氨酯等。充填材料封孔用於鑽孔形狀規則或不規則的岩石鑽孔和煤體鑽孔中。

　　(1)水泥砂漿封孔

　　水泥砂漿由矽酸鹽水泥、砂子和水混合攪拌製成，水泥與砂子的質量比為1：2.5左右，砂子粒徑為0.5~1.5mm。封孔前先清除鑽屑，然後將抽采瓦斯管插入鑽孔，利用封孔泵或壓風封孔裝置將攪拌混合好的水泥砂漿送入插管與鑽孔之間的環形空間。由於膨脹水泥砂漿和聚氨酯有膨脹性，固化後密封的質量較好，可提高瓦斯抽出率與瓦斯濃度。膨脹水泥的配方是：70%矽酸鹽水泥、12%礬土水泥和12%石灰膏。用封孔泵或泥漿泵封孔的孔口短設置如圖6-11所示。

　　(2)聚氨酯封孔

　　聚氨酯是一種高分子合成樹脂，種類頗多。封孔所用的聚氨酯具有密封性能好、硬化速度快、質量輕、膨脹性強的發泡型聚氨酯。它由甲、乙兩組藥液混合而成。甲組藥液占總量的37.52%，乙組液占總重量的62.48%。

　　封孔方法：第一種為卷纏藥液法，第二種為壓注藥液法。前者操作程序又五個部分組成：① 甲乙藥液按比例準備好封孔所用的質量;② 倒入混合器皿混合;③ 攪拌均勻;④ 混合液倒在麻布上，邊倒邊抹平纏卷在抽瓦斯插管上;⑤ 將卷藥液的插管送人鑽孔。第二種需要使用壓注泵。

　　(三)鑽孔孔口設施

　　抽采瓦斯鑽孔封孔施工完成後，將瓦斯抽采管與孔口設施及抽采瓦斯管道相連接，就可以進行瓦斯抽采。孔口設施包括連接管、流量計、放水器和閥門等。軟管的作用可以防止由於岩層煤體移動而損壞管道或插管與管道連接，並便於連接的靈活性。一般鑽孔抽采瓦斯過程都有水從鑽孔流出，為減少瓦斯流動阻力，在管道與鑽孔插管間要安裝放水器。當鑽孔湧水量不大時可安設公用放水器。

　　(四)瓦斯抽采管路及其阻力計算

　　抽采瓦斯管道連接各抽采瓦斯鑽孔及其他瓦斯源，彙集並輸送瓦斯至瓦斯泵，組成抽采瓦斯係統。瓦斯管道一般可分成主管、幹管和支管。瓦斯管道的布置由礦井巷道係統而定，設置在回風係統中不僅對運輸係統影響小而且對礦井安全影響也小。鋪設應平直，減少拐彎，管道長度盡量短，避免礦車碰撞，便於安裝及維護。

　　1. 瓦斯管徑計算

　　經驗證明，管內瓦斯流速在5~15m/s範圍內比較經濟合理，瓦斯管徑可采用下式計算：

　　高負壓自動放水器作用原理：當瓦斯管道內負壓較高時，若用U形自動放水器，放水管必須很長才能自動放水。由於巷道空間限製了h的長度。其原理是集水器水位增高將浮筒上浮封閉入水口階段管內負壓對集水器的作用，同時直接與一個鑽孔相連進氣口，不斷進入瓦斯，使集水器內氣壓上升，當氣壓內外平衡時，積水自動由放水口流出。

　　2. 流量計

　　為了全麵掌握與管理井下瓦斯抽采狀況，需要在總管、直管和各個鑽場內安設流量計，常用的是孔板流量計。鑽孔瓦斯流量在卸壓前一般較小，其流量測量一般使用幹式煤氣表或濕式流量計，這兩種流量計的進氣口與鑽孔相連接，可直接讀出瓦斯通過的體積量，由此可以測定時間間隔，即得出流量。

　　3. 安全裝置

　　《規程》規定：利用瓦斯時，瓦斯濃度不得低於30%，且在利用瓦斯的係統中必須裝有防回火、防回氣和防爆作用的安全裝置。

　　(1)防回火裝置

　　防回火裝置有多種形式，國內多用水封式、銅網式和不鏽鋼帶盤式。

　　水封式作用原理：正常抽采瓦斯時，瓦斯通過水封抽出，一旦管道內發生爆炸或燃燒時，火焰將被水隔開，同時爆炸衝擊波將把該裝置中的防爆蓋衝開或衝破，從而保護管道設施、井下、瓦斯泵房及地麵用戶的安全。

　　銅網式作用原理：利用銅網的散熱降溫作用使火焰阻斷，達到防爆防回火的作用。

　　不鏽鋼帶盤式作用原理：當管道內瓦斯爆炸或燃燒時，在阻火芯的分割作用下，爆炸能量被消耗，火焰不能傳播到阻火器的另一側，從而達到了防爆阻火的作用。

　　(2)放空管和避雷針

　　在瓦斯泵進口與出口兩端應設置放空管。當瓦斯泵因故停止工作時，井下自然湧出的瓦斯由出口段放空管排出。當用戶端瓦斯過剩或輸送發生故障時，抽出的瓦斯可由出口段放空管排出。為了安全，放空管高度應高出瓦斯泵房3m以上，應遠離其他建築物。為了避免雷擊破壞泵房建築物或點燃放空管排出的瓦斯，在瓦斯泵房和儲氣罐附近較高的建築物周圍或中心應設置避雷器。

　　(六)瓦斯泵

　　1. 瓦斯泵的類型

　　國內常用的瓦斯泵主要有離心式鼓風機、回旋式鼓風機和水環式真空泵三種，如表6-11所示。

　　2. 幾種瓦斯泵的優缺點及適用條件

　　(1)水環式真空泵的優缺點及適用條件

　　水環式真空泵的優點是真空度高：結構簡單，運轉可靠;工作葉輪內有水環，沒有爆炸危險。它的缺點是流量教小，正壓側壓力低，軸磨損，外殼磨損較大。主要適用於瓦斯抽出量較小、管路較長和需要抽放負壓較高的礦井或區域，適用於瓦斯濃度變化較大，濃度較低的礦井。由於水環真空泵安全性能好，抽采負壓大，所以適用較為廣泛。

　　(2)回轉式瓦斯泵的優缺點及適應條件

　　回轉式瓦斯泵的優點是抽采流量不受阻力變化的影響，運行穩定，效率較高，便於維護保養;在同功率、流量與壓力條件下，瓦斯泵價格為離心式瓦斯泵的50%左右。它的缺點是檢修工藝要求高，，葉輪之間以及與機殼之間間隙必須適當，間隙過小，易摩擦發熱，間隙過大，漏氣大，效率降低;運轉中噪音大;壓力高時，氣體漏損較大，磨損較嚴重。它適用於流量要求穩定而阻力變化大和負壓較高的抽采瓦斯礦井。

　　(3)離心式瓦斯泵的優缺點及適應條件

　　離心式瓦斯泵的優點是運轉可靠，不易出故障;運行穩定，供氣較均勻;磨損小，壽命長;流量高，噪音低。它的缺點是價格高、效率低;兩台瓦斯泵並聯運轉性能較差。它適應於瓦斯抽出量大(30~1200m3/min)、管道阻力不高(4~5kPa)的瓦斯抽采礦井。抽采瓦斯管路中應安要求設置安全裝置，其主要作用是確保瓦斯抽采管路的安全、可靠、有效地運行，便於控製、防止和消滅管路中的瓦斯爆炸與燃燒事故的發生和擴大。安全裝置主要有放水裝置;防爆、防回火裝置;控製流量裝置;放空和避雷裝置等。

　　在瓦斯泵選型上必須注意以下三個問題：一是瓦斯泵流量應滿足礦井的最大抽采量;二是瓦斯泵的負壓必須大於抽采管路的最大阻力;三是根據《規程》規定，抽采瓦斯濃度低於25﹪的礦井，不得選用幹式抽采設備。

　　(七)瓦斯抽采泵站(房)

　　1. 地麵固定式瓦斯抽采泵房

　　地麵固定式瓦斯抽采泵房設施應符合下列要求：

　　(1)地麵泵房必須用不燃性材料建築，並必須有防雷電裝置。其距進風井口和主要建築物不得小於50m，並用柵欄或圍牆保護。

　　(2)地麵泵房周圍20m範圍內，禁止堆積易燃物和有明火。

　　(3)抽采瓦斯泵及其附屬設備，至少應有1套備用。

　　(4)地麵泵房內電氣設備、照明和其他電氣儀表都應采用礦用防爆型，否則必須采取安全措施。

　　(5)泵房必須有直通礦調度的電話和檢測管道瓦斯濃度、流量、壓力等參數的儀表或自動檢測係統。

　　(6)幹式抽采瓦斯泵吸氣側管路係統中，必須裝設有防回火、防回氣和防爆炸作用的安全裝置，並定期檢查，保持性能良好。抽采瓦斯泵站放空管的高度應超過泵房房頂3m。

　　泵房必須有專人值班，經常檢測各參數，做好記錄。當抽采瓦斯泵停止運轉時，必須立即向調度室報告。如果利用瓦斯，在瓦斯泵停止運轉後和恢複運轉前，必須通知使用瓦斯的單位，取得同意後，方可供應瓦斯。

　　2. 井下臨時抽采瓦斯泵站

　　設置井下臨時抽采瓦斯泵站時，應遵守下列規定：

　　(1)臨時抽采瓦斯泵站應安設在抽采瓦斯地點附近的新鮮風流中。

　　(2)泵站安裝地點巷道的高度、長度、寬度等應符合安裝瓦斯泵的參數要求，巷道支護情況應良好，以免瓦斯泵長期運轉過程中遇到巷道出現異常變形後而搬遷設備，影響抽采工作。泵站安裝時，應考慮其使用期限，若使用時間較長，應同時安裝有同等型號的備用瓦斯泵，以便運行泵在使用過程中出現故障而及時切換使用。瓦斯泵的安裝要符合運轉平穩、供排水係統齊全、噪音小的原則。

　　(3)抽出的瓦斯可引排地麵、總回風巷或分區回風巷，但必須保證稀釋後風流中的瓦斯濃度不超限。在建有地麵永久抽采係統的礦井，臨時泵站抽出的瓦斯可送至永久抽采係統的管路內，但必須使礦井抽采係統的瓦斯濃度符合有關規定。

　　(4)抽出的瓦斯排入回風巷時，在抽采瓦斯管路出口處必須設置柵欄、懸掛警戒牌等。柵欄設置的位置是上風側距管路出口5m，下風側距管路出口30m，兩柵欄間禁止任何作業。

　　(5)在下風側柵欄外必須設甲烷檢測報警儀，巷道風流中瓦斯濃度超限報警時，應斷電、停止抽采瓦斯，進行處理。

　　三、礦井瓦斯抽采方法

　　(一)抽采方法分類

　　1. 按照抽出瓦斯來源分：本煤層抽采、鄰近層抽采、采空區抽采。

　　2. 按被抽采煤層的卸壓狀況分：原始煤體未卸壓預抽瓦斯;卸壓抽采瓦斯。

　　3. 按抽采瓦斯源的彙集工程方法分：預抽瓦斯鑽孔法、抽采瓦斯巷道法和抽采瓦斯鑽孔巷道綜合法。

　　(一)本煤層抽采瓦斯

　　本煤層抽采就是采用巷道法或鑽孔法直接抽采開采煤層的瓦斯。按照抽采與采掘的時間關係，本煤層抽采可分為“預抽”和“邊抽”兩種方法。所謂預抽，就是在開采之前預先抽出煤體內的瓦斯，以減少開采時的瓦斯湧出量。預抽又可分為巷道預抽和鑽孔預抽兩種施工方式。所謂邊抽，是指邊生產邊抽采瓦斯，即生產和抽采同時進行。邊抽又包括邊采邊抽和邊掘邊抽兩種施工方式。

　　1. 預抽本煤層瓦斯方法

　　(1)巷道預抽

　　巷道預抽就是在采煤前事先掘出瓦斯巷道(這些巷道同時考慮采煤工作的需要，因此也叫采準巷道)，然後，將巷道密閉，在密閉處接設管路進行抽采，直到采煤時為止。

　　這種抽采方法的優點是：煤體卸壓範圍大，煤的暴露麵積大，有利於瓦斯的釋放。缺點是：① 需要提前掘進瓦斯巷道，提前投資，且在抽采結束即將開采之前，還要對巷道重新修複和支護，浪費工時和材料;② 在掘進巷道過程中，由於瓦斯湧出量大，不僅施工困難，增加了通風負擔，而且瓦斯回收率低，浪費資源;③ 如果管理不好，抽采巷道密閉不嚴，不僅抽出的瓦斯濃度低，而且巷道內容易引起自然發火。

　　(2)鑽孔預抽

　　按煤層與鑽孔的關係可將鑽孔法分為穿層鑽孔和順層鑽孔;按鑽孔角度分為上向孔、下向孔和水平孔。穿層鑽孔是在開采煤層的頂板或底板岩巷(煤巷)，每隔一段距離設一個鑽場，從鑽場向煤層打3~5個穿透煤層的鑽孔，封孔或將整個鑽場封閉起來，裝上抽瓦斯管與抽采係統連接起來。圖6-14為鑽孔預抽本煤層瓦斯時的鑽場、鑽孔和管路的布置示意圖。

　　圖6-14 鑽孔法抽采開采煤層的瓦斯

　　1——煤層;2——鑽孔：3——鑽場;4——運輸大巷;5——密閉牆;6——抽采瓦斯管道

　　這種方法由於鑽孔貫穿煤層，鑽孔與煤層的層理麵成垂直或斜交，瓦斯很容易沿層理麵流入鑽孔，有利於提高抽采效果;此外，抽采工作是在掘進和采煤之前進行的，所以能使生產過程中的瓦斯湧出量大大減少。因為被抽采煤層沒受采動影響，煤層壓力沒有較大的變化(未卸壓)，因此，對於透氣性低的煤層，可能達不到預抽效果。這種方法適用於煤層瓦斯含量較大、透氣性較好和有一定傾斜角度的中、厚煤層。

　　順層孔適用於賦存穩定的中厚和後煤層。由運輸巷沿煤層傾斜打鑽，或由上、下山沿煤層走向打水平孔。這類抽采方法常受采掘接替的限製，大大延長了抽采時間。

　　2. 邊抽本煤層瓦斯方法

　　(1)邊采邊抽

　　在煤層比較致密，透氣性低，單純用預抽方法達不到抽采效果;或者，雖然煤層透氣性較好，容易抽采，但因生產連續緊張，沒有充分的預抽時間，開采時瓦斯湧出量較大時，往往采用邊采邊抽的方法，以彌補預抽時的不足。如圖6-15所示。

　　圖6-15 邊采邊抽鑽孔布置方式

　　它在采煤工作麵前方由機巷或風巷每隔一段距離(20~60m)沿煤層傾斜方向、平行於工作麵打鑽、封孔、抽采瓦斯。孔深應小於工作麵斜長的20~40m。工作麵推進到鑽孔附近時，當最大集中應力超過鑽孔後，鑽孔附近煤體就開始膨脹變形，瓦斯的抽出量也因而增加，工作麵推進到距鑽孔1~3m時，鑽孔處於煤體的擠出帶內，大量空氣進入鑽孔，瓦斯濃度降到30%以下時應停止抽采。

　　這種方法由於是在采煤的同時抽采瓦斯，不像預抽那樣受開采時間的限製，加上受采動影響，煤層已卸壓，煤體變得鬆動，增加了煤的透氣性，因此能提高抽采效果;再者，這種抽采方式不受采掘工作影響，也不互相幹擾、具有較強的靈活性和針對性。這種方法不足之處是：因為打鑽的開孔位置在煤層，所以封孔不易保持嚴密，會影響抽采效果和抽出的瓦斯濃度;另外，鑽孔與煤層層理平行，層理之間不易溝通，影響抽采效果。

　　邊采邊抽的方法適用於瓦斯大、時間緊、預抽不充分的地區及煤層透氣性較小但有抽采可能的較薄或中厚煤層。

　　(2)邊掘邊抽

　　如圖6-16所示，隨著工作麵的不斷推進，鑽場和鑽孔也要向前排列。

　　這種方法由於工作麵前方和巷道兩幫的一定範圍形成了壓力集中帶，造成煤壁的鬆動，因而煤體中解吸的瓦斯能直接被鑽孔抽出，從而大大減少巷道內的湧出量。由於增加了掘鑽場和打鑽孔的工作量和時間，所以，對掘進麵的推進速度有一定影響;另外，這種方法隻能降低掘進時的瓦斯湧出量，采煤時仍要打鑽抽采。

　　圖6-16 邊掘邊抽鑽孔布置方式

　　邊掘邊抽的方法適用於預抽不充分或瓦斯湧出量大的煤巷掘進工作麵，對透氣性低的煤層也會獲得一定效果。

　　(二)鄰近層抽采瓦斯

　　為了解除鄰近層湧出的瓦斯對開采煤層的威脅，從開采煤層或圍岩大巷中向鄰近層打鑽，抽采鄰近層中的瓦斯，以減少鄰近層由於受采動影響而向開采層湧出的瓦斯。這種抽采稱作鄰近層抽采瓦斯，並分為上鄰近層抽采(抽采上鄰近層中的瓦斯)和下鄰近層抽采(抽采下鄰近層中的瓦斯)兩種方式。

　　1. 鄰近層抽采瓦斯的原理

　　煤層開采後，在其頂板形成三個受采動影響的地帶：冒落帶、裂隙帶和變形帶，在其底板則形成卸壓帶，如圖6-17(a)所示。

　　在距開采層很近、冒落帶內的煤層，將隨頂板的冒落瓦斯完全釋放到采空區，這類煤層很難進行鄰近層瓦斯抽采。裂隙帶的煤層發生彎曲、變形，形成采動裂隙，由於卸壓導致煤層透氣性顯著增加。瓦斯在壓差的作用下大量流向開采層的采空區。所以，鄰近層距離開采層越近，流向采空區的瓦斯量越大。如果在這些煤層內開鑿抽瓦斯巷道或鑽孔，瓦斯就向兩個方向流動：一是沿煤層流向抽采巷道或鑽孔;一是沿層間裂隙流向開采煤層的采空區。因為抽采係統的壓差總大於鄰近層與采空區的，所以瓦斯將主要沿鄰近層向抽采鑽孔或巷道流動。但是瓦斯流向開采煤層采空區的阻力隨層間距減小而降低，所以抽出的瓦斯量也就隨之減小。與上述鄰近層向開采煤層湧出瓦斯的情況相反，鄰近層距開采層距離越大，抽采率越大，抽出的瓦斯濃度越高。變形帶遠離開采煤層，可以直達地表。圖6-17(b)所示為我國部分礦井不同層間距的鄰近層的抽采效果。

(a) (b)

　　圖6-17 鄰近層瓦斯抽采原理及抽采率和層間距的關係

　　1. 上鄰近層抽采

　　按抽采鑽孔的布置位置，上鄰近層抽采又可分為開采層層內巷道打鑽抽采和開采層層外巷道打鑽抽采兩種。

　　開采層層內巷道打鑽抽采是上鄰近層抽采經常采用的一種方法。

　　鑽場設在回風副巷內，然後，由鑽場向上鄰近層打穿層鑽孔進行抽采。如圖6-18(a)所示。開采層層外巷道打鑽抽采：鑽場設在開采煤層頂板的岩巷中，由鑽場向上鄰近層打鑽，每個鑽場的鑽孔多采用扇形排列。如圖6-18(b)所示。

　　(a)開采層巷道打鑽 (b)開采層層外巷道打鑽

　　圖6-18 上鄰近層抽采瓦斯鑽孔布置示意圖

　　3. 下鄰近層抽采

　　與上鄰近層抽采一樣，下鄰近層抽采也分開采層層內和層外巷道打鑽抽采兩種。開采層層內巷道打鑽抽采是下鄰近層抽采經常采用的一種方法。與上鄰近層抽采不同的是，鑽場設在工作麵的進風巷內，如圖6-19(a)所示。開采層層外巷道打鑽抽采：鑽場設在開采煤層底板的岩巷中，從鑽場向下鄰近層打穿層鑽孔進行抽采，如圖6-19(b)所示。

　　(a)開采層巷道打鑽 (b)開采層層外巷道打鑽

　　圖6-19 下鄰近層抽采瓦斯鑽孔布置示意圖

　　4. 巷道法抽采

　　巷道法抽采時，可以采用傾斜巷道和走向高抽巷抽采上鄰近層中的瓦斯。

　　傾斜巷道法20世紀80年代在陽泉礦務局和盤江礦物局首次試驗成功，在工作麵尾巷口沿回風及尾巷間的煤柱平走5m起坡，坡度30°~50°，打至上鄰近層後順煤層走20~40m，施工完後在其坡底打密閉牆抽采。傾斜高抽巷間距150m~200m。走向高抽巷是1992年陽泉礦務局15號煤層首次使用的，施工地點在采區回風巷，沿采空區大巷間煤柱先打一段平巷，然後起坡至上鄰近層，順采區走向全長開巷，施工完畢後，在其坡底打密閉牆穿管抽采。如圖6-20所示。

　　(三)采空區抽采瓦斯

　　采煤工作麵的采空區或老空區積存大量瓦斯時，往往被漏風帶入生產巷道或工作麵造成瓦斯超限而影響生產。采空區瓦斯抽采可分為全封閉式抽采和半封閉式抽采兩類。全封閉式又可分為密閉式抽采、鑽孔式抽采和鑽孔與密閉結合抽采;半封閉式抽采是在采空區上部開掘一條專用瓦斯抽采巷道，在該巷道中布置鑽場向下部采空區打鑽，同時封閉采空區入口，以抽采下部各區段采空區中從鄰近層湧入的瓦斯。抽采的采空區可以是一個采煤工作麵，或一兩個采區的局部範圍，也可以是一個水平結束後的大範圍抽采。

　　(a)傾斜巷道高抽巷 (b)走向巷道高抽巷

　　圖 6-20 巷道法抽采鄰近層瓦斯

　　1——回風巷;2——進風巷;3——傾斜(走向)抽采巷道;4——抽采鑽孔

　　1. 采煤工作麵的采空區抽采

　　對采煤工作麵采空區瓦斯的抽采，應將采空區全部密閉，以防止向采空區漏風，在回風巷的密閉處插管進行抽采，如圖6-21(a)所示;也可以在回風巷的每隔一定距離(30～50m)掘一個斜上繞行巷道作鑽場，由鑽場向采空區上方打鑽，使鑽孔進入冒落帶或裂隙帶，然後將繞道密閉並接設管路進行抽采，隨著工作麵的推進，不斷掘出新的鑽場(舊鑽孔可繼續使用)，如圖6-21(b)所示。這種方法用於處理采空區瓦斯湧出而引起工作麵瓦斯超限或上隅角瓦斯積聚時，效果甚佳。

　　(a) 插管抽采 (b)高位鑽孔抽采

　　圖6-21 采煤工作麵采空區瓦斯抽采

　　2. 采煤結束後的老空區抽采

　　對采煤工作已經結束的采區，可在進、回風巷道修建永久性密閉，接設瓦斯管路進行老空區抽采。

　　3. 采空區抽采瓦斯注意事項

　　為了做到安全抽采采空區瓦斯，必須注意以下兩個問題：

　　(1)控製抽采負壓，保證瓦斯質量。因為采空區圍岩受采動影響透氣性已大大提高，因而抽采負壓過大，很容易使空氣進入采空區而降低抽出的瓦斯濃度，且有發火危險的煤層還會因氧氣的增加而引起采空區內自然發火。

　　(2)定期進行檢查測定，避免自然發火。對於有自然發火危險的煤層，為防止采空區因抽采瓦斯而引起煤炭自然發火，必須定期進行檢查並采取氣樣進行分析測定，其內容包括密閉或抽采管內的氣體成分(O2、CO、CO2、CH4)、溫度、負壓、流量等，並分析其變化動態。當一氧化碳或溫度呈上升趨勢時，應進行控製抽采(低負壓抽采);而發現有自然發火預兆時，必須立即停止並采取向密閉內注水、注漿等防火措施，待自然發火征兆消除後再逐漸恢複抽采。

　　(四)圍岩瓦斯抽采

　　煤層圍岩裂隙和溶洞中存在的高壓瓦斯會對岩巷掘進構成瓦斯噴出或突出危險。為了施工安全，可超前向岩巷兩側或掘進工作麵前方的溶洞裂隙帶打鑽，進行瓦斯抽采。

　　四、礦井瓦斯抽采管理

　　(一)管理製度

　　為了保證管理工作有條不紊、正常有效地進行，做到各工種人員有章可循、照章行事、應製定下列管理製度：

　　① 各工種崗位責任製和01manbetx 。

　　② 各工程質量標準和驗收、獎懲辦法。

　　③ 各鑽場、管路、泵站的定期巡回檢查製度。

　　④ 瓦斯流量、壓力和濃度等定期測定和填報、審閱製度。

　　另外，為保證抽采工作本身的安全，對抽采瓦斯的濃度、停開泵的操作程序、瓦斯管路的拆除和安裝、鑽孔與管路的連接以及打鑽、封孔等方麵，都要有切合實際的安全措施和要求。

　　(二)技術管理和現場管理

　　1. 礦井抽采瓦斯是一項技術性很強的工作。凡進行瓦斯抽采的礦井，都應做好下幾方麵的技術管理工作：

　　① 編寫礦井月、季、年瓦斯抽采計劃和長遠規劃。

　　② 編製新區(麵)瓦斯抽采方案和具體設計。

　　③ 研究抽采現狀，編製安全措施和解決實際工作中的技術性疑難問題。

　　④ 建立健全必要的記錄、圖表和台帳，收集、整理有關技術數據和資料，總結經驗和提出提高抽采效果的新方法、新工藝，並組織試驗和推廣。

　　2. 現場管理

　　① 要按設計施工。如打鑽、封孔、砌築密閉、安設管路及各種裝置的安設等，都要按設計要求和規定進行實施，不經允許不得任意更改設計。

　　② 要堅持定期巡回檢查和觀測，發現問題及時處理。如瓦斯鑽場和抽采分、支管路要做到每班檢查一次，主幹管路係統至少每周巡視一遍;抽采鑽場和各主、幹、支管路係統，要每旬測定一次瓦斯流量、濃度和負壓，泵站要每小時測定一次或實現連續監測。根據實測有關參數的變化，及時進行必要的調節和控製，以達到安全、合理和平衡抽采。

　　③ 要安設管理牌板，落實責任製。凡井下抽采鑽場、管路係統等設有用來測定瓦斯流量、濃度和壓力的觀測站(點)，都要安設“測量管路牌板”，標明觀測人、觀測日期及測定的內容、數值等。其他如打鑽施工、密閉砌築、密閉內采氣分析以及管路附屬裝置的檢查等，也都要設置相應的管理(檢查)牌板。

　　3. 瓦斯計量及測定方法

　　瓦斯計量及測定工作是抽采工作中的一個重要環節。隻有較準確地測定出抽采過程中的有關參數及其變化，才能真實地反映出煤層瓦斯湧出規律和評價抽采效果，並從中總結出經驗，找出規律，指導實踐，進而達到科學管理的目的。一般來說，在礦井抽采瓦斯工作中，瓦斯濃度、抽采負壓和瓦斯流量三個重要參數必須定期測定和掌握，並控製其變化。

　　① 瓦斯濃度測定。由於從煤層或采空區中抽出的瓦斯濃度都比較高，因此，對抽采管路中的瓦斯濃度必須采用高濃度(100%)光學甲烷檢測儀進行測定。

　　② 抽采負壓測定。用來測定瓦斯管內負壓的儀器有多種，但常用的是U形管壓力計。

　　③ 瓦斯流量測定。瓦斯流量是表示抽采瓦斯數量多少的一個重要參數，必須測定準確。常用的測定儀器是孔板流量計和皮托管。

　　思考題

　　1. 何謂礦井瓦斯?它有哪些性質?

　　2. 瓦斯爆炸的基本條件是什麼?

　　3. 瓦斯爆炸具有哪些危害?

　　4. 煤與瓦斯突出有哪些規律?

　　5. 如何衡量瓦斯抽采的難易程度?

　　6. 簡要敘述本煤層瓦斯抽采的方法及優缺點。

　　第七章 礦井瓦斯檢查與管理

　　礦井空氣中的瓦斯濃度，受通風、采掘和氣壓以及瓦斯湧出變化異常等諸多因素的影響而經常發生變化，及時準確地檢查瓦斯濃度，搞好瓦斯管理，對了解和掌握井下的瓦斯湧出情況，防止瓦斯積聚和瓦斯事故的發生至關重要。瓦斯檢查與管理不僅是礦井通風管理工作的一項重要內容，也是保障礦井安全生產和防止重大事故發生最基本和最關鍵的環節之一。

　　第一節 瓦斯檢查方法

　　礦井瓦斯檢查方法是瓦斯檢查工必須熟練掌握的基本技能。正確選用不同的測定方法，準確地檢查瓦斯濃度，能準確地反映井下不同地點、不同時間的瓦斯湧出情況，以便進行風量分配與調節，從而達到安全、經濟、合理通風。而且、對於防止和及時發現瓦斯超限或積聚等隱患，采取針對性的措施，妥善處理，防止瓦斯事故的發生都是十分重要的。另外，對於瓦斯檢查員的自身安全也很重要。

　　一、巷道風流瓦斯的檢查方法

　　(一)巷道風流

　　巷道風流，是指距巷道的頂板、底板和兩幫有一定距離的巷道空間內的風流。在設有各類支架的巷道中，是距支架和巷道底板各50mm的巷道空間;在不設支架或用錨噴、砌镟支架的巷道中，是距巷道的頂板、底板和兩幫各為200mm的巷道空間。

　　1. 檢查方法

　　測定巷道風流瓦斯和二氧化碳濃度應該在巷道空間風流中進行。

　　(1)當測定地點風流速度較大時，無論測瓦斯還是二氧化碳瓦斯檢測儀進氣管口應位於巷道中心點風速最快的部位進行，連續測3次取其平均值。

　　(2)當測定地點風速比較慢時，檢測儀和進氣管口應根據不同氣體的比重來確定，測定甲烷或氫氣、氨氣等氣體時，應該在巷道風流的上部(風流斷麵全高的上部約1/5處)進行抽氣，連續測定3次，取其平均值。測定二氧化碳(或硫化氫、二氧化氮、二氧化硫等)濃度時，應在巷道風流的下部(風流斷麵全高的下部1/5處)進行抽氣，首先測定該處甲烷濃度;然後去掉二氧化碳吸收管;測出該處甲烷和二氧化碳混合氣體濃度，後者減去前者，在乘上校正係數即是二氧化碳的濃度，這樣連續測定3次，取其平均值。

　　2. 注意事項

　　(1)礦井總回風或一翼回風中瓦斯或二氧化碳的濃度測定，應在礦井總回風或一翼回風的測風站內進行。

　　(2)采區回風中瓦斯或二氧化碳的測定，應在該采區所有的回風流彙合穩定的風流中進行，其測定部位和操作方法與在巷道風流中進行的測定相同。

　　(3)測定部位應盡量避開由於材料堆積冒頂等原因造成的阻斷巷道斷麵變化而引起的風速變化大的區域。

　　(4)注意自身安全，防止冒頂、片幫、運輸等其他事故的發生。

　　二、采煤工作麵瓦斯檢查方法

　　(一)采煤工作麵風流與采煤工作麵回風流

　　采煤工作麵風流使指距煤壁、頂(岩石、煤或假頂)、底、兩幫(煤、岩石或充填材料)各為200mm(小於1m後的薄煤層采煤工作麵距頂、底各為100mm)和以采空區的切頂線為界的采煤工作麵空間內的風流。采用充填法管理頂板時，采空區一側應以擋矸、砂簾為界。采煤工作麵回風隅角以及一段未放頂的巷道空間至煤壁線的範圍內空間風流，都按采煤工作麵風流處理。

　　采煤工作麵回風流是指從煤壁線開始，采煤工作麵回風側從煤壁線開始到采區總回風範圍內，錨噴、錨網鎖等支護距煤壁、頂板、底板200mm的空間範圍內的風流。支架支護是距棚梁、棚腿50mm的巷道空間範圍內的風流。

　　1. 采煤工作麵瓦斯的檢查方法

　　采煤工作麵瓦斯測點的選取以能準確反映該區域的瓦斯情況為準則。

　　圖7-1 采煤工作麵的測點位置

　　1——距采煤工作麵10m處的進風流中測點;2——采煤工作麵前切口測點;3、4、5——采煤工作麵前半部的煤壁側、輸送機槽和采空區測點;6、7、8——采煤工作麵後半部的煤壁側， 輸送機和采空區側測點;9——輸送機道空間中央距回風巷口15m處風流中測點(隻測空氣溫度);10——采煤工作麵上下隅角測點;11——距采煤工作麵10m處的回風流中測點;12——采煤工作麵回風流進入采區回風巷前10～15m處的風流中測點;13——采煤工作麵及其進回風巷的冒頂處測點

　　在風流測點垂直斷麵上選取測定部位和測定方法與在巷道風流進行測定時的測定部位和方法相同。沿風流測點位置的選取如圖所示。采煤工作麵回風流中的瓦斯濃度的測點位置應選在距采煤工作麵煤壁線10m以外的采煤工作麵的回風流中風流充分彙合穩定處。測點的數量應根據本采麵的通風狀況和礦井瓦斯等級不同適當選取。通風良好的低瓦斯礦井適當減少測點數，僅選⑦、⑩、⑪、⑬四處測點即可，如圖7-1。

　　2. 測定步驟

　　應由有進風側或回風側開始，逐段檢查，檢查瓦斯濃度和檢查局部瓦斯積聚同時進行，同時還應測定溫度;測定甲烷濃度時，應在巷道風流的上部進行，測定二氧化碳濃度時，應在巷道風流下部進行;測點選擇正確，沒遺漏，每個測點連續測定3次，且取其最大值作為測定結果和處理標準;準確清晰地將測定結果分別記入瓦斯檢查手冊和檢查地點的記錄板上，並通知現場工作人員;

　　3. 注意事項

　　(1)初次放頂前的采空區也應選點測定。以便對采空區的瓦斯做到心中有數。

　　(2)重點檢查回采工作麵的上下隅角。因為此區域是采麵風流拐角處，風流不易帶走瓦斯。同時此區域又是采空區瓦斯湧出的通道易造成瓦斯積聚。

　　(3)準確地掌握《規程》對井下不同地點的瓦斯濃度的要求及措施。發現瓦斯或二氧化碳超限積聚等隱患時，積極采取有效措施進行處理，並向有關領導和地麵調度室彙報。

　　(4)在檢查的同時還應注意通風及其他設施是否存在問題，發現問題及時彙報。

　　(5)另外，還應注意自身安全，防止冒頂、片幫、運輸等因素可能造成的危害。測點選定時應選在頂板或支護較完好的地點。

　　三、掘進工作麵瓦斯檢查的方法

　　(一)掘進工作麵風流及回風流

　　掘進工作麵風流，是指掘進工作麵道風筒出風口這一段巷道空間中按巷道風流劃定法劃定的空間中的風流。掘進工作麵回風流，是指自掘進工作麵的風筒出口以外的回風巷道中按巷道風流劃定法劃定的空間中的風流。如圖7-2、7-3所示。

　　(二)瓦斯的檢方法

　　掘進工作麵風流中瓦斯和二氧化碳濃度的檢查測定地點位置應選取在工作麵上部，左右角距頂、幫、工作麵各200mm處的甲烷濃度;工作麵第一架棚左、右柱窩距幫底各200mm處的二氧化碳濃度，其測定方法同巷道風流中的測定相同，並各取其最大值作為檢查結果和處理依據。

　　掘進工作麵回風中瓦斯和二氧化碳濃度的檢查測定地點，要根據巷道布置情況和通風方式確定。

　　圖7-2 單巷掘進采用壓入式局部通風掘進工作麵風流和掘進工作麵回風流及測點位置

　　1—掘進工作麵;2—掘進工作麵風流;3—掘進工作麵回風風流4—風筒出風口;①—掘進工作麵進風流測點;②—掘進工作麵回風流中的測點;③—掘進工作麵高冒區，或易局部積聚區測點;

　　4—風筒;5—壓入式局部通風機

　　圖7-3 單巷掘進采用混合式局部通風時掘進工作麵風流和掘進工作麵回風流及其測點位置

　　1—掘進工作麵;2—掘進工作麵風流;3—掘進工作麵回風流;4—風筒出風口;5—風筒吸風口;

　　6—風筒;7—壓入式局部通風機;8—抽出式局部通風機;①、②—掘進工作麵風流測點;

　　③—掘進工作麵回風流測點及高冒區風流測點

　　圖7-4 雙巷掘進采用壓入式局部通風時掘進工作麵風流和掘進工作麵回風流及其測點

　　1—掘進工作麵;2—壓入式局部通風機;3—風筒;4—風筒出風口;

　　5—掘進工作麵風流;6—掘進工作麵回風流

　　(1)單巷掘進采用壓入式通風時，掘進工作麵風流和其回風流的劃分如圖7-2所示。並按巷道風流的劃定方法劃定空間範圍。回風流測點的位置應在回風流中，一般距風筒出口10m外風流彙合穩定處。測取的最大值作為測定結果和處理依據。

　　(2)單巷掘進采用混合式通風時，掘進工作麵回風流的劃定如圖7-3所示。並按巷道風流的劃分方法劃定空間範圍。其測定位置如圖7-3所示的回風巷風流中①②③處進行，並取其最大值作為測定結果和處理依據。

　　(3)雙巷掘進采用壓入式通風時，掘進工作麵回風流的劃定如圖7-4所示。並按巷道風流的劃分方法劃定空間範圍。其測定位置如圖7-4所示，應在其回風巷道風流彙合穩定處進行，並取其最大值作為測定結果和處理依據。

　　(三)注意事項

　　(1)檢查工作應由外向內依次進行。當瓦斯或其他有害氣體濃度超過規定時，立即停止前進或退到進風流中，並通知有關人員和部門進行處理。

　　(2)首先應檢查局部通風機安裝位置是否符合規定，是否發生循環風及是否掛牌專人管理。

　　(3)在檢查風流瓦斯的同時，還必須注意檢查有無局部瓦斯積聚。

　　(4)檢查風筒末端至工作麵距離及供風量是否合乎有關規定及風筒吊掛和安裝質量，風筒有無破口等。

　　(5)檢查甲烷傳感器或斷電儀安裝是否符合規定，是否正常運行。

　　(6)上山掘進重點檢查甲烷，下山掘進重點檢查二氧化碳。

　　(7)注意自身安全，以防爆破、運輸及炮煙熏人等事故的發生。

　　四、盲巷瓦斯的檢查方法

　　1. 盲巷

　　凡不通風(包括臨時停風的掘進區)長度大於6m的獨頭巷道，統稱為盲巷。

　　2. 檢查方法

　　由於巷道內不通風，如果瓦斯湧出量大或停風時間長，便會積聚大量的高濃度瓦斯，因此進入盲巷內檢查瓦斯和其他有害氣體時要特別小心謹慎。先檢查盲巷入口處的瓦斯和二氧碳，其濃度均小於3.0%方可由外向內逐漸檢查。不可直接進入盲巷檢查。

　　在水平盲巷檢測時，應在巷道的上部檢測瓦斯，在巷道的下部檢測二氧化碳。在上山盲巷檢測時，應重點監測甲烷濃度，要由下而上至頂板進行檢查，當瓦斯濃度達到3.0%時應立即停止前進。在下山盲巷檢測時，當二氧化碳濃度達到3.0%時，必須立即停止前進。

　　3. 注意事項

　　(1)檢查工作應由專職瓦斯檢查工負責進行。檢測前要首先檢查自己的礦燈、自救器、瓦斯檢定器等有關儀器;確認完好、可靠後方可開始工作，在進行檢測過程中，要精神集中謹慎小心，不可造成撞擊“火花”等隱患。

　　(2)盲巷入口處或盲巷內一段距離處的甲烷或二氧化碳濃度達到3.0%，或其他氣體超過《規程》規定時，必須立即停止前進，並通知有關部門采取封閉等措施進行處理。

　　(3)檢查臨時停風時間較短、瓦斯湧出量不大的盲巷內瓦斯和其他有害氣體濃度時，可以有瓦斯檢查員和其他專業檢查人員1人進入檢查;檢查停風時間較長或瓦斯湧出量大的盲巷內瓦斯和其他有害氣體濃度時，最少有2人一起入內檢查。2人應拉開一定距離;一前一後邊檢查邊前進。

　　(4)在檢查甲烷、二氧化碳濃度的同時;還必須檢查氧氣和氣體有害氣體的濃度，超過規定或有異味等現象時，應停止前進，以防止發生中毒或窒息事故。

　　(5)測定傾角大的上山盲巷時，應重點檢查甲烷濃度;檢查傾角大的下山盲巷時，應重點檢查二氧化碳濃度。

　　(6)測定時應站在頂板兩幫及支護較好地點，並小心謹慎以防因碰撞而造成冒落傷人。

　　五、其他地點瓦斯的檢查方法

　　1. 采掘工作麵爆破地點附近20m範圍風流中瓦斯濃度的檢查測定

　　采煤工作麵爆破地點附近20m範圍內的風流，即爆破地點沿工作麵煤壁方向兩端各20m範圍內的采煤工作麵風流，此範圍內風流的瓦斯濃度都應測定。壁式采煤工作麵采空區內頂板未冒落時，還應測定切頂線以外(采空區一側)不小於1.2m範圍內的瓦斯濃度。在采空區側打鑽爆破放頂時，也要測定采空區內的瓦斯濃度。測定範圍應根據采高、頂板冒落程度、采空區通風條件和瓦斯積聚情況等因素確定，並經礦總工程師批準。

　　掘進工作麵爆破地點20m以內的風流即爆破的掘進工作麵向外20m範圍內的巷道風流。其瓦斯濃度測定部位和方法與巷道風流相同，但要注意檢查測定本範圍內盲巷、冒頂的局部瓦斯積聚情況。在上述範圍內進行瓦斯測定時都必須取其最大值作為測定結果和處理依據。

　　2. 采掘工作麵電動機及其開關附近20m範圍內風流中瓦斯的檢查測定

　　在采煤工作麵中，電動機及其開關附近20m以內風流即電動機及其開關所在地點沿工作麵風流方向的上端和下風流端各20m範圍內的采煤工作麵風流。

　　在掘進工作麵中，電動機及其開關附近20m範圍內風流即電動機及其開關地點的上風流端和下風流端各20m範圍內的巷道風流。

　　在測定采掘工作麵電動機及其開關附近風流瓦斯濃度時，對上風流端和下風流端各20m範圍內風流中瓦斯濃度都要測定，並取其最大值作為測定結果和處理依據。

　　3. 高冒區及突出孔洞內的瓦斯檢查

　　高冒區由於通風不良，容易積聚瓦斯，突出孔洞未通風時裏麵積聚有高瓦斯濃度，檢查時都要特別小心，防止瓦斯窒息事故發生。

　　檢查瓦斯時，人員不得進入高冒區域突出孔洞內，隻能用瓦斯檢查棍或長膠筒伸到裏麵去檢查。應由外向裏逐漸檢查，根據檢查的結果(瓦斯濃度、積聚瓦斯量)采取相應的措施進行處理。當裏麵瓦斯濃度達到了3.0%或其他有害氣體濃度超過規定時，或者瓦斯檢查棍等無法伸到最裏處檢查時，則應進行封閉處理，不得留下任何隱患。

　　4. 爆破地點的瓦斯檢查

　　井下爆破是在極其特殊而又惡劣的環境中進行。爆破時煤(岩)層中釋放出大量的瓦斯。並且容易達到燃燒和爆炸濃度，如爆破時產生火源，就會造成瓦斯燃燒或爆炸事故。

　　“一炮三檢製”即每次爆破過程中再裝藥錢、緊接放炮前、放炮後都必須檢查瓦斯，爆破工、班組長、瓦斯檢查員都必須檢查。具體要求是：采掘工作麵及其他爆破地點，裝藥前必須檢查附近20m範圍內瓦斯;瓦斯濃度達到1.0%，不得裝藥。爆破前(距起爆時間不能太長，否則爆破地點及其附近瓦斯可能超限規定)檢查爆破地點附近20m範圍和回風流中瓦斯，當達到1.0%時不準爆破。當回風流中瓦斯濃度超過1.0%時，不準爆破，同時撤出人員，有爆破工或瓦斯檢查員向地麵報告，等候處理。爆破後至少15min(突出危險工作麵至少30min)，並待炮煙吹散後瓦斯檢查員在前、爆破工居中、班組長最後一同進入爆破地點檢查瓦斯及爆破效果等情況。

　　在爆破過程中，爆破工、班組長、瓦斯檢查員每次檢查的結果都要相互核對;並且每次都以3人中檢查所的最大瓦斯濃度值作為檢查結果和處理依據。

　　5. 煤倉、水倉等特殊地點的瓦斯檢查

　　(1)煤倉、水倉等特殊地點的瓦斯檢查點的選定原則應以能相對準確地反映該區域的瓦斯情況為準則。

　　(2)清理水倉前應重點檢查二氧化碳濃度和氧氣濃度，以防發生窒息事故。

　　(3)煤倉的瓦斯檢查應同時檢查甲烷和二氧化碳的濃度，

　　(4)注意自身安全，防止其他事故發生。

　　六、采掘工作麵和機電硐室空氣溫度的測定方法

　　井下空氣溫度是決定礦井氣候條件的因素之一。為了給井下人員創造良好的氣候條件，保證人員的身體健康和提高勞動生產率。《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℃。當空氣溫度超過時，必須縮短超溫地點工作人員的工作時間，並給予高溫保健待遇。采掘工作麵的空氣溫度超過30℃，機電硐室空氣溫度超過34℃時，必須停止作業。

　　礦井空氣溫度的測定，一般使用經過校正的最小分度為0.5℃的溫度計，空氣溫度的測定時間，一般在上午8點到下午4點的時間內進行，但在其他時間也要測定，以掌握空氣溫度變化情況。

　　1. 采掘工作麵空氣溫度的測定方法

　　(1)測定長壁式回采工作麵空氣溫度的測定應選在運煤到空間中央距回風道口15m出的風流中。回采工作麵串聯通風時要分別測定。

　　(2)測定掘進工作麵空氣溫度的測點，應選在工作麵距迎頭2m處的回風流中。

　　(3)采掘工作麵的溫度測點不應靠近人體、發熱或製冷設備，至少要距離0.5m。

　　2. 機電硐室溫度的測定方法

　　機電硐室的空氣溫度測點，應選在硐室回風口的回風流中。

　　七、瓦斯檢查過程中常見的人身安全事故及其預防

　　(1)因瓦斯檢查員多數是單獨作業，因此要休息好，集中精力保持清醒的頭腦。

　　(2)了解礦井的通風線路及其采掘大致情況，熟悉自己的測定區域及其範圍的巷道情況，在發生冒頂及其他事故後能繞行或當礦燈不亮時，能摸出來。

　　(3)認真檢查保護好便攜式光學瓦斯檢定器。一旦出故障要及時修理，防止因便攜式光學瓦斯檢定器不準而造成的事故。

　　(4)做好下井前的準備工作，帶齊各種器具、防止無法檢查或沒法紀錄。

　　(5)檢查高冒地點采煤工作麵上隅角、采空區邊緣的瓦斯時要站在支護完好的地點;用木棍將膠管送到檢查地點，又下向上檢查，檢查人員的頭部切忌超越檢查的高度，以防缺氧窒息。

　　(6)檢查廢巷、盲巷和臨時停風的掘進工作麵機密閉牆處的瓦斯、二氧化碳及其他有害氣體時，隻準在柵欄處檢查，必須進入廢洞盲巷內檢查時，應遵守盲巷內檢查的規定。

　　(7)在運輸巷道中檢查時，應防止運輸事故的發生。遵守行車不行人等安全規定，特別應注意跨越皮帶、刮板輸送機時的安全。

　　第二節 礦井瓦斯管理

　　礦井瓦斯管理是礦井安全生產的一項重要內容，是礦井安全管理的重要組成部分。礦井瓦斯管理的好壞，不但製約著礦井安全生產正常進行，還影響礦井的經濟和社會效益。礦井瓦斯管理工作與瓦斯檢查員的本職工作關係密切。

　　一、礦井瓦斯管理的規章製度

　　礦井瓦斯管理製度是礦井瓦斯管理不可缺少的內容，是保證礦井安全生產的基本製度。是規範人們行為的措施，沒有製度就沒有統一的行為標準。煤礦井下生產是在極其複雜和惡劣的環境中進行作業，如果出現某一個人的行為不規範，就有可能導致事故的發生。因此，為使通風與瓦斯管理工作能夠得到正常的開展，杜絕瓦斯事故的發生，每一礦井，尤其是高突出礦井應根據《規程》有關規定，結合本礦井的實際情況，建立健全礦井瓦斯管理的有關規定和製度。

　　(一)礦井瓦斯管理製度的主要內容

　　主要應包括：健全專業機構，配足檢查人員，定期培訓和不斷提高專業人員技術素質的規定;各級領導和檢查人員(包括瓦斯檢查員)區域分工巡回檢查彙報製度、交接班製度，礦長總工程師每天閱簽瓦斯日報的規定;盲巷、采空區和密閉啟封等有關瓦斯管理的規定;爆破與巷道貫通時的瓦斯規定;礦井瓦斯排放的有關規定及瓦斯監控裝備的使用、管理的有關規定;礦井瓦斯抽采、防止煤與瓦斯突出的規定。在健立健全規章製度的同時，還應製定相應的獎懲製度，以保證有關規定、製度的貫徹落實。

　　(二)專職瓦檢員的配備與要求

　　1. 裝有礦井安全監控係統的機械化采煤工作麵、水采和煤層厚度小於0.8m的保護層的采煤工作麵，經抽采瓦斯(抽采率25%以上)和增加風量已達到最高允許風速後，其回風巷風流中瓦斯濃度仍不能降低到1.0%以下時，回風巷風流中瓦斯最高允許濃度為1.5%，必須配有專職瓦檢員。

　　開拓新水平的井巷第一次接近各開采煤層時，必須按掘進工作麵距煤層的準確位置，在距煤層垂直距10m以外開始打探煤鑽孔，鑽孔超前工作麵的距離不得小於5m，並有專職瓦斯檢查員經常檢查瓦斯。岩巷掘進遇到煤線或接近地質破壞時必須有專職瓦斯檢查員經常檢查瓦斯;發現瓦斯大量增加或其他異狀時，必須停止絕進，撤出人員，進行處理。

　　2. 要求：凡是配備專職瓦斯檢查員的地點，都是容易發生瓦斯事故和出現各種隱患比較危險的重要采掘工作麵。為此要求專職瓦斯檢查員：要有較高的思想和業務素質;遵章守紀，必須在工作麵交接班;必須隨時進行瓦斯檢查等工作，不準隨意離開工作現場;嚴格執行“一炮三檢”爆破製度;對采掘工作麵內的通風、瓦斯、防塵、防火、防災以及瓦斯監控係統等有關設施和裝置負有維護管理與監督的責任;製止任何人的違章指揮或違章作業;要做到一旦發現臨時停風、瓦斯積聚、突出預兆或其他隱患情況時，能夠采取針對性的有效的果斷措施，妥善處理。

　　(三)瓦斯檢查的“三對口”

　　礦井通風質量標準及檢查評定的瓦斯檢查“三對口”，指的是瓦斯檢查員在檢查工作中，必須做到井下檢查地點的記錄板、瓦斯檢查員隨身攜帶檢查手冊和地麵的瓦斯台帳(或調度日誌)三者上麵填記的有關情況和數據要完全一致，而不能出現矛盾、不符或遺漏。“三對口”主要內容包括：檢查結果，瓦斯濃度、二氧化碳濃度和空氣溫度以及《規程》和局礦規定要求檢查的內容。

　　(四)瓦斯日報的審批製度

　　《規程》規定通風值班人員必須審閱瓦斯班報，掌握瓦斯變化情況，發現問題，應製定措施，進行處理。

　　通風瓦斯日報必須送礦長、礦技術負責人審閱，一礦多井的礦必須同時送井長、井技術負責人審閱。對重大的通風瓦斯問題，應製定措施，進行處理。

　　二、瓦斯檢查製度

　　(一)瓦斯檢查製度的內容

　　《規程》規定：礦井必須建立瓦斯、二氧化碳和其他有害氣體檢查製度。

　　礦井瓦斯檢查製度的主要內容有：

　　1. 每月根據礦井生產部署的工作安排，由通風部門按照《規程》規定的要求編製礦井瓦斯檢查計劃圖表，其內容應包括瓦斯檢查地點、檢查次數、巡回檢查路線、巡回檢查時間、檢查人員的安排等。計劃圖表報礦總工程師批準後實施。

　　2. 瓦斯檢查員的配備必須符合《規程》中有關規定和安全生產的需要。

　　有煤(岩)與瓦斯突出危險的采掘工作麵，有瓦斯噴出危險的采掘工作麵和瓦斯湧出量較大、變化異常的采掘工作麵必須有專人經常檢查，並安設甲烷斷電儀。符合《規程》規定，經礦務局(公司)局長(經理)、礦長批準，采煤工作麵回風巷風流中瓦斯最高允許濃度為1.5%的采煤工作麵，必須配備專職瓦斯檢查員經常檢查瓦斯(二氧化碳)。

　　其他采掘工作麵(地點)瓦斯檢查員的配備，可以不設專人檢查，但必須滿足“三人連鎖放炮製”和安全生產的需要。

　　3. 瓦斯檢查員必須具有一定煤礦實踐經驗，掌握一定的通風、瓦斯知識和技能，經專門培訓，考核合格，持證上崗。在崗的瓦斯檢查員要進行定期培訓，每次培訓後都要考核、考試，不合格者不能上崗。

　　4. 瓦斯檢查員下井時必須攜帶便攜式光學甲烷檢測儀，儀器必須完好，精度符合要求，同時備有長度大於1.5m的膠管(或瓦斯檢查棍)、溫度計等。礦長、礦技術負責人、采掘與通風區隊長、工程技術人員、爆破工、流動電鉗工、班長下井時，必須攜帶便攜式甲烷檢測儀。安全監測工必須攜帶便攜式甲烷檢測報警儀或便攜式光學甲烷檢定器。

　　5. 斯檢查員必須嚴格按瓦斯檢查計劃圖表的要求執行。每次檢查的結果必須認真準確地記入瓦斯檢查手冊和記錄牌上，並通知現場作業人員。瓦斯濃度超過規定時，瓦斯檢查員有權責令現場人員停止作業，將人員撤到安全地點，采取措施進行處理。處理不了或超過處理權限時，應在瓦斯超限地點的通道入口設置柵欄、揭示警標，並及時向地麵報告。

　　6. 瓦斯檢查員不得發生空班(由於瓦斯檢查員未上班，造成分工區域當班全部一次都未檢查)、漏檢(由於瓦斯檢查員粗心大意、不負責任或其他原因，沒按巡回檢查的規定檢查)，造成分工區域應檢查的地點一處或多處當班一次都未檢查瓦斯)、少檢(由於瓦斯檢查員不負責任、沒按規定的次數檢查，造成分工區域一處至全部檢查點檢查的次數少於規定的檢查次數)、假檢(瓦斯檢查員沒有在實地檢查瓦斯、填寫假檢查記錄、彙報假情況)，並做到井下記錄牌板、檢查手冊、瓦斯台帳“三對口”。

　　7. 瓦斯檢查員必須嚴格執行井下手上交接班製度。

　　8. 在有自然發火危險的礦井，必須定期檢查一氧化碳濃度、氣體溫度等的變化情況。

　　9. 瓦斯檢查員每班必須向通風值班室彙報檢查情況。彙報的次數由礦總工程師根據礦井生產、安全狀況、井下環境條件的實際情況確定;瓦斯檢查員發現問題或隱患時必須及時彙報。

　　10. 任何人檢查瓦斯時，都不得進入瓦斯及二氧化碳濃度超過3%的區域或有其他有害氣體濃度超過《規程》規定的區域。否則，必須製定切實可靠的安全措施，報礦總工程師批準，並嚴格按措施的要求執行。

　　11. 通風部門的值班人員，必須審閱瓦斯班報，掌握瓦斯變化情況，發現問題，及時處理並向礦調度室彙報。

　　12. 通風瓦斯日報，必須送礦長、礦技術負責人審閱，一礦多井的礦必須同時送井長、井技術負責人審閱。對重大的通風、瓦斯問題，應製定措施，進行處理。

　　(二)瓦斯檢查員入井前的準備工作

　　1. 攜帶齊各種器具包括：瓦斯檢查證(崗位資格證)，瓦斯檢查記錄手冊、便攜式光學瓦斯檢定器、溫度計、圓珠筆、粉筆、瓦斯檢查木杖、膠管(檢查高冒及采空區應備大於1.5m的長膠管)、膠球、自救器以及其他指定的檢查儀器等工具;

　　2. 檢查自救器甲烷檢查儀和各種儀器的完好性能;

　　3. 清洗瓦斯室，在新鮮風流中定好“零點”。

　　4. 根據班前會領導要求和布置的任務，以及上一班工作情況確定本班的工作重點、措施和注意事項。

　　(三)瓦斯檢查員的交接班製度

　　為了使瓦斯檢查員能在交接班時雙方見麵，交接清楚現場情況和責任，避免誤會;為了防止瓦斯檢查員遲到、早退或無人接班，避免分工區域出現無人檢查、監視的空崗狀態，從而保證能及時發現、處理通風瓦斯隱患，礦井必須建立瓦斯檢查員井下手上交接班製度，該製度主要內容包括：

　　(1)井下交接班地點。配備有專職瓦斯檢查員時，采煤工作麵在回風巷入口的新鮮風流處交接班，掘進工作麵在通風機處交接班;其他交接班地點由礦總工程師根據礦井的實際情況確定。

　　(2)瓦斯檢查員井下交接班時間。交接班時間由礦總工程師根據礦井工作製度，以及人員入出井所需要的時間等因素確定，瓦斯檢查員不能提早離開檢查地點到交接班地點等候交班，應避免分工區域出現長時間無人檢查監視通風瓦斯的狀況。

　　(3)交接班內容：交接班時，交班瓦斯檢查員要交清如下幾個內容：

　　① 分工區域內的通風及通風係統、瓦斯、煤塵、防突、防火、爆破、局部通風和生產情況有無異常，是否需要下一班處理及應采取的措施;

　　② 分工區域內的各種通風安全設施、裝備的運行情況，是否需要維修、增加或拆除;

　　③ 分工區域內發生的各種“一通三防”隱患，當班處理的情況和需要繼續處理的內容;

　　④ 有關領導交辦工作的落實情況和需要請示的問題;

　　⑤ 其他應該交清的工作內容。

　　(4)交接班要做到上不清下不接。接班人對交班內容了解清楚後，交接班人員必須在交接班手冊(或記錄本)上簽字，記錄備查。

　　(5)防止“空崗”。交班時，如果下一般班的瓦斯檢查員未到班，交班瓦斯檢查員必須請示值班領導，由值班領導決定是由交班瓦斯檢查員繼續進行下一班的瓦斯檢查工作，還是由地麵另派瓦斯檢查員。無論采取何種方式，都不能中斷瓦斯檢查工作。為了防止發生“空崗”，通風部門值班領導(或班組長)在每班上班之前要詳細清點瓦斯檢查員人數，發現缺人時必須立即采取替補等措施。

　　(四)《規程》對瓦斯檢查的主要地點與檢查次數的規定

　　1. 《規程》對瓦斯檢查的主要地點的規定

　　礦井所有采掘工作麵、硐室，使用中的機械電氣設備的設置地點，有人員作業的地點，瓦斯濃度可能超限或積聚的地點都應納入檢查範圍。具體地點有：礦井總回風、一翼回風、水平回風、采區回風;采區工作麵及其進回風巷，采煤工作麵的隅角、采煤機附近、采煤工作麵輸送機槽、采煤工作麵采區側;機電硐室、鑽場、密閉、局部通風機及其開關附近，回風流中機械電氣設備附近;其他有人員作業的地點等。

　　2. 瓦斯及二氧化碳檢查次數

　　(1)采掘工作麵的瓦斯檢查次數。低瓦斯礦井中每班至少檢查2次;高瓦斯礦井中每班至少檢查3次;有煤(岩)與瓦斯突出危險的采掘工作麵，有瓦斯噴出危險的采掘工作麵的瓦斯湧出量較大、變化異常的采掘工作麵必須有專人經常檢查，並安設甲烷斷電儀。

　　(2)采掘工作麵二氧化碳濃度應每班至少檢查2次;有煤(岩)與二氧化碳突出危險的采掘工作麵。二氧化碳湧出量較大、變化異常的采掘工作麵必須有專人經常檢查二氧化碳濃度。

　　(3)本班未進行工作的采掘工作麵，瓦斯和二氧化碳應每班至少檢查1次;可能湧出或積聚瓦斯或二氧化碳的硐室和巷道的瓦斯或二氧化碳應每班至少檢查1次。

　　(4)井下停風地點柵欄外風流中的瓦斯濃度每天至少檢查1次，擋風牆外的瓦斯濃度每周至少檢查1次。

　　(5)其他作業或應該檢查瓦斯、二氧化碳濃度的地點，瓦斯、二氧化碳檢查次數應由礦總工程師決定，但每班至少檢查1次。

　　3. 循環檢查瓦斯的順序

　　(1)采煤工作麵是從進風巷開始的，經采煤工作麵、上隅角、回風巷、尾巷柵欄處等為一次檢查循環。

　　(2)雙巷掘進工作麵由一名瓦斯檢查員檢查時，一次瓦斯循環檢查應由進風側開始，到回風側掘進麵結束。

　　(3)循環檢查中，應在采煤工作麵上、下檢查的間隔內確定無人工作區域或其他檢查點的檢查時間。

　　(五)《規程》對各地點瓦斯濃度的規定

　　1. 礦井總回風巷或一翼回風巷中瓦斯或二氧化碳濃度超過0.75%時，必須立即查明原因，進行處理。

　　2. 采區回風巷，采掘工作麵回風巷風流中瓦斯濃度超過1.0%或二氧化碳濃度超過1.5%時，必須停止工作，撤出人員，采取措施，進行處理。

　　3. 裝有礦井安全監控係統的機械化采煤工作麵，水采和煤層厚度小於0.8m的保護層的采煤工作麵，經抽采瓦斯(抽采率25%以上)和增加風量已達到最高允許風速後，其回風巷風流中，瓦斯濃度乃不能降低到1.0%以下時，回風巷風流中瓦斯濃度不得超過1.5%，並應符合《規程》的其他要求。

　　4. 采煤工作麵瓦斯湧出量大於或等於20m3/min，進回風巷道淨斷麵8m2以上，經抽采瓦斯和增大風量已達到最高允許風速後，其回風巷風流中瓦斯濃度超過最高允許濃度1.5%，按管理權限報批，可采用專用排瓦斯巷。該巷回風流中瓦斯濃度不超過2.5%，並符合《規程》的規定。

　　5. 采掘工作麵及其作業地點風流中瓦斯達到1.0%時，必須停止用電鑽打眼，爆破地點附近20m以內風流中，瓦斯濃度達到1.0%時，嚴禁爆破。

　　6. 采掘工作麵及其作業地點風流中瓦斯濃度達到1.5%時，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進行處理。

　　7. 電動機或其開關安設地點附近20m以內風流中瓦斯濃度達到1.5%時，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進行處理。

　　8. 采掘工作麵及其巷道內，體積大於0.5m3的空間內積聚瓦斯濃度達到2.0%時，附近20m內必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進行處理。

　　9. 在回風流中的機電設備硐室的進風側必須安裝甲烷傳感器，瓦斯濃度不得超過0.5%。

　　10. 在局部通風機及其開關地點附近10m以內風流中，瓦斯濃度都不超過0.5%時，方可人工開啟局部通風機。

　　11. 符合《規程》規定的串聯通風係統中，必須在進入被串聯工作麵的進風風流中裝設甲烷斷電儀，且瓦斯和二氧化碳濃度不超過0.5%。

　　12. 對因瓦斯濃度超過規定被切斷電源的電氣設備，必須在瓦斯濃度降到1.0%以下時，方可通電開動。

　　13. 采掘工作麵進風流中，二氧化碳濃度不超過0.5%。

　　14. 采掘工作麵風流中二氧化碳濃度達到1.5%時，必須停止工作，撤出人員，查明原因，製定措施，進行處理。

　　15. 停工區內瓦斯或二氧化碳濃度達到3.0%而不能立即處理時，必須24h內封閉完畢。

　　(五)瓦斯檢查後的作業

　　(1)瓦斯檢查後必須及時認真填寫記錄手冊，告知現場作業負責人或班(組)長簽字。

　　(2)第一次填寫排版時，將前一天同班次的檢查數據全部擦淨，然後將本班每次檢查的結果一次填寫，標明檢查日期、時間、檢察人員。

　　(3)隨著采、掘、開工作麵變化情況及時將牌板移動到離工作麵附近的安全易見的地方(離掘進頭30m，采煤工作麵回柱絞車附近)。

　　(4)檢查完後要及時向通風等有關部門進行班中彙報。

　　(5)攜帶的便攜式光學瓦斯檢測儀要妥善保管好，輕拿輕放，不準碰撞損壞、丟失或轉借他人;出現故障能處理的要及時處理，不能處理的不準擅自維修，應上井後交安全儀器檢修工，並指出問題所在;便攜式光學瓦斯檢測儀不得個人保存，上井後應上交儀器室保管。

　　(六)特殊問題的處理

　　1. 盲巷應嚴格按有關規定進行管理，如果進入盲巷檢查瓦斯及二氧化碳時，還要攜帶氧氣檢定器，一人在前另一人在後，相聚約10m左右，邊走邊檢查。當瓦斯、二氧化碳濃度達到3.0%或氧氣濃度低於18.0%時，必須停止前進，立即撤出，設好柵欄，設置警標，彙報調度所。如果恢複盲巷工作，應製定排放瓦斯技術措施，並按措施進行工作。

　　2. 如因故障燈原因臨時停風、停電，需要對停風巷道檢查時，可由一人檢查另一人陪同，由外向裏，邊走邊檢查。當瓦斯濃度達到1.0%或二氧化碳濃度達1.5%時，停止前進，立即撤出，設好柵欄，設置警標，彙報調度所。

　　3. 主要通風機突然停電、停風時，要及時通知受影響區域人員，切斷電源，撤到進風巷道，並想通風調度彙報，按指示進行工作。

　　4. 發現局部通風機停電、停風時，要將局部通風機地段的人員撤到全風壓供風巷道中，在巷道口設置警標，並向通風調度彙報。

　　5 發現瓦斯積聚或超限時，立即通知超限地區的人員停止工作，切斷電源，撤出危險區，在通向超限區的所有入口處設置警標，並查明原因，及時彙報通風調度和值班班長。接到通風調度指示後，方可按指示排放瓦斯。當不能排放瓦斯時，要在現場同下一班交接。

　　6. 如發現風流異常時，要查明原因，及時彙報通風調度。

　　三、排放瓦斯過程中的瓦斯管理

　　《規程》規定：停風區中瓦斯濃度超過1.0%或二氧化碳濃度超過1.5%，最高瓦斯和二氧化碳濃度不超過3.0%時，必須采取安全措施，控製風流排放瓦斯。

　　停風區中瓦斯濃度或二氧化碳濃度超過3.0%時，必須製定安全排放瓦斯措施，報礦技術負責人批準。

　　(一)排放瓦斯的安全措施

　　1. 計算排放瓦斯，預計排放所需時間。

　　2. 明確排出的瓦斯與全風壓風流混合處的瓦斯濃度，製定控製送入獨頭巷道風量的方法，嚴禁“一風吹”。

　　3. 確定排放瓦斯流經的路線，標明通風設施，電氣設備的位置

　　4. 明確撤人範圍，指定警戒人位置。

　　5. 明確停電範圍，停電地點及斷、複電的執行人。

　　6. 明確必須檢查瓦斯的地點和複電時的瓦斯濃度。

　　7. 明確排放瓦斯的負責人和參加人員的名單及各自擔負的責任。

　　8. 文圖齊全、清楚，通風設施、機電設備及甲烷傳感器等應該上圖的，都要批準，不能遺漏。

　　(二)排放瓦斯時的安全注意事項

　　1. 編製排放瓦斯措施時，必須根據不同地點的不同情況指定有針對性的措施。禁止使用“備用”措施，更不準幾個地點用一個措施，批準的排放措施，必須由礦總工程師或通風安全副總工程師負責貫徹，責任落實到人。凡參加審查貫徹實施的人員都必須簽字備查。

　　2. 排放瓦斯前必須先檢查局部通風機及其開關附近地點10m以內風流中的、瓦斯濃度，其濃度不超過0.5%時方可人工開動局部通風機向獨頭巷道送入有限風量，逐步牌坊積聚的瓦斯;同時還必須使獨頭巷道中排出的風流與全風壓風流混合出的瓦斯和二氧化碳濃度都不超過1.5%。

　　3. 排放時在回風彙合均勻處應設2個以上檢查瓦斯濃度點，以便控製排放濃度。一般檢測人員站在新風流中用光學瓦斯檢定器配長膠管伸向回風一側檢查。或用甲烷檢測報警儀吊掛在測點監視，有條件時可以將甲烷傳感器移到測點監視。當瓦斯濃度超過1.5%，應指令調節風量人員：減少想獨頭巷道送入風量，確保獨頭巷道排出的瓦斯在全風壓風流混合出的瓦斯不超限。

　　4. 排放時，嚴禁局部通風機發生循環風。如果發生循環風，立即停止局部通風機運轉，消除循環風後再啟動局部通風機。

　　5. 排放時，獨頭巷道的回風係統內必須切斷電源，撤出人員;還應有礦山救護隊在現場值班。

　　6. 排放後，經檢查證實，整個獨頭巷道內風流中的瓦斯濃度不超過1%，氧氣濃度不低於20%，二氧化碳濃度不超過1.5%，且穩定30min後，瓦斯濃度沒有變化時，才可以恢複局部通風機的正常通風。

　　7. 獨頭巷道恢複正常通風後，必須由電工對獨頭巷道中的電氣設備進行檢查，證實完好後，方可人工恢複局部通風機供風的道中的一切電氣設備的電源。

　　(三)控製排放風流中瓦斯的方法

　　控製排放風流中瓦斯的方法在現場很多，主要有以下幾種，應根據排放現場的具體情況選定。

　　1. 風機直接排放法。獨巷停風時間教短，積存瓦斯量不多，在排放瓦斯回風線路上瓦斯濃度不超過規定時，可直接啟動局部通風機進行排放。

　　這種方法的安全性與局部通風機全速運轉風量通過風筒的風量Q局，獨巷內平均瓦斯濃度C0，全風壓實際風量(第一彙合處風量)及全風壓風流中的瓦斯濃度C實有關。根據獨巷內排出的瓦斯量與全風壓處瓦斯量的關係。可由下式粗略計算應送入獨巷的風量：

　　Q局≤Q(C-C實)/ C0 m3/min (7-1)

　　式中 C——排出的瓦斯流經線路允許的瓦斯濃度，%。

　　如果進入獨巷內的風量大於Q局，排出後在第一彙合處瓦斯濃度必然超過規定。這種情況下，則不能采用局部通風機直接排放法排放瓦斯，為此可利用附近的風門配合進行。用增大全風壓風量來解決。需要打開的風門，必須專人把守，檢查瓦斯人員根據瓦斯濃度變化，指揮打開風門的程度。注意，使用此方法，必須熟悉該區域和全礦井的通風係統及風量分配情況，隻有在臨時打開風門後，對其他係統無影響或無大的影響的情況下，才能用打開風門配合排放，否則將會造成不良後果。

　　2. 使用變頻調速風機直接排放。這種方法方便易行，就是在排出瓦斯流經的巷道內設置甲烷傳感器，將甲烷傳感器和變頻調速風機的調速裝置連接。當甲烷超限時變頻調速裝置動作，減小風機的轉速。從而減少送入的風量，當排出的甲烷不超限時，變頻調速裝置加大風機轉速增加風量。從而保證排出的甲烷濃度不超過規定，省時，省力。

　　3. 增阻排放法。排放前，在回風口以外的新風流一側將風筒用繩子捆結一定的程度，以增加阻力。控製通過風筒的風量，使全風壓風流彙合處的瓦斯濃度控製在規定範圍內。隨著濃度的下降，逐漸放開繩子，到最後全部放鬆。捆風筒時，不能將風筒捆嚴，以防燒壞局部通風機。

　　另外，還可以在局部通風機進風處增加阻力。未開局部通風機前用木板將局部通風機進風處擋住一部分，根據需要逐漸拉開木板，控製局部風機風量。這種方法比用繩子捆紮風筒更方便。

　　4. 風筒接頭調風排放法。若獨巷距離遠，停風時間長，瓦斯積聚量大，啟動局部通風機排放瓦斯前，在回風口一側的全風壓巷道內，將風筒接頭斷開，然後啟動局部通風機，並檢查局部通風機是否循環風。一旦循環風，立即停止局部通風機運轉，將局部通風機一側的風筒捆小，增加阻力，減小風量，消除循環風。根據瓦斯濃度的大小，將斷開的風筒接頭拉成一定錯距來調節送往獨巷的分量。使大部分風量從斷口短路，流入回風並降低瓦斯濃度。檢查瓦斯人員必須同調風人員緊密配合，根據瓦斯濃度指揮調風人員及時調風，做到安全可靠。開始送往獨巷的風量要小，然後根據排除的瓦斯濃度大小來確定兩風筒錯口距或吻合的程度。隨著接頭的逐漸吻合，風量由小而大送往獨巷。當兩接頭全部吻合後，獨巷的風量近似最大值。如果回風長時間穩定在安全瓦斯濃度範圍，說明獨巷內瓦斯排放工作完畢，即可全部恢複接頭。在重新恢複接頭時，如果因壓力大有困難，可短時間停止局部通風機運轉，但應盡量縮短操作時間，以免再次造成獨巷內瓦斯積聚。

　　5. 風筒三通調風排放法。獨巷敷設風筒時，在回風一側的全風壓風流中敷設一個三通風筒，如圖7-5所示，平時將三通風筒未用的一頭封堵，在圖中A處用繩子將風筒捆死。啟動局部通風機排放瓦斯前，將三通風筒封堵的一頭放開，啟動局部通風機檢查有無循環風，確認無循環風後開始排放瓦斯。當局部通風機啟動後，風筒中的大部分風量經三通未用的一頭進入回風內，很少一部分風量送往獨巷便不會造成排出瓦斯濃度超限。為做到絕對有把握，可將三通至獨巷的一頭縮小，然後根據需要逐漸放大，直至完全放完，在回風瓦斯濃度不超限時，可以慢慢縮小三通未用的一頭，全部封嚴後送往獨巷的風量已達最高值。當回風長時間都穩定在安全瓦斯濃度時，證明獨巷瓦斯已經排放完畢。

　　圖7-5 三通風筒示意圖

　　1——掘進工作麵; 2——風筒; 3——三通風筒; 4——局部通風機

　　6. 逐段通風排放法。一般情況下，已經封閉的獨巷裏麵都己積聚了瓦斯濃度高的氣體，排放時比較困難。所以，啟封密閉排放瓦斯要十分慎重。

　　通常獨巷內都未敷設風筒，啟封密閉排放瓦斯時要敷設風筒。一次性將風筒全部敷設在井下無風的高濃度瓦斯區既困難又危險。因此，采取逐段排放法較好。

　　排放前，準備一根短風筒(5m左右)，先檢查密閉處有無瓦斯積聚，如果有則先處理後啟封，將密閉上角打一些比較小的孔洞，啟動局部通風機先使風筒偏離孔洞，然後逐漸靠近。同時檢查回風瓦斯，用風筒與密閉孔洞距離的大小來控製瓦斯濃度。再慢慢擴大密閉孔洞，直到風筒移入密閉內，附近瓦斯濃度不超過1.5%，再全部打開密閉，人員才能進入裏麵，風筒可隨著向前敷設運入獨巷。待風筒出口附近瓦斯濃度下降後，可將風筒出口縮小，加大風筒出口射程，排出前方瓦斯。當風筒出口前方一段的瓦斯濃度不超過1.5%時，接上一根短風筒，加大射程排放前方的瓦斯，達標後取下短風筒，接上一根平時用的風筒(一般10m)，依次逐段的排放。如果發現回風瓦斯超過安全值時，可將風筒接頭斷開，采用風筒接頭調風法排放。

　　(四)《一通三防管理規定》對排放瓦斯的規定

　　1. 排放瓦斯分級管理規定

　　(1)停風區中瓦斯濃度超過1.0%，或二氧化碳濃度超過1.5%，最高瓦斯濃度和二氧化碳濃度均不超過3.0%時，由通風部門製定排放瓦斯安全措施，報礦總工程師批準，由礦負責進行排放。

　　(2)巷道瓦斯濃度或二氧化碳濃度超過3.0%，積存瓦斯或二氧化碳的巷道長度超過30m，由通風部門編製排放瓦斯安全措施，並組織有關部門共同審查，報礦總工程師簽字批準後，由救護隊排放。

　　(3)對於巷道積存瓦斯量大，排放時影響主要係統，涉及麵較廣的瓦斯排放措施必須由礦總工程師組織有關部門共同審查，報集團公司總工程師批準後，由救護隊排放。

　　2. 特殊情況瓦斯排放規定

　　(1)啟封密閉必須編製啟封密閉和排放瓦斯安全措施，報礦總工程師簽字批準，由救護隊負責啟封密閉，恢複通風，排放瓦斯。

　　(2)全風壓通風地點出現瓦斯超過規定需要排放瓦斯，或特殊情況(采煤工作麵上隅角、巷道冒高區、突出的孔洞等)排放瓦斯，由礦總工程師組織編製措施，由礦負責進行排放。

　　(3)全礦井區域性停電停風排放瓦斯，由礦總工程師組織編製措施，按分級管理製度組織排放，且必須在措施中明確規定排放順序。

　　(4)串聯通風區域進行排放瓦斯，由礦總工程師組織編製措施，並嚴格執行逐級排放製度。

　　3. 有下列情形之一不得排放瓦斯

　　(1)無批準的措施或措施與現場情況不相符的;

　　(2)排放措施未貫徹、責任未落實的;

　　(3)井下現場總指揮未到排放瓦斯現場的;

　　(4)參加排放瓦斯的人員不齊、警戒人未安排到位、回風流撤人、斷電未完成的;

　　(5)無計劃停風未及時追查處理，製定防範措施的。

　　四、盲巷、采空區的瓦斯管理

　　盲巷和采空區是井下積存大量高濃度瓦斯的主要場所，必須作為礦井瓦斯管理工作的重點內容。

　　(1)井下應盡量避免出現任何形式的盲巷，與生產無關的報廢巷道或舊巷，必須及時充填或用不燃性材料進行封閉。

　　(2)對於掘進施工的獨頭巷道，局部通風機必須保持連續運轉，臨時停工也不得停風。如因臨時停電或其他原因，局部通風機停止運轉，要立即切斷巷道內一些電氣設備的電源(安設風電閉鎖裝置可自動斷電)和撤出所有人員，在巷道口設置柵欄，並掛有明顯警標，嚴禁人員入內，瓦斯檢查員每班在柵欄處至少檢查一次。如果發現柵欄內側1m處瓦斯濃度超過3%或其他有害氣體超過允許濃度，不能立即處理時，必須在24h內密閉。

　　(3)長期停工、瓦斯湧出量較大的岩石巷道也必須封閉，沒有瓦斯湧出或湧出量不大(積存瓦斯濃度不超過3%)的岩巷可不封閉，但必須在巷口設置柵欄、揭示警標，禁止人員入內並定期檢查。

　　(4)凡封閉的巷道，要對密閉堅持定期檢查，至少每周一次，並對密閉質量、內外壓差、密閉內氣體成分、溫度等進行檢測和分析，發現問題采取相應措施及時處理。

　　(5)有瓦斯積存的盲巷恢複通風排放瓦斯或打開密閉時，應特別慎重，事先必須編製專門的安全措施，報礦總工程師批準。處理前應由救護隊佩帶呼吸器進入瓦斯積聚區域檢查瓦斯濃度，並估算積聚的瓦斯數量，然後再按“分級管理”的規定排放瓦斯，應嚴格按照《規程》的規定執行。

　　關於采空區的瓦斯管理，主要是采取抽采措施，以防止采空區內的高濃度瓦斯向工作麵或其他巷道空間湧出而造成風流瓦斯超限或瓦斯積聚。

　　五、巷道貫通時的瓦斯管理

　　在煤層中掘進巷道與其他巷道相貫通時，為防止冒頂、瓦斯、煤塵和爆破等事故的發生。必須遵守《規程》中的規定。

　　(一)貫通前

　　(1)掘進巷道貫通前，其他巷道在相距20m前，綜合機械化掘進巷道相距50m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，地測部門必須向礦總工程師報告。並通知生產和通風部門。

　　(2)生產和通風部門必須分別指定巷道貫通安全措施和通風係統調整方案。

　　(3)在有突出危險的煤層中，上山掘進工作麵同上部平巷的貫通，上部平巷工作麵必須超過貫通位置，其超前距離不得小於5m。

　　(二)貫通時

　　(1)必須派幹部(包括通風部門)現場統一指揮，確保施工安全。

　　(2)隻準一個工作麵向前掘進，停掘工作麵必須保持正常通風，停止一切工作，撤出作業人員。還必須經常檢查風筒是否脫節和工作麵及其回風流中的瓦斯濃度是否超限，發現脫節或超限必須立即處理。

　　(3)掘進的工作麵每次裝藥爆破前，生產班長必須派專人和瓦斯檢查員共同到停掘工作麵，檢查該工作麵及其回風流中的瓦斯濃度，隻有在兩個工作麵及其回風流中的瓦斯濃度都在1%以下時，方可進行掘進工作和裝藥爆破。

　　(4)每次爆破前，在兩個工作麵都必須設置柵欄和專人警戒。

　　(5)堅持一炮三檢製度，每次爆破後，爆破工和班組長必須巡視爆破地點，檢查通風、瓦斯、煤塵、頂板、支架和瞎炮等情況，隻有等雙方工作麵檢查完畢認為無異常情況，人員撤出警戒區域後，才允許進行掘進工作麵的下一次爆破工作。

　　(6)間距小於20m的平行道，其中一個進行爆破時，兩個工作麵的人員都必須撤至安全地點。

　　(7)在地質構造複雜的地區進行貫通工作，還應按處理破碎頂板防止高冒的安全技術措施執行。

　　(三)貫通後

　　通風部門立即組織人員進行風流調整，實現全風壓通風，並檢查風速和瓦斯濃度，符合《規程》規定，通風係統穩定後，方可恢複工作。

　　五、《一通三防管理技術規定》對瓦斯超限的追查與處理規定

　　堅持瓦斯超限就是事故，是事故就要必須追查的原則，礦井要建立瓦斯超限事故追查處理製度。

　　第一百二十條 瓦斯超限界定：

　　(1)采掘工作麵進風流瓦斯濃度達到0.5%、回風風流瓦斯濃度達到1.0%，工作麵風流瓦斯濃度達到1.5%、采煤工作麵上隅角風流瓦斯達到1.5%;

　　(2)采區回風流瓦斯濃度達到1.0%，一翼、水平、礦井總回風流瓦斯濃度達到0.75%,;

　　(3)封閉牆外瓦斯濃度達到1.0%;其他巷道及峒室風流中瓦斯濃度達到或超過規定值的。

　　第一百二十一條 瓦斯檢查員、監測員、放炮員、班隊長等發現井下瓦斯超限時，要采取相應措施處理，並立即向通風調度、礦調度所彙報瓦斯超限情況，調度所必須將瓦斯超限情況及時向礦值班領導、總工程師、安全礦長、礦長等有關領導彙報，並通知安監處。

　　第一百二十二條 安全監測係統發現井下瓦斯超限時，監控中心值班人員必須立即向通風調度、礦調度所彙報，並由監測中心站向礦調度所下達瓦斯超限通知書。

　　第一百二十三條 礦調度所負責通知有關部門、單位和相關人員參加瓦斯超限追查會。

　　第一百二十四條 瓦斯超限事故分級追查處理規定：

　　(1)瓦斯超限濃度在1.5%以下的，由當天礦值班負責人組織有關單位和人員進行追查處理。

　　(2)瓦斯超限濃度達到1.5至3.0%(含3.0%)的，由礦總工程師負責組織有關單位和人員進行追查處理。

　　(3)瓦斯濃度達到3.0%以上的，由集團公司組織追查處理。

　　第一百二十五條 瓦斯超限事故追查會要有記錄。瓦斯超限事故閉合處理回執必須由通風區長簽字確認，安監處和通風區存檔備查。

　　瓦斯超限的原因分析、製定的防範措施、責任者處理結果必須在24小時內電傳集團公司調度室、安監局和通防處。

　　第一百二十六條 礦井必須建立瓦斯檢測監控信息利用分析製度，充分利用安全監控係統和人工檢測數據信息，分析排查存在的瓦斯隱患，製定針對性的防治措施，實現超前預警、超前治理，有效預防瓦斯事故的發生。

　　六、集團公司《一通三防管理技術規定》對不同地點瓦斯及二氧化碳濃度的規定

　　第一百四十一條 礦井總回風巷或一翼回風巷中瓦斯或二氧化碳濃度超過0.75%時，必須立即查明原因，進行處理。

　　第一百四十二條 采區回風巷、采掘工作麵回風巷風流中瓦斯濃度超過1.0%時或二氧化碳濃度超過1.5%時，必須停止工作，撤出人員，采取措施，進行處理。

　　第一百四十三條 采掘工作麵及其他作業地點風流中瓦斯濃度達到1.0%時，必須停止用電鑽打眼;爆破地點附近20m以內風流中瓦斯濃度達到1.0%時，嚴禁爆破。

　　第一百四十四條 采掘工作麵及其他作業地點風流中、電動機或其開關安設地點附近20m以內風流中的瓦斯濃度達到1.5%時，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進行處理。

　　第一百四十五條 采掘工作麵及其他巷道內，體積大於0.5m3空間內積聚瓦斯濃度達到2.0%時，附近20m內必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進行處理。

　　第一百四十六條 在回風流中的機電設備峒室的進風側必須安裝甲烷傳感器，瓦斯濃度不超過0.5%。

　　第一百四十七條 在局部通風機及其開關地點附近10m以內風流中瓦斯濃度都不超過0.5%時，方可人工開啟局部通風機。

　　第一百四十八條 符合《煤礦安全規程》規定的串聯通風係統中，必須在進入被串聯工作麵的進風風流中裝設甲烷斷電儀，且瓦斯和二氧化碳濃度不超過0.5%。

　　第一百四十九條 對因瓦斯濃度超過規定被切斷電源的電氣設備，必須在瓦斯濃度降到1.0%以下時，方可人工開啟電氣設備。

　　第一百五十條 采掘工作麵進風流中，二氧化碳濃度不超過0.5%。

　　第一百五十一條 采掘工作麵風流中二氧化碳濃度達到1.5%，必須停止工作，撤出人員，查明原因，製訂措施，進行處理。

　　第一百五十二條 排放瓦斯時，回風流與全風壓風流彙合處瓦斯和二氧化碳濃度都不得超過1.5%，否則，必須采取安全措施，控製風流排放瓦斯。

　　第一百五十三條 專用排瓦斯巷回風流的瓦斯濃度不得超過2.5%，風速不得低於0.5m/s;專用排瓦斯巷進行巷道維修工作時，瓦斯濃度必須低於1.0%。

　　思考題

　　1. 簡要敘述礦井瓦斯檢查的主要地點。

　　2. 盲巷瓦斯檢查方法是什麼?

　　3. 排放瓦斯措施應符合哪些要求?常用的排放瓦斯方法有哪幾種?

　　4. 瓦斯及二氧化碳濃度檢查次數是如何規定的?

　　5. 瓦斯檢查工交接班的內容有哪些?

　　第八章 礦井瓦斯檢查儀器

　　第一節 光學瓦斯檢定器

　　光學瓦斯檢定器又稱光幹涉式瓦斯測定器，是煤礦井下常用的采用光學原理來檢測瓦斯和二氧化碳等氣體濃度的便攜式儀器。這種儀器的特點是攜帶方便，操作簡單，安全可靠，並且有足夠的精度。但是由於其采用光學係統檢測的原理，構造複雜，維修不便，價格昂貴。儀器的檢測範圍和精度有兩種：測量瓦斯濃度0~10.0%，精度0.01%;測量瓦斯濃度0~100%，精度0.1%。

　　一、光學瓦斯檢定器的構造

　　光學瓦斯檢定器有很多種類，其外形和內部構造基本是相同的，現以AQC—1型光學瓦斯檢定器為例介紹其構造，如圖8-1所示。

　　(a)外形圖 (b)內部構造

　　圖8-1 AQC—1型光學瓦斯檢定器構造

　　1——目鏡;2——主調螺旋;3——微調螺旋;4——吸氣管;5——進氣管;

　　6——微讀窗口;7——微讀電門;8——光源電門;9——水分吸收管;10——橡皮球;

　　11——二氧化碳吸收管;12——幹電池;13——光源蓋;14——目鏡蓋;15——主調螺旋蓋;

　　16——光源燈泡;17——光柵;18——聚光鏡;19——光屏;20平行平麵鏡;21——平麵玻璃;

　　22——氣室;23——反射棱鏡;24——折射棱鏡;25——物鏡;26——測微玻璃;27——分劃板;

　　28——場鏡;29——目鏡保護蓋;30——毛細管

　　1. 電路係統

　　電路係統有電池12、光源燈泡16、光源蓋13、微讀數電門7和光源電門8組成，實現光路係統的供電和電路控製功能。

　　光源：采用1.35V、0.3A的白光小燈泡。內部反光層是白色的，這個小燈泡與幹涉條紋有很大關係，不得任意更換。

　　3. 光路係統

　　光路係統由光源燈泡1、光柵、聚光鏡3、平行平麵鏡4、反射棱鏡5、折射棱鏡6、物鏡7、目鏡11等組成，如圖所8-1示。

　　聚光鏡：用來彙聚光源發出的燈光，使之增強亮度，在燈泡前裝有0.5毫米細縫的光屏，能擋去多餘的光。使幹涉條紋更加清淅。

　　反射棱鏡：該棱鏡的作用是將光線作90度轉向。通過螺杆調節，可使幹涉條紋移動，調節支板可以尋找幹涉視場的範圍。

　　物鏡：它是由雙凸透鏡和凹透鏡用透明樹脂膠合而成的。要想收到質量好的圖像，在鏡片上不能有明顯的劃痕、氣泡、砂眼、麻點以及脫膠等現象。

　　分度板：其表麵光潔度要求為1級，有效範圍為1.6×0.4毫米的長方框，在0~10%的範圍內共有21道刻線，幹涉條紋經物鏡成像，在分劃板上顯示出來。

　　目鏡：它主要起放大作用，便於觀測，可以通過保護玻璃座旋轉來調節視力，直至分度線看清為止。

　　4. 氣路係統

　　氣路由進氣管5、二氧化碳吸氣管11、水分吸收管9、氣室22、吸收管4、吸氣橡皮球10和毛細管30等組成。氣室的長度因儀器型號不同而異，氣室越長儀器的精度越高，但測定的範圍也越來越小，反之精度低，測定範圍大。

　　空氣室的入口和出口分別裝有盤形管和封閉堵頭，盤形管的作用是自動平衡氣壓變化(使空氣室和大氣溝通，保持和氣樣室有相同的壓力)，並能減少瓦斯擴散的影響，氣樣室和吸收管連接，吸收管裏裝鈉石灰。幹燥劑管一般是礦井水蒸氣較大時采用(即空氣濕度大)。管內裝氯化鈣。把水蒸氣吸收掉，以保證測量的準確性。如果二氧化碳成分較大，用吸收管(輔助吸收管)不能完全吸收，影響準確測定時，幹燥劑管裏也可裝鈉石灰。

　　二、光學瓦斯檢定器的工作原理

　　(一)光波的產生和光幹涉原理

　　光是以波的形式從光源向四麵傳播的，光波和水波相似，隻是光波用眼睛看不見，凸起的部分叫波峰，凹下去的部分叫波穀。波峰間的距離叫波長(λ)，不同顏色的光線其波長不同。光線可分為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色。光有各種特性，光的幹涉就是其特性之一。所謂光的幹涉，就是波長相同的兩波相互產生波峰增長，或者抵消的現象。

　　兩波相消的叫相消幹涉，兩波相加的叫相長幹涉。相消幹涉及使光線亮度降低變暗，相長幹涉使亮度提高。置於透鏡L1焦平麵的單色點光源S發出的光束ab投射於介質薄膜AB時的幹涉現象。光束a1、a2來自同一光源S，是相幹光束經薄膜反射→折射→反射→折射，振幅分解。相幹光束a1、a2會聚於透鏡L2的焦點S‘處，這一點究竟是亮還是暗的，這由a1、a2的光程差來計算。

　　1——光源燈泡;2——光柵;3——聚光鏡;4——平行平麵鏡;5——反射棱鏡;6——折射棱鏡;7——物鏡;8——測微玻璃;9——分劃板;10——場鏡;11——目鏡;12——目鏡保護;

　　由於光通過氣體介質的折射率與氣體密度有關，如果以空氣室和瓦斯都充入相同密度的新鮮空氣時產生的條紋為基準，當瓦斯室充入含有瓦斯的空氣時，由於空氣室中的新鮮空氣和瓦斯室中的瓦斯氣體的密度不同，引起折射率的變化，光程也就隨之變化。於是幹涉條紋的移動從目鏡可以看到幹涉條紋移動的距離。由於幹涉條紋移動的距離與瓦斯濃度成正比，所以根據幹涉條紋移動的距離就可以測得瓦斯的濃度。

　　當測定瓦斯地點的氣體壓力和溫度變化時，瓦斯氣室內的瓦斯氣體的壓力和溫度隨之變化，氣體折射率也要發生變化，會因此產生附加的幹涉條紋位移。氣室內安設的毛細管的作用是消除因環境變化造成的幹擾，使測得的瓦斯濃度值不受影響。

　　第二節 便攜式瓦斯檢定器

　　便攜式瓦斯檢測報警儀是一種便攜式可連續測定環境中瓦斯濃度的電子儀器，當瓦斯濃度超過設定的報警點時，儀器能發出聲、光報警信號。它具有體積小、重量輕、檢測精度高、攜帶方便、讀數直觀、連續檢測等優點，是煤礦常用的瓦斯檢定器器之一，是礦井防止瓦斯事故的一道有力防線。。

　　便攜式瓦斯檢定器很多，目前尚無統一、明確的分類方法，習慣上按檢測原理來進行分類，主要分熱催化式、熱導式和半導體氣敏元件式三大類。便攜式瓦斯檢定器的測量範圍一般在0~4.0%，或0~5.0%測量誤差為：0~1.0%時，±0.1%;1.0%~2.0%時，±0.2%;2.0%~3.0%時，±0.3%;

　　一、熱催化(熱效)式瓦斯檢定器

　　熱催化(熱效)式瓦斯檢定器由傳感器、電源、放大電路、警報電路、顯示電路等部分組成。其中傳感器(也稱為熱催化元件)是儀器的主要部分，它直接與環境中的瓦斯接觸、反應，把瓦斯的濃度值變成電量，由放大電路放大後送給顯示和報警電路。

　　熱催化元件是用鉑絲按一定的幾何參數繞製的線圈，外部塗以氧化鋁漿並經煆燒而製成的一定形狀的耐溫載體。其表麵上浸漬一層鉑、鈀等催化劑。因為這種元件呈黑色，所以稱之為黑元件。除黑元件外，在儀器上還有一個與黑元件結構相同但表麵上沒有催化劑的補償元件，黑白兩個元件分別接在一個電橋相等的橋臂上，電橋信號領兩個橋臂分別接入適當的電阻，測量電橋如圖8-4所示。

　　電橋電路由R1、R2、R2、R4等電阻元件組成，其中R1是工作元件，R2是補償元件，R3、R4是電阻相同的普通電阻。當電橋供電後一定的工作電流經過檢測元件時，其表麵即被加熱到一定的溫度，當電橋電流為350mA，瓦斯濃度為4.0%時，電橋輸出電壓約為120mV;無瓦斯時，電橋平衡，對角電路無電壓輸出;當含有瓦斯的空氣接觸到黑元件表麵時，便被催化燃燒，電阻值R1增大，燃燒放出的熱量又進一步使元件的溫度升高，使鉑絲的電阻明顯增加，電橋平衡被破壞，對角電路有電壓VS輸出。

　　從圖8-5可知，隻有當瓦斯濃度≤4%時，電橋輸出電壓隨瓦斯濃度的增大呈正比例增大。

　　采用催化式燃燒熱效原理元件的檢定儀器，測定低濃度瓦斯時，精密度較高，輸出信號較大，不受其他可燃氣體和灰塵存在的影響，信號處理和顯示簡單、直觀，易於超限警報、遙測和自動化。不少國家在元件的結構和工藝上做了不少改進，克服了電耗大、遇H2S和矽蒸汽中毒及穩定性較差的特點，使之應用越來越廣泛，現在成為各主要產煤國最重要的便攜、報警、遙測和監測儀器。我國重慶煤科分院研製的AZJ—91型便攜式瓦斯指示報警儀就是根據熱催化原理製造的，其測量範圍為0~5%，測量誤差0.01%以下時，報警範圍在0.5%~3%任意選定，報警誤差小於0.15%，報警方式斷續聲光信號，安全火花兼隔爆型。

　　二、熱導式瓦斯檢定器

　　熱導式瓦斯檢定器的構造和熱催化式瓦斯檢定器的結構基本相同，也是惠登斯電橋，由傳感器、電源、放大電路、顯示以及報警電路組成，區別是在於兩種儀器的構造和原理不同。熱導式傳感器是根據礦井空氣的導熱係數隨瓦斯含量的變化而變化這一特性，通過檢測這個變化來達到測量瓦斯濃度的目的，礦井內常見氣體的導熱係數如表8-1所示。通常儀器是通過某種熱敏元件將混合氣體中待測成分含量變化引起的導熱係數變化轉變成電阻值的變化，在通過平衡電橋來顯示這一變化，其原理如圖8-6所示。

　　在無瓦斯通過工作室的情況下，由於兩個小孔腔內的大氣條件基本相通，2個熱敏元件的散熱狀況基本相通，電橋處於平衡狀態，電表上無電流通過，指示為零。當含有瓦斯的空氣通過工作室時，其與R1接觸後由於瓦斯比空氣的導熱係數大，散熱好，故將使其溫度下降，電阻值減小，而被密封的校對室內R2阻值不變，於是電橋失去平衡，電表中產生電流。瓦斯含量越高，電橋就越不平衡，輸出的電流就越大，根據電流的大小，便可得出礦井空氣中瓦斯的濃度值。

　　三、電化學式

　　電化學式傳感器的構成是：將兩個反應電極——工作電極和對電極以及一個參比電極放置在特定電解液中，如圖8-7所示。然後再反應電極之間加上足夠的電壓，使透過塗有重金屬催化劑薄膜的待測氣體進行氧化還原反應，在通過儀器中的電路係統測量氣體電解時產生的電流，由其中的微處理器計算出氣體的濃度。目前監測到特定氣體的電化學傳感器包括：一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、一氧化氮、二氧化氮、氨氣等。氧氣檢測儀也是電化學傳感器的一種。

　　圖中BG1、BG2組成射極耦合觸發器，它有兩個穩定狀態：BG1截止、BG2導通或BG1導通、BG2截止。當把氣敏電阻接入BG1基極回路中時，瓦斯接觸氣敏電阻後，其電阻減小，使BG1基極電流增加。當瓦斯濃度達到報警濃度時，射極耦合觸發器——由BG2

　　導通狀態變為BG1導通狀態，K點電位變低導致BG3導通，而使繼電器J吸合，接指示燈發出光信號報警;當氣敏電阻的瓦斯濃度下降時，氣敏電阻阻值增加，使觸發器恢複到原來BG1截止狀態，繼電器J釋放，報警解除，BG2導通。

　　第三節 一氧化碳檢定器

　　一、檢定管檢測氣體技術

　　(一)檢定管

　　1. 檢定管的結構

　　檢定管的結構由外殼、堵塞物、保護膠、隔離層及指示膠等組成。其中外殼是用中性玻璃管加工而成。堵塞物用的是玻璃絲布、仿生棉或耐酸滌綸，它對管內物質起固定作用。保護膠是用矽膠作載體吸附試劑製成，其用途是除去對指示膠變色有幹擾的氣體。隔離層一般用的是有色玻璃粉或其它惰性有色顆粒物質，它對指示膠起界限作用。指示膠是以活性矽膠為載體吸附化學試劑經加工處理而成。

　　2. 檢定管的工作原理

　　當含有被測氣體的空氣以一定的速度通過檢定管時，被測氣體與指示膠發生化學反應，根據指示膠變色的程度或變色的長度來確定其濃度。前者稱為比色式，後者稱為比長式。由於比色式檢定管的靈敏度低、顏色不易辨認，兩個色階代表的濃度間隔太大、成本高、定量測定準確性差等缺點，所以目前主要用比長式檢定管。我國用於煤礦的檢定管有一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、二氧化氮及氧等幾種。

　　(二)一氧化碳檢定管

　　圖8-9 一氧化碳檢定管示意圖

　　1——管尖;2——起始端襯塞;3——保護層;4——除幹擾層;

　　5——隔離層;6——指示粉;7——玻璃管;8——襯塞

　　一氧化碳檢定管是以活性矽膠為載體，吸附化學試劑碘酸鉀和發煙硫酸作為指示膠，如圖8-9所示。當含有一氧化碳的空氣通過檢定管時，與指示膠反應，有碘生成，沿玻璃管壁形成一個棕色環，隨著氣流通過，棕色環向前移動，其移動的距離與被測空氣中的一氧化碳含量成正比關係。

　　I2O5+5CO——5CO2+I2

　　I2+SO3——棕色化合物

　　因此當檢定管中通過定量空氣後，根據色環移動的距離便可測的所測空氣的一氧化碳含量。

　　二、便攜式一氧化碳檢定器

　　(一)電化學原理一氧化碳便攜儀

　　1. 簡介

　　電化學式一氧化碳便攜儀是以定電位電解為基本原理。當一氧化碳擴散到氣體傳感器時，其輸出端產生電流輸出，提供給報警器中的采樣電路，起著將化學能轉化為電能的作用。當氣體濃度發生變化時，氣體傳感器的輸出電流也隨之成正比變化，經報警器的中間電路轉換放大輸出，以驅動不同的執行裝置，完成聲、光和電等檢測與報警功能，與相應的控製裝置一同構成了環境檢測或監測報警係統。

　　2. 工作原理

　　當一氧化碳氣體通過外殼上的氣孔經透氣膜擴散到工作電極表麵上時，在工作電極的催化作用下，一氧化碳氣體在工作電極上發生氧化。其化學反應式為：

　　CO+H2O→CO2+2H++2e-

　　在工作電極上發生氧化反應產生的H+離子和電子，通過電解液轉移到與工作電極保持一定間隔的對電極上，與水中的氧發生還原反應。其化學反應式為：

　　1/2O2+2H++2e-→H2O

　　因此，傳感器內部就發生了氧化-還原的可逆反應。其化學反應式為：

　　2CO+2O2 →2CO2

　　這個氧化——還原的可逆反應在工作電極與對電極之間始終發生著，並在電極間產生電位差。但是由於在兩個電極上發生的反應都會使電極極化，這使得極間電位難以維持恒定，因而也限製了對一氧化碳濃度可檢測的範圍。

　　為了維持極間電位的恒定，加入了一個參比電極。在三電極電化學氣體傳感器中，其輸出端所反應出的是參比電極和工作電極之間的電位變化,由於參比電極不參與氧化或還原反應，因此它可以使極間的電位維持恒定(即恒電位)，此時電位的變化就同一氧化碳濃度的變化直接有關。當氣體傳感器產生輸出電流時，其大小與氣體的濃度成正比。通過電極引出線用外部電路測量傳感器輸出電流的大小，便可檢測出一氧化碳的濃度，並且有很寬的線性測量範圍。這樣，在氣體傳感器上外接信號采集電路和相應的轉換和輸出電路，就能夠對一氧化碳氣體實現檢測和監控。

　　3. 工作條件

　　(1)溫度：(0~40)℃。

　　(2)相對濕度：≤98 %。

　　(3)大氣壓力：(80~116)kPa。

　　(4)風速：不大於8m/s。

　　4. 不足

　　電化學式一氧化碳傳感器的不足是：除了與待定氣體發生化學反應外，對其他雜質氣體也會發生反應，因此在有幹擾氣體存在的地方，這類便攜儀的應用就會受到限製。電化學式傳感器需要定期標定，在使用1～3年後需要更換。使用電解液的需要定期充填電解液。

　　(二)載體熱催化式一氧化碳檢定器

　　1. 原理

　　載體熱催化式一氧化碳檢定器基本原理也是采用惠登斯電橋，傳感器檢測元件是由經金屬氧化物處理用氧化鋁做載體覆蓋，上麵塗以鉑、鋁等催化劑的鉑絲螺線圈製成。可燃氣體一氧化碳分子在金屬線圈表麵燃燒，引起溫度升高，使鉑絲圈的阻值改變。一氧化碳氣體濃度越高，鉑絲阻值也越高，且鉑絲圈的阻值改變的大小和氣體濃度成正比，相應得到一個與氣體濃度成正比的電信號。

　　2. 載體熱催化式一氧化碳檢定儀的主要優點

　　① 在爆炸下限範圍內，有很好的線性輸出，易對流量、環境溫度進行補償，響應時間段，測量精度高;

　　② 輸出的電信號與一氧化碳濃度成正比，靈敏度高，受溫度和潮濕度影響小，價格低;

　　③ 利用無焰燃燒引起阻值變化的原理，可以測量任何可燃氣體，對相同濃度氣體燃燒產生的熱量基本相當，因而具有廣泛性。

　　④ 它是一種通用的傳感器，適用於大多數具有烴基的氣體;

　　⑤ 在正常情況下，檢測元件的使用壽命可達三年。

　　3. 載體熱催化式一氧化碳檢定儀的主要缺點

　　① 有些化學品使傳感器的催化劑中毒，致使傳感器失效，例如，矽化物，硫化物和氯等;

　　② 不宜檢測高濃度的一氧化碳，濃度越高，在檢測元件上產生的熱量也越高，當熱量超過一定限度後，就會燒壞檢測元件;

　　③ 容易受到其他可燃氣體的侵蝕，在使用一段時間後會產生零點漂移，靈敏度下降，因此，每個一段時間要用標準氣體進行零點和靈敏度的校正;

　　④ 不能排除其他雜誌氣體與檢測元件發生反應，因而選擇性較差。

　　(三)紅外一氧化碳氣體便攜儀

　　1. 基本原理

　　紅外吸收式一氧化碳氣體檢測儀的檢測原理是基於Lambert-Beeer定律。當紅外光照射一氧化碳氣體分子時，被測氣體分子就會吸收自己相應的波長的紅外光，氣體吸收紅外光能量的多少與氣體濃度有關，因此可以測定紅外光被吸收能量的多少測定一氧化碳氣體的濃度。

　　2. 主要優點

　　① 靈敏度和準確性高;

　　② 紅外吸收氣體傳感器結構簡單，適用於工作區域空氣質量檢測，可檢測高濃度的CO、CO2和碳氫化合物等;

　　③ 傳感器元件、光學元件等不與氣體直接接觸，不受氣體本身影響，沒有傳感器老化、疲勞或催化劑中毒、燒壞等問題，容易實現滿足防爆的場合;

　　④ 不受鉛、硫等有毒物質的影響，沒有催化型中毒現象，反應速度快，後期維護費用遠遠低於其他原理的便攜儀器;

　　⑤ 傳感器內無化學反應，在測量時不需要氧氣參與。所以適用於缺氧地區，甚至是惰性氣體區域一氧化碳濃度的檢測;

　　⑥ 可以與計算機結合實現對氣體的連續測試和分析，實現自動校正，自動運行;

　　⑦ 可以用於檢測多種氣體，且靈敏度較高，氣體選擇性較好，可靠性高，相應速度快。

　　第四節 便攜式氧氣檢定器

　　一、便攜式氧氣檢定器的分類

　　礦井氧氣檢測儀器種類很多，隨著科學技術的不斷發展，新型號不斷出現，有多種用氣體檢測儀、甲烷和氧氣兩用儀、單一氧氣檢測儀等。主要有AY-1B型，JJY-1(兩用儀)型等，其中AY-1B型是普遍使用的氧氣檢測儀，用來測定采煤工作麵、回風巷、采空區、瓦斯抽采管路以及瓦斯煤塵爆炸或火災等事故災區的氧氣濃度。儀器為本質安全型，具有功率小、結構簡單、測量線性好等優點。

　　氧氣濃度檢測儀的檢測原理有很多，大體可以分成這麼幾類：① 隔膜式伽伐尼電池式;② 電化學催化燃燒;③ 恒定電位電解式等，技術核心就是氧化電極和化學傳感器。其他技術包括氣體的取樣方法有泵吸式，還有就是信息顯示方法和報警訊號和量程控製和測量的精度，這樣的氣體分析儀器有不同的類型和應用範圍，目前有國產和進口的兩種。

　　二、常用便攜式氧氣檢定器的結構原理

　　(一)隔膜式伽伐尼電池式氧氣檢定器

　　1. 結構原理

　　AY-1B型氧氣檢測儀采用的是電化學“隔膜式伽伐尼電池”原理。氧氣傳感元件分別由具有催化活性的貴金屬鉑和易極化的活潑金屬鉛做陰極和陽極，堿性溶液做電解液，通過聚四氯乙烯薄膜將其封閉構成，如圖8-10所示。

　　(a) (b)

　　圖8-10 AY-1B型氧氣檢測儀

　　(a)隔膜伽伐尼電池結構示意圖(b)AY-1B型氧氣檢測儀的外部結構

　　1——氧氣濃度顯示器;2——儀器銘牌;3——示值調準電位器旋鈕;

　　4——氧氣擴散空;5——提手;6——密封蓋;7——開關

　　當氧氣通過隔膜在電極上發生電化學氧化還原反應時，在兩個電極間將形成放射電流，電流的大小和通過隔膜的氧氣濃度成正比例關係。因此，通過通過測定隔膜間的電流值即可實現對氧氣濃度的檢測。氧氣在傳感器中的電化學過程被描述為：當氧氣到達工作電極時，立即反應被還原成OH-離子：

　　O2+2H2O+4e→4 OH-

　　這些OH-通過電解液到達陽極，與鉛發生氧化反應，生成對應的金屬氫氧化物。

　　2Pb+4 OH-→2Pb(OH)2+4e

　　總反應為：

　　O2+2Pb+2H2O=2Pb(OH)2

　　所以，這種儀器是燃燒式的，燃料池中的工作電極是不斷被消耗的，當鉛電極的所有表麵被轉化為氧化鉛，電化學反應就將停止，電流輸出為零。此時，就要更換傳感器。燃料池傳感器的壽命大致可以維持一到兩年。

　　當電極電位一定時，反應電流與氣體濃度和擴散係數成正比，與擴散電極厚度成反比。

　　I=nFADC/δ (8-3)

　　式中 I——反應電流;

　　N——反應中1摩爾氣體釋放的電子數;

　　F——法拉第常數;

　　A——反應界麵麵積;

　　D——氣體擴散係數;

　　C——氣體濃度;

　　Δ——氣體擴散電極厚度。

　　實驗得知，傳感器的反應電流先隨電極電位增加而迅速增大，達到最大值後，電極電位繼續增加，反應電流則逐漸減小。為了使工作電極能產生最大的反應電流，故采用了參比電極，它使工作電極保持在最佳恒定電位。

　　2. 特性

　　從上述可知，定電位電化學氣體傳感器實際上是一隻三電極電解式電池，它與燃料電池相似，具有如下一些特性。

　　(1)功耗低，能滿足嚴格防爆要求。由於它是一隻電池，響應時不消耗能量，所附加的恒定電位較低，一般在幾十毫伏至二百毫伏內，且漏電流極小，約為零點幾微安。因此這種傳感器用一節五號電池便可連續工作數百小時。再則這種傳感器在室溫中工作，對CO等易燃易爆氣體使用較安全。它可在地麵惡劣環境中使用，也可在地下坑道中使用，能夠滿足嚴格的防爆要求。

　　(2)有較好的抗幹擾性能。由於由不同氣體的電極和電解液組成、配方均不同，它們的電極電位不同，反應電流的最佳電極電位也不相同，因此具有較好的抗幹擾性能。

　　(3)有穩定的較高的輸出性能。由於工作電極是在恒定電位下工作，被測氣體能產生穩定的電化學反應，因而保證了這種氣體傳感器有優良的穩定輸出性能。隻要加在參比電極上的電壓不變，它的輸出響應就不會發生突變。因此這種傳感器的測量精度較高，可達0.5×10-6。

　　(4)響應時間較快，20秒內可達90%。無需取樣，在不增加氣泵的情況下，隻要被測氣體對準傳感器的窗口，通過氣體擴散進入擴散電極便會迅速產生響應。

　　(5)有較好的線性特性與溫度性能。從工作原理已知，在恒電位條件下，當傳感器的結構和電解液一定時，氣體擴散電極一定，此時，反應電流I就隻與氣體濃度C成正比，I=KC，因此這類傳感器必然有較好的線性特性。

　　(6)每次使用前都必須進行充電，以保證儀器可靠地工作。

　　3. 不足

　　在大多數的儀器中，即使是在關機狀態，傳感器也在產生電流和消耗。有些儀器通過切斷電路避免電流流動來增加傳感器的使用壽命。但這種方式的弊端在於儀器開啟時重新平衡的時間加長(可能需要幾分鍾)。在重新平衡過程中，電流將重新流過電路。重新平衡需要較長時間的原因是擴散到傳感器上的氧氣已經積聚到了電極之上，而去除氧氣的辦法就是通過電化學反應將其轉化為氧化鉛。隻有將積聚的氧氣消耗殆盡才能得到準確的測量結果。一般儀器的做法是采取儀器開啟後“倒計時”的辦法，讀數開始會很高然後慢慢下降達到穩定數值。如果儀器具有此項功能，則在儀器達到重新平衡之前不要進行調零或者校正操作。

　　大氣的溫度同樣會對燃料電池氧氣傳感器的輸出有影響。大氣越暖和，電極反應越快。因此，氧氣傳感器一般包括一個溫度補償負載電阻來保證電流輸出穩定。現在越來越多的儀器使用軟件方法達到此種目的。

　　溫度太低會大大限製儀器的性能，一般用於氧氣傳感器的電解液的冰點大約為-20°C。一旦電解液結冰，電極輸出液就是零。使用膠體電解液的電極的低溫性能可能要好一些。

　　(二)利用比長式檢定管檢測氧氣

　　煤礦井下空氣中CO、NO2、H2S、SO2、NH3和H2等有害氣體的濃度測定，普遍采用比長式檢測管法。它是根據待測氣體同檢測管中的指示粉發生化學反應後指示粉的變色長度來確定待測氣體濃度的，如表8-2為礦井常見的采用比長式檢測法原理檢測的氣體。氧氣濃度檢測的比長式原理基本與CO相同，在此不作介紹。與比長式檢測管配套使用的還有圓筒形壓入式手動采樣器。主要結構如圖8-11所示。

　　圖8-11 圓筒形壓入式手動采樣器結構示意圖

　　1—氣嘴;2—接頭膠管;3—閥門把;4—變換閥;5—墊圈;6—活塞筒;7—拉杆;8—手柄

　　采樣器由變換閥和活塞筒等部分組成。活塞筒6用來抽取氣樣，變換閥4則可以改變氣樣流動方向或切斷氣流。當閥門把手3處於垂直位置時，活塞筒與接頭膠管2相通;當閥門把手順時針方向旋轉水平位置時，活塞筒與氣嘴1相通;閥門把手處於45°位置時，變換閥將活塞筒與外界氣體隔斷。在活塞拉杆7上刻有標尺，可以表示出手柄拉動到某一位置時吸入活塞筒的氣樣體積(ml)。

　　使用時先將閥門把手轉到水平位置，在待測地點拉動活塞拉杆往複抽送氣2～3次，使待測氣體充滿活塞筒，再將把手扳至45°位置;將檢測管兩端用小砂輪片打開，按檢測管上的箭頭指向插入膠管接頭;將把手扳至垂直位置，按檢測管上規定的送氣時間(一般100s)把氣樣以均勻的速度送入檢測管，然後，拔出檢測管讀數。

　　如果被測環境空氣中有害氣體的濃度很低，用低濃度檢測管也不易測出，可以采用增加送氣次數的方法進行測定。測得的濃度值除以送氣次數，即為被測對象的實際濃度。

　　若被測環境氣體濃度大於檢測管的上限(即氣樣未送完檢測管已全部變色)，在優先考慮測定人員的防毒措施後，可先將待測氣體稀釋後再進行測定，但測定結果要根據稀釋的倍數進行換算。

　　(三)甲烷氧氣兩用參數報警儀

　　1. 工作原理

　　甲烷氧氣兩參數報警儀(以下簡稱報警儀)采用熱催化原理、電化學原理、嵌入式微控製器智能控製、四位數碼管顯示的電子報警儀。該報警儀由機殼、傳感器、線路板、電池組等組成。報警儀開機後實時檢測周邊環境空氣中甲烷、氧氣的濃度，並通過4位數碼管以數字形式出來，通過按轉換鍵可切換顯示內容。

　　當儀器用於測量空氣中的甲烷濃度時，甲烷氣體通過儀器的氣窗進入氣室，氣室內的甲烷傳感器電路輸出正比與甲烷濃度的電信號， 信號經調理電路方法後輸入單片機內的A/D轉換器轉換為數字信號，經過數據處理，由數碼管顯示出甲烷濃度，當甲烷濃度超過其設置的報警點時，報警儀發出報警聲、光報警信號，並顯示當前的甲烷濃度值。

　　當儀器用於測量空氣中的氧氣濃度時，氧氣傳感器與空氣中的氧氣反應，產生正比於氧氣濃度的電信號，信號經調理電路放大後輸入單片機內的A/D轉換器轉換為數字信號，經過數據處理，由數碼管顯示出氧氣濃度，當氧氣濃度低於或等於其設置的報警值時，報警儀發出報警聲、光報警信號，並顯示當前的氧氣值。當甲烷和氧氣的濃度同時超過或低於設定的安全值時，報警儀發出報警聲、光報警信號，並交替顯示甲烷和氧氣的讀值。為保護黑白催化元件，當報警儀檢測到外界甲烷濃度大於等於4.00%時， 報警儀切斷催化燃燒式黑白元件的供電，並報警。

　　2. 主要特點和用途

　　甲烷氧氣兩參數報警儀內置電化學氧氣和熱催化甲烷兩種傳感器，采用單片機控製係統，四位LED顯示，可同時測量空氣中的氧氣和甲烷濃度，一機兩用。儀器不僅具有聲光報警、時鍾顯示、電壓測量、自動關機燈功能，還具有準確可靠、體積小、重量輕、操作簡單、維護方便等特點。廣泛使用於存在易燃、易爆可燃性氣體混合物的工作環境，煤礦采掘地點連續監測氧氣和甲烷的濃度。

　　第五節 礦井安全監控係統及甲烷報警斷電裝置

　　一、礦井安全監控係統

　　(一)概述

　　1. 定義

　　對煤礦有毒、有害氣體、環境及有關生產環節的機電設備運行狀態等進行檢測、監視。運用傳感器技術、數據傳輸技術和計算機技術實現數據測量、數據采集、數據分析、數據傳輸、數據處理，對局部生產環境和過程進行監測和控製的一種礦井安全裝備。

　　2. 相關術語和定義

　　(1)煤礦安全測控儀器：指用於監測煤礦甲烷、一氧化碳、風速、風壓等，超限報警或切斷被控設備電源的監測監控儀器，包括煤礦安全監控係統，便攜式檢測儀器等。

　　(2)煤礦安全監控係統：具有模擬量、開關量、累計量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控製等功能，用於監測甲烷濃度、一氧化碳濃度、風速、風壓、溫度、煙霧、饋電狀態、風門狀態、風筒狀態、局部通風機開停、主要通風機開停，並實現甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風電閉鎖控製，由主機、傳輸接口、分站、傳感器、斷電控製器、聲光報警器、電源箱、避雷器等設備組成的係統。

　　(3)信號：隨時間變化的物理量。分連續信號和間斷信號。

　　(4)傳感器：將被測物理量轉換為電信號輸出的裝置。

　　(5)甲烷傳感器：連續監測礦井環境氣體中及抽采管道內甲烷濃度的裝置，一般具有顯示及聲光報警功能。

　　(6)風速傳感器：連續監測礦井巷道中風速的裝置。

　　(7)風壓傳感器：連續監測礦井通風機、風門、密閉巷道、通風巷道等地通風壓力的裝置。

　　(8)一氧化碳傳感器：連續監測礦井環境氣體中一氧化碳濃度的裝置。

　　(9)溫度傳感器：連續監測礦井環境溫度高低的裝置。

　　(10)煙霧傳感器：連續監測礦井中膠帶輸送機膠帶等著火時產生的煙霧的裝置。

　　(11)風筒開關傳感器：連續監測風筒是否有風的裝置。

　　(12)饋電傳感器：連續監測礦井中供電開關負荷側有無電壓的裝置。

　　(13)聲光報警器：能發出聲光報警的裝置。

　　(14)斷電控製器：控製供電開關的裝置。

　　(15)分站：煤礦安全監控係統中用於接收來自傳感器的信號，並按預先約定的複用方式遠距離傳送給傳輸接口，同時，接收來自傳輸接口多路複用信號的裝置。分站還具有線性校正、超限判別、邏輯運算等簡單的數據處理能力、對傳感器輸入的信號和傳輸接口傳輸來的信號進行處理，控製執行器工作。

　　(16)開關量：量值隻反應高電位和低電位兩種狀態。如設備開/停、風門開/停。

　　(17)主機：主機主要用來接收監測信號、校正、報警判別、數據統計、磁盤存儲、顯示、聲光報警、人機對話、輸出控製、控製打印輸出、與管理網絡聯接等。一般選用工控微型計算機或普通微型計算機、雙機或多機備份。

　　(18)故障閉鎖功能：當與閉鎖控製有關的設備未投入正常運行或發生傳感器、分站斷線等故障時，必須切斷該監控設備所控製區域的全部非本質安全型電氣設備的電源並閉鎖。

　　(19)饋電異常：被控設備的饋電狀態與係統發出的斷電命令或複電命令不一致。

　　(20)瓦斯礦井：隻要有一個煤(岩)層發現瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井。瓦斯礦井依照礦井瓦斯等級進行管理，分為低瓦斯礦井，高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井。

　　(21)便攜式甲烷檢測報警儀：具有甲烷濃度數字顯示及超限報警功能的攜帶式儀器。

　　(22)甲烷報警礦燈：具有甲烷濃度超限報警功能的攜帶式照明燈具。

　　(23)模擬量：量值連續變化的物理量。如甲烷濃度、風速，用以電壓的高低、電流的大小、頻率的高低來表示。

　　(24)風電閉鎖：當掘進工作麵局部通風機停止運轉或風筒漏風時，能自動切斷被控設備電源的設備。

　　(25)甲烷風電閉鎖裝置：當掘進工作麵局部通風機停止運轉或風筒漏風時，或工作區域內甲烷濃度超限時能自動切斷被控設備的電源的設備。

　　(26)傳輸接口：在係統中，接受分站遠距離發送的信號，並送主機處理;接受主機信號，並送相應分站傳輸接口。主要完成地麵非本質安全型電氣設備的隔離;控製分站的發送與接受多路複用信號的調製與解調，係統自檢等功能。

　　(27)係統軟件：在計算機中文操作係統平台上，實現安全監控係統的全部功能的操作。

　　(28)遙測技術：利用電信在離測量儀器有一定距離的地方自動地顯示或記錄測量結果的技術。

　　(29)調製：用一信號(稱調製信號)去控製另一作為載體信號(載波信號)，讓後者的某一特征參數按前者變化。

　　(30)解調：從已經調製信號中提取反映被測量的測量信號稱為解調。

　　(31)調製解調器：為數據通信的數字信號在具有有限帶寬的模擬信道上進行遠距離傳輸的專用設備。

　　(二)礦井安全監控係統的構成的構成

　　1. 概述

　　礦井安全監控係統，是用煤礦生產自動化和管理現代化的要求，為確保安全、高效生產，在便攜式檢測儀器、半固定式、固定式檢測裝置的基礎上，應用遙測、遙控技術、監視及計算機的開發而發展起來的多種現代化技術裝置組成的係統。對煤礦井上井下的有關氣體、環境及有關生產環節的機電設備運行狀態等進行檢測、監視，用計算機對采集的數據進行分析處理，對設備局部生產環境或過程進行控製的一種安全管理係統。

　　2. 礦井安全監控係統監測和監控的內容

　　(1)礦井空氣成分的監測。主要有CH4、CO、CO2、等;

　　(2)空氣物理狀態的監測。主要有溫度、濕度、風速、空氣壓力等;

　　(3)生產環節的各種機電設備運行狀態的監測。如水泵排水量、提升、壓風機、運輸機、采煤機、綜掘機、局部通風機的運行狀態和參數。

　　3. 礦井安全監控係統的組成

　　一般是由傳感器、執行器、分站、電源箱、主站、主機、打印機、電視牆、管理工作站、服務器、路由器、ups電源、電纜和接線盒等組成，如圖8-13所示。目前分為三大類，KJ、TF、A-1係列，其結構基本相同。都是由傳感器及執行裝置、傳輸(通信)係統、數據處理係統三部分構成。

　　(1)傳感器及執行裝置

　　傳感器負責采集各種環境參數並送到傳輸係統。傳感器直接關係到監控內容和數量及係統的準確度，因此，必須選擇可靠、穩定、準確的傳感器;執行裝置的功能是接收來自傳輸係統的信息，並根據指令執行開、停、斷電的控製功能。

　　(2)信息傳輸係統

　　主要有傳輸接口、分站、中心站櫃、電纜組成。其功能是接收傳感器傳來的各種信息，並把它轉換成數字信號或頻率信號，發送、接收裝置及電纜和各種接口傳送到地麵中心站的計算機進行處理。同時接收計算機發來的各種指令，並通過上述設備傳遞給執行裝置。

　　(3)數據處理係統

　　由計算機、模擬盤及各種外部設備等硬件和各種應用軟件、操作係統等軟件組成。其功能是接收來自傳輸係統的信息，並對其進行綜合分析判斷，同時通過屏幕、模擬盤對監測參數或狀態進行顯示。當某些環境參數超過預定值時，自動報警，並可向井下發出控製信號，切斷影響區域電源，防止事故發生。對一些重要監測參數可存儲規定時間內的數據，並可隨時用屏幕顯示、打印、繪圖等方式再現所需資料。

　　模擬量輸入設備：各種環境參數的傳感器。如CH4、CO、O2、風速、溫度、負壓等以及電流、電壓、速度、位移、流量、比值等。

　　開關量輸入設備：各種機電、機械的開閉狀態傳感器，脈衝(計數、計時)傳感器。

　　輸出設備：設備開停、斷電器、狀態調節器。

　　數據通道：數據的傳輸與接受處理

　　數據傳輸：把輸入設備的各種信號進行初次加工後，以特定的格式或方法傳輸到井上。

　　輸出設備：設備開停、斷電器、狀態調節器。

　　數據通道：數據的傳輸與接受處理

　　數據傳輸：把輸入設備的各種信號進行初次加工後，以特定的格式或方法傳輸到井上

　　傳輸方式：

　　①(MODEN)調製解調器，將串行數據以鍵控頻率方式傳到井上。(300、600、1200、2400、4800、9600等)

　　② 基帶，RS422或RS485串行口直接將數據信號傳到井上。

　　③ 分頻(載頻)方式傳到井上。

　　井下電源：由分站提供，將動力電源轉換為傳感器及分站用本質安全型低壓電源。

　　傳輸電纜：係統采用專用通信電纜和光纜。

　　井上部分

　　前置設備：用於接收數據及對數據進行初次處理(信號接收、調製、數據分離、變換、存儲、傳送)控製信號發送等。

　　後置設備：接收前置設備的數據包，並進行綜合處理、顯示、打印結果、資料統計、分析存盤(曆史數據存檔)。必要時產生回控命令信號，經前置設備送到井下分站

　　4. 礦井安全監控係統的特點

　　礦井監控係統不同於一般工業監控係統。與之相比有以下特點:

　　(1)電氣防爆。係統在有瓦斯與煤塵環境的礦井下，其設備必須是防爆型。

　　(2)傳輸距離遠。係統的傳輸距離至少要達10km。

　　(3)網絡結構宜采用樹形結構。由於巷道為分支結構，且分支長度可達數千米。為便於係統安裝維護，節約傳輸電纜，降低成本，宜采用樹形結構。

　　(4)監測對象變化緩慢。監控對象為緩慢量，係統對傳輸速率要求不高。

　　(5)電網電壓波動大。大型設備啟動，影響電網電壓。

　　(6)工作環境惡劣。潮濕、粉塵、瓦斯。

　　(7)傳感器宜采用遠程供電。不宜采用中間繼電器。延長係統傳輸時間;有源設備，故障率高;

　　(三)傳感器

　　1. 傳感器的特點

　　它是一種以測量為目的，以一定的精度把被測量轉換為與之有確定關係的，易於處理電量信號輸出。

　　(1)傳感器是一種測量裝置，能夠完成一定的檢測任務。

　　(2)它的輸入量種類很多，且多為模擬信號的非電量。

　　(3)它的輸出量是經過轉換後的電量信號，是有一定的對應關係和轉換精度。

　　2. 傳感器的組成

　　傳感器包括敏感元件、傳感元件及測量轉換電路三部分。

　　敏感元件：直接感受被測量的元件，通過它可以將被測量轉換成為與之有確定關係的，便於轉換的非電量信號。

　　傳感元件：該信號再通過傳感元件，被轉換為電參量。

　　測量轉換電路：將傳感元件輸出的電參量在轉換成易於處理的電壓、電流或頻率。

　　3. 傳感器的特性

　　(1)靈敏度。在穩定的條件下，傳感器的輸出量變化值與引起此變化的輸入量變化值之比。對線性傳感器，靈敏度為一常數。

　　(2)分辨率。傳感器能檢測出的被測信號最小變化量。

　　(3)線性度。傳感器實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差和傳感器滿量程輸出的百分比。

　　(4)遲滯。傳感器正向特性與反向特性的不一致程度

　　(5)傳感器所允許測量被測物理量的量值範圍。用上、下限來表示，上限值又稱為滿量程值，使用中不宜超量程運行。增加誤差，損壞傳感器。

　　(四)甲烷傳感器

　　1. 組成及工作原理

　　組成：主要由電橋電路、線性放大電路、U/I變換電路(或U/F變換電路)數字顯示電路、比較報警電路、超限保護電路以及穩壓電路等單元電路組成。

　　工作原理：利用電橋不平衡的原理。甲烷在傳感元件(含敏感元件)表麵，在催化劑的催化下，發生無焰燃燒，放出熱量，使傳感元件升溫，進而使傳感元件阻值增大，破壞了平衡的電橋。使電橋有輸出值。進而，產生瓦斯的濃度越高傳感元件的阻值越高，電橋輸出值越大的線形正比關係。因此，通過測量傳感元件阻值變化就可測出甲烷氣體的濃度。

　　2. 使用注意事項

　　(1)本儀器應固定專人使用維護，嚴格按使用說明書進行操作。非專 職人員禁止使用、拆開儀器和旋動電位器。

　　(2)在使用中避免猛烈摔打、碰撞。

　　(3)儀器應建立必要的登記和記錄製度，對每台儀器的使用、故障等情況逐一記錄備案。

　　(4)對儀器的零點、測試精度和報警點要定期調校。應及時擦拭、清掃氣室內部及儀器外部的煤塵，保持清潔。

　　(5) 更換黑白元件時，需成對更換。

　　(6)甲烷傳感器黑白元件的最大殺手是硫化氫氣體，在選擇設備時要慎重。

　　(五)開關量

　　1. 風門開/閉傳感器是一種磁性驅動的接近開關，由舌簧開關組件與磁性體組件兩部分組成。舌簧開關組件貼近磁體後，舌簧開關組件內的觸頭閉合，遠離後舌簧開關組件觸頭在自身的張力下自動打開。使用中應將磁體安裝在風門的門扇上，舌簧開關組件安裝在風門的門框上。

　　2. 設備開停傳感器：利用測定磁場的方式，間接地測定設備的工作狀態。通電後的導體周圍必定產生磁場，測出電纜周圍有無磁場存在，就檢測電纜內有無電流通過，即可鑒別設備的開/停狀態。利用傳感頭中的檢測線圈，測得磁感應信號，經放大、檢波、信號變換及信號輸出等環節，將設備的開/停信息傳到井下分站。適用於工作電流為10A以上設備。

　　(六)分站

　　以微處理器為核心，使分站成為一個完整的微處理係統。它的主要任務是將各種傳感器對礦井實時采集的環境數據參數，如瓦斯、一氧化碳、風速等進行處理後，實時的向地麵主機傳送，同時，接收和執行地麵主機發出的各種指令，完成對關鍵生產場所的安全檢測與控製。它既可作為監控分站與監控係統配套使用，也可在沒有監控係統的礦井作為風電甲烷閉鎖裝置單機使用。

　　1. 分站的功能

　　(1)能按預先設定，自動循環采集各種傳感器信息。模擬量參數和開關量狀態。

　　(2)與地麵中心站主機進行通訊，接收主機命令信息，將采集到的數據信息及設備運行狀態信息傳送至地麵主機，或接收主機控製命令，執行切斷被控設備電源等操作。

　　(3)以一定的時間間隔循環顯示被測參數值，顯示開關量狀態，如風門開/關，設備開/停，饋電等，以及係統通訊狀態，供電狀態等。

　　(4)具有甲烷超限報警功能，當被測區域風流中甲烷濃度達到預置的報警點時，由傳感器發出聲、光報警信號。當甲烷濃度恢複到預置的報警值以下，能自動解除報警。

　　(5)具有甲烷超限斷電及閉鎖功能，當監視被控區域甲烷達到預置斷電點濃度時，輸出切斷被監視區域電源開關的控製信號並閉鎖，當被監視區甲烷濃度降到預置的複電點濃度時，能自動解鎖。斷電點設置連續可調。

　　(6)風電甲烷閉鎖裝置功能：

　　① 當掘進工作麵，工作麵入風及工作麵回風風流中的甲烷濃度達到斷電點時，裝置能輸出切斷被控區域(掘進工作麵、入風和回風)的非本質安全電氣設備電源信號並閉鎖。當甲烷濃度降到《規程》規定時，裝置自動解鎖。

　　② 當局部通風機停止運轉或風筒中風速低於《規程》規定值時，裝置輸出切斷被控區域非本質安全電氣設備電源信號並閉鎖;當局部通風機恢複正常工作時，裝置能自動解鎖。

　　2. 分站的組成

　　(1)單片機部分：是支持CPU工作的最小係統。啟動電源後，存儲在EPROM中的分站工作程序立即執行，顯示分站地址號，進行正常工作程序。

　　(2)A/D轉換器：計算機能夠識別的信號為0、1。為使模擬信號轉換成計算機能夠識別的信號，由A/D轉換器來完成。即將代表著瓦斯的模擬信號轉換成0、1二進製計算機(RS-232)信號。主要由COMSA/D轉換電路完成。

　　(3)分站通信部分：接受中心站調製解調器後發來的信號，解調成標準的RE-232信號，傳遞給CPU;接受分站單片機發來的RE-232信號，調製後以載波信號形式，通過傳輸電纜傳遞井上。地麵計算機發出的指令信號0調製為1070Hz;1調製1270Hz;井下分站將0調製為2025Hz，將1調製為2225Hz。由井上、下調製解調器完成。

　　(4)I/O部分：井下分站外部設備開關的控製電路，對外部設備和開停狀態信息的采集電路以及地址開關的信息采集等。

　　(七)信息的傳輸

　　1. 信息傳輸概述

　　礦用傳感器輸出的電信號可分為連續變化的模擬信號和階躍變化的開關量信號兩大類。從廣義上講，開關量信號是一種簡單的數字信號。模擬信號可通過模擬/數字轉換器(A/D轉換器)轉換為數字信號。數字信號也可通過數字/模擬轉換器(D/A轉換器)轉換成模擬信號。按照係統所傳輸的信號的不同，礦井監控信息係統可分為兩類。模擬傳輸係統和數字傳輸係統。數字傳輸係統與模擬傳輸係統相比，具有如下優點：

　　① 抗幹擾能力強;

　　② 傳輸中的差錯可以設法控製，改善傳輸質量;

　　③ 可以傳遞各種信息，使傳輸係統變得通用、靈活;

　　④ 便於用計算機對係統進行管理。但數字傳輸的上述優點都是用比模擬傳輸占據更寬的傳輸頻帶而換得的。由於井下電磁幹擾嚴重，傳感器種類繁多等因素，數字傳輸在礦井監控係統中得到廣泛地應用。

　　2. 信息傳輸過程

　　(1)單向傳輸、半雙工及全雙工傳輸

　　① 單向傳輸：信息隻能單方向進行傳輸的工作方式。

　　② 半雙工(單向)傳輸：通信雙方都能收發信息，但不能同時進行收和發的工作方式。

　　③ 全雙工傳輸：通信雙方可同時進行雙向傳輸信息的工作方式。

　　3. 串行傳輸與並行傳輸

　　串行傳輸：代表信息的各種數字信號序列按時間順序一個接一個地在信道中傳輸的方式。

　　並行傳輸：是在傳輸中有多個數據位同時在設備之間進行的傳輸。

　　4. 礦井監控信號傳輸的特點

　　幾種複用方式用於礦井監控係統的複用方式有：頻分製、時分製和碼分製。

　　(1)頻分製：是將一條傳輸線的頻率資源，分配給若幹個對象。將其所含信息的載波進行調製，在這些載波附近各自形成一個載有相應信息的頻帶信號，該頻帶的寬度與所含信息的頻率寬度成正比，並與調製方式、調製深度等有關。

　　(2)時分製：將一條傳輸線的時間資源，分配給若幹個對象，每一個對象按一定的規則，輪流地使用該傳輸線，並且在同一時間內，隻許一個對象使用。

　　(3)碼分製：與時分製在原理上有很大不同，它們都是通過將各路信息調製在各自的載波上實現的。它是由經一定時間(成為周期)後，周而複始的碼串組成。理論表明：隻要兩個(或多個)波形的碼串特征各不相同而且它們之間的波形相關係數為零，那麼，便於可作為多路複用的載波，這種基於載波碼串特征的不同來區分多路信息複用的方式稱之為碼分製。

　　(八)礦井安全監控係統的要求

　　礦井監控係統除應能滿足礦井信息傳輸要求外，還應滿足下列要求：

　　(1)係統應具有模擬量、開關量和累計量監測功能。

　　(2)係統應具有聲光報警、模擬量和開關量手動與自動控製功能。

　　(3)係統應具有備用電源，當電網停電後，係統應能對主要監控量連續監控、繼續監控時間應不小於2小時。

　　(4)係統應具有自檢功能。當係統中傳感器、分站、傳輸電纜等設備發生故障時，報警並記錄故障時間、故障設備、以供查詢及打印。

　　(5)係統應雙機備份，並具有手動切換功能(自動切換功能可選)。當工作主機發生故障時，備份主機投入工作，保證係統的正常工作。

　　(6)係統應具有實時存盤功能，其存盤內容包括：

　　① 甲烷、風速、負壓、一氧化碳等重要測點模擬量的實時監測值;

　　② 模擬量統計值(最大值、平均值、最小值);

　　③ 報警及解除報警時間及狀態;

　　④ 斷電/複電時間及狀態;

　　⑤ 斷電/複電邏輯關係不符報警時間及狀態;

　　⑥ 設備開/停時間及狀態;

　　⑦ 累計量值;

　　⑧ 設備故障/恢複正常工作時間及狀態等。在這些存盤項目中，除重要監測模擬量的實時監測值存盤記錄應保持24小時外，其餘均應保存3個月以上，並且當係統發生故障時，丟失上述信息的時間長度應不大於10分鍾。

　　(7)係統應具有列表顯示功能。模擬量及相關顯示內容包括地址、單位、報警門限、控製門限、監測值、最大值、最小值、平均值、傳感器故障、閉鎖與解鎖等。開關量顯示內容包括地點、名稱、單位、累計值等。

　　(8)係統應具有模擬量實時曲線和曆史曲線顯示功能。在同一坐標上用不同顏色顯示最大值、平均值、最小值3種曲線。在一屏上，同時顯示不小於3種模擬量，並設有標尺，可顯示對應時間標尺的模擬量值。

　　(9)係統應具有柱狀圖顯示功能，以便直觀地反應設備開機率。顯示內容包括地點、名稱、最後一次開/停時刻和狀態、工作時間、開機率、開/停次數、傳感器狀態、閉鎖與解鎖等，並設時間標尺。

　　(10)係統應具有模擬動畫顯示功能，以便形象、直觀、全麵地反應安全生產狀況。顯示內容包括工程流程模擬圖、相應設備開停狀態、相應模擬量數值等。為滿足大型複雜生產係統的需要，應具有漫遊、總圖加放大、分頁顯示等功能。為了使用模擬圖，除具有一幅顯示全礦概況的總圖外，一般按使用功能劃分多個係統圖，例如，通風安全係統模擬圖、軌道運輸係統模擬圖、膠帶運輸係統模擬圖、提升運輸係統模擬圖、供電係統模擬圖、排水係統模擬圖、巷道布置圖、避災路線圖等。

　　(11)係統應具有設備布置圖顯示功能，以便及時了解係統配置、運行狀況、便於管理與維修。顯示內容包括傳感器、執行機構、分站、電源箱、主站和電纜等設備的設備名稱、位置和運行狀態等。若係統龐大一屏容納不了，可漫遊、分頁或總圖加局部放大。

　　(12)係統應具有報表、曲線、柱狀圖、模擬圖、初始化參數等召喚打印功能(定時打印功能可選)，以便於報表分析。

　　(13)係統應具有人機對話功能，以便於係統生成、參數修改、功能調用、控製命令輸入。

　　(14)係統應具有防雷措施，防止雷電擊毀設備，引起井下瓦斯事故。

　　(15)係統應具有抗幹擾措施，防止架線電機車火花、大型機電設備啟停等電磁幹擾影響係統正常工作。

　　(16)係統分站應具有初始化參數掉電保護功能，以防分站停電後，初始化參數丟失。

　　(17)係統宜具有工業電視圖象等多媒體功能，以便提高信息的利用率。

　　(18)係統宜具有網絡通信功能，以便礦領導及上級主管部門對監控信息的利用。

　　(19)地麵設備應具有防靜電措施。

　　(20)係統應工作穩定，性能可靠，出廠前要進行連續7天的穩定性試驗，係統軟件死機率應小於1次/720小時。

　　(21)係統應整幅實時數據畫麵的響應時間應小於5秒。

　　(22)電源波動適應範圍：(地麵)90-110% ;(井下)75-110%。

　　二、瓦斯報警斷電裝置

　　(一)瓦斯報警斷電裝置

　　瓦斯報警斷電裝置是指具有對監測區域內的瓦斯濃度進行監測、顯示和超限報警，對被控設備進行斷電、閉鎖和複電功能的設備。斷電儀一般有主機、傳輸電纜和低濃度瓦斯傳感器等部分組成。斷電儀分固定式和移動式兩類，前者用於固定地點，如采掘工作麵、回風巷和機電硐室等;後者用於移動設備，如蓄電池電機車、采煤機、掘進機等。

　　1. 瓦斯斷電儀的功能和技術參數

　　瓦斯斷電儀的主要功能有：具有瓦斯濃度、電源、報警、斷電、故障等顯示功能和開機延時1min功能;當被監視區域風流中的瓦斯濃度達到報警點時，發出聲光報警信號;當瓦斯濃度降到報警點以下時，解除報警。當瓦斯濃度達到斷電點時，傳感器發生電源或信號線開路、短路等故障及斷電儀失電時，能實現閉鎖，即切斷被控設備的電源並保持斷電狀態;當瓦斯濃度將至解鎖點，故障排除後及送電1min後能自動解鎖。

　　2. 瓦斯斷電儀的要求

　　(1)監測範圍及基本誤差(%CH4)

　　0~1.00 ≤±0.1

　　>1.00~2.00 ≤±0.2

　　>2.00~4.00 ≤±0.3

　　(2)報警範圍及基本誤差(%CH4)

　　0.5~1.00 ≤±0.1

　　>1.00~1.50 ≤±0.2

　　(3)斷電範圍及基本誤差(%CH4)

　　0.5~1.00 ≤±0.1

　　>1.00~1.50 ≤±0.2

　　(4)複電範圍及基本誤差(%CH4)

　　>0~1.00 ≤±0.1

　　(5)聲光報警

　　1m處≥85dB;能見度≥20m

　　(6)相應時間≤30s

　　(7)穩定性≥7d

　　(8)傳輸距離≥1km

　　(二)瓦斯報警斷電裝置的設置地點

　　1. 總體要求

　　甲烷傳感器應垂直懸掛在巷到頂板(頂梁)下距頂板不大於300mm，距巷道側壁不小於200mm處，該巷道頂板要牢固、無淋水;在有風筒的巷道中，不得懸掛在風筒出口和風筒漏風處。甲烷傳感器的報警濃度、斷電濃度、複電濃度和斷電範圍必須符合表8-3規定。

　　表8-3　甲烷傳感器的報警濃度、斷電濃度、複電濃度和斷電範圍

　　圖8-21 瓦斯湧出巷道的下風流中甲烷傳感器的設置

　　(7)瓦斯抽采與井下抽采站機房內瓦斯傳感器的布置

　　地麵瓦斯抽采泵站內距房頂300mm處必須設置甲烷傳感器。井下臨時抽采泵站內下風側必須設置甲烷傳感器。

　　抽采泵輸入管路中應設置甲烷傳感器。利用瓦斯時，應在輸出管路中設置甲烷傳感器;不利用瓦斯、采用幹式抽采瓦斯設備時，輸出管路中也應設置甲烷傳感器。井下排瓦斯管路出口的下風側柵欄外必須設置甲烷傳感器。

　　注：《安徽省煤礦瓦斯綜合治理與利用辦法的通知》 皖政辦〔2011〕62號關於瓦斯報警斷電的規定：

　　1. 采掘工作麵及其他作業地點回風流中瓦斯濃度超過0.8%或瓦斯湧出異常時，須停止作業，分析原因，采取措施處理。

　　2. 當采掘工作麵及回風巷瓦斯濃度達到或超過斷電點時，自動切斷采掘工作麵及其回風流中的全部非本質安全型電氣設備的電源，並保持閉鎖狀態。高瓦斯或突出礦井，還應自動切斷采煤工作麵進風流中的全部非本質安全型電氣設備的電源，並保持閉鎖狀態。

　　采掘工作麵回風巷甲烷傳感器的報警濃度設置≥0.8%、斷電濃度設置≥0.8%、複電濃度設置<0.8%。

　　3. 在以下場所應增設甲烷傳感器：

　　(1)施工防突鑽孔時，須在鑽機下風側5~10米處安設甲烷傳感器，其報警點濃度設置≥0.8%、斷電點濃度設置≥1%，斷電範圍為打鑽地點20米範圍及其回風係統內的全部非本質安全型電氣設備的電源;

　　(2)長距離掘進的煤巷，每達500米時增設一個甲烷傳感器，其報警濃度、斷電濃度、斷電範圍和複電濃度與回風巷甲烷傳感器相同;

　　(3)采動卸壓帶、地質構造帶，采掘麵過老巷、采空區、鑽場，距突出煤層法距小於15米的頂底板岩巷掘進工作麵等處，須增設甲烷傳感器，具體位置、數量、報警濃度、斷電濃度由煤礦總工程師確定;

　　(4)瓦斯抽采泵站的出入幹管、抽采工作麵幹管須安裝甲烷監測裝置;

　　(5)井下生產區域內的封閉牆內瓦斯濃度超過3%的，應在牆外設置甲烷傳感器，報警濃度設置≥0.8%。

　　思考題

　　1. 光學瓦斯檢定器的工作原理是什麼?如何使用光學瓦斯檢定器測定瓦斯?

　　2. 便攜式瓦斯檢定器檢測原理有哪幾種?

　　3. 一氧化碳檢定管檢測一氧化碳的原理?如何使用?

　　4. 礦井安全監控係統由哪些部分組成?

　　5. 采煤工作麵瓦斯傳感器的設置是如何規定的?

　　6. 瓦斯傳感器在巷道中懸掛有什麼要求?

　　第九章 礦塵防治

　　第一節 礦塵及其性質

　　一、礦塵及其其分類

　　(一)礦塵的產生及其分類

　　礦塵是指在礦山生產和建設過程中所產生的各種煤、岩微粒的總稱。

　　礦塵除按其成分可分為岩塵、煤塵、煙塵、水泥塵等多種有機、無機粉塵外，尚有多種不同的分類方法，下麵介紹幾種常用的分類方法。

　　1. 按礦塵粒徑劃分

　　粗塵：粒徑大於40μm，相當於一般篩分的最小顆粒，在空氣中極易沉降。

　　細塵：徑為10～40μm，肉眼可見，在靜止空氣中作加速沉降。

　　微塵：徑為0.25～10μm，用光學顯微鏡可以觀察到，在靜止空氣中作等速沉降。

　　超微塵：徑小於0.25μm，要用電子顯微鏡才能觀察到，在空氣中作擴散運動。

　　2. 按礦塵的存在狀態劃分

　　浮遊礦塵：池於礦內空氣中的礦塵，簡稱浮塵。

　　沉積礦塵：礦內空氣中沉降下來的礦塵，簡稱落塵。

　　浮塵和落塵在不同環境下可以相互轉化。浮塵在空氣中飛揚的時間不僅與塵粒的大小、重量、形式等有關，還與空氣的濕度、風速等大氣參數有關。。

　　3. 按礦塵的粒徑組成範圍劃分

　　全塵(總粉塵)：種粒徑的礦塵之和。對於煤塵，常指粒徑為1mm以下的塵粒。

　　呼吸性粉塵：要指粒徑在5μm以下的微細塵粒，它能通過人體上呼吸道進入肺區，是導致塵肺病的病因，對人體危害甚大。

　　二、礦塵的危害

　　礦塵具有很大的危害性，表現在以下幾個方麵：

　　1. 作場所，危害人體健康，引起職業病。

　　工人長期吸入礦塵後，輕者會患呼吸道炎症、皮膚病，重者會患塵肺病，而塵肺病引發的礦工致殘和死亡人數在國內外都十分驚人。

　　2. 塵(如煤塵、硫化塵)在一定條件下可以爆炸。

　　煤塵能夠在完全沒有瓦斯存在的情況下爆炸，對於瓦斯礦井，煤塵則有可能參與瓦斯同時爆炸。煤塵或瓦斯煤塵爆炸，都將給礦山以突然性的襲擊，釀成嚴重災害。

　　3. 械磨損，縮短精密儀器使用壽命。

　　隨著礦山機械化、電氣化、自動化程度的提高，礦塵對設備性能及其使用壽命的影響將會越來越突出，應引起高度的重視。

　　4. 作場所能見度，增加工傷事故的發生。

　　在某些綜采工作麵幹割煤時，工作麵煤塵濃度高達4000～8000mg/m3，有的甚至更高，這種情況下，工作麵能見度極低，往往會導致誤操作，造成人員的意外傷亡。

　　三、礦塵性質

　　1. 遊離SiO2的含量

　　礦塵中遊離SiO2的含量是危害人體的決定因素，其含量越高，危害越大。遊離SiO2是許多礦岩的組成成分，如煤礦上常見的頁岩、砂岩、礫岩和石灰岩等中遊離SiO2的含量通常多在20%～50%，煤塵中的含量一般不超過5%。

　　2. 粒度與比表麵積

　　礦塵粒度是指礦塵顆粒的平均直徑，單位為μm。

　　礦塵的比表麵積是指單位質量礦塵的總表麵積，單位為m2/kg，或cm2/g。塵的比表麵積與粒度成反比，粒度越小，比表麵積越大，因而這兩個指標都可以用來衡量礦塵顆粒的大小。煤岩破碎成微細的塵粒後，首先其比表麵積增加，因而化學活性、溶解性和吸附能力明顯增加;其次更容易懸浮於空氣中，第三，粒度減小容易使其進入人體呼吸係統，據研究，隻有5μm以下粒徑的礦塵才能進入人的肺內，是礦井防塵的重點對象。

　　3. 分散度

　　分散度是指礦塵整體組成中各種粒級塵粒所占的百分比。分散度有兩種表示方法：

　　重量百分比：各粒級塵粒的重量占總重量的百分比稱為重量分散度。

　　數量百分比：各粒級塵粒的顆粒數占總顆粒數的百分比稱為數量分散度。

　　礦塵分散度是衡量礦塵顆粒大小構成的一個重要指標，是研究礦塵性質與危害的一個重要參數。

　　4. 礦塵的濕潤性

　　礦塵的濕潤性是指礦塵與液體親和的能力。濕潤性決定采用液體除塵的效果，容易被水濕潤的礦塵稱為親水性礦塵，不容易被水濕潤的礦塵稱為疏水性礦塵，對於親水性礦塵，當塵粒被濕潤後，塵粒間相互凝聚，塵粒逐漸增大、增重，其沉降速度加速，礦塵能從氣流中分離出來，可達到除塵目的。

　　5. 礦塵的荷電性

　　礦塵是一種微小粒子，因空氣的電離以及塵粒之間的碰撞、摩擦等作用，使塵粒帶有電荷，可能是正電荷，也可是負電荷，帶有相同的電荷的塵粒，互相排斥，不易凝聚沉降;帶有異電荷時，則相互吸引，加速沉降。

　　6. 礦塵的光學特性

　　礦塵的光學特性包括礦塵對光的反射、吸收和透光強度等性能。在測塵技術中，常常用到這一特性。

　　第二節 礦山塵肺病

　　一、塵肺病及其發病機理

　　塵肺病是工人在生產中長期吸入大量微細粉塵而引起的以纖維組織增生為主要特征的肺部疾病。它是一種嚴重的礦工職業病，一旦患病，目前還很難治愈。其發病緩慢，病程較長，且具有一定的潛伏期，不同於瓦斯、煤塵爆炸和冒頂等事故那麼觸目驚心，因此往往不被人們重視。實際上有塵肺病引發的礦工致殘和死亡人數，在國內外都遠遠高於各類工傷事故的綜合。

　　1. 塵肺病的分類

　　按照發病機理分類，塵肺病分為以下幾類：

　　① 矽肺病(矽肺病)，由於吸入含遊離SiO2含量較高的岩塵而引的塵肺病稱為矽肺病。患者多為長期從事岩巷掘進的礦工。

　　② 煤矽肺病(煤矽肺)，由於同時吸入煤塵和含遊離SiO2的岩塵所引起的塵肺病稱為煤矽病肺。患者多為岩巷掘進和采煤的混合工種礦工。

　　③ 煤肺病，由於大量吸入煤塵而引起的塵肺病多屬煤肺病。患者多為長期單一的在煤層中從事采掘工作的礦工。

　　上述三種塵肺病中最危險的是矽肺病。其發病工齡最短(一般在10年左右)，病情發展快，危害嚴重。煤肺病的發病工令一般為20～30年，煤矽肺病介於兩者之間但接近後者。

　　2. 塵肺病的發病機理

　　塵肺病的發病機理至今尚未完全研究清楚。關於塵肺病的形成的論點和學說有多種。

　　進入人體呼吸係統的粉塵大體上經曆以下四個過程：

　　(1)在上呼吸道的咽喉、氣管內，含塵氣流由於沿程的慣性碰撞作用使大於10μm的塵粒首先沉降在其內。經過鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結後形成痰排出體外。

　　(2)在上呼吸道的較大支氣管內，通過慣性碰撞及少量的重力沉降作用，使5～10μm的塵粒沉積下來，經氣管、支氣管上皮的纖毛運動，咳嗽隨痰排出體外。因此，真空進入下呼吸道的粉塵，其粒度均小於5μm，目前比較統一的看法是：空氣中5μm以下的礦塵是引起塵肺病的有害部分。

　　(3)在下呼吸道的細小支氣管內，由於支氣管分支增多，氣流速度減慢，使部分2～5μm的塵粒依靠重力沉降作用沉積下來，通過纖毛運動逐級排出體外。

　　(4) 粒度為2μm左右的粉塵進入呼吸性支氣管和肺內後，一部分可隨呼氣排出體外;另一部分沉積在肺泡壁上或進入肺內，殘留在肺內的粉塵僅占總吸入量的1%～2%以下。殘留在肺內的塵粒可殺死肺泡，使肺泡組織形成纖維病變出現網眼，逐步失去彈性而硬化，無法擔負呼吸作用，使肺功能受到損害，降低了人體抵抗能力，並容易誘發其它疾病，如肺結核、肺心病等。在發病過程中，由於遊離的SiO2表麵活性很強，加速了肺泡組織的死亡。

　　二、塵肺病的發病症狀及影響因素

　　1. 塵肺病的發病症狀

　　塵肺病分為三期：

　　第一期：重體力勞動時呼吸困難、胸痛、輕度幹咳。

　　第二期：中等體力勞動或正常工作時，感覺呼吸困難，胸痛、幹咳或帶痰咳嗽。

　　第三期：做一般工作甚至休息時，也感到呼吸困難、胸痛、連續帶痰咳嗽，甚至咯血和行動困難。

　　2. 影響塵肺病的發病因素

　　(1)礦塵的成分。能夠引起肺部纖維病變的礦塵，多半含有遊離SiO2，其含量越高，發病工齡越短，病變的發展程度越快。

　　(2)礦塵粒度及分散度。塵肺病變主要是發生在肺髒的最基本單元即肺泡內。礦塵粒度不同，對人體的危害性也不同。5μm以上的礦塵對塵肺病的發生影響不大;5μm以下的礦塵可以進入下呼吸道並沉積在肺泡中，最危險的粒度是2μm左右的礦塵。由此可見，礦塵的粒度越小，分散度越高，對人體的危害就越大。

　　(3)礦塵濃度。塵肺病的發生和進入肺部的礦塵量有直接的關係，也就是說，塵肺的發病工令和作業場所的礦塵濃度成正比。

　　(4)個體方麵的因素。礦塵引起塵肺病是通過人體而進行的，所以人的機體條件，如年齡、營養、健康狀況、生活習性、衛生條件等，對塵肺的發生、發展有一定的影響。

　　第三節 煤塵爆炸及預防

　　一、煤塵爆炸的機理及特征

　　1. 煤塵爆炸的機理

　　煤塵爆炸是在高溫或一定點火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應過程，是一種非常複雜的鏈式反應。一般認為其爆炸機理及過程主要表現在以下方麵：

　　(1)煤本身是可燃物質，當它以粉末狀態存在時，總表麵積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增強，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開;

　　(2)當溫度達到300～400℃時，煤的幹餾現象急劇增強，放出大量的可燃性氣體，主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氫和1%左右的其它碳氫化合物;

　　(3)形成的可燃氣體與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成氣體外殼，即活化中心，當活化中心的能量達到一定程度後，鏈反應過程開始，遊離基迅速增加，發生了塵粒的閃燃;

　　(4)閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒，並使之參與鏈反應，導致燃燒過程急劇地循環進行，當燃燒不斷加劇使火焰速度達到每秒數百米後，煤塵的燃燒便在一定臨界條件下跳躍式地轉變為爆炸。

　　2. 煤塵爆炸的特征

　　(1)形成高溫、高壓、衝擊波。煤塵爆炸火焰溫度為1600～1900℃，爆源的溫度達到2000℃以上，這是煤塵爆炸得以自動傳播的條件之一。在礦井條件下煤塵爆炸的平均理論壓力為736kPa，但爆炸壓力隨著離開爆源距離的延長而跳躍式增大。爆炸過程中如遇障礙物，壓力將進一步增加，尤其是連續爆炸時，後一次爆炸的理論壓力將是前一次的5～7倍。煤塵爆炸產生的火焰速度可達1120m/s，衝擊波速度為2340m/s。

　　(2)煤塵爆炸具有連續性。

　　(3)煤塵爆炸的感應期。煤塵爆炸也有一個感應期，即煤塵受熱分解產生足夠數量的可燃氣體形成爆炸所需的時間。根據試驗，煤塵爆炸的感應期主要決定於煤的揮發分含量，一般為40～280ms，揮發分越高，感應期越短。

　　(4)揮發分減少或形成“粘焦”煤塵爆炸時，參與反應的揮發分約占煤塵揮發分含量的40%～70%，致使煤塵揮發分減少，根據這一特征，可以判斷煤塵是否參與了井下的爆炸。。5)產生大量的CO。煤塵爆炸時產生的CO，在災區氣體中的濃度可達2%～3%，甚至高達8%左右。爆炸事故中受害者的大多數(70%～80%)是由於CO中毒造成的。

　　二、煤塵爆炸的條件

　　煤塵爆炸必須同時具備三個條件：煤塵本身具有爆炸性;煤塵必須懸浮於空氣中，並達到一定的濃度;存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。

　　1. 煤塵的爆炸性

　　煤塵具有爆炸性是煤塵爆炸的必要條件。煤塵爆炸危險性必須經過試驗確定。

　　2. 懸浮煤塵的濃度

　　井下空氣中隻有懸浮的煤塵達到一定濃度時，才可能引起爆炸，單位體積中能夠發生煤塵爆炸的最低和最高煤塵量稱為下限和上限濃度。低於下限濃度或高於上限濃度的煤塵都不會發生爆炸。煤塵爆炸的濃度範圍與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度及試驗條件等有關。一般說來，煤塵爆炸的下限濃度為30～50g/m3，上限濃度為1000～2000g/m3。其中爆炸力最強的濃度範圍為300～500g/m3。

　　3. 引燃煤塵爆炸的高溫熱源

　　煤塵的引燃溫度變化範圍較大，它隨著煤塵性質、濃度及試驗條件的不同而變化。我國煤塵爆炸的引燃溫度在610～1050℃之間，一般為700～800℃。煤塵爆炸的最小點火能為4.5～40mj。這樣的溫度條件，幾乎一切火源均可達到。

　　三、影響煤塵爆炸的因素

　　1. 煤的揮發分。一般說來，煤塵的可燃揮發分含量越高，爆炸性越強，即煤化作用程度低的煤，其煤塵的爆炸性強，隨煤化作用程度的增高而爆炸性減弱。

　　2. 煤的灰分和水分。煤內的灰分是不燃性物質，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應，降低煤塵的爆炸性。煤的灰分對爆炸性的影響還與揮發分含量的多少有關，揮發分小於15%的煤塵，灰分的影響比較顯著，大於15%時，天然灰分對煤塵的爆炸幾乎沒有影響。水分能降低煤塵的爆炸性，因為水的吸熱能力大，能促使細微塵粒聚結為較大的顆粒，減少塵粒的總表麵積，同時還能降低落塵的飛揚能力。

　　3. 煤塵粒度。粒度對爆炸性的影響極大。1mm以下的煤塵粒子都可能參與爆炸，而且爆炸的危險性隨粒度的減小而迅速增加，75μm以下的煤塵特別是30～75μm的煤塵爆炸性最強，在同一煤種不同粒度條件下，爆炸壓力隨粒度的減小而增高，爆炸範圍也隨之擴大，即爆炸性增強。粒度不同的煤塵引燃溫度也不相同。煤塵粒度越小，所需引燃溫度越低，且火焰傳播速度也越快。

　　4. 空氣中的瓦斯濃度。瓦斯參與使煤塵爆炸下限降低

　　5. 空氣中氧的含量。空氣中氧的含量高時，點燃煤塵的溫度可以降低;氧的含量低時，點燃煤塵雲困難，當氧含量低於17%時，煤塵就不再爆炸。煤塵的爆炸壓力也隨空氣中含氧的多少而不同。含氧高，爆炸壓力高;含氧低，爆炸壓力低。

　　6. 引爆熱源。點燃煤塵雲造成煤塵爆炸，就必須有一個達到或超過最低點燃溫度和能量的引爆熱源。引爆熱源的溫度越高，能量越大，越容易點燃煤塵雲。而且煤塵初爆的強度也越大;反之溫度越低，能量越小，越難以點燃煤塵雲，且即使引起爆炸，初始爆炸的強度也越小。

　　四、煤塵爆炸性鑒定

　　《規程》規定：新礦井的地質精查報告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定材料。生產礦井每延深一個新水平，由礦務局組織一次煤塵爆炸性試驗工作。

　　煤塵爆炸性的鑒定方法有兩種：一種是在大型煤塵爆炸試驗巷道中進行，這種方法比較準確可靠，但工作繁重複雜，所以一般作為標準鑒定用;另一種是在實驗室內使用大管狀煤塵爆炸性鑒定儀進行，方法簡便，目前多采用這種方法。

　　煤塵通過燃燒管內的加熱器時，可能出現下列現象：①隻出現稀少的火星或根本沒有火星;②火焰向加熱器兩側以連續或不連續的形式在塵霧中緩慢地蔓延;③火焰極快地蔓延，甚至衝出燃燒管外，有時還會聽到爆炸聲。

　　同一試樣應重複進行5次試驗，其中隻要有一次出現燃燒火焰，就定為爆炸危險煤塵。在5次試驗中都沒有出現火焰或隻出現稀少火星，必須重作5次試驗，如果仍然如此，定為無爆炸危險煤塵，在重作的試驗中，隻要有一次出現燃燒火焰，仍應定為爆炸危險煤塵。

　　五、預防煤塵爆炸的技術措施

　　預防煤塵爆炸的技術措施主要包括減、降塵措施，防止煤塵引燃措施及限製煤塵爆炸範圍擴大等三個方麵。

　　1. 減、降塵措施

　　減、降塵措施是指在煤礦井下生產過程中，通過減少煤塵產生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達到從根本上杜絕煤塵爆炸的可能性。

　　2. 限製煤塵爆炸範圍擴大的措施

　　防止煤塵爆炸危害，除采取防塵措施外，還應采取降低爆炸威力，限製爆炸範圍擴大的措施。

　　(1)清除落塵。定期清除落塵，防止沉積煤塵參與爆炸可以有效地降低爆炸威力，使爆炸由於得不到煤塵補充而逐漸熄滅。

　　(2)撒布岩粉。撒布岩粉是指定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉，增加沉積煤塵的灰分，抑製煤塵爆炸的傳播。

　　(3)設置水棚水棚包括水槽棚和水袋棚兩種。

　　(4)設置岩粉棚，岩粉棚分輕型和重型兩類。它是由安裝在巷道中靠近頂板處的若幹塊岩粉台板組成，台板的間距稍大於板寬，每塊台板上放置一定數量的惰性岩粉，當發生煤塵爆炸事故時，火焰前的衝擊波將台板震倒，岩粉即彌漫於巷道中，火焰到達時，岩粉從燃燒的煤塵中吸收熱量，使火焰傳播速度迅速下降，直至熄滅。

　　(5)設置自動隔爆棚。自動隔爆棚是利用各種傳感器，將瞬間測量的煤塵爆炸時的各種物理參量迅速轉換成電訊號，指令機構的演算器根據這些訊號準確計算出火焰傳播速度後選擇恰當時機發出動作訊號，讓抑製裝置強製噴撒固體或液體等消火劑，從而可靠地撲滅爆炸火焰，阻止煤塵爆炸蔓延。

　　六、礦山綜合防塵

　　礦山綜合防塵是指采用各種技術手段減少礦山粉塵的產生量、降低空氣中的粉塵濃度，以防止粉塵對人體、礦山等產生危害的措施。大體上將綜合防塵技術措施分為通風除塵、濕式作業、密閉抽塵、淨化風流、個體防護及一些特殊的除、降塵措施。

　　(一)通風除塵

　　通風除塵是指通過風流的流動將井下作業點的懸浮礦塵帶出，降低作業場所的礦塵濃度，因此搞好礦井通風工作能有效地稀釋和及時地排出礦塵。決定通風除塵效果的主要因素是風速及礦塵密度、粒度、形狀、濕潤程度等。風速過低，粗粒礦塵將與空氣分離下沉，不易排出;風速過高，能將落塵揚起，增大礦內空氣中的粉塵濃度。因此，通風除塵效果是隨風速的增加而逐漸增加的，達到最佳效果後，如果再增大風速，效果又開始下降排除井巷中的浮塵要有一定的風速。我們把能使呼吸性粉塵保持懸浮並隨風流運動而排出的最低風速稱為最低排塵風速。同時，把能最大限度排除浮塵而又不致使落塵二次飛揚的風速稱為最優排塵風速。一般來說，掘進工作麵的最優風速為0.4～0.7m/s，機械化采煤工作麵為1.5～2.5m/s。《規程》規定的采掘工作麵最高容許風速為4m/s，不僅考慮了工作麵供風量的要求，同時也充分考慮到煤、岩塵的二次飛揚問題。

　　(二)濕式作業

　　濕式作業是利用水或其它液體，使之與塵粒相接觸而捕集粉塵的方法，它是礦井綜合防塵的主要技術措施之一，具有所需設備簡單、使用方便、費用較低和除塵效果較好等優點。缺點是增加了工作場所的濕度，惡化了工作環境，能影響煤礦產品的質量，除缺水和嚴寒地區外，一般煤礦應用較為廣泛，我國煤礦較成熟的經驗是采取以濕式鑿岩為主，配合噴霧灑水、水封爆破和水炮泥以及煤層注水等防塵技術措施。

　　1. 濕式鑿岩、鑽眼

　　該方法的實質是指在鑿岩和打鑽過程中，將壓力水通過鑿岩機、鑽杆送入並充滿孔底，以濕潤、衝洗和排出產生的礦塵。

　　2. 灑水及噴霧灑水

　　灑水降塵是用水濕潤沉積於煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等處的礦塵。當礦塵被水濕潤後，塵粒間會互相附著凝集成較大的顆粒，附著性增強，礦塵就不易飛起。煤礦井下灑水，可采用人工灑水或噴霧器灑水。對於生產強度高、產塵量大的設備和地點，還可設自動灑水裝置。

　　3. 水炮泥和水封爆破

　　水炮泥就是將裝水的塑料袋代替一部分炮泥，填於炮眼內。爆破時水袋破裂，水在高溫高壓下汽化，與塵粒凝結，達到降塵的目的。采用水炮泥比單純用土炮泥時的礦塵濃度低20%～50%，尤其是呼吸性粉塵含量有較大的減少。除此之外，水炮泥還能降低爆破產生的有害氣體，縮短通風時間，並能防止爆破引燃瓦斯。

　　(三)淨化風流

　　淨化風流是使井巷中含塵的空氣通過一定的設施或設備，將礦塵捕獲的技術措施。目前使用較多的是水幕和濕式除塵裝置。

　　1. 水幕淨化風流

　　水幕是在敷設於巷道頂部或兩幫的水管上間隔地安上數個噴霧器噴霧形成的。噴霧器的布置應以水幕布滿巷道斷麵盡可能靠近塵源為原則。

　　淨化水幕應安設在支護完好、壁麵平整、無斷裂破碎的巷道段內。一般安設位置為：

　　① 礦井總進風流淨化水幕：距井口20～100m巷道內;

　　② 采區進風流淨化水幕：風流分叉口支流裏側20～50m巷道內;

　　③ 采煤回風流淨化水幕：距工作麵回風口10～20m回風巷內;

　　④ 掘進回風流淨化水幕：距工作麵30～50m巷道內;

　　⑤ 巷道中產塵源淨化水幕：塵源下風側5～10m巷道內。

　　水幕的控製方式可根據巷道條件，選用光電式、觸控式或各種機械傳動的控製方式。選用的原則是既經濟合理又安全可靠。

　　2. 濕式除塵裝置

　　所謂除塵裝置(或除塵器)是指把氣流或空氣中含有固體粒子分離並捕集起來的裝置，又稱集塵器或捕塵器。根據是否利用水或其它液體，除塵裝置可分為幹式和濕式兩大類。

　　目前常用的除塵器有SCF係列除塵風機、KgC係列掘進機除塵器、TC係列掘進機除塵器、mAD係列風流淨化器及奧地利Am-50型掘進機除塵設備，德國SRm-330掘進除塵設備等。

　　(四)個體防護

　　個體防護是指通過佩戴各種防護麵具以減少吸入人體粉塵的一項補救措施。

　　個體防護的用具主要有防塵口罩、防塵風罩、防塵帽、防塵呼吸器等，其目的是使佩戴者能呼吸淨化後的清潔空氣而不影響正常工作。

　　1. 防塵口罩

　　礦井要求所有接觸粉塵作業人員必須佩戴防塵口罩，對防塵口罩的基本要求是：阻塵率高，呼吸阻力和有害空間小，佩戴舒適，不妨礙視野，普通紗布口罩阻塵率低，呼吸阻力大，潮濕後有不舒適的感覺，應避免使用。

　　2. 防塵安全帽(頭盔)

　　煤科總院重慶分院研製出AFm-1型防塵安全帽(頭盔)或稱送風頭盔與LKS-7.5型兩用礦燈匹配，在該頭盔間隔中，安裝有微型軸流風機、主過濾器、預過濾器，麵罩可自由開啟，由透明有機玻璃製成，送風頭盔進入工作狀態時，環境含塵空氣被微型風機吸入，預過濾器可截留80%～90%的粉塵，主過濾器可截留99%以上的粉塵。經主過濾器排出的清潔空氣，一部分供呼吸，剩餘氣流帶走使用者頭部散發的部分熱量，由出口排出。其優點是與安全帽一體化，減少佩戴口罩的憋氣感。

　　3. AYH係列壓風呼吸器

　　AYH係列壓風呼吸是一種隔絕式的新型個人和集體呼吸防擴裝置。它利用的礦井壓縮空氣在經離心脫去油霧，活性炭吸附等淨化過程中，經減壓閥同時向多人均衡配氣供呼吸。目前生產的有AYH-1型、AYH-2型和AYH-3型三種型號。

　　思考題

　　1. 礦塵有哪些危害?

　　2. 塵肺病有哪幾種?

　　3. 煤塵爆炸需要哪幾個條件?

　　4. 如何預防煤塵爆炸?

　　5. 礦山綜合防塵有哪些措施?

　　第十章 礦井火災防治

　　第一節 礦井火災基礎知識

　　一、礦井火災概述

　　(一)礦井火災及其分類

　　1. 礦井火災

　　在礦井或煤田範圍內發生，威協安全生產、造成一定資源和經濟損失或者人員傷亡的燃燒事故，稱之為礦井或煤田火災。火災是礦井或煤田較為常見的災害之一。

　　2. 礦井火災的分類

　　(1)內因(自燃)火災。自燃物在一定的外部(適量的通風供氧)條件下，自身發生物理化學變化，產生並積聚熱量，使其溫度升高，達到自燃點而形成的火災稱之為內因火災。在煤礦中自燃物主要是有自燃傾向性的煤炭。在整個礦井火災事故中，內因火災占的比例很大。

　　(2)外因火災。可燃物在外界火源(明火或高溫熱源)的作用下，引起燃燒而形成的火災叫外因火災。

　　3. 礦井防滅火研究的內容

　　煤礦火災防治是一項係統工程，其理論與技術的研究內容應圍繞一個目標和三個問題。一個目標就是防止礦井火災發生，對於已發生的火災要防止其擴大並最大限度地減小火災中的人員傷亡和經濟損失。三個問題是：一火災是如何發生的?其內容主要是研究礦井火災的類型及其產生的原因、條件以及各類火災發生過程和特點，這是防滅火的理論基礎;二如何防止火災發生?包括火源預測、火災預防和預報技術;三火災發生後如何進行及時而有效的控製和處理。

　　二、外因火災及其預防

　　1. 煤礦常見的熱源

　　火源可分為顯火源和潛火源兩種。所謂顯火源即是以明火、高溫的表麵或灼熱的物體的形式顯露於空間，可燃物一旦與其接觸即可發生燃燒。如氣焊和電焊產生的高溫焊碴、燃著的香煙頭等皆屬於此類。所謂潛火源即是平時處於常溫狀態，在一定的外部條件下(人員操作失誤、設備零件故障、安全裝置失效等原因)有可能產生火花、放出熱量和轉化為高溫熱源。如具有短路危險的電纜接頭、作高速相對運動的兩固體接觸麵、不合格的炸藥爆破等都屬於潛熱源。

　　煤礦常見的外因火源主要有以下幾種：

　　(1)電能熱源：電(纜)流短路或導體過熱;電弧電火花;烘烤(燈泡取暖);靜電等。

　　(2)摩擦熱：如膠帶與滾筒摩擦、膠帶與碎煤摩擦以及采掘機械截齒與砂岩摩擦等。

　　(3)放明炮、糊炮、裝藥密度過大或過小、鑽孔內有水、炸藥受潮以及封孔炮泥長度不夠或用可燃物(如煤粉、炸藥包裝紙等)代替炮泥等違反爆破操作規程的操作都有可能發生爆燃。放炮引起瓦斯燃燒或爆炸的例子在我國時有發生。

　　(4)液壓聯軸器噴油著火引燃周圍可燃物，釀成多起火災。

　　(5)明火(高溫焊碴、吸煙)，明火也是產生外因火災的重要原因之一。明火主要產生於加熱器、噴燈、焊接和切割作業，煙頭也時有釀成火災的可能。

　　2. 外因火災的預防

　　礦井火災的防治可以采取下列三個對策：3E對策

　　(1)技術(Engineering)對策

　　技術對策是防止火災發生的關鍵對策。它要求從工程設計開始，在生產和管理的各個環節中，針對火災產生的條件，製定切實可行的技術措施。技術對策可分為：

　　1)災前對策，災前對策的主要目標是破壞燃燒的充要條件，防止起火;其次是防止已發生的火災擴大。

　　防止起火，主要對策有：① 確定發火危險區-潛在火源和可燃物共同存在的地方，加強明火與潛在高溫熱源的控製與管理，防止火源產生。② 消除燃燒的物質基礎。井下盡量不用或少用可燃材料，采用不燃或阻燃材料和設備，例如使用阻燃風筒、阻燃膠帶，支架非木質化。③ 防止火源與可燃物接觸和作用。在潛在高溫熱源與可燃物間留有一定的安全距離。④ 安裝可靠的保護設施，防止潛在熱源轉化為顯熱源。例如，變電所安裝過電流保護裝置，防止電纜短路。

　　防止火災擴大：①有潛在高溫熱源的前後10m範圍內應使用不燃支架。②劃分火源危險區，在危險區的兩端設防火門;礦井有反風裝置，采區有局部反風係統。③在有發火危險的地方，設置報警、消防裝置和設施。④在發火危險區內設避難硐室。

　　2)災後對策。主要有：①報警。采集處於萌芽狀態的火災信息，發出報警。②控製。利用已有設施控製火勢發展，使非災區與災區隔離。③滅火。迅速采取有效措施滅火。④避難。使災區受威協的人員盡快選擇安全路線逃離災區，或撤至災區內預設的避難硐室等待救援。

　　(2)教育(Education)對策 教育對策包括知識、技術和態度教育三個方麵。

　　(3)管理(法製(Enforcement))對策，製定各種規程、規範和標準，且強製性執行。

　　3. 預防外因火災的技術措施

　　1)防止火災產生

　　(1)防止失控的高溫熱源產生和存在。按《煤礦安全規程》及其執行說明要求嚴格對高溫熱源、明火和潛在的火源進行管理。

　　(2)盡量不用或少用可燃材料，不得不用時應與潛在熱源保持一定的安全距離。

　　(3)防止產生機電火災。

　　(4)防止摩擦引燃：①防止膠帶摩擦起火。膠帶輸送機應具有可靠的防打滑、防跑偏、超負荷保護和軸承溫升控製等綜合保護係統;②防止摩擦引燃瓦斯。

　　(5)防止高溫熱源和火花與可燃物相互作用。

　　2)防止火災蔓延的措施

　　(1)在適當的位置建造防火門，防止火災事故擴大。

　　(2)每個礦井地麵和井下都必須設立消防材料庫。

　　(3)每一礦井必須在地麵設置消防水池，在井下設置消防管路係統。

　　(4)主要通風機必須具有反風係統或設備，反風設施，並保持其狀態良好。

　　三、煤炭自燃

　　(一)自然發火概述

　　礦井火災中，自燃火災占約70%，國外一些主要產煤國家，20世紀五六十年代公布的統計數據還高於此數，前蘇聯為70%~75%，波蘭75%~80%。國內一些自燃發火嚴重的礦區如撫順、鶴崗、義馬、淮南、六枝等局統計均在80%~90%以上。因此自燃火災既是礦井防火中的治理重點，也是人們研究火災的重要方向。

　　1. 自然發火的定義

　　在理論上，自然發火是指有自燃傾向性的煤層被開采破碎後在常溫下與空氣接觸，發生氧化，產生熱量使其溫度升高，出現發火和冒煙的現象叫自然發火。在《礦井防滅火規範》中規定出現下列現象之一，即為自然發火。① 煤因自燃出現明火、火炭或煙霧等現象;② 由於煤炭自熱而使煤體、圍岩或空氣溫度升高至70℃以上;③ 由於煤炭自熱而分解出CO、C2H4(乙烯)或其它指標氣體，在空氣中的濃度超過預報指標，並呈逐漸上升趨勢。

　　2. 煤層自然發火期

　　從(火源處的)煤層被開采破碎、接觸空氣之日起，至出現上述定義的自燃現象或溫度上升到自燃點為止，所經曆的時間叫煤層的自然發火期，以月或天為單位。煤層的自然發火期取決於煤的內部結構和物理化學性質、被開采破壞後的堆積狀態參數(分散度)、裂隙或空隙度、通風供氧、蓄熱和散熱等外部環境等因素。

　　3. 自燃火災的條件

　　自燃火災形成必須具備以下3個基本條件：

　　(1)具有地溫氧化功能即自燃傾向性的煤呈破裂狀態堆積。

　　(2)通風供氧維持煤的地溫氧化過程持續進行。

　　(3)在煤的氧化過程中氧化生成的熱量大量蓄積，難以及時放散。

　　4. 煤炭自燃的發展階段及其特點

　　煤炭自燃一般要經曆低溫氧化階段(潛伏期)、自熱階段(自熱期)和自燃階段(燃燒期)三個階段。如圖10-1所示。

　　　（1）低溫氧化階段（潛伏期）
　　　自煤層被開采、接觸空氣起至煤溫開始升高止的時間區間稱之為潛伏期。在潛伏期，煤與氧的作用是以物理吸附為主，放熱很小，無宏觀效應；經過潛伏期後煤的燃點降低，表麵的顏色變暗。潛伏期長短取決於煤的分子結構、物化性質。煤的破碎和堆積狀態、散熱和通風供氧條件等對潛伏期的長短也有一定影響，改善這些條件可以延長潛伏期。
（2）自熱階段（自熱期）
　　　溫度開始升高起至其溫度達到燃點的過程叫自熱階段。自熱過程是煤氧化反應自動加速、氧化生成熱量逐漸積累、溫度自動升高的過程。其特點是：① 氧化放熱較大，煤溫及其環境（風、水、煤壁）溫度升高；② 產生CO、CO2和碳氫（CmHn)類氣體產物，並散發出煤油味和其它芳香氣味；③ 有水蒸水汽生成，火源附近出現霧氣，遇冷會在巷道壁麵上凝結成水珠，即出現所謂“掛汗”現象。④ 微觀構發生變化。在自熱階段，若改變了散熱條件，使散熱大於生熱；或限製供風，使氧濃度降低至不能滿足氧化需要，則自熱的煤溫度降低到常溫，稱之為風化。風化後煤的物理化學性質發生變化失去活性，不會再發生自燃。
　　　（3）燃燒階段
　　　煤溫達到其自燃點後，若能得到充分的供氧（風），則發生燃燒，出現明火。這時會生成大量的高溫煙霧，其中含有CO、CO2以及碳氫類化合物。若煤溫達到自燃點，但供風不足，則隻有煙霧而無明火，此即為幹餾或陰燃。煤炭幹餾或陰燃與明火燃燒稍有不同，CO多於CO2，溫度也較明火燃燒要低。
　　　（4）熄滅
　　　及時發現，采取有效的滅火措施，煤溫降至燃點以下，燃燒熄滅火。
　　　從煤的自燃發展過程可見：煤的自燃實質上就是自身氧化加速的過程，其氧化速度之快以致產生的熱量來不及向外界放散，導致了自燃。
　　　5. 影響煤炭自燃的因素
　　　(1)采空區三帶劃分
　　　對於後”U”通風係統(一源一彙)的采空區，按漏風大小和遺煤發生自燃的可能性采空區可分為三帶：散熱帶Ⅰ（寬度為L1）、自燃帶Ⅱ（寬度為L2）和窒息（不自燃）帶Ⅲ（如圖8-2）。靠近工作麵的采空區內冒落岩石處於自由堆積狀態，空隙度大，漏風大，氧化生熱小而散發熱量多，故不能發生自燃，叫散熱帶。其寬度大約5～20m。自燃帶Ⅱ中岩石的空隙度較小，因而漏風小，蓄熱條件較好，如果該帶的條件保持時間超過其自然發火期，就可能自燃。故此帶稱為自燃帶。其寬度取決於頂板岩性、工作麵推進速度、漏風通風壓差，一般寬度為20~70m。自燃帶向采空區內部延深，便是第Ⅲ帶。由於該帶距工作麵較遠，漏風甚小或消失，氧濃度低，不具備自燃條件。故此帶處於惰化狀態，已經發生自大在燃的遺煤也能窒息，故叫窒息（不自燃）帶。
　　　確定劃分三帶的指標有三種：
　　　① 采空區漏風風速V（V>0.9m/s為散熱帶；0.9≥V≥0.02m/s為自燃帶；V＜0.02m/s為自窒息帶。）；
　　　② 采空區氧濃度（C）分布（認為C＜8%為窒息帶，C≥8%為自燃帶）；
　　　③ 采空區遺煤溫升速度（dt>1℃/d為自燃帶）。由於缺少深入的理論研究和試驗結果，此指標目前尚難以應用。

　　圖10-2 采空區散熱、自燃、窒息三帶分布示意圖

　　(2)采空區遺煤自燃的條件及其影響因素，設自燃帶的最大寬度為L1+L2，工作麵的推進速度為V，自然發火期為τS，在自燃帶內煤暴露於空氣的最長時間為τ(月)，當：

　　τS≤(L1+L2) / V (10 -1)

　　時，說明自燃帶內有△L=L1+L2-VτS寬度存在時間超過自然發火期，有自燃危險。由此可見，采空區遺煤自燃與否主要取決於工作麵的推進速度和自燃帶最大寬度L1+L2(m)。

　　(3)漏風

　　在煤炭氧化過程的熱平衡關係中，漏風起兩方麵的作用：一是向煤提供氧化所必須的氧氣，促進氧化發展;二是帶走氧化生成的熱量，降低煤溫，抑製氧化過程發展。采空區及煤柱的漏風強度在0.1～0.24 m3/(min•m2) 時容易自然發火。有的認為不會導致自燃的極限風速低於0.02～0.05 m3/(min•m2);封閉采空區密閉牆漏風壓差在300Pa、漏風強度在0.02～1.2m3/(min•m2) 時容易自然發火的。 把風速控製在易燃風速區之外，是從通風的角度預防自然發火的原則。

　　(4)地質因素

　　地質因素主要有：① 傾角。② 煤層厚度。表10-1為傾角和厚度對自燃影響的部分統計資料。③ 地質構造。在有地質構造的地區，自燃危險性加劇。④ 開采深度。煤層賦存太深或太淺都會增加自然發火的危險性。

　　表10-1 煤層傾角和厚度對自燃影響

　　傾角發火次數比例,%煤層厚度發火次數比例,%

　　緩傾斜5516中厚以下5616

　　傾斜12134厚煤層13538

　　急傾斜17654特厚煤層16146

　　6. 煤炭自燃的征兆

　　(1)巷道中空氣溫度升高，出現霧氣或者巷道壁“掛汗”，深部開采時，冬天在鑽孔孔口或塌陷區出現水蒸氣。

　　(2)能夠聞到煤油、汽油、鬆節油的氣味，如果聞到焦油味，表明自燃已經發展到相當程度。

　　(3)從煤炭自燃點流出的水溫或空氣溫度較高。

　　(4)人體不舒適。如頭暈、悶熱、精神疲乏等。這是自燃使氧氣濃度降低，同時產生有毒氣體的緣故。

　　7. 預防煤炭自燃火災

　　(1)開采技術措施

　　① 采用岩石集中巷和岩石上山。在自燃危險程度比較大的厚煤層或煤層群開采中，集中運輸巷和回風巷、采區上山服務的時間一般都在數年或十多年。如果布置在煤層裏，一是留下大量護巷煤柱，二是煤層受到嚴重切割，增大了煤層與空氣接觸的暴露麵積，煤柱容易受壓破碎，自燃發火幾率勢必增加。

　　② 區段巷道采用重疊布置。

　　③ 合理的采煤方法。

　　④ 推廣無煤柱開采技術。采取相應地區段跳采、巷旁充填技術等措施解決取消煤柱之後所帶來的采空區難以密閉和隔離等問題。

　　⑤ 堅持正常的回采順序。

　　(2)預防性灌漿

　　預防性灌漿是防止自然發火最有效、應用最廣泛的一項措施。所謂預防性灌漿技術將水、漿材按照適當比例配發，製成一定濃度的漿液，借助輸漿管路送往發生自燃的采區以防止自燃火災的發生。

　　(3)均壓防火

　　均壓的概念始於20世紀50年代的波蘭，60年代為一些采煤先進的國家采用。該技術既用於封閉區均壓防止遺煤自燃，又用於加速封閉火區的熄滅;同時又將均壓的概念用於指導調風、滅火、正確的選擇通風係統和通風構築物的位置等通風防滅火工作多個方麵。

　　(4)阻化劑防火

　　阻化劑又稱阻氧劑，將阻化劑噴灑在煤塊上，具有阻止氧化、防止自燃的作用。阻化劑防火是一項新技術，從20世紀60年代誕生以來就受到煤炭工業發達國家煤礦工作者和有關學者的矚目。

　　(5)凝膠防滅火

　　凝膠防滅火是將幾種化工原料的水溶液壓注到井下有可能發生煤炭自燃或已經形成火源點的地區以防治火災的發展和發生。凝膠水溶液在煤層裂隙內形成凍膠體起著吸熱降溫、堵塞漏風和阻止煤的氧化作用，從而起到了防治煤的自燃作用。

　　(6)氮氣防滅火

　　20世紀80年代，氮氣防滅火技術在我國興起。氮氣在防滅火中起到三個作用：① 使采空區空氣中氧氣含量減小;② 使采空區內處於正壓狀態，新鮮風流難以漏入采空區內;③ 對采空區內的氧化煤炭具有吸熱降溫作用;④ 使采空區內含氮量增加。

　　四、火災預測預報

　　我國目前預測煤炭自燃傾向性方法：① 在實驗室確定自燃傾向性等級;② 根據本礦或條件相似(近)礦井或采區的已有的自然發火的統計資料，確定待采(或本)煤層的自然發火期。

　　1. 煤層自燃傾向性的鑒定方法

　　《規程》執行說明規定采用吸氧量法。即“雙氣路氣相色譜儀吸氧鑒定法”，鑒定結果按表10-2分類確定自燃傾向性等級。

　　2. 煤層自然發火期的估算方法及其延長途徑

　　(1)煤層的自然發火期估算方法

　　目前我國規定采用統計比較和類比的方法確定煤層的自然發火期。其方法如下：

　　① 統計比較法，礦井開工建設揭煤後，對已發生自然發火的自然發火期進行推算，並分煤層統計和比較，以最短者作為煤層的自然發火期。計算自然發火期的關鍵是首先確定火源的位置。此法適用於生產礦井。

　　② 類比法，對於新建的開采有自燃傾向性的煤層的礦井，可根據地質勘探時采集的煤樣所做的自燃傾向性鑒定資料，並參考與之條件相似區或礦井，進行類比而確定之，以供設計參考。此法適用於新建礦井。

　　　（2）延長煤層自然發火期的途徑
　　　煤炭自燃的發展過程受自燃傾向性（即低溫時的氧化性）、堆積狀態、通（漏）風強度（風量和風速）以及與周圍環境的熱交換條件等多種因素影響，其發展速度是可以通過人為措施而改變的，因此，煤層的自然發火期是可以延長的。其途徑有：
　　　① 減小煤的氧化速度和氧化生熱，減小漏風，降低自熱區內的氧濃度；選擇分子直徑較小、效果好的阻化劑或固體漿材，噴灑在碎煤或壓注至煤體內使其充填煤體的裂隙，阻止氧分子向孔內擴散。
　　　② 增加散熱強度，降低溫升速度。增加遺煤的分散度以增加表麵散熱量；對於處於低溫時期的自熱煤體可用增加通風強度的方法來增加散熱；增加煤體濕度。
　　　3. 外因火災預測
　　　外因火災預測可遵循如下程序：① 調查井下可能出現火源（包括潛在火源）的類型及其分布；② 調查井下可燃物的類型及其分布；③ 劃分發火危險區(井下可燃物和火源（包括潛在火源）同時存在的地區視為危險區)。
　　　4. 火災的預報
　　　所謂火災預報，就是根據火災發生和發展的規律，應用成熟的經驗和先進的科學技術手段，采集處於萌芽狀態的火災信息，進行邏輯推斷後給出火情報告。及時而準確地進行火災早期預報，可以彌補預防之不足。礦井火災預報的方法，按其原理可分為：① 利用人體生理感覺預報自然發火；② 氣體成分分析法。
　　　（1）依靠人體生理感覺預報礦井火災的主要方法有：
　　　① 嗅覺，可燃物受高溫或火源作用，會分解生成一些正常時大氣中所沒有的、異常氣味的火災氣體。
　　　② 視覺，人體視覺發現可燃物起火時產生的煙霧，煤在氧化過程中產生的水蒸汽，及其在附近煤岩體表麵凝結成水珠（俗稱為“掛汗”），進行報警。
　　　③ 感（觸）覺，煤炭自燃或自熱、可燃物燃燒會使環境溫度升高，並可能使附近空氣中的氧濃度降低，CO2等有害氣體增加，所以當人們接近火源時，會有頭痛、悶熱、精神疲乏等不適之感。
（2）氣體成分分析法
　　　用儀器分析和檢測煤在自燃和可燃物在燃燒過程中釋放出的煙氣或其它氣體產物，預報火災。
1）指標氣體及其臨界指標
　　　能反映煤炭自熱或可燃物燃燒初期階段特征的、並可用來作為火災早期預報的氣體叫指標氣體。指標氣體必須具備如下條件：① 靈敏性，即正常大氣中不含有，或雖含有但數量很少且比較穩定，一旦發生煤炭自熱或可燃物燃燒，則該種氣體濃度就會發生較明顯的變化。② 規律性，即生成量或變化趨勢與自熱溫度之間呈現一定的規律和對應關係。③ 可測性，可利用現有的儀器進行檢測。目前，如表10-2所示。
2）常用的指標氣體
　　　① 一氧化碳（CO），一氧化碳生成溫度低，生成量大，其生成量隨溫度升高按指數規律增加，是預報煤炭自燃火災的較靈敏的指標之一。在正常時若大氣中含有CO，則采用CO作為指標氣體時，要確定預報的臨界值。確定臨界值時一般要考慮下列因素：a 各采樣地點在正常時風流中CO的本底濃度；b 臨界值時所對應的煤溫適當，即留有充分的時間尋找和處理自熱源。

　　式中 CO，O2，N2——分別為回風側采樣點氣樣中的一氧化碳，氧氣和氮氣的體積濃度，%。如果進風側氣樣中氧氮之比不是0.265，則應計算出進風側氧氮濃度之比值代替0.265。

　　圖10-3 Graham指數與煤溫和氧化速度的關係

　　圖10-3中描述了ICO隨煤溫度升高和氧化速度變化而變化的關係。由圖可見，ICO曲線的斜率在氧化速度較小時較大，所以此期間較為靈敏，當氧化速度增加時其斜率減小。其原因是二氧化碳生成量大於一氧化碳生成量。

　　根據Graham指數預報礦井火災時，不同的礦井有不同的臨界指標。撫順老虎台礦(氣煤)總結多年的經驗，從7萬多個氣樣中篩選出431個有發火隱患的氣樣，得出煤在自燃的發生、發展過程中不同階段的Graham指數為：預警值：ICO =0～0.45;臨界值：ICO =0.46～4;報警值ICO =4.1～9。

　　③ 乙烯，實驗發現，煤溫升高到80℃～120℃後，會解析出乙烯、丙烯等烯烴類氣體產物，而這些氣體的生成量與煤溫成指數關係。一般礦井的大氣中是不含有乙烯的，因此，隻要井下空氣中檢測出乙烯，則說明已有煤炭在自燃了。同時根據乙烯和丙烯出現的時間還可推測出煤的自熱溫度。

　　④ 其它指標氣體，國外有的煤礦采用烯炔比(乙烯和乙炔(C2H2)之比)和鏈烷比(C2H6/CH4)來預測煤的自熱與自燃。

　　5. 采樣點設置

　　測點設置的總要求是，既要保證一切火災隱患都要在控製範圍之內，並有利於準確地判斷火源的位置，同時要求安裝傳感器少。測點布置一般原則是：① 在已封閉火區的出風側密閉牆內設置測點，取樣管伸入牆內1m以上;② 有發火危險的工作麵的回風巷內設測點;③ 潛在火源的下風側，距火源的距離應適當;④ 溫度測點設置要保證在傳感器的有效控製範圍之內;⑤ 測點應隨采場變化和火情的變化而調整。

　　6. 連續自動檢測係統

　　目前實現連續巡回自動檢測係統基本上有兩種形式：

　　(1)束管係統

　　采樣係統。由抽氣泵和管路組成。管路一般采用管徑為6～8mm聚乙稀塑料管，在采樣管的入口裝有幹燥、粉塵和水捕集器等淨化和保護單元。濾塵材料一般用玻璃纖維和粉沫冶金材料。在管路的適當位置裝有貯放水器，以排除管中的冷凝水。整個管路要絕對嚴密，管路上裝有真空計指示管路的工作狀態。在儀器入口裝有分子篩或矽膠，以進一步淨化氣樣。控製裝置。主要有三通實現井下多取樣點進行巡回取樣。氣樣分析。可使用氣相色譜儀、紅外氣體分析儀等儀器。數據貯存、顯示和報警。分析儀器輸出的模擬信號可用圖形顯示、記錄儀記錄，起過臨界指標時發出霰聲光報警。必要時進行打印，也可計算機貯存。束管檢測係統的缺點是，管路長，維護工作量大。

　　(2)礦井火災監測與監控

　　煤礦建立現代化的環境監測係統進行火災早期預報，是改變煤礦安全麵貌防止重大火災事故的根本出路。近年來，國內外的煤礦安全監測技術發展很快。法國、波蘭、日體、德國、美國等國家先後研製了不同型號的環境監測係統。我國從80年代開始，通過對國外技術的引進、消化和吸收，環境監測技術有了很大的進步。除分別引進波蘭的CMC-1係統、英國的MINOS係統、美國MSA公司DAN-6400係統以及德國TF-200係統外，國內一些軍工和煤礦研究單位也研製了一些監測和監控係統，對我國部分煤礦進行了裝備，為改變我國煤礦的安全狀況起到一定作用。

　　第二節 礦井防滅火技術

　　一、開采技術防火措施

　　(一)礦井自燃火源的分布規律

　　根據統計分析，礦井自燃火源主要分布在采空區、煤柱、巷道頂煤和斷層附近。

　　1. 采空區。采空區火災占50%以上。自燃火源主要分布在有碎煤堆積和漏風同時存在、時間大於自然發火期的地方。

　　2. 煤柱，尺寸偏小、服務期較長、受采動壓力影響的煤柱，容易壓酥碎裂，其內部產生自燃火源。鶴崗新一礦在實行無煤柱開采前，煤柱火災占礦井總火災55.5%。

　　3. 巷道頂煤，采區石門、綜采放頂煤工作麵沿底掘進的進回風巷等，巷道頂煤受壓時間長，壓酥破碎，風流滲透和擴散至內部(深處)，便會發熱自燃。

　　4. 斷層和地質構造附近。

　　(二)開拓開采技術防火措施

　　開拓開采技術防止自燃發火總的要求是：① 提高回采率，減少丟煤，即減少或消除自燃的物質基礎。② 限製或阻止空氣流入和滲透至疏鬆的煤體，消除自燃的供氧條件。防止空氣流入可燃物，可從兩方麵著手：一是消除漏風通道;二是減少漏風壓差。③ 使流向可燃物質的漏風，在數量上限製在不燃風量之下，在時間上限製在自燃發火期以內。

　　主要技術措施有：

　　1)合理地進行巷道布置

　　(1) 對一些服務時間較長的巷道應盡量采用岩石巷道，若將其布置在煤層中時應采用寬煤柱護巷。采區巷道布置應有利於采用均壓防火技術。

　　(2) 區段巷道分采分掘。過去和現在有不少礦井為了解決獨頭巷道掘進通風問題，而采用上區段的運輸順槽與下區段的回風順槽同時掘進，中間再掘進一些聯絡眼(橫川)的布置方式。

　　(3) 推廣無煤柱開采技術，減少煤柱發火。並采取相應地區段跳采、巷旁充填技術等措施解決取消煤柱之後所帶來的采空區難以密閉和隔離等問題。

　　2)選擇合理的采煤方法和先進的回采工藝，提高回采率，加快回采進度。

　　3)選擇合理的的通風係統，礦井采用對角式和分區式通風係統比中央式通風係統更有利防火。通風係統要在一定範圍內具有可調性。當一個采區發生火災時，能夠根據救災的需要，做到隨時停風、減風或反風。這樣，一旦一個采區發生火災，就有條件防止火災氣體侵入其它采區，避免擴大事故範圍。在巷道布置上，要為分區通風和局部反風創造條件。選擇采區和工作麵通風係統的原則也是盡量減少采空區的漏風壓差，不要讓新、乏風從采空區邊緣流過。

　　4)堅持自上而下的開采順序。

　　5)合理確定近距離相鄰煤層(下煤層頂板冒落高度大於層間距)和厚煤層分層同采時兩工作麵之間的錯距，防止上、下之間采空區連通。

　　二、礦井防滅火技術

　　(一)礦井防滅火技術的原理

　　滅火是破壞燃燒三個條件同時存在和消除燃燒三個條件(之一、之二或全部)的過程。滅火的實質就是把正在燃燒體係內的物質冷卻，將其溫度降低到燃點之下，使燃燒停止。

　　1. 消除可燃物

　　直接滅火除了向火源噴射滅火劑以外，在有些條件下還可以清除可燃物，消除燃燒的物質基礎。該技術具有一定的危險性，工作中要組織力量並製定嚴格的安全技術措施，力求在最短的時間內一氣嗬成。

　　2. 降低燃燒物的溫度

　　(1)用水滅火。水的熱容大，具有吸熱能力強，冷卻作用大的特點。

　　(2)灌漿滅火。灌漿滅火的方法因火源位置而異。常用的方法有:井下巷道(鑽窩)打鑽灌漿、在火區密閉牆上插管灌漿和地麵鑽孔注漿三種。灌入火區的漿液可以淹沒部分空間，既可冷卻降溫，又可增加密閉的氣密性，實現隔絕——冷卻聯合滅火。

　　(3)泡沫滅火。泡沫滅火的實質是增大了用水滅火的有效性，送往火源點的大量泡沫起著覆蓋燃燒物斷絕空氣供給的作用;泡沫的破裂，水汽蒸發吸熱產生大量水蒸氣，稀釋氧濃度，具有抑製燃燒、熄滅火源的作用。

　　3. 隔絕窒息滅火

　　當火源不能直接將火撲滅時，為了迅速控製火勢，使其熄滅，可在通往火源的所有巷道內砌築密閉牆，使火源與空氣隔絕。火區封閉後其內惰性氣體(如CO2和N2等)的濃度逐漸增加，氧氣濃度逐漸下降，燃燒因缺氧而窒息。此種滅火方法稱為隔絕滅火。

　　(二)直接滅火

　　采用滅火劑或挖出火源等方法把火直接撲滅，稱謂直接滅火法。

　　1. 常用滅火劑及其使用方法

　　可用於撲滅火源的物質，稱為滅火劑。常用的滅火劑有水、泡沫、幹粉、二氧化碳、四氯化碳、鹵代烷、惰氣、砂子和岩粉等。

　　(1)水

　　水是不燃液體，是消防上常用的滅火劑之一。使用方法有水射流和水幕兩種形式。

　　(2)泡沫

　　泡沫是一種體積小，表麵被液體圍成的氣泡群。泡沫的比重小(d=0.1～0.2)，且流動性好，可實現遠距離立體滅火，具有持久性和抗燃燒性，導熱性能低，粘著力大。泡沫複蓋在火源周圍，形成嚴密的複蓋層，並能保持一定時間，使燃燒區與空氣隔絕，具有窒息作用;複蓋層具有防輻射和熱量向外傳導作用;泡沫中的水份蒸發可以吸熱降溫，起到冷卻作用。泡沫滅火劑可分為化學滅火劑和空氣泡沫滅火劑兩類。

　　① 化學泡沫滅火劑。化學泡沫是由兩種化學泡沫粉與水混合後發生化學反應而生成的水溶液，經發泡機後形成。化學泡沫滅火劑對撲滅石油和石油產品以及其它油類火災十分有效。但不宜用於撲滅醇類、醚類和酮類等水溶液的火災以及電器火災。化學泡沫滅火劑的性能好，但成本高。

　　② 高倍空氣泡沫。空氣泡沫可分為普通蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、抗溶性泡沫以及中倍泡沫和高倍泡沫多種。高倍泡沫(發泡倍數在500～10000之間)主要用於火源集中、泡沫易堆積場合的火災，如井下巷道、采掘工作麵、室內侖庫和機場設施等處火災。

　　(3)幹粉

　　幹粉靠加壓氣體的壓力從噴咀內噴出，形成一股霧狀氣流，射向燃燒物，接觸火焰和高溫後，受熱分解，吸熱並放出不燃氣體，可以稀釋火區範圍內的氧濃度;幹粉及其熱解產物可抑止碳氫自由基生成，破壞燃燒鏈反應;細的粉沫在高溫作用下溶化、膠結，形成複蓋層具有良好的“熱帳”作用。幹粉滅火劑可以撲滅A、B、C、D類和電氣火災，常見的滅火器有：① 滅火手雷，將幹粉滅火劑裝在成型的容器中;② 噴粉滅火器。

　　(4)鹵代烴滅火劑

　　常用的鹵代烴滅火劑是用氟、氯、溴取代甲烷和乙烷中的氫而成，因此也叫鹵代烷滅火劑。其種類有二氟一氯一溴甲烷(CF2ClBr)、三氟一溴甲烷(CF3Br)等。為了讀寫方便，根據其原子數用4個阿拉伯數字作它的代號，例如，二氟一氯一溴甲烷可用1211代替，三氟一溴甲烷用1301代替，以此類推。

　　(5)砂子和岩粉

　　砂子和岩粉在煤礦廣泛應用於撲滅電氣火災。在井下機電硐室、井上下變電所等地方設有防火砂或岩粉池。

　　2. 消除可燃物

　　直接滅火除了向火源噴射滅火劑以外，在有些條件下還可以清除可燃物，消除燃燒的物質基礎。煤礦常用的是挖除火源。

　　3. 用凝膠處理高溫點和自燃火源

　　凝膠是由基料(矽酸鹽(水玻璃))+促凝劑(碳酸氫氨等鹽類)+水(90%左右)組成。其基料和促凝劑都具有阻化作用，加之含有大量水份，在一定的壓力下，注入到高溫點周圍的煤體中。在成膠前凝膠易於流動，能夠滲透到煤體碎裂的內部。既可起到阻止氧化作用，又可封堵漏風(裂隙)通道，防止漏風滲入;其內固聚的大量水份，遇高溫受熱蒸發，還可以起到吸熱降溫作用。因此，用凝膠處理高溫點和自燃火源效果較好。

　　凝膠的性能指標及其影響因素主要有：

　　(1)成膠時間，根據使用條件不同，要求不同的成膠時間。用於滅火和處理高溫點，成膠時間控製在噴出後30s～50s較好;用於堵漏防火，壓注碎裂煤體，要求有較強的滲透性，成膠時間控製在5～10min為宜。

　　(2)熱穩定性，熱穩定性是指在較高溫度下維持其膠體狀態的性能。試驗表明，基料中SiO2濃度越高，其熱穩定性越好，防滅火效果越好。

　　(3)膠的強度，基料濃度及其中的SiO2濃度是影響膠體強度的主要因素，其濃度越高強度越大。用於防火時，基料濃度在3%～6%較好;用於滅火濃度在6%～9%為宜。

　　4. 灌漿滅火

　　灌漿滅火是煤礦井下常用的一種滅火方法。灌漿滅火的方法因火源位置而異。常用的方法有：井下巷道(鑽窩)打鑽灌漿、在火區密閉牆上插管灌漿和地麵鑽孔注漿三種。灌漿滅火的關鍵是準確判斷火源的位置。灌漿之前應首先從鑽孔抽氣樣分析氣體成分和通過鑽孔測定溫度，以確定火源的大致範圍，然後通過鑽孔向火源頂部和周圍灌漿。

　　(三)隔絕滅火

　　當火源不能直接將火撲滅時，為了迅速控製火勢，使其熄滅，可在通往火源的所有巷道內砌築密閉牆，使火源與空氣隔絕。火區封閉後其內惰性氣體(如CO2和N2等)的濃度逐漸增加，氧氣濃度逐漸下降，燃燒因缺氧而窒息。此種滅火方法稱為隔絕滅火。

　　1. 密閉牆的結構和種類

　　按照密閉牆存在的時間長短和作用，可分為臨時密閉、永久密閉和防爆密閉三種。

　　(1)臨時密閉牆

　　其作用是暫時切斷風流，控製火勢發展。為砌築永久密閉牆或直接滅火創造條件。對臨時密閉牆的主要要求是結構簡單，建造速度快，具有一定的密實性，位置盡量靠近火。

　　(2)永久密閉牆

　　較長時間地(至火源熄滅為止)阻斷風流，使火區因缺氧而熄滅。其要求是具有較高的氣密性、堅固性和不燃性，同時又要求便於砌築和啟開。

　　(3)防爆密閉牆

　　在有瓦斯爆炸危險時，需要構築防爆密閉，以防止封閉火區時發生瓦斯爆炸。防爆密閉牆一般是用砂袋堆砌而成。其厚度一般為巷寬兩倍。密閉牆間距10～5m。

　　2. 密閉牆的位置選擇

　　封閉火區的原則是：密、小、少、快四字。密是指密閉牆要嚴密，盡量少漏風;小是指封閉範圍要盡量小;少是指密閉牆的道數要少;快是指封閉牆的施工速度要快。在選擇密閉牆的位置時，人們首先考慮的是把火源控製起來的迫切性，以及在進行施工時防止發生瓦斯爆炸，保證施工人員的安全。

　　3. 封閉火區的順序

　　火區封閉後必然會引起其內部壓力、風量、氧濃度和瓦斯等可燃氣體濃度變化;一旦高濃度的可燃氣體流過火源，則就可能發生瓦斯爆炸。因此，正確選擇封閉順序，加快施工速度，對於防止瓦斯爆炸、保證救護人員的安全至關重要。就封閉進回風側密閉牆的順序而言，目前基本上有兩種：一是先進後回(又稱為先入後排);二是進回同時。

　　(四)封閉火區的方法

　　封閉火區的方法分為三種：

　　① 鎖風封閉火區，從火區的進回風側同時密閉，封閉火區時不保持通風。這種方法適用於氧濃度低於瓦斯爆炸界線(O2<12%)的火區。

　　② 通風封閉火區，在保持火區通風的條件下，同時構築進回風兩側的密閉。這時火區中的氧濃度高於失爆界線(O2<12%)，封閉時存在著瓦斯爆炸的危險性。

　　③ 注惰封閉火區，在封閉火區的同時注入大量的惰性氣體，使火區中的氧濃度達到失爆界線所以過的時間比爆炸氣體積聚到爆炸下限所以過時間要短。

　　(五)撲滅和控製不同地點火災的方法

　　1. 井口和井筒火災

　　(1)進風井口建築物發生火災時，應采取防止火災氣體及火焰侵入井下的措施：① 迅速撲滅火源。② 立即反轉風流或關閉井口防火門，必要時停止主要通風機。

　　(2)進風井筒中發生火災時，為防止火災氣體侵入井下巷道。必須采取反風或停止主要通風機運轉的措施。

　　(3)回風井筒發生火災時，風流方向不應改變。為了防止火勢增大，應減少風量。其方法是控製入風防火門，打開通風機風道的閘門，停止通風機或執行搶救指揮部決定的其它方法(以不能引起可燃氣體濃度達到爆炸危險為原則)。必要時，撤出井下受危及的人員。

　　(4)豎井井筒發生火災時，不管風流方向如何，應用噴水器自上而下的噴灑。隻有在能確保救護隊員生命安全時，才允許派遣救護隊進入井筒從上部滅火。

　　2. 井底火災

　　(1)當進風井井底車場和毗連硐室發生火災時，必須進行反風或風流短路，不讓火災氣體侵入工作區。

　　(2)回風井井底發生火災時，應保持正常風向，在可燃性氣體不會聚集到爆炸限度的前提下，可減少流人火區的風量。

　　(3)為防止混凝士支架和砌镟巷道上麵木垛燃燒，可在镟上打眼或破镟，設水幕。

　　3. 井下硐室火災

　　(1)著火硐室位於礦井總進風道時，應反風或風流短路。

　　(2)著火硐室位於礦井一翼或采區進回風所在的兩巷道的連接處時，則在可能的情況下，采取短路通風，條件具備時也可采用局部反風。

　　(3)火藥庫著火時，應首先將雷管運出，然後將其它爆炸材料運出，如因高溫運不出時，則關閉防火門,退往安全地點。

　　(4)絞車房著火時，應將火源下方的礦車固定，防止燒斷鋼絲繩，造成跑車傷人。

　　(5)蓄電池機車庫著火時，為防止氫氣爆炸，應切斷電源，停止充電。加強通風並及時把蓄電池運出硐室。

　　(6)無防火門的硐室發生火災時，應采取掛風障控製入風，積極滅火。

　　4. 通風巷道火災

　　(1)傾斜進風巷道發生火災時，必須采取措施防止火災氣體侵入有人作業的場所，特別是采煤工作麵。為此可采取風流短路或局部反風、區域反風等措施。

　　(2)火災發生在傾斜上行回風風流巷道，則保持正常風流方向。在不引起瓦斯積聚的前提下應減少供風。

　　(3)撲滅傾斜巷道下行風流火災，必須采取措施，增加入風量，減少回風風阻、防止風流逆轉，但決不允許停止通風機運轉。

　　(4)在傾斜巷道中，需要從下方向上滅火時，應采取措施防止冒落岩石和燃燒物掉落傷人，如設置保護吊盤、保護隔板等護身設施。

　　(5)在傾斜巷道中滅火時，應利用中間巷道、小順槽、聯絡巷和行人巷接近火源。不能接近火源時，則可利用礦車、箕鬥，將噴水器下到巷道中滅火，或發射高倍數泡沫、惰氣進行遠距離滅火。

　　(6)位於礦井或一翼總進風道中的平巷、石門和其他水平巷道發生火災時，要選擇最有效的通風方式(反風、風流短路、多風井的區域反風和正常通風等)以便救人和滅火。在防止火災擴大采取短路通風時，要確保火災有害氣體不致逆轉。

　　(7)在采區水平巷道中滅火時，一般保持正常通風，根據瓦斯情況增大或減少火區供風量。

　　5. 采煤工作麵火災

　　一般要在正常通風的情況下進行滅火。必須做到：

　　(1)從進風側進行滅火，要有效地利用滅火器和防塵水管。

　　(2)急傾斜煤層采煤工作麵著火時，不準在火源上方滅火.防止水蒸汽傷人;也不準在火源下方滅火.防止火區塌落物傷人;而要從側麵(即工作麵或采空區方向)利用保護台板和保護蓋接近火源滅火。

　　(3)采煤工作麵瓦斯燃燒時.要增大工作麵風量，並利用幹粉滅火器、砂子、岩粉等噴射滅火。

　　(4)在進風側滅火難以取得效果時，可采取局部反風，從回風側滅火，但進風側要設置水幕，並將人員撤出。

　　(5)采煤工作麵回風巷著火時，必須采取有效方法，防止采空區瓦斯湧出和積聚。

　　(6)用上述方法無效時，應采取隔絕方法和綜合方法滅火。

　　6. 獨頭巷道火災

　　(1)要保持獨頭巷道的通風原狀，即風機停止運轉的不要隨便開啟。風機開啟的不要盲目停止。

　　(2)如發火巷道有爆炸危險，不得入內滅火，而要在遠離火區的安全地點建築密閉牆。

　　(3)撲滅獨頭巷道火災時，必須遵守下列規定：

　　① 火災發生在煤巷迎頭時，瓦斯濃度不超過2%時，可在通風的情況下采用幹粉滅火器、水等直接滅火。滅火後，必須仔細清查陰燃火點，防止複燃。如瓦斯濃度超過2%仍在繼續上升，要立即把人員撤到安全地點，遠距離進行封閉。

　　② 火災發生在煤巷的中段時，滅火過程中必須檢測流向火源的瓦斯濃度，防止瓦斯經過火源點，如果情況不清應遠距離封閉。若火災發生在上山中段時，不得直接滅火，要在安全地點進行封閉。

　　③ 上山煤巷發生火災時，不管火源在什麼地點，如果局部通風機已經停止運轉，在無需救人時，嚴禁進入滅火或偵察，而要立即撤出附近人員，遠距離進行封閉。

　　④ 火源在下山煤巷迎頭時，若火源情況不清，一般不要進入直接滅火，應進行封閉。

　　(六)火區管理

　　火區封閉後，雖然火勢得到控製，但是如果管理不善，很有可能導致瓦斯爆炸或其他事故。為杜絕隱患，消滅潛在的威脅，必須采取有效措施管理和控製火區，在最短時間內徹底消滅火源。火區的管理工作主要包括以下幾個方麵的內容：

　　1. 建立火區卡片。每個火區都要建立管理卡片，在卡片上詳細記錄發火日期、原因、位置、範圍、防火牆厚度、建築材料、滅火處理過程、灌漿量以及空氣成分、溫度、氣壓變化等情況，並繪製火區位置關係圖。

　　2. 防火牆編號管理。防火牆前要設柵欄、懸掛警標，記錄板等，禁止人員進入;並掛防火牆管理排版，表明防火牆內、外的溫度、瓦斯濃度及測定日期、檢查人員姓名等。

　　3. 加強防火牆檢查。對腔內的溫度、氣體成分要定期進行測定和化驗分析;封閉火區的防火牆必須每天檢查一次，瓦斯急劇變化時每班至少檢查一次。

　　4. 所有檢查結果都要記入防火記錄薄中，發現異常變化時必須采取措施進行處理。

　　思考題

　　1. 礦井火災可以分為哪幾類?

　　2. 煤礦常見的外因火源有哪些?

　　3. 煤礦外因火災預防的“3E”原則是什麼?

　　4. 火災預測預報中常用的指標氣體有哪幾種?

　　5. 如何防治自燃火災?

　　第三篇 實際操作技能

　　第十一章 光學瓦斯檢定器的使用和維護

　　第一節 光學瓦斯檢定器的使用

　　一、使用光學瓦斯檢定器的準備工作

　　1. 檢查藥品性能

　　水分吸收管內的幹燥劑可以是矽膠或氯化鈣。矽膠為藍色顆粒狀，吸濕後變為粉紅色。吸濕變色後的矽膠經過處理後可以重複使用。氯化鈣為極強的幹燥劑。二氧化碳吸收管內為鈉石灰，又名堿石灰，即氫氧化鈣與氫氧化鈉(鉀)的混合物，吸收二氧化碳後由粉紅色變為淡黃色。如果變質或失效就會降低吸收能力。影響測定的準確性。藥品顆粒的大小為3～5mm為宜，太小則粉末太多，容易進入氣室，太大則藥品不能充分發揮吸收能力。吸收管內的三塊隔片就是為了氣體和藥品表麵充分接觸而設置的。

　　2. 檢查氣路係統

　　首先檢查吸氣皮球是否漏氣。檢查方法是一隻手捏扁吸氣球壓出球內氣體，另一隻手壓住吸氣球上的膠皮管，如果吸氣球不膨脹還原，說明吸氣球不漏氣。否則從氣球是否損壞、活塞芯子是否清潔等方麵找原因。然後對儀器的氣樣通道進行氣密性檢查。左手堵住儀器的進氣孔，右手捏擠吸氣球，如果吸氣球不膨脹還原，就證明儀器不漏氣。有條件的可以在氣樣入口與出口處加上月6864Pa的壓差，若在1min內壓力不下降，說明不漏氣。否則應對各個連接部件進行檢查，找出原因進行維修。

　　3. 檢查光路係統

　　把電池裝入儀器，按下按鈕，由目鏡觀察，旋轉保護玻璃框，調整視度達到數字最清晰，再看幹涉條紋是否清晰，如不清晰，可將光源燈泡蓋打開，稍微轉動燈泡座，直到清晰為止。

　　4. 清洗氣室

　　使用前，必須用新鮮空氣衝洗瓦斯室，但清晰地點與被測地區的溫差不應超過10℃。因為不同溫度的氣體折射率是不同的，因此，對零地點和測量地點溫度差太大，會引起測量誤差;另外，這種儀器對溫度的變化比較敏感，溫度變化，會引起零的條紋移動(現場稱為“跑正”或“跑負”)因此清洗氣室一般在井底車場進行。

　　5. 校正儀器

　　在新鮮風流中捏放吸氣球5～6次，清洗氣室後，首先按上按鈕轉動測微手輪，使刻度盤的零位與指標線重合。然後按下按鈕，轉動粗動手輪從目鏡中觀察，將幹涉條紋中最黑的一條與分化板上的零位線對準，並記住所對的這條黑線。旋上護蓋。此後護蓋不得再旋動，以免零位變動。

　　二、使用光學瓦斯檢定器測定瓦斯的步驟

　　1. 對零

　　在待測定地點附近的進風巷道中，捏放吸氣橡皮球數次吸入新鮮空氣清洗氣室。然後按下微讀數電門，觀看微讀數觀察窗口，旋轉微調螺旋，使微讀數盤的零刻度和指標線重合;再按下光源電門，觀察目鏡，旋下主調螺旋蓋，調主調螺旋，在幹涉條紋中選定一條黑基線與分劃板的零位相重合，並記住這條基線，一邊觀察目鏡一邊擰主調螺旋蓋，要防止擰主調螺旋蓋過程中光譜的移動。蓋好主調螺旋蓋後要避免基線因碰撞而移動。

　　2. 測定

　　在待測地點處將儀器進氣管5送到測定地點位置，如果測點過高，可在進氣管上接長膠皮管，用木棒將膠皮管送到待測位置。捏放橡皮球5~10次，將待測氣體吸入瓦斯氣室。按下光源電門，由目鏡中讀出黑基線位移後靠近的整數數值，然後旋動微調螺旋，使黑基線退到和該整數值刻度相重合，從微讀數盤上讀出小數位。例如，從整數位讀出的數值1，微讀數讀出的為0.36，則測定地點的瓦斯濃度為1.36%。

　　當測定瓦斯時，若測定地點除瓦斯外還有二氧化碳，必須在進氣管上安裝二氧化碳吸收管，將二氧化碳吸收。

　　3. 用光學甲烷檢定器測定二氧化碳

　　用光學甲烷檢定器可以測定二氧化碳的濃度，測定準備和測法與測定瓦斯基本相同，所不同的是：

　　(1)如果待測地點沒有瓦斯，隻有二氧化碳，則可以去掉二氧化碳吸收管進行測定，測定結果即為二氧化碳濃度。

　　(2)如果待測地點有瓦斯存在，應首先測出瓦斯濃度為C1，然後取下二氧化碳吸收管測定出瓦斯和二氧化碳混合氣體的濃度C2，可得出二氧化碳濃度C=C2-C1。

　　(3)當精確測定時，需將測得的二氧化碳濃度乘以校正係數K=0.95。當一般測定時，由於二氧化碳的折射率與瓦斯的折射率相差不大，也可不作校正。

　　4. 防止光學甲烷檢定器零點漂移

　　用光學甲烷檢定器測定瓦斯時，發生零點漂移使測定結果不準確，主要原因和解決辦法如下：

　　(1)儀器氣室內空氣不新鮮。解決辦法是不得連班使用同一台檢定器，否則毛細管裏的空氣不新鮮，起不到毛細管的作用。

　　(2)對零地點與測定地點溫度和氣壓不同。解決辦法是盡量在靠近測定地點、標高相差不大、溫度接近的進風巷條令。

　　(3)瓦斯氣室氣路不通暢。解決辦法是要經常檢查氣路係統，發現堵塞及時修理。

　　5. 光學甲烷檢定器的校正係數

　　當溫度和氣壓變化較大時，應校正已測得的瓦斯或二氧化碳濃度值。光學瓦斯檢定器是在溫度20℃、標準大氣壓下標定刻度的。當被測地點溫度和大氣壓力與標定刻度時的溫度和大氣壓相差較大時，應該進行校正。校正的方法是將已測得的瓦斯或二氧化碳濃度乘以校正係數

(11-1)

　　式中 T——測定地點絕對溫度，K;

　　P——測定地點大氣壓力，Pa。

　　第二節 光學瓦斯檢定器常見故障及處理

　　一、光學瓦斯檢定器常見故障及處理

　　1. 幹涉條紋的尋找與校正。

　　(1)尋找校正幹涉條紋。

　　在維修裝校中較困難，其一般方法如下：引起幹涉條紋消失的現象，一般多是由於光源係統的故障，如燈泡燒壞，線路損壞，燈泡位置移動，光屏移動和內部各光學零件變位等原因。因此尋找條紋之前，先檢查下列部分：檢查開關和線路是否正常;檢查燈泡是否良好，其位置是否適當。當各部分檢查完好後，將光源接入電路中，使燈絲位置與光纜平等，而且要使燈泡發出的光恰好通過光纜，投射到平麵鏡上。此時用一張寬10mm，長50mm的潔白硬紙條放在平麵鏡前，對正通過窄縫投射來的光線，仔細檢查這一列光線是否正對在平麵鏡麵的右邊。光的位置不能高於或低於鏡麵，否則應調整燈泡。然後把白紙條垂直放在氣室右側孔位置，檢查從平麵鏡反射出來的光線是否剛好通過氣室右側孔，如果有偏斜可稍調節平麵鏡。再將白紙條移到折光棱鏡前，檢查光線是否正直。如果不正直，可移動光纜和燈泡的位置。當光斑符合要求後，再將白紙條放在測微玻璃和目鏡筒的中間。檢查光線通過平麵鏡、反射棱鏡、物鏡等後是否投射到目鏡視場中央。如果偏高或偏低，可以調節粗動螺杆;若光線向左右偏時，可左右撥動反射棱鏡。然後將所找到的光束通過目鏡來尋找條紋，如果還發現光束向上、下、左偏時，可以重複前麵的方法調節之。

　　按上述方法找到了幹涉條紋，但卻模糊不清，可能是儀器上的光學零件被灰塵沾汙或物鏡的位置不對。因此調整條紋清晰度時，首先應檢查光學零件是否清潔，否則必須擦洗。如果光學零件擦洗後仍發現條紋不清晰，可沿著光軸前後移動物鏡，必要時也可調整其他光學零件和燈泡來達到最清晰的幹涉條紋。

　　(2)光學元件的擦洗

　　光學零件擦洗方法一般是用小棒卷脫脂棉，浸少許酒精，擦試玻璃表麵，再用潔白細軟的淨布或綢布擦亮，如遇有油脂，還可以用碳酸鈣、乙醚作同樣的擦洗。擦洗時應注意不要使酒精等浸入平麵鏡的鍍膜麵、物鏡的膠合麵和分劃板的塗漆麵，以免損壞。

　　(3)幹涉條紋的調整

　　為了保證儀器測量準確度，必須校正條紋的寬度。一般是采用墊錫箔於折光棱鏡及平麵鏡底麵或修挫該底麵(錫箔層數不該超過兩層，修銼的底麵應保證平整、無毛刺)。後一方法能保證條紋寬度在較長時間內穩定，是比較好的。儀器的校正方法將在下麵作專節介紹。幹涉條紋移動，可用調整燈泡位置的方法，使它移向視場中央。此方法不能解決時，可以左右移動反射棱鏡或稍微調整平麵鏡來修正。但當調整平麵鏡時應注意最後的條紋寬度不發生變化。

　　2. 讀數不準確。其原因可能有以下幾個：第一，壓測微玻璃的彈簧片失靈，使測微玻璃轉動時與刻度盤的轉動不一致，使讀數不真實。這時可把彈簧片用手略向外彎開，增加其彈力，或更換彈簧片來解決。第二，測微玻璃座底麵上和測微螺杆接觸處因磨損而出現凹坑，影響到條紋移動時的均勻性，使讀數不準。第三，平麵鏡和折光棱鏡的傾角變化，使讀數不準。

　　3. 燈泡不亮或忽明忽暗，應對整個電路進行檢查。電線的焊接部位不牢固，燈泡的旋接部分鬆動或尾部接觸點太短，活動接觸(電池、開關)部分進汙物或生成氧化膜，儀器殼體的接觸部分受腐蝕等都會引起導電不良。在檢修時，不得擅自更換本產品中的電池和燈泡型號、規格、參數等，如須更換，必須與原型號、規格、參數及結構保持一致。

　　4. 氣室的檢修。檢修步驟如下：

　　(1)辯別平行玻璃板上的上下左右及正反麵的原始位置。第二，拆除一端的包角及擋片。第三，把這一端放在電爐上或石棉鐵絲網上(用酒精燈烘烤至粘合劑熔化)，注意防止玻璃和石棉或火焰直接接觸。第四，從氣室端麵垂直方麵上，用力取出玻璃。不允許從氣室端麵推下，以免玻璃表麵損傷。第五，另一端的玻璃用同法取下。

　　(2)檢查氣室金屬部分(卸去平行玻璃板後)和氣樣室的氣密性。發現漏氣和串氣的地方必須用錫焊牢，並應進行最後檢驗。

　　(3)檢查氣室是否有引起條紋不清晰的脫漆現象(主要是內表麵)，露銅的地方要用黑漆塗補。

　　(4)擦洗玻璃：可先後用碳酸鈣、酒精、乙醚擦洗。擦完的玻璃應豎立在台上並保持其清潔。

　　(5)擦洗幹淨氣室的兩端麵後烤熱，並均勻地塗上一薄層粘合劑。

　　(6)認準兩平行玻璃板原來的安置位置，垂直地把它安上，注意安放時應對準位置，不允許在安上後再去推動，以避免在平行玻璃板上通過光線的地方粘有粘合劑而影響光線投射和幹涉條紋的清晰。

　　(7)裝上固定平行玻璃板用的包角及擋片，螺釘擰緊後再把兩端加熱使粘合劑熔化，稍用力使平行玻璃板與氣室端麵緊合，再擰緊螺釘一次。應注意動作要細致輕緩，以免壓破玻璃。然後放置l～2h，使粘合劑幹固，再作氣密檢查。

　　(8)氣密檢查。同樣對空氣室和氣樣室分別檢查，壓力在6.86Kpa(700mmH20)水柱左右，保持時間1min。水柱麵否下降說明不漏氣。否則應找出漏氣的地方，若是玻璃粘得不密合，應重粘。

　　二、光學瓦斯檢定器的維護

　　光學甲烷檢定器的使用和保養應注意以下問題：

　　(1)攜帶和使用儀器時，應輕拿輕放，防止和其他物體撞擊，以免儀器受較大振動，損壞儀器內部光學元件和其他部件。

　　(2)當儀器幹涉條紋觀察不清楚時，往往是測定時空氣濕度過大的原因，水分吸收管不能將水分全部吸收，在光學玻璃上結成水霧;或者有灰塵吸附在光學玻璃上。當光學係統由問題時，調動光源燈泡也不能解決時，就要拆開進行調試，或調整光學係統。

　　(3)如果二氧化碳吸收管中的鈉石灰失效或顆粒過大，進入瓦斯氣室的空氣中將含有二氧化碳，會造成瓦斯濃度測定結果偏高。

　　(4)如果空氣中含有一氧化碳或硫化氫，將使瓦斯測定結果偏高。為消除這一影響，應再加一個輔助吸收管，管內裝有活性炭可消除硫化氫;裝有40%氧化銅和60%二氧化錳混合物可消除一氧化碳。

　　(5)嚴重缺氧地點，氣體成分變化很大，用光學瓦斯檢定器測定時，儀器測定結果將比實際濃度大的多，最好采取取氣的方法，用化學分析法測定瓦斯濃度。

　　(6)高原地區空氣密度小、氣壓低，使用時應對儀器進行相應的調整，或根據測定地點的溫度和大氣壓力計算校正係數，進行測定結果的校正。

　　三、常見的讀數故障

　　(1)所測瓦斯讀數比實際含量偏高，其原因可能是：鈉石灰失效或吸收能力降低，把二氧化碳和瓦斯的混合含量誤認為瓦斯含量，有時藥品的吸收能力很好，但由於顆粒過大也會導致瓦斯讀數偏高。

　　如從含量高地點轉到含量低的地點進行測定，發生讀數偏高。可能是吸氣球或吸氣球到氣室之間漏氣，進氣管路堵塞或被壓。也就是前一地區進入儀器的氣體不能被後一地區的氣體完全置換。

　　(2)所測瓦斯讀數比實際含量偏低，原因可能有以下幾個：第一，氣室上所裝盤形管和橡皮堵頭以及與空氣室連接的各個接頭，有破裂漏氣情況，使空氣室的空氣不新鮮，折射率增大，而使瓦斯室和空氣中的氣體折射率的差降低，故讀數也隨著降低。第二，瓦斯的進出口和吸氣球漏氣，接頭不緊，使吸氣能力降低，並在吸氣時，附近的氣體滲入瓦斯室，衝淡了要測定的氣體，結果讀數偏低。第三，在準備工作地點調整零位時，空氣不新鮮，或空氣室與瓦斯室之間相互串氣。

　　思考題

　　1. 使用光學瓦斯檢定器前應做哪些工作?

　　2. 如何使用光學瓦斯檢定器檢測瓦斯?

　　3. 光學瓦斯檢定器如何維護?

　　4. 如何防治光學瓦斯檢定器零點漂移?

　　5. 光學瓦斯檢定器有哪些常見故障?如何維修?

　　第十二章 便攜式瓦斯檢定器的使用與調校

　　一、便攜式瓦斯檢定器的使用

　　便攜式甲烷檢測報警儀在每次使用前都必須充電以保證其可靠工作。檢測人員隨身攜帶，在瓦斯超限發出聲光信號報警時，視環境瓦斯情況采取措施。

　　(一)使用的基本要求

　　1. 便攜數字式瓦斯檢定器是檢測井下瓦斯的精密電子儀器，由於其原理及結構比較複雜，對使用管理與維修要求較高，必須做到精心使用，定期標校維修，確保儀器的完好和檢測結果準確無誤。

　　2. 儀器使用人員必須經過培訓，掌握一定的瓦斯檢測基本知識，懂得儀器的基本原理、結構、使用方法和注意事項。

　　3. 交牌領取儀器後必須檢查儀器是否完好，需要檢查的有下列內容：

　　(1)充電是否充足。打開儀器開關，看液晶有無欠壓指示;

　　(2)檢查儀器精確度。看數碼顯示是否在零位或在允許誤差範圍內;

　　(3)整機外殼是否有破裂，手提帶是否牢固、可靠，後蓋四周是否蓋嚴密，螺釘有無缺失或鬆動。

　　經上述檢查確證完好後方可攜帶入井。如發現問題，交回管理人員處理，處理完畢後，方可攜帶入井，否則，會導致檢查氣體數據失真，帶來氣體事故隱患。

　　4. 現場使用測定。使用時首先在清潔的風流中打開電源，預熱15min觀察指示是否為零，如有偏差則需調整調零電位器使其歸零。測量時用手將儀器的傳感器部件舉至或懸掛在測點，經十幾秒的擴散即可讀出瓦斯濃度值。

　　5. 儀器用於“一炮三檢”時，每次檢查均應認真記錄，把檢查結果填入手冊。

　　6. 儀器的使用管理，必須注意以下幾點：

　　(1)個人儀器必須由自己負責管理使用，不得亂扔亂放或交給他人代管和使用;

　　(2)使用時防止猛烈摔打、碰撞和擠壓;

　　(3)保持儀器清潔，注意防止泥水和粉塵弄髒儀器，尤其注意傳感器部分的清潔;

　　(4)儀器的外部調節電位器(調零電位器和精確度調節電位器)不能由個人隨意調節，ST-1型儀器的傳感器不許隨便擰動;

　　(5)儀器在使用過程中出現故障，如無顯示筆劃不全等，不得用力晃動、磕打，應關閉儀器，待上井後向管理人員說明情況，進行修理;

　　(6)禁止在井下打開儀器或進行修理調試;

　　7. 儀器具有超限報警功能，若出現報警時，必須按規定停止用電鑽打眼和放炮，若采掘工作麵甲烷濃度達到1.5%時，必須停止作業，采取措施，進行處理。

　　(二)便攜式甲烷檢測報警儀在煤礦井下的使用

　　1. 根據《煤礦安全規程》和企業有關規定：礦副總以上幹部、專業技術人員、放炮員、防突員、監測工、掘進機司機、電瓶車司機、井下流動性電鉗工、采煤機司機、鑽機司機、安監處長、調度所長、技術科長等單位的班隊長必須攜帶便攜式甲烷報警儀。

　　2. 在煤礦井下必須每天檢查安全監控設備及電纜是否正常，使用便攜式甲烷檢測報警儀與甲烷傳感器進行對照，並將記錄和檢查結果報監測值班員。當兩者計數誤差大於允許誤差時，先以讀數較大者為依據，采取安全措施並必須在8h內對2種設備調校完畢。

　　3. 高瓦斯和煤(岩)與瓦斯突出礦井的采煤工作麵上隅角，必須設置便攜式甲烷檢測報警儀。

　　4. 采煤機和掘進機必須設置機載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀，掘進班(隊)長和采煤班(隊)長的便攜式甲烷檢測報警儀必須懸掛在采煤麵的上隅角。

　　5. 在煤(岩)與瓦斯突出礦井和瓦斯噴出區域中，進風的主要運輸巷道和回風巷道內，使用礦用防爆特殊型蓄電池電機車或礦用防爆型柴油機車時，蓄電池電機車必須設置車載式甲烷斷電儀或便攜式甲烷檢測報警儀，柴油機車必須設置便攜式甲烷檢測報警儀。當瓦斯濃度超過0.5%時，必須停止機車運行。

　　6. 當煤礦井下工作地點的瓦斯濃度達到便攜式甲烷檢測報警儀報警值時，便攜式甲烷檢測報警儀發出警報，施工地點必須立即停止工作，並嚴格按有關規定處理。

　　(三)便攜式甲烷檢測報警儀維護

　　1. 便攜式甲烷檢測報警儀屬國家強製檢定的計量器具，每年必須由國家法定計量檢定機構或授權的計量檢定機構檢定合格，並有檢定合格證書且在證書的有效期內，方可使用。此外，還須建立計量器具管理台賬，保證定期按周期檢定。

　　2. 根據《規程》規定，為保持便攜式甲烷檢測報警儀性能穩定，除按周期檢定外，還必須每7天對儀器的零點、基本誤差和報警值使用校準氣樣和空氣樣調校1次。

　　3. 必須設專職人員負責便攜式甲烷檢測報警儀的充電、收發及維護。每班要清理隔爆罩上的煤塵，發放前必須檢查便攜式甲烷檢測報警儀的零點和電壓或電源欠壓值，不符合要求的嚴禁發放使用。

　　4. 使用人員在使用便攜式甲烷檢測報警儀前，必須詳細閱讀本產品的使用說明書，並嚴格按說明書的要求操作使用。

　　5. 使用人員在使用便攜式甲烷檢測報警儀的過程中，要加強對便攜式甲烷檢測報警儀的愛護和保管，不準隨意打開，嚴禁摔、碰、擠壓和接近水、火及其他有害物質，保證其完好無損。如發現電壓不足或異常情況，應立即停止使用，便攜式甲烷檢測報警儀的正常使用時間為8h，班後應立即交回充電。

　　6. 便攜式甲烷檢測報警儀應編號上架，其收發、充電、維修、調校等均要有詳細的記錄，記錄內容應完整、真實，填寫規範。

　　7. 發放工對交回的便攜式甲烷檢測報警儀每日應進行充電，充電時間為(10-12)h，以保證正常使用。並認真填寫交接台賬，做到所發的儀器和牌子對號、準確，收發時間清楚。對收回的儀器要及時檢查，發現問題要及時記錄，及時報告。

　　8. 長期不使用的便攜式甲烷檢測報警儀應每月進行一次充放電操作。

　　9. 便攜式甲烷檢測報警儀的維修、調校必須由經過專業培訓的計量人員進行。

　　(四)使用儀器注意事項：

　　1. 要保護好儀器，在攜帶和使用過程中嚴禁猛烈摔打或碰撞，嚴禁被水淋或浸泡。

　　2. 使用過程中若發現電壓不足時應立即停止使用，否則將影響儀器的正常工作，並縮短電池的使用壽命。

　　3. 熱催化(熱效)式瓦斯監測儀不適宜在含有H2S地區以及瓦斯濃度超過儀器最高允許值的場所內使用，以免使儀器產生誤差或損壞儀器。

　　4. 對儀器的零點、測試精度和報警點應定期(一般為一周或一旬)進行校檢，使儀器測量數據更準確、可靠。

　　5. 在檢查過程中要注意頂板情況，注意自身安全，瓦斯濃度超過規定值時，應迅速撤離。

　　二、便攜式瓦斯鑒定器的調校

　　1. 儀器必須按說明書要求進行定期標校。SJ-1型的每周標校一次，AXZ-1B型每月標校一次。

　　(1)標校方法：用2%的標準甲烷氣樣，通過流量計注入探頭標校孔，通過探頭的流量按說明書規定，通過流量計流量控製。SJ-1型的流量按說明書規定，通過流量計流量控製在160mL/min。按下電流開關，待15s以上穩定時間後，看液晶顯示數字是否與氣樣甲烷含量相等。如有誤差，可通過精度調節電位器進行調節，使顯示數字進行上述程序，反複3—6次，通過標校調節而達不到精度要求的交專職維修人員打開儀器進行調試;

　　(2)標校時，要用光學瓦斯檢定器核查標準甲烷氣樣含量;

　　(3)建立儀器標校記錄，每次標校都要進行登記，並根據管理儀器總台數和使用班次，排好標校時間計劃。

　　2. 標準氣樣的使用、保管與維修：

　　(1)使用氣樣鋼瓶時，首先卸下鋼瓶封口螺帽，旋上帶有快速接頭的調節器，打開氣瓶開關，旋上流量計接頭，調節至需要流量。如需用球膽取氣樣時，球膽抽取氣樣前，必須對球膽抽真空或用少量氣樣清洗1-2次，排除球膽內的其它氣體。當校驗或取氣完畢後，立即關閉氣瓶開關，放掉減壓器中剩餘氣體，然後卸下調節器，同時鋼瓶開關必須旋上封口螺帽，防止氣樣滲漏;

　　(2)氣樣的保管與維護：

　　①氣樣鋼瓶屬高壓容器類，嚴禁猛烈撞擊和日光下爆曬;

　　②產品應放置在通風幹燥室內，並無腐蝕性物品存在;

　　③氣樣鋼瓶勿與氧氣鋼瓶待助燃性氣體混放在一起;

　　④氣樣鋼瓶開頭必須旋緊，並旋上封口螺帽，防止滲漏;

　　⑤標準氣瓶要定期進行壓力試驗;

　　⑥氣樣使用完畢後，有的部分必須擦拭幹淨，防止灰土塵粉落入，影響氣流暢通。

　　15. 必須執行交接班製度，把當班未完成的工作向接班人交代清楚。

　　有下列情況之一者時不準發放使用：(1)無上崗證者;(2)不完好者;(3)電壓不足時;(4)未經標校時。

　　思考題

　　1. 交牌領取便攜式瓦瓦斯檢定器時需要檢查哪些?

　　2. 使用便攜式瓦斯檢定器應注意什麼?

　　3. 哪些人員下井必須隨身攜帶便攜式瓦斯檢定器?

　　4. 如何維護便攜式瓦斯檢定器?

　　5. 簡述便攜式瓦斯檢定器的調校過程。

　　6. 哪些情況不許發放便攜式瓦斯檢定器?

　　第十三章 便攜式氧氣檢定器的使用與調校

　　第一節 儀器的使用

　　1. 儀器的初步使用

　　(1)報警儀下井使用之前，應先在地麵上用配置的充電器把電池充滿。

　　(2)開機：在關機狀態下按開關鍵，報警儀開機，進入甲烷檢測狀態。

　　(3)關機：在開機狀態下按開關鍵，報警儀關機。

　　(4)顯示切換：按轉換鍵可在甲烷顯示和氧氣顯示之間切換。

　　(5)顯示時間、報警儀電池電壓值：按電壓鍵，報警儀先顯示時間，然後顯示電池電壓。

　　2. 儀器在井下的使用

　　① 儀器試用前應調整指示電表的機械零位，然後在新鮮空氣中校檢標準值21%;

　　② 使用時應注意儀器處於垂直狀態，減少測量誤差;

　　③ 原電池的隔膜是非常薄的特製塑料薄膜，使用時不準用其他硬機械觸摸;如果其表麵上有灰塵，可啟下帶孔塑料上蓋，用清水輕輕衝洗表麵，然後用濾紙或脫脂棉吸幹;也可以用脫脂棉蘸酒精擦洗。

　　④ 在新鮮空氣中若儀器的指示值高於21%，而電位器已調到最大時仍降不到21%時，應更換新元件。

　　⑤ 儀器在使用時應盡量避免激烈震動和碰撞，儀器應在清潔、溫度和濕度適宜的條件下保管，避免長期接觸二氧化碳氣體。

　　第二節 便攜式氧氣檢定器儀器的調校

　　一、儀器的調校

　　本節隻介紹瓦斯氧氣兩用參數檢測儀的調校，以CJY-4/25B型甲烷——氧氣兩用檢測報警儀為例。該儀器隻有經過專業培訓的技術人員才能從事報警儀的調校工作。報警儀的各項參數的調校采用功能菜單項方式。報警儀在調校參數前，應先把報警儀開機，插入帶電充電器充電1秒鍾解鎖。

　　1. 自動校準報警儀零點：(T1)

　　(1)甲烷：把報警儀開機後置於甲烷濃度為零的環境裏(如清新空氣)，按轉換鍵切換到甲烷顯示狀態，10分鍾後，把報警儀插入帶電充電器充電1秒鍾解鎖後，按下標校鍵彈出調校菜單，數碼管顯示T1 字符，再標校鍵，報警儀自動把當前狀態標為零點，退出菜單，返回到甲烷檢測狀態。

　　(2)氧氣：把報警儀開機後置於氧氣濃度為21.0%的環境裏(如清新空氣)，按轉換鍵切換到氧氣顯示狀態，10分鍾後，把報警儀插入帶電充電器充電1秒鍾解鎖後，按下標校鍵彈出調校菜單，數碼管顯示T1 字符，按標校鍵，報警儀自動把當前狀態標為21.0%，退出菜單，返回到氧氣檢測狀態。

　　2. 通標氣校準報警儀精度：(T2 )

　　(1)甲烷：把報警儀開機10分鍾後， 把報警儀插入帶電充電器充電1秒鍾解鎖後， 按轉換鍵切換到甲烷顯示狀態，以100mL/min的流量通過氣嘴往報警儀通入甲烷標準氣體，待讀數穩定後，按下標校鍵彈出調校菜單，數碼管顯示T1字符，再按一下開關鍵，數碼管顯示T2 字符, 然後按標校鍵，顯示甲烷濃度值, 再按開關鍵(+)或者電壓鍵(-)把報警儀讀值加減到和標準氣體值一致,然後按一下標校鍵確認, 報警儀精度校準完畢，返回到甲烷檢測狀態。

　　(2)氧氣：把報警儀開機10分鍾後，按轉換鍵切換到氧氣顯示狀態，把報警儀插入帶電充電器充電1秒鍾解鎖後，以100mL/min的流量通過氣嘴往報警儀通入標準氧氣氣體，待讀數穩定後，按下標校鍵彈出調校菜單，數碼管顯示T1 字符，再按一下開關鍵, 數碼管顯示T2 字符，然後按標校鍵，顯示氧氣的濃度值，按開關鍵(+)或者電壓鍵(-)把報警儀讀值加減到和標準氣體值一致，然後按一下標校鍵確認， 報警儀精度校準完畢，返回到氧氣檢測狀態。

　　3. 調報警點

　　(1)甲烷：把報警儀開機, 按轉換鍵切換到甲烷顯示狀態，把報警儀插入帶電充電器充電1秒鍾解鎖後，按下標校鍵彈出調校菜單，數碼管顯示T1 字符，再按兩下開關鍵, 數碼管顯示T3 字符，按標校鍵顯示當前甲烷的報警值。按開關鍵(+)或者電壓鍵(-)，把報警儀顯示的報警值加減調整到所需的目標報警值，然後按一下標校鍵確認，報警儀報警點調校完畢，返回到甲烷檢測狀態。

　　(2)氧氣：把報警儀開機, 按轉換鍵切換到氧氣顯示狀態, 把報警儀插入帶電充電器充電1秒鍾解鎖後， 按下標校鍵彈出調校菜單，數碼管顯示T1 字符，再按兩下開關鍵, 數碼管顯示T3字符，按標校鍵顯示當前氧氣的報警值。按開關鍵(+)或者電壓鍵(-)，把報警儀顯示的報警值加減調整到所需的目標報警值，然後按一下標校鍵確認，報警儀報警點調校完畢，返回到氧氣檢測狀態。

　　4. 調時間

　　報警儀開機, 把報警儀插入帶電充電器充電1秒鍾解鎖後，按下標校鍵彈出調校菜單，數碼管顯示T1字符，再按三下開關鍵，數碼管顯示T4字符，按標校鍵,報警儀顯示時間，小時顯示值閃動指示當前調校的是小時值, 按開關鍵(+)或者電壓鍵(-)把小時值加減調整到所需的目標小時值，然後按一下標校鍵確認，小時值調校完畢。同時分鍾顯示值閃動指示當前調校的是分鍾值，按開關鍵(+)或者電壓鍵(-)把分鍾值加減調整到所需的目標分鍾值，然後按一下標校鍵確認，報警儀時間值調校完畢，返回到甲烷檢測狀態。

　　二、注意事項

　　(1)欠壓提示：當電池電壓低於3.30V時，蜂鳴器周期性的發出“嘀、嘀”聲音提示。

　　(2)關機保護：當電池電壓低於3.10V時，則報警儀自動關機，請充電後再使用。

　　(3)故障顯示：當報警儀沒有掛接黑白元件或者黑白元件失效後，報警儀數碼管顯示半邊字符的小0.00提示。

　　(4)麵板開關的按鍵按下時， 報警儀會發出相應的按鍵音。如按鍵按下無按鍵音,　則表示按鍵失效。

　　(5)在調校狀態下，當按鍵連續50秒沒有按下時，報警儀退出調校狀態，返回到甲烷檢測狀態。

　　(6)把報警儀插入帶電充電器充電1秒，報警儀解鎖;把報警儀關機後，報警儀自動上鎖。

　　(7)報警儀上鎖後，不能調校各項參數。隻有解鎖後，按標校鍵後才能進入標校菜單調校各項參數。

　　(8)防止氣體檢測儀從高處跌落或受劇烈震動。

　　(9)需在無腐蝕性氣體、煙、塵埃的場所使用。

　　(10)勿使氣體檢測儀經常接觸濃度高於檢測範圍以上的高濃度氣體，並嚴禁碰撞和拆卸傳感器，否則會損失傳感器工作壽命。

　　(11)若機器長時間出現無反應現象，請關閉電源重新啟動。

　　(12)為保證測量精度，機器應定期進行標定，檢定周期不得超過一年。

　　(13)正常工作環境下檢測，傳感器工作壽命兩年以上。

　　三、維護、維修和保管

　　(1)應定期用標準氣體對報警儀進行標定。

　　(2)報警儀斷電維修或斷電更換部件後，須用標準氣體對報警儀進行重新標定後方可使用。

　　(3)報警儀應由專業技術人員進行維護和修理。當出現故障時，請與生產廠商的售後維修部門聯係。

　　(4)使用報警儀生產廠商提供的部件更換損壞的部件，以保證報警儀的技術性能。

　　(5)報警儀使用一個月後，請用軟毛刷輕輕清洗黑白元件、氧氣傳感器和殼體內主板表麵的灰塵。

　　(6)報警儀應存放在通風、幹燥、周圍無腐蝕性氣體、無硫化氫和矽蒸氣的環境中。

　　(7)報警儀禁止浸入水中。如報警儀不慎掉入水中，請立即把報警儀擦幹後放在陰涼處自然晾幹。

　　(8)報警儀在存放時，應每月內對報警儀充放電工作三個來回，以激活黑白元件和電池組，保持黑白元件和電池組的特性。

　　(9)報警儀嚴禁在危險場所開蓋。電池的充電必須在地麵安全場所進行，嚴禁在煤礦井下對電池充電。

　　(10)不得改變本安電路和與本安電路有關的元、器件的電氣參數、規格和型號。

　　思考題

　　1. 使用便攜式氧氣檢定器前應檢查什麼?

　　2. 如何使用便攜式氧氣檢定器?

　　3.便攜式瓦斯檢定器如何調校?

　　4. 使用便攜式氧氣檢定器應注意哪些事項?

　　5. 如何維護、維修和保管便攜式氧氣檢定器?

　　第十四章 一氧化碳檢定器的使用與維護

　　第一節 一氧化碳檢定管的使用及維護

　　一、應用一氧化碳檢定管測定一氧化碳

　　1. 使用前的檢查

　　(1)采樣器整體檢查

　　首先檢查采樣器各部件安裝是否牢固三通閥扭轉靈活，推拉檢查活塞靈活性，拉杆刻度清晰無鏽蝕，活塞氣密性和三通閥各個方向的氣路暢通。

　　(2)采樣器氣密性檢查

　　將三通開關扳到與唧筒成45°的位置，快速把活塞抽拉1~2次，如活塞能能恢複到原來位置，說明氣密性良好，否則不能使用。

　　(3)檢定管檢查

　　觀察檢定管的使用有效期和測定範圍，了解檢定管上的數字所表示的濃度。

　　2. 測定方法

　　(1)在測定地點將活塞往複抽送2~3次，使抽氣筒內充滿待測氣體，將三通閥把扭轉到45°位置。

　　(2)打開一氧化碳檢定管兩端封口，把刻有“0”刻度線的一段插入插孔中，將三通閥閥把扭轉至垂直位置。

　　(3)按檢定管規定的送氣時間將氣樣均勻送入檢定管，一般為100s送入50ml。

　　(4)送氣後由檢定管內棕色環上顯示的數字，直接讀出被測氣體中一氧化碳的濃度。

　　3. 讀取濃度

　　(1)變色柱界限與0線平行清楚無虛影，變色柱所指示的數字便是被測氣體的濃度。

　　(2)變色住為凹麵，則所測氣體濃度為凹麵底部和頂部數值的一半。

　　(3)變色柱界限不清楚，有虛影時，C=C1+(C2-C1)/2。這種檢定管誤差較大，隻能讀出大概數值。

　　4. 注意事項

　　(1)切開的比長式檢定管不要插斜

　　(2)送氣要緩慢均勻，不能忽快忽慢。

　　(3)嚴格按照檢定管上的標識要求的取氣量和送氣時間進行。

　　(4)使用溫度在15~35℃，超過35℃時誤差較大。

　　(5)檢定管應放在不受陽光直接照射的地方，同時溫度不能太高，否則可能變質。

　　二、一氧化碳檢定管的維護

　　1. 達到使用前準備要求;

　　2. 保證檢定管不失效、不破裂、數量充足(20支);

　　3. 各附件要保持正常能使用(如：溫度計、筆記本、筆等)。

　　第二節 便攜式一氧化碳檢定器的使用與維護

　　一、使用前的準備

　　(1)儀器工作電壓檢查

　　為了保持儀器工作可靠，在每次使用之前都要對儀器進行電壓檢查，即接通儀器電源5min後，如果沒有負壓報警，說明儀器電壓充足可以使用;否則需要更換9V疊層電池。還要檢查儀器指示值是否穩定，如果發現不穩定，需等儀器穩定後再使用。

　　(2)電零點檢查

　　在清潔空氣中接通電源後，儀器顯示000，如果發現超過超過0.5±10-5%，需要調整電位器，使其為零。

　　二、使用與維護

　　1. 使用

　　在上述檢查完畢後，儀器即可進行工作。若要檢查某點一氧化碳濃度時，可將儀器舉到待測地點、指示數值穩定後所顯示的數值即是該點的一氧化碳氣體濃度。礦井日常一氧化碳檢查點布置主要有：掘進巷道高冒處、回采工作麵及采空區、鑽孔孔口、密閉牆外等。

　　2. 維護

　　(1)不要在含有硫化氫、二氧化硫、一氧化氮等氣體場合下使用，否則不僅會產生誤差，同時還會損壞一氧化碳檢定器。

　　(2)不要在高於0.0003%CO的地點長時間使用，否則會影響傳感器的使用壽命。

　　(3)為了保證儀器的防爆性能，在井下使用過程中嚴禁私自拆開儀器，更不能在有爆炸氣體的地點更換電池。

　　(4)每周用毛刷清楚儀器上的灰塵，以保證儀器通風性能良好，並存放於通風幹燥無腐蝕性氣體的地點。

　　(5)對儀器的零點：指示值、報警值每周調試一次。

　　(6)儀器要定期更換電池，不適用的儀器一般沒40天更換一次電池，以保證應急使用。儀器如長期不使用，應取出電池，以免電池產生的漏液損壞儀器。

　　(7)不可隨意摔動儀器，日常使用中不要接觸水體，以免儀器進水損壞。

　　思考題

　　1. 如何使用一氧化碳檢定管檢測一氧化碳?

　　2. 一氧化碳檢定管如何維護?

　　3. 便攜式一氧化碳檢定管使用前應注意什麼?

　　4. 如何使用便攜式一氧化碳檢定器檢測一氧化碳?

　　5. 如何維護便攜式一氧化碳檢定器?

　　第十五章 測風儀表的使用與維護

　　第一節 測風儀表

　　目前礦井常用的風速測量儀器儀表有：葉輪式風表、數字風表和超聲波風表。

　　一、機械葉輪式風表結構原理

機械葉輪式風速計又叫風表，按其結構有葉輪式和杯式兩種，如圖所示。兩者內部結構基本相同。葉輪式風表主要由葉輪、傳動渦輪、計數器、指針及回零杆、離合閘板、護殼底座等構成。離合閘板能使計數器與葉輪軸聯接和分開，用來開關計數器。回零杆的作用是能夠使風表指針回零。風表的葉輪由鋁合金組成，葉片與旋轉軸的垂直平麵構成一定角度。當風流吹動風表葉輪時，通過傳動機構將運動傳給計數器，指示出葉輪的轉速， 圖15-1風表校正曲線

　　稱為表速va。再按照風表校正曲線查得真實風速vt，即為測風斷麵的風速。由於風表結構和使用中機件磨損、腐蝕等影響，通常風表的計數器所指示的風速並不是實際風速，風表出廠時都附有該風表的校正曲線，風表使用一段時間後，還必須按規定重新進行檢修和校正，得出新的風表校正曲線。圖為某葉輪式風表的校正曲線，圖中1部分為非線性區，2部分為線性區。在線性區內vt與va的關係可用式表示：

　　vt=a+bva (15-1)

　　式中 a——常數，取決於風表傳動部分部件的慣性和摩擦力;

　　b——校正係數，取決於風表的構造和尺寸;

　　va——風表的風速，格/min或格/s。

　　風表按測量範圍又分為高速風表(1～30m/s)、中速風表(1～10m/s)、低速風表(0.1～0.5m/s)。不同井巷中風速大小不等，有時需要攜帶幾種風表，比較麻煩。目前我國生產和使用的葉輪式風表主要有：DFA—2型(中速)、DFA—3型(微速)、DFA—4型(高速)、AFC—121(中、高速)、EM9(中速)等。機械葉輪式風表的特點是體積小，重量輕，重複性好，使用及攜帶方便，測定結果不受氣體環境影響;缺點是精度低，讀數不直觀，不能滿足自動化遙測的需要。

　　二、機械電子式風速表的結構原理

　　機械電子式風速表由表頭和主機兩部分組成。表頭部分主要由光電傳感器 、翼輪、三角架、外殼組成;主機部分主要由光電轉換電路、整形電路、分頻電路、邏輯控製電路、時間基準電路、數據處理係統、數據存儲器、數字顯示裝置、電源、外殼、按鍵組成。

　　葉輪在風力的作用下旋轉，轉速與風速成正比。光電轉換原件選用紅外線發光二極管和光敏二極管，分別安裝在葉輪轉軸的兩邊。葉輪轉動時，軸的光電測量段同步轉動，當測量段的槽與發光二極管、光敏三極管處在同一直線時，光敏三極管接收到發光二極管的光產生與轉數相對應的光電脈衝。此脈衝經整形電路整形後輸入分頻器，由開關電路到數字顯示器，顯示被測風速度的瞬時值或平均值，根據需要可通過按鍵將測量值存入存儲器。電源部分，可采用幹電池和可充電的鎘鎳密封電池。

　　三、電子式風速表的結構原理

　　該類儀表，由熱球式探頭和測量儀表兩部分組成。探頭帶有刻度且可伸縮，探頭有一顆微小的玻璃珠，球內繞有加熱玻璃球用的鎳絡絲線圈和兩個串聯的熱電偶。熱電偶的冷端連接在磷銅質的支柱上，直接暴露在氣流中，當一定大小的電流通過加熱線圈後，玻璃球的溫度升高，升高的程度和氣流的速度有關，流速小時升高的程度大，反之升高的程度小。玻璃球溫度升高程度的大小通過熱電偶產生相應的熱電勢，根據熱電勢的大小，經過模數轉換、放大、穩壓，通過測試檢定並加適當修正，最後在風速計顯示屏上顯示相應的實際風速值。

　　這種風速計在環境溫度(-10～40)℃、相對濕度不大於85%環境中使用。在測量(0.05～2)m/s風速時，測量誤差不大於被測值的10%，在測量(2～30)m/s風速時，測量誤差不大於被測值的5%。

　　第二節 測風儀表的使用及維護

　　一、機械式風表的使用及維護

　　(一)測風前的準備

　　1. 測風地點的選擇

　　(1)有測風站的通風巷道測風工作應在測風站內進行。

　　(2)無測風站的地點測風時，應選巷道斷麵規整、支護良好、測風地點前後10m範圍內無障礙物或巷道拐彎、分岔的地點進行，並對斷麵進行現場實際測量。

　　(3)礦井測風地點為：風井擴散塔、風硐、礦井總進風巷、礦井總回風巷、分區進風巷，一翼、水平的進回風巷，采區的進回風巷，采掘工作麵的進回風巷，單獨進回風的硐室以及 其他需要測風的地點。

　　2. 測風前的準備

　　測風人員入井前應對所有測風儀器進行檢查，具體內容如下：

　　(1)風表開關、回零裝置和指針是否靈敏可靠，外殼及各部位螺絲是否鬆動，風表校正曲線是否正確。

　　(2)秒表開關和指針是否靈活可靠。

　　(3)米尺的量程是否符合測定巷道尺寸的要求。

　　3. 對測風站的要求如下：

　　(1)應在礦井的總進風、總回風，各水平、各翼的總進風、總回風，各采區和各用風地點的進、回風巷中設置測風站，但要避免重複設置。

　　(2)測風站應設在平直的巷道中，其前後各10m範圍內不得有風流分叉、斷麵變化、障礙物和拐彎等局部阻力。

　　(3)若測風站位於巷道斷麵不規整處，其四壁應用其它材料襯壁呈固定形狀斷麵，長度不得小於4m。

　　(4)采煤工作麵不設固定的測風站，但必須隨工作麵的推進選擇支護完好、前後無局部阻力物的斷麵上測風。

　　(5)測風站內應懸掛測風記錄板(牌)，記錄板上寫明測風站的斷麵積、平均風速、風量、空氣溫度、大氣壓力、瓦斯和二氧化碳濃度、測定日期以及測定人等項目。

　　(二)測風儀表的使用

　　為了測得平均風速，可采用線路法或定點法。線路法是風表按一定的線路均勻移動，如圖15-2所示;定點法是將巷道斷麵分為若幹格，風表在每一個格內停留相等的時間進行測定，如圖15-3所示，根據斷麵大小，常用的有9點法、12點法等。

　　圖15-2 線路法測風 圖15-3 定點法測風

　　測風時，根據測風員的站立姿勢不同又分為迎麵法和側身法兩種。

　　1. 側身測風法

　　測風前應先按風速表回零裝置，使指針指示零位。為了克服風表轉動部位的慣性作用，讓風表空轉20~30s。測風員在測風斷麵上背靠巷道壁站立，一隻手持風速表將手臂向風流垂直方向伸直，風速表葉片迎向風流並與風流垂直，另一隻手握秒表，風速表與秒表同時啟動，在斷麵內均勻移動，當測定1min或2min時，同時關閉風速表或秒表。為消除人體對風速的影響，應將所測得的平均風速進行校正，校正按式(15-1)計算：

　　4. 注意事項

　　(1)風表要遠離人體;

　　(2)所用風表的測量範圍要與所測風速相適應;

　　(3)葉輪平麵要盡量與風流垂直，偏角不得超過10°，移動風表要均勻;

　　(4)風表和秒表要同步啟動;

　　(5)同一斷麵要測定三次，三次測得的值相差不超過5%，取其平均值;

　　(6)斜巷測風時要保持風表與巷道斷麵垂直，認真執行“行人不行車，行車不行人”的規定。

　　(7)測風人員要認真觀察測風地點的支護安全狀況，頂底板情況，以免發生意外事故;

　　(8)在每一個測風地點測風時，必須首先檢查瓦斯情況，在瓦斯不超限時進行測風;

　　(9)在有架線巷道測風時要注意架線情況，防止觸電;

　　(10)在風井風硐、主要通風機擴散塔測風時，必須有兩人以上作業，並係好安全帶;

　　(11)如所測風量與風量分配計劃或正常通風風量相差較大，必須查明原因及時處理。

　　(四)儀表的維護

　　(1)測風員所用的測風儀器必須妥善保管，嚴禁擠壓;

　　(2)不要隨意鬆動螺絲與打開護蓋等

　　(3)不要碰觸或撥動翼片，防止因變形而改變性能致使測量值不準;

　　(4)用後擦淨，放入盒內，置於幹燥處保存;定期檢定，實驗室中使用的風速表一年檢定一次，其他條件下使用的風速表半年檢定一次。

　　二、機械電子式風表的使用及維護

　　1. 操作方法

　　測量前首先按“開”鍵顯示888，待風速表自檢完畢後，自動變為0.00;手持風速表，將風速表的旋轉麵與風流方向垂直，先使其空轉一會兒，然後按“啟動”鍵，待顯示00.0，同時小數點開始閃動，風速表開始工作。小數點每秒閃爍一次，顯示值為每秒鍾的瞬時值m/s，到1分鍾時，顯示值恒定不變，此時顯示的是1分鍾內的風速平均值m/s。如需重新測量，可再按啟動鍵重複上述步驟;如需保存測量風速值，按“存”鍵，即可將所測的風速值存入風速表;如需讀取已存入的測量數據，在非測量狀態下，按“取”鍵，即可依次讀出已存入的測量數據;測量完畢後，按“關”鍵，即可關閉風速表。

　　2. 維護保養

　　在使用中要輕拿輕放，避免劇烈撞擊、震動;不要隨意鬆動螺絲與打開機蓋等;不要碰觸或撥動翼片，防止因變形而改變性能致使測量值不準;長時間不使用時，應及時將電池取出更換;用後擦淨，放入盒內，置於幹燥處保存;當風速表電源電壓低於規定值時，應使用風速表的專用充電器為其充電，直至充滿為止;定期檢驗，實驗室中使用的風速表一年檢定一次，其他條件下使用的風速表半年檢定一次。

　　三、電子式風表的使用及維護

　　1. 使用操作方法

　　使用前先開機，預熱幾分鍾;使用時手持探頭，根據測量距離的長短，調節探頭的長度，將探頭的小紅點正對風流，其迎風偏角為±15°，開始測量。儀表顯示值為瞬時風速值，可一邊測量一邊記錄風速值。該類儀表可長時間測量瞬時風速值，直至電壓不足;測量完畢後，關閉電源，將探頭杆還原。

　　2. 維護保養

　　在使用中要輕拿輕放，避免劇烈撞擊、震動;不要隨意鬆動螺絲與打開機蓋等;不要碰觸或撥動探頭，防止因變形、損害而改變性能致使測量值不準;長時間使用時，應及時將電池取出更換;用後放入盒內，置於幹燥處保存。

　　3. 電子風表一般的故障現象為：

　　① 開機顯示063。② 顯示變暗。③ 風速值偏差過大。④ 無信號輸出。⑤ 靈敏度下降。

　　原因分析及解決辦法：

　　針對①、②兩個問題，一般是因為電池電力不足引起的，將電子風表充電完成後，顯示063、變暗的現象會消失。③、④兩個問題一般是因為信號線接觸不良造成的，排除的辦法就是找出接觸不良點，重新焊牢。針對靈敏度下降的問題一般會是兩個方麵造成的，首先檢查翼輪，看翼輪有沒有發生變形，其次檢查寶石軸承，看軸承有沒有鬆動，如果有發生變形或者寶石軸承鬆動，更換元件，問題將解決。

　　思考題

　　1. 井下測風站有何要求?

　　2. 測風地點如何選擇?

　　3. 常用的測風方法有哪幾種?分別如何操作?

　　4. 機械式風表使用時應注意什麼?如何維護機械式風表?

　　5. 如何使用電子式風表測定井巷風速?

　　第十六章 井下火區及密閉區內氣體的取樣

　　第一節 井下氣體采樣方法

　　一、采樣方法及適用範圍

　　1. 氣袋采樣法

　　適用於采集二氧化碳、氧氣、甲烷，一氧化碳和氮氣等不溶於水的氣體試樣。

　　2. 化學吸收采樣法

　　適用於采集氮氧化物、硫化氫、二氧化硫和氨等易溶於水的氣體試樣。

　　3. 真空采樣法

　　適用於采集礦井空氣中高含量的硫化氫和二氧化硫及爆破後產物中的氮氧化物等氣體試樣。

　　二、設備和工具

　　1. 采樣袋

　　球膽或聚氯乙烯袋：容積2000ml以上，氣密性好。

　　2. 波氏吸收瓶(見圖1)

　　容積150m1，氣密性好。

　　1—真空泵;2—安全瓶;3—彈簧夾;4—真空壓力計;5—真空采樣瓶

　　3. 氣樣的采集

　　經過氣密性檢查合格的采樣袋，要進行衝洗。衝洗時，先將采樣袋原有氣體全部擠出，然後用被采樣的氣體充滿采樣袋，再壓擠，排盡，反複三次，才開始采樣。

　　4. 經過氣密性檢查合格的真空采樣瓶，在采樣前，要檢查活塞是否關好，有無漏氣現象，符合要求時，再開始取樣。

　　5. 采用化學吸收法時，要根據被分析的氣體所需要的化學吸收劑進行配製。配製好後，按所需吸收劑數量裝入波氏吸收瓶中備用。

　　6. 當使用采樣杆或采樣管采集處於負壓的密閉牆鑽孔內的氣體試樣時，先用氣筒抽吸被采取的氣體並排出，排出的氣體量，應超過采樣杆或采樣管及氣體管總容積的10倍。

　　四、采樣的一般要求

　　1. 采樣期間，應避免炮煙或其他因素對氣體試樣濃度的影響。爆破後，要經過3min再進行采樣。

　　2. 采樣時，采樣區內的所有通風設施，要保證正常狀態。

　　3. 巷道采樣時，要記錄通過采樣點的風量。

　　4. 從井下采集的氣體試樣，必須立即送到化驗室進行分析。

　　5. 采樣後需在采樣袋、真空采樣瓶和波氏吸收瓶上注明下列內容：

　　① 氣體試樣的編號;

　　② 采集氣體試樣的地點;

　　③ 采集氣體試樣的日期和具體時間;

　　④ 采樣點的溫度、壓力(從密閉牆內采樣時，要注明密閉牆內的壓力);

　　⑤ 采樣員姓名。

　　第二節 井下火區及密閉區內氣體采樣

　　一、密閉區內氣體采樣

　　1. 準備工作

　　(1)佩戴瓦斯檢測儀、風表、需用的檢定管、一氧化碳檢定器和多種氣體檢定器、測壓儀器、溫度計、紅外線測溫儀、便攜式一氧化碳報警儀、瓦斯氧氣兩用儀、尺子、記錄簿、氣囊、吸氣球等裝備。檢查並保證所用各類器具完好。

　　多種氣體檢定器應符合下列標準：

　　① 檢定器及氣筒活塞嚴密不漏氣，推拉潤滑正常。

　　② 檢定器經過檢定，有效、完好。

　　③ 檢定管完好有效。

　　(2)取樣幹、取樣球、膠皮管、球膽要保證不漏氣。

　　(3)準備好微風管、筆記本、筆和其他工具，保證能正常使用。

　　(4)采樣泵(吸氣球不漏氣)要有足夠的排氣壓力，能迅速充足球，聲音正常，保持連續使用1h以上。

　　(5)正式采樣前，對采樣球膽進行衝洗。衝洗方法是：

　　把預測地點的氣體通過采樣球或采樣泵壓入球膽內，球膽中部膨脹厚度不小於5厘米。左手拿球膽底部，將球膽平放在大腿上，右手向下壓擠球膽，如此操作三次衝洗球膽。

　　(6)采集密閉牆內氣體時，要首先檢查密閉外氣體是否超限(各種氣體符合《規程第100條規定》)，方可進行操作。

　　2. 密閉區內氣體采樣方法

　　(1)進入密閉前柵欄外，首先檢查密閉牆密閉狀況(是否被壓裂、燒壞，是否符合要求)和牆溫、氣溫、水溫、密閉內外壓差及各種氣體濃度的變化，重點掌握一氧化碳、氧氣等氣體濃度的變化。

　　(2)判斷密閉是進風還是出風，如果密閉牆前設U形水柱計，可以用微風管或粉筆末檢查密閉是進風還是出風，根據情況選擇合理的采樣方法。

　　① 密閉牆內出風時采樣：首先必須封閉牆上的其他管子的管口。采樣時先將一個帶孔的木塞塞入密閉牆上觀察用的金屬管中，然後將采樣管通過木塞孔插入金屬管，最好伸出金屬管外一段。采樣管外端，通過吸氣球，直接與球膽或聚氯乙烯袋連接，以待采樣(見圖16-5)。

　　② 密閉牆內進風時采樣：采集密閉牆內氣體試樣，要在牆內處於正壓時采集。牆內為負壓，又必須采樣時，使用采樣杆或采樣管，需先用氣筒抽吸被采取的氣體，並將它排出，排出的氣體量，應超過采樣杆或采樣管及氣體管總容積的10倍，然後進行采樣工作。不得使密閉外新鮮空氣混入氣樣內，用采樣泵抽取連續10min以上，將球膽充足後，用夾子夾緊球膽口，並填寫采樣記錄，將標簽貼在球膽上。

　　圖16-5 密閉牆內采樣

　　1—采樣管;2—金屬管;3—密閉牆;4—吸氣球;5—采樣袋;6—彈簧夾

　　(3)取樣結束後，要將柵欄打好，防止其他人員誤入，引發不必要的事故。

　　(4)采樣員應在采樣後2h內將氣體試樣送到化驗室進行分析。

　　二、火區及可疑發火地點氣體采樣

　　(一)準備工作

　　(1)儀器的準備工作同密閉區內氣體取樣的準備工作。

　　(2)應先檢查風流上風側的瓦斯和一氧化碳濃度。

　　(3)然後逐步檢查下風側瓦斯及一氧化碳等氣體濃度。

　　(4)按順風方向進入檢查區域。

　　(5)進入火區後，2人相隔一定距離(5m左右)，邊檢查邊進入，禁止不經檢查直接闖入。

　　(6)當發現有異常現象時，立即退出，並設柵欄、警標，同時彙報有關領導采取措施進行處理。

　　(二)不同地點火區的取樣方法

　　1. 巷道冒高處

　　將取樣杆送至頂板10~20厘米處，用抽氣泵或采樣球取樣，視采樣空間的大小、氣體來源等情況，具體決定對氣樣的置換時間和球膽衝洗次數，在取樣時應同時測定溫度。在球膽充足後用夾子夾好球膽口，將采樣標簽貼在球膽上。

　　2. 采空區

　　將取樣杆送入采空區，用抽氣泵或取樣球取樣，抽氣時間不少於3min。在取樣時應同時測定溫度，將球膽衝洗後方可取樣，做好記錄。

　　三、氣體采樣注意事項

　　1. 采樣過程中要隨時注意頂底板及通風狀況，嚴禁在危險地區操作。

　　2. 采樣過程中要注意來往行人和車輛，以免被撞傷。

　　3. 檢查火區及可疑發火地點時，必須2人同行，佩戴隔離式自救器。

　　4. 在作業前必須進行危險源辨識，作業過程中必須執行“手指口述”。

　　5. 操作時，2人保持在5m左右的距離，1人操作，1人監護，要堅持一步一檢查。當氣體濃度超標或感到不適時，應停止前進，立即返回，設置柵欄，揭示警標，並及時彙報。

　　思考題

　　1. 井下氣體采樣常用哪些方法?

　　2. 采樣前有哪些準備工作?

　　3. 密閉內如何采樣?應注意什麼?

　　4. 火區及可疑發火地點如何采樣?應注意什麼?

　　5. 巷道冒高處如何采樣?

　　第十七章 自救器的使用與與創傷急救訓練

　　第一節 自救器

　　一、自救器及其分類

　　(一)自救器及其分類

　　自救器是一種體積小、攜帶輕便，但作用時間較短的供礦工個人使用的呼吸保護儀器。主要用途是當煤礦井下發生事故時，礦工佩戴它可以通過充滿有害氣體的井巷，迅速離開災區。因此，《規程》規定：“每一入井人員必須隨身攜帶自救器”。

　　自救器分為過濾式和隔離式兩類，隔離式自救器又有化學氧和壓縮氧兩種。我國生產有AZL-40型、AZL-60型、MZ-3型和MZ-4型等過濾式自救器，AZH-40型化學氧自救器，AYG-45型和AYG-60型壓縮氧自救器。對於流動性較大，可能會遇到各種災害威脅的人員應選用隔離式自救器;在有煤與瓦斯突出礦井或突出區域的采掘工作麵，應選用隔離式自救器。其餘情況下，一般應選用過濾式自救器。

　　1. AZL-60型過濾式自救器

　　這種自救器是用於礦井發生火災或瓦斯爆炸時防止CO中毒的呼吸保護裝置，它適用於周圍空氣中O2濃度不低於18%的條件下。當CO濃度小於1.5%、環境溫度在50℃以下時，使用時間可達60min。該自救器的外形如圖17-1所示，過濾藥罐的結構如圖17-2所示。自救器的濾罐密封在外殼內，外殼由上、下殼體、密封圈、封口帶、開啟搬手、腰帶掛環、封印條和號碼牌等組成，密封後可以長期攜帶(3年)或存放(5年)。

　　圖17-1 自救器外形

　　1—上殼;2—封口帶;3—號碼牌;4—下殼;5—開啟搬手;6—腰帶環

　　使用時，濾毒罐由口具6與人體肺部相通，含有CO的空氣，首先經過濾塵層14進入幹燥劑藥層12除濕，以防止觸媒劑中毒。經幹燥的氣體進入觸媒層10進行氧化反應，將其中的CO氣體轉化為無毒的CO2氣體。這時濾毒罐完成濾毒作用，再經吸氣閥8及降溫網4由口具6進入人的肺部，人體呼出的氣體由呼氣閥2直接排出。

　　圖17-2 自救器濾毒罐結構示意圖

　　1——鼻夾;2—呼氣閥;3—頭帶;4—降溫網;5—牙墊;6—口具;

　　7—口水擋板;8—吸氣閥;9—濾塵層; 10—觸媒層;11—隔熱紗帶;12—幹燥劑;

　　13—補償彈簧;14—濾塵層;15—減振墊

　　2. AZH-40型化學氧自救器

　　這種自救器為隔離式自救器，可用於礦井發生各種災害情況下礦工的自救。該自救器有效作用時間為：步行速度5.5km/h或從事中等強度勞動(196 000N·m/h)時，不少於40min，靜坐條件下大於2h。

　　AZH-40型化學氧自救器的結構原理如圖17-3所示。人的呼氣從口具1經呼吸軟管3、帶降溫器的閥盒4、呼氣閥19、呼氣管8、藥罐中心管18、再從藥罐11的底部返上來，經過藥罐中的生氧劑13(藥片狀或粒狀超氧化鉀)，將呼氣中的水汽及CO2吸收掉並放出O2，富氧的空氣再進入氣囊6以供吸氣時使用。吸氣時，富氧空氣經吸氣閥20、閥盒4、呼吸軟管3、口具1而吸入人的肺部。當生氧量超過人的呼吸需要時，氣囊因積聚過多氣體而膨脹，設在氣囊上的拉繩遂將排氣閥7拉開，氣囊中過剩的氣體即從排氣閥排泄到外界大氣中去。

　　啟動裝置(圖17-3中12)是為了自救器在使用一開始即能產生氧氣而設置的，其結構見圖17-4。當打開自救器後，拉動拉環4，啟動針5被拉出，滾珠9在彈簧作用下向中心滾動，衝擊座6失去卡緊力在彈簧7的作用下向下衝擊，使硫酸瓶11直接與撞針孔板12相撞，在尖凸部分作用下被擊破，其中酸液流出，經孔板上的小孔、引導漏鬥10流入藥劑筒15內，與其中的NaO2啟動生氧藥劑相互作用產生出氧氣(在30s內可生氧2升以上)，溢出到生氧藥罐中，繼而進入氣囊。使用時，當甩掉自救器外殼後，氣囊應逐漸自動充氣鼓起，藥劑筒壁變熱，這表明自救器已正常起動。如一旦氣囊未鼓起，則應立即采取用嘴從口具向氣囊內吹氣，吹鼓後再戴好口具、鼻夾，先緩步撤退，待生氧劑放氧充足後再加快行走步伐。

　　圖17-3 AZH-40型自救器的結構原理

　　1-口具;2—鼻夾;3—呼吸軟管;4—帶降溫器的閥盒;5—上箍圈;6—氣囊;7—排氣閥;

　　8—呼氣管; 9—下小箍圈;10—下大箍圈;11—生氧藥罐;12—啟動裝置;13—生氧劑;14—散熱片;

　　15—口具襯管;16—中箍圈;17—口具塞;18—藥罐中心管;19—呼氣閥;20—吸氣閥

　　圖17-4 啟動裝置

　　1—固定螺帽;2—密封膠墊;3—套筒;4—拉環;5—啟動針;6—衝擊座;

　　7—彈簧;8—啟動卡;9—滾珠;10—硫酸引導漏鬥;11—硫酸瓶;12—撞針孔板;

　　13—NaO2啟動生氧藥劑;14—底蓋;15—藥劑筒;16—膠結劑

　　圖17-5 AYG-45型自救器原理結構

　　1—外殼;2—氧氣瓶;3—減壓器;4—壓力計;5—氧氣瓶開關;6—口具及呼吸軟管;

　　7—鼻夾;8—眼鏡;9—自動補給端杆;10—氧氣袋;11—排氣閥;12—二氧化碳吸收劑

　　這種化學氧隔離式自救器存在著：生氧劑中混入有機物時具有易燃易爆性;當濕氣進入內罐時使生氧劑吸濕放氧，時間一長會使罐內壓力升高，易引起自動著火爆炸;使用過(或報廢)的自救器內部殘存有相當數量的生氧劑，加之無外殼保護，易混進有機物而引起著火等缺點。因此，這種自救器應放置在不受碰撞和強烈衝擊的地方，並定期進行氣密性檢查，對使用過或報廢的自救器不能丟放在井下，應帶到地麵妥善處理。

　　3. AYG-45型壓縮氧自救器

　　AYG-45型壓縮氧自救器的原理及結構見圖17-5。其工作原理為：當佩戴使用時，人體呼出的氣體經口具及呼吸軟管6進入CO2吸收劑盒中，呼氣中的CO2被盒中的吸收劑(Ca(OH)2)吸收掉，經淨化的氣體再進入氧氣袋10中與由減壓器3送來的O2混合，供再次呼吸使用。吸氣時氧氣袋10中的富氧空氣經呼吸軟管、口具進入人體肺部，完成呼吸循環。當氧氣袋10中空氣不足時，自動補給端杆9會自動工作，由氧氣瓶經減壓向氧氣袋迅速補充氧氣。當氧氣袋空氣儲量超過人體需要時，袋中壓力上升使排氣閥11開啟，將多餘空氣排到外界大氣中，以使呼吸壓力維持在規定範圍內。

　　AYG-45型自救器重3.7kg，在中等勞動強度時的使用時間為45min。AYG-60型自救器總重5kg，在中等勞動強度時的使用時間為60min，其原理和結構與AYG-45型相同。

　　二、自救器的使用方法及注意事項

　　(一)不同類型自救器的使用方法

　　1. 過濾式自救器的使用

　　① 掀起保護罩，再用拇指掀起紅色的開啟搬手，拉斷封印條;

　　② 撕掉封口帶，撥開外罐上部並扔掉;握住頭帶，把藥罐從外罐中拉出並扔掉外罐下部;

　　③ 從口具上拉開鼻夾，把口具片塞進牙齒與嘴唇之間，並咬住牙墊;

　　④ 用兩手輕輕拉開鼻夾墊，夾在鼻子上，並立即用口呼吸;取下礦帽把頭帶套在頭頂上;

　　⑤ 戴上礦帽，撤離危險區。

　　2. 隔離式化學氧自救器的使用

　　① 該儀器下井人員必須隨身攜帶，攜帶位置應固定在腰間順手一側;

　　② 開啟儀器去掉保護罩，用拇指掀起開啟搬手至封印條斷開，扔掉封口帶;

　　③ 取出過濾罐。扔掉上殼，抓住頭帶，將過濾罐拔出，扔掉下殼;

　　④ 戴上口具。將口具放入口中，置口具片於唇齒之間，牙齒咬緊牙墊，，使口部密封，與外界隔絕;

　　⑤ 夾好鼻夾。兩手拉開鼻夾彈簧，正確的夾住鼻子，封住鼻孔，用嘴呼吸;

　　⑥ 取下安全帽，戴好頭帶，再將安全帽戴好，撤離災區;

　　⑦ 佩戴人員必須經過專業性技術培訓，達到能在2 0~3 0秒鍾內正確佩戴完畢。

　　3. 壓縮氧式自救器的使用

　　① 將自救器從佩帶側移到正前方;

　　② 拉開掛鉤，取下上蓋，展開氣囊;

　　③ 把口具放入口中，口具片應放在唇和齒之間，牙齒緊咬住牙墊並緊閉嘴唇;

　　④ 逆時針轉動開關手輪，然後用手指按動補氣壓板，鼓起，將鼻夾住鼻孔，用嘴呼吸;

　　⑤ 使用時如果看見氣囊在呼氣後仍不太鼓或吸食氣時有些憋，應及時向氣囊補氣。可按動補氣壓板，氣囊鼓起後停止補氣也可用力吸氣，氣囊吸癟後補氣壓板壓迫補氣杆自動補氣。

　　(二)注意事項

　　① 佩戴人員必須經過專業性技術培訓，達到能在20~30s鍾內正確佩戴完畢;

　　② 平時要避免摔落、碰撞自救器，自救器不能當坐墊用，防止漏氣失效;

　　③ 未遇險情，個人不得私自打開自救器;

　　④ 佩戴時，進入口中的空氣熱而幹燥，說明儀器在有效工作，是正常現象，嚴禁因吸入熱氣難受取下自救器;

　　⑤ 自救器隻能佩戴使用一次，使用過的自救器已經報廢，不得再次使用;

　　⑥ 在攜帶自救器前，應檢查外觀有無損壞和碰撞凹痕，若發現不正常現象，應及時送交有關部門檢查;

　　⑦ 未脫離災區，嚴禁摘掉口具、鼻夾，行進過程中禁止說話，以防有害氣體的毒害;

　　⑧ 長期存放處應避免日光照射和受暖氣等熱源直接影響，不要與易燃、易爆和有強腐蝕性物質同放一室，存放應盡量保持幹燥。各部件應嚴格禁油。自救器應定期檢查氣密性是否良好。氣密不良的自救器嚴禁使用;

　　⑨ 對於壓縮氧自救器，其口具消毒、吸收劑的更換、氣密性檢查等要符合相關規定，由專業人員進行處理。對於化學氧自救器，化學氧自救器佩戴初期生氧劑放氧速度慢，如條件允許，應緩慢行走，等氧足夠呼吸時再加快速度。撤退時最好按每小時4～5km速度行走，呼吸要均勻，千萬不要跑。

　　第二節 井下創傷急救

　　煤礦井下生產，工作環境條件惡劣、工藝複雜、勞動條件艱苦、自然災害嚴重。如果井下生產中一旦發生安全事故，(根據不同的事故類別)人員可能出現骨折、大出血、燒傷、窒息、中毒等情況。事故發生後，在專業救護人員到來之前，如果現場工作人員能對這些傷員進行及時、合適的急救，可以防止傷員傷情惡化，對傷員的搶救治療有著極其重要的意義。反之，則會貽誤時機、傷情惡化、導致嚴重後果。因此，井下作業人員有必要掌握簡單的井下創傷急救方法，本章予以簡介。

　　一、創傷急救和程序

　　1. 井下或地麵一旦出現工傷事故，及時彙報調度室，調度室接到現場呼救後，立即通知各級急救人員應援急救，並及時調配井下、地麵運輸工具。主治大夫負責調度醫務人員床位、急救器械和藥品，並及時派出所1~2名醫護人員奔赴現場進行急救和運送傷員。

　　2. 傷員在井下進行必要的搶救和包紮固定後，以最快速度送到礦區附近醫院。在此期間所有創傷急救小組成員除下井搶救外，其餘人員應趕赴醫院等候。

　　3. 危重傷員盡可能在礦區附近醫院搶救，確實搶救或治療有困難，應由創傷急救小組拿出決定，送往縣級以上醫院。轉院必須由主治大夫親自護送，並負責與縣級以上醫院聯係，安排好傷員住院。

　　二、井下創傷急救技術的操作

　　(一)人工呼吸的操作

　　1. 口對口人工呼吸的操作

　　(1)實施人工呼吸前的準備工作

　　① 將傷員迅速抬至新鮮風流中，放在安全的地點，若出事地點安全，應就地搶救 。

　　② 使傷員平臥於平坦的硬地上或木板上，檢查有無外傷、出血或骨折，並進行止血、包紮。

　　③ 用衣物墊高傷員，使其頸部呈伸展狀態。

　　④ 解開傷員的衣服、腰帶，裸露前胸。

　　⑤ 清除傷員口、鼻腔內的異物，確保呼吸道的通暢。

　　⑥ 使傷員的頭部盡可能後仰，下頜角至耳垂的連線垂直於地麵，下牙超過上牙的高度。

　　(2)口對口人工呼吸的操作流程

　　人工呼吸的方法很多，以口對口人工呼吸方法最好(如圖17-6)。

　　圖17-6 口對口吹氣人工呼吸法

　　a—緊貼吹氣;b—放鬆呼氣

　　因此，對循環呼吸驟停的傷員進行呼吸複蘇時應作為首選。該法操作簡單有效，它不僅能迅速提高肺泡內氣壓，提供足夠的氧氣供給，而且還可以根據操作者的感覺識別通氣情況及呼吸道有無堵塞，該法還便於與心髒按壓術同時進行。其具體的操作方法如下：

　　① 使傷員仰臥，肩下墊一軟枕或衣物，頭盡量後仰。

　　② 操作者在傷員一側，一手自下頜處將傷員頭部托起使之後仰，並使其口張開，另一隻手將傷員鼻孔捏住，以防止氣體由鼻孔漏出。

　　③ 操作者深吸一口氣並包住傷員的口用力吹氣，以傷員的胸部隆起最為適宜。吹氣完畢後立即離開傷員的口，同時鬆開捏住傷員鼻子的手，讓其胸部及肺自行回縮呼氣。

　　④ 照這樣反複進行操作並保持一定的節奏，每分鍾做16~20次為宜，直至傷員複蘇能夠自己呼吸為止。

　　2. 仰臥壓胸法

　　讓傷員仰臥，救護者跨跪在傷員大腿兩側，兩手拇指向內，其餘四指向外伸開平放在傷員胸部兩側乳頭之下，借上身重力壓傷員的胸部，擠出肺內空氣;然後，救護者身體後仰除去壓力，傷員胸部依其彈性自然擴張，使空氣吸入肺內。如此有節律地進行，每分鍾16～20次(圖17-7)。此法不適用胸部外傷或二氧化硫、二氧化氮中毒者，也不能與胸外心髒按壓法同時進行。

　　3. 俯臥壓背法

　　讓傷員俯臥，救護者跨跪在傷員大腿兩側，其操作方法與仰臥壓胸法大致相同(如圖17-8所示)。

　　圖17-7 仰臥壓胸法 圖17-8 俯臥壓背法

　　4. 口對鼻人工呼吸法

　　對鼻吹氣一般用於不適宜口對口吹氣的情況下，如牙關緊閉、口不能張開、口對口密封困難、口腔周圍嚴重外傷或者其它原因致不適宜口對口吹氣的情況。但鼻出血或鼻阻塞時嚴禁用口對鼻吹氣。

　　口對鼻吹氣的方法：搶救者一手小魚際側壓住患者前額，使其頭後仰，另一手托起下頜，使口完全閉合。搶救者深吸氣後，用雙唇包繞患者鼻部，使之呈密閉狀態，再向鼻孔內吹氣(如圖17-9)。如此反複進行，吹氣量、速度、頻率同口對口人工呼吸法

　　圖17-9 口對鼻人工呼吸法

　　(二)心髒按壓術

　　1. 心前區叩擊術

　　心髒驟停後立即叩擊心前區。以左手掌置心前區，右手握拳在左手背上叩擊， 右手拳抬高一尺五， 連續叩擊3-5次後觀察脈搏和心音，若恢複則表示複蘇成功，否則立即改用胸外心髒按壓。

　　2. 心髒按壓術的操作

　　體外心髒擠壓是用於對各種原因造成心跳驟停的傷員進行搶救的一種有效方法。將傷員仰臥平放在硬板或地麵上，救護者站著或跪在傷員一側，兩手相迭，掌根放在傷員胸骨下三分之一部位，中指放在頸部凹陷的下邊緣，借自己的體重用力向下按壓(圖17-10)，使胸骨壓下約3～4cm，每次下壓後應迅速抬手，使胸骨複位，以利於心髒的舒張。按壓次數，每分鍾60～80次。

　　圖17-10 心髒擠壓法

　　3. 心髒按壓術與口對口人工呼吸配合

　　(1)單人進行心肺複蘇術的操作

　　首先給傷員做兩次口對口人工呼吸後，按壓十五次心髒，以後連續進行此操作，口對口的人工呼吸和心髒按壓的比例為2：15。操作四輪後檢查一次脈搏和呼吸情況

　　(2)兩人進行心肺 複蘇的操作

　　兩人進行心肺複蘇時一人做口對口人工呼吸，另一人做心髒按壓，吹氣與按壓的比例為1：4。以後連續反複進行此種操作。

　　(3)兩人做心肺複蘇術的要求

　　兩人配合要協調，吹氣必須在心髒按壓的鬆弛時間內完成，按壓時，加壓不宜太大，以防肋骨骨折及內髒損傷。做人工呼吸者，除需吹氣外還應注意傷員的呼吸、脈搏情況，以及觀察瞳孔變化等。急救者應有耐心，除非確定傷員已真死，否則，不可中途停止。

　　(三)止血的操作

　　常用的暫時性動脈止血方法有：

　　(1)指壓止血法。在傷口的上方(近心髒一端)，用拇指壓住出血的血管以阻斷血流。根據出血位置，采用不同的壓迫部位，如圖17-11所示。采用此法，不宜過久。在指壓止血的同時，應尋找材料，準備換用其他止血方法。

　　圖17-11 指壓止血法的止血壓點及其止血區域

　　1—手指;2—手掌;3—前臂;4—肱骨動脈;5—下肢股動脈;

　　6—前頭部;7—後頭部;8—麵部;9—鎖骨下動脈;10—頸動脈

　　采用此法，救護者必須熟悉各部位血管出血的壓迫點，人體主要的壓迫止血點：

　　① 頭頂部出血。在傷側耳前，用拇指壓迫顳淺動脈。

　　② 頭頸部出血。用大拇指對準頸部胸鎖乳突肌中段內側，將頸總動脈壓向頸椎。注意不能同時壓迫兩側頸總動脈，以免造成腦缺血壞死。壓迫時間也不能太久，以免造成危險。

　　③ 上臂出血。一手抬高患肢，另一手拇指在上臂內側出血位置上方壓迫肱動脈。

　　④ 前臂出血。在上臂內側肌溝處，施以壓力，將肱動脈壓於肱骨上。

　　⑤ 手掌和手背出血。將患肢抬高，用兩手拇指分別壓迫手腕部的尺動脈和橈動脈。

　　⑥ 手指出血。用健側的手指，使勁捏住傷手的手指根部兩側，即可止血。

　　⑦ 大腿出血。屈起傷側大腿，使肌肉放鬆，用大拇指壓住股動脈(在大腿根部的腹股溝中點下方)，用力向後壓。為增強壓力，另一手可重疊施壓。

　　⑧ 足部出血。在內外踝連線中點前外上方和內踝後上方摸到脛前動脈和脛後動脈，用手指緊緊壓住可止血。

　　(2)加壓包紮止血法。如圖17-12所示，它是先用消毒紗布(或幹淨毛巾)敷在傷口上，再用繃帶(或布帶、三角巾)緊緊包紮起來。對小臂和小腿的止血，也可在肘窩或膝窩內加墊，然後使關節彎曲到最大限度，再用繃帶(或布帶)將其固定，以利用肘關節或膝關節的彎曲壓迫血管達到止血的目的。

　　圖17-12 加壓包紮止血法

　　(3)止血帶止血法。用橡皮止血帶(或三角巾、繃帶、布膠帶等)把血管壓住，達到止血目的，如圖17-13。紮止血帶的部位距出血點不宜過遠，鬆緊要適宜。止血時間不宜過長，每30～60min放鬆一次，若仍然出血，可壓迫傷口，過3～5min再縛好。

　　圖17-13 止血帶止血法

　　使用止血帶時的注意事項：

　　① 止血部位要準確，纏在傷口的禁斷。上肢在上臂1/3、下肢在大腿中上段、手指在

　　指根部。與皮膚之間應加襯墊。

　　② 止血帶應送進合適，以遠端出血停止、不能摸到動脈搏動為宜。過鬆動脈出血未壓住，靜脈回流受阻，反使出血加重，過緊容易發生組織壞死。

　　③ 用止血帶時間不能過久，要記錄開始時間，一般不超過1～1.5小時放鬆一次，使血液流通5～10分鍾。

　　(四)包紮的操作

　　1. 常用的包紮方法

　　(1)繃帶包紮法：用繃帶包紮時，應從遠端向近端，繃帶頭必須壓住，即在原處環繞

　　數周，以後每纏一周要蓋住前一周1/3～1/2。

　　(2)環形包紮法：在肢體某一部位環繞數周，每一周重疊蓋住前一周。常用於手、腕、足、頸、額等處以及在包紮的開始和末端固定時用。

　　(3)螺旋包紮法：包紮時，作單純螺旋上升，每一周壓蓋前一周的1/2，多用於肢體和軀幹等處。

　　(4)8字形包紮法：本法是一圈向上、一圈向下的包紮，每周在正麵和前一周相交，並壓蓋前一周的1/2。多用於肘、膝、踝、肩、髖等關節處。

　　2. 不同創傷部位的包紮方法

　　(1)胸部傷包紮方法

　　如果胸腔受傷穿孔，吸氣時胸腔擴展，空氣會進入傷口，引發肺功能衰竭，這是胸部傷引起的最大危險之一。應及時用手掌捂住傷口，阻止吸氣時空氣進入。傷員仰臥，頭和肩膀傾向受傷的一邊。用大塊疏鬆濕潤的敷劑堵塞傷口，或者利用塑料片或鋁箔(最好外包一層凡士林)，用繃帶包紮好。

　　(2)腹部傷包紮方法

　　腹部受傷可能會損壞內髒器官，引起內出血。用濕潤布條潤濕傷員嘴唇和舌部，會使傷員感覺好受許多;如果傷員腸子流出腹腔，要保護好，並保持潤濕。不要企圖把它複位，這會為營救後的手術帶來麻煩。如果沒有內髒器官外露，應將傷口清洗包紮好。用三角巾進行腹部包紮時，步驟如下：

　　① 將三角巾底邊向上、頂角向下，橫放在腹部。

　　② 兩底邊圍繞到腰部後打結。

　　③ 頂角由兩腿間拉向後麵與兩底角連接處打結

　　(3)頭部傷包紮方法

　　頭部受傷很可能會傷及腦部，傷口也可能會影響正常呼吸和飲食。要確保舌根不會抵住喉管，使得呼吸通暢，必須除去假牙或已脫落的碎牙，控製住流血。清醒傷員可以坐臥。昏迷傷員如果頸部和脊椎無傷，必須按照恢複位側臥。頭部包紮可以采用三角巾式包紮法，具體如下：

　　① 將三角巾的底邊疊成約兩橫指寬，邊緣置於傷病員前額齊眉處，頂角向後。

　　② 三角巾的兩底角經兩耳上方拉向頭後部交叉並壓住頂角。

　　③ 再繞回前額齊眉處打結。

　　④ 頂角拉緊，折疊後掖入頭後部交叉處內。

　　(4)用三角巾進行肩部包紮的方法如下：

　　1)單肩包紮

　　① 三角巾折疊成燕尾式，燕尾夾角約90度，大片在後壓住小片，放於肩上。

　　② 燕尾夾角對準傷側頸部。

　　③ 燕尾底邊兩角包繞上臂上部並打結。

　　④ 拉緊兩燕尾角，分別經胸、背部至對側腋前或腋後線處打結。

　　2)雙肩包紮

　　① 三角巾折疊成燕尾式，兩燕尾角相等，燕尾夾角約100度。

　　② 披在雙肩上，燕尾夾角對準頸後正中部。

　　③ 燕尾角過肩，由前向後包肩於腋前或腋後，與燕尾底邊打結。

　　(5)手、足部包紮。用三角巾進行手、足部包紮的方法如下：

　　① 將三角巾展開。

　　② 將手指或足趾尖對向三角巾的頂角。

　　③ 在指(趾)縫間插入敷料。

　　④ 將頂角折回，蓋於手背或足背。

　　⑤ 兩底角分別圍繞著手背或足背交叉。

　　⑥ 再在腕部或踝部圍繞一圈後在手背或足背打結。

　　(五)不同部位骨折的臨時固定方法

　　(1)上臂骨折固定法：肘關節應彎曲90°，在上臂內、外側各置夾板一塊，放好襯墊，用繃帶將骨折上下端固定。用三角巾將前臂吊於胸前，再用一條三角巾將上臂固定於胸前。無夾板時，用寬布帶將上臂固定於胸側，再用三角巾將前臂懸吊於胸前(如圖17-14a)。

　　(2)前臂骨折固定法：兩塊夾板分別放置在前臂及手的掌側和背側，加墊後用繃帶或三角巾固定，肘關節彎曲成90°，用三角巾將前臂吊於胸前(見圖17-14b)。

　　(a)上臂骨折固定法 (b)前臂骨折固定法

　　圖17-14 骨折固定方法

　　(3)大腿骨折固定法：夾板兩塊，外側由腋窩到足跟，內側由大腿根到足跟，加墊後，三角巾數條或繃帶分段固定。無夾板時，可用健肢固定(見圖17-15a)。

　　(4)小腿骨折固定法：從大腿中部至足跟的夾板兩塊，置於小腿內、外側，加墊後分段固定。無夾板時，也可用健肢固定(見圖17-15b)。

　　(a)大腿骨折的固定方法(b)小腿骨折的固定方法

　　圖17-15 腿部骨折固定方法

　　(5)脊柱骨折的急救：脊柱兩側有著人體軀幹的主神經，如果把神經刺傷就有造成下肢麻痹、癱瘓的危險。所以，對脊柱骨折的傷員，救護及搬運中必須特別小心。

　　平托法：由三人合作，均在傷員一側，一人托骨折部位，一人托頭和肩，另一人托臀和下肢，然後協同一致地將傷員平托到擔架上。

　　滾動法：將擔架放在傷員一側，急救人員蹲在另一側，一人扶著肩，一人扶著軀幹和臀部，另一人扶著下肢，協同一致地將傷員滾移到擔架上。

　　搬運脊柱骨折的傷員要動作輕柔，協調一致，平起平放，注意勿使脊柱前後晃動和扭轉。切忌一人抬上身，另一人抬腿的錯誤做法。

　　頸椎骨折的傷員急救時，不可隨意翻動傷員，更不能讓傷員抬頭、點頭或扭頭，否則頸部脊髓可能受壓，輕則造成四肢癱瘓，重則影響呼吸，傷員可能立即死亡。

　　(六)傷員的搬運

　　1. 傷員搬運方法及操作

　　(1)徒手搬運。不使用工具，而隻運用技巧徒手搬運傷病員，包括單人攙扶、背馱、雙人搭椅、拉車式及三人搬運等。

　　(2)擔架等。

　　傷員的搬運方法根據操作人員的不同，有以下幾種：

　　(1)一人徙手搬運：

　　① 扶行法：適宜清醒傷患者。沒有骨折，傷勢不重，能自己行走的傷患者。 救護者站在傷者身旁，將其一側上肢繞過救護者頸部，用手抓住傷員的手。另一隻手繞到傷員背後，攙扶行走。

　　② 背負法：適用老幼、體輕、清醒的傷患者，更適用於搬運溺水病人。 救護者背朝向傷員蹲下，讓傷員將雙臂從擔架員肩上伸到胸前，兩手緊握。擔架員抓住傷員的大腿，慢慢站起來。如有上、下肢，脊柱骨折不能用此法。

　　③ 拖行法：適用於體重體型較大的傷患者。自己不能移動，現場又非常危險需要立即離開時，可用此法。非緊急情況下，勿用此種方法，以免造成傷者另一次的傷害，加重傷害。 救護者抓住傷口員的踝部或雙肩，將傷員拖出現場。如傷員穿著外衣，可將其鈕扣解開，把傷員身下的外衣拉至頭下，這樣拖拉時，可使傷員頭部受到一定保護。拖拉時不要彎曲或旋轉傷員的頸部和後背

　　④ 下梯法：適用清醒或昏迷者;體型較大、較重傷者。從樓梯往下運送。

　　⑤ 爬行法：適用清醒或昏迷傷者。在狹窄空間或濃煙的環境下。

　　⑥ 抱持法：適於年幼傷者，體輕者沒有骨折，傷勢不重，是短距離搬運的最佳方法。救護者蹲在傷員的一側，麵向傷員，一隻手放在傷員的大腿下，另一隻手繞到傷員的背後，然後將其輕輕抱起。傷員如有脊柱或大腿骨折禁用此法。

　　(2)兩人徙手搬運：

　　① 轎杠式：適用清醒傷患者，能用一臂或雙臂抓緊擔架員的傷患者，兩名救護者麵對麵各自用右手握住自己的左手腕。再用左手握住對方右手的手腕，然後，蹲下讓傷員將兩上肢分別放到兩名救護者的頸後，再坐到相互握緊的手上。兩名救護者同時站起，行走時同時邁出外側的腿，保持步調一致

　　② 椅托式：適用體弱而清醒的傷員。兩名救護者麵對麵蹲在傷員的兩側，分別將靠近傷員一側的手伸到傷員背後握住對方的手腕。各自將另一隻手伸到傷員的大腿中部(膕窩處)，握住對方的手腕。同時站起，行走時同時邁出外側的腿，保持步調一致。

　　③ 雙人拉車式：兩名救護者，一人站在傷員的背後將兩手從傷員腋下插入，把傷員兩前臂交叉於胸前，再抓住傷員的手腕，把傷員抱在懷裏，另一人反身站在傷員兩腿中間將傷員兩腿抬起。兩名擔駕員一前一後地行走。

　　④ 雙人扶腋法：適於清醒傷患者，雙足受傷者，由於此法簡便省力。

　　(3)三人或四人徙手搬運： 三人或四人平托式： 適用於脊柱骨折的傷者。三名(或四人)救護者站在傷員未受傷的一側，分別在肩、臀和膝部。同時單膝跪在地上，分別抱住傷員的頭、頸、肩、後背、臀部、膝部及踝部。救護者同時站立，抬起傷員，齊步前進，以保持傷員軀幹不被扭轉或彎曲。

　　① 三人同側運送。

　　② 三人異側運送。兩名救護者站在傷員的一側，分別在肩、腰、臀部、膝部，第三名救護者可站在對麵，傷員的臀部，兩臂伸向傷員臀下，握住對方擔架員的手腕。三名擔架員同時單膝跪地，分別抱住傷員肩、後背、臀、膝部，以後同時站立抬起傷員。

　　(4)器械搬運：

　　① 擔架的搬運既省力又方便,是常用的方法。適於病情較重，不宜徙手搬運，又需要轉送遠路途的傷員。常用的擔架有帆布折疊式擔架，此擔架可適於一般傷員的搬運。不宜運送脊柱損傷的傷員。若要使用，必須在帆布中加一塊木板。另一種是組合式(鏟式)擔架。適於不宜翻動的危重傷員。 抬擔架時的注意事項：擔架搬運時，傷員的腳在前，頭在後以便於觀察，先抬頭，後抬腳，擔架員應步調一致;向高處抬時，傷員頭朝前，足朝後(如上台階、過橋)，前麵的擔架員要放低擔架，後麵的要抬高，以使病人保持水平狀態。下台階時相反。擔架員應邊走邊觀察傷員情況如神誌、吸呼、脈搏。病情如有變化，應立即停下搶救，先放腳，後放頭。傷員用汽車運送時，擔架要固定好防止在起動、刹車時碰傷。夏天要注意防暑、冬季要預防凍傷。

　　(5)幾種特殊傷的搬運：

　　① 脊柱骨折的搬運：脊柱骨折的傷員，在固定骨折或搬運時要防止脊椎彎曲或扭轉。因此，不能用普通軟擔架搬運要用木板擔架，嚴禁用一人抬胸、一人抬腿的拉車式搬運。 搬運時必須托住傷員的頭、肩、臀和下肢，這樣不使傷員的脊柱強度彎曲以免造成脊髓斷裂和下肢癱瘓的嚴重後果。

　　② 頸椎骨折的搬運：三至四人，搬運方法同脊柱骨折。首先要有專人牽引，固定頭部，然後一人托肩，一人托臀，一人托下肢，動作一致抬放到硬板擔架上，頸下必須墊一小墊，使頭部與身體成直線位置。頸兩側用沙袋固定或用頸托(臨時頸托也可)，肩部略墊高，防止頭部左右扭轉和前屈、後伸。

　　③ 臨時頸托的製作方法：用報紙或畫報，把它折成長約40厘米，寬約10厘米。用三角巾或毛巾包好。將臨時頸托環繞頸部在前麵打結。

　　④ 胸、腰椎骨折的搬運：先將一塊木板(長度和寬度可容傷員俯臥)平放在傷員一側，然後由3-4人，分別扶托傷員的頭、肩、臀和下肢，動作一致，把傷員抬到或翻到硬木板上，使傷員俯臥位，胸上部應稍墊高並要取出傷員口袋內的硬東西，然後，用三至四根布帶(三角巾)把傷員固定在板上。

　　⑤ 骨盆骨折搬運：應使傷員仰臥，兩腿髖、膝關節半屈、膝下墊好衣卷，兩大腿略向外展、用1-2條三角巾折成寬帶，圍繞臀部和骨拋，在下腹部前麵的中間打結。用另一條三角巾折成寬條帶圍繞膝關節固定。用三人平托放在木板擔架上搬運。

　　⑥ 開放性氣胸搬運：首先應嚴密地堵塞傷口，用三角巾懸吊固定受傷側手臂，再用另一條三角巾圍繞胸部加以固定。搬運時傷員應采取半臥位並斜向傷側，迅速運送醫院。

　　⑦ 腹部內髒脫出的搬運：內髒脫出應首先用消毒紗布與腕固定脫出的內髒，搬運時傷員應采取仰臥位，膝下墊高，使腹壁鬆馳，減少痛苦，同時還應根據傷口的縱橫形狀采取不同的臥位。如腹部傷口是橫裂的，就必須把兩腿屈曲;如是直裂傷口就應把腿放平，使傷口不易裂開。

　　⑧ 顱腦損傷搬運：顱腦損傷(包括腦鼓出)搬運時傷員應向健側臥位或穩定側臥位，以保持呼吸道通暢，頭部兩側應用衣卷固定，防止搖動並迅速送醫院。

　　⑨ 頜麵傷搬運：傷員應采取健側臥位或俯臥位，便於口內血液和分泌液向外流，保持呼吸道的通暢，以防止窒息。若伴有頸椎傷時，應按頸椎傷處理

　　2. 傷員搬運的注意事項

　　搬運時應注意以下事項：

　　(1)呼吸、心跳驟停及休克昏迷的傷員應先及時複蘇後再搬運。

　　(2)對昏迷或者有窒息症狀的傷員，要把肩部稍墊高，使頭部後仰，麵部偏向一側或采用側臥位，以防胃內嘔吐物或舌頭後墜堵塞氣管而造成窒息，注 意隨時保持呼吸道暢通。

　　(3)一般傷員可用擔架、木板、風筒、繩網等運送，但脊柱損傷和骨盆骨折的傷員應用硬板擔架(井下可用風門板)運送。

　　(4)對一般傷員均應先進行止血、固定、包紮等初步救護後，再進行轉運。

　　(5)對脊柱損傷的傷員，要嚴禁讓其坐起、站立和行走。也不能用一人抬頭、一人抱腿或人背的方法搬運。

　　(6)搬運胸、腰椎損傷的傷員時，先把硬板擔架放在傷員旁，由專人照顧患處，另有兩三人在保持脊柱伸直位下，同時用力輕輕將傷員推滾到擔架上，推動時用力大小、快慢要保持一致，要保證傷員脊柱不彎曲。

　　(7)一般外傷的傷員，可平臥在擔架上，傷肢抬高。

　　(8)轉運傷員時應讓傷員的頭部在後麵，隨行的救護人員要時刻注意傷員的麵色、呼吸、脈搏，必要時要及時搶救。同時應注意傷口情況。

　　(9)送到井上，應向接管醫生詳細介紹受傷情況及檢查、搶救經過。

　　思考題

　　1. 自救器分為哪幾類?原理分別是什麼?

　　2. 隔離式化學氧自救器如何使用?使用時應注意哪些?

　　3. 口對口人工呼吸應如何操作?操作時應注意什麼?

　　4. 常見的止血方法有哪些?

　　5. 傷員搬運過程應注意什麼?