一、矿井瓦斯防治

瓦斯爆炸的条件及其影响因素

瓦斯爆炸的条件是：一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气，三者缺一不可。

预防瓦斯爆炸的措施

（1）防止瓦斯积聚的措施

所谓瓦斯积聚是指瓦斯浓度超过2%，其体积超过0.5m³的现象。防止瓦斯积聚的方法有：

1）加强通风。防止瓦斯积聚的最主要的措施是加强通风。矿井建立一个完善合理的矿井通风现象，做到稳定、可靠、连续地向井下所有用风地点输送足够数量的新鲜空气，以保证及时排除和冲淡矿井瓦斯和粉尘，使井下各处的瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》的要求。

2）严格检查和监测井下瓦斯浓度。严格检查矿井的通风状况及瓦斯浓度的变化是瓦斯矿井重要的日常管理工作，它是防止瓦斯事故的前提。为了防止漏检，除加强管理，加强教育，提高工作者的责任心之外，还必须应用现代化装备，采用先进的瓦斯自动检测报警装置。

3）及时处理积聚瓦斯。《煤矿安全规程》规定，每一矿井必须从采掘生产管理上采取措施，防止瓦斯积聚。当发生瓦斯积聚时，必须及时处理，这是矿井日常瓦斯管理工作的重要内容，是预防瓦斯爆炸的关键工作。

生产中容易积聚瓦斯的地点有：采煤工作面上隅角、独头掘进工作面的巷道隅角、采煤机附近、顶板冒落的空洞内、停风的盲巷中、低风速巷道的顶板附近、综采工作面放煤口及采空区边界处、发生瓦斯喷出的地点等。处理局部积聚瓦斯的方法主要：加大风速及风量、密闭隔离和抽放瓦斯三种。

4）抽放瓦斯。对于采用一般通风方法不能解决瓦斯超限的矿井或工作面，可以采用抽放瓦斯的方法，将瓦斯抽至地面加以储存利用或排除。

（2）防止瓦斯引燃的措施

防止瓦斯引燃的原则：禁止一切非生产需要的火源下井；对生产中可能发生的热源严加管理；防止热源产生或限制其引燃瓦斯的能力。

1）加强明火管理。按照《煤矿安全规程》的规定：严禁烟火进入井下；井下严禁使用灯泡取暖或使用电炉；井下禁止打开矿灯外壳；井口房、瓦斯抽放站及通风机房周围20m内禁止使用明火；井下焊接时，应严格遵守有关规定，严格井下火区的管理等。任何人发现井下火灾时，应立即采取一切可能的办法直接灭火，并迅速报告矿调度室。

2）消除电器火花。井下使用的电气设备及供电网络，都必须符合《煤矿安全规程》的有关要求。要保证电气设备的防爆性能好，消除电器火花的产生。

3）防止静电火源。矿井中使用的高分子材料（如塑料、橡胶、树脂）制品，其表面电阻应低于规定值。洒水、排水用塑料管壁表面电阻应小于109Ω，压风管、喷浆管壁表面电阻应小于108Ω，抽放瓦斯用管壁表面电阻应小于106Ω。

4）防止摩擦火花。由于机械化程度的不断提高，机械摩擦、冲击火花引起的燃烧危险增加了。为防止由此而发生瓦斯爆炸事故，采取的措施有：在摩擦发热的部件上安设过热保护装置（如液压联轴器上的易熔合金塞），温度检测报警断电装置，利用难引燃性合金工具，在摩擦部件的金属表面溶敷活性小的金属（如铬），使形成的摩擦火花难以引燃瓦斯。

5）严格放炮制度。有瓦斯爆炸危险的煤层中，采掘工作面只准使用煤矿安全炸药和瞬发电雷管，在使用毫秒烟气电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。打眼、放炮和封泥都必须符合《煤矿安全规程》的规定。严禁放糊炮、明火放炮和一次装药分次放炮。

二、矿井火灾防治

外因火灾的防治

（1）防止火源的产生

1）加强明火管理。严格杜绝火源。严禁将烟火带入井下，严禁井下吸烟，井口房和通风机房附近20m内严禁烟火，也不准用火炉取暖。井下严禁使用灯泡或电炉取暖。

2）井下和井口房内不得从事电焊、电焊作业，必须作业时要严格按《煤矿安全规程》的规定执行。

3）地面木料场、矸石山、炉灰场与进风井的距离不得小于80m。不得将矸石山或炉灰场在进风井的主导风上风侧，也不得设在表土10以内有煤层的地面上和设在有漏风的采空区上方的塌陷范围内。

4）严禁在井下存放用完后剩下的汽油、没有和变压器油。

（2）采用不燃性材料支护

新建矿井的永久井架和井口房、以井口为中心的联合建筑井筒、平硐与各水平的连接处及井底车场，主要绞车道与主要运输巷、回风巷的连接处，井下机电设备硐室，主要巷道内带式输送机机头前后两端各20m范围内，都必须用不燃性材料支护。

（3）防止电气火灾

电气火灾是指发生在各种电气设备上的火灾，常因供电过负荷、电气元件接触不良、操作失误产生电弧火花引起。

预防电气火灾的措施是：机电设备应正确选用熔断器（片），正确使用检漏继电器，当电流短路、过载或接地时能及时切断电源；电缆接头必须使用防爆接线盒，严禁使用“鸡爪子”和“羊尾巴”接头；严禁违章使用和操作井下电气设备等。

（4）防止摩擦火花引起火灾

随着煤矿机械化程度的提高，必须做好井下机械运转部分的保养和维护工作，防止摩擦和冲击产生火花，引起火灾。

（5）防止火灾扩大

1）设置消防材料库。消防材料库的作用是储存消防材料以便发生火灾时迅速而有效地灭火。因此，每一矿井必须在井上下设置符合要求的消防材料库。

2）设置防火门。在进风井口、井底车场与井筒连接处、部分专用硐室出口处等位置都必须设置防火铁门。防火铁门必须易于关闭严密，一旦发生火灾能及时关闭。

3）设置消防水池和井下消防水管系统。每一矿井必须在地面设置消防水池和在井下设置消防管路系统。

4）及时发现初起火灾。及时发现初起外因火灾是防止其发展和控制其危害的一个重要措施。除用感觉器官（眼睛、鼻子、皮肤等）来察觉初起火灾外，还可用标志性气体、火灾监测器、温升变色涂料等来科学地判断。

（6）外因火灾的灭火方法

常用的灭火方法有三种：直接灭火法、隔绝灭火法和联合灭火法。

1）直接灭火法。直接灭火法包括以下几种：

①清除可燃物。②用水灭火。③用砂子（或岩粉）灭火。④用化学灭火器灭火。

2）隔绝灭火法。当井下火灾发展到不能直接被扑灭时，应在所有通往火区的巷道内砌筑密闭墙，使火源与外界隔绝，当火区内的氧气消耗完后，火灾自行熄灭。

在建筑密闭墙时，一般先建进风侧，后建回风侧。在有瓦斯涌出的火区，为防止瓦斯积聚，进回风两侧要同时建筑密闭墙，同时封闭。对有发生瓦斯爆炸危险的火区，为保证救灾人员和建筑密闭墙人员的安全，应尽快地建筑一道防爆墙。防爆墙一般用砂子、黄土、炉灰等装在编织袋或麻袋内，建成5—6m厚砂袋墙。

3）联合灭火法。在单独采用一种方法达不到灭火目的，或灭火时间太长时，可将直接灭火法和隔绝灭火法联合起来运用，称为联合灭火法。归纳起来有以下几种：

①先隔绝，然后打开密闭墙用水直接灭火。

②包围缩小火区，然后进行封闭。

③移动密闭墙逐渐缩小火区，分段灭火。

④先封闭再灌浆灭火。

⑤封闭火区后注入惰性气体，加速灭火。

⑥封闭火区，采用均压（火区进风侧和回风侧的风压差接近于零）灭火。

三、矿尘防治

预防煤尘爆炸的技术措施

预防煤尘爆炸的技术措施主要包括防尘措施、防止煤尘引燃的措施和各报措施三个方面。

1）防尘措施

①煤层注水湿润煤体。在采煤和掘进之前，利用钻孔向煤层注入压力水，使水沿着煤层的层理、节理或裂隙向四周扩散并渗入到煤体的微孔中去，增加煤的水分，使煤体和其内部的原生煤尘都预先湿润。同时，使煤体的塑性增强，以减少采煤时生成煤尘的数量。这是防治煤尘的一项根本措施。

②采空区灌水。采空区灌水也是一种预先湿润煤体的防尘方法，当采用下行垮落法分层开采活煤层、近距离且无隔水层法开采煤层群或急倾斜水平分层法采煤时，可以利用往采空区灌水的方法，以润湿下分层下组煤的煤层，防止开采时生成大量的煤尘。

③湿式打眼。在工作面使用电钻或风钻打炮眼时，将压力水经过钻杆中央的水孔送到炮眼底部，将粉尘湿润后从炮眼中冲洗出来，从而达到降尘的目的。

④水封爆破和水炮泥。水封爆破和水炮泥都是由钻孔注水湿润煤体演变而来的，它是将注水和爆破联合起来，不仅起到消除炮烟和防尘作用，而且还提高了炸药的爆破效果。

⑤喷雾洒水降尘。喷雾撒水是将压力水通过特制的喷嘴喷出，使水流雾化成细小的水滴散布在空气中，将漂浮的尘粒湿润下沉，防止飞扬。喷雾洒水简单方便，广泛应用于采掘机械切割、工作面爆破、煤炭装载、运输转载、液压支架前移、单体支柱放顶等井下作业过程中。

⑥合理的风速。风速同空气中含尘量的关系比较密切，风速太小，不能把悬浮的煤尘及时吹出工作面，使空气中含尘量增加；风速太大，虽然将浮尘吹走，但是也把大量的落尘吹扬起，增加工作面的煤尘浓度。因此，工作面的风速以控制在1.2—1.6m/s为宜。

⑦消除落尘。沉积在巷道四周的煤尘，一旦受到振动和冲击会再度飞扬起来，为煤尘爆炸创造条件。必须及时清除巷道中的浮煤，清扫或冲洗沉积煤尘，定期散布岩粉，定期对主要大巷刷浆。

2）防止煤尘引燃的措施。防止煤尘引燃的措施与防止瓦斯引燃的措施基本相同，参见“矿井瓦斯防治”。

3）隔爆措施。隔爆措施就是将已发生的煤尘爆炸或瓦斯煤尘爆炸限制在一定区域，尽量减少爆炸产生的危害而采取的技术措施。其主要措施是设置被动式隔爆装置和采用自动抑爆装置。

①被动式隔爆装置。被动式隔爆装置是借助于爆炸冲击波的动力使隔爆装置动作（岩粉槽、水槽破碎，水袋脱钩），并抛洒消焰剂形成抑制带，扑灭滞后于冲击波传播的爆炸火焰，以阻止爆炸的传播。最早采用的撒布岩粉和设置普通岩粉棚方法，虽然防止传播效果好，但岩粉暴露在潮湿空气中，极易受潮而失去消焰剂功效，频繁更换岩粉的工作量较大。因此我国矿山已几乎不采用这两种方法。在20世纪80年代，我国开发使用了隔爆水槽和隔爆水袋，以水为消焰剂，方便安装和使用，得到了广泛应用。

②自动抑制装置。自动抑爆装置的作用原理是：利用传感器测量煤尘爆炸所产生的各种物理参数并迅速转换成电信号，指令机构的演算器根据这些电信号准确地计算出爆炸火焰的传播速度，并在最恰当的时间发出动作信号，喷洒机构及时喷出消焰剂，准确可靠地扑灭爆炸火焰，阻止爆炸的传播。

四、矿井水灾防治

（1）透水预兆（征兆）

1.挂汗。积水区的水，在自身压力作用下，通过煤岩裂隙而在采掘工作面的煤岩壁上聚结成许多水珠的现象，叫挂汗。井下空气中的水分遇到低温的煤体，有时也可能聚结成许多水珠的现象。区别真假挂汗的方法是，仔细观察新暴露的煤壁面上是否潮湿，若潮湿则是透水预兆。

2.挂红。矿井水中含有铁的氧化物，在它通过煤岩裂隙而渗透到采掘工作面的煤岩体表面时，会呈现暗红色水锈，这种现象叫挂红。挂红是一种出水信号。

3.水叫。含水层或积水区内的高压水，向煤壁裂隙挤压时，与两壁磨擦会发出“嘶嘶”叫声，这就说明采掘工作面距积水区或其他水源已经很近了若是煤巷掘进，则透水即将发生，这时必须立即发出警报，撤出所有受水威胁的人员。

4.空气变冷。采掘工作面接近积水区域时，空气温度会下降，煤壁发凉，人一进入工作面就有凉爽、阴冷的感觉；但应注意，受地热影响较大的矿井地下水的温度偏高，当采掘工作面接近积水区时，气温反而升高。

5.出现雾气。当采掘工作面气温较高时，从煤壁渗出的积水，就会被蒸发而形成雾气。

6.顶板淋水加大。

7.顶板来压，底板鼓起。

8.水色发浑，有臭味。

9.采掘工作面有害气体增加，积水区向外散发出瓦斯、二氧化碳和硫化氢等有害气体。

10.裂隙出现渗水。如果出水清净，则离积水区较远；若浑浊，则离积水区已近。

11.无水陷落柱是否出现涌水。随着采掘工作面不断地进行掘进和回采，岩石应力受到破坏，造成巷道的底板和顶板出现裂隙，顶、底板含水层中的裂隙水从顶板或者底板中流出的现象，尤其是在陷落柱中，导通的垂距较大，沟通不同的含水层，在围岩应力遭到破坏后，陷落柱的胶结程度发生变化进而发生涌水现象。

井下防治水

防治矿井水灾的原则，是在保证矿井安全生产的前提下，以防为主，防治结合。矿井水灾的防治方法，可归纳为“查、探、放、截、堵、排、监”七个字的综合防治措施。

（2）井下探水

1、长探方面

1.采掘队组有义务加强对本工作面（巷道）内的设备的日常管理工作，不得损坏钻探设备。

2.掘进队组在接到通知后，必须停止掘进，清理完巷道迎头的浮煤浮矸，做好钻场和钻探设备存放硐室，安装好排水系统，做好探放水准备。

3.采煤工作面在回采前必须进行钻探，施工队组做好探水前的各项准备工作。

4.施工队负责落实矿部安排的探放水工作，积极组织，不得延误探放水时间。

5.探放水过程中，要严格落实探放水各项措施。

2、短探方面

掘进工作面为了弥补长探的不足，必须进行短探施工，短探设备为风钻或者锚索钻机，钻杆长度不低于6m，有施工队自行配备。

1.掘进工作面在掘进过程中，为了弥补长探的不足，必须坚持短探，并做好短探记录和各方的签字工作，以便查阅。

2.使用锚索钻机或者风钻进行短探工作。短探参数：设计3个钻孔，煤层中3个，两帮孔与巷道成30°夹角。坚持探6m，掘进2m。

3.采空区和水文地质情况不清的采掘工作面必严格执行短探措施。

五、矿井顶板事故防治

（1）采场局部冒顶的主要预防措施

1）防止煤壁附近冒顶，应及时支护悬露顶板，加强敲帮问顶。

2）炮采时合理布置炮眼，控制药量，避免崩倒支架。

3）防止两出口冒顶时，首先支架必须有足够强度，其次系统应具有一定阻力，防止老顶来压时推倒支架。

4）防止放顶线附近局部冒顶，要加强地质及观察工作，在大块岩石范围内加强支护，必要时用木支架代替单体金属支架。

5）随时注意地质构造的变化，采取相应措施。

2.采场大型冒顶的预兆及防治

（1）采场大型冒顶的预兆

采场大型冒顶一般包括老顶来压时的压垮型冒顶、直接顶导致的压垮型冒顶、大面积漏垮型冒顶、复合顶板推垮型冒顶和大块游离顶板旋转型冒顶等。一般大型冒顶主要预兆表现在以下几个方面：

1）顶板的预兆。顶板连续发出断裂声，这是由于直接顶和老顶离层或顶板断开而发出的响声。

2）两帮的预兆。由于压力增加，煤壁受压后，煤质变软，片帮增多。

3）支架的预兆。使用木制家时被大量折断。使用金属支柱时活柱快速下沉，连续发出“咯咯”声。

4）瓦斯涌出量增多，淋水加大。

（2）采场大型冒顶的主要防治措施

1）经常检查巷道支护情况，加强维护，发现有变形或折损的支架，应及时加固修复。

2）维修巷道时，必须保证在发生冒顶时有人员撤退的出口。独头巷道维护时，必须由外向里逐架进行。撤掉指甲钳，应加固工作地点支架。