煤矿安全新技术

煤矿安全新技术
第一章概述
矿井通风是矿井安全生产的基本保障。

矿井通风指借助于机械或自然风压，向井下各用风点连续输送适量的新鲜空气，供给人员呼吸，稀释并排出各种有害气体和浮尘，以降低环境温度，创造良好的气候条件，并在发生灾变时能够根据撤人救灾的需要调节和控制风流流动路线的作业。

20世纪80年代以来，随着煤矿机械化水平的提高，采煤方法、巷道布置及支护的改革，电子和计算机技术的发展，我国矿井通风技术有了长足的进步，通风管理日益规范化、系列化、制度化，通风新技术和新装备愈来愈多地投人应用。

以低耗、高效、安全为准则的通风系统优化改造在许多煤矿得以实施，使其能够更好地为高产、高效、安全的集约化生产提供安全保障。

第一节矿井通风系统的优化改造
矿井通风系统是向矿井各用风点供给新鲜空气、排出污风的通风方式(进＼回风井布置的方式一中央式、对角式、混合式)、通风方法(抽出式、压人式、抽压混合式)、通风网络(由风流流经的巷道及相关设施组成)和通风控制设施(通风构筑物)的总称。

近年来，为适应综合机械化采煤的要求，原煤炭工业部在总结建设经验，借鉴国外先进技术的基础上于1984颁发了《关于改革矿井开拓部署的若干技术规定》，作为新井建设、生产矿井技术改造和开拓延深的依据。

为适应生产集约化，开采深度增加、瓦斯涌出量大的情况，以“针对现实、着眼长远、因地制宜、对症下药、综合治理、节能增风”为指导思想，对数百对国有煤矿进行了通风系统优化改造，配合生产矿井井田合并、开采范围扩大和储量增多等改扩建工作。

这类通风系统优化改造主要有以下几个方面内容。

一、通风方式的改革
根据矿井的特点和需要，把中央式通风演变为中央一对角式混合通风系统。

为适应综采集约化生产，工作面单产超过1Mt／a的要求，对矿井采用分区域开拓。

因此，形成区域式通风系统，即每个区域均有一组进、回风井，各个区域采用相对独立的通风技术。

它具有通风
线路短、风阻小、区域间干扰小、安全性好，便于选择主要通风机，使其实现高效节能的特点，提高了矿井的通风能力和抗灾能力，适用于特大型矿井或因地质条件须把井田划为若干独立生产区域的矿井。

总之，新建大型矿井通风系统以对角式、分区式为主，改扩建的生产矿井以混合式为主，表1-1-1表示我国大型煤矿各类通风方式分布状况。

二、主要通风机的经济运行能力的提高
为提高主要通风机的经济运行能力，主要开展了以下工作。

(1)为适应通风系统的变化和生产集约化的要求，20世纪80年代以来，我国相继出现2K60系列和GAF系列的轴流式风机和G4-73与K4-73系列的离心式风机。

20世纪90年代，依托于国家“八五”关项目，研制出FD型的对旋式风机。

该系列风机具有能耗低、效率高的特点，因而迅速在我国煤矿推广。

在原煤炭部“九五”攻关项目中，无驼峰式轴流风机的研制成功增大了通风机的稳定工作区域。

(2)研制出离心式风机的调速装置，如可控硅调速、液力偶合器和变频调速装置。

(3)加强了通风机及其附属装置管理，减少风硐、风机内部以及扩散塔的阻力损失和漏风，提高了通风机运行效率。

在生产矿井进行老、旧机的运行状态改造中，主要查明了通风机特性与通风网络风阻特性匹配差，主要通风机选型偏大，风机转速偏高，电机容量偏大，使风机长期处于低效区运行等问题，提出一整套风机经济运行的办法，对老、旧风机进行多种方法的技术改造，如采取更换机芯、改造叶轮和叶片等办法提高风机运行效率。

三、采区通风系统优化布置
优化采区和工作面的通风布置，能有效提高通风能力和排出瓦斯的效果。

随着集约化生产和矿井向深部发展，采区和采煤工作面的绝对瓦斯涌出量剧增，要求采区和采煤工作面的通风能力迅速增大。

在采区的通风系统布置方面，出现了3条上山的布置方式，采区内有了独立的进风和回风上山，利于采区内采煤工作面和掘进工作面的独立通风，提高了采区的通风能力和风流的稳定性，也为保证采区的局部反风和作业人员的安全脱险提供了有利条件。

在采煤工作面的通风布置方面，在常规的U型通风布置的基础上，提出了U＋L型方式(或称尾巷布置方式)，改变了采空区的流场分布，较有效地防止了采煤工作面隅角瓦斯积聚，促进了采空区瓦斯的排放。

为了防止专用瓦斯排放巷瓦斯超限，又提出和采用了Y型的通风布置方式，单独供应新鲜风流直接稀释采空区涌出的瓦斯。

此外，还采用了W型和Z型等布置方式，在适宜条件下均取得了较理想的通风效果，大大地改善了采煤工作面的通风条件，保证了安全回采。

四、新型通风设施的使用
为适应矿井灾变时期风流控制的需要，研制出能在地面利用矿井环境监控系统或远程控制系统操纵井下主要风门的自动系统，解决了灾变时期，当矿工和救护人员难以到达灾区和烟流入侵区域而按救灾要求必须开启或关闭风门的难题。

第二节矿井通风装备和仪器仪表的改进
一、矿井环境监测系统的建立
20世纪80年代以来，在全国范围内，大中型矿井已普遍建立起矿井环境监测、监控系统。

对重点区域的通风参数和有害气体浓度的连续监测，对于及时连续了解通风系统的变化，发现事故隐患，进行灾变预警和救灾工作有重要意义。

在实际应用中，它对提高矿井安全生产水平和抗灾能力发挥了重要作用。

二、掘进通风装备系列化
掘进巷道的通风受环境条件和生产影响大，其可靠性差，常由于
局部通风机的停电和风筒的破损，造成掘进巷道内无风或风量不足而引起瓦斯积聚，是瓦斯爆炸的多发地区。

为了对掘进工作面进行有效地通风，保证局部通风机的连续运转，已开发出多种系列的新型局部通风机，包括高效节能的FD、FDⅡ、KDZ型对旋式局部通风机，无摩擦火花型FSD系列和安全摩擦火花型FDC系列局部通风机等。

在低瓦斯矿井普遍实现了采煤工作面与掘进工作面分别供电，局部通风机实行风电闭锁。

在高瓦斯矿井和突出矿井，实现了以局部通风机供电“三专两闭锁”为主的掘进安全技术装备系列化，确保了局部通风机的可靠运转和掘进巷道的稳定通风。

从1988年开始系列化装备工作，至1993年，在5年时间内，国有重点煤矿的瓦斯超限次数下降了33．2％，提高了掘进工作面的安全水平。

三、通风仪器、仪表的改进
随着电子技术和计算机技术的发展，各种类型的环境监测、监控系统，新型的具有多参数检测功能和智能化的气体浓度通风参数检测仪器仪表已应用于日常通风监测。

第三节矿井通风新技术
一、均压通风技术的发展
20世纪60年代以来，均压通风技术在控制采空区或火区漏风和自燃方面得到较广泛的应用，已取得较显著的效果。

其主要的优点是在不停产、不封闭的条件下，减少漏风和瓦斯涌出，抑制自燃、提高生产的安全性。

但在一些应用实践中，因对均压相关区域环境条件变化的影响分析不够，也出现了一些问题，如均压效果不佳，部分采空区自燃控制效果不好，在有煤层群的矿井，自燃由自燃煤层向其它煤层转移，甚至引发瓦斯爆炸事故。

应用均压通风技术多年的实践经验和教训显示，均压通风技术的应用必须加强管理，注意分析均压措施对相关区域的影响。

近年来，对均压通风技术的研究主要是研究各类均压通风方法对不同井下条件的适应性，并配合均压通风技术开发配套的均压监测、漏风通道检查装置，新型阻漏材料，阻漏方法以及均压自动调节等技术，提高了均压通风在采空区和火区用于减少漏风、防止自燃
的实际效果。

二、可控循环风技术
可控循环风技术自20世纪80年代起引入我国。

可控循环风技术即有计划地使生产区域部分回风返回该区域的进风流中，同时对通过该区空气的质量和流量进行监控，并采取相应的安全措施，以保证在正常或异常情况下，均符合《煤矿安全规程》对风流质量的要求。

应当指出，循环风是事故重大隐患之一，《煤矿安全规程》明令禁止。

对可控循环风尽管采取了相应的安全措施，并对空气的质量进行监控，但在保证正常情况下的安全比较容易，要保证各类异常情况下(如煤与瓦斯突出、积聚瓦斯排放、瓦斯异常涌出等)的安全性难度很大，要求装备可靠的环境监控系统和制定严格、规范的安全措施，并认真落实。

因此，可控循环风技术是一种严格控制使用的技术，即使不得不在矿井边远地区作为临时性措施，也必须慎用。

三、工作面下行通风技术
回采工作面的下行通风的主要优点是降低工作面温度，进风流避开采区运输巷，以避免运输机巷机电设备散热而增加进风流温度。

缺点是回风风流流经运输机巷，机电设备管理难度加大，其安全性降低。

因此，下行风一般在瓦斯涌出量低而地温高，机电设备多的矿井有所应用，但必须加强通风、瓦斯和机电设备防爆管理，以保证下行通风应用的安全性。

根据2001年版的《煤矿安全规程》的规定，有煤．(岩)和瓦斯(二氧化碳)突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。

五、矿井热害治理
矿井热害随开采深度及井下机电设备数量的增加而日趋严重。

矿井热害的处理一般采取降温技术，分为人工制冷降温和加强通风降温。

“六五”、“七五”期间我国在风温预测及降温方法研究方面取得重要进展。

在新汶孙村矿和平顶山八矿等热害严重矿井建立了井下和地面集中制冷系统。

近年来主要是通过风流与巷道围岩的热交换计算技术的改进，使风流降温的热负载计算更加准确，进而为优选制冷系统设备或制定通风降温方案提供了依据。

煤矿安全技术措施
1、爆破要求及放炮安全技术措施：
（1）放炮员要持证上岗，顶板下放炮严格执行《煤矿安全规程》第297～315条规定。

（2）放炮员要将药、雷管分放在火药箱内并加锁，严禁乱仍乱放。

放炮前要认真检查母线的连线是否完好，当班未完成的火药、雷管必须及时妥善保存。

（3）打眼、装药工要严格按爆破说明要求打眼和装药。

装药时要用木质炮棍将药轻轻的松入眼底，不得冲撞。

（4）装药和爆破前有下列情况之一的，严禁装药放炮：
a.工作面空顶距离不符合作业规程规定。

b.工作面风量不足。

c.爆破地点附近20m内风流中瓦斯浓度达到1.0%。

（5）放炮前，放炮母线必须扭结成短路、应把开关、电缆线、工具放到安全地点。

（6）放炮前，班组长必须亲自派专人在可能进入爆破地点的所有通
道上（安全地点）担任警戒工作。

（7）禁止明炮和糊炮。

（8）放炮器的把手必须由放炮员随身携带，不得转交他人。

严禁使用其它电源替代放炮器放炮。

（9）放炮时，班长必须将人员撤离300米以外的新鲜风流中，并清点人数，严格检查工作面的瓦斯情况，工作面电器设备的闭锁情况，确认无误后，方可下达命令。

放炮员要在放炮命令下达5秒钟后，方可放炮。

（10）放炮封泥应用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分应用粘土炮泥或用不燃性的、可塑性松散材料制成的炮泥封实。

严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮眼封泥。

（11）装配引药时必须避开一切导电体，选择干燥畅通安全可靠地点进行，且必须在警戒线以外。

（12）装药、连线放炮由专职放炮员一人操作，严禁违章操作，严禁非专职人员代替。

（13）炮眼的封泥长度按照《煤矿安全规程》第三百二十九条规定严格执行。

①炮眼深度小于0.6m时，不得装药、爆破；在特殊条件下，如挖底、刷帮、挑顶确需浅眼爆破时，必须制定安全措施，炮眼深度可以小于0.6m，但必须封满炮泥
②炮眼深度为0.6-1m时，封泥长度不得小于炮眼深度的1/2。

③炮眼深度超过1m时，封泥长度不得小于0.5m。

④炮眼深度超过2.5m时，封泥长度不得小于1m。

⑤光面爆破时，周边光炮眼应用炮泥封实，且封泥长度不小于0.3m。

（14）要严格执行“一炮三检”和“三人连锁”放炮制度的。

所谓“一炮三检”即装药前、放炮前、放炮后检查瓦斯；“三人连锁”即装药前、放炮员将警牌交给班长，由班长派人设警戒，下达放炮命令，并检查工作面支护、顶板情况，将自己携带的放炮命令牌交给瓦检员。

瓦检员经检查瓦斯、煤尘合格后，将自己携带的放炮命令牌交给放炮员，放炮员发出警（吹哨或喊话）5秒钟，确定工作面人员全部撤止安全地点后，进行放炮，放炮后，三牌各归原主。

（15）严禁在瞎炮眼上，残眼上重新打眼放炮。

（16）严禁用尖镢，洋镐等工具掏挖去处理瞎炮。

（17）严禁用手去拔出雷管的脚线。

打眼工必须严格把质量关，每次打眼前必须先瞄准中线后打眼，每百米偏差不得超过0.3米，放炮员必须经安全科培训，取得放炮员合格证方可上岗作业
2、支架、拆架安全技术措施：
(1)、支架时必须选好地形，挖掉活煤，活矸，将架腿打在底板上，决不允许打在浮煤上。

(2)、架腿大头向上，小头向下，呈75—800 形状，架梁要平直。

(3)、用大头铣子把支架的两头与卷帮打架并与顶板封实。

(4)、拆架时首先要观察该架上部承受的重量，并敲打一下架腿是否
受力。

(5)、根据情况确实可拆，先必须挖掉支架上面的活矸活石，如果该架的办法在该架前后再重新支架。

(6)、拆架时尽量使用调度绞车，尽量避免用人力站在支架下面拆架。

3、预防冒顶、片帮安全技术措施：
（1）、根据开采煤层的生产技术条件，选择科学合理的采煤方法和工艺，是控制和防治回采工作面冒顶事故的技术关键。

（2）、煤炭生产工作中，要认真做到加强矿井生产地质工作，了解顶底板岩性、组成、地质构造等因素的具体情况作为编制采区设计、作业规程的依据，针对不同地质条件选择合理的巷道断面尺寸和断面形状，进行不同的开采、支护方式。

（3）、掘进工作面，做到及时支护，推广采用超前探梁支护或打临时支柱及时支护，减少空顶作业。

（4）、回采工作面上、下出口处要有特殊支架。

一般要求在上、下出口范围内架设抬棚或木垛等，加强维护。

（5）、防止放炮倒棚子。

炮眼要布置合理，装药量适当，严格支护质量。

（6）、采取正确的回柱操作方法，防止顶板压力向局部支柱集中；严格执行作业规程和各项顶板管理制度。

（7）、开展顶板观测工作，掌握顶板活动规律，进行预测预报工作。

（8）、巷道掘进通过老巷、断层破碎带及淋水等时，应制定专项措
施加强支护。

（9）、加快支护改革，改善采煤工作面支护手段。

单体液压支柱具有初撑力高、可缩量大、阻力可靠等优点，能有效地支撑直接顶板，防止直接顶板的离层。

煤矿应克服资金困难，积极创造条件进行支护更新换代，以改善采煤工作面支护手段。

（10）、应按《煤矿安全规程》规定，不断进行检查和维修巷道。

4、通风系统安全技术措施：
（1）、采掘工作面的进风流中氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%。

（2）、通风系统要稳定可靠，工作面配风量要达到本规程确定风量要求，并必须满足将工作面瓦斯稀释至1.0%以下。

若工作面瓦斯绝对涌出量增加，通风部门应及时调整工作面风量，确保安全生产。

（3）、工作面回风、运输两巷，不得码放过多的材料，保证有效通风断面大于设计断面的2／3。

（4）、严格执行瓦斯、二氧化碳和其它有害气体检查制度。

工作面必须按要求配齐瓦检人员，按规定进行工作面测风和瓦斯检查工作。

瓦斯、二氧化碳、一氧化碳的检查每班不得少于三次。

必须加强工作面上隅角等不安全地点的瓦斯监测和通风管理工作，防止瓦斯积聚。

（5）、主扇的负压满足矿井通风阻力的要求，无论是最大负压或最小负压均工作在主扇的稳定区
（6）、贯通巷道时，必须由专人在现场统一指挥，停掘的工作面必
须保持正常通风，设置栅栏及警标，经常检查风筒的完好状况和工作面及其回风流中的瓦斯浓度，瓦斯浓度超限时，必须立即处理。

5、瓦斯安全管理技术措施：
（1）、所有入井人员严禁携带烟草及点火物品入井，严禁穿化纤衣服。

入井人员所配戴的矿灯、自救器要保证台台完好，无失爆、失效，便携式瓦斯报警仪必须保证灵敏可靠。

（2）、井下各工作面必须执行“一炮三检”，严禁空班漏检；
（3）、队长、工程技术人员、工班长、采煤机司机、电工下井时，必须携带便携式甲烷检测仪，必须配备专职的持证瓦斯员上岗，不得他人代替工作；
（4）、加强局扇管理工作，局扇安装位置应距回风巷道口10m以上，风筒口到工作面距离要在作业规程中明确规定；
（5）、加强通风。

保证井下各用风地点有足够的风量，坚持测风制度，及时调节风量，维护好主要进、回风巷道，使其保持原设计断面，以减少矿井通风阻力；
（6）、加强通风设施管理，经常检查井下通风设施，对损坏的通风设施及时维修，保证设施完好合格；
（7）、工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施进行处理。

（8）、工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，
撤出人员，进行处理。

（9）、工作面及其巷道内，体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。

（10）、严禁工作人员在工作面拆卸矿灯和更换零件。

（11）、及时封闭废巷和采空区，减少矿井漏风，对长度大于6m的不通风或通风不良的独头巷道要设栅栏或密闭，以免人员误入引起中毒或窒息事故；
（12）、采掘工作面实现独立通风，个别掘进工作面布置独立通风有困难时，可采用串联通风，进入串联工作面的风流中，要安装瓦斯报警断电仪，且风流中瓦斯和CO2浓度必须控制在0.5％以下；
（13）、加强局扇管理，减少风筒漏风，局扇要执行双闭锁，既瓦斯电、风电闭锁；
（14）、坚持使用水炮泥，炮眼布置、深度、装药量、封泥长度符合《煤矿安全规程》和《作业规程》则规定，井下严禁放明炮、糊炮，以免放炮引起瓦斯爆炸；
（15）、发现失爆设备必须更换或检修；
（16）、井下各工作面必须配备足够的瓦斯报警仪和瓦斯断电仪。

（17）、矿井必须建立瓦斯、二氧化碳和其他有害气体检查制度，并遵守下列规定：
①矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班长、流动电钳工下井时，必须携带便携式甲烷监测仪。

瓦
斯检查工必须携带便携式光学甲烷检测仪。

安全监测工必须携带便携式甲烷监测报警仪或便携式光学甲烷监测仪。

②瓦斯检查人员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度，并认真填写瓦斯检查班报。

每次检查结果必须记入瓦斯检查班报手册和检查地点的记录牌上，并通知现场工作人员。

6、防尘安全技术措施：
（1）、必须建立完善的洒水系统，没有防尘供水管路的采掘工作面不得生产，及时清除巷道中的浮煤，积聚的煤尘定期用水冲洗；开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施。

矿井的两翼、相邻的采区、相邻的煤层、相邻的采煤工作面间，煤层掘进巷道同与其相连的巷道间，煤仓同与其相连通的巷道间，采用独立通风并有煤尘爆炸危险的其他地点同于其相连通的巷道间，必须用水棚或岩粉棚隔开。

（2）、喷雾降尘：在运输系统各装载点安设喷雾装置进行喷雾降尘，各工作面均采用湿式打眼，水炮泥封孔，放炮后喷雾降尘；
（3）、洒水降尘：在运输大巷，回风大巷、掘进工作面、采煤工作面运、回风顺槽等安装洒水降尘系统进行防尘；
（4）、冲洗煤尘：在运输大巷、回风大巷、掘进工作面，采煤工作面运、回风顺槽定期清扫冲洗煤尘；
（5）、个体防护：井下所有工种都必须佩戴防尘口罩，防止煤尘吸入危害健康；
（6）、采掘工作面的风量、风速要适宜，以防止煤尘二次扬起。

（7）、掘进井巷时，必须采取湿式打眼，冲洗井壁相帮、水炮泥、爆炸喷雾、装岩（煤）洒水和净化风流等综合防尘措施。

7、隔爆安全技术措施：
为防止爆炸由局部扩大为全矿性灾难的发生，隔爆水袋必须按规定进行安设，并有足够的数量，水容量符合要求。

（1）、水袋棚的结构
水袋棚由固定于巷道顶部的水袋架和悬挂在水袋架子上盛满水的水袋组成。

（2）、水袋棚的布置
在运输大巷和回风大巷布置主要隔水袋棚，在采面进、回风顺槽，掘进工作面布置辅助隔水袋棚。

（3）、隔爆水袋棚的要求
①、主要隔爆水袋棚的用水量为400L/m2，辅助棚为200L/m2
②、水袋棚的排间距为1.2~1.5m，主要隔爆棚区长度不小于30m，辅助棚区不小于20m。

③、水袋棚距离顶梁（无支架时为顶板）两帮（支柱）间不得小于100mm，距巷道轨面不小于1.8m，棚组内的各排水棚的安装高度要保持一致。

④、水棚应设在巷道的直线段内，与巷道交岔口转变处之间的距离不小于50m。

⑤、棚的给水系统将清水管路铺设至水袋棚处，安装阀门，用软管给水袋加水。

8、电器安全技术措施：
（1）、供电系统应安装漏电装置。

向移动高压电力设备供电的变压器应采用中性点不直接接地方式，且中性线不得引出；当采用中性点经限流电阻接地方式供电时，必须将变压器接地和移动设备外壳用架空线或电缆接地线连接起来。

向固定设备供电的变压器，一般采用中性点直接接地方式，固定设备外壳必须直接重复接地。

（2）、在带电导线、电气设备及油开关附近，不得有引起电气火灾的热源。

（3）、每班必须安排专职电工进行电器设备的完好处理，机电队长负责监督检查，达不到完好标准有权停止生产。

（4）、机电设备防护设施必须齐全完好，否则立即更换。

（5）、严禁带电检修、搬移设备。

搬移时必须将所有的开关把手打在断电位置，并挂上“有人作业、不得送电”的标志牌。

（6）、机电设工种人员和机械设备司机必须坚持上岗，非专职人员不得擅自操作，转载机的停开必须以电铃为信号进行联系，并规定；一声停，二声开，机投机尾必须打好压柱，拆除、移动时必须断电，严禁带电作业，严禁人员乘坐，严禁用拉运物料和设备。

司机严禁站坐在设备正前方操作，操作时必须注意力集中，发现问题必须停机由专人处理。

（7）、电缆和风筒等易燃物品应分挂在巷道两边，相互之间应保持。