礦山安全技術(shù)課后習題

第一章礦井瓦斯

1.什么是礦井瓦斯？

礦井瓦斯是煤礦生產(chǎn)過程中，從煤、巖內(nèi)涌出的以甲烷為主的各種有害氣體的總稱。

2.試述瓦斯的主要物理及化學性質(zhì)。了解這些性質(zhì)對于預防處理瓦斯危害有何意義？

瓦斯的化學名甲烷，是無色、無味、無毒的氣體?？梢栽谖⑿〉拿后w孔隙和裂隙里流動。密度比空氣輕，若

巷道上部有瓦斯源，風速低時，容易在頂板附近形成瓦斯積聚層。微溶于水。

甲烷雖然無毒，但是超過一定量時，能使空氣中氧濃度大大下降。通風不良的巷道，往往積存大量瓦斯。若

貿(mào)然進入，容易造成昏迷、窒息。

適當濃度能燃燒和爆炸。采掘生產(chǎn)過程中，條件適合時，會發(fā)生瓦斯噴出或煤與瓦斯突出。

煤層及其頂?shù)装鍑鷰r中所含瓦斯是重要的礦物資源之一。

3.瓦斯是如何生成的，而煤內(nèi)實際含有的瓦斯量是否等于生成量？

煤層內(nèi)瓦斯是腐植型有機物在成煤過程中生成的。第一階段微生物化學成氣時期，在植物沉積成煤初期的泥

炭化過程中，有機物在隔絕外部氧氣進入和溫度不超過65'C的條件下，被厭氧微生物分解為CH4、CO2和H2O。

第二階段為煤化變質(zhì)作用時期，隨著煤系地層的沉降及所處壓力和溫度的增加，泥炭轉(zhuǎn)化為褐煤并進入變質(zhì)作用

時期，有機物在高溫、高壓作用下，揮發(fā)分減少，固定碳增加，這時生成的氣體主要是CH,和CO?。

瓦斯生成量隨著煤的變質(zhì)程度增高而增多。地質(zhì)構(gòu)造的形成和變化過程中，瓦斯本身在其壓力差和濃度差的

驅(qū)動下進行運移，一部分或大部分瓦斯擴散到大氣中，或轉(zhuǎn)移到圍巖內(nèi)。所以，不同煤田或同一煤田不同區(qū)域煤

層的瓦斯含量差別可能很大。煤內(nèi)實際含有的瓦斯量也不等于生成量。

4.瓦斯在煤內(nèi)存在的形態(tài)有那些？相互之間有何關(guān)系？主要存在形態(tài)是什么？

瓦斯能以游離和吸附兩種狀態(tài)存在于煤體內(nèi)。

煤體中的瓦斯含量是一定的，但以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存在的瓦斯量是可以相互轉(zhuǎn)化的，這取決于溫度和壓力

以及煤中水分等條件的變化。

煤層內(nèi)的瓦斯主要是以吸附狀態(tài)存在，游離態(tài)瓦斯只占總量的10%左右。在斷層，大的裂隙、孔洞和砂巖內(nèi)，

瓦斯主要以游離態(tài)賦存。

5.怎樣確定瓦斯風化帶的深度？確定瓦斯風化帶深度有何實際意義？

瓦斯風化帶下界深度可以根據(jù)下列指標中的任何一項確定。

(1)煤層的相對瓦斯涌出量等于2~3〃，“處；(2)煤層內(nèi)的瓦斯組分中甲烷及重燒濃度總和達到80%；(3)煤層

內(nèi)的瓦斯壓力為0.1-0.15MPa；(4)煤的瓦斯含量達到下列數(shù)值處：長焰煤氣煤

l.5~2.0/"(C.M.),肥煤與焦煤2.0~2.5〃J”(CM),瘦煤2.5~3.0/〃(C.M.),貧煤3.0~4.0/"(C.M.),無煙煤

5.0~7.0n?〃(C.M.),

掌握本煤田煤層瓦斯垂直分帶的特征，是搞好礦井瓦斯涌出量預測和H常瓦斯管理工作的基礎(chǔ)。

6.影響煤層瓦斯含量的因素有哪些？

(1)煤的吸附性能，煤的吸附性能主要取決于煤化程度，一般而言，煤化程度越高，存儲瓦斯的能力越強；另

一方面，煤化程度越高，成煤過程中瓦斯生成量也越大；

(2)煤層露頭，煤層有露頭或者在沖擊層下有露頭，煤層中瓦斯含量低，反之，則高；

(3)煤層埋藏深度，煤層埋藏越深，煤層中的瓦斯向地表運移距離就越長，煤層透氣性降低，瓦斯散失就越困

難，瓦斯含量增加；

(4)圍巖透氣性，圍巖透氣性越好，瓦斯含量就越?。环粗?，則大。

(5)煤層傾角，煤層埋藏深度相同時，傾角越大，瓦斯含量就越低；

(6)地質(zhì)構(gòu)造，封閉型地質(zhì)構(gòu)造有利于瓦斯的儲存，而開放型地質(zhì)構(gòu)造有利于瓦斯的排放；

(7)水文地質(zhì)條件，較大含水層裂隙或流通的地下水通過，經(jīng)漫長的地質(zhì)年代，能帶走大量的瓦斯。地下水活

躍的地區(qū)，可帶走圍巖中的可溶性物質(zhì)，增加煤系地層透氣性，有利于瓦斯的流失。

7.測定煤層瓦斯壓力有何意義？

煤層瓦斯壓力是決定煤層瓦斯含量、瓦斯流動動力高低以及瓦斯動力現(xiàn)象的基本參數(shù)。在研究與評價瓦斯含

量、瓦斯涌出、瓦斯流動、瓦斯抽放與瓦斯突出問題時，都要事先掌握準確的瓦斯壓力數(shù)據(jù)。一般情況下，未受

采動影響的煤層內(nèi)的瓦斯壓力，隨著深度的增加而有規(guī)律的增加，可以大于、等于、或小于靜水壓力。

8.為什么瓦斯能連續(xù)、持久地從煤內(nèi)涌出？

在煤層中或其附近進行采掘工作時，在采動影響下煤巖的原始狀態(tài)受到破壞，發(fā)生破裂、卸壓膨脹變形、地

應力重新分布等變化，部分煤巖的透氣性增加。游離瓦斯在其壓力作用下，經(jīng)由煤層的裂隙通道或暴露面滲流出

并涌向采掘空間。隨著游離瓦斯的流出，煤體里面的瓦斯壓力下降，這就破壞了原有的動態(tài)平衡，一部分吸附瓦

斯將解吸轉(zhuǎn)化為游離瓦斯并涌出。隨著采掘工作的不斷擴展，煤體和圍巖受采動影響的范圍不斷擴大，瓦斯動態(tài)

平衡破壞的范圍也不斷擴展。所以瓦斯能長時間地，持久地從煤體中釋放出來，這是瓦斯涌出的基本形式。

9.瓦斯涌出量與瓦斯含量在數(shù)值上是否相等？

數(shù)值不相等。因為瓦斯涌出量中除開采煤層涌出的瓦斯外，還有來自鄰近層和圍巖的瓦斯，所以瓦斯涌出量

一般要比瓦斯含量大。

10.影響瓦斯涌出量的因素有哪些？

(一)自然因素：

(1)煤層和圍巖的瓦斯含量。它是決定瓦斯涌出量多少的最重要因素。單一-薄煤層和中厚煤層開采時，瓦斯主

要來自煤層暴露面或采落的煤炭，煤層瓦斯含量越高，開采時瓦斯涌出量也越大.在開采層附近賦存有瓦斯含量

大的煤層時，受采動影響，采空區(qū)上下形成大量裂隙，瓦斯就會流向采空區(qū)，進入生產(chǎn)空間。

(2)地面大氣變化。它對采空區(qū)或坍冒處瓦斯涌出的影響比較顯著。

(二)開采技術(shù)因素：

(1)開采規(guī)模。開采規(guī)模指開采深度、開拓與開采范圍和礦井產(chǎn)量。開采深度的增加，相對瓦斯涌出量增大。

開拓與開采范圍越廣，煤巖暴露面越大，涌出量也就越大。

(2)開采順序與回采方法。首先開采的煤層瓦斯涌出量大。采空區(qū)丟失煤炭多，回采率低的采煤方法，采區(qū)瓦

斯涌出量大。陷落法比充填法涌出量大。周期來壓時，涌出量大。

(3)生產(chǎn)工藝。初期瓦斯涌出量大，然后大致按指數(shù)函數(shù)關(guān)系逐漸衰減。落煤時瓦斯涌出量增大，增大值與落

煤量、新暴露煤面大小和煤塊的破碎程度有關(guān)。綜合機械化工作面推進速度快，產(chǎn)量高，在瓦斯含量大的煤層內(nèi)

工作時，瓦斯涌出量很大。

(4)風量變化。礦井風量變化時，瓦斯涌出量和風流中的瓦斯?jié)舛葧l(fā)生擾動，但很快會轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环€(wěn)定狀態(tài)。

(5)采區(qū)通風系統(tǒng)。采區(qū)通風系統(tǒng)對采空區(qū)內(nèi)和回風流中瓦斯?jié)舛确植加兄匾绊憽?/p>

(6)采空區(qū)的密閉質(zhì)量。若封閉的密閉墻質(zhì)量不好，或進、回風側(cè)的通風壓差較大，就會造成采空區(qū)大量漏風,

使礦井的瓦斯涌出量增大。

11.怎樣從開采技術(shù)因素方面降低瓦斯的涌出量和瓦斯涌出的不均勻性？

瓦斯涌出量大的煤層群同時回采時，如有可能應先回采瓦斯含量小的煤層，同時采取抽放鄰近層瓦斯的措施。

盡可能的均衡生產(chǎn)，錯開相鄰工作面的落煤、放頂時間。

12.地面大氣壓和風量變化對瓦斯涌出的影響如何？

地面大氣壓突然下降時，瓦斯積存區(qū)的氣體壓力將高于風流的壓力，瓦斯就會更多地涌入風流中，使礦井的

瓦斯涌出量增大。反之，減少。

無鄰近層的單一煤層回采時，瓦斯主要來自煤壁和采落的煤炭，采空區(qū)積存瓦斯量不大。回風流中的瓦斯?jié)?/p>

度隨風量減少(增加)而增加(減少)。煤層群開采和綜采放頂煤工作面的采空區(qū)內(nèi)、煤巷的冒頂孔洞內(nèi)，往往積存大

量高濃度的瓦斯。風量增加時，絕對瓦斯涌出量迅速增加，經(jīng)過一段時間，恢復原有值，回風中瓦斯?jié)舛炔沤档?/p>

原值以下。峰值濃度和瓦斯涌出量變化決定于采空區(qū)的范圍、采空區(qū)的瓦斯?jié)舛?、漏風情況和風量調(diào)節(jié)的快慢與

幅度。

13.測定瓦斯涌出來源有何實際意義？如何測定？

為了有效治理瓦斯，每一個礦井都要掌握影響瓦斯涌出量的主要因素和各涌出來源在總量中所占的比重，這是

礦井風量分配和日常瓦斯治理工作的基礎(chǔ)。

測定方法是同時測定全礦井、各回采區(qū)和各掘進區(qū)的絕對瓦斯涌出量。然后分別計算出各回采區(qū)、掘進區(qū)和

已采區(qū)三者的比例。測定回采區(qū)或掘進區(qū)的瓦斯涌出量時，要分別在各區(qū)進、回風流中測瓦斯?jié)舛群屯ㄟ^的風量,

回風和進風絕對瓦斯涌出量的差值，即為該區(qū)的絕對瓦斯涌出量。

14.礦井瓦斯等級分幾級？如何鑒定礦井的瓦斯等級？

(1)低瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10m3〃且礦井絕對瓦斯涌出量小于或等于40m3/mm.

(2)高瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量大于10機3〃或礦井絕對瓦斯涌出量大于40〃?3/min：

(3)煤與瓦斯突出礦井。

等級鑒定：

(1)鑒定時間和基本條件。應在正常生產(chǎn)的條件下進行。七八月份絕對瓦斯涌出量大時進行。

(2)測點選擇和測定內(nèi)容及要求。測點應布置在每一通風系統(tǒng)的主要通風機的風響、各水平、各煤層和各采區(qū)

的回風道測風戰(zhàn)內(nèi)。測定內(nèi)容為風量和風流中瓦斯?jié)舛?。每一測定班的測定時間應選在生產(chǎn)正常時刻，并盡可能

在同一時刻進行測定工作。

(3)礦井瓦斯等級的確定。礦井瓦斯等級以最大的相對瓦斯涌出量和有、無煤與瓦斯突出，按分級標準確定。

正在建設(shè)中的礦井，也應該進行瓦斯等級的鑒定，如果鑒定結(jié)果，特別是在煤層揭開以后，實際的瓦斯涌出量超

過原設(shè)計確定的等級時，應提出修改礦井瓦斯等級的專門報告，報原設(shè)計審批單位批準。

15.正在建設(shè)中的新井和生產(chǎn)萎縮的老礦井的相對瓦斯涌出量能否反映礦井的瓦斯危險程度？為什么？

(1)礦井達產(chǎn)之前，絕對瓦斯涌出量隨著開拓范圍的擴大而增加。絕對瓦斯涌出量大致正比于產(chǎn)量，相對瓦斯

涌出量數(shù)值偏大而沒有意義。

(2)礦井達產(chǎn)后，絕對瓦斯涌出量基本隨產(chǎn)量變化并在一個穩(wěn)定數(shù)值上下波動。對于相對瓦斯涌出量來說，若

瓦斯主要來源于采落的煤炭，絕對瓦斯涌出量受影響明顯。若瓦斯來源于采空區(qū)和圍巖，相對瓦斯涌出量變化明

顯。

(3)開采工作逐漸收縮時，絕對瓦斯涌出量又隨產(chǎn)量的減少而減少，并最終穩(wěn)定在某一數(shù)值，這是由于巷道和

采空區(qū)瓦斯涌出量不受產(chǎn)量減少的影響，這時相對瓦斯涌出量數(shù)值又會因產(chǎn)量低而偏大，再次失去意義。

16.預防和治理瓦斯噴出的主要技術(shù)措施有哪些？

預防瓦斯噴出，首先要加強地質(zhì)工作，查清楚施工地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、斷層、溶洞的位置、裂隙的位置和走向、

以及瓦斯涌出量和壓力等情況，采取相應的預防或處理措施。一般分以下兩種情況：

(1)當瓦斯噴出量和壓力都不大時，用黃泥或水泥沙漿等充填材料堵塞噴出口。井筒和巷道底板的小型噴出，

多采用這種防治措施。

(2)當瓦斯壓力和噴出量較大時，就在可能的噴出地點附近打前探鉆孔，查明瓦斯的積存范圍和瓦斯壓力。如

果瓦斯壓力不大，積存量不多，可以通過鉆孔，讓瓦斯自然排放到回風流中。如果自然排放量較大，有可能造成

風流中瓦斯超限時，應將鉆孔或巷道封閉，通過瓦斯管把瓦斯引排到適宜地點或接入抽放瓦斯管路，將瓦斯抽到

地面。

前探鉆孔的要求？

(1)立井和石門掘進揭開有噴出危險的煤層時，在該煤層10m以外開始向煤層打鉆。鉆孔直徑不小于75mm,

鉆孔數(shù)不少于3個，并全部穿透煤層。(2)在瓦斯噴出危險煤層中掘進巷道時，可沿煤層邊掘進邊打超前孔，鉆孔

超前工作面不得少于5m?？讛?shù)不得少于3個，鉆孔控制范圍要超出井巷側(cè)壁2~3m。(3)巷道掘進時，如果瓦斯將

由巖石裂隙、溶洞以及破壞帶噴出時，前探鉆孔直徑不得小于75mm,孔數(shù)不少于2個，超前距不小于5m。

17.煤與瓦斯突出有何特點和危害？

煤礦地下采掘過程中，在極短的時間內(nèi)，從煤、巖內(nèi)以極快的速度向采掘空間內(nèi)噴出煤和瓦斯的一種動力現(xiàn)

象，稱為煤與瓦斯突出。它所產(chǎn)生的高速瓦斯流能夠推毀巷道設(shè)施，破壞通風系統(tǒng)，甚至造成風流逆轉(zhuǎn)；噴出的

瓦斯由幾百到幾萬機)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、巖由幾千噸到萬噸

以上，能夠造成煤流埋人；猛烈地動力效應可能導致冒頂和火災事故的發(fā)生。

煤礦內(nèi)單純的巖石與瓦斯突出發(fā)生于井田深部開采時，近年有逐步增多的趨勢。

突出的外部特征是：(1)突出的煤、巖在高壓氣流搬運過程中，呈現(xiàn)分選性堆積，即近處塊度大，遠處粒度小，

堆積坡度小于煤的自然安息角；(2)突出過程中煤巖進一步被粉碎，產(chǎn)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)突出的相對瓦斯涌出量可以大于煤層的瓦斯含量。

煤層平巷、煤層上、下山突出次數(shù)較多，但強度小。石門揭煤時發(fā)生突出次數(shù)少但強度大。

18.煤與瓦斯突出的機理是什么？

多數(shù)人認為，突出是地壓、瓦斯、煤的力學性質(zhì)和重力綜合作用的結(jié)果。

在回采和掘進工作面前方煤層內(nèi)形成所謂“極限應力狀態(tài)區(qū)”，該區(qū)內(nèi)煤層的完整性遭到破壞，但與圍巖還保

持著力學上的聯(lián)系。煤層的穩(wěn)定性由煤層內(nèi)部向外逐漸下降，透氣性則逐漸增加，游離瓦斯含量增高，產(chǎn)生了沿

巷軸方向的瓦斯壓力梯度，此時的煤壁強度已處于一觸即潰的極限狀態(tài)。

當工作面瞬間向前推進，或煤層、圍巖的強度發(fā)生變化，或煤層突然卸壓、增壓等情況下，處于極限應力狀

態(tài)的部分煤體突然破碎卸壓，發(fā)生巨響和沖擊。

19.突出的一般規(guī)律有哪些？如何確定礦井和煤層是否屬于有突出危險？

(1)突出發(fā)生在一定的采掘深度以后。

(2)突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造附近，如斷層、褶曲、扭轉(zhuǎn)和火成巖侵入?yún)^(qū)附近。

(3)突出多發(fā)生在集中應力區(qū)，如巷道的上隅角，相向掘進工作面接近時I煤層留有煤柱的相對應上、下方煤

層處，回采工作面的集中應力區(qū)內(nèi)掘進時，等等。

(4)突出次數(shù)和強度，隨著煤層厚度、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)突出與煤層的瓦斯含量和瓦斯壓力之間沒有固定的關(guān)系。瓦斯壓力低、含量小的煤層可能發(fā)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(jié)果。

(6)突出煤層的特點是強度低，而且軟硬相間，透氣系數(shù)小，瓦斯的放散速度高，煤的原生結(jié)構(gòu)遭到破壞，層

理紊亂，無明顯節(jié)理，光澤暗淡，易粉碎。

(7)大多數(shù)突出發(fā)生在放炮和落煤工序。

(8)突出前常有預兆發(fā)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，煤塊迸出；破裂聲，

煤炮聲，悶雷聲；煤質(zhì)干燥，光澤暗淡，層理紊亂；瓦斯增大或忽大忽小；煤塵增多；氣壓降低；頂鉆或夾鉆，

等等。

(9)突出的氣體主要是甲烷，個別礦區(qū)突出氣體是二氧化碳。

(10)突出危險區(qū)呈帶狀分布。

(11)煤自重的影響。上山掘進比下山掘容易突出，突出次數(shù)隨著煤層傾角增大而增多。

(12)突出危險性隨著有硬而厚的圍巖存在而增高。

(13)石門揭煤突出危險性最高，煤平巷掘進突出次數(shù)最多。

“四位一體”的防突措施:1、突出危險性預測，2,防治突出措施，3、防治突出措施的效果檢驗，4、安全防護

措施。

“四位一體”的防突措施的實施程序，首先經(jīng)突出區(qū)域預測，把煤層劃分為突出和非突出煤層；再經(jīng)過區(qū)域

預測把突出危險煤層劃分為突出危險、威脅和無突出危險區(qū)，最后經(jīng)工作面突出危險性預測把工作面劃分為突出

和無突出危險工作面。只對前者采取防突措施、并在措施執(zhí)行后進行防突效果檢驗。對突出煤層的突水威脅區(qū)，

僅采取安全措施，但應根據(jù)煤層的突出危險程度、工作面每推進30~100m,應用工作面突出危險性預測方法連續(xù)

進行不少于兩次的驗證性預測，其中任何一次驗證為有突出危險時，該區(qū)域即改劃為突出危險區(qū)。

20.為什么開采保護層是有效的預防突出的措施？

開采保護層，被保護層將發(fā)生以下變化：

(1)地壓減小，彈性潛能得以緩慢釋放。(2)煤層膨脹變形，形成裂隙與孔道，透氣系數(shù)增加。所以被保護層內(nèi)的瓦

斯能大量排放到保護層的采空區(qū)內(nèi)，瓦斯含量和瓦斯壓力都明顯下降。(3)煤層瓦斯涌出后，煤的強度增加。

所以保護層開采后，不但消除或減少了引起突出的兩個重要因素：地壓和瓦斯，而且增加了抵御突出的能力

因素——煤的機械強度。

21.開采保護層時必須注意什么？

(1)如煤層群中有兒個保護層時，應首先考慮上保護層。不但符合由上而下的開采順序，而且突出危險層同水

平的巷道能位于保護范圍內(nèi)。如果不得不開采下保護層時，要防止采動影響而破壞未開采煤層結(jié)構(gòu)。

(2)礦井中所有的煤層都有突出危險時，可選擇突出危險程度較小的煤層作為保護層，但在此保護層的采掘過

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，

可使用刨煤機等采煤機械。

(4)開采保護層時，應同時抽放被保護層的瓦斯。

22.震動放炮預防突出的作用是什么？進行震動放炮要注意那些事項？

震動放炮是采用增加炮眼數(shù)和裝藥量，一次爆破揭穿煤層并成巷的爆破方法。在此情況下，因爆破震動，圍

巖應力和瓦斯壓差急劇變化，創(chuàng)造了最有利的突出條件。所以震動爆破的作用是一種人為地誘使突出發(fā)生的措施,

而不是防止突出的方法。

采用震動放炮，應注意下列事項：

(1)震動放炮時，應將井下人員撤至地面。為了少影響生產(chǎn)，一般在交接班時放炮；(2)放炮時應將放炮區(qū)或全

井斷電，進風系統(tǒng)內(nèi)不得有火源存在，以免引燃瓦斯；(3)放炮半小時后由救護隊進入檢查。具有延期突出的礦井,

進入的時間還要加長；(4)為了限制突出的波及范圍，可在距離工作面4~5m處，壘起高不小于1.5m的葉石堆或高

至頂板的木垛；(5)設(shè)立反向風門。

23.局部防突措施有哪些？

(1)松動爆破：向掘進工作面前方應力集中區(qū)，打鉆孔裝藥爆破，使煤體松動，集中應力區(qū)向煤體深部移動，

同時加快瓦斯的排出，從而在工作面前方造成較長的卸壓帶，以預防突出的發(fā)生：

(2)鉆孔排放瓦斯：石門揭煤前，由巖巷或煤巷向突出危險煤層打鉆，將煤層中的瓦斯經(jīng)過鉆孔自然排放出來,

待瓦斯壓力降到安全壓力以下時，再進行采掘工作；

(3)水力沖孔：在安全煤/巖柱的防護下，向煤層打鉆后，用高壓水射流在工作面前方煤體內(nèi)沖出一定的孔道，

加速瓦斯排放；

(4)金屬骨架：是一種超前支架。當石門掘進工作面接近煤層時，通過巖柱在巷道頂部和兩幫上側(cè)打鉆，鉆孔

穿過煤層全厚，進入巖層0.5m：

(5)超前鉆孔：在煤巷掘進工作面前方始終保持一定數(shù)量的排放瓦斯鉆孔。它的作用是排放瓦斯，增加煤的強

度，在鉆孔周圍形成卸壓區(qū)，使集中應力區(qū)移向煤體深部；

(6)超前支架：多用于有突出危險地急傾斜煤層、厚煤層的煤層平巷掘進時。為了防止因工作面頂部煤體松軟

垮落而導致突出，在工作面前方巷道頂部事先打上一排超前支架，增加煤層的穩(wěn)定性；

(7)卸壓槽：預先在工作面前方切割出一個縫槽，以增加工作面前方的卸壓范圍；

(8)震動放炮：震動放炮是采用增加炮眼數(shù)和裝藥量，?次爆破揭穿煤層并成巷的爆破方法。在此情況下，因

爆破震動，圍巖應力和瓦斯壓差急劇變化，創(chuàng)造了最有利的突出條件。

24.瓦斯爆炸的危害及影響瓦斯爆炸的因素有哪些？

瓦斯爆炸的危害主要表現(xiàn)在三個方面：高溫、沖擊波和有害氣體。(1)高溫：焰面是巷道中運動著的化學反應

區(qū)和高溫氣體，其速度大、溫度高。焰面溫度可高達2150~2650℃,焰面經(jīng)過之處，人被燒死或大面積燒傷，可

燃物被點燃而發(fā)生火災。(2)沖擊波：鋒面壓力由兒個大氣壓到20大氣壓，前向沖擊波疊加和反射時可達100大

氣壓。其傳播速度總是大于聲速，所到之處造成人員傷亡、設(shè)備和通風設(shè)施損壞、巷道垮塌。(3)有害氣體：井下

發(fā)生瓦斯爆炸以后，將會產(chǎn)生大量的一氧化碳，如果有煤塵參與爆炸，CO的生成量更大。空氣中的一氧化碳濃

度，按體積計算達到0.4%時;人在短時間內(nèi)就會中毒死亡。一氧化碳中毒是瓦斯爆炸造成人員傷亡的主要原因。

瓦斯爆炸必須具備三個條件：(1)瓦斯?jié)舛仍诒ǚ秶鷥?nèi)，在5%?16%,瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受

到許多因素的影響，有：氧濃度，其他可燃氣體，煤塵，空氣壓力，惰性氣體；(2)高于最低點燃溫度和點燃能量

的熱源存在的時間大于瓦斯的引火感應期：(3)瓦斯-空氣混合氣體中的氧氣濃度大于12%。

影響瓦斯爆炸的因素：

(1)氧濃度：正常大氣壓和常溫時，瓦斯爆炸濃度與氧濃度關(guān)系是：氧濃度降低時，爆炸下限變化不大，爆炸

上限則明顯降低。氧濃度低于12%時，混合氣體就失去爆炸性。

(2)其他可燃氣體：混合氣體中有兩種以上可燃氣體同時存在時，其爆炸界限決定于各可燃氣體的爆炸界限和

它們的濃度。

(3)煤塵：煤塵具有爆炸危險，300~400℃時就能從煤塵揮發(fā)出多種可燃氣體，形成混合的爆炸氣體，使瓦斯

的爆炸危險性增加。

(4)空氣壓力：爆炸前地初始壓力對爆炸上限有很大的影響?？杀詺怏w壓力增高，使其分子間距更為接近，

碰撞幾率增高。因此使燃燒反應易于進行，爆炸極限范圍擴大。

(5)惰性氣體：惰性氣體的混入，使氧氣濃度降低，并阻礙活化中心的形成，可以降低瓦斯爆炸的危險性。

25.防止瓦斯爆炸災害事故擴大的措施？

(1)編制周密的預防和處理瓦斯爆炸事故計劃，并對有關(guān)人員貫徹這個計劃。(2)實行分區(qū)通風。各水平、各采

區(qū)都必須布置單獨的回風道，采掘工作面都應采用獨立通風。這樣一條通風系統(tǒng)的破壞將不致影響其他區(qū)域。(3)

通風系統(tǒng)力求簡單。應保證當發(fā)生瓦斯爆炸時入風流與回風流不會發(fā)生短路。(4)裝有主要通風機的出風井口，應

安裝防爆門或防爆蓋，防止爆炸波沖毀通風機，影響救災與恢復通風。(5)防止煤塵事故的隔爆措施，同樣也適用

于防止瓦斯爆炸。

26.試述瓦斯與煤塵爆炸的異同點？

瓦斯或者煤塵與氧氣混合，在高溫熱源的作用下，都能發(fā)生劇烈的鏈式反應，爆炸都能產(chǎn)生高溫、高壓、沖

擊波。爆炸具有連續(xù)性。兩者在空氣中的濃度都具有燃燒爆炸的低限度與高限度。爆炸溫度都極其高，到達幾千

攝氏度。一切可以引燃爆炸瓦斯的高溫熱源，都可以引燃煤塵的塵云。

但是,煤塵與爆炸瓦斯也有許多不同點：

瓦斯爆炸時幾乎全部生成二氧化碳，而煤塵爆炸時則總是生產(chǎn)大量的一氧化碳。瓦斯從煤層或巖幫內(nèi)放散出

來以后，就全部與巷道內(nèi)的空氣混合在一起；而煤層內(nèi)部產(chǎn)生的，飛揚在巷道空氣內(nèi)的煤塵，其主要部分卻是沉

落在巷道兩幫和底板上，只有當這些煤塵揚到空氣內(nèi)的時候，才能造成爆炸性塵云。巷道空氣內(nèi)的瓦斯含量通過

儀器能發(fā)現(xiàn)，飛揚的煤塵量即使已達到危險程度，往往難以發(fā)現(xiàn)。不同地點爆炸瓦斯的用燃性與爆炸性都是大致

相同，而煤塵爆炸的感應期變化卻很大，煤塵爆炸會產(chǎn)生“粘焦”。

27.何謂瓦斯的引燃延遲性？煤礦生產(chǎn)中如何利用這一特性？

瓦斯與高溫熱源接觸后，不是立即燃燒或爆炸，而是經(jīng)過一個很短的間隔時間，這種現(xiàn)象叫引火延遲性，間

隔的這段時間稱感應期，感應期的長短與瓦斯的濃度、火源溫度和火源性質(zhì)有關(guān)，而且瓦斯燃燒的感應期總是小

于爆炸感應期。火源溫度越高，感應期迅速下降，瓦斯?jié)舛仍黾?，感應期略有增加。在井下高溫熱源是不可避?/p>

的，但關(guān)鍵是控制其存在時間在感應期內(nèi)。

28.煤礦井下那些地點以及什么條件下最容易發(fā)生瓦斯燃燒爆炸事故？

大部分爆炸事故發(fā)生在采掘工作面。采煤工作面容易發(fā)生的地點是工作面上隅角，以及采煤機工作切割機構(gòu)

附近。

上隅角往往漏風，工作面出口風流成直角彎，容易積存瓦斯，上隅角附近有機電設(shè)備，工作面上出口煤壁應

力集中，變的疏松，放炮時發(fā)生虛炮，產(chǎn)生火源機會多。瓦斯涌出量大，通風不良的地方。掘進工作面，由于局

部風機故障，或風路太遠，風筒漏風大，風速太低時。放炮、掘進機械、局部通風機、電鉆等的操作管理不善。

29.怎樣防止采煤工作面上隅角的瓦斯積聚？

大致有以下幾種：

迫使一部分風流流經(jīng)工作面上隅角，將該處積存的瓦斯沖淡排出。此法多用于瓦斯涌出量不大，上隅角瓦斯

濃度不超限。

全負壓引排法。瓦斯涌出量大、回風流瓦斯超限、煤炭無自然發(fā)火危險而且上區(qū)段采空區(qū)之間無煤柱的情況

下，可控制上階段的已采區(qū)密閉墻漏風，改變采空區(qū)的漏風方向，將采空區(qū)的瓦斯直接排入回風道內(nèi)。

上隅角排放瓦斯。在上隅角設(shè)置木板隔墻/風障，敷設(shè)鐵管利用風壓差，將上隅角積聚的瓦斯排放達風口

50~100m處。

工作面絕對瓦斯涌出量超過5~6m'/min的情況下，單獨采用上述方法，可能難以收到預期效果，必須進行鄰

近層或開采煤層的瓦斯抽放，以降低整個工作面的瓦斯涌出量。

30.怎樣防止采掘機械切割時發(fā)生瓦斯、煤塵燃燒事故？

防止機械摩擦火花，如截齒與堅硬夾石摩擦，金屬支架與頂板巖石摩擦，金屬部件本身的摩擦或沖擊等等。

措施有：禁止使用磨鈍的截齒；截槽內(nèi)噴霧灑水；禁止使用鋁合金制作的部件和儀器設(shè)備；在金屬表面涂以各種

涂料，以防止摩擦火花的發(fā)生。

31.為什么鄰近層抽放總能抽出瓦斯？抽放效果決定于那些因素？為什么鄰近層離開采煤層越近，抽放效率越

低？

煤層開采后，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。入增

大。

注意問題：鄰近層距開采煤層愈近，流向采空區(qū)的瓦斯量愈大。鄰近層距開采煤層愈遠，抽放率愈大，抽出

的瓦斯?jié)舛扔摺?/p>

瓦斯流向開采煤層采空區(qū)的阻力，隨層間距的減小而降低，所以抽放的瓦斯量也就將隨之減少。與上述鄰近層向

開采煤層涌出瓦斯的情況相反，鄰近層距開采層愈遠抽放率愈大，抽放的瓦斯?jié)舛扔?。反之，愈近抽放率愈低?/p>

抽放效果有賴于所選擇的方法和有關(guān)參數(shù)。如鄰近層的極限距離，鉆場位置，鉆場或鉆孔的間距，鉆孔角度，

鉆孔進入的層位，孔徑和抽放負壓。

第二章火災防治

1.什么叫礦井火災？它分哪幾類？各有何特點？

在礦井或井田范圍內(nèi)發(fā)生，威脅安全生產(chǎn)、造成一定資源和經(jīng)濟損失或者人員傷亡的燃燒事故，稱之為礦井

火災。

按引火原因分類：

(1)內(nèi)因火災。自燃物在一定的外部條件下，自身發(fā)生物理化學變化，產(chǎn)生并積聚熱量，使其溫度升高，達到

自燃點而形成的火災叫內(nèi)因火災。在煤礦中自燃物主要是具有自燃傾向性的煤炭。在整個礦井火災事故中，內(nèi)因

火災占的比例很大。

(2)外因火災?？扇嘉镌谕饨缁鹪吹淖饔孟?，引起燃燒而形成的火災叫外因火災。

消防分類：

A類火災：煤炭、木材、橡膠、棉、毛、麻等含碳固體可燃物質(zhì)燃燒形成的火災。

B類火災：指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液體燃燒形成的火災。

C類火災：指煤氣、天然氣、甲烷、乙煥、氫氣等可燃氣體燃燒形成的火災。

D類火災：像鉀、鈉、鎂等可燃金屬燃燒形成的火災。其特點是火源溫度高。

(3)其他分類法：

按火源特性，分為原生火災與再生火災；按火源產(chǎn)生的位置，分為井上火災和井下火災。

2.試述防火技術(shù)對策的主要內(nèi)容？

技術(shù)對策是防止火災發(fā)生的關(guān)鍵對策。它要求從工程設(shè)計開始，在生產(chǎn)和管理的各個環(huán)節(jié)中，針對火災產(chǎn)生

的條件，制定切實可行的技術(shù)措施。

(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(fā)生的火災擴大。

A防止起火。

①確定發(fā)火區(qū)——潛在火源和可燃物共存的地方，加強明火與潛在高溫熱源的控制與管理，防止火源產(chǎn)生。②消

除燃燒的物質(zhì)基礎(chǔ)。井下盡量不用或少用可燃材料，采用不燃或阻燃材料和設(shè)備。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(shè)施，防止?jié)撛跓嵩崔D(zhuǎn)化為顯熱源。

B防止火災擴大。

①有潛在高溫熱源的前后10m范圍內(nèi)應使用不燃支架。②劃分火源危險區(qū)，在危險區(qū)的兩端設(shè)防火門；礦井有

反風裝置，采區(qū)有周部反風系統(tǒng)。③在有發(fā)火危險的地方，設(shè)置報警、消防裝置和設(shè)施。④在發(fā)火危險區(qū)內(nèi)設(shè)避

難嗣室。

(2)災后對策。

①報警。采集處于萌芽狀態(tài)的火災信息，發(fā)出警報。②控制。利用已有的設(shè)施控制火勢發(fā)展，使非災區(qū)與災區(qū)

隔離。③滅火。迅速采取有效措施滅火。④避難。使災區(qū)受威脅的人員盡快選擇安全的路線逃離災區(qū)，或撤至災

區(qū)內(nèi)預設(shè)的避難胴室等待救援。

3.試述煤炭自燃的充要條件？

(1)有自燃傾向性的煤被開采后呈破碎狀態(tài)，堆積厚度一般要大于0.4m。(2)有較好的蓄熱條件。(3)有適量的

通風供氧。通風是維持較高氧濃度的必要條件，是保證氧化反應自動加速的前提。(4)上述三個條件共存的時間大

于煤的自燃發(fā)火期。

4.試述煤炭自燃的影響因素？

(1)煤的自燃性能：①煤的分子結(jié)構(gòu)，②煤化程度，③煤巖成分，④煤中的瓦斯含量，⑤水分，⑥煤中硫和其

他礦物質(zhì)。

(2)開采技術(shù)：①礦井開拓方式和采區(qū)的巷道布置，②回采方法和回采工藝，決定性因素是回采率和工作面推

進速度。

(3)影響采空區(qū)的自燃因素：①采空區(qū)自燃帶，寬度取決于頂板巖性、工作面推進速度、漏風通風壓差，②采

空區(qū)遺煤自燃，主要取決于工作面的推進速度和自燃帶最大寬度。

(4)漏風：兩方面作用①向煤提供氧化所必需的氧氣，促進氧化發(fā)展，②帶走氧化生成的熱量，降低煤溫，

抑制氧化過程發(fā)展。

⑸地質(zhì)因素：①傾角，②煤層厚度，③地質(zhì)構(gòu)造，④開采深度。

5.煤炭自燃發(fā)展過程有那幾個階段？各階段有何特征？

潛伏期，自熱階段，燃燒階段，熄滅。

①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(jīng)過潛伏期后煤的燃點降低，表面的

顏色變暗。

②自熱階段：氧化放熱較大，煤溫及其環(huán)境溫度升高；產(chǎn)生CO、CO2和碳氫類氣體產(chǎn)物，并散發(fā)出煤油味和

其他芳香氣味；有水蒸氣生成，火源附近出現(xiàn)霧氣，遇冷會在巷道壁面上凝結(jié)成水珠——“掛汗”；微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生

變化。

③燃燒階段：達到自燃點后，若供氧充分，則發(fā)生燃燒，出現(xiàn)明火。產(chǎn)生大量高溫煙霧，其中含有CO、CO2

和碳氫類化合物；若供風不足，則只有煙霧而無明火。

④熄滅：及時發(fā)現(xiàn)，采取有效滅火措施，煤溫降至燃點以下，燃燒熄滅。

6.我國煤的自然傾向性分哪幾個等級？它們是如何確定的？

30℃常壓條件下煤吸氧量/cn??g"(干燥)

自燃等級自燃傾向性備注

褐煤、煙煤類高硫煤、無煙煤類

I容易自燃>0.8>1.00全硫(sf,%)>2,00

II自燃0.41-0.79<1.00全硫(sf,%)>2.00

III不易自然<0.40>0.80全硫(sf,%)<2.00

7.試述自燃火災預報的方法、要求及注意事項？

(1)利用人體生理感覺預報自然發(fā)火

①嗅覺。自然發(fā)火到一定溫度會出現(xiàn)煤油味、汽油味和輕微芳香味，塑料制品加熱到一定程度會產(chǎn)生燒焦味,

②視覺。起火時產(chǎn)生煙霧，煤壁掛汗，③感覺。燃燒放出的有害氣體，人接觸后會有頭痛、悶熱、精神疲乏等不

適感。

(2)氣體成分分析法

①指標氣體及其臨界指標：指標氣體必須具備如下條件：靈敏性，規(guī)律性，可測性。

②常用的指標氣體：CO、C2H4、Ico等。應用CO作為指標氣體預報自然發(fā)火時，要同時滿足兩點：CO的濃

度或絕對值要大于臨界值；CO的濃度或絕對值要有穩(wěn)定增加的趨勢。

8.采取哪些措施能預防面后采空區(qū)煤炭自燃？

提高工作面推進速度，減少丟煤，消除漏風，減小漏風壓差，灌漿滅火，阻化劑防滅火，惰氣防滅火，均壓

防火等措施都可以對采空區(qū)煤炭自燃起到很好的防治作用。

9,從防火角度考慮，增阻型通風機構(gòu)筑物設(shè)置的位置應遵循哪些原則？

總原則是：既起到應有的風流調(diào)節(jié)和控制作用，又不增大火區(qū)或采空區(qū)的漏風壓差。具體包括：

(1)若在有并聯(lián)漏風的風路上設(shè)置風窗等增阻型通風構(gòu)筑物時，其位置不應選擇在漏風的源于匯之間。

(2)在有漏風源或漏風匯附近的風路上安設(shè)增阻型通風構(gòu)筑物時，應將其設(shè)在漏風源的上風側(cè)，或漏風匯的下

風側(cè)。

(3)風門、調(diào)節(jié)風門和密閉墻等控制風流的設(shè)施設(shè)置后，應使采空區(qū)或火區(qū)同處于進風或回風側(cè)，以降低其漏

風壓差。

10.試述利用風壓調(diào)節(jié)法防火的具體措施及其作用原理？

(1)并聯(lián)漏風的調(diào)壓處理：①當火源或高溫點處于自燃帶中后部時，則可用降低漏風壓差的方法，減小漏風帶

的寬度，使窒熄帶覆蓋高溫點。措施有：A在工作面進風或回風中安設(shè)調(diào)節(jié)風窗，或稍啟開與工作面并聯(lián)風路中

的風門。B在工作面下端設(shè)風障或掛風簾。②高溫點位于自燃帶的前部或工作面的下部采空區(qū)時，采用減小風量

的方法不能使其被窒熄帶覆蓋時，一般也可采用在工作面下端掛風簾的方法來減小火源在區(qū)域內(nèi)的漏風，同時加

快工作面的推進速度，使窒熄帶快速覆蓋高溫點。

(2)角聯(lián)通風的調(diào)壓：調(diào)節(jié)角聯(lián)漏風要在風路中適當位置安裝風門和風機等調(diào)壓裝置，降低漏風源的壓能，提

高漏風匯的壓能。

(3)雙調(diào)壓氣室：在火區(qū)的兩側(cè)密閉墻外分別構(gòu)筑一道輔助密閉墻，與原密閉墻構(gòu)成兩個調(diào)壓氣室，與此同時

在火區(qū)并聯(lián)的分支中鋪設(shè)一根金屬管(連通管)把兩個調(diào)壓氣室連通。

(4)單調(diào)壓氣室：在火區(qū)回風側(cè)密閉墻外構(gòu)筑一道輔助密閉墻，與其構(gòu)成調(diào)壓氣室；同時從調(diào)壓氣室內(nèi)鋪設(shè)一

根裝有調(diào)節(jié)閘門的金屬管至火區(qū)進風側(cè)交叉點上風側(cè)的一點。

原理:并聯(lián)漏風調(diào)壓和雙調(diào)壓氣室原理相同，輔助密閉墻增加火區(qū)的漏風風阻，降低火區(qū)的漏風壓差；連通管

與火區(qū)并聯(lián)，起到并聯(lián)分風和降壓的作用。

角聯(lián)通風調(diào)壓和單調(diào)壓氣室原理相同，使漏風源與漏風匯壓能差減小。

11.試述預防性灌漿時泥漿的作用、制備和灌漿方法？

(1)作用：漿液充填煤巖裂隙及其空隙的表面，增大氧氣擴散的阻力，減小煤與氧的接觸和反應面；漿水浸潤

煤體，增加煤的外在水分，吸熱冷卻煤巖；加速采空區(qū)冒落煤巖的膠結(jié)，增加采空區(qū)的氣密性。

(2)漿液制備：

A漿液的性能：對漿液性能的基本要求是，濃度適當，滲透能力強。

B漿材的選?。簼{材必須滿足以下基本要求：①不含或少含可燃和自燃物質(zhì)，②不含催化劑，③粒度一般不

大于2mm,而且細小顆粒應占大部分，④相對密度一般要求為2.5~2.6,⑤膠體混合物濃度25%~30%,⑥塑性指

數(shù)IP=9~11最適宜灌漿。

C漿液的制備工藝

①水力取土自然成漿：這種方法適用以山坡表土層或貯土場的積土為漿材。②人工或機械取土機械制漿：用

人工或機械把黃土取出裝入V型翻斗車或膠帶運輸機，直接運往泥漿浸泡池。

(3)灌漿方法：按與回采的關(guān)系分，預防性灌漿有：采前預灌、隨采隨灌、采后封閉灌漿等三種。

目前采用的灌漿方法主要有：鉆孔灌漿、埋管灌漿、工作面灌漿、綜采工作面插管灌漿。

12.阻化劑溶液防火的作用是什么？試說明噴灑阻化劑的工藝系統(tǒng)？

作用機理：①增加煤在低溫時的化學惰性，或提高煤氧化的活化能；②形成液膜包圍煤塊的表面裂隙面；③

充填煤柱內(nèi)部裂隙：④增加煤體的蓄水能力；⑤水分蒸發(fā)吸熱降溫。

阻化劑防火的主要方法是：表面噴灑、用鉆孔向煤體壓注以及利用專用設(shè)備向采空區(qū)送入霧化阻化劑。阻化

劑系統(tǒng)包括：阻化劑液箱，輸液泵，自動過濾器，高壓軟管，支架，霧化發(fā)生器。應用阻化劑處理高溫點和滅火。

首先打鉆測溫并圈定火區(qū)范圍，然后從火區(qū)邊緣開始向火源通過鉆孔壓注低濃度阻化劑水溶液，逐步逼近火源進

行降溫處理。

13.直接滅火法有哪些？試述高倍數(shù)空氣機械泡沫滅火的工藝流程及其滅火原理？

采用滅火劑或消除可燃物(如挖除火源)。

原理：泡沫覆蓋在火源上，形成嚴密的覆蓋層，并能保持一定時間，使燃燒區(qū)與空氣隔絕，具有窒熄作用；

覆蓋層具有防輻射和熱量向外傳導作用；泡沫中的水分蒸發(fā)可以吸熱降溫，起到冷卻作用。

使用方法：滅火時首先在火源上風側(cè)的巷道內(nèi)構(gòu)筑密閉墻，發(fā)泡口安裝在密閉墻上，然后發(fā)泡，在巷道內(nèi)形

成一個泡沫塞向火源移動，撲滅火源。

14.試述火風壓的概念及其特性？

火災時高溫煙流流過巷道所在的回風路中的自然風壓發(fā)生變化，這種因火災而產(chǎn)生的自燃風壓變化量，在災

變通風中稱之為火風壓。

特性：(1)火風壓出現(xiàn)的位置?；痫L壓產(chǎn)生于煙流流過的有高差的傾斜或垂直巷道中。(2)火風壓的作用相當于

在高溫煙流流過的風路上安設(shè)了一系列輔助通風機。(3)火風壓的作用方向總是向上。

15.火災發(fā)生在上行風流和下行風流中時，風流逆轉(zhuǎn)的地點有何不同？

上行風路產(chǎn)生火風壓，旁側(cè)支路風流逆轉(zhuǎn)。旁側(cè)支路風流是否發(fā)生逆轉(zhuǎn)，與本分支的風阻大小無關(guān)。在下行

風路中產(chǎn)生火風壓，其作用方向與主要通風機作用風壓方向相反。當火風壓等于主要通風機分配到該分支壓力時,

該分支的風流就會停滯；當火風壓大于該分支壓力時.，該分支的風流就會反向。

16.采取哪些措施能防止風流逆轉(zhuǎn)和逆退？

(1)防止旁側(cè)風路逆轉(zhuǎn)：①降低火風壓，②保持主要通風機正常運轉(zhuǎn)，③采用打開風門、增加排煙通道等措施

減小排煙路線上的風阻。

(2)防止下行風風路風流逆轉(zhuǎn)：減小火勢，降低火風壓；增大主要通風機分配到該分支上的壓力。

(3)防止逆退的措施：減小主干風路排煙區(qū)段的風阻；在火源的下風側(cè)使煙流短路排至總回風；在火源的上風

側(cè)、巷道的下半部構(gòu)筑擋風墻，迫使風流向上流，并增加風流的速度。

17.試述發(fā)生火災時風流調(diào)度方法及其適用條件？

(1)維持正常通風，穩(wěn)定風流：適用條件：①火源位于采區(qū)內(nèi)部，煙流已彌漫較大范圍，井下人員分布范圍大;

②通風網(wǎng)絡(luò)復雜的高瓦斯礦井，采用其他通風制度有發(fā)生瓦斯和煤塵爆炸危險，或使災情擴大；③火源位于獨頭

掘進巷道內(nèi)，不能停運局部通風機；④火源位于采區(qū)或礦井主要回風巷，維持原風向有利于火煙迅速排出；⑤減

少向火源供風抑制火勢發(fā)展。應注意，減小風量不要用起瓦斯爆炸；若火源下風側(cè)有人員未撤出，則不能減風。

(2)停風機：以下情況可考慮：①火源位于進風井口或進風井筒，不能進行反風；②獨頭掘進面發(fā)火已有較長

的時間，瓦斯?jié)舛纫殉^爆炸上限，這是不能再送風；③主要通風機已成為通風阻力時。停止主通風機時應同時

打開回風井的防爆門或防爆井蓋。

(3)反風：當井下發(fā)火時，利用反風設(shè)備和設(shè)施改變火災煙流的方向，以使火源下風側(cè)的人員，處于火源“上

風側(cè)”的新鮮風流中，按范圍分，有全礦反風、區(qū)域反風、局部反風三種。

(4)風流短路：火源位于礦井的主要進風系統(tǒng)，若不能及時進行反風或因條件限制不能進行反風時，可將進、

回風井之間聯(lián)絡(luò)巷中的風門或密閉打開，使大部分煙流短路，直接流入總回風，減少流入采區(qū)煙流，以利人員避

難和救護隊進行救護。

18.防火密閉墻有哪幾種？各用什么材料建筑？

(1)臨時密閉墻：木板墻上釘不燃的風筒布，或在木板墻上涂黃泥，也有木立柱夾混凝土塊板。目前有泡沫塑

料密閉墻、傘式密閉墻和充氣式密閉墻等。

(2)永久密閉墻：磚、片石和混凝土，砂漿作為粘結(jié)劑。

(3)防爆密閉墻：一般是用砂袋堆砌而成，目前比較先進的方法是采用石膏塊。

19.試述封閉火區(qū)的順序和封閉時的注意事項？

一是先進后回，二是進回同時。

原則：密、小、少、快四字。密是指密閉墻要嚴密，盡量少漏風；小事指封閉范圍要盡量??；少是指密閉墻

的道數(shù)要少；快是指封閉墻的施工速度要快。在選擇密閉墻的位置時，人們首先考慮的是把火源控制起來的迫切

性，以及在進行施工時防止發(fā)生瓦斯爆炸，保證施工人員的安全。

20.試述氮氣滅火的作用原理、注氮方法及注意事項？

氮氣注入采空區(qū)后具有降低氧濃度的作用。液氮滅火還具有冷卻降溫的作用。

注氮方法取決于注氮目的和注氮方式，一般有兩種。一種是壓管注氮，即注氮管口由進風順槽壓埋在采空區(qū)

里，借助于漏風將注入的氮氣散步在采空區(qū)內(nèi)。另一種是在采空區(qū)附近的巷道內(nèi)向采空區(qū)打鉆，利用鉆孔注入氮

氣。

氮氣釋放口的位置選擇合理與否對防火效果影響大。一般氮氣釋放口位于進風側(cè)的采空區(qū)內(nèi)；釋放口不得向

上，罩以金屬網(wǎng)并用堅硬的護體加以保護，以防砸壞或孔口堵塞。注氮口?般距工作面10~15m。

21.試述火災時的行動原則及不同位置火災的處理方法？

發(fā)生火災時，在起初階段要竭力撲救。當撲救無效時，應選擇相對安全的避災路線撤離災區(qū)。煙霧中行走時

迅速戴好自救器。最好利用平行巷道，迎著新鮮風流背離火區(qū)行走。如果巷道已充滿煙霧，也絕對不要驚慌、亂

跑，要冷靜而迅速辨認出發(fā)生火災的地區(qū)和風流方向，然后有秩序地外撤。如無法撤出時，要盡快在附近找一個

洞室等地點暫時躲避，并把洞室出入口的門關(guān)閉以隔斷風流，防止有害氣體侵入。

1）井口和井筒火災

（1）進風井口發(fā)生火災，要防火災氣體、火煙侵入井下，應迅速撲火火源，立即反轉(zhuǎn)風流或關(guān)閉井口防火門，

必要時停主要風機。（2）進風井筒發(fā)生火災，為防止火災氣體侵入，反風或停主風機。（3）回風井筒火災，風流方向

不變。為防止火勢應減風。控制入風防火門，打開風機風道的閘門，停風機等其他方法。必要時，撤人。停主風

機時應注意火風壓可造成的危害。多風井時，火災回風井主風機不停。（4）豎井井筒火災，無論風向如何，噴水。

確保救護隊員生命安全時，才能入井從上部滅火。

2）井底火災

（1）進風井底和毗鄰洞室，反風或風流短路，防火災氣體侵入工作區(qū)。（2）回風井底，正常風向，減少風量，但

要保證可燃氣不能聚集到爆炸限。（3）在柄上打眼、破能，設(shè)水幕，以防混凝土支架和砌磴巷道上的木垛燃燒。

3）井下胴室火災

（1）位于總風道，反風或風流短路。（2）位于一翼或采區(qū)所在的兩巷道的連接處，可能條件下，短路，條件具備

時，局部反風。（3）火藥庫，首先運出雷管，然后運爆炸材料，若不能運出，則關(guān)閉火門，退往安全地點。（4）絞車

房，將火源下方的礦車固定，防止燒斷鋼絲繩，造成跑車。（5）蓄電池機車庫，切斷電源，停止充電。加強通風，

蓄電池及時運出。（6）無防火門的洞室，采區(qū)掛風障控火，積極滅火。

4）通風巷道火災

（1）傾斜進風巷，防火災氣體侵入有人的場所，特別是采煤面。采取風流短路、局部反風、區(qū)域反風等。（2）

傾斜上行風回風道，要正常風向。不致瓦斯積聚條件下，減風。（3）傾斜下行風，增加風流，減少回風阻、防逆轉(zhuǎn),

但絕不停風機。（4）傾斜巷道，需從下往上滅火時，應防冒落、燃燒物掉落，設(shè)置保護吊盤、保護隔板等護身設(shè)施。

（5）傾斜巷道，利用中間聯(lián)絡(luò)巷接近火源。不能接近時，用礦車、箕斗，將噴水器下到巷道中滅火，或發(fā)射高倍泡

沫、惰氣遠距離滅火。（6）礦井或以翼總進風道德平巷、石門和其他水平道，要選擇最有效的通風方式以便救人、

滅火。為防火災擴大而短路時，要確?；馂臍獠荒孓D(zhuǎn)。（7）采區(qū)水平巷道，正常通風，根據(jù)瓦斯情況增減風量。

5）采煤工作面：一般要正常通風

（1）進風側(cè)滅火，有效利用滅火器、防塵水管。（2）急傾斜煤層采面，不準火源上方滅火，防止蒸汽傷人；不準

在下方滅火，防塌落物傷人；從側(cè)面利用保護臺板和保護蓋接近火源。（3）采面瓦斯燃燒，增大風量，利用干粉滅

火器、砂子、巖粉等噴射。（4）進風側(cè)難以滅火時，可局部反風，從回風側(cè)滅火，但進風側(cè)設(shè)水幕，撤人，（5）采面

回風道著火，必須防瓦斯涌出和積聚。（6）上述方法無效時，用隔絕法、綜合防火法。

6）獨頭巷道火災

（1）保持通風原狀，即風機停時不隨便開，風機開時不隨便停。（2）若巷道爆炸危險，不得進入滅火，遠距離構(gòu)

建密閉墻。（3）撲滅獨頭巷道時應遵守下列規(guī)定：

①火災發(fā)生在煤巷迎頭、瓦斯?jié)舛炔怀^2%時，可在通風的情況下采用干粉滅火器、水等直接滅火。滅火后，

必須仔細清查陰燃火點，防止復燃。如瓦斯?jié)舛瘸^2%且仍在繼續(xù)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(fā)生在煤巷的中段時，滅火過程中必須檢測流向火源的瓦斯?jié)舛?，防止瓦斯?jīng)過火源點，如果情

況不清應遠距離封閉。若火災發(fā)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(fā)生火災

時，不管火源在什么地點，如果局部通風機已經(jīng)停止運轉(zhuǎn)，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。

22.封閉火區(qū)內(nèi)火災熄滅的標志有哪些？試述分段逐步打開火區(qū)的步驟？

封閉火區(qū)，只有經(jīng)取樣化驗分析證實，同時具備下列條件時，方可認為火區(qū)已經(jīng)熄滅，才準予啟封：

（1）火區(qū)內(nèi)溫度下降到30℃以下，或與火災發(fā)生前該區(qū)的空氣日常溫度相同；

⑵火區(qū)內(nèi)的氧氣濃度降到5%以下；

（3）區(qū)內(nèi)空氣中不含有乙烯、乙快，一氧化碳在封閉期間內(nèi)逐漸下降，并穩(wěn)定在0.001%以下；

(4)在火區(qū)的出水溫度低于25℃,或可火災發(fā)生前該區(qū)的日常出水溫度相同；

(5)以上四項指標持續(xù)穩(wěn)定時間在1個月以上。

兩種啟封火區(qū)的方法：

1、通風啟封火區(qū)法?；饏^(qū)范圍不大，確證火源已經(jīng)熄滅，可以采用此法。啟封前要預先確定火區(qū)有害氣體

的排放路線，撤出排放路線上的工作人員。然后選擇一個出風側(cè)防火墻，首先打開，過一定時間再打開入風側(cè)防

火墻。待火區(qū)有害氣體排放一段時間，無異?，F(xiàn)象，可以相繼打開其余的防火墻。打開第一個防火墻時，應先開

一個小孔，然后逐漸擴大，嚴禁一次將防火墻全部打開。

打開進、回風防火墻之后，應采用強力通風，以防萬一發(fā)生瓦斯爆破事故而傷人。這時要求工作人員撤出一

段時間，待一兩個小時之后，再派人進入火區(qū)進行清理工作，噴水降溫，挖除發(fā)熱的煤炭。

2、鎖風啟封方法?；饏^(qū)范圍較大，火源是否已經(jīng)完全熄滅難以確認。高瓦斯火區(qū)，有可能積存大量可燃性

氣體，一旦與殘留的火源接觸，有發(fā)生爆炸的危險。這時就要采取鎖風啟封的方法。所謂鎖風啟封火區(qū)就是先在

原有的火區(qū)防火墻外面5~6m的地方構(gòu)筑一道帶門的風墻。救護隊員進入，風門關(guān)閉，形成一個封閉的空間。貯

備一定的材料，在將原來的火區(qū)的防火墻打開。救護隊員進入火區(qū)探查后，確認在一段距離范圍內(nèi)無火源，可選

擇適當?shù)攸c重新建立臨時防火墻，恢復通風，逐段逼近發(fā)火地點。只有當新的防火墻建成后，才打開第一個風墻

的風門。火區(qū)始終處于封閉，隔絕狀態(tài)。

23.開拓開采技術(shù)防火？

開拓開采技術(shù)防止自然發(fā)火的總要求是：

(1)提高回采率，減少丟煤，即減少或消除自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)。(2)限制或阻止空氣流入和滲透至疏松的煤體，消除自

燃的供氧條件。(3)使流向可燃物的漏風，在數(shù)量上限制在不燃風量之下，在時間上限制在自然發(fā)火期以內(nèi)。

主要技術(shù)措施有：

(1)合理地進行巷道布置。采用巖石集中巷和巖石上山，區(qū)段巷道采用重疊布置，區(qū)段巷道分采分掘布置，推

廣無煤柱開采技術(shù)。(2)合理的采煤方法，先進的回采工藝，提高回采率，加快回采速度。(3)選擇合理的通風系統(tǒng)。

(4)堅持自上而下的開采順序。(5)合理確定近距離煤層和厚煤層分層同采時兩工作面之間的錯距，防止上、下之間

采空區(qū)連通。

第三章礦塵防治

1.何謂礦塵？它的危害有哪些？

礦塵是指在礦山生產(chǎn)和建設(shè)過程中所產(chǎn)生的各種煤、巖微粒的總稱。

其危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)污染公共場所，危害人體健康，引起職、也病。(2)某些礦塵在一定條件下可以爆炸。

(3)加速機械磨損，縮短精密儀器使用壽命。(4)降低工作場所能見度，增加工傷事故的發(fā)生。

2.表示礦塵顆粒大小的指標有哪些？它們對衡量礦塵的危害性有何影響？

礦塵粒度是指礦塵顆粒的平均直徑，單位為微米。

礦塵的比表面積是指單位質(zhì)量礦塵的總表面積，單位為n?/kg,或cm2/g。

礦塵的比表面積與粒度成反比，粒度越小，比表面積越大，因而這兩個指標都可以用來衡量礦塵顆粒的大小。

礦塵的分散度越高，危害性越大。

3.礦塵的濕潤性和荷電性對防塵、降塵有何作用？

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。對于親水性礦塵，當塵粒被濕潤后，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，可達到除塵的目的。

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，

也可能是負電荷，帶有相同電荷的塵粒，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，因

此，有效利用礦塵的這種荷電性，也是降低礦塵濃度，減少礦塵危害的方法之一。

4.礦山塵肺病分為哪幾類？

煤礦塵肺病按吸入礦塵的成分不同，可分為三類：

(1)硅肺病：由于吸入含游離SiO2含量較高的巖塵而引起的塵肺病稱為硅肺病。

(2)煤硅肺?。河捎谕瑫r吸入煤塵和游離SiCh的巖塵所引起的塵肺病稱為煤硅肺病。

(3)煤肺?。河捎诖罅课朊簤m而引起的塵肺病多屬于煤肺病。

5.粉塵在人體呼吸系統(tǒng)內(nèi)的運移規(guī)律是什么？

進入人體呼吸系統(tǒng)的粉塵大體上經(jīng)歷以下四個過程:

(1)在上呼吸道的咽喉、氣管內(nèi)，含塵氣流由于沿程的慣性碰撞作用使大于10微米的塵粒首先沉降在其內(nèi)。

經(jīng)過鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結(jié)后形成痰排出體外。

(2)在上呼吸道的較大支氣管內(nèi)，通過慣性碰撞及少量的重力沉降作用，使5~10微米的塵粒沉積下來，經(jīng)氣

管、支氣管上皮的纖毛運動，咳嗽隨痰排出體外。

(3)在下呼吸道的細小支氣管內(nèi)，由于支氣管分支增多，氣流速度減慢，使部分2~5微米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2微米左右的粉塵進入呼吸性支氣管和肺內(nèi)后，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(nèi)，殘留在肺內(nèi)的粉塵僅占總吸入量的1%~2%以下。

6.影響塵肺病的發(fā)病因素有哪些？

(1)礦塵的成分。能夠引起肺部纖維病變的礦塵，多半含有游離SiO2,其含量越高，發(fā)病工齡越短，病變的發(fā)

展程度越快。對于煤塵，引起煤肺病的主要是它的有機質(zhì)含量。

(2)礦塵粒度及分散度。塵肺病變主要是發(fā)生在肺臟的最基本單元即肺泡內(nèi)。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(fā)生和進入肺部的礦塵量有直接的關(guān)系，也就是說，塵肺病的發(fā)病工齡和作業(yè)場所的

礦塵濃度成正比。

(4)個體方面的因素。礦塵引起塵肺病是通過人體而進行的，所以人的機體條件對塵肺病的發(fā)生、發(fā)展有一定

的影響。

7.煤塵爆炸的條件及過程是什么？

爆炸機理及過程如下：

(1)煤可燃，它以粉末狀存在時，總比表面顯著增加，吸氧能力增強，遇火氧化迅速展開。(2)當溫度達300-400c

時，放出大量可燃烽類氣體及其他碳氫化合物。(3)形成的氣體與空氣混合在高溫作用下，形成活化中心，達一定

程度后，鏈式反應開始，游離基劇增，發(fā)生閃燃。(4)閃燃所形成的能量傳給周圍塵粒，使之參與鏈式反應，燃燒

過程循環(huán)進行，燃燒不斷加劇，火焰速度達到每秒數(shù)百米后，燃燒跳躍轉(zhuǎn)變?yōu)楸ā?/p>

煤塵爆炸必須同時具備的三個條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中，并達到一定濃度；存在

能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。

8.影響煤塵爆炸的因素有哪些？

(1)煤的揮發(fā)分。煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強；爆炸性隨著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(nèi)的灰分是不燃性物質(zhì)，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應，降低煤塵的爆炸

性。水分能降低煤塵的爆炸性，因為水的吸熱能力大，能促進細微塵粒聚結(jié)為較大的顆粒，減少塵粒的總表面積,

同時還能降低落塵的飛揚能力。

(3)煤塵粒度。粒度越小，爆炸危險性越大。

(4)空氣中的瓦斯?jié)舛?。瓦斯參與使煤塵爆炸下限降低。

(5)空氣中氧的含量。含氧量高，爆炸壓力高；含氧量低，爆炸壓力低。

(6)引燃熱源。引燃熱源的溫度越高，能量越大，越容易點燃煤塵云。

9.煤層注水的實質(zhì)是什么？

煤層注水的減塵作用主要有以下三個方面：

(1)煤體內(nèi)的裂隙中存在著原生煤塵，水進入后，可將原生煤塵濕潤并粘結(jié)，使其在破碎時失去飛揚能力，從

而有效地消除這一塵源。

(2)水進入煤體內(nèi)部，并使之均勻濕潤。當煤體在開采中受到破碎時，絕大多數(shù)破碎面均有水存在，從而消除

了細粒煤塵的飛揚，預防了浮塵的產(chǎn)生。

(3)水進入煤體后使其塑性增強，脆性減弱，改變了煤的物理力學性質(zhì)，當煤體因開采而破碎時，脆性破碎變

形為塑性變形，因而減少了煤塵的產(chǎn)塵量。

10.撒布惰性巖粉時對巖粉有何要求？

(1)可燃物含量不超過5%,游離SiO?含量不超過10%；(2)不含有害物質(zhì)，吸濕性差；(3)粒度應全部通過50號

篩孔，且其中至少有70%能通過200號篩孔。

11.巖粉棚組和水棚的限爆作用原理是什么？

通過爆炸產(chǎn)生的強大沖擊波，把棚頂翻，使其撒落。巖粉可從燃燒的煤塵中吸收熱量，隔絕煤塵與空氣的接

觸，使火焰?zhèn)鞑ニ俣妊杆傧陆?。水棚撒落，水也可從煤塵內(nèi)吸收大量的熱，且塵粒被濕潤后，塵粒間相互凝聚，

塵粒逐漸增大、增重，沉降速度加快。

12.何謂綜合防塵？

礦山綜合防塵是指采用各種技術(shù)手段減少礦山粉塵的產(chǎn)塵量、降低空氣中的粉塵濃度，以防止粉塵對人體、

礦山等產(chǎn)生危害的措施。

綜合防塵技術(shù)分為通風除塵、濕式作'也、密閉抽塵、凈化風流、個體防護及一些特殊的除、降塵措施。

13.何為最低及最優(yōu)排塵風速？

能使呼吸性粉塵保持懸浮并隨風流運動而排出的最低風速稱為最低排塵風速。

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(yōu)排塵風速。

第四章礦山防水不考

1,簡述地面防治水的重要性及其主要措施？

地表水綜合治理是指地面修筑防排水工程，填堵塌陷區(qū)、洼地和采取隔水防滲等措施、防止或減少雨雪和地

表水大量流入礦井，同時堅持礦井防治水與農(nóng)田水利建設(shè)相結(jié)合、地表水與井下工程相結(jié)合、多種防水方法相結(jié)

合的綜合防治水措施。這是保證礦井安全生產(chǎn)不受水害的關(guān)鍵，尤其是對礦井水主要來源于地表水和雨雪水的礦

井更為重要。

措施：合理選擇井筒的位置，河流改道，鋪整河床，填堵通道，消除積水，挖溝排(截)洪水，做好雨季前的防汛

工作。

2.簡述井下防治水的主要措施？

防治水害的措施有：地下的探、防，預先排水疏干，留防水隔離煤(巖)柱、注漿封堵、防水閘門截流、水害

預測等這些可稱之為“探、防、排、隔、堵、截、測”綜合防治水害措施。

做好水文觀測與水文地質(zhì)工作?！坝幸杀靥剑忍胶缶颉笔遣删蚬ぷ鞅仨氉裱脑瓌t，也是防止井下水害事故

發(fā)生的重要方法。有計劃地將威脅性水源全部或部分地疏放掉，是消除水患的有效措施之一。截水是利用水閘墻、

水閘門和防水煤(巖)柱等物體，臨時或永久地截住涌水，將采掘區(qū)與水源隔離，使某一地點突水不致危及其他地

區(qū)，減輕水害危害的重要措施。注漿堵水就是將配制的漿液壓入井下巖層空隙、裂隙或巷道中，使其擴散、凝固

和硬化，使巖層具有較高的強度、密實性和不透水性