地下建筑风水电 李利平 岩土中心.

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1 地下建筑风水电 李利平 岩土中心

2 第三章 煤矿基本知识

3 提 纲 1 煤矿和煤的成因 2 中国煤炭资源的分布 3 煤矿矿井开拓 4 采煤方法和工艺 5 矿井通风与安全 6 煤炭开采的安全问题
提　　纲 1　煤矿和煤的成因 2　中国煤炭资源的分布 3　煤矿矿井开拓 4　采煤方法和工艺 5　矿井通风与安全 6　煤炭开采的安全问题 附：煤的分类方法

4 1 煤矿和煤的成因 ？ 煤矿的概念 美国怀俄明州的露天开采煤矿
1　煤矿和煤的成因 ？ 煤矿的概念 煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井峒和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。 在世界上各地质时期中，以石炭纪、 二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中 产煤最多，是重要的成煤时代。煤 的含碳量一般为46～97%，呈褐色 至黑色，具有暗淡至金属光泽。根 据煤化程度的不同，煤可分为泥炭、 褐煤、烟煤和无烟煤四类。 美国怀俄明州的露天开采煤矿

5 1　煤矿和煤的成因 ？ 煤是如何形成的 　　煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海的地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。在显微镜下可以发现煤中有植物细胞组成的 孢子花粉等，在煤层中还可 以发现植物化石，所有这些 都可以证明煤是由植物遗体 堆积而成的。

6 煤的成因 　　科学家们在地质考察研究中发现，在地球上曾经有过气候潮湿，植物茂盛的时代。如按地质年代（见下表）来说，晚古生代的石碳纪、二迭纪（距今约有3亿年）中生代的侏罗纪（距今约1.3亿—1.8亿年）等，当时大量繁生的植物在封闭的湖泊、沼泽或海湾堆积下来，并迅速被泥沙覆盖，经过亿万年以后，植物变成了煤，泥沙变成了沙石。由于有节奏的地壳运动和反覆堆积，在同一地区往往有很多煤层，每个煤层都被岩石分开。

7 地质年代及中国主要赋煤区煤炭形成时代对应表
东北赋煤区 西北、华北 华南赋煤区 云南 山东 华北赋煤区 山东

8 中国主要煤矿分布示意图 神府 开滦 峰峰 平顶山 鹤岗 双鸭山 鸡西 抚顺 铁发 阜新 伊敏,霍林河元宝山准格尔东胜 徐州 六盘水 兖州
大同 平朔 阳泉 西山 淮北 淮南

9 2　中国煤炭资源的分布

10 中国煤炭资源的分布 　　中国的煤炭资源较为丰富，目前煤炭储量居世界第一位。全国现已探明的保有煤炭储量为10000亿吨。主要分布在华北、西北地区，以新疆、内蒙古、山西、陕西等省区的储量最为丰富。 中国煤炭资源量分布情况一览表

11 中国煤炭资源的分布 　　中国能源矿产资源尽管比较丰富，但结构不理想，煤炭资源比重偏大，石油、天然气资源相对较少。煤炭资源又有其特点，它的特点是：蕴藏量大、但勘探程度低、煤种齐全，但肥瘦不均，优质炼焦用煤和无烟煤储量不多；分布广泛，但储量丰度悬殊，东少西多，且多为褐煤，煤层中伴生矿产多。（含煤地层中有高岭岩（土）、耐火粘土、铝土矿、膨润土、硅藻土、油页岩、石墨、硫铁矿、石膏、石英沙石、煤层气等，还有镓、锗、铀、钍、钒等微量元素和稀土金属元素。含煤地层的基底和盖层有石灰岩、大理石、岩盐、矿泉水和泥炭等共30多种）。

12 3 煤矿矿井开拓 矿井生产能力 井型 小型——9、15、21、30万吨 中型——45、60、90万吨
3　煤矿矿井开拓 矿井生产能力 小型——9、15、21、30万吨 井型 中型——45、60、90万吨 大型——120、150、180、240、300万吨及以上；其中300万吨及以上的矿井也叫特大型矿井。

13 矿井井巷名称

14 3.1 什么是煤矿开拓？ 　　煤矿开拓是指为了煤矿生产（或生产矿井的再生产）形成的完整的开拓系统所掘的提升，通风、排水、供电等各种井巷硐室工程（如中央变电所，中泵房等）。 　　它包括：竖井、斜井和主平硐，通向煤体的石门。 　　主要运输大巷、井底车场及绕道等。

15 3.2 开拓方式 煤矿矿井开拓 我国永晟煤矿属于垂直走向平硐开拓，白坪煤矿、六家坝煤矿、竹林寨煤矿、大圆煤矿均属于斜井开拓

16 4 采煤方法 4.1 采煤方法的概念 任何一种采煤方法，均包括采煤系统和采煤工艺两种主要内容。要正确理解采煤方法的含义，必须先了解下列概念。
4　采煤方法 　　任何一种采煤方法，均包括采煤系统和采煤工艺两种主要内容。要正确理解采煤方法的含义，必须先了解下列概念。 4.1　采煤方法的概念 ①采场：用来直接大量采取煤炭的地方称采场。 ②采煤工作面：在采场里进行回采的煤壁称采煤工作面。在实际工作中采场和采面是同义语。

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18 ③回采工作：在采场内，为采取煤炭所进行的一系列工作，称回采工作。
采煤方法 ③回采工作：在采场内，为采取煤炭所进行的一系列工作，称回采工作。 　　回采工作可分为基本工序和辅助工序。把煤从整体煤层中破落下来，称煤的破落，简称破煤（也称落煤）。把破落下来的煤炭装入采场中的运输工具内，称为装煤。煤炭运出采场的工序称为运煤。 煤的破装运是回采工作面中的基本工序。为了使基本工序顺利进行，必须保持采场内有足够的工作空间，这就要用支架来维护采场，这项工作就称为工作面支护。 　　煤炭采出后，被废弃的空间称为采空区。为了减轻矿山压力对采场的作用，以保证回采工作顺利进行，在大多数情况下，必须处理采空区顶板，这项工作称为采空区处理。 　　此外，通常还必须进行移运输机采煤设备等工序。除了基本工序的这些工作，统称为辅助工序。

19 ④采煤工艺 　　由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同。并且在进行的顺序上，时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及配合称为采煤工艺。 　　在一定时间内，按照一定顺序完成回采工作工序的过程，称为采煤工艺过程。 ⑤采煤系统 　　回采巷道的掘进一般是超前于回采工作进行的，它们之间在时间上的顺序以及在空间的相互位置关系，称为回采巷道布置系统，也称采煤系统。 ⑥采煤方法 　　根据不同的矿山地质及技术条件，可有不同的采煤系统与采煤工艺相结合，从而构成多种多样的采煤方法。如在不同的矿山地质及技术条件，可以采用长壁采煤方法，柱式采煤方法或其它采煤方法，而长壁与柱式采煤方法或其它采煤方法差别很大。

20 4.2 走向长壁采煤的回采工艺 A、爆破采煤工艺简称为“炮采”
4.2　走向长壁采煤的回采工艺 　　尽管采煤方法有多种，但是从世界各主要煤炭生产以及中国的煤矿，目前为止主要以走向长壁工作面为主。可以说，走向长壁工作面是至今为止，是世界上较为先进的，采用最多的一种回采工作面。 　　目前，中国长壁采煤工作面采用炮采、普采、综采三种采煤工艺方法。 A、爆破采煤工艺简称为“炮采” 　　其特点是爆破落煤，机械化运煤，用单体支柱支护工作面空间项板。如图所示：

21 随着技术装备的发展，中国炮采工艺主要经历了三个阶段：
建国初期改革采煤方法，推进长壁采煤工艺工作面采用拆移式刮板输送机运煤，木支柱支护顶板，生产效率很低，劳动条件很差，安全性不好。 二十世纪六十年代中期开始，采用能力较大，能整体前移的刮板输送机运煤，用摩擦式支柱和铰接顶梁支护顶板，使工作面单产和效率有较大提高，劳动强度有所降低，安全性有所提高。 进入二十世纪八十年代，炮采工作面的装备和技术手段更新速度加快，用单体液压支柱代替摩擦式金属支柱，工作空间顶板得到有效控制，生产更加安全；支护工作效率提高，而且工作面输送机装上铲板和移动档煤板，使80—90%的煤在爆破和推移输送机时自行装入输送机。同时工作面采用大功率或双链刮板机运煤和毫秒爆破技术，进一步提高生产效率。

22 B、普通机械化采煤工艺 简称“普采”其特点是用采煤机械同时完成落煤和装煤工序。而运煤顶板支护和采空区处理与炮采工作面基本相同（如前图所示）。
　　简称“普采”其特点是用采煤机械同时完成落煤和装煤工序。而运煤顶板支护和采空区处理与炮采工作面基本相同（如前图所示）。 　　20世纪五十年代曾采用深截式采煤机（截深为1.5—1.6米）落煤和装煤。拆移式刮板机运煤，木支柱支护顶板。由于悬顶暴露覆面积大，且得不到及时支护；单产和效率低；安全生产条件差；这种技术装备已被淘汰。 　　20世纪60年代以来，普遍采用了浅截式（0.6—1.00）采煤机。按照技术装备的发展，中国浅截式采煤机得到了很大的发展。现在的综采工作面已向大功率，重型刮板机和适合多种煤层厚度的综采支架方向发展。不但如此，而且从机械化截煤，刮板机运煤，综采支架的推移等多道工序正在向自动化的方面发展。

23 C、综　采 采煤机落煤，机械及人工装煤，机械化运煤，液压支架支护。

24 5　矿井通风 矿井通风的重要性 　　“一通三防”是煤矿安全生产中的重中之重。“一通三防”中的“一通”就是指“矿井通风”，“三防”系指“防瓦斯、防尘、防自燃发火”。煤矿安全生产“十二字方针”中的“以风定产”，就是以通风能力核定生产能力。只要有人正常作业的地方就必须保证有效通风。有效的矿井通风是煤矿安全生产的最基本保证。 矿井通风的任务 ①供给井下人员足够的空气，满足人员呼吸的需要； ②稀释和排出各种有毒有害气体和矿尘； ③调节气候条件，给作业人员一个舒适的环境，以提高工作效率。

25 矿井通风系统：是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网络、通风动力和通风控制设施的总称。
几个专业术语 矿井通风 矿井通风系统：是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网络、通风动力和通风控制设施的总称。 矿井通风方式：是指矿井进风井与回风井的布置方式。分中央式、对角式、区域式、混合式四种。 风　巷：进风风流所经过的巷道叫进风巷。 回风巷：回风风流所经过的巷道叫回风巷。 盲　巷：凡长度超过6M而又不通风或通风不良的独头巷道，统称为盲巷。 分区通风（并联通风）：采区或采掘工作面的回风流直接进入回风巷而不再进入其它采掘工作面或用风地点的通风系统。

26 串联通风　采掘工作面或硐室的回风再进入其它采掘工作面或硐室的通风方式，称为串联通风，也叫一条龙通风。
扩散通风　利用空气的自然扩散运动而对掘进工作面或硐室进行通风的方法叫扩散通风。 独立风流　从主要进风巷分出的，经过爆炸材料库或充电硐室后再进入主要回风巷的风流。 上行通风　风流沿采煤工作面由下向上流动的通风方式。 下行通风　风流沿采煤工作面由上向下流动的通风方式。 局部通风　利用局部通风机或主要通风机产生的风压对局部地点进行通风的方法。 循环风　局部通风机的回风，部分或全部再进入同一部局部通风机的进风风流中。 通风网络 矿井风流按照生产需求在井巷中流动时，有分、有合，通常把风流分岔、汇合的路线结构形式叫通风网路。

27 5.1　矿井空气成分 5.1.1　井下空气成分 新鲜空气（新风）　　　污浊空气（乏风） 井下空气的主要成分：氧气和氮气 氧气：相对密度为1.105，人体在静止状态下耗氧量为0.25 l/min，在工作时耗氧量为1－3 l/min； 当浓度小于17％时，呼吸困难、心跳加快， 当浓度小于15％时，无力进行劳动， 当浓度小于12％时，有生命危险。 当浓度小于3％时,立即死亡。 《规程》规定工作面进风流中>=20％ 氮气：相对密度为0.97，微溶于水，不助燃，无毒。地层中涌出。当氮气浓度升高时，意味着氧气浓度的减少，可引起缺氧窒息。

28 　　井下空气中常见的有毒有害气体：一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氢气（H2）等。其来源是爆破生成的炮烟、矿物氧化、火灾、爆炸，以及柴油机工作产生的废气等。　　 井下各种有害气体最高允许浓度

29 人体在不同二氧化碳浓度下的反应 一氧化碳与人体中毒的关系

30 甲烷，对空气的相对密度为0.55，难溶于水。一定浓度并遇到高温(650－750℃)时能引起爆炸。
矿井空气成分 　　甲烷，对空气的相对密度为0.55，难溶于水。一定浓度并遇到高温(650－750℃)时能引起爆炸。 　　 　　《煤矿安全规程》规定：在采掘工作面进风流的瓦斯浓度不得超过0.5％，在采掘工作面和采区的回风流中，瓦斯浓度不得超过1％，在矿井和一翼的总回风流中，瓦斯浓度不得超过0.75％。

31 5.1.2　稀释矿内有害气体的措施 　　①应向矿内连续供给新鲜风流，使之达到安全浓度。CH4和CO2是矿内有害气体的主要成分，稀释它们所需的风量最大，所以它们是确定矿井风量和工作面风量的主要依据。 　　②抽放瓦斯、煤体注入石灰水以减少H2S和SO2、防止煤炭自燃、采取综合防尘措施等。 　　③ 爆破后空气中的CO、CO2、NO2等气体浓度往往超过安全浓度，除了采取水炮泥、喷雾洒水等措施外，必须等炮烟吹散后方可进入掘进工作面。 　　④当发生爆炸、火灾、煤与瓦斯突出等事故时，空气中有害气体的浓度通常是致命的，应佩带自救器。

32 陕西铜川陈家山煤矿11.28特大型瓦斯爆炸

33 5.2　通风系统 5.2.1　矿井通风系统 　　矿井通风系统是矿井通风机的工作方法、通风方式和通风网络的总称。

34 通风系统 a中央并列式　　　　　　　　b中央分列式 c两翼对角式　　　　　　　　　d分区式

35 e区域式　　　　　　　　　f中央并列与对角混合式 g中央分列与对角混合式

36 主要通风机的工作方式有抽出式、压入式和抽压混合式三种。
主要通风机的工作方法 通风系统 主要通风机的工作方式有抽出式、压入式和抽压混合式三种。 抽压混合式 压入式 抽出式

37 新鲜风流从地面经副井2进入井下，经井底车场3、主要运输石门4、运输大巷5、采区下部材料车场11、采区轨道上山15、中部车场19、区段运输巷20进入采煤工作面25。清洗工作面后，污风经区段回风巷23、采区回风石门17、回风大巷8、回风石门7，从风井6排水大气。 矿井生产系统

38 5.2.2 采区通风系统 5.2.2.1 采区通风系统的基本要求 每一个生产水平和采区，都须布置单独的回风道，实行分区通风。
5.2.2　采区通风系统 　采区通风系统的基本要求 每一个生产水平和采区，都须布置单独的回风道，实行分区通风。 回采和掘进工作面都应独立通风，有特殊困难必须串联通风时应符合有关规定。 有突出危险的煤层，回采工作面严禁采用下行通风。 掘进和回采工作面的进回风，都不得经过采空区或冒落区。 采空区须及时封闭。 倾斜运输巷道中，不应设置风门。 掘进巷道与其它巷道贯通前，通风部门必须预先做好调整通风系统的准备工作，贯通后须立即调整系统，防止瓦斯积聚，待风流稳定后，才可恢复工作。 为了便于在火灾时控制风流、扑灭火灾和防止烟气中毒事故，采区内应选择适宜地点预设反风门或防火门。

39 5.2.2.2 采区上、下山的布置 上(下)山的数目 进、回风上山的选择 中央上山和边界上山
　采区上、下山的布置 上(下)山的数目 每一采区至少要有两条上(下)山，即运输机上山及轨道上山，其中一条进风，一条回风。 生产能力特大或瓦斯涌出量大，或上、下多区段同时生产，或有煤与瓦斯突出危险的采区，往往增开一条或多条通风行人上山。 进、回风上山的选择 轨道上山进风、运输机上山回风 运输机上山进风、轨道上山回风 中央上山和边界上山

40 　关于采掘工作面串联通风 采、掘工作面都应独立通风；同一采区、同一煤层上下相连的两个回采面、其总长度不超过400m，回采面和与其连接的掘进面，掘进面和与其相邻的掘进面，在独立通风有困难时，在制定措施后，可以串联通风，但串联次数不得超过一次。 在进人上述串联工作面的风流中，必须装有瓦斯自动检测报警断电装置，瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过0.5％．其它有害气体应符合《规程》规定。 在有瓦斯(二氧化碳)喷出或有煤与瓦斯(二氧化碳)突出的煤层中，严禁任何两个工作面串联通风。

41 　采区的通风构筑物 为了保证井下风流沿设计的路线流动、各个用风地点得到所需风量，不得不在通风系统中设置一些通风构筑物，以控制风流的方向和数量。 采区内的主要通风构筑物有：风桥、挡风墙和风门 通风构筑物的数量、位置和质量对通风系统的安全性、可靠性、抗灾能力和经济效益起着十分重要的作用。

42 　局部反风 矿井反风的目的：当井下一旦发生火灾时，能够按需要有效地控制风流方向，确保安全撤离和抢救人员，防止火灾区扩大，并为灭火和处理火灾事故提供条件。矿井反风方式有全矿性反风、区域性反风和局部反风三种。 当采区内发生火灾时，主要通风机保持正常运行，通过调整采区内预设风门开关状态，实现采区内部部分巷道风流的反向，把火灾烟流直接引向回风道的反风方式，称为局部反风。如果火灾发生在某一采区或工作面的进风侧，应当采用局部反风措施，防止火灾烟流进入人员汇集工作地点，减少灾害损失。

43 5.2.3　掘进通风 　生产矿井掘进通风 掘进通风方法 a、利用矿井总风压通风。分为：①用纵向风墙或风幛导风；②利用风筒导风；③利用平行巷道通风。利用总风压通风的优点是安全可靠，管理方便，但须有足够的风压以克服通风承阻力，其缺点是漏风大、有效风量率低，只适用于短距离掘进巷道或两条长距离巷道同时掘进。 b、使用局部通风设备通风。分为掘进用的局部通风设备： ①引射器； ②局部通风机 局部通风设备工作方式：分压入式、 抽出式和混合式。

44 压入式通风 抽出式通风 风机 混合式通风 混合式通风

45 掘进通风的安全要求 ①掘进巷道应采用矿井全风压通风或局部通风机通风，不得采用扩散通风。一台局部通风机不得同时向两个掘进工作面供风。 ②局部通风机必须由指定人员负责管理；压入式局部通风机及起动装置必须安装在进风巷道中，距回风口不得小于10米，局部通风机吸入风量必须小于局部通风机安装地点的供风量。进风流中的瓦斯浓度不得超过0．5％。 ③抽出式局部通风机，必须采用经国家检定单位对防爆和防摩擦火花检验合格的抽出式局部通风机；

46 掘进通风的安全要求 ④除尘风机、抽出式局部通风机和位于掘进工作面附近100m范围内的压入式局部通风机，其噪声不应超过85dB(A)，并应安设配套的消声器。 ⑤瓦斯喷出区域或煤与瓦斯（二氧化碳）突出煤层，掘进通风方式不得采用混合式。 ⑥在瓦斯喷出区域，高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中，所有掘进工作面的局部通风机，都应装设三专、两闭锁设施。 　　煤巷、半煤岩巷的掘进通风方式，都应采用压入式。采用混合式通风，必须制订安全措施。

47 独头巷道停风和恢复通风、送电的安全措施 ①独头巷道的局部通风机必须保持经常运转，临时停工时，也不得停风。
　　如果因临时停电或其它原因，局部通风机停止运转，风电闭锁装置立即切断局部通风机供风巷道的一切电气设备的电源，人员撤至全风压通风的进风流中，独头巷道口设置栅栏，并接明显警标牌，严禁人员入内。 ②停风的独头巷道，每班在栅栏处至少检查一次瓦斯。如发现栅栏内侧1m处瓦斯浓度超过3%，应采用木板密闭予以封闭。 ③独头巷道停风后，其内的瓦斯浓度超过1％或二氧化碳浓度通过1.5％时，必须采取专门的排瓦斯措施。 ④独头巷道恢复正常通风后，必须由电工对独头巷道中的电气设备进行检查，证实完好时，方可人工恢复局部通风机供风的巷道中的一切电气设备的电源。

48 排放瓦斯的原则、职责及基本要求 ①原则： 撤人、 断电、 限量 ②职责：⑴指挥的职责；⑵撤人的职责；⑶警戒有职责。 ③基本要求：
a、排除独头巷道积聚的瓦斯，须先检查瓦斯浓度；送入有限的风量，逐步排放积聚的瓦斯。 b、排放瓦斯时，应有瓦斯检查人员在独头巷道回风流与全风压风流混合处，经常检查瓦斯浓度； c、排放瓦斯时，严禁局部通风机发生循环风； d、排放瓦斯时，独头巷道的回风系统内，必须切断电源，撤出人员；还应有矿山救护队在现场值班； e、排放瓦斯后，经检查证实，整个独头巷道内风流中的瓦斯浓度不超过1％，氧气浓度不低于20％和二氧化碳浓度不超过1.5％，且稳定30min后，瓦斯浓度没有变化，才可恢复局部通风机的正常通风。

49 6　煤炭开采的安全问题 　　煤矿是地下作业。井下作业环境恶劣，且受水、火、瓦斯、煤尘、顶板等五大自然灾害的威胁。因此，煤炭行业是高危行业（目前又出现热害）。 　　在这五大灾害中，我认为瓦斯的灾害、水的灾害更为严重。尤其是瓦斯，还包含着有的矿井具有严重的煤与瓦斯突出的突出问题。煤矿要生产，就必须积极认真严肃主动地治理好这些安全问题。为了使大家对煤矿的自然突害有个初浅的认识，这里重点介绍一下瓦斯、煤与瓦斯突出的灾害方面的基本知识。

50 6.1 煤矿瓦斯的基本知识 ①矿井瓦斯的概念 ②矿井瓦斯形成的两个时期 ③瓦斯的基本性质
6.1　煤矿瓦斯的基本知识 ①矿井瓦斯的概念 　　矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生气体。瓦斯是煤矿井下以甲烷为主的有害气体的总称。有时也单指甲烷CH4。 ②矿井瓦斯形成的两个时期 　　一个是植物遗体形成泥炭的过程中形成瓦斯，属于生物化学的造气期，这个时期生成的瓦斯易于排放，大部分会逸散到天空中去。 　二是由泥炭形成褐煤，烟煤和无烟煤时期形成甲烷，大部分被保留在煤层中。 ③瓦斯的基本性质 　　瓦斯是一种无色、无味、无臭的气味。比空气还轻，瓦斯的比重是0.554。它有很强的扩散性，在一定的浓度范围内可以燃烧或可以爆炸。

51 ④矿井瓦斯的危害：主要是窒息。 ⑤瓦斯赋存的状态 ⑥瓦斯爆炸的条件：
煤矿瓦斯的基本知识 ④矿井瓦斯的危害：主要是窒息。 　　瓦斯在空气中的浓度达到43%时，人呼吸困难，达到57%时，人会死亡。因为此时氧含量只有9%。 ⑤瓦斯赋存的状态 　　一是游离状态； 　　二是吸附状态。 吸附状态又包括吸着状态和吸收状态。 ⑥瓦斯爆炸的条件： 　　　　　　（1）一定浓度的瓦斯　（5%—16% ） （2）高温火源的存在　（650℃—750℃ ） （3）充足的氧气　　　（≥12% ）

52 先说一下瓦斯浓度：瓦斯爆炸有一定的浓度范围。我们把在空气中瓦斯迂火后能引起爆炸的浓度范围，称为瓦斯爆炸介限。瓦斯爆炸介限为5%—16%。
煤矿瓦斯的基本知识 先说一下瓦斯浓度：瓦斯爆炸有一定的浓度范围。我们把在空气中瓦斯迂火后能引起爆炸的浓度范围，称为瓦斯爆炸介限。瓦斯爆炸介限为5%—16%。 　　当浓度低于5%时，迂火不爆炸。但能在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度为9.5%时，其爆炸威力最大，因为这时氧和瓦斯发生完全反应；瓦斯浓度在16%以上时，失去其爆炸性，但在空气中迂火仍会燃烧。 　　瓦斯爆炸的介限并不是固定不变的，它还受温度、压力以及煤尘，其它可燃气体，惰性气体的混入等因素的影响。

53 再说一下温度：瓦斯的引火温度，即引燃瓦斯的最低温度一般认为650℃—750℃，但受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素的影响而变化。当瓦斯含量在7%—8%时，最易引燃。当混合气体的压力增高时，引燃温度即降低；在引火温度相同时，火源面积越大，点火时间越长越易引燃瓦斯。 最后说一下氧的浓度： 实践证明，空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸的介限随之缩小。当氧气浓度降到12%以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。 　　这一性质对井下密闭的火区有很大影响，在密闭的火区内往往积存大量的瓦斯，且有火源存在，但因氧的浓度低，并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入，氧气浓度达到12%以上，就可能发生爆炸，因此，对火区要严加管理，在启封火区时，更应格外慎重，必须在火熄灭后才能启封。

54 6.2　关于瓦斯的防治 　　自从人类开采煤炭以来，在数百年的漫长岁月里，人们就与瓦斯进行着不断的斗争。在实践中，人们已积累了丰富的瓦斯防治的经验，尤其是最近几年来，党和国家对煤矿瓦斯的防治高度重视，国务院制定了多个防治瓦斯的文件。召开了多次全国性的瓦斯治理的专门会议。可以说，没有任何一个采煤国家有我们国家这样重视对煤矿瓦斯防治的。 　　瓦斯防治的经验各省、各矿务局、各矿都有成功而丰富实用的经验。我觉得前两年，国家煤监局在总结了全国瓦斯防治经验后，推出的“瓦斯防治经验五十条”很值得我们去认真的贯彻执行。

55 这五十条有四大条，主要讲的是： 一是高投入（有3条）。提出治理瓦斯要提取吨煤15元的专项资金，用于CH4专项治理。
　　二是高素质（10条）。包括如何健全机构，配备高素质专门人才，如何加强干部工人培训等等。 　　三是严管理（14条）。包括制定防治规划，现场管理（0.8%断电）瓦超限就是事故和干部跟班等等。 　　四是强技术（23条）。包括采用先进设备、先进技术以及先进的管理经验。 　　如果这五十条能落到实处，煤矿的瓦斯灾害就一定能够从根本上得到治理。煤矿瓦斯的事故就一定能够控制。

56 6.3　煤与瓦斯突出问题 什么是煤与瓦斯突出？ 　　煤与瓦斯突出是指煤矿中这样一种动力现象，即在极短时间内，由煤体向巷道（包括采场）中突然喷出巨量的瓦斯和粉碎的煤，并在煤体中形成某种特殊形状的空硐，喷出的粉煤被瓦斯流所携带运动，并达成一定的动力效应（推倒矿车，破坏支架等））大突出时可以充填数百米巷道，而喷出的瓦斯—粉煤流有时带有暴风般的性质逆风流数千米的巷道。 　　煤与瓦斯突出一般是在工作面放炮或采掘等诱导因素出现后随之发生的，这样的突出称之为正常突出。还有一种突出是在工作面放炮或采掘等诱导因素出现后，延迟一定时间才发生的称之为延迟突出。延迟突出由于延迟的时间有长有短难以确定，不好预测。

57 人类对煤与瓦斯突出机理的研究，已近200年，突出机理的假说不下40种，尽管多有差别，但归纳起来有六类，主要的仍然是三类，分别是：
煤与瓦斯突出问题 　　人类对煤与瓦斯突出机理的研究，已近200年，突出机理的假说不下40种，尽管多有差别，但归纳起来有六类，主要的仍然是三类，分别是： 　　　 ①瓦斯主导学说 　　　 ②地质应力主导学说 　　　 ③综合学说 　　 ①瓦斯主导学说 　　认为瓦斯是突出的主要原因和能量，而地压和煤的物理力学性能则为突出创造了有力条件。这个学说包括以下假说。 　　a、 “瓦斯包”假说（前苏：贝可夫提出） 　　b、突出波的假说（前苏：赫利斯特乐维切提出） 　　c、瓦斯膨胀的假说（前苏：尼靠林提出）

58 d、应力分布不均匀假说（爆炸说、重碳说）
煤与瓦斯突出问题 ②地应力的主导作用的假说 　　 a、岩石变形潜能说 　　 b、集中应力说 　　c、应力叠加说 　　d、应力分布不均匀假说（爆炸说、重碳说） ③综合假说 　　这种假说认为突出既有瓦斯的作用，也有地应力的作用： 　　a、岩石变形潜能说 　　b、集中应力说

59 煤与瓦斯突出问题 　　煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中最为严重的自然灾害之一。因为具有突发性，对生产人员的危害极大。由于突出的机理目前尚处于假说阶段，影响它的因素随之性又大，要完全控制它的发生还有一定难度。但采取一些行为有效的措施后，仍可以做到不发生或减少伤亡事故。

60 建国以来全国煤矿共发生死亡百人以上事故24起，其中瓦斯煤尘事故22起。
瓦斯事故是煤矿安全的“第一杀手” 特大事故、特别重大事故主要是瓦斯事故； 建国以来全国煤矿共发生死亡百人以上事故24起，其中瓦斯煤尘事故22起。 郑州大平矿难 死亡148人（突出引起进风区瓦斯爆炸； 铜川陈家山矿难 死亡166人（下隅角强制放顶瓦斯爆炸）； 阜新孙家湾矿难 死亡214人 （冲击地压引起原低瓦斯风道瓦斯爆炸）； 梅州大兴水灾 死亡123人 七台河东风矿难死亡171人 （煤仓放炮引起煤尘爆炸）； 6、 唐山刘家屯矿难死亡108人。 7、 山东华源矿难死亡172（181）人

61 煤矿灾害造成了恶劣的社会影响

62 山东省的煤矿安全问题与通防灾害 我省现有的生产矿井中，受五种自然灾害威胁的矿井占75%以上，大部分可采煤层发火周期短，煤尘具有强爆炸性；深井集中，平均井深500米以上，有24处超过800m，有8处已过1000m，受高地温、高地压、瓦斯涌出异常和冲击地压等自然灾害威胁起来越严重。 年山东省煤矿煤产量与事故死亡人数统计图

63 年重大事故各类事故起数所占比例图

64 山东省煤尘爆炸危险矿井分布图

65 山东省自然发火矿井分布图

66 附：煤的分类方法 中国煤炭分类国家标准中各类煤 新制定的中国煤炭分类国家标准，首先根据煤的煤化程度，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤。
　　新制定的中国煤炭分类国家标准，首先根据煤的煤化程度，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤。 　　对于褐煤和无烟煤，再分别按其煤化程度和工业利用的特点分为2个和3个小类。烟煤部分按挥发分大于10～20％、大于20～28％、大于28～37％和大于37％的4个阶段分为低、中、中高及高挥发分烟煤。关于烟煤粘结性，则按粘结指数G区分：0～5为不粘结和微粘结煤。大于50～65为中等偏强粘结煤，大于65则为强粘结煤。对于强粘结煤，又把其中胶质层最大厚度y值大于25mm或奥亚膨胀度b大于150％（对于Vdaf大于28％的烟煤，b大于220％）的煤定为特强粘结煤。这样，在烟煤部分，可分为24个单元，并用相应的数码表示。

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68 各类煤的特征及用途 煤类 特　　　征 用　　　途 无烟煤 挥发分低，固定碳高，比重大，纯煤真比重最高可达1.90，燃点高，燃烧时不冒烟。对这类煤，可分为：01号为老年无烟煤；02号为典型无烟煤；03号为年轻无烟煤。 无烟煤主要是民用和制造合成氨的造气原料，低灰、低硫和可磨性好的无烟煤不仅可以做高炉喷吹及烧结铁矿石用的燃料，而且还可以制造各种碳素材料，如碳电极、阳极糊和活性碳的原料，某些优质无烟煤制成航空用型煤还可用于飞机发动机和车辆马达的保温。 贫煤 变质程度最高的一种烟煤，不粘结或微弱粘结，在层状炼焦炉中不结焦，燃烧时火焰短，耐烧。 主要是发电燃料，也可作民用和工业锅炉的掺烧煤。

69 续1 各类煤的特征及用途 煤类 特　　　征 用　　途 瘦 煤 低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤。焦化过程中能产生相当数量的焦质体。单独炼焦时，能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦煤，但这种焦碳的耐磨强度稍差，但2炼焦配煤使用，效果较好。 这种煤也可作发电和一般锅炉等燃料，也可供铁路机车掺烧使用。 焦煤 中等或低挥发分的以及中等粘结或强粘结性的烟煤,加热时产生热稳定性很高的胶质体,如用来单独炼焦,能获得块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦煤。这种焦煤的耐磨强度也很高。但单独炼焦时，由于膨胀压力大，易造成推焦困难， 一般作为炼焦配煤用，效果较好。 1/3焦煤 中高挥发分的强粘结性煤，是介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤种，单炼焦时能生成熔融性良好、强度较高的焦煤，炼焦时这种煤的配入量可在较宽范围内波动，但都能获得强度较高的焦炭。 良好的炼焦配煤用的基础煤

70 续2 各类煤的特征及用途 煤类 特　　　征 用　　途 肥煤 中等及中高挥发分的强粘结性的烟煤，加热时能产生大量的胶质体。肥煤单独炼焦时，能生成熔融性好、强度高的焦炭，其耐磨强度也比焦煤炼出的焦炭好。 是炼焦配煤中的基础煤。但单独炼焦时，焦炭上有较多的横裂纹，而且焦根部分常有蜂焦。 气肥煤 一种挥发分和胶质体厚度都很高的强粘结性肥煤，有人称之为“液肥煤”。这种煤的结焦性介于肥煤和气煤之间。单独炼焦时能产生大量气体和液体化学产品。 气肥煤最适于高温干馏制煤气，也可用于配煤炼焦，以增加化学产品产率。 气 煤 一种变质程度较低的炼焦煤。加热时能产生较多的挥发分和较多的焦油。胶质体的热稳定性低于肥煤，也能单独炼焦，但焦炭的抗碎强度和耐磨强度均稍差于其它炼焦煤，而且焦炭多呈长条而较易碎，且有较多的纵裂纹。 在配煤炼焦时多配入气煤，可增加气化率和化学产品回收率，气煤也可以高温干馏来制造城市煤气。

71 各类煤的特征及用途 续3 煤类 特 征 用 途 1/2中粘煤
特　　　征 用　　途 1/2中粘煤 一种中等粘结性的中高挥发分烟煤。这种煤有一部分在单煤炼焦时能生成一定强度的焦炭，可作为配煤炼焦的煤种；粘结性较弱的另一部分单独炼焦时，生成的焦炭强度差，粉焦率高。 1/2中粘煤可作为气化用煤或动力用煤，在配煤炼焦中也柯适量配入。 弱粘煤 一种粘结性较弱的低变质到中等变质程度的烟煤，加热时，产生的胶质体较少，炼焦时，有的能生成强度很差的小块焦，有的只有少部分能结成碎屑焦，粉焦率很高。 这种煤多适于作气化原料和电厂、机车及锅炉的燃料煤。 不粘煤 多是在成煤初期就已经受到相当氧化作用的低变质到中等变质程度的烟煤，加热时基本上不产生胶质体。这种煤的水分大，有的还含有一定量的次生腐植酸；含氧量有的高达10%以上。 不粘煤主要作气化和发电用煤，也可作动力和民用燃料。

72 续4 各类煤的特征及用途 煤类 特　　　征 用　　途 长焰煤 变质程度最低的烟煤，从无粘结性到弱粘结性的均有，最年轻的长焰煤还含有一定数量的腐植酸，贮存时易风化碎裂。煤化度较高的长焰煤加热时还能产生一定数量的胶质体，结成细小的长条形焦炭，但焦炭强度甚差，粉焦率也相当高。 长焰煤一般作气化、发电和机车等燃料用煤。 褐 煤 分为两小类：透光率PM大于30~50%的年老褐煤和PM小于或等于30%的年轻褐煤。褐煤的特点是：水分大，比重小，不粘结，含有不同数量的腐植酸。煤中含氧量常高达15~30%左右，化学反应性强，热稳定性差，块煤加热时破碎严重，存放在空气中易风化变质、碎裂成小块乃至粉末状。发热量低，煤灰熔点也大都较低，煤灰中常含较多的氧化钙和较低的三氧化二铝。 多作为发电燃料，也可作气化原料和锅炉燃料。有的褐煤可用来制造磺化煤或活性碳，有的可作为提取褐煤蜡的原料。另外，年轻褐煤也适用于制作腐植酸铵等有机肥料，用于农田和果园，能促进增产

73 欢迎各位同学批评指正！ Thank You !