瓦斯檢查工技能大賽理論復習范圍

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第一章 礦井通風

第一節 井下空氣與礦井通風任務

在學習了解礦井通防有關知識之前，首先讓我們熟知通防專業中一個最基本的概念，即何為“一通三防”。

一通三防是指通風、防治瓦斯、防治煤塵和礦井防滅火。

礦井通風的基本任務有三個：

①供給井下適量的新鮮空氣，供人員呼吸(每人每分鐘供給的風量不得少于4m³)和機器散熱；②沖淡并排除有害氣體及礦塵；③創造良好的氣候條件。

礦井空氣的主要成分：礦井空氣主要來源于地面，它主要由氧氣O₂、氮氣N₂、二氧化碳CO₂及水蒸氣組成。

空氣中的氧氣是一種無色、無味、無臭、化學性質很活躍的氣體，相對密度為1.11，能助燃，是人和動物呼吸不可缺少的氣體。在礦井條件下，空氣中含氧量減少對人體的影響見表1

表1 空氣中含氧量減少對人體的影響

礦井空氣中氧濃度降低的主要原因有：人員呼吸；煤巖和其他有機物的緩慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸；爆破工作；此外，煤巖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。

二氧化碳是無色、略帶酸臭味的氣體，不助燃，也不能供人呼吸，易溶于水，生成碳酸，對眼、鼻、喉黏膜有刺激作用，是略有毒性的氣體。二氧化碳比空氣重（其相對密度為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。

二氧化碳對人的呼吸有刺激作用。當井下空氣中二氧化碳過多時，會使氧的含量相對降低，形成缺氧，使人中毒或窒息，見表2。

表2 空氣中二氧化碳含量對人體的影響

氮氣是一種無色、無味、無臭的惰性氣體，是新鮮空氣中的主要成分，它本身無毒、不助燃，也不供呼吸。但空氣中含氮量升高，則勢必造成氧含量相對降低，從而也可能造成人員的窒息性傷害。正因為氮氣具有的惰性，因此可將其用于井下防滅火和防止瓦斯爆炸。

礦井空氣中氮氣主要來源是：井下爆破和有機物的腐爛，有些煤巖層中也有氮氣涌出。

井下空氣中常見的有毒有害氣體有：一氧化碳CO、二氧化碳CO₂、二氧化硫SO₂、硫化氫H₂S、二氧化氮NO₂、氨NH₃、氫氣H₂和甲烷CH₄等，詳見表3。

表3 礦井空氣的成分和性質

《煤礦安全規程規定》：

生產礦井采掘工作面溫度不得超過26℃，機電硐室溫度不得超過30℃。當采掘工作面溫度超過30℃，機電硐室溫度超過34℃時，必須停止作業。

采煤工作面、掘進中的煤巷和半煤巖巷最低風速不得小于0.25m/s，最高風速不得超過4m/s；掘進中的巖巷最低風速不得小于0.15m/s，最高風速不得超過4m/s。

第二節 通風系統

礦井通風系統是向礦井各用風地點供給新鮮空氣、排出污濁空氣的通風動力、通風網絡和通風構筑物的總稱。

按進、回風井在井田的位置不同，礦井通風系統分為中央式、對角式、區域式和混合式四種。

《規程》對通風系統的要求：礦井必須有完整的獨立通風系統。生產水平和采區必須實行分區通風。采、掘工作面應實行獨立通風，采掘工作面的進風和回風不得經過采空區或冒頂區。嚴禁出現不合理的串聯通風、老塘通風、擴散通風。

分區通風：每個采區都有獨立的進、回風系統，采區與采區之間不共用一條進、回風巷。采區進、回風巷必須貫穿整個采區，嚴禁一段進風，一段回風。

獨立通風：采掘工作面的回風流直接進入回風道，不再進入其它采掘工作面。

串聯通風：采掘工作面的回風流再進入其他采掘工作面。

擴散通風：利用礦井中的空氣自然擴散運動而對掘進工作面或峒室進行通風。擴散通風最大長度不得超過6m，巷道高度不得低于1.5m。

老塘通風：采掘工作面無回風道或回風道部分或全部堵塞，采掘工作面的回風部分或全部由采空區老塘回入總回風巷，稱為老塘通風。

礦井主要通風機的工作方式有抽出式、壓入式和抽壓混合式三種。

抽出式通風：礦井主要通風機安裝在出風井口附近，通過風硐與出風井筒相連通，利用通風機產生的風壓將礦井內的空氣吸出地面，同時導致地面的新鮮風流從進風井流入井內實現礦井通風的方法。也稱作負壓通風。

壓入式通風：礦井主要通風機安裝在進風井口附近，通過風硐與進風井筒相連通，利用通風機產生的風壓將新鮮風流壓入井下，迫使井內空氣由回風井排出地面的通風方法。也稱作正壓通風。

通風網絡：一般把礦井或采區通風系統中風流分岔、匯合線路的結構形式和控制風流的通風構筑物統稱為通風網絡。

礦井通風網絡的基本結構有：

①串聯網絡：多條風路依次連接起來的網絡。

②并聯網絡：兩條或兩條以上的風路，從某一點分開又在另一點匯合的網絡。

③角聯網絡：有一條或多條風路把兩條并聯風路連通的網絡。

礦井通風設施主要有風門、風橋、密閉和擋風墻等。

風門的作用為：①隔斷巷道風流，確保用風地點的風量要求；②允許行人和車輛通過。

根據用途不同井下風門一般分為普通風門、自動風門和反向風門。

砌筑風門的標準要求：

①每組風門不少于2道；②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，并有防止礦車或風門碰撞人員以及礦車撞壞風門的安全措施；③通車風門要實現自動化；④門框要包邊沿口，有襯墊，四周接觸嚴密，門扇平整不漏風，風門要有適當的角度，門框與門扇不歪扭；⑤墻體用不燃性材料砌筑，厚度不小于0.5m；⑥墻面平整，嚴密不漏風；墻垛四周要掏槽處理；⑦風門水溝處要設反水池和擋風簾，通車風門要設底坎，電纜孔和其他管孔要堵嚴；⑧風門前后5m內支護良好，無雜物、積水和淤泥。

風橋：設在進、回風交叉處使進、回風不混合的設施叫風橋。主要作用就是把同一水平相交的一條進風巷道和一條回風巷道風流隔開。

密閉：按不同的用途密閉可分為防火密閉、防水密閉、過濾密閉和防爆密閉。

按服務時間長短可分為臨時密閉和永久密閉。

構筑永久密閉的標準要求：

①永久性密閉要用不燃性材料建筑，嚴密不漏風，墻體厚度不小于0.5m；

②密閉前5m內支護完好，無片幫、冒頂，無雜物、積水和淤泥；

③密閉前無瓦斯積聚；

④密閉四周要掏槽，見硬底、硬幫，與煤巖接實；

⑤密閉內有水的要設反水池（或反水管），并設觀測孔，有自然發火危險的煤層的采空區密閉要設注漿孔，孔口要封堵嚴密；

⑥密閉前要設柵欄、警標、說明牌和檢查箱；

⑦墻面平整（1m長度內凹凸不大于10mm）、無裂縫，無重縫或空縫。

采區通風系統的基本要求：

①每一個生產水平和采區，都必須布置單獨的回風巷，實行分區通風。

②采煤工作面和掘進工作面都應采用獨立通風，有特殊困難必須串聯通風時應符合《規程》的有關規定。

③ 有煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出危險的采煤工作面不得采用下行通風。

④掘進和采煤工作面的進、回風都不得經過采空區和冒落區。

⑤采空區必須及時封閉。

⑥不應在傾斜巷道中設置風門，如果必須設置風門，應安設自動風門或設專人管理，并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。

⑦掘進巷道與其他巷道貫通前，通風部門必須預先做好調整通風系統的準備工作，貫通后要停止一切工作，立即調整通風系統，防止瓦斯積聚，待風流穩定后方可恢復工作。

⑧為了便于在火災時控制風流、撲滅火災和防止煙氣中毒事故，采區內應選擇適宜的地點預設反風門或防火門，這些反風門或門要用耐燃性材料制作，不時敞開，而且對風流的阻力較小。

工作面上行通風和下行通風

上行風：風流沿工作面傾斜方向自下向上流動的通風方式稱為上行通風。

下行風：風流沿工作面傾斜方向自上向下流動的通風方式稱為下行通風。

采用下行通風有以下幾個特點：

①有效降低了進入工作面的呼吸性粉塵量；

②對工作面具有良好的環境溫度起到了促進作用；

③有效降低工作面隅角瓦斯涌出；

④防火方面。如在下部風巷中機電設備失火，對采煤面之影響比上行風時小，但滅火較困難。

第三節 礦井通風動力

礦井通風動力有通風機提供的機械風壓和自然條件產生的自然風壓兩種組成。

機械風壓：由通風機產生的風壓叫做機械風壓。

自然風壓：利用進風井和出風井的溫度差和兩井筒井口的標高差，以及能影響空氣重率變化的其他因素造成的兩井筒空氣重力不等而產生的壓力，叫做自然風壓。

礦井的通風阻力：主要有摩擦阻力和局部阻力兩種。由于風流與井巷壁間的摩擦所產生的阻力叫摩擦阻力。由于巷道的突然變大、變小或者拐彎，而引起風流方向的變化，導致風流劇烈沖擊形成渦流而引起的阻力叫局部阻力。

《規程》規定：新礦井投產前必須進行1次礦井通風阻力測定以后每3 年至少進行1次。礦井轉入新水平生產或改變一翼通風系統后，必須重新進行礦井通風阻力測定。

礦用通風機按其構造和工作原理可分為離心式通風機和軸流式通風機兩種。

通風機的主要工作參數有：風壓H、風量Q、功率N、效率和轉速等。

為了使通風機安全穩定運轉，實際應用的風壓不能超過最大風壓的0.9倍；對軸流式通風機工況點必須位于駝峰點右側的區域內。從經濟角度出發，通風機的靜壓效率不得低于60%。

礦井反風：為了防止災害擴大和搶救人員的需要而采取的迅速倒轉風流方向的措施叫礦井反風。

生產礦井主要通風機必須裝有反風設施，并能在10min內改變巷道中的風流方向；當風流方向改變后，主要通風機的供給風量不應小于正常風量的40%。

主要的反風方法有：專用反風道反風和風機反轉反風。

離心式通風機只能利用反風道進行反風；軸流式通風機可利用反風道反風出或利用風機反轉反風。

第四節 掘進通風

掘進通風方法分為兩大類：利用礦井總風壓通風和使用局部通風設備通風。

掘進用的局部通風設備有兩類：引射器和局部通風機

引射器是將高壓水或壓縮空氣的部分能量傳遞給風流，克服風流在風筒和獨頭巷道中流動的阻力，達到給掘進工作面供風的目的。

局部通風機按其工作方式有三種：壓入式、抽出式和混合式。我公司全部采用壓入式通風方法。

安裝和使用局部通風機的安全規定：

①局部通風機必須由指定的人員負責管理，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于10m；全風壓供給該處的風量必須大于局部通風機的吸風量，局部通風機安裝地點到回風口間的巷道中的最低風速煤及半煤(巖)巷道不小于0.25m/s，全巖巷道不小于0.15m/s；

③必須采用抗靜電、阻燃風筒。風筒口到掘進工作面的距離不得超過10m，高瓦斯區、瓦斯異常區風筒口到掘進工作面的距離不得超過5m；

④低瓦斯礦井掘進工作面的局部通風機，可采用裝有選擇性漏電保護裝置的供電線路供電，或與采煤供電分開；

⑤嚴禁使用3臺以上(含3臺)的局部通風機同時向1個掘進工作面供風。不得使用1臺局部通風機同時向2個作業的掘進工作面供風。

使用局部通風機供風的地點必須實行風電閉鎖，保證停風后切斷停風區內的全部非本質安全型電氣設備的電源。使用2臺局部通風機供風的，2臺局部通風機都必須同時實現風電閉鎖；

⑥使用局部通風機通風的掘進工作面，不得停風；因檢修、停電等原因停風時，必須撤出人員，切斷電源；

恢復通風前，必須首先檢查瓦斯。只有當局部通風機及其開關地點附近10m以內風流中的瓦斯濃度不超過0.5%時，方可人工開啟局部通風機；

局部通風機循環風及其預防：

局部通風機循環風：局部通風機的回風部分或全部再吸入同一部局部通風機的進風流中，叫循環風。

循環風的危害：掘進工作面的乏風反復返回掘進工作面，有毒有害氣體和粉塵的濃度會越來越大，不僅使作業場所的環境越來越惡化，更為嚴重的是，由于風流中瓦斯濃度的不斷增加，當其進入局部通風機時，容易引起瓦斯爆炸。

如何檢查和防止局部通風機循環風：檢查局部通風機是否發生循環風比較簡單的方法是，站在局部通風機吸風口向掘進工作面的方向3~5m處，釋放一點粉筆灰(或煙霧)，如果粉筆灰回到局部通風機的吸風口，則局部通風機發生了循環風。

防止局部通風機循環的措施是：局部通風機安裝位置合理(吸風口到掘進工作面回風巷的距離不小于10m)，全風壓供給該處的風量必須大于局部通風機的吸風量，即可避免局部通風機發生循環風。

肥礦集團公司對局部通風機使用的要求

①所有掘進工作面都必須安裝使用“雙局扇、雙電源”，做到風機自動切換，風筒自動分風；

②推廣使用大功率局部通風機、大直徑風筒。供風距離300m以下的掘進工作面局部通風機功率不得小于11kW；供風距離超過300m的掘進工作面安裝局部通風機功率不得小于15kW；供風距離大于500m和斷面超過6m²的開拓巷道，安裝局部通風機功率不小于22kW，并使用直徑不小于500mm的風筒。

第五節 獨頭巷道管理、巷道貫通

一、獨頭巷道停風后，恢復通風、送電時，應采取哪些安全措施：

①獨頭巷道的局部通風機必須保持經常運轉，臨時停工時，也不得停風。

②停風的獨頭巷道，每班在柵欄處至少檢查1次瓦斯。如發現柵欄內1m處瓦斯濃度超過3%，應采用木板密閉予以封閉。

③獨頭巷道停風后，巷道中的瓦斯濃度超過1%或二氧化碳濃度超過1.5%時，必須采取專門的排瓦斯措施。

④恢復通風前，必須檢查瓦斯。只有在局部通風機及其開關附近10m以內的風流中瓦斯濃度不超過0.5%時，方可人工開動局部通風機。

⑤獨頭巷道恢復正常通風后，必須由電工對獨頭巷道中的電氣設備進行檢查，證實完好時，方可人工恢復局部通風機供風的巷道中的一切電氣設備的電源。

巷道貫通必須遵守下列規定：

①掘進巷道貫通前，綜合機械化掘進巷道在相距50m前、其它巷道在相距20m前，必須停止一個工作面作業，做好調整通風系統的準備工作。

②必須由專人在現場統一指揮。

③停掘的工作面保持正常通風，經常檢查瓦斯；

④掘進的工作面每次爆破前，必須派專人和瓦斯檢查工共同到停掘的工作面檢查瓦斯，只有在2個工作面瓦斯濃度都在1.0%以下時方可放炮。

⑤每次爆破前，2個工作面入口必須有專人警戒。

⑥貫通后，必須停止采區的一切工作，立即調整通風系統，風流穩定后，方可恢復工作。

第二章 礦井瓦斯

瓦斯治理的十二字方針：監測監控，先抽后采，以風定產。

瓦斯是指從煤體或圍巖中釋放出來的以甲烷氣體為主的有毒有害氣體的總稱。有時單指甲烷。

瓦斯涌出：由受采動影響的煤層、巖層，以及由采落的煤、矸石向井下空間均勻地放出瓦斯的現象，叫瓦斯涌出。

瓦斯涌出有兩種形式：普通涌出和特殊涌出

普通涌出：瓦斯由煤層或巖層表面非常微細的裂隙和孔隙中緩慢、均勻地或持久地涌出。

特殊涌出：在很短的時間內，自采掘工作面的局部地區，突然涌出大量的瓦斯，或伴隨瓦斯突然涌出的同時有大量的煤粉和巖石被拋出。

絕對瓦斯涌出量：單位時間內涌出的瓦斯量稱為瓦斯的絕對涌出量，用m³/min表示。

其計算公式為：Q _CH4 = Q×