煤礦生產技術與安全常識
第 一 節 煤 與 煤 層
一、 煤的形成和分類
1、 煤的形成
煤是由古代植物的遺體變化而成的。在煤層中曾找到過保存很完整的樹幹，不過這些樹幹已經變為煤炭了。在煤層及頂、底板岩層中常見到植物的枝葉等化石。
2、 煤的分類
我國煤炭分類主要是以煤的揮發分、黏結性指數、膠質
層厚度為依據，把煤分為14個大類29個小類。14個大類是褐煤、長焰煤、不黏煤、弱黏煤、1/2中黏煤、氣煤、氣肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧瘦煤、貧煤及無煙煤。
按照工業用途，煤又可以分為以下三類：
(1) 動力煤
(2) 化工用煤
(3) 煉焦煤
二、煤層埋藏特征
(一)煤層埋藏深度
煤層埋藏深度深淺不一，最大的埋藏深度可達2 km。目前，我國煤礦井工開采深度已達千米以上。
(二)煤層層數
各煤田中的煤層層數不盡相同，少的隻有一層或幾層，
多的可達十幾層到幾十層。相鄰兩層煤之間的距離從幾十
厘米到數百米。相鄰兩煤層之間的距離通常稱為煤層的層
間距。
(三)煤層的形態與結構
1、煤層的形態
煤層通常是層狀的，層位有明顯的連續性，厚度也
比較均勻。
煤層的形態，是指煤層賦存的空間幾何形態。根據煤層在一定範圍內連續成層的程度和可采情況，可將煤層分為層狀、似層狀和不規則狀三種類型。
2、煤層的結構
煤層中含岩石夾層的情況稱為煤層結構。根據煤層中有無矸石層存在，將煤層結構分為簡單結構和複雜結構兩種。簡單結構，是指煤層中不含矸石層或局部含不穩定的矸石;複雜結構，是指煤層中含一層或多層矸石層。
(四)煤層厚度
煤層頂、底板之間的垂直距離，稱為煤層的厚度。根據煤層結構不同，煤層厚度可分為總厚度、有益厚度和可采厚度。總厚度是指煤層頂、底板間各分煤層厚度和各夾石層厚度的總和;有益厚度是指煤層頂、底板間各分煤層厚度的總和;可采厚度是指達到國家規定的最低可采厚度以上的煤層厚度或煤分層厚度之和。
根據煤層厚度對開采技術的影響，將煤層分為以下三類：
(1)薄煤層 指厚度為1.3 m以下的煤層。
(2)中厚煤層 指厚度為1.3到3.5 m的煤層。
(3)厚煤層 指厚度大於3.5 m的煤層。
在煤礦生產中，習慣上將厚度大於6 m的煤層稱為特厚煤層。
(五) 煤(岩)層產狀
煤(岩)層在空間的產出狀態，稱為煤(岩)層產狀。傾斜煤層的產狀，可以用煤層麵的走向、傾向和傾角三個要素的數值表示，稱為煤層的產狀要素。
① 走向 傾斜煤(岩)層層麵與水平麵的交線為走向線，稱為走向。走向線是煤層麵上的一條水平線，它的兩端延伸方向為煤層的走向，走向線表示煤層在水平麵上的延展方向。
② 傾向 在煤層層麵上，與走向線垂直並沿層麵傾斜向下引出的直線稱為傾斜線。傾斜線在水平麵上的投影線所指煤層傾斜一側的方向。
③ 傾角 傾角是指煤層麵和水平麵之間的夾角。
根據煤層傾角對開采技術的影響，煤層可分為以下四類：
(1)近水平煤層 指傾角在8°以下的煤層。
(2)緩傾斜煤層 指傾角為8°到25°的煤層。
(3)傾斜煤層 指傾角為25°到45°的煤層。
(4)急傾斜煤層 指傾角在45°以上的煤層。
(六)煤層頂板與底板
位於上、下兩個界麵之間的煤及其間所夾的矸石層稱為煤層;賦存在煤層之上的鄰近岩層稱為煤層的頂板;賦存在煤層之下的鄰近岩層稱為煤層的底板。
1、 煤層的頂板
根據頂板在煤層開采中垮落的難易程度及其與煤
層的相對位置，將頂板分為基本頂、直接頂和偽頂三種類型。
① 偽頂 指直接位於煤層之上的較薄岩層，極易破碎，隨采隨落。
② 直接頂 指位於偽頂之上或直接位於煤層之上(煤層沒有偽頂時)的一層或幾層岩層。通常由砂質頁岩、沿岩、粉砂岩等比較容易垮落的岩層組成。
③ 基本頂 俗稱老頂，是指位於直接頂或直接位於煤層之上、難以垮落的厚而結實的岩層。
2、 煤層的底板
根據煤層底板性質、煤層底板與煤層的位置關係，把煤層底板分為直接底和基本底。
① 直接底 指直接位於煤層之下、強度較低的岩層。通常由岩層、灰質頁岩和黏土岩等組成。
② 基本底 俗稱老底，是位於直接底或直接位於煤層之下，由較硬的砂岩、石灰岩等組成的岩層。
第 二 節 礦 井 開 拓
一、 井田與礦區
一般將一個煤田劃歸若幹個煤礦進行開采。劃歸一個煤礦開采的範圍稱為井田，在一個井田內進行開采的煤礦一般稱為礦井。將鄰近幾個井田劃歸為一個行政機構管理，而將這鄰近的井田合起來稱為礦區。
煤田劃分成井田後，可以布置一套完整獨立的生產係統，稱為井田再劃分。
要從地麵開鑿通道(井筒)通至地下，在地下開掘一係列巷道和硐室進入煤體;在井田範圍內，由地表進入煤層為開采水平服務所進行的井巷布置和開拓工程，稱為礦井開拓或井田開拓。
二、 礦井巷道
礦井巷道包括井筒、平硐和井下的各種巷道，是建立生產係統進行生產活動的基礎條件。
1、 按巷道空間特征分類
礦井巷道按傾角不同分為：
① 垂直巷道 垂直巷道的中心線與水平線垂直，如立井、暗立井、溜井等。
② 水平巷道 水平巷道的中心線與水平麵大致平行，如平硐、石門、平巷等。
③ 傾斜巷道 傾斜巷道的中心線與水平麵既不平行也不垂直，而是成一定角度，如斜井、采區上山(或下山)、暗斜井(也稱主下山)等。
2、 按巷道服務範圍分類
(1)開拓巷道 指為全礦井服務，或者為一個及一個以上的階段服務的巷道，主要有主副立井(或斜井)、平硐、井底車場、主要運輸及回風石門 運輸大巷及回風大巷等。
(2)準備巷道 指為一個采區或者為兩個或兩個以上的采煤工作麵服務的巷道，主要有采區車場、采區煤倉、采區上山(或下山)、采區石門等。
(3)回采巷道 指隻為一個采煤工作麵服務的巷道，主要有工作麵運輸巷、工作麵回風巷、開切眼等。
三、 礦井開拓方式
礦井開拓巷道在井田內的總體布置方式稱為礦井開拓方式，由這些井巷構成的生產係統稱為礦井開拓係統。礦井開拓的主要內容包括：井筒的形式、數目和位置，開采水平的數目及位置等。
通常按井筒形式的不同，將礦井開拓方式分為立井開拓、斜井開拓、平硐開拓和綜合開拓四種類型;按井田內布置的開采水平數目的不同，將礦井開拓方式分為單水平開拓和多水平開拓。
1.立井開拓 指用垂直巷道由地麵進入地下，並通過一係列巷道進入礦體的開拓方式。
2.斜井開拓 指利用傾斜巷道由地表進入地下，並通過一係列巷道通達煤層的開拓方式。斜井開拓可分為斜井多水平分區式開拓、斜井多水平片盤式開拓和斜井單水平傾斜分段式開拓。
3.平硐開拓 指利用水平巷道由地麵進入煤層進行開采的一種開拓方式。平硐沿煤層走向方向掘進稱為走向平硐，與走向斜交(或垂直)的稱為斜交(或垂直)平硐.
4.綜合開拓 用兩種或兩種以上的基本井硐形式(立井、斜井、平硐)綜合開拓井田稱為綜合開拓。
四、 礦井生產係統
礦井生產係統是一個綜合性的係統，主要包括運輸提升係統、通風係統、排水係統、供電係統和壓氣供給係統等。
(一) 運輸提升係統
1、 煤炭運輸提升係統
2、 人員、材料及設備的輔助運輸和提升係統
(二) 通風係統
(三) 排水係統
作用：將礦山井下湧出的礦井水及時、安全可靠、經濟合理的排至地麵。
礦山排水係統由排水係統硐室和排水設備、設備兩
大部分組成。
礦井主排水係統硐室主要由主排水泵房硐室、水倉
和管子道(管子間)組成。
礦井排水設備、設施主要由水泵、電動機、供電電
纜、排水管、匣閥、逆止閥、底閥或引水裝置、壓
力表、真空表、啟動控製開關等組成。
(四) 供電係統
常用的煤礦供電係統是：雙回路電網 --→礦井地麵變電所--→井下中央變電所—→采區變電所(移動式變電所)--→工作麵配電點
現有的綜采工作麵基本上都已經采用了移動式變電站。移動式變電站是將采區變電所(或中央變電所)引來的6 kv(或10 kv)電壓變為1140 v(或3300 v)的電壓，向采煤工作麵設備供電，它可以隨著采煤工作麵的推進而移動，它和工作麵的距離一般保持在50到300 m之間。如防塵供水係統、壓風供給係統、安全監控係統、瓦斯抽放係統、防滅火灌漿係統和通信係統等。
第三節 井下安全設施、安全信號
和安全標誌
一、 井下安全設施
井下安全設施是指在井下巷道、硐室等處安設的專用安全生產的裝置和設備，其作用是防止02manbetx.com 的發生或者縮小02manbetx.com 的影響範圍、減輕02manbetx.com 的危害。
1、 防瓦斯安全設施
防瓦斯安全設施主要有瓦斯監測和自動報警斷電裝置等。其作用是監測周圍環境空氣中的瓦斯濃度，當瓦斯濃度超過規定的安全值時，會自動發出報警信號;當濃度達到危險值時，會自動切斷被測範圍的電力電源，以防止瓦斯爆炸02manbetx.com 的發生。
2、 通風安全設施
通風安全設施主要有局部通風機、風筒及風門、風窗、風牆、風障、風橋和柵欄等。其作用是控製和調節井下風流和風量，供給各工作地點所需要的新鮮空氣，調節溫度濕度、稀釋空氣中的有毒有害氣體。
3、 防滅火安全設施
防滅火安全設施主要有滅火器、滅火砂箱、鐵
鍬、水桶、消防水管、防火鐵門和防火牆。其作用
是撲滅初起火災和控製火勢蔓延。
防滅火安全設施主要安設在機電硐室及機電設
備較集中的地點。
防火鐵門主要安設在機電硐室的出入口和礦井進風井的下井口附近。
防火牆構築在需要密封的火區巷道中。
4、 防隔爆設施
防隔爆設施主要有防爆門、隔爆水袋、水槽、岩粉棚等。其作用是阻止爆炸衝擊波、高溫火焰的蔓延擴大，減小因爆炸帶來的危害。
隔爆水袋、水槽、岩粉棚主要安設在礦井有關巷道和采掘工作麵的進回風巷中。
隔爆鐵門安設在機電硐室的出入口。
井下爆炸器材庫的兩個出口必須安設能自動關閉的抗衝擊波活門和抗衝擊波密閉門。
5、 防塵安全設施
防塵安全設施主要有噴霧灑水裝置及係統。其作用是降低空氣中的粉塵濃度，防止煤塵發生爆炸和影響作業人員的身體健康，保持良好的作業環境。
防塵安全設施主要安設在采掘工作麵的回風巷道以及轉載點、煤倉放煤口和裝煤(矸)點等處。
6、 防水安全設施
防水安全設施主要有水溝、排水管道、防水門、防水匣和防水牆等。其作用是防止礦井突然出水造成水害和控製水害影響的範圍。
7、 提升運輸安全設施
提升運輸安全設施主要有罐門、罐簾、各種信號燈、電鈴、阻擋車器，其作用是保證提升運輸過程的安全。
8、 電氣安全設施
供電係統及各電氣設備上需裝設漏電繼電器和接地裝置，其目的是防止發生各種電氣事故而造成人身觸電等。
9、 避難硐室
避難硐室主要有以下三種：
① 躲避硐
② 避難硐室
③ 壓風自救硐室
二、 井下信號
礦井生產中的各個環節，都設有用聲光表示的工作信號或危險警告信號。所以信號時保證工作聯係和安全生產所必須的工具。
礦井的各種信號有著具體的規定和指令。礦井的提升運輸信號基本用的是電鈴聲和紅綠燈作指示。紅燈表示危險信號，看到紅燈車輛要停止開動，行走的人員要止步等待。綠燈表示安全，車輛可以通過人員可在人行道上行走。電鈴的不同聲音或次數表示不同的指令信號。
三、 煤礦井下安全標誌
安全標誌是指井下懸掛或張貼的圖文標誌，目的在於警示人們對不安全因素的注意，預防事故的發生。
《煤礦井下安全標誌》規定：煤礦井下安全標誌分為主標誌和文件補充標誌兩類。
1、主標誌
主標誌分為禁止標誌，警告標誌，指令標誌，路標、名牌和提示標誌4種。
2、文字補充標誌
第四節 煤礦礦用產品的安全標誌及其識別
《煤礦安全01manbetx 》規定，煤礦使用的涉及安全生產的產品，必須取得煤礦礦用產品安全標誌。
一、 煤礦礦用產品的特點
煤礦礦用產品基本上是為煤礦專用設計的產品，能在其他使用場合通用的設備極少。
(1) 煤礦用防爆電氣設備，除最基本的防爆性能要求外，有的還要求具有斷電保護、風電瓦斯閉鎖等適合煤礦作業的特殊功能。
(2) 煤礦用爆破器材應在具體通用性能的基礎上，具有抗引燃、引爆可燃性氣體的性能，以及控製爆炸後有毒有害氣體的排放量的功能。
(3) 煤礦用柴油機，不僅要求其具有防爆性能，還要求控製其排煙的毒性、溫度和機器的表麵溫度。
(4) 煤礦用阻燃輸送帶在運行中，不得產生靜電火花，在事故性摩擦情況下不得摩擦著火。
(5) 煤礦用阻燃電纜，不僅要求其具有阻燃、抗靜電性能，還要求其在電纜護套內加設半導體屏蔽層，即使受到事故性撞、砸、擠、壓時，隻準超前斷電，絕不允許相間和相地短路。
(6) 用於監測監控煤礦水、火、瓦斯、粉塵、頂板、一氧化碳和其他有毒有害氣體的儀表和裝備，統稱為煤礦安全儀器。
(7) 安全監測監控係統由地麵計算機係統和傳輸信道電纜及傳感器、分站等組成，不僅要求具有防爆性能，還要求適應特殊作業環境的防磁、抗幹擾的能力，保證其傳輸速率、誤碼率、傳輸損耗、巡檢周期、係統軟件及其監控功能、邏輯關係約定、人機對話功能等，均能在特殊環境下正常工作。
二、 執行安全標誌管理的煤礦礦用產品的種類
國家必須采取強製性的安全管理手段、措施確保煤礦用產品滿足煤礦安全生產的特殊需要。對執行安全標誌管理的產品，生產廠家必須在取得安全標誌書後，才能從事該產品的生產、銷售，並使用安全標誌。各有關礦山企業嚴禁采購和使用無安全標誌的產品。凡因使用無安全標誌產品而造成重大事故的，要依法追究有關責任者和使用者的責任。
執行安全標誌管理的煤礦礦用產品(井下部分)的種類如下：
1.電氣設備
(1)高、低壓電氣。具體包括隔爆型負荷開關、饋電開關、隔爆型小型開關(包括行程、轉換、插銷等)、隔爆型移動變電站、隔爆型幹式變壓器、隔爆型配電裝置、隔爆型電控裝置、隔爆型電磁啟動器、隔爆型功率補償裝置和隔爆型充電裝置。
(2)防爆電機。具體包括隔爆型交流電動機、隔爆型直流電動機、防爆發電機。
(3)礦用泵。具體包括潛水電泵、煤水泵、泥漿泵、渣漿泵和清水泵。
(4)綜合保護裝置。具體包括隔爆型檢漏繼電器、隔爆型電氣綜合保護裝置。
(5)其他防爆電器。具體包括隔爆型電度表、磁性傳感器、激光指向儀、隔爆型電磁閥、防爆照(攝)相機、隔爆電器外殼等。
2.照明設備
具體包括安全帽燈、報警礦燈、礦燈短路保護裝置、防爆燈具(白熾燈、熒光燈、其他照明燈具)。
3.爆炸材料、發爆器
具體包括煤礦許用炸藥(含乳化炸藥、銨梯炸藥、水膠炸藥、硝銨炸藥等)、煤礦許用雷管、煤礦許用導爆索、發爆器。
4.通信、信號裝置
(1)通信類產品。具體包括防爆電話機及關聯設備，無線電通信係統及關聯設備，漏泄通信係統及關聯設備，無線、有線混合通信係統及關聯設備。
(2)信號類產品。具體包括防爆信息傳輸裝置、防爆聲光報警(語音提示)信號裝置、隔爆型電鈴、隔爆型打點器、防爆信號通訊機、工作麵通訊和信號控製裝置。
5.鑽孔機具及附件
具體包括煤(岩)電鑽、鑿岩機具(電動、液動、氣動)、錨杆鑽機(電動、液動、氣動)、鑽車、井下移動式空氣壓縮機、安全鑽機(瓦斯抽放、探水、防突、放頂、注水、防滅火鑽機)。
6.提升、運輸設備
(1)帶式(刮板)輸送機。具體包括帶式輸送機(含：托輥、製動器)、刮板輸送機、平巷轉載機(帶式、刮板)、耦合器(含易爆塞、易溶塞)。
(2)提運設備。具體包括人車(斜井、平巷)、礦車(含：連接鏈、插銷)、煤礦用絞車、礦用鋼絲繩、提升容器、連接裝置、防墜器、斜井防跑車裝置和提升機綜合後備保護裝置。
7.動力機車
具體包括防爆薯電池電機車(含隔爆型控製器、隔爆型電阻器箱、隔爆型電源裝置、薯電池、隔爆型直流變換器、隔爆型直流穩壓電源、防爆變頻調速器、監示器等)、架線式工礦電機車及配套電器設備和防柴油機動力設備(含防爆柴油機)
8.通風、防塵裝備
具體包括礦井地麵通風機(僅限於No15及以下)、局部通分機、風速儀表、風速傳感器、除(降)塵裝置、粉塵采樣器和粉塵濃度測量儀表。
9.阻燃及抗靜電產品
具體包括阻燃輸送帶及整體帶芯、導風筒及風筒塗覆布、煤礦用阻燃電纜、隔爆水袋(槽)、煤礦用塑料網假頂、非金屬製品(溜槽、電纜接頭、管材、玻璃鋼製品等)和難燃介質(乳化油、高含水難燃液)。
10.環境、安全、工況監測監控儀器與裝備
(1)氣體檢測儀器儀表，具體包括氣體檢測管、一氧化碳檢測儀器儀表、甲烷檢測儀器儀表(含載體催化元件)、氧氣檢測儀器儀表和其他氣體檢測儀器儀表。
(2)安全、生產監測監控係統，具體包括監測監控係統、礦用傳感器(含一氧化碳、甲烷、負壓、壓力、洪水、溫度、速度、頂板動態、風速、設備開停等傳感器)、井下風站、直流穩壓電源、風電甲烷閉鎖裝置、自然火災監測係統和瓦斯抽放監測係統。
(3)自救器、呼吸器、搜生器。
(4)其他安全裝備，具體包括緊急閉鎖開關、遠程控製器、防突測量儀器表及機具、瓦斯抽放設備及儀表、防滅火裝備(含：製氮機)。
11.支護設備
具體包括液壓支架(含柱、閥、千斤頂)、氣賭、氣 支架、礦用單體液壓支柱(含三用閥)、切頂支柱、摩擦支柱、金屬頂梁、錨杆(索)(含杆體錨固劑)、礦用液壓推溜器、乳化液泵、液壓支架用膠管。
12.采、掘機械及配套設備
具體包括采煤機(含電控裝置)、掘進機(含電控裝置)。
第五節 便攜式甲烷檢測儀
一、 便攜式甲烷檢測儀的特點和種類
1.便攜式甲烷檢測儀是一種 帶式可連續自動測定(或點測)環境中瓦斯濃度的全電子儀器，具有操作方便、讀取直觀、工作可靠、體積小、質量輕維修方便等特點。
便攜式甲烷檢測儀的種類很多，習慣上是按檢測原理來進行總體分類的，既主要風為熱催化(熱敏)式、熱導式及半導體氣敏元件三大類。變攜式甲烷檢測儀的測量範圍一般在0-4.0%CH4。或0-0.5%CH4，用於低濃度瓦斯的測定。熱導式甲烷檢測儀，元件壽命長，不存在催化劑中毒等現象，其測量範圍為0-100%CH。
二、 便攜式甲烷檢測儀的使用
1.便攜式甲烷檢測報警儀在每次使用前都必須充電，以保證可靠工作
使用時，首先在清潔空氣中打開電源，預熱15min，觀察指示是否為零;如有偏差，則需調整電位器使其歸零。
2.使用的方法和步驟
測量時，用手將儀器的傳感器部位舉至或懸掛的測量處，經幾十秒鍾的自然擴散，即可讀取瓦斯濃度的數值。也可由工作人員隨身攜帶，在瓦斯超限發出聲、光報警時，再重點監視環境瓦斯，或采取相應措施。
3.使用時應注意的事項
(1)要保護好儀器，在攜帶和使用中嚴禁摔打、碰撞，嚴禁被水澆淋或浸泡。
(2)當使用中發現電壓不足時，儀器應立即停止使用，否則將影響儀器正常工作並縮短電池使用壽命。
(3)對儀器的零點測試精度及報警點應定期(一般為一周或一旬)進行校驗。
(4)當環境中瓦斯濃度和H2S含量超過規定值後，儀器應停止使用，以免損壞元件。
(5)檢查過程中還應注意頂板支護及兩幫情況，以防止傷人事故的發生。
(6)當瓦斯濃度氧氣濃度超過規定限度應迅速退出並及時處理或彙報。
(7)當聞到有其他特殊的導雜氣味也要迅速退出，注意自身安全。
三、便攜式甲烷檢測儀的日常維護
(1)要愛護儀器，經常保持儀器的清潔。
(2)及時進行校驗，以保持其精度。
(3)應在通風幹燥處保存。
(4)當發現電池無電應及時充電，以防損壞電池。
