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1、矿山安全基本知识一、矿山地质安全知识（一）矿物矿物是由地壳中化学元素通过地质作用形成的一种具有一定化学成分和物理特性的单质或化合物。自然界中矿物存在的状态有 3种：固态，如石英、正长石、云母；液态，如水、自然汞；气态，如二氧化碳、硫化氢等。（二）岩石1. 岩石的物理力学性质岩石是在各种地质作用下，由一种或多种矿物有规律地组合成的矿物集合体。岩石的物理力学.性质表现在其变形特性、强度 特征、破坏形式三方面。2）岩石的强度特征岩石在外载荷的作用下，当应力达到某一极限时便发生破坏，这个极限就是岩石的强度极限。具体指标有：单向抗压强度、抗 拉强度、抗剪强度、三向抗压强度。3）岩石的破坏形式岩石的破坏形
2、式分为脆性破坏和塑性破坏两种。2 .煤层的顶底板岩石（1）顶板岩石。从采煤工作的角度，根据顶板岩层变形和垮塌的难易程度，可将煤层的顶板岩层分为伪顶、直接顶、基本 顶（又称老顶）3种。（2）底板岩石。煤层的底板岩石可分为直接底及基本底（又称老底）两种。（三）地层地层系统是用来描述地层上下层之间空间关系的，国际上通常用的地层划分单位有界、系、统。地质时代是用来描述地层上下 层之间时间关系的。在划分地层系统的基础上，将地壳的发展历史相对应地划分成若干地质时代的单位，即代、纪、世。（四）地质构造沉积岩层（包括煤层）在形成时，一般都是水平或近水平的，在一定范围内是连续完整的。但后来由于受到地壳运动的影响
3、，使 岩层的形态和产状发生了变化。这种由地壳运动所引起的岩层变形和变位的结果叫构造变动。构造变动按其表现形式，主要可分为褶皱和断裂两类。这种由地壳运动而造成岩层空间形态的变化，称为地质构造。1. 岩层的产状要素为了说明倾斜岩层的空间形态，常用产状要素来表示，即岩层的走向、倾向及倾角。2. 褶曲构造褶皱构造的基本单位叫褶曲。褶曲就是岩层的一个弯曲。（1）褶曲的基本形态：一般把褶曲的基本形态分成背斜和向斜两种。（2）褶曲的要素：褶曲要素包括核部、翼部、轴面、轴线、枢纽。（3）褶曲的分类：根据褶曲轴面的产状，分为直立褶曲、倾斜褶曲和倒转褶曲。3. 断裂构造岩层在外力或内力作用下，产生了机械破坏，使岩
4、体丧失连续性和完整性，不论发生位移与否，都称岩层产生了断裂。断裂后，两 侧岩层若没有发生显著位移，称为裂隙或节理；发生了显著的位移则称断层。1）裂隙裂隙按成因可分为：原生裂隙、风化裂隙和构造裂隙。根据裂隙的产状和岩层的产状关系，可分为：走向裂隙、倾向裂隙和斜交裂隙。2）断层岩层沿断裂面发生显著位移的断裂构造，称为断层。（1）断层要素。为了描述断层的性质、位置和空间形态，我们给断层的各个部位以一定的名称，这些断层的基本组成部分叫断层要 素。（2）断层的分类。根据断层上下盘相对移动的方向，可分为：正断层、逆断层和平推断层。根据断层面的倾角，又把逆断层分为：冲断层（断层面倾角大于45、逆掩断层（断层
5、面倾角为45。 25。之间）和辗掩断层（断层面倾角在25。以下）、根据断层走向与岩层走向关系，把断层又分为：走向断层、斜交断层。断裂构造发育的地区，经常是许多断层以某种组合形式出现， 其中有：地堑和地垒、迭瓦状构造、阶梯状构造。（五）地下水5. 地下水的分类按地下水的埋藏条件分为潜水和承压水；按地下水含水层性质分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。岩溶发育必须具备的四个条件：要有可 溶岩层、岩层因具有裂隙而透水、水必须有侵蚀性，水在岩层中应是流动的。6. 地下水的化学成分 由于所含化学成分的不同，地下水表现了不同的化学性质。反映地下水化学性质的常用指标有水的总矿化度、氢离子浓度（pH值）、水的硬度。7.
6、 矿井水的来源煤矿生产过程中，经常见地下水流人或涌入巷道或工作面，这就是矿井水。矿井水来源有地表水、含水层水、老窑水和断层水。二、矿床勘探安全知识（一）矿井地质构造的物探方法我国矿井应用的物探方法主要有直流电法（电阻率法）、电磁频率测深法、无线电波透视法、地质雷达法，以及浅层地震勘探、 瑞利波勘探方法等。这些方法分属于电法勘探与地震勘探两大领域。1. 电法勘探电法勘探是利用地壳中各种岩石、矿石电学性质间的差异来发现地质目标的。它是基于观测和研究电场或电磁场空间和时间分布规律 来勘查地质构造和寻找有用矿产的一类勘探方法。按电磁场和时间特性，电法勘探可以划分为3类：直流电法、交流电法（电磁法），
7、过渡过程法（脉冲瞬变场法）。2. 地震勘探地震勘探是地球物理勘探中的一个重要领域，它是利用人工激发的弹性波（地震波）来探测大地，获取岩层地质信息以达到勘探的目的。地震勘探按照其观测空间和工作场所可以划分为地面地震勘探和地下地震勘探。孔中地震和矿井地震勘探都属地下地 震勘探。按照地震波的类型，地震勘探又可划分为：体波勘探，如地面（也包括浅层）地震勘探；面波勘探，如瑞利波勘探；槽波勘探等。（二）高压空气枪、空压机、高压管路的安全使用及维护、气枪阵列、电缆、电缆尾标、扩展器的收放等操作中的安全要素高压空气枪、空压机、高压管路应定期进行安全检查，安全性能不合格的不得使用。电缆的绝缘和电阻必须满足规定要
8、求，不允许带 电进行检修和收放作业。执行任务前根据工作的性质和勘探工作地点所处的自然环境条件不同制定相应的安全操作规程。必须由接受过专门 培训的人员执行操作任务，工作中按照相应的压力设备或带电设备的安全操作要求执行。（三）震源危险品的安全使用、运输、存储和管理爆炸性震源的操作人员禁止穿化纤服装；大雾、雷雨、黄昏条件下禁止进行爆炸操作；爆炸危险区应有专人警戒；使用电雷管时电 雷管本身和起爆回路的电阻以及起爆电流必须满足规定要求，杂散电流大于30mA、离高压电网较近的区域、受射频电影响较大的区域等不得使用电雷管；使用的少量爆破材料，炸药不超过100kg，雷管不超过200个，要储存在专门的房间内，指
9、定专人保管。雷管要装箱加锁，与炸药分开存放，并隔开2m以上距离。运输时禁止雷管和炸药混装混运，应由专 人押运。运输汽车应挂危险品标志，行驶速度不超过40km /h，能见度差时速度减半。存储时和运输途中应有合适的包装，注意防震、防火、防潮。各种震源危险品使用前应根据勘探地点具体的施工环境条件制定详细的安全操作规程，由 接受过专门培训的人员执行操作任务。（四）矿山勘探作业安全知识确定钻孔位置时，在保证地质要求的同时，考虑施工安全和方便。避开洪水、泥石流、滑坡、滚石等威胁。钻塔与高压线保持安全距离，距10000V以上的高压线不小于50m,10000V以下的不小于30m。钻机机场地基必须平整、稳固，填
10、方部分必须采取措施防止塌陷或滑动，钻塔底座填方部分不得超过塔基面积的1/4。钻塔必须安 设避雷装置、活动工作台必须安装牢靠，设置可靠的制动防坠装置。钻塔上下不能同时进行作业。机械传动部分应设防护栏或防护罩，机械 运转时不得进行部件的拆卸和修理。钻机机场应配备适当的消防设备。坑道钻探应按照井下作业的规定进行通风、排水、支护和照明。坑道钻探中可能揭露高水头的强含水层时，为防止涌水淹没坑道，应 先安装固定的孔口管，提前准备好排水设施或堵水材料。坑道中严禁使用没有净化装置的内燃机械。水上钻探应备有救生、通讯设施，设置必要的栏杆以防止人员落水。探槽深度（最高一壁）不得超过3m,浅井深度不得超过20m，应
11、根据地层性质和探槽、探井的深度正确选择支护方法。在松软或流 沙层中掘进应采用沉箱超前支护。勘探放射性矿床，主要坑道应尽量在矿脉外施工，如必须穿过矿体时应采用压入式通风。完成编录和采样后，应对矿体裸露面及时用 粘土等覆盖，以防止氡气析出。接触粉尘、有毒物质、放射性物质的作业人员应有必要的个人防护装备，定期进行职业性健康检查。作业点粉尘浓度超过卫生标准的， 每月至少测定2次。井下有毒作业点每月至少测定1次。放射性物质作业点每月至少测定3次，超过国家规定的，必须限期采取改进措施。三、井巷工程安全知识（一）井田开拓1. 煤田划分为井田在同一地质发展过程中形成的具有连续发育的含煤岩系，其分布有规律可循、
12、基本连成一片的地区称为煤田。在煤层赋存条件中，对 煤田开发影响较大的是煤层的厚度和倾角。因此，常把煤层按厚度和倾角进行分类。煤田具有较大的范围和丰富的储量，有的面积达数百平方公里，储量达数百亿吨，所含煤层达十几层，甚至几十层。因此，必须把煤 田划分为若干部分，每一部分由一个矿井开采。划分为一个矿井开采的那部分煤田，称为井田。2. 井田的开拓方式煤田划分成井田后，井田的范围一般还是很大的，走向长度可达数千米到万余米；倾斜长度亦可达数千米。对这样大范围的井田，在 目前的技术条件下，必须再划分成适于开采的较小部分，有计划、按顺序地进行回采，达到技术上和经济上都比较合理的要求。3. 矿井的开拓方式根据
13、进入煤层的井酮形式不同，矿井开拓方式分为斜井开拓、立井开拓、平酮开拓和综合开拓4种。（二）井筒井筒是从地表开掘进入地下的工程，通常作运输煤炭的主井、辅助运输（运输人员、材料、设备、砰石等）的副井或通风井使用。井筒主要有立井、斜井和平酮。（三）主要开拓巷道主要开拓巷道指为井田开拓而开掘的基本巷道，其中包括井筒、井底车场、运输大巷、石门、总回风巷等。（四）井巷断面形状、尺寸的确定原则井巷断面的形状，主要由围岩性质、井巷服务年限和支护材料来决定。1. 井筒断面形状、尺寸的确定原则立井井筒断面形状一般为圆形，早期开凿的立井井筒断面采用矩形、椭圆形（目前已很少采用）；斜井井筒断面有拱形、梯形等。井筒断面
14、尺寸的确定原则与其功能有关。布置生产需要的提升设备、满足人员通行的要求、满足通风风量的要求、满足敷设管线 的要求、符合煤矿安全规程的要求。2. 巷道断面形状及选用原则我国煤矿井下使用的巷道断面形状有矩形、梯形、多角形、拱形、圆形、马蹄形、椭圆形等。巷道断面形状选用的原则：巷道围岩的地压大小和方向，也就是巷道所穿过围岩的性质；巷道的用途和服务年限；巷道选用的材 料和支护方式；巷道的掘进方式及岩层埋藏情况。3. 巷道尺寸的确定原则巷道断面越小稳定性相对越好，最终确定合理的断面大小要兼顾施工技术、巷道的用途和断面利用率。煤矿中巷道的净断面，应满足 行人、运输、通风，设备安装检修以及施工的需要。设计巷
15、道断面尺寸，应首先确定巷道的净断面尺寸，并进行风速和优化验算。最后，根 据支架参数，道床参数，计算出巷道的设计掘进断面尺寸，并按允许加大值（超控值），计算出巷道的计算掘进断面尺寸。对于软岩巷道，深厚表土层以及受采动影响的井筒，其断面形状与尺寸要特殊研究确定。（五）井巷施工程序和基本原则井巷工程包括井筒、井底车场巷道及酮室、主要石门、运输大巷、采区巷道及回风巷道等全部工程。这些工程中有一些工程构成连锁 工程项目，也可以称为矿井建设关键线路或主要矛盾线，也就是决定矿井建设最短总工期的，只能按顺序施工的路线。该线路上的各单位工 程统称关键工程。其中包括井筒、井底车场重车线、主要石门、运输大巷、采区车场、采区上山、最后一个采区切割巷道或与风井贯通巷道、 风井等。（六）井巷掘进的主要施工方法井筒施工根据施式方法及地层赋存条件的不同，分为普通凿井法与特殊凿井法。普通凿井法是在稳定或含水较少的地层中采用钻眼爆 破或其他常规手段凿井的方法。特殊凿井法是在不稳定或含水量很大的地层中，采用非钻爆法的特殊技术与工艺的凿井方法。通常采用的有 冻结法凿井、钻井法凿井、注浆凿井法。1. 普通凿井法（1）钻眼爆破法破岩。在岩体上钻凿一定直径、一定深度及数量的炮眼，并在其中装入炸药，靠炸药爆炸的力量破碎岩体，从而达 到井巷掘进的目的，这种方法就叫
