矿山安全基本知识概述

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，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．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)，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、存储和经管

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规范的，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、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M到万余M；倾斜长度亦可达数千M。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

根据进入煤层的井硐形式不同，矿井开拓方式分为斜井开拓、立井开拓、平硐开拓和综合开拓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、矸石等)的副井或通风井使用。井筒主要有立井、斜井和平硐。

(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、井底车场巷道及硐室、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工程，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，这种方法就叫做钻眼爆破法。它的优点是操作简单、易于掌握、设备简单、安全可靠、可以根据要求，在岩体中钻爆出不同形状，不同深度的井筒或巷道。

(2)爆破方法。根据炮眼深度与直径将钻爆法分为浅孔爆破法、中深孔爆破法和深孔爆破法。炮眼直径小于50 mm，深度小于2m时称为浅孔爆破，多用于井巷工程；炮眼直径小于50mm，深度2-4m称为中深孔爆破，多用于井筒及大断面硐室掘进；炮眼直径大于50mm、深度大于5m则称为深孔爆破，主要用于立井井筒及溜煤眼、大断面硐室的掘进以及露天开采的台阶爆破。

(3)爆破设计。爆破是用炸药破碎岩体的作业，为达到预期的爆破效果及作业安全应对爆破所用的炸药及岩体以及爆破方式进行认真的设计。

(4)炸药和雷管。炸药一般有硝铵炸药、水胶炸药、硝化甘油炸药和乳胶炸药。其中硝酸铵类炸药是我国煤矿最广泛使用的工业炸药。经硝酸铵为主加有可燃剂或再加敏化剂(硝化甘油除外)，可用雷管起爆的称为混合炸药。该炸药的特点是氧平衡接近于零，有毒气体产生量受到严格限制。硝铵炸药为粉状，用纸包装加工成圆柱形药卷，外涂一层石蜡防水。硝铵炸药的贮存期为4～6个月。

水胶炸药是20世纪70年代研制成功的新型炸药，是硝酸甲胺的微小液滴分散在含有多孔物质、以硝酸盐为主的氧化剂水溶液中，经调化、交联制成的凝胶状含水炸药。水胶炸药具有抗水性，密度高，威力大，安全性好，生产工艺简单，使用方便，改变了硝铵炸药的主要缺点。硝化甘油炸药是硝化甘油被可燃剂和(或)氧化剂等吸收后组成的混合炸药。通称为胶质炸药。其优点是威力高、耐水(可在水下爆破)、密度大、具有可塑性、爆炸稳定性高。缺点是会“老化”、“渗油”、机械敏度高、生产和使用安全度较差、价格昂贵，现已经很少使用。

乳化炸药是通过乳化剂的作用，使以硝酸盐为主的氧化剂水溶液微滴均匀地分散在含有气泡或多孔性物质的油相连续介质中而形成的油包水型膏状含水炸药。在有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下工作面或工作地点应使用经主管部门批准、符合《煤矿安全规程》规定的煤矿许用炸药。

雷管是爆破工程的主要起爆材料，它由外界能激发，能可靠地引起其后的起爆材料或各种工业炸药爆炸。雷管有火雷管与电雷管两种。由于煤矿井下存在易爆炸的瓦斯和煤尘，因此，煤矿井下禁止使用明火起爆，只能采用电能激发的电雷管。

电雷管可以分成如下几种：激发后瞬时爆炸的称瞬发电雷管，隔一定时间爆炸的称延期电雷管，按延期间隔时间不同，又可以分成秒延期雷管和毫秒延期雷管。延期电雷管是为了提高爆破效果，加大自由面，使工作面各种炮眼的爆炸有一定的先后顺序。此外，还有抗静电性能的雷管，称抗静电电雷管。

2．特殊凿井法

特殊凿井法是当井筒(或巷道)穿过不稳定含水地层时，一般是第四系地层和第三纪地层，用普通凿井法无法通过时采用的特殊施工方法。通常指冻结法、钻井法、注浆法。曾经采用过沉井法和混凝土帷幕法，因施工中经常出现故障目前在煤矿已较少采用。

(七)井巷支扩及维护

井巷支护的目的是为了防止围岩破坏，因此，一般井巷掘进出空间后，都要进行临时支护或永久支护。

1．锚杆支护与锚喷支护

(1)锚杆支护。掘进后即向巷道围岩钻孔，然后向孔中安装锚杆，单独采用锚杆的支护。必要时也可安装锚索(如在大断面巷道或硐室支护时)，目的是使锚杆和锚索与围岩共同作用起支护作用。锚杆支护的作用机理有多种：悬吊作用、组合梁作用、挤压连接和加固拱作用、松动圈支护理论等。

(2)锚喷支护。指联合使用锚杆和喷射混凝土或喷浆的支护，从广义上讲可以将除锚杆支护以外的其他与锚杆联合的支护都纳入此范围。如喷浆支护、喷混凝土支护、锚网支护、锚喷网支护、锚梁网(喷)支护以及锚索支护等。

2．混凝土及钢筋混凝土支护

混凝土支护是用预制混凝土块或浇注混凝土砌筑的支架所进行的支护。钢筋混凝土支护是用预制的钢筋混凝土构件或浇注的钢筋混凝土砌筑的支架所进行的支护，是立井井筒及运输大巷及井底车场主要支护方式。

3．棚状支架

棚状支架根据材质不同可以分为木支架和金属支架。

(八)井巷施工的常见事故及防治技术

井巷施工期间常见的事故有：顶板冒落事故、主井施工的悬吊与提升事故、水灾事故、火灾事故、瓦斯煤尘等事故。

1．顶板冒落事故

巷道冒顶事故主要发生在掘进工作面、巷道开岔或贯通处、大断面硐室、破碎带等。

2．立井的悬吊与提升事故

(1)立井提升事故。建井过程曾发生过提升吊桶上提时井盖门未打开而相撞以及吊桶下放到工作面未减速的蹲罐事故，吊桶底部粘结杂物坠物入井筒事故，吊桶翻转使人员坠井事故等。这些事故均可造成重大人身事故，特别是提升机及其减速器的主轴断轴事故更是要注意。提升设备的操作系统及保护装置如不进行定期检修运行时超载，均可发生提升事故。因而要求完善提升机的各项保护装置及信号装置；完善井口设施，加强对吊桶与罐笼的检修，对提升钢丝绳要验收、检查、定期维护。

(2)立井悬吊事故。立井悬吊事故中比较危险的是吊盘翻盘事故，其发生的原因可能是稳车提升不同步，也可能是提升罐笼或吊桶与喇叭口的碰撞。吊盘翻转对吊盘与掘进工作面的人和设备伤害极大。悬吊钢丝绳断裂，悬吊物品超载

而造成跑车，悬吊的各种盘该封闭处未严格经管而造成人员从封口盘、固定盘等处坠落也均可能发生人身事故。因此，各种悬吊设备设计时必须符合“矿山井巷工程施工与验收规范”，平时要定期检查加强经管。

3．水灾事故

井巷施工时，岩层中的地下水和与井下相通的地表水突然大量涌入井下空间，均可能发生水灾事故。

4．火灾事故

井巷施工期间的火灾事故根据火源不同可以分为外因火灾和内因火灾。违章使用明火、电气着火或机械摩擦产生电火花、瓦斯和煤尘爆炸均可能引发外因火灾；煤炭在常温下氧化而产生热量，可能导致煤炭自然发火，形成内因火灾。

5．瓦斯煤尘事故

井巷施工的瓦斯煤尘事故一般可能在井筒揭开煤层时或掘进采区巷道时发生。为防止揭开煤层时的煤与瓦斯突出事故，应首先确认所建矿井是否存在这种危险，以便采取预防措施。

四、矿山开采安全知识

(一)采矿方法

1．采煤方法

1)采煤方法分类

采煤方法虽然种类较多，但归纳起来，基本上可以分为壁式和柱式两大体系。

(1)壁式采煤法。根据煤层厚度不同，对于薄及中厚煤层，一般采用一次采全厚的单一长壁采煤法；对于厚煤层，一般是将其分成若干中等厚度的分层，采用分层长壁采煤法。按照回采工作面的推进方向与煤层走向的关系，又可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法两种类型。

(2)柱式采煤法。柱式采煤法分为房式和房柱式。房式及房柱式采煤法的实质，是在煤层内开掘一些煤房，煤房与煤房之间以联络巷相通。回采在煤房中进行，煤柱可留下不采，或在煤房采完后，再回采煤柱，前者称为房式采煤法，后者称为房柱式采煤法，这两种采煤法在我国应用很少。

2)缓倾斜及倾斜煤层单一长壁采煤法

缓倾斜及倾斜煤层采用单一长壁采煤法的工作面，回采工艺主要有炮采、普采(高档普采)和综采3种类型。在选择工作面回采工艺方式时，应结合矿山地质条件、设备供应状况、技术条件以及技术经管水平和采煤系统等统一考虑。

(1)炮采工艺。炮采工作面回采工艺包括：破煤、装煤、运煤、移置运输机、工作面支护和顶板经管六大工序。

(2)普通机械化采煤工艺。普通机械化采煤是用浅截式滚筒采煤机落煤、装煤，利用可弯曲刮板输送机运煤，使用摩擦金属支柱(或单体液压支柱)和铰接顶梁组成的悬臂式支架支护。

(3)综采工作面的回采工艺。综合机械化采煤是指采煤的全部生产过程，包括落煤、装煤、运煤、支护、顶板经管等全部采用机械化的。

3)综合机械化放顶煤开采技术

我国放顶煤开采主要是指长壁综合机械化放顶煤开采(以下简称综放开采)。综放开采的实质是沿煤层底部布置一个长壁工作面，用综合机械化方式进行回采，同时充分利用矿山压力作用(特殊情况下辅以人工松动方法)，使工作面上方的顶煤破碎，并在支架后方(或上方)放落，并把放出的煤用后部输送机运出工作面的一种开采方式。

2．金属矿采矿方法

1)采矿方法分类

采矿方法就是研究矿块的开采方法，它包括采准、切割和回采三项工作，为了更好地回采矿石而在矿块中所进行的采准、切割和回采工作的总和，就称为采矿方法。目前采用的主要采矿方法有：空场采矿法、充填采矿法、崩落采矿法。

2)空场采矿法

空场采矿法在回采过程中，将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，再采矿柱。应用空场采矿法的基本条件是矿石和围岩稳固，采空区在一定时间内允许有较大的暴露面积。其中应用较广泛的采矿方法有：全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法、分阶段矿房法和阶段矿房法。

(1)全面采矿法。在薄和中厚的矿石和围岩均稳固的缓倾斜(倾角一般小于30°)矿体中，应用全面采矿法。它的特点是：工作面沿矿体走向或倾向全面推进，在回采过程中将矿体中的夹石或贫矿留下，呈不规则的矿柱以维护采空区，这些矿柱一般作永久损失，不进行回采。

(2)房柱采矿法。用于开采水平或倾斜的矿体，在矿块或采空区矿房和矿柱交替而置，回采矿房时，留连续的或间断的规则矿柱，以维护顶块岩石。它比全面采矿法适用范围广，不仅能回采薄矿体，而且可以回采厚和极厚矿体。矿石和围岩均为稳固的水平和缓倾斜矿体是这种采矿方法应用的基本条件。

(3)留矿采矿法。工人直接在矿房暴露面下的留矿堆上作业，自下而上分层回采，每次采下的矿石靠自重放出1／3左右，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台。矿房全部回采后，暂留在矿房中的矿石再行大量放出，即大量放矿。这种采矿方法适用于开采矿石和围岩稳固、矿石无自燃性，破碎后易再行结块的急倾斜矿床。

(4)分阶段矿房法。按矿块的垂直方向，再划分为若干分段，在每个分段水平布置矿房和矿柱，中分段采下的矿石分别从各分段的出矿巷道运出。分段矿房回采结束后，可立即回采本分段的矿柱并同时处理采空区。

(5)阶段矿房法。用深孔回采矿房的空场采矿法，根据落矿方式的不同又可分为水平深孔阶段矿房法和垂直深孔阶段矿房法。前者要求在矿房底部进行拉底，后者除拉底外，还需在矿房的全高开出垂直切割槽。

3)崩落采矿法

崩落采矿法是以崩落围岩来实现地压经管的采矿方法，即随着矿石崩落，强制(或自然)崩落围岩充填采空区，以控制和经管地压。主要包括单层崩落法、分层崩落法、分段崩落法、阶段崩落法。

(1)单层崩落法。主要用来开采顶板岩石不稳固、厚度一般小于3m的缓倾斜矿层。将阶段间矿层划分成矿块，矿块回采工作按矿体全厚沿走向推进。当回采工作面推进一定距离后，除保留回采工作所需的空间外，有计划地回收支柱并崩落采空区的顶板，用崩落顶板岩石充填采空区，以控制顶板压力。按工作面形式可分为长壁式崩落法、短壁式崩落法和进路式崩落法。

(2)分层崩落法。按分层由上向下回采矿块，每个分层矿石采出之后，上面覆盖的崩落岩石下移充填采矿区。分层回采是在人工顶板保护下进行的，人工顶板将矿石与崩落岩石隔开，从而保证了矿石损失和贫化的最小化。

(3)有底柱分段崩落法。此法也称有底部结构的分段崩落法。主要特征是：第一，按分段逐个进行回采；第二，在每个分段下部设有出矿专用的底部结构，分段回采由上向下逐分段依次进行。又可分为水平深孔落矿有底柱分段崩落法与垂直深孔落矿有底柱分段崩落法。

(4)无底柱分段崩落法。分段下部未设由专用出矿巷道所构成的底部结构，分段的凿岩、崩矿和出矿等工作均在回采巷道中进行。

(5)阶段崩落法。回采高度等于阶段全高，可分为阶段强制崩落法与阶段自然崩落法。阶段强制崩落法又可分为设有补偿空间的阶段强制崩落法和连续回采的阶段强制崩落法。

4)充填采矿法

随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的采矿方法。有时还用支架与充填料相配合，以维护采空区。充填采空区的目的，主要是利用所开成的充填体进行地压经管，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采创造安全和便利的条件。有时还用来预防自燃矿石的内因火灾。按矿块结构和回采工作面推进方向又可分为单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法和分采充填采矿法。按采用的充填料和输出方式不同，又可分为干式充填采矿法、水力充填采矿法和胶结充填采矿法。

(1)单层充填采矿法。适用于缓倾斜薄矿体中，用矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向一次按矿体全厚回采，随工作面的推进有计划地用水力或胶结充填采空区，以控制顶板。

(2)上向水平分层充填采矿法。一般将矿块划分为矿房和矿柱，第一步回采矿房，第二步回采矿柱。回采矿房时，自下向上水平分层进行，随着工作面向上推进，逐层充填采空区，并留出继续上采的工作空间。充填体维护两面帮围岩，并作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体的表面上，用机械方法将矿石运至溜井中。矿房架采到最上面分层时，进行接顶充填。矿柱则在采完若干矿房或全阶段采空后，再进行回采。矿房架采的充填方法，可用干式充填、水力充填或胶结充填。

(3)上向倾斜分层充填采矿法。这种方法与上向水平分层充填法的区别是用倾斜分层回采，在采场内矿石和充填料的搬运主要靠重力。这种方法只能用干式充填。

(4)下向分层充填采矿法。用于开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固，矿石品位很高或价值很高的有色金属或稀有金属矿体。这种采矿方法的实质是：从上往下分层回采和逐层充填，每一分层的回采工作是在上一分层人工假顶的保护下进行的。回采分层水平或与水平成4°～10°或10°～15°倾斜角。倾斜分层主要是为了充填直接顶，同时也有利、于矿石搬运，但凿岩和支护作业不如水平分层方便。

(5)分采充填采矿法。当矿脉厚度小于0．3～0．4m时，只采矿石工人无法在其中工作，必须分别回采矿石和围岩，使其采空区达到允许工作的最小厚度(0．8～0．9m)，采下的矿石运出采场，而采掘的围岩充填采空区，为继续上采创造条件，这种采矿法就为分采充填法。

(6)方框支架充填采矿法。开采薄矿脉过去多采用横撑支柱或木棚支架采矿法，在矿体厚度较大、矿石和围岩极不稳固、矿体形态极其复杂、矿石贵重等条件下，这种采矿方法还是一种有效的采矿方法。

5)采矿方法的选择

选择采矿方法的基本要求是：安全、矿石贫化小、矿石回采率高、生产效率高、经济效益高、遵守有关法规要求。影响采矿方法选择的主要因素有，矿床地质条件、开采技术经济水平。

(二)回采工作面矿山压力及其控制

1．回采工作面矿山压力的基本概念

位于煤层上面的岩层称顶板，煤层下面的岩层为底板。顶底板岩层一般是由砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、砂质页岩、黏土岩或石灰岩等组成。由于岩性和厚度等不同，在回采过程中破裂、垮落的情况也不一样。

在煤层没有开采之前，岩体处于平衡状态。当煤层开采后，形成了地下空间，破坏了岩体的原始应力，引起岩体应力重新分布，并一直延续到岩体内形成新的平衡为止。在应力重新分布过程中，使围岩产生变形、移动、破坏，从而对工作面、巷道及围岩产生压力。通常把这种围岩移动而产生的压力称为矿山压力。

在矿山压力的大小与围岩的性质有关，为了保证安全生产，就必须了解工作面矿山压力的活动规律，以便采取控制措施。

2．工作面矿山压力显现的基本规律

在矿山压力作用下所引起的一系列力学现象，如围岩变形、顶板下沉、岩体离层、破坏和冒落、煤体压酥、片帮和突出、支架受载、变形、折断以至大规模岩层移动、“板炮”等现象，均称之为矿山压力显现。因此，矿山压力显现是矿山压力作用的结果和外部表现。

3．工作面的围岩分类与顶板支护方法

(1)工作面围岩分类。直接顶稳定性分类，以直接顶初次垮落步距为基本指标，进行了直接顶稳定性分类。根据基本顶压力显现强烈程度，将基本顶压力显现分为四级。

底板抗压特性分类，为避免支架或支柱在工作面出现压入底板现象，应根据实测的底板容许极限载荷强度作为基本指标，底板抗压刚度作为辅助指标对工作面底板进行分类。

(2)工作面顶板支护方式。回采工作面支架主要有单体摩擦式金属支柱、单体液压支柱和液压自移支架等几种，少数矿井也还使用木支柱。

4．矿山开采中由矿山压力引起的常见事故及其预防

2)冲击矿压的分析与预防

(1)冲击矿压现象及其分类。根据原岩(煤)体应力状态不同，冲击矿压可分为3类：重力型冲击矿压、构造应力型冲击矿压、中间型或重力—构造型冲击矿压。根据冲击的显现强度，可分为4类：弹射、矿震、弱冲击、强冲击。

另一种分类是根据震级强度和抛出的煤量，可将冲击矿压分为三级：轻微冲击(1级)、中等冲击(Ⅱ级)、强烈冲击(Ⅲ级)。(2)冲击矿压的预测指标和方法。预测指标：弹性能指数WET、冲击能指数KE、动态破坏时间DT；预测方法：钻屑法、地音、微震监测法、工程地震探测法、综合测定法。(3)冲击矿压的防治措施。根据发生冲击矿压的成因和机理，防治措施的基本原理有两方面，一是降低应力(能量)的集中程度；二是改变煤岩体的物理力学性能。

五、矿山设备安全知识

(一)井下电网电压等级

煤矿井下电网与地面三相四线制电网不同，其电压等级有特殊的规定。《煤矿安全规程》规定，煤矿井下各级配电网络电压和各种电气设备的额定电压等级，应符合下列要求：高压，不超过10000V；低压，不超过1140V；照明、信号、电话和手持式电气设备的供电电压，不超过127V；远距离控制线路的额定电压，不超过36V。采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。

(二)保证电气安全的基本要求

1．煤矿井下特殊的工作条件

(1)矿井大气中有瓦斯和煤尘等爆炸性介质，在其含量达到一定量时，电气设备或电缆电线产生电火花时，就会发生燃烧或爆炸等恶性事故。

(2)井下巷道、机电硐室，经常有滴水、淋水、甚至大量涌水，空气相对湿度一般在90％以上。而且由于矿山压力的影响，常会发生冒顶和片帮事故，电气设备特别是电缆，极易受到砸、碰、挤、压而损坏。因此，容易发生人身触电事故。漏电火花或短路电弧等故障电火花，是瓦斯、煤尘着火或爆炸等恶性事故的电火源。

(3)井下有些机电硐室和巷道的温度较高，电气设备散热条件较差。

(4)采掘工作面的电气设备移动频繁，且经常启动，用电设备的负荷变动较大。

(5)井下发生全部停电事故时会造成诸如淹没矿井、瓦斯积聚、人员受困或窒息、甚至发生瓦斯或煤尘爆炸等恶性事故。

2．煤矿井下供电系统的基本要求

(1)煤矿井下属于一类用户，停电会造成人员伤亡和重大的生产损失。

(2)煤矿井下供(配)电网不允许采用中性点接地工作方式，不允许井下配电变压器中性点直接接地，严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。

(3)矿井电网短路容量，老矿井一般限制为50mVA；新建矿井不再作此限制(一般为100mVA或200mVA)。

(4)矿井高压电网，必须限制单相接地电容电流，使之不超过20A。

(三)保护接地

电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架，铠装电缆的钢带(或钢丝)、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地。主要有：保护接地网、主接地极、局部接地极、接地母线、连接导线与接地导线。

(四)井下电气设备的类型及选用规定

为了在煤矿井下安全使用电能，不论是低瓦斯矿井、高瓦斯矿井或有煤(岩)与瓦斯突出的矿井，均须采用矿用电气设备。矿用电气设备分为矿用一般型和矿用防爆型两类。

1．矿用一般型电气设备

矿用一般型电气设备应符合GB12173—1990的规定。矿用一般型适用煤矿井下无瓦斯、煤尘爆炸危险场所或其他类似的地下工业生产部门。

2．矿用防爆型电气设备

(1)爆炸危险场所所用电气设备的分类。Ⅰ类：煤矿用电气设备；Ⅱ类：除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。这些设备外壳的明显处都有在这种场所使用电气设备的特别标志“Ex"。矿用防爆电气设备应符合GB3836—2 000爆炸性气体环境用电气设备系列规范。

(2)矿用防爆型电气设备防爆型式及代号。隔爆型电气设备“d”、增安型电气设备“e”、本质安全型电气设备“i”、正压型电气设备“p”、充油型电气设备“o”、充砂型电气设备“q”、浇封型电气设备“m”、无火花型电气设备“n”、气密型电气设备“h”、特殊型电气设备“s”。

(3)煤矿常用防爆电气设备的防爆标志。矿用隔爆型电气设备的防爆标志为Exd Ⅰ；矿用本质安全型电气设备的防爆标志为Exib Ⅰ(或Exia Ⅰ)；矿用隔爆兼本质安全型电气设备的防爆标志为Exd [ib] Ⅰ(或Exd [ia] Ⅰ)；矿用增安型电气设备的防爆标志为Exe工；矿用增安兼本质安全型电气设备的防爆标志为Exe [ib] Ⅰ。

(五)矿用电缆

1．井下电缆的选型

电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。严禁采用铝包电缆。必须选用经检验合格并取得煤矿矿用安全标志的阻燃电缆。电缆的主芯级截面应满足供电线路负荷的要求，电缆接地芯线的截面应不小于主芯线截面的一半。

2．电缆的敷设

敷设电缆(与手持式或移动式设备连接的电缆除外)应遵守下列规定：

(1)在总回风巷和专用回风巷中不应敷设电缆。

(2)电缆必须悬挂，在水平巷道或倾角在30°以下的井巷中，电缆应用吊钩悬挂；在立井井筒或倾角在30°及其以上的井巷中，电缆应用夹子、卡箍或其他夹持装置进行敷设。夹持装置应能承受电缆重量，并不得损伤电缆。

(3)沿钻孔敷设的电缆必须绑紧在钢丝绳上，钻孔必须加装套管。

(4)电缆不应悬挂在风管或水管上，不得遭受淋水。电缆上严禁悬挂任何物件。

(5)盘圈或“8”字型的电缆不得带电。但给采、掘机组供电的电缆不受此限。

(6)通信和信号电缆应与电力电缆分挂在井巷的两侧。如果受条件所限，在井筒内应敷设在距电力电缆0．3m以外的地方；在巷道内，应敷设在电力电缆上方0．1m以上的地方。

(7)高、低压电力电缆敷设在巷道同一侧时，高、低压电缆之间的距离应大于0．1 m。高压电缆之间、低压电缆之间的距离不得小于50mm。

3．电缆的连接

电缆的连接应符合下列的要求：

(1)电缆与电气设备的连接，必须用与电气设备性能相符的接线盒。电缆芯线必须使用齿形压线板(卡爪)或线鼻子与电气设备进行连接。

(2)不同型电缆之间严禁直接连接，连接时必须经过符合要求的接线盒、连接器或母线盒进行连接。

(3)同型电缆之间直接连接时必须遵守下列规定：橡套电缆的修补连接(包括绝缘、护套已损坏的橡套电缆的修补)必须采用阻燃材料进行硫化热补或与热补有同等效能的冷补。在地面热补或冷补后的橡套电缆，必须经浸水耐压实验，合格后方可下井使用。在井下冷补的电缆必须定期升井实验。塑料电缆连接处的机械强度以及电气、防潮密封、老化性能，应符合矿用电缆的技术规范。

(4)井下巷道的内的电缆，沿线每隔一定距离、拐弯或分支点以及连接不同直径电缆的接线盒两端、穿墙电缆的墙的两边都应设置注有编号、用途、电压和截面的标志牌。

(5)立井井筒中所用的电缆不得有接头；因井筒太深需设接头时，应将接头设在中间水平巷道内。运行中因故需要增设接头而又无中间水平巷道时，可在井筒中设置接线盒，接线盒应放置在托架上，不应使接头承力。电缆穿过墙壁部分要用套管保护，并严密封堵管口。

(六)漏电保护

漏电保护的主要作用是：防止人身触电；不间断地监视井下采区低压电网的绝缘状态，以便及时采取措施，防止其绝缘进一步恶化；减少漏电电流引起瓦斯、煤尘爆炸的危险。防止漏电电流引爆电雷管；防止短路电流所产生的电弧烧穿隔爆型电气设备的外壳，或使其外壳的温度升高超过危险值，引起瓦斯、煤尘爆炸；预防电缆和电气设备因漏电引起的相间短路故障；选择性漏电保护装置的使用，将会缩短漏电的停电范围，并便于寻找漏电故障，及时排除，从而缩短了漏电停电时间。

(七)过流保护

所有的电气设备和供电线路都必须有可靠的过流保护。保护接地、漏电保护和过流保护，通常称为煤矿井下电气网络的三大保护。过流保护包括短路保护、过负荷保护(过载保护)和断相保护等。