王鲁瑀

（山东科技大学资源与环境工程学院采矿工程）

摘要叙述通过对采矿工程概论的学习，自己对本专业的一些了解。主要包括：本专业的基本情况、面临的问题、解决问题的方法以及自己对本专业的一些认识。

其中，对于瓦斯爆炸以及透水事故做了较详细的叙述。

关键词采矿工程；瓦斯爆炸；透水

1 采矿工程基本情况

1.1 课程设置

岩体力学、工程力学、采矿学、矿井通风与安全、电工与电子技术、采矿机械、矿山企业管理与技术经济分析等。[4]本专业所学学科众多，涵盖地质、测绘、安全等许多领域。总之知识面极广。

1.2 就业情况

采矿业本身是工业的龙头行业，承担为工业企业提供能源及动力的重任，在国民经济发展中地位重要。中国“入世”后，经济改革，教育改革的深入，该专业的发展趋势呈现出既有困难又有机

遇的趋势。其促进因素主要有国家对采矿业的重视，国民素质的不断提高，采矿业本身管理水平相对的进一步理顺，均对此专业的良性发展具有重要意义。但同时还应看到，由于“”的影响，中国采矿业面临的技术装备落后，技术含量低等因素，均对采矿工程专业发展造成许多不利影响，这一切的解决是逐步的需要一定时间的，总之机遇与挑战并存的趋势是不容置疑的。

采矿工程专业随着改革开放的进一步深入，各项制度的逐步完善，各种关系的理顺，采矿业工人素质的提高，采矿工程业的良好发展态势是迟早就会来到的。[4]

1.3面临的挑战

目前未发现的煤炭储量还有很多，所以未来几个世纪煤炭的储量不会成为煤矿事业发展的阻碍。现在面临的主要挑战就是煤矿的安全生产以及如何提高生产效率。[4]

2采矿工程目前面临的问题

本专业面临的问题主要是安全问题，表现在自然灾害方面。煤矿灾难主要包括：

2.1 矿井火灾

矿井火灾又叫矿内火灾或井下火灾。是指发生在煤矿井下巷道、工作面、硐室、采空区等地点的火灾。能够波及和威胁井下安全的地面火灾，也叫矿井火灾。

矿井发生的火灾(包括危及井下的地面火灾)，常招致人员伤亡,设备

损失,矿井停产,资源破坏,甚至引起瓦斯、煤尘或硫化矿尘爆炸。[6]

2.2 煤尘灾害

在采煤过程中巷道中飞扬着的煤粉。煤尘污染空气，影响矿工身体健康，在空气中达到一定浓度时遇火会引起爆炸造

成灾害。

可引发矿工的煤肺病。当其浓度和氧气浓度达到一定界限并有明火时可发生煤尘爆炸，其危害性十分巨大。[6]

2.3 顶板事故

顶板事故是指在地下采煤过程中，顶板意外冒落造成人员伤亡、设备损坏、生产终止等的事故。过去，顶板事故据资料显示占全部死亡人数的40%以上。现顶板事故虽有减少，但仍是煤矿生产的主要灾害之一。[6]

2.4 透水事故

透水事故是指矿井在建设和生产过程中，由于防治水措施不到位而导致地表水和地下水通过裂隙、断层、塌陷区等各种通道无控制地涌入矿井工作面，造成作业人员伤亡或矿井财产损失的水灾事故，通常也称为透水。[6]

2.5 瓦斯爆炸

瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。预防瓦斯爆炸的主要从防止瓦斯积聚和消除火源两方面着手。[6]

3 解决上述问题采取的方法

其中危害最大的是透水事故和瓦斯事故，现在就这两个方面展开较浅显的叙述。

3.1 对瓦斯事故的讨论

近来的师宗矿难、鸡西矿难等都是由于瓦斯问题引起的，瓦斯事故引起的人数伤亡重大。其中师宗矿难22人遇难，被定为重大煤矿事故。

现在经过研究发现，煤层注水技术对于高瓦斯矿井的安全开采具有重要意义，尤其是对于防止瓦斯突出等问题具有很大的作用。[2]

3.1.1高瓦斯矿井的概念一个矿井中只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。

矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：

a低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m/min。

b 高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m/min。

c 煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。

每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定工作，报省（自治区、直辖市）负责煤炭行业管理的部门审批，并报省级煤矿安全监察机构备案。上报时应包括开采煤层最短发火期和自燃倾向性、煤尘爆炸性的鉴定结果。

新矿井设计文件中，应有各煤层的瓦斯含量资料。低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于10m/t或有瓦斯喷出的个别区域（采区或工作面）为高瓦斯区，该区应按高瓦斯矿井管理。[2]

3.1.2发生瓦斯爆炸事故的基本条件：

a瓦斯涌出量超限，并达到爆炸浓度；

b有供氧条件；

c有引爆瓦斯的火源；

其中对恶性瓦斯事故而言，井巷内存在大量的煤尘，往往是瓦斯爆炸事故进一步扩大，造成大量人员CO中毒的根本原因。

在这些基本条件中瓦斯的涌出是瓦斯矿井的自然现象，不可避免，可以用良好的注水技术解决瓦斯涌出量超限。供氧条件是矿井不可缺少的，没有供氧（供风）条件，矿井就没了生命。其余两个基本条件中，火源问题有自然的因素也有人为的因素。煤尘的积聚经努力是可以完全避免的。

总体上讲在高瓦斯矿井（包括低瓦斯矿井）中，凡通风不畅的地方均会发生瓦斯超限，这些局部瓦斯积聚很有可能达到爆炸极限，一旦遇到火源即会发生爆炸事故。[3]

3.1.3 煤层注水在煤矿生产中的作用机理及效果

a防尘。

湿润煤体内的原生煤尘，使其失去飞扬的能力；

有效地包裹煤体的每个细小部分，当煤体在开采中破碎时，避免细粒煤尘的飞扬；

水的湿润作用使煤体塑性增强，脆性减弱。当煤体受外力作用时，许多脆性破碎变为塑性形变，因而大量减少了煤体被破碎为尘粒的可能性，降低了煤尘的产生量。

b预防煤与瓦斯突出。

研究和试验考察表明，注水湿润煤体，可使煤的力学性质发生明显变化，煤的弹性和强度减小，塑性增大，从而使巷道前方的压力分布发生变化，即高压力向煤体深部转移，压力集中系数减小。煤体湿润后，其透气性也将成百上千倍的降低，水对瓦斯的运动起到明显的阻碍效应，煤中瓦斯涌出量和涌出速度都在大幅度下降。上述的各种变化，都表明注水湿润煤体，可以消除或降低煤层的突出危险。

c减少工作面回流风中的瓦斯浓度。

注水对治理瓦斯的作用，不仅表现在预防煤与瓦斯突出，而且也表现在减小工作面生产时回风流中瓦斯浓度，其原因有2个。

体中的水分对瓦斯的运动起阻碍作用，使一部分瓦斯在煤体破坏后不涌入采掘空间而是随煤体被运出工作面。

坏了煤体内原有的煤－瓦斯体系的平衡，注水前后则形成了新的煤－瓦斯－水三相体系，体系的这些变化都会导致瓦斯的涌出。

d防治冲击地压。

注水防治冲击地压的机理是：高压注水改变了煤体的裂隙结构，使煤体脆性减弱，塑性增强。促使煤壁前方塑性变形区（卸压带）加宽，使集中压力区（弹塑性变形区）向煤壁深处移动并加宽，减弱了压力集中程度，缓和了煤体压力潜能的积聚，从而预防冲击地压的发生或使其强度减弱。

e防火与降温。

分层法开采厚或特厚易燃煤层时，在放顶后，向采空区注水，或在放顶前用水遍洒放顶步距条带，能起到防火作用。因为注水后煤体的导热系数和热容量增大，使煤体的温度不易升高，如果顶板为泥质岩石，则此法效果更佳，注水（或洒水）后，冒落的矸石湿润，膨胀成再生顶板，覆盖浮煤，减少漏风，从而抑制了采空区的浮煤氧化。陕西崔家沟矿和徐州大黄山矿采用此法防火均取得了良好效果。温度较低的冷水注入煤体后，由于水有较大的比热容和汽化潜热，对高温工作面的降温也是有利的。[3] [7] [8]

3.2对透水事故的讨论

王家岭矿难是由于透水事故引起的，造成38人遇难。由此可见透水事故对煤矿安全生产影响也十分大。

我们先由透水事故的分布说起。

3.2.1透水事故的透水区域分布

根据煤矿的水害类型来说，我们国家大致可以划分成为六个区域。

第一个区域就是我们所常说的占我国煤炭储量60%的华北型煤田，华北型煤田现在面临的水害问题主要有两个问题：一个是煤层地板的岩溶充水问题，另外一个问题是，华北型煤田这种排水、供水、生态环保三者之间的这种尖锐的矛盾与冲突问题。

第二个区域就是位于华北煤田的南部，这个矿区的水害类型主要是由于华南地区的地形切割比较厉害，同时这个地区又降雨量有非常充沛，由于煤矿开采完以后，由于顶班的冒落，极易在地形切割比较低的地方，开采塌陷冒落到地表，地势比较低的这些地方正好是大气降雨比较汇集的地方，所以往往在华南地区在雨季如何防止地表水害的溃入是这个地区的主要的水害防止的内容。

第三个区域是西北的侏罗系煤田。如何保证西北地区煤炭资源的开发，又要保水，又要保证生态环境，这三者之间的统一研究问题也是西北地区目前煤炭资源开发面临的问题。

第四个区域是东北的煤矿水害区。现在目前面临的水害问题比较严重的就是东北地区主要是侏罗系煤层的开发，侏罗系煤层开发，煤炭资源开发所面临的第四系、第三系松散冲积层的充水问题。

第五个区域就是川西，这一块由于煤炭资源的储量有限，所以开发历史也比较短，所以这一块的水害问题也不是很明显。

第六个区域就是我们祖国的宝岛，岛有一些煤田,主要的煤田主要是第三系的煤田，比较新的煤田

这是我国六大煤矿水害区域各种水害类型的主要特点。[10]

3.2.2透水事故的预兆

a巷道壁和煤壁“挂汗”。这是因压力水渗过微细裂隙后，凝聚于岩石和煤层表面造成的。

b煤层变冷。煤层含水增大时，热导率增大，所以，用手摸煤壁时有发凉的感觉。

c淋水加大，顶板来压或底板鼓起并有渗水。

d出现压力水流(或称水线)。这表明离水源已较近，如出水混浊，说明水源很近;如出水清则说明水源稍远。

e煤层有水挤出，并发出“咝咝”声，有时尚能听到空洞泄水声。

f工作面有害气体增加。积水区常激发出气体一瓦斯、二氧化碳和硫化氢等。

g煤壁或巷道壁“挂红”、酸度大、水味发涩和有臭鸡蛋味，这是老空水的特点。

h煤发潮发暗。干燥、光亮的煤由于水的渗入，就变得潮湿、暗淡，如果挖去表层，里面还是这样，说明附近有积水。

[10]

3.2.3处理透水事故的一般原则

a必须了解水灾的地点、性质、估计突出水量、静止水位、突水后涌水量、影响范围、补给水源及有影响的地面水体。

b掌握灾区范围。如发生事故前人员分布、矿井中有生存条件的地点、进入该地点的可能通道。

c按积水量、涌水量组织强排，同时，发动群众堵塞地面补给水源，排除有影响的地表水体积水，必要时可采用灌浆堵水。

d加强排水与抢救中的通风，切断灾区电源，防止一切火源。防止瓦斯和其他有害气体的聚积和涌出。

e排水后，侦察抢险中，要防止冒顶和二次水灾。

f搬运和抢救遇难者，要按医疗防护措施进行。[10]

3.2.4透水事故的后的注意事项

a透水后，应在可能的情况下迅速观察和判断透水的地点、水源、涌水量、发生原因、危害程度等情况，根据预防灾害计划中规定的撤退路线，迅速撤退到透水地点以上的水平，而不能进入透水点附近及下方的独头巷道。

b行进中，应靠近巷道一侧，抓牢支架或其它固定物体，尽量避开压力水头和泄水主流，并注意防止被水中滚动矸石和木料撞伤。

c如透水后破坏了巷道中的照明和路标，迷失行进方向时，遇险人员应朝着有风流通过的上山巷道方向撤退。

d在撤退沿途和所经过的巷道交叉口，应留设指示行进方向的明显标志，以提示救护人员的注意。

e人员撤退到竖井，需从梯子间上去时，应遵守秩序，禁止慌乱和争抢。行动中手要抓牢，脚要蹬稳，切实注意自己和他人的安全。

f如唯一的出口被水封堵无法撤退时，应有组织的在独头工作面躲避，等待救护人员的营救。严禁盲目潜水逃生等冒险行为。[10]

另外还包括透水事故后的自救措施。井下被困人员的救护。被淹矿井的恢复等。由于篇幅所限这里就不介绍了。

4 对采矿工程的认识以及如何做

4.1 对采矿工程的认识

能源、信息、与材料被称为是物质世界的三大支柱，而煤炭是主要生产能源，具有不可代替的重要作用。尤其是我国，工业生产大多依赖于煤炭，资源丰富是一个得天独到的优势。但是，如何高效率地利用煤炭和热河安全的生产成为了煤炭行业

中不可忽视的问题。

身为学习采矿工程的学生，深深的感到使命重大、任重道远，我们肩负为煤炭事业再创辉煌的使命。我相信，在这个领域能学到的不仅仅是学到开采知识，我会学到课本上不曾有过的东西。在学习中形成的思维方法，在学习中学到的勤奋，不怕苦，积极思考，自主，这些东西，将会影响我以后的人生，我想这是最主要的。

4.1 如何对待本专业

学好专业课，努力做好学生的本职工作。不放松，不懈怠，认真对待每一个问题，在学习的过程中，形成自己独特的思考模式，培养创新精神。

总会有学不完的知识，我会在学习有限知识的基础上，努力发散，逐步探究，提高自己的探究能力。

众多课程中，数学是很重要的，它是理工科的基础，所以学好数学对于学好专业课有着不可忽视的作用。

对祖国、对人类社会所具有的一种使命感，会成为我努力工作学习的动力。我会力求在专业领域中作出贡献，为采矿事业，同时也是为能源事业作出贡献，奉献自己。以微薄之力回应自己无悔的青春。

【参考文献】

[1]《采煤概论》煤炭工业出版社周英2006-9

[2]《煤矿瓦斯监测新技术》化学工业出版社董川双少敏，李忠平等2010-7-1

[3]《矿井瓦斯防治技术优选—煤与瓦斯突出和爆炸防治》胡千庭2008-10 [4]《中国采煤学》煤炭工业出版社张先尘等2003-5-1

[5]《煤层注水技术的应用》李俊龙2006

[6]《煤矿地下开采》中国矿业大学出版社1990

[7]《矿井瓦斯防治》俞启香中国矿业大学出版社1990

[8]《煤与瓦斯突出危险性预测及防治技术》程伟中国矿业大学出版社2003-7

[9]《注水技术在车集煤矿的应用》张红军2008

[10]《采煤工艺学》钱鸣高，王庆康中国矿业大学出版社1992

[11]《煤矿安全规程》能源部煤炭工业出版社1992

[12]《煤炭学报》《中国采煤方法改革的途径及方向下载本文