目录

前言

绪论

一、矿山灾害与矿山安全基本概念

二、环境科学与矿山环境保护

三、矿山安全监督及矿山环境保护是矿政工作的重要内容

第一章 井巷冒顶片帮事故预防

第一节 冒顶片帮事故原因分析

一、岩体的应力分析与地压现象

二、岩石强度与岩体强度

三、影响冒顶片帮事故的地质因素

第二节 预防冒顶片帮事故的措施

一、巷道地压管理

二、采场地压管理

第二章 爆破安全

第一节 爆破及其安全距离

一、安全爆破作业

二、爆破安全距离

第二节 爆破事故原因分析

第三节 爆破事故的预防与处理

一、盲炮的预防与处理

二、早爆事故的预防

第三章 矿山粉尘防治

第一节 矿山粉尘的产生及其危害

一、矿山粉尘的类型

二、矿山粉尘的性质

三、矿尘的产生

第二节 矿井粉尘的防治措施

一、综合防尘措施

二、凿岩防尘措施

三、爆破防尘措施

四、装矿岩防尘措施

五、溜井防尘措施

六、风源净化措施

第三节 露天矿防尘

第四节 粉尘测定

一、粉尘浓度的测定

二、粉尘中游离二氧化硅含量的测定

三、粉尘分散度的测定

第四章 矿井水害及其防治

第一节 地下水资源概况

一、地下水的概念

二、地下水资源的特征

三、矿床地下水

第二节 矿坑充水

一、矿坑充水水源

二、矿坑充水途径

三、按充水岩层划分的主要矿床水文地质类型及其特征

第三节 矿井水害的防治

一、防水措施

二、疏干排水

三、注浆堵水

四、酸性矿坑水害的防治

第四节 综合调控矿坑水

第五章 矿井瓦斯

第一节 瓦斯含量及涌出量

一、瓦斯含量及其影响因素

二、瓦斯涌出量

三、矿井瓦斯等级鉴定

第二节 矿井瓦斯爆炸及预防

一、矿井瓦斯的燃烧与爆炸

二、预防瓦斯爆炸的措施

第三节 瓦斯喷出与瓦斯突出及预防

一、瓦斯喷出及其预防

二、煤（岩石）与瓦斯突出及其预防

第四节 矿井瓦斯抽放

第六章 井下提升与运输安全

第一节 提升设备安全技术

一、提升钢丝绳

二、提升机

第二节 运输设备安全技术

一、胶带输送机

二、绞车

三、电机车

第七章 矿井火灾防治

第一节 矿井火灾及危害

一、矿井火灾的分类

二、煤炭自燃的发展过程及形成条件

三、煤炭自燃的早期识别和预报

四、矿井火灾的危害

第二节 矿井火灾的预防

一、外因火灾的预防

二、内因火灾的预防

第三节 矿内灭火

一、发生火灾时的行动原则

二、发生火灾时的风流控制

三、消灭矿内火灾的方法

第四节 火区的管理与启封

一、火区的管理

二、火区的启封

第八章 矿山救护

第一节 矿山救护队

一、矿山救护队的组织和任务

二、救护队的主要技术装备

第二节 矿工自救

一、发生事故时在场人员的行动原则

二、矿工自救装置和设备

第三节 矿井灾害预防和处理计划

第九章 矿山固体废物的污染与治理

第一节 矿山固体废物的来源及危害

一、矿山固体废物的来源

二、矿山固体废物的危害

第二节 矿山固体废物的处理

第三节 矿山固体废物的综合利用

一、回收有用矿物和元素

二、为建筑工业提供原料

第十章 矿山废水污染与防治

第一节 矿山废水污染的特点及危害

一、矿山废水的来源

二、矿山废水污染的特点

三、矿山废水污染的危害

第二节 矿山水体污染的监测

一、分析内容和项目

二、水样的采集

三、矿山水体污染的测定

第三节 矿山废水的控制与处理

一、控制废水的基本原则

二、矿山废水的处理

第十一章 矿山大气污染与防治

第一节 矿区大气污染与防治

一、矿区大气污染的来源及其危害

二、矿区大气污染防治措施

第二节 矿内空气污染与防治

一、矿内空气污染特点

二、矿内空气中有毒气体的测定

三、矿内空气中有害气体的防治

第十二章 矿山噪声及防治

第一节 矿山噪声来源与危害

一、矿山噪声污染特点

二、矿山噪声的来源

三、矿山噪声的危害

第二节 矿山噪声监测

一、噪声标准

二、矿山噪声监测方法

第三节 矿山噪声防治

第十三章 矿山环境评价

第一节 矿山文明生产与矿区绿化

一、矿山文明生产

二、矿区绿化

第二节 矿山环境标准与环境监测

一、矿山环境标准

二、矿山环境监测

第三节 矿山环境综合质量评价

一、环境质量现状评价

二、矿山环境影响评价

三、环境质量评价方法

四、矿山环境影响评价实例

第十四章 矿山土地复垦

第一节 露天采场采空区的复垦

一、外排土露天采空区的复垦

二、内排土露天采场的复垦

第二节 矿山废石堆的复垦

第三节 矿山尾矿库的复垦

第四节 地面塌陷区及废弃矿井的整治利用

主要参考文献

第一章 井巷冒顶片帮事故预防

井巷冒顶片帮事故属矿山事故中的顶板事故。它是指由于各种原因引起的采掘空间的

围岩垮落事故。

第一节 冒顶片帮事故原因分析

冒顶片帮事故的发生，一般是由于地质条件、生产技术和组织管理等多方面的主观和客

观因素综合作用的结果，是由于采掘活动破坏了岩石原有的应力平衡状态，使应力局部集

中，超过了岩体的强度造成的。为了进一步了解冒顶片帮事故发生的原因，预防冒顶片帮事

故发生的可能性，必须分析岩体的应力状态，掌握地压活动的规律。

一、岩体的应力分析与地压现象

1.岩体的应力分析

地下某一点的岩石，均受到两种力的作用，一种是承受上覆岩层的重量，即重力。重力的

大小，与埋藏深度和上覆岩层的密度有关。另一种是现代地壳运动形成的构造应力，它表现

为挤压、拉张和剪切三种状态，并造成不同的构造形迹，如褶皱、断裂等。

在掘进巷道之前，地壳内任何一点的岩石都是在力的作用下，并在各个方向上处于静力

平衡状态。这种在地壳内存在的自然应力状态叫做原岩应力状态。

在采掘之后，岩体中出现了空间——井巷、峒室和采场。根据材料力学的实验研究，物体

内部的缺陷所在，会引起局部的应力集中。岩体内部的采掘空间就是物体内部的缺陷，是应

力急剧增加的地区。这种采掘空间的出现，破坏了原岩体的应力平衡状态，使采掘空间周围

岩体内各点的应力大小和方向都发生了改变。一般把因开井巷而产生的应力变化大于5％

的范围称为“采动影响范围”。该范围一般为井巷或采场最大线尺寸的3～5倍，并习惯将此

范围内的岩体称为“围岩”，而将该范围以外的岩体仍称为原岩。采掘空间使得围岩应力重新

分布。

物体受应力作用后则发生变形，它可以是形状的改变，也可以是体积的改变，或两者都

发生改变。岩石的变形与其它物体一样，一般都经过弹性变形、塑性变形（弯曲）和脆性变形

（破裂）三个阶段。

在巷道围岩中，当应力集中达到一定值，且应力作用时间也足够长时，围岩便不可避免

地会发生弹性变形、弯曲或破裂。为了阻止围岩发生过大的变形或破坏，巷道大多需要采取

各种方法进行维护，如架设支架、加固围岩等。如果支架选型不当或强度不够，支架也可能遭

受破坏。我们把井巷围岩和支架的变形和破坏现象统称为地压现象。

2.地压的含义

这里所说的地压，是指原岩作用于围岩外部单位面积上的力。事实上，原岩与围岩是连

为一体的，它们之间的力，是物体内部的力，即应力，而非压力。这里只是把围岩假想为脱离

于原岩的一种物体，相当于一种地下结构物。这样，原岩相对于围岩来说则成为外部，于是原

岩作用于围岩外部单位面积上的力就可以由“应力”改为“压力”。这种岩体压力就是地压。

在实际应用中，对地压概念存在着两种不同的理解。广义地理解，地压就是岩体中存在

的力，这种力由围岩（天然形成的地下结构物）与支架（人工构筑的地下结构物）两者共同来

承担。而采矿工作者习惯上把围岩位移和冒落岩块作用在支架上的压力称为地压，实际上这

种破坏性压力只是全部地压的一小部分，因此这种概念是不确切的。为了区别起见，将岩体

内部原岩作用于围岩上的压力称为广义地压，而将围岩位移与冒落岩块作用在支架的压力

称为狭义地压。当采掘空间内不采取任何人工结构物时，地压全部由围岩来承担。在这种情

况下，地压与广义地压概念是一致的。在采用支架的情况下，地压则可分为广义地压和狭义

地压两部分。应当说明，采矿工作者为了方便起见，在谈到作用在支架上的压力时，常习惯沿

用“地压”这一名词，而将“狭义”两字省略。

3.地压现象的不同表现形式

地压现象是复杂的。脆性岩石的围岩，如花岗岩、石英砂岩和片麻岩，其地压现象表现为

巷道冒顶、片帮等围岩破坏现象。塑性较强的围岩，如风化壳、松散沉积物、粘土岩和蛇纹岩

等，其地压现象表现为围岩向巷道空间产生很大的变形和移动，表现为巷道顶板下沉、片帮

或底板鼓胀等。此外，不同的工程性质也往往引起不同的地压现象。如竖井工程中出现井壁

破裂、井筒涌砂、岩帮片落；采掘后因采空区未处理，引起岩层移动、地表沉陷和巷道错断下

沉等。

地压现象还与巷道的形状关系密切。巷道断面形状不同，抵抗应力对巷道破坏的可能性

大小也不同。巷道断面为椭圆形时最稳定，为正方形时最易受破坏。

二、岩石强度与岩体强度

地压现象是围岩内部应力和围岩强度矛盾斗争的表现。当围岩应力小于围岩强度时，围

岩稳定；一旦围岩应力超过其强度，则围岩开始破坏，同时显现出各种地压现象。因此，岩体

强度是影响冒顶片帮事故的另一重要因素。

岩体在成岩时及成岩后漫长的地质年代里经受了多次构造运动，形成各种构造形迹，即

结构面，如断层、节理、层理、片理、破碎带等；此外，尚有沉积作用生成的弱夹层，如粘土岩

层、煤层等。它们在不同程度上削弱了岩体强度，故称为“弱面”（软弱结构面）。

自然赋存的岩体，有时表现为散状体，有时表现为破裂状或整体状。因此形成了由松散

体、弱面体到连续体的一个系列。这一系列的两端，一种是岩体内弱面充分发育，将岩体切割

成各种大小、形状的岩块，可以看作松散体；另一种是岩体内弱面很少，可以看作为均质连续

体，则岩体强度由岩石本身强度决定。这一系列的中间类型，则处于上述两种状态之间，岩石

强度与岩体强度既有联系又有区别。

1.岩石强度

岩石强度是指岩石抵抗外力所引起的各种变形和破坏的能力。岩石强度可用三个主要

指标来表示：

（1）抗压强度。指在单向压力作用下，岩石抵抗压碎破坏的能力，用岩石破坏时的极限

压应力R表示。