據(jù)實驗結果表明，瓦斯與高溫熱源接觸時，不是立即發(fā)生燃燒或爆炸，而是有個引火遲延期，或叫感應期。感應期的長短與瓦斯?jié)舛?、火源溫度和火源性質(zhì)有關。實踐證明，瓦斯燃燒的感應期總是小于爆炸的感應期。說明引起瓦斯燃燒的可能性大。對于瓦斯爆炸的感應期，對安全生產(chǎn)的意義很大。比如，使用安全炸藥爆破時，雖然爆炸的初溫高達2000℃左右，但高溫存在的時間極短，大大小于瓦斯爆炸的感應期，所以不會引起瓦斯爆炸。如果炸藥質(zhì)量不合格、炮泥充填不夠或放炮操作不當，就會增加高溫氣流的溫度，延長它的存在時間，一旦超過感應期，就可能發(fā)生瓦斯燃燒或爆炸。

1、瓦斯燃燒與爆炸

嚴格來說，瓦斯燃燒與爆炸都是在高溫作用下一定濃度的瓦斯與空氣中的氧氣發(fā)生激烈復雜的氧化反應的結果，二者很難區(qū)分的。一般認為，火焰移動速度較慢，聲效應較小，空氣沒什么震動，無破壞作用的情況，稱之為瓦斯燃燒；反之，火焰移動的速度快，爆炸聲較大，對巷道和各種設施破壞較為嚴重，稱之為瓦斯爆炸。

2、局部瓦斯爆炸

由于局部地區(qū)或空間因通風不良或其他原因而積聚有較高濃度的瓦斯，在高溫作用下而發(fā)生的瓦斯燃爆現(xiàn)象。其火焰及沖擊波所造成的危害范圍只局限在一個才、掘工作面等局部地點，而不波及其他采掘工作面或作業(yè)地點，且危害程度較小，稱為局部瓦斯爆炸。由于參與爆炸的瓦斯量較少，爆炸后產(chǎn)生的沖擊波、爆炸火焰和有害氣體等對礦井和人員的影響和危害較小。

3、大型爆炸

無論發(fā)生瓦斯燃爆的源點在任何地點，若其所造成的危害嚴重，爆炸火焰和沖擊波摧毀的設備、設施及有害氣體導致人員傷亡等數(shù)量較多，且波及其他采掘工作面階段水平、礦井一翼的較大的范圍，甚至整個礦井，有的還誘發(fā)礦井火災等，均稱為大型瓦斯爆炸。大型瓦斯爆炸還可以分為重大和特大瓦斯爆炸。

4、瓦斯連續(xù)爆炸

不言而喻，瓦斯連續(xù)爆炸是指在同一礦井的較短時間內(nèi)發(fā)生一次以上的瓦爆炸（事故）。瓦斯連續(xù)爆炸可能發(fā)生在同一地點，也可能發(fā)生在附近的其他不同地點。一般來說，瓦斯連續(xù)爆炸大多為大型爆炸，所造成的損失和危害也較為嚴重。

瓦斯連續(xù)爆炸具有如下特點：

（1）瓦斯連續(xù)爆炸大多發(fā)生在高瓦斯礦井和有自然發(fā)火的煤層和礦井。

（2）瓦斯連續(xù)爆炸極易引起煤塵爆炸的連鎖反應，給搶救特別是對救護人員的威脅最大，事故處理非常復雜、難度很大。

（3）瓦斯連續(xù)爆炸的次數(shù)和間隔時間與災區(qū)的瓦斯涌出和通風狀況有密切關系。災區(qū)瓦斯涌出速度較快、數(shù)量較大，則連續(xù)爆炸的次數(shù)增加，且間隔時間較短；災區(qū)瓦斯來源雖然不夠充足，但通風狀況不良，也可能發(fā)生連續(xù)爆炸，但間隔時間回延長。

（4）瓦斯連續(xù)爆炸的時間間隔，短則幾秒鐘、幾分鐘，長則幾小時、十幾小時。

5、瓦斯與煤塵的混合爆炸

瓦斯與煤塵混合爆炸可分為兩種情況：一是在爆炸發(fā)生的瞬間，混合氣體中同時存在著瓦斯與煤塵，二者相互影響且降低了各自的爆炸下限，在高溫作用下而發(fā)生的瓦斯與煤塵聯(lián)合爆炸。二是由于瓦斯爆炸產(chǎn)生的沖擊波揚起爆源附近的沉積煤塵而導致的聯(lián)合爆炸。這種爆炸往往是常見的連續(xù)發(fā)生的爆炸事故。其直接原因是首次爆炸產(chǎn)生的沖擊波的速度（2340m/s）遠大于火焰的傳播速度（610—1800m/s），隨著時間的延長，二者差距越來越大，當前面的沖擊波把巷道積塵再次揚起且達到一定濃度，而高溫火焰又跟蹤而至，就會把揚起的煤塵點燃，發(fā)生第二次、第三次爆炸。

在極短的時間內(nèi)，煤與瓦斯由煤體向巷道或采掘空間大量噴出的動力現(xiàn)象，叫做煤與瓦斯的突出。發(fā)生煤與瓦斯突出時，在煤體中形成特殊形狀的孔洞，并拌有動力效應和響聲，能對井下巷道、設備、設施、生產(chǎn)系統(tǒng)造成破壞，甚至引起火災或瓦斯爆炸。煤與瓦斯突出是一種危害很大的自然災害。

煤與瓦斯突出對煤礦安全生產(chǎn)的威脅，目前在國內(nèi)外還沒有得到根本解決，但在實踐中已經(jīng)摸索出一套防治煤與瓦斯突出的方法和措施，只要認真實施，就能大大減少突出頻率，基本可以做到即使發(fā)生突出，也可把正人員不受傷害。

1、國內(nèi)概況

據(jù)記載，我國第一次煤與瓦斯突出為發(fā)生于1939年11月20日的遼源富國西二坑在垂深280m煤巷掘進時的突出。據(jù)不完全統(tǒng)計，1950－1991年我國有250多個礦井發(fā)生了1.6萬次煤與瓦斯突出，占世界突出總次數(shù)的40%左右。1980年最高達1151次，1980年以后每年為500—800次。在50多個礦井中，發(fā)生突出強度在千噸以上的特大型突出有百余次。最大的一次突出是1975年8月8日發(fā)生在四川天府礦務局三匯一井+280m水平，主平硐震動爆破揭6號煤層時，突出煤（巖）量12780t，把一個1t多重的石塊拋出120m，并拐了兩個90°的彎，2h內(nèi)突出瓦斯量達140萬m³。

1834年3月22日，法國魯阿雷煤田在急傾斜厚煤層平巷掘進工作面發(fā)生了世界上第一次煤與瓦斯突出。世界上最大的一次煤與瓦斯突出事故發(fā)生在前蘇聯(lián)頓巴斯煤田的加加林煤礦，突出煤量14000t，噴出瓦斯量25萬m³以上。世界上大多數(shù)國家礦井突出的是瓦斯，法國、波蘭的一些礦井主要突出二氧化碳，法國、捷克、斯洛伐克、澳大利亞和羅馬尼亞也有的礦井同時突出瓦斯和二氧化碳。

除了煤層突出外，還有巖石突出。巖石突出多為堅硬的砂巖，也有鹽巖（德國很普遍、前蘇聯(lián)也有）、砂質(zhì)頁巖（前捷克斯洛伐克）、玢巖（前蘇聯(lián)某隧道）等。

突出危險在廣泛區(qū)域上具有點、線分別特征，并非“突出危險煤層”范圍內(nèi)的煤體都具備形成突出危險源的條件。突出危險源是存在于采礦活動中的具備發(fā)動煤與瓦斯突出的高勢能瓦斯與破碎煤體混合的瓦斯富積區(qū)。其特征是：區(qū)內(nèi)瓦斯大量解吸為氣態(tài)的游離狀瓦斯而積聚；區(qū)內(nèi)煤體受力狀態(tài)發(fā)生變化，原始結構被破壞；受破壞的煤體失去傳導壓力的能力而使氣態(tài)瓦斯處于承壓（被壓縮）狀態(tài)，產(chǎn)生高勢能瓦斯與碎煤體混合的瓦斯富積區(qū)。突出危險源存在是煤與瓦斯突出能夠發(fā)動的先決條件，突出危險源積聚的勢能大小決定突出發(fā)動時的突出強度。

影響突出危險源的形成要素, 大致可分為：一是煤體的瓦斯含量的大?。欢敲簩用后w的結構強度的高低；三是煤體的受力狀態(tài)和作用在煤體上壓力的大小及壓力作用的

時間；四是游離瓦斯積聚的條件（承壓瓦斯區(qū)周圍的圍巖封閉程度）是否具備。突出危險源的分布主要受到煤體強度和圍巖壓力分布的控制。一般來講，在原生煤體結構強度低或煤體結構受到地質(zhì)運動的破壞而強度降低的區(qū)域內(nèi)容易形成突出危險源；在地應力（原始地應力和地質(zhì)構造殘存應力）大的區(qū)域容易形成突出危險源；在工程活動引起的支撐壓力集中區(qū)及其附近容易形成突出危險源。

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一、礦井四鄰關系

元堡井田周邊緊鄰的礦井東南邊界有增子房煤礦、東邊界東古城煤礦和元堡井田北邊界尚未開發(fā)的辛屯井田，井田東西長約8417m，南北寬約5167m，井田面積為26.4079km²。

二、開拓方式

井口位置及工業(yè)場地設于原元堡煤礦工業(yè)場地，地面標高+1455m左右，采用斜井開拓方式，新建一個主斜井、一個副斜井和一個回風立井，共新建三個井筒。主斜井用于提升煤炭、入風兼作安全出口；副斜井用于入風、運料、人員提升，兼作安全出口；回風斜井用于回風、兼作安全出口；先期開采9號煤層，水平標高＋1225m；首采盤區(qū)沿煤層傾向布置一組下山，兩翼沿煤層走向布置長壁工作面，工作面采用直接搭接布置方式。

三、水平劃分

采用一個水平開拓全井田，水平標高為+1225m（井巷工程實際揭露9號煤層標高）。

四、盤區(qū)劃分

全井田共劃分為四個盤區(qū)，DF1斷層東部有一盤區(qū)、二盤區(qū)和三盤區(qū)，DF1斷層西部為四盤區(qū)。一盤區(qū)和二盤區(qū)為9號煤盤區(qū)，三盤區(qū)為11號煤盤區(qū)，四盤區(qū)僅有11號煤可采。

五、開采現(xiàn)狀

本礦井已經(jīng)取得地質(zhì)報告、初步設計、安全專篇的批復，目前礦井處于基建階段，礦井的三個新建井筒和井底車場已經(jīng)施工完畢，礦井的主要系統(tǒng)已經(jīng)形成。一盤區(qū)的三條下山正在施工。9101綜采放頂煤工作面的進、回風順槽及開切眼已經(jīng)施工，工作面設備暫未安裝。

六、生產(chǎn)系統(tǒng)

（一）運輸系統(tǒng)

1、煤炭運輸

9101綜采放頂煤工作面原煤經(jīng)前、后部刮板運輸機→轉載機（破碎機）→工作面順槽可伸縮膠帶輸送機→一盤區(qū)膠帶下山膠帶輸送機→主斜井帶式輸送機→地面。

2、輔助運輸

（1）人員運輸設備選擇

設計選用WC20R型20座無軌膠輪人車4輛（其中維修備用1輛）和WC2J指揮車3輛（其中維修備用1輛）。

（2）支架及大件設備運輸車輛選擇

為實現(xiàn)采煤工作面快速搬家，滿足最大件重量及保持車輛正常循環(huán)的需要，選用WC40Y型框架式支架搬運車，主要用于液壓支架、采煤機、運輸機等大型設備長距離運輸，也可搬運其他大型設備和部件。選用MH－4型支架鏟運車，用于工作面液壓支架拆離及就位和短距離搬運。

（3）物料及普通設備運輸車輛選擇

設計選用WC3J型無軌膠輪車14輛。此外，為解決井下密閉墻砌筑等大宗材料運輸，為節(jié)省路途時間，提高功效，選用WC5型無軌膠輪車1輛。

（4）多功能裝載車

WJ10EJ型多功能裝載車用于井下輔助材料運輸，電纜、水管架設（升舉人員、管線），修整、鏟平巷道，清理巷道浮煤，搬運皮帶、移變，亦可用于鏟、裝、運作業(yè)，實現(xiàn)一車多功能的作用。設計選用該型無軌膠輪車2輛，其中備用1輛。

（5）順槽運輸車

選用WC2型順槽運輸車2輛（備用及檢修1輛）。該膠輪車車體寬度小，可雙向駕駛，適于順槽運輸。

（6）灑水車

為便于井下巷道灑水滅塵、沖洗巷幫及地面工業(yè)場地灑水滅塵，選用WC3JB型無軌膠輪車1輛。該型號灑水車可后灑、側灑，并裝備高壓水槍可用于巷幫沖洗。

礦井生產(chǎn)期間，隨著開拓距離的延伸，可適時調(diào)整車輛配置。

（二）提升系統(tǒng)

1、主斜井

本礦井采用斜井膠帶輸送機提升方式，在斜井中安裝膠帶輸送機構成提升系統(tǒng)。井筒落底至9號煤中，井底無煤倉。主斜井與盤區(qū)膠帶輸送機大巷和9號煤膠帶輸送機大巷直接搭接形成煤流系統(tǒng)。

2、副斜井

本礦井輔助運輸采用無軌膠輪車運輸方式，礦井人員、材料、設備等輔助運輸由不同型號和用途的無軌膠輪車直接從地面經(jīng)副斜井井筒運至井下各采掘作業(yè)地點。

（三）排水系統(tǒng)

礦井主排水采用中央集中式排水，在主斜井井底設中央水泵房及水倉，盤區(qū)中部設中部水倉及泵房，集中排放至地面礦井水處理站。

井下中央水泵房和中央變電所采用聯(lián)合布置。中央水泵房有2個出口，一個出口用斜巷（即管子道）通往斜井井筒，該出口高出泵房地面約8m，；另一個出口與井底車場相連，并設置了易于關閉的密閉門，密閉門硐室采用混凝土砌碹支護，密閉門在來水時，能夠正常關閉。兩個通道均鋪設窄軌供設備運輸和搶險使用。泵房硐室地面高出硐室與井底車場巷道連接處底板0.5m。排水管路選用兩趟，其中一趟工作，一趟備用。排水管在水泵房及管子道內(nèi)用法蘭連接，井筒和地面以焊接為主，局部用法蘭連接。

為提高礦井災變能力，設計在中央水泵房預留2臺排水泵的位置。

（四）供電系統(tǒng)

在礦井工業(yè)場地的西北側高地處一座35/10.5kV變電所，其供電電源共兩回，一回35kV電源線路引自增子房110kV變電站35kV側母線，線路長度8.9km，，線路導線為LGJ- 120型鋼芯鋁絞線，另一回35kV電源線路引自業(yè)家村220kV變電站35kV側母線，線路長9.7km，線路輸電導線選用LGJ-150型鋼芯鋁絞線，該兩回35kV電源一回運行，另一回熱備用，任一回路故障或檢修時，另一回路可以擔負礦井全部負荷。站內(nèi)設有兩臺SZ10-20000/35，35±3×2.5%/10.5kV，20000kVA型主變壓器，一臺運行，一臺備用。本站共有三回10kV供電線路入井，其中兩回作為井下中央變電所動力供電電源，當任一回電源發(fā)生故障時，另一回可滿足該變電所的全部負荷用電。另一回作為局扇專供電源。電纜型號均為MYJV42-8.7/10-3×240，長度約為1km。

中央變電所安裝有29臺PBG630-10高壓開關，以10KV雙電源向分區(qū)主排水泵、一盤區(qū)中部變電所、盤區(qū)下山膠帶機供電；以10kV電源向8109綜采工作面、大巷綜掘、順槽綜掘及其風機專用變供電。以660V電源向水泵房低壓及附近負荷供電。工作面進風繞道配電點及進風順槽1-4號礦用隔爆型移動變電站10kV電源均引自中央變電所。

（五）通風系統(tǒng)

1、通風系統(tǒng)的選擇要根據(jù)本礦井開采煤層的賦存狀況、瓦斯等級、開拓方式、進、回風井的設置、礦井開采范圍和設計生產(chǎn)能力等因素綜合考慮。

根據(jù)本井田面積及境界形狀，礦井通風系統(tǒng)選用中央并列式通風，以減少礦井初期井巷工程量，盡快形成全礦井通風系統(tǒng)，縮短建井工期。

2、采掘工作面及其他地點通風

回采工作面通風：本礦井煤層厚度較大，回采工作面通風采用 “U型”通風方式，下順槽進風，上順槽回風。

掘進通風：掘進工作面利用局部通風機壓入式通風，使用長距離通風的抗靜電、阻燃性能風筒、雙風機雙電源并能自動切換。

井下中央變電所、中央水泵房等，均處于新鮮風流中。

擴散通風的硐室均設在進風巷道，且硐室深度不超過6m，硐口寬不小于1.5m。

井下爆炸材料發(fā)放硐室、膠輪車加油檢修硐室及盤區(qū)變電所均采用獨立通風系統(tǒng)。

（六）監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

為了提高元堡礦井的現(xiàn)代化水平，保證礦井安全生產(chǎn)，該礦建立了一套KJ95N型安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)對本礦的主要環(huán)境參數(shù)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行監(jiān)測及監(jiān)控。監(jiān)控中心設在礦辦公樓調(diào)度室，可實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)的實時監(jiān)控管理。為礦井安全生產(chǎn)與科學管理提供最優(yōu)的方案及最準確的數(shù)據(jù)。

一、井田地質(zhì)情況

（一）含煤地層

本區(qū)石炭—二疊系地層總厚，一般為175m左右，其下部的石炭系太原組及二疊系山西組為含煤地層，共含煤7層。

山西組地層厚13.85～94.36m，平均厚49.79m，含煤2層，編號分別為山3^＃、山4^＃。本組煤層厚度薄，局部分布，為局部可采煤層。山西組地層含煤系數(shù)為4.29％。

太原組地層厚23.30～82.41m，平均厚52.62m，含煤5層，其煤層統(tǒng)一編號為8^＃、9^＃、10^＃、11^＃、12^＃煤層，總厚度19.69m，其中9^＃、11^＃煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，10^＃煤層為局部可采煤層。其余煤層均為不可采煤層，工業(yè)價值不大。太原組地層含煤系數(shù)37.8％。

（二）地質(zhì)構造

本區(qū)位于大同煤田西南部邊緣，總體構造為一單斜構造，地層走向近東西向，傾向北，傾角5°～10°。

1、褶皺構造

從二維地震資料看，本區(qū)煤系地層發(fā)育多個短軸褶皺，這些褶皺較明顯表現(xiàn)在9^#、11^#煤層底板形態(tài)上。從9^#煤層底板等高線圖上可以看出，煤層底板受多個短軸褶皺控制，呈現(xiàn)出較多的波狀起伏。但煤層總體形態(tài)為向北緩傾的單斜構造，煤層走向為近東西向，在此基礎上迭加著小的背向斜。

2、斷裂構造

主要為發(fā)育于井田西南的F1逆斷層，從二維地震資料看，該斷層走向北西南東（122°～141°），傾向南西（212°～231°），傾角40°左右，斷距約30～50m，貫穿井田。該斷層切穿了石炭二疊系地層，斷層以西區(qū)域由于抬升遭受剝蝕，9^＃煤層變薄和缺失。

據(jù)三維地震勘查范圍資料，在擬定的2.7km²先期開采區(qū)內(nèi)，存在DF1、DF2、DF3、DF4、DF5五條規(guī)模不等的斷層，

DF1斷層：相對9^＃、11^＃煤層走向305°，產(chǎn)狀215°∠30～43°，落差0～50m，延伸長度970m，向北西方向延出礦區(qū)。

DF2正斷層：位于西北部，錯斷9^＃、11^＃煤層，相對9^＃、11^＃煤層走向305°～316°，產(chǎn)狀215°～226°∠65°～68°，斷層落差0～20m，區(qū)內(nèi)延伸長度390m；

DF3正斷層：位于西南部，相對9^＃、11^＃煤層走向82°，產(chǎn)狀172°∠75°，落差0～12m，區(qū)內(nèi)延伸長度330m；

DF4正斷層：位于中部，相對9^＃、11^＃煤層走向23°，產(chǎn)狀113°∠75°，落差0～15m，區(qū)內(nèi)延伸長度210m，控制程度較差；

DF5正斷層：位于東部，相對9^＃、11^＃煤層走向348°，產(chǎn)狀258°∠75°，落差0～5m，區(qū)內(nèi)延伸長度140m，控制程度較差。

3、陷落柱

通過二維地震勘探發(fā)現(xiàn)陷落柱一個，位于勘探區(qū)西部ZK6鉆孔處，分別有D15和DL3線控制。該陷落柱中心坐標X=4410834，Y＝19631173，平面形態(tài)近圓形，陷落范圍穿越了9^#、11^#煤層。其在9^#、11^#煤層上長軸約130m，短軸約110m。陷落高度相對9^#煤層約90m，ZK6鉆孔內(nèi)巖芯破碎。

另外在井田南部，JC-1鉆孔東北附近發(fā)育一個陷落柱。該陷落柱三維地震資料解譯為向斜，但從已知見煤點9^#煤地板標高分析，解釋為陷落柱比較切合實際情況。

4、井田巖漿活動

井田范圍內(nèi)通過收集以往鉆探、物探地質(zhì)工作成果資料，沒有發(fā)現(xiàn)巖漿活動痕跡。

綜合以上條件，礦井地質(zhì)構造類型屬簡單類型。

（三）主要可采煤層概況

山4^＃煤層：位于山西組中下部，賦存區(qū)煤層厚0～4.21m，平均2.54m。頂板巖性為砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及中粗砂巖，底板巖性為砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖、高嶺巖及細砂巖，結構簡單，含夾矸0～2層，煤層賦存不48律，為局部可采的不穩(wěn)定煤層。

9^＃煤層：位于太原組中部，上距山4^＃煤層18.92～68.62m，平均48.77m。煤厚4.49～20.20m，平均14.33m。頂板巖性為砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及中粗砂巖，底板巖性為泥巖、炭質(zhì)泥巖、高嶺巖及細砂巖，結構復雜，含夾矸2～4層，夾矸厚度0.2～0.90m，為賦煤區(qū)穩(wěn)定可采煤層。9^#煤層在本區(qū)西部缺失，推測為沉積環(huán)境在平面上改變所至。從鉆孔資料看缺失9^#煤層的地段，太原組地層厚度比賦存9^#煤的地段薄，賦存9^#煤的地段平均厚度77.56m。缺失9^#煤層的地段平均厚度45.24m。說明缺失9^#煤層的地段由于抬升而遭受剝蝕，致使9^#煤層缺失。

10^＃煤層，位于太原組中下部，上距9^＃煤層3.01～23.3m，平均間距7.52m，厚度1.15～3.84m，平均1.66m。該煤層區(qū)內(nèi)部分發(fā)育，在斷層東部均見，結構簡單，不含或僅含一層夾矸，為賦煤區(qū)穩(wěn)定可采煤層。

11^＃煤層：位于太原組下部，上距10^＃煤層間距5.7～21.05m，平均8.98m。該煤層分布廣泛。煤厚1.96～5.67m，平均4.17m，東部較厚。頂板巖性為泥巖、炭質(zhì)泥巖、細砂巖，底板為炭質(zhì)泥巖、細砂巖。煤層結構簡單，含夾矸0～2層，夾矸厚度0.1～0.75m，為賦存區(qū)穩(wěn)定可采煤層。

（四）煤質(zhì)特征

本區(qū)煤層變質(zhì)類型屬區(qū)域變質(zhì)，鏡質(zhì)組最大反射率在0.56～0.65％之間，屬Ⅰ～Ⅱ變質(zhì)階段。根據(jù)《中國煤炭分類國家標準（GB5751－86）》以Vdaf、G值作主要分類指標，Y值作參考指標劃分煤類，全區(qū)煤類以長焰煤為主，弱粘煤為輔，兼有少量氣煤和不粘煤。主要可采煤層的煤類在平面上分布規(guī)律如下。