采礦環(huán)境工程學(xué)

目錄

譯者的話

前言

1 緒論

2 礦井通風(fēng)工程

2.1 礦井通風(fēng)

2.1.1 礦內(nèi)大氣的基本流態(tài)

2.1.2 礦井通風(fēng)的基本原理

2.2 礦井風(fēng)流流動(dòng)的動(dòng)力

2.2.1 自然通風(fēng)

2.2.2 機(jī)械通風(fēng)

2.2.3 流動(dòng)的基本規(guī)律――層流和紊流

2.2.4 Atkinson方程

2.3 巷道通風(fēng)阻力及礦井風(fēng)流分布

2.3.1 串聯(lián)風(fēng)路

2.3.2 并聯(lián)風(fēng)路

2.3.3 混聯(lián)風(fēng)路

2.3.4 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)分析

2.3.5 模擬計(jì)算機(jī)

2.4 礦用扇風(fēng)機(jī)及其運(yùn)轉(zhuǎn)

2.4.1 風(fēng)機(jī)壓、功率和效率――風(fēng)機(jī)待性曲線

2.4.2 風(fēng)機(jī)定律

2.4.3 特性系數(shù)

2.4.4 離心式風(fēng)機(jī)或徑流風(fēng)機(jī)

2.4.5 軸流式風(fēng)機(jī)

2.4.6 風(fēng)機(jī)的比較

2.4.7 風(fēng)機(jī)和通風(fēng)系統(tǒng)

2.4.8 風(fēng)機(jī)的串聯(lián)

2.4.9 風(fēng)機(jī)的并聯(lián)

2.4.10 風(fēng)機(jī)的部分并聯(lián)

2.4.11 風(fēng)機(jī)的部分串聯(lián)

2.4.12 自然通風(fēng)與風(fēng)機(jī)串聯(lián)

2.4.13 輔助扇風(fēng)機(jī)

2.4.14 反風(fēng)

2.4.15 風(fēng)量調(diào)節(jié)

2.5 輔助通風(fēng)的計(jì)算

2.5.1 漏風(fēng)風(fēng)筒中的風(fēng)流分析

2.5.2 長(zhǎng)距離掘進(jìn)輔助通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

2.5.3 影響輔助通風(fēng)的參數(shù)

2.6 風(fēng)巷的經(jīng)濟(jì)尺寸

2.7 通風(fēng)測(cè)量

2.7.1 儀器

2.7.2 風(fēng)壓測(cè)量

2.7.3 風(fēng)量測(cè)量

2.8 參考文獻(xiàn)

3 礦井有窯氣體及其防治

3.1 礦內(nèi)大氣

3.2 危害

3.2.1 毒氣危害

3.2.2 爆炸危害

3.3 礦井有害氣體的產(chǎn)生與防治

3.4 礦井有害氣體的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)

3.4.1 供實(shí)驗(yàn)室分析用的礦內(nèi)大氣的取樣

3.4.2 檢測(cè)和監(jiān)測(cè)儀器

3.5 爆破產(chǎn)生的有害氣體及其防治

3.5.1 爆破產(chǎn)生的有害氣體

3.5.2 爆破有害氣體的防治

3.6 柴油機(jī)產(chǎn)生的有害氣體及其防治

3.6.1 柴油機(jī)廢氣的排放

3.6.2 排氣的控制

3.6.3 柴油設(shè)備的維護(hù)

3.6.4 井下柴油設(shè)備使用的規(guī)定

3.7 參考文獻(xiàn)

4 井工煤礦的瓦斯及其防治

4.1 煤層中瓦斯的賦存

4.2 煤中瓦斯涌出

4.3 煤層的瓦斯含量

4.3.1 直接法

4.3.2 間接法

4.4 瓦斯壓力的測(cè)量

4.5 礦井巷道內(nèi)的瓦斯涌出

4.5.1 掘進(jìn)巷道瓦斯涌出量的估算

4.5.2 長(zhǎng)壁工作面和房柱盤區(qū)瓦斯涌出量的估算

4.6 礦井瓦斯的涌出的防治

4.6.1 煤層預(yù)抽瓦斯

4.6.2 采后抽放

4.6.3 瓦斯抽放鉆孔的打法

4.6.4 地面瓦斯抽放站的規(guī)劃

4.6.5 高瓦斯礦的礦井設(shè)計(jì)

4.6.6 巷道中瓦斯層的處理

4.7 參考文獻(xiàn)

5 礦塵及其防治

5.1 礦塵對(duì)生理的影響

5.1.1 影響健康程度的因素

5.1.2 臨界值

5.2 氣載礦塵的采樣、測(cè)定和分析

5.2.1 MRE―113A型重力礦塵采樣器

5.2.2 TBF―50型重力礦塵采樣器

5.2.3 CPM―3型重力礦塵采樣器

5.2.4 光散射礦塵測(cè)定儀

5.2.5 β射線礦塵測(cè)定裝置

5.2.6 小型礦塵采樣器

5.2.7 監(jiān)控性礦塵測(cè)量

5.3 礦塵源

5.4 礦塵的防治

5.4.1 單一作業(yè)的防塵措施

5.4.2 醫(yī)學(xué)觀察

5.5 參考文獻(xiàn)

6 礦井輻射及其防治

6.1 輻射的危害

6.2 輻射劑量

6.2.1 工作級(jí)的測(cè)量

6.3 氡氣的涌出及來(lái)源

6.3.1 通風(fēng)區(qū)域內(nèi)氡的濃度及其工作級(jí)

6.4 輻射的防治

6.4.1 勞動(dòng)力管理

6.5 參考文獻(xiàn)

7 礦井氣候及其調(diào)節(jié)

7.1 礦內(nèi)大氣對(duì)生理的影響

7.1.1 散熱機(jī)理

7.2 大氣冷卻能力的測(cè)量

7.3 影響礦內(nèi)氣候的因素

7.3.1 礦內(nèi)熱源

7.3.2 水分的來(lái)源

7.3.3 礦井巷道中的熱傳導(dǎo)

7.4 礦內(nèi)氣候的調(diào)節(jié)

7.5 帶有再循環(huán)的局部重疊式通風(fēng)系統(tǒng)

7.6 參考文獻(xiàn)

8 礦內(nèi)爆炸及其防治

8.1 瓦斯和煤塵

8.2 瓦斯爆炸

8.2.1 瓦斯引燃的原因

8.2.2 瓦斯爆炸的預(yù)防

8.3 煤塵爆炸

8.3.1 影響煤塵爆炸的因素

8.3.2 防止煤塵爆炸的方法

8.4 硫鐵礦塵的爆炸

8.5 參考文獻(xiàn)

9 礦井火災(zāi)及其防治

9.1 明火災(zāi)

9.1.1 可燃物

9.1.2 火災(zāi)的潛在熱源

9.1.3 火災(zāi)檢測(cè)

9.1.4 滅火劑

9.1.5 滅火設(shè)備

9.1.6 滅火

9.2 煤的自燃

9.2.1 煤炭自燃傾向性的測(cè)定

9.2.2 影響煤炭自燃的因素

9.2.3 煤自燃的預(yù)防

9.2.4 自燃的監(jiān)測(cè)

9.2.5 自燃的防治

9.3 井工礦硫鐵礦石的氧化與自燃

9.4 井下火區(qū)的封閉

9.4.1 火區(qū)所需的最小風(fēng)量

9.4.2 隔爆墻的設(shè)計(jì)與構(gòu)筑

9.4.3 防火墻內(nèi)外的壓力平衡

9.4.4 遠(yuǎn)距離封閉系統(tǒng)

9.5 滅火的組織機(jī)構(gòu)

9.5.1 培訓(xùn)

9.5.2 發(fā)現(xiàn)火災(zāi)后的處理方法

9.5.3 滅火設(shè)施

9.5.4 通訊

9.5.5 礦圖

9.5.6 滅火作業(yè)的實(shí)施

9.6 礦井已封閉區(qū)的啟封

9.6.1 火區(qū)的啟封方法

9.7 參考文獻(xiàn)

10 通風(fēng)設(shè)計(jì)與環(huán)境的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)

10.1 通風(fēng)設(shè)計(jì)

10.1.1 礦井通風(fēng)的需風(fēng)量

10.1.2 風(fēng)機(jī)的壓力

10.1.3 礦井配風(fēng)

10.2 環(huán)境的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)

10.2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)要求

10.2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的元件

10.2.3 礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感元件

10.2.4 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

10.2.5 信息顯示與記錄

10.3 參考文獻(xiàn)

11 礦井水及其防治

11.1 水的循環(huán)

11.1.1 地下水

11.1.2 土壤和巖石中水的賦存

11.1.3 水質(zhì)

11.1.4 地下水源

11.2 地下水的運(yùn)動(dòng)

11.2.1 滲透率測(cè)定

11.2.2 礦井涌水量的預(yù)測(cè)

11.2.3 地下水測(cè)控儀

11.2.4 地下水流動(dòng)分析

11.2.5 示蹤劑的應(yīng)用

11.3 礦井水的影響

11.4 礦井水的防治

11.4.1 露天礦水的防治

11.4.2 井工礦水的防治

11.4.3 泵與排水

11.5 參考文獻(xiàn)

12 礦井噪音及其防治

12.1 振動(dòng)的持性

12.1.1 聲壓

12.1.2 聲的密度與功率

12.1.3 噪音的直向傳播特性

12.1.4 聲壓級(jí)的疊加

12.1.5 音源距離的影響

12.1.6 音頻譜

12.1.7 聲音的吸收

12.1.8 臨界距離

12.2 聲音的測(cè)量

12.2.1 開(kāi)域聲音的測(cè)量

12.2.2 封閉環(huán)境中消散噪音的測(cè)量

12.2.3 大空間內(nèi)的測(cè)量

12.3 噪音的影響

12.3.1 人耳

12.3.2 允許聲級(jí)

12.4 噪音的防治

12.5 噪音源及其控制

12.6 參考文獻(xiàn)

13 礦井照明

13.1 光的特性

13.1.1 明亮度和眩光

13.2 井下光源

13.2.1 普通照明燈

13.2.2 個(gè)體燈具

13.3 井工礦的照明方法

13.3.1 固定式照明系統(tǒng)

13.3.2 移動(dòng)式照明系統(tǒng)

13.4 露天礦照明

13.5 礦井照明標(biāo)準(zhǔn)

13.6 礦井測(cè)光法

13.6.1 照度測(cè)量

13.6.2 亮度測(cè)量

13.6.3 反射率測(cè)量

13.7 礦井照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

13.7.1 照度的計(jì)算

13.7.2 亮度的計(jì)算

13.8 參考文獻(xiàn)

附錄I 解算礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的BASIC語(yǔ)言程序

注釋

術(shù)語(yǔ)

輸入

輸出

例

例1數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸出

例2 數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸出

例8數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸出

源程序

附錄Ⅱ 輔助通風(fēng)計(jì)算的BASIC語(yǔ)言程序

程序1

例

例1數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸出

例2數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸出

例3數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸出

源程序

程序2

例

例1數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸出

例2數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸出

源程序

附錄Ⅲ 空氣―水蒸汽混合體的濕度特性

定義

濕度方程

濕度圖

計(jì)算

參考文獻(xiàn)

附錄Ⅳ 礦內(nèi)大氣與火災(zāi)氣體的爆炸性

Ellicott擴(kuò)展

參考文獻(xiàn)

內(nèi)容提要

全書包括十三章，系統(tǒng)地論述了礦井通風(fēng)、瓦斯、有害氣體、氣候調(diào)節(jié)以及水、火、爆炸、噪

音、輻射及照明以及環(huán)境的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。書后附錄介紹了計(jì)算機(jī)在通風(fēng)技術(shù)上的具體應(yīng)用并

附有源程序。

本書可供礦業(yè)高等院校通風(fēng)安全、采煤及其他有關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)參考，也可供從事

煤炭工業(yè)科研、設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員參考。

采礦權(quán)作為一種特別法上的用益物權(quán)，派生于國(guó)家對(duì)礦產(chǎn)資源的所有權(quán)。因此礦山企業(yè)及個(gè)體采礦者行使采礦權(quán)的前提就是從礦產(chǎn)資源所有者--國(guó)家的手中取得采礦權(quán)。由于礦產(chǎn)資源的數(shù)量有限、埋藏深、開(kāi)采復(fù)雜、危險(xiǎn)系數(shù)大等特性，因此國(guó)家對(duì)采礦權(quán)的取得做出適當(dāng)限制實(shí)屬必要，在我國(guó)主要體現(xiàn)在對(duì)主體資質(zhì)要求的實(shí)質(zhì)要件及對(duì)采礦權(quán)取得程序的形式要件兩方面。

采礦權(quán)利采礦權(quán)的主體及資質(zhì)要求

采礦權(quán)主體是指經(jīng)國(guó)家礦關(guān)部門審查批準(zhǔn)的，獨(dú)立享有礦產(chǎn)資源開(kāi)采權(quán)利并承擔(dān)相應(yīng)法律義務(wù)的法人、自然人和其他組織。對(duì)此《法國(guó)礦業(yè)法》規(guī)定，國(guó)內(nèi)外一切人均能平等取得礦業(yè)權(quán)，只是必須證明他有管理事業(yè)的資格，以及取得礦業(yè)許可須有必要的資力。我國(guó)原先將采礦權(quán)主體局限于全民所有制企業(yè)、集體所有制企業(yè)和我國(guó)公民[11]，而簡(jiǎn)單的將具備資質(zhì)、資金充裕的其他形式主體排除在外，無(wú)疑限制了采礦權(quán)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的充分發(fā)掘。隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的完善和對(duì)外開(kāi)放的擴(kuò)大，采礦權(quán)的主體范圍不斷擴(kuò)大，外商投資企業(yè)、私營(yíng)企業(yè)、合作制企業(yè)和股份制企業(yè)均可成為采礦權(quán)人，因此我國(guó)現(xiàn)階段，采礦權(quán)主體原則上為中國(guó)的法人、公民和其他組織，同時(shí)允許外國(guó)公司、企業(yè)和其他經(jīng)濟(jì)組織或個(gè)人，按中國(guó)法律及行政法規(guī)的規(guī)定在中國(guó)及其管轄的其他海域開(kāi)采礦產(chǎn)資源[12]。但在此應(yīng)然范圍內(nèi)的主體只有具備了特定的行為能力及相關(guān)實(shí)質(zhì)要件，方能成為實(shí)然的采礦權(quán)主體?！秾?shí)施細(xì)則》第11～14條分別對(duì)國(guó)有礦山企業(yè)、集體礦山企業(yè)、私營(yíng)礦山企業(yè)及個(gè)體采礦者的資質(zhì)要求做出了不同規(guī)定，其共同必備的實(shí)質(zhì)要件大致包括：（1）開(kāi)采范圍與其開(kāi)采能力、礦山服務(wù)年限相適應(yīng)；（2）對(duì)擬開(kāi)采的礦產(chǎn)資源實(shí)施合理的開(kāi)采方案；（3）保障安全生產(chǎn)的能力；（4）環(huán)境保護(hù)、防治污染的能力；（5）承擔(dān)與開(kāi)采礦產(chǎn)資源直接相關(guān)的其他連帶責(zé)任能力。

中國(guó)法律所確認(rèn)的上述對(duì)采礦權(quán)主體的資質(zhì)要求，有兩點(diǎn)缺憾，應(yīng)在今后立法中予以改善：第一，現(xiàn)行制度混淆了礦山企業(yè)的資格與特定采礦權(quán)的主體的資格。從《礦產(chǎn)資源法》的規(guī)定來(lái)看，國(guó)務(wù)院地質(zhì)礦產(chǎn)主管部門是根據(jù)批準(zhǔn)開(kāi)辦國(guó)營(yíng)礦山企業(yè)的批準(zhǔn)文件來(lái)頒發(fā)采礦許可證的，即對(duì)采礦權(quán)主體資格的審定的依據(jù)就是礦山企業(yè)的成立條件，只要是由有關(guān)機(jī)關(guān)批準(zhǔn)成立的礦山企業(yè)就能取得采礦權(quán)，而不論其是否具備采礦條件。但，只有當(dāng)?shù)V山企業(yè)滿足特定的資質(zhì)要求等實(shí)質(zhì)要件方可成為采礦權(quán)主體，用企業(yè)的主管單位對(duì)其成立的行政批件代替礦管機(jī)關(guān)對(duì)采礦權(quán)主體資格的審查，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致采礦權(quán)的盲目授與。第二，中國(guó)以所有制形式對(duì)采礦權(quán)主體的資質(zhì)條件做了不同規(guī)定，并以法律形式認(rèn)可了不同所有制形式的主體取得采礦許可證的不同條件和程序，從而確立了采礦權(quán)主體的不平等性，規(guī)定國(guó)有礦山企業(yè)居于主導(dǎo)核心地位，對(duì)于一些重要礦區(qū)有專屬開(kāi)采權(quán)。用所有制形式劃分采礦權(quán)主體并不科學(xué)，雖能在一定程度上便于國(guó)家控制管理，但卻更大程度上阻礙了礦產(chǎn)資源的價(jià)值實(shí)現(xiàn)和采礦權(quán)的保護(hù)。企業(yè)現(xiàn)實(shí)具備的技術(shù)設(shè)備和資金實(shí)力應(yīng)是采礦權(quán)人資質(zhì)的唯一客觀標(biāo)準(zhǔn)，若將所有制形式作為頒發(fā)采礦許可證的依據(jù)，則混淆了礦山企業(yè)的資格與特定采礦權(quán)主體的資格，這種濃厚的行政色彩極大限制了采礦權(quán)取得程序中競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的引入，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下無(wú)法達(dá)到資源的最優(yōu)化配置。

采礦權(quán)利采礦權(quán)取得程序及方式

基于市場(chǎng)機(jī)制優(yōu)化配置資源及可持續(xù)發(fā)展的考慮，現(xiàn)階段我國(guó)已確立了采礦權(quán)的有償取得制度，最主要的取得方式就是申請(qǐng)登記方式。申請(qǐng)登記制度就是采礦人向登記管理機(jī)關(guān)提出申請(qǐng)，提交有關(guān)資料，經(jīng)登記管理機(jī)關(guān)準(zhǔn)予登記后依法繳納采礦權(quán)使用費(fèi)等價(jià)款，辦理登記手續(xù)，領(lǐng)取采礦許可證。而根據(jù)所開(kāi)采的礦產(chǎn)資源及礦區(qū)的不同，所提交申請(qǐng)的登記管理機(jī)關(guān)級(jí)別也不相同。如對(duì)國(guó)家規(guī)劃礦區(qū)和對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要價(jià)值的礦區(qū)內(nèi)、領(lǐng)海及中國(guó)管轄的其他海域的礦產(chǎn)資源的開(kāi)采，登記管理機(jī)關(guān)為國(guó)務(wù)院地質(zhì)礦產(chǎn)主管部門，而對(duì)上述礦區(qū)以外的礦產(chǎn)，其儲(chǔ)量規(guī)模在中型以上的礦產(chǎn)資源的開(kāi)采，其登記管理機(jī)關(guān)為各省、自治區(qū)、直轄市人民政府地質(zhì)礦產(chǎn)主管部門。登記管理機(jī)關(guān)根據(jù)申請(qǐng)人所提交的相關(guān)材料予以審查，在收到申請(qǐng)40日內(nèi)，對(duì)符合要求者予以采礦權(quán)登記，頒發(fā)采礦許可證。不予登記的，登記管理機(jī)關(guān)應(yīng)當(dāng)向采礦權(quán)申請(qǐng)人說(shuō)明理由。

當(dāng)然，對(duì)一些特殊礦產(chǎn)采取特別勘探開(kāi)采方式的，探礦權(quán)人可以通過(guò)特別的申請(qǐng)程序而取得采礦權(quán)。如探礦權(quán)人申請(qǐng)石油、天然氣滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)的，依照《勘查管理辦法》第七條規(guī)定，向登記管理機(jī)關(guān)提出申請(qǐng)，提交有關(guān)資料，經(jīng)批準(zhǔn)辦理登記手續(xù)，可以領(lǐng)取滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)的采礦許可證；另外《勘查管理辦法》第十九條規(guī)定，探礦權(quán)人在勘查許可證有效期內(nèi)進(jìn)行勘查時(shí)，發(fā)現(xiàn)符合國(guó)家邊探邊采規(guī)定要求的復(fù)雜類型礦床的，可以提出開(kāi)采申請(qǐng)，經(jīng)登記管理機(jī)關(guān)批準(zhǔn)辦理采礦登記手續(xù)，領(lǐng)取采礦許可證。

當(dāng)有多家礦山企業(yè)或個(gè)體戶欲申請(qǐng)采礦權(quán)時(shí)，若完全采取申請(qǐng)?jiān)谙仍瓌t勢(shì)必會(huì)使得一些技術(shù)、資金、管理處于優(yōu)勢(shì)地位的礦山企業(yè)無(wú)法取得采礦權(quán)，無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)效益。為了消除這種尷尬，國(guó)家可采取招標(biāo)、拍賣的方式，由開(kāi)發(fā)方案優(yōu)越的投標(biāo)人或價(jià)高的受賣人取勝。該方式更大程度促進(jìn)了資源的優(yōu)化配置，日益受到青睞。我國(guó)在對(duì)外合作開(kāi)采海洋石油資源、對(duì)外合作開(kāi)采陸上石油資源中已采用了類似方法。