矿井通风是指利用机械和自然风压为动力，使地面新鲜空气进入井下，并在井巷中作定向和定量流动，稀释井下有害物并将污浊的空气排出矿井的过程。其实质是有效地、合理地组织空气流动，稀释有害物质。矿井通风的基本任务是：连续不断地向井下供给适当空气，将新鲜空气科学合理地分配到各个用风地点，控制并稀释有毒有害物质。调节矿内气候条件，保证安全生产。

　　矿井通风系统是通风动力、通风网路和通风控制设施的总称。矿井通风系统对全矿井的通风状况具有全局性的影响，是搞好井下通风防尘工作的基础。法律、法规明确规定，矿井必须有完整的、合理的通风系统。

　　地下采矿作业是在有限有空间内进行的，不仅工作空间狭小、工作地点多变，生产过程中矿床和围岩体内会不断涌出瓦斯、碳氧化合物、氮氧化合物等有害气体，生产过程中也会不断产生矿尘，部分矿井甚至还存在放射性元素，这些有毒有害物质主要靠通风的办法解决。地面空气进入井下后，氧含量会逐渐降低，矿尘和有毒有害气体成分增加，空气的温度、湿度和压力等参数也会发生一定的变化。

　　为井下采矿活动提供安全舒适的作业环境是矿井通风的根本目的。考查矿井气候条件的主要指标是空气的温度、湿度和流速。而从安全的角度上讲，考察矿井通风工程主要是从风流速度、风量、有毒有害气体浓度、空气的温度和湿度以及通风系统的稳定性和可靠性等方面进行。

　　矿井通风研究的主要内容包括：有害物的生成和分布规律;井下气候条件变化规律及改善方法;井下各作业地点和矿井总风量的正确确定方法;通风系统、通风网络和通风方法的正确确定;通风阻力、通风动力特征以及通风技术管理等方面内容。

　　矿井通风的研究方法主要包括：三个定律(即质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律);气体状态方程、连续性方程、运动方程和动量方程;物质、能量转移方程等。

　　矿井通风是防止瓦斯、煤尘、火灾和热害等自然灾害发生的根本保障。在灾变时期，合理的风流调度是防止灾情恶化，保证有效救灾的最积极最有效的手段。无数的事故案例表明，零星事故的发生主要源于人们的思想麻痹和各种违章行为，而重大灾害事故的发生和恶化，与矿井通风系统中存在的不安全隐患存在着千丝万缕的联系。要搞好矿井通风与安全工作必须在各种基础理论的基础上，运用系统论、控制论的方法和手段，辩证地分析和解决有关问题。

　　弄清采场范围内冒顶事故发生的原因和规律，对冒顶的预防和处理有着十分重要的意义。

　　1.事故发生的原因及地点

　　采煤工作面自开切眼推进到停采线，顶板运动和矿压显现特征可分为两个发展阶段，即老顶第一次来压前的来压阶段和老顶来压完成后的正常推进阶段。对近几年重大冒顶事故的分析可知，约80%的顶板事故发生在第一次来压阶段，其中71%发生在老顶来压之前，只有29%发生在老顶来压时。

　　初次来压前，老顶两端由煤壁等高支承，下沉量很小。工作面采用支撑力较低的增阻支柱支护，支柱上压力很小。在支柱上没有明显压力显现的情况下，直接顶的突然运动很容易将支柱推倒，引起推垮事故。

　　在正常推进阶段，老顶来压时冒顶事故，从机理上讲原因有二：

　　一是工作面推至老顶周期来压步距前时，老顶下沉量最小，如果支架阻力不够或支护特性不合理，就会造成直接顶与老顶的离层。老顶来压时对直接顶形成冲击，造成推垮工作面事故。

　　二是采用木支架等刚性支架，在老顶来压时易被压断，失去支护能力，工作面被压垮。

　　在第一次来压阶段0～30m范围内发生的伤亡事故中，有50%以上发生在工作面推进不到10m的范围内，亦即工作面正处于开始推进的阶段，其中，多数发生在进行第一次放顶期间。其原因是该部位的老顶、强度高的直接顶上位岩层悬露跨度小，挠曲下沉不明显，支架承压小，容易在下位岩层切断时垮落。沿工作面倾斜方向，距离上出口10m内事故比临近下出口部位事故要多得多，这主要是受上侧采空区未受到良好支承的上覆岩层作用影响，工作面顶板完整性遭到破坏而造成的。

　　2.事故类型及作用力

　　研究表明，在严重切顶事故中，由直接顶运动造成的占绝大多数，由老顶大面积运动造成的也相当可观。这说明，提前预报直接顶和老顶来压的时间和位置，采取相应的措施，避免严重切顶事故是完全可能的。

　　统计表明，工作面推垮事故在顶板事故中占的比例较大，而在因直接运动所造成的垮面事故中，推垮性事故所占比例更大。这说明，在单体支柱工作面对顶板来压，尤其是直接顶来压，要着重解决支架稳定性的问题，要采用初撑力高的支柱以及合理的支护方式等。

　　在压垮事故中，老顶来压造成事故所占的比重较大，且多发生在木支柱工作面。实践证明，目前采用单体液压支柱支护的工作面，由于初撑力高，可缩量大，工作阻力比较均匀，可以大幅度地减少垮面事故。

　　3.事故的范围

　　多起切顶事故中，全工作面塌垮的情况较少，这说明除了直接顶和老顶来压可能分段进行外，各过程的操作及支护状况也有影响。例如，在直接顶已在煤壁附近裂断的情况下，采煤机盲目高速推进，大面积空顶或支护质量不高，极易在直接顶和老顶大面积运动时造成推垮工作面的事故。此外，多数倾斜方向推垮性事故都是在首先出现了局部冒顶之后发生的。

　　4.发生事故的煤层条件

　　绝大多数的顶板事故发生在中厚及厚煤层条件下，薄煤层顶板事故较少。厚煤层下分层开采时的事故比重较大。其原因主要是在假顶下，特别是工作面刚开始推进时，直接顶胶结不牢，很容易发生局部冒顶，诱发大面积推垮工作面的事故。

　　据统计，有一半的顶板事故是发生在倾角大于20mm的煤层条件下的，而在推垮性事故中，所占比重更大。这是因为煤层倾角愈大，顶板运动时沿倾斜下滑的危险也愈大(下滑分力大，阻力小)

　　大型推垮性事故中，有许多是发生在岩层强度差别较大的复合顶板下。但第一类复合顶板(即由低强度的直接顶与高强度的老顶相结合)，由于冒落厚度大，能够充填采区，阻止直接顶向采空区运动。因此、只有在煤层倾角较大时，才会造成自倾斜方向推垮工作面的事故。而第二类复合顶板(即直接顶本身上硬下软)，在一般情况下自倾斜和向老槽方向推垮工作面的事故都易发生，因此，是最危险的顶板。

　　5.发生顶板事故的工艺技术条件

　　发生顶板事放，与采场的支护类型有关。采用金属摩擦支柱的顶板事故次数最多，全部木材支护的次之、而单体液压支柱工作面顶板事故则是个别现象。主要是当前应用的摩擦式金属支柱初撑力低、阻力受操作质量等人为因素影响很大，承载不均，可靠性差。木支架则是由于“顶不紧，抗不住”而造成的。工作面支护尽量采用初撑力大，可缩量大，阻力可靠的单体液压支柱。

　　从统计中可以看到，采煤、放顶操作引起的顶板事故几乎各占一半，说明工艺操作引起顶板支承失衡是顶板大面积运动的一个重要条件。因此，通过矿压观测的方法，掌握顶板所处的状态，在进行采煤、放顶等工作之前，采取针对性措施，对于防止顶板事故是非常必要的。