煤矿安全生产技术“加”特殊工培训.ppt

煤矿安全生产技术 李波河南省煤炭高级技工学校 第一章煤矿开采安全管理 第一节煤矿地质一 煤层的埋藏特征1 煤层的形态与结构煤是由古代植物遗体演变而成的 和其他沉积岩一样 煤在地下通常是层状埋藏的 层位明显的连续性 厚度也比较均匀 但由于受到沉积条件和地壳运动的影响 也有似层状和非层状的煤层 煤层内还夹有数目不等的薄层岩层 如果两层煤的间距很小 可以把它们看成一层煤 其中的岩层就是夹石层 也叫夹矸 2 煤层的厚度根据煤层厚度对开采技术的影响 煤层可分为三类 薄煤层 煤层厚度在1 3m以下 中厚煤层 煤层厚度为1 3 3 5m 厚煤层 煤层厚度在3 5m以上 3 煤层的倾角缓斜煤层8 25 倾斜煤层25 45 急斜煤层45 90 通常又把8 以下的煤层称为近水平煤层 4 煤层顶 底板在煤田形成后 覆盖在煤层上面的岩层叫做顶板 位于煤层下面的岩层叫做底板 1 顶板 根据顶板岩层变形和垮落的难易程度 可将煤层顶板分为伪顶 直接顶和基本顶三种 2 底板 底板指位于煤层下面一定范围内的岩层 底板可分为直接底和基本底两种 倾角为50度的煤层属于 C 煤层 A 缓倾斜B 倾斜C 急倾斜倾角在8 以下的煤层为 B 煤层 A 缓倾斜B 近水平C 倾斜煤层顶板可分为伪顶 直接顶和基本顶3种类型 在采煤过程中 B 是顶板管理的重要部位 A 伪顶B 直接顶C 基本顶 二 地质构造对煤矿安全生产的影响沉积岩层一般都是水平或近于水平的 但由于地壳运动的影响 往往使变成倾斜 出现褶皱 甚至发生断裂和倒转 一般包括单斜构造 褶皱构造和断裂构造 1 褶曲对煤矿安全生产的影响 1 增大开采难度 2 给顶板管理带来困难 3 容易引起瓦斯事故 4 易发生水灾事故 2 断层正断层 上盘下降下盘上升逆断层 上盘上升下盘下降平移断层 两盘水平移动 断层对煤矿安全生产的影响 1 断层破坏严重的地段 影响采区的划分 影响工作面和巷道的布置 2 断层破坏严重的地段 使工作面布置不规则 巷道掘进率明显增高 还常常会造成无效进尺 不仅造成经济损失 还会留下安全隐患 3 采煤工作面若出现断层 会给支护工作和顶板管理带来困难 管理不善还会造成冒顶事故 4 断层是地下水的贮存场所和导水的良好通道 管理不善容易引起断层透水事故 5 在高瓦斯含量煤层中 断层破碎带可能聚集瓦斯 当工作面通过时 容易发生瓦斯事故 3 岩溶塌陷对安全生产的影响所谓岩溶塌陷 就是石灰岩 白云岩等可溶性岩石在地下水的溶蚀作用下产生塌陷的现象 1 在陷落柱比较发育的矿区 煤系地层常遭到严重破坏 使煤炭储量减少 2 陷落柱破坏了煤层的连续性 给巷道布置 采煤方法的选择造成了很多困难 3 采煤工作面遇到陷落柱 整个生产组织将复杂化 对安全生产极为不利 4 在富水矿区 陷落柱穿透含水层时 可将地下水导人井巷 对矿井安全生产威胁极大 4 岩浆侵入体对安全生产的影响 1 吞蚀煤层 大大减少了矿井的煤炭储量 影响矿井的服务年限 2 使煤质变差 灰分增高 挥发分显著降低 粘接性遭到破坏 可使原来的优质工业用煤降为一般民用煤或天然焦 3 可造成连续完整煤层的分割与破坏 并在煤层中分布许多岩浆岩体 给煤矿生产带来困难 上盘相对下降 下盘相对上升的断层为 A A 正断层B 逆断层C 平推断层采煤工作面强行过断层时 要加强顶板管理 不必制定专门安全技术措施 第二节煤矿开采的基本安全条件与矿井开拓 一 煤矿开采的基本安全条件 1 矿井应有及时填绘的反映实际情况的井上下对照图 采掘工程平面图 通风系统图和避灾路线图等图纸资料 采 掘工作面应有作业规程 2 矿井应有至少两个 煤与瓦斯突出矿井至少三个 独立的能够行人并直达地面的安全出口 出口之间距离不得小于30m 井下每一个水平 每一个采区至少有两个便于通行的安全出口 并与直达地面的安全出口相连接 3 矿井在用巷道净断面应能满足行人 运输 通风和设置安全生产设施的需要 矿井主要运输巷 主要风巷的净高不得低于2m 采区上 下山和平巷的净高不得低于1 8m 采煤工作面出口20m内巷道的净高不得低于1 6m 4 采煤工作面至少保持2个畅通的安全出口 一个通到回风巷 另一个通到进风巷 5 矿井每年必须经过瓦斯等级鉴定 矿井各煤层应有自燃倾向性和煤尘爆炸性的鉴定结果 6 矿井应当具备完整的独立通风系统 矿井 采区和采掘工作面的风量必须满足安全生产要求 7 高瓦斯 煤与瓦斯突出矿井应有瓦斯抽采措施 并装备安全监控系统 高瓦斯掘进工作面采用 三专两闭锁 开采煤与瓦斯突出危险煤层的 应有 四位一体 的综合防突措施 8 煤矿必须实行瓦斯检查制度和矿长 技术负责人瓦斯日报审查签字制度 矿井应当配备足够的专职瓦斯检查员和瓦斯检测仪器 瓦斯检测仪器应当定期进行校验 9 矿井有完善的防尘供水系统 防排水系统和火灾防治措施及设施 10 矿井应当保证双回路电源线路供电 井下电气设备必须符合防爆要求 应有接地 过流 漏电保护装置 属于煤矿安全标志管理目录内的矿用产品应有安全标志 11 矿井提升使用矿用提升绞车 并装设齐全的保险装置和深度指示器 立井升降人员应当使用罐笼或带乘人间的箕斗 并装设防坠装置 斜井运送人员应当使用专用人车 并装设防跑车装置 12 矿井应有完善可靠的通信系统 保持矿内外 井上下和重要场所 主要作业地点通信畅通 13 煤矿井下爆破 须按矿井瓦斯等级选用相应的煤矿许用炸药和雷管 爆破工作应当由专职爆破工担任 并严格执行装药前 爆破前 爆破后瓦斯检查制度 14 矿井实行入井检身制度 入井人员必须随身携带自救器 15 煤矿应当建立应急救援组织 不具备单独建立应急救援组织的小型煤矿 应当指定兼职的应急救援人员 并与专业应急救援组织签订救护协议 16 煤矿应当加强粉尘的检测和防治工作 制定职业危害防治措施 并为从业人员提供符合标准的劳动防护用品 每个生产矿井必须至少有 B 以上能行人的安全出口通往地面 A 1个B 2个C 3个D 4个每个采煤工作面必须保持至少 B 个畅通无阻的安全出口 A 1B 2C 3采煤工作面遇有坚硬夹矸或黄铁矿结核时 应采取 A 措施处理 严禁用采煤机强行截割 A 松动爆破B 预爆破C 特殊 二 矿井开拓方式矿井开拓方式主要是指开拓巷道在井田内的布置形式 通常以井筒形式为主要依据 将矿井开拓方式划分为斜井开拓 立井开拓 平硐开拓和综合开拓 1 斜井开拓斜井开拓是利用倾斜巷道由地面进入地下到达煤层的开拓方式 主 副井均为斜井的开拓方式 1 片盘斜井开拓 片盘斜井开拓是斜井开拓的一种最简单的形式 属于斜井多水平分段式开拓方式 它是将整个井田沿倾斜方向按一定标高划分成若干个阶段 每个阶段倾斜宽度布置一个采煤工作面 这种布置方式的每个阶段习惯上称为片盘 在井田走向的中央沿煤层由地面向下开凿斜井井筒 依次开采各个片盘 2 斜井分区式开拓 当斜井划分为阶段或盘区时 利用斜井集中开拓 称斜井分区式开拓 亦称集中斜井开拓 当井田划分为一个水平时 就叫斜井单水平分区式开拓 当划分为多水平时 就叫斜井多水平分区式开拓 2 立井开拓立井开拓是利用垂直巷道 进井筒 由地面进入 并通过一系列巷道到达煤层的一种开拓方式 它也是我国煤矿广泛应用的开拓方法 1 立井单水平开拓 立井单水平开拓是用一个开采水平将井田沿倾斜划分为两个阶段 上山阶段的煤向下运输 下山阶段的煤向上运输 经阶段运输平巷运往井底车场 通过主井提升到地面 2 立井多水平开拓 立井多水平开拓是用两个或两个以上的水平开拓整个井田 立井多水平上山开拓 立井多水平上下山开拓 立井多水平混合开拓 立井开拓的优点 开采水平深度变大时 立井开拓具有井筒短 提升速度快 提升能力大的优点 由于井筒短 还可以缩短各种管线的长度 立井井筒还具有通风阻力小 容易维护的优点 所以 一般来说 立井开拓的矿井的生产经营费用比斜井要低 立井开拓的缺点 与斜井开拓相比 立井井筒掘进及延深需要较高的技术 井筒开凿需要的设备多 掘进速度慢 井筒装备复杂 基本建设投资大 3 平硐开拓平硐开拓是利用水平巷道从地面进入地下 并通过一系列巷道通达矿体的开拓方式 平硐开拓的优点 投资少 占用设备少 施工技术简单 出煤快 矿井开拓 运输 排水等系统简单 省去了提升 排水等环节及其设备和动力 平硐开拓的缺点 平硐开拓受地形条件限制 只适于山岭起伏地区 因为处于山区 难找到足够的工业广场场地 易受洪水 滑坡 雪崩等自然灾害的威胁 4 综合开拓综合开拓是指借助于两种或两种以上井硐形式进行开拓 三 矿井巷道按空间位置和形状可分为 1 垂直巷道 立井 暗立井 溜井2 倾斜巷道 斜井 暗斜井 上山 下山3 水平巷道 平硐 石门 煤门 平巷按巷道用途和服务范围分为 开拓巷道为全矿井 一个开采水平或阶段服务的巷道 如井筒 井底车场 阶段 或水平 运输大巷和回风大巷等 准备巷道为整个采区服务的巷道 如采区上 下 山 采区上下车场 采区石门等 回采巷道为工作面采煤直接服务的巷道 如区段上 下平巷和开切眼等 石门属于 B 巷道 A 倾斜B 水平C 垂直平巷是指在井下煤 岩 层中开掘的坡度小于 B 的巷道 A 3 B 5 C 8 采区煤仓属于 B 巷道 A 开拓B 准备C 回采采区上下山属于 B 巷道 A 开拓B 准备C 回采 四 巷道掘进安全管理 一 掘进作业安全管理在岩 煤 体中 采用一定的手段把岩石 煤 破碎下来 形成地下空间 接着对这个空间进行支护的工作 叫巷道掘进 掘进主要工序有 破岩 装岩 运输 支护 辅助工序有 排水 掘砌水沟 通风 铺轨和测量等 1 破岩技术 1 钻眼爆破破岩法 简称钻爆法 2 掘进机破岩法 2 掘进施工 1 平巷施工 水平岩石巷道施工安全注意事项 a 正确地选择作业方式b 严格执行正规循环作业图表和钻眼爆破说明书的规定 c 加强顶板管理工作 d 平行作业时 砌碹地点扩帮挑顶或巷道复喷时 掘进人员应撤到安全地点 工作面爆破时 所有人员必须一同撤到安全地点 e 平行作业时 永久支护处的工作台必须搭设牢固 并且不准影响运输设备的通过 人员和车辆通过工作台时要有专设的联络信号 水平煤巷施工安全注意事项 a 煤巷掘进一般不破顶板 沿中心线掘进 不设腰线 施工中应根据不同的破岩方法 做好顶板管理工作 b 在煤层中爆破时 应采用毫秒雷管实现全断面一次爆破 其最后一段延期时间不得超过130ms c 在巷道顶板破碎 煤质松软 层理节理发育或瓦斯浓度降不到允许爆破的情况下 应采用风镐破煤 d 使用掘进机掘进煤巷时 应严格控制空顶距 严禁空顶作业 半煤岩水平巷道施工安全注意事项 a 巷道凿岩位置的选择 在掘进半煤岩巷道时 必须认真选择在巷道断面内的凿岩位置 即挑顶 卧底或挑顶兼卧底 b 煤岩的开凿顺序 在半煤岩巷道掘进中 煤 岩的开掘顺序对掘进速度和效率有很大影响 通常情况下应实行全断面一次开掘 并尽可能实行煤 岩分次爆破和装运 当岩石坚硬 煤层较厚时 根据挑顶或卧底的安排 可分别采用倒台阶工作面或正台阶工作面的掘进法 使煤层超前于岩层开掘 c 排水 巷道一侧要设置排水沟 以便排出井下涌水 保证生产安全 并且创造较好的行人 运输等工作条件 2 斜巷施工 上山掘进安全注意事项 a 掘进上山时应特别注意通风工作 b 注意将溜煤 矸 道与人行道隔开 防止煤 矸 滑落伤人 下山 斜井 掘进安全注意事项 a 为了避免发生断绳和脱钩事故 应在巷道上部和巷道内设置防止跑车的防护装置 b 在下山巷道中 每隔一定距离 如10 15m 开掘一条横水沟等措施 拦截上部平巷和煤岩涌水 3 交叉点施工 交叉点的施工 在条件允许时应尽量做到一次成巷 或尽量缩短掘砌间隔的时间 以防止围岩松动 沿煤层掘进的巷道 若掘进断面中煤层占80 及以上 则为 A 巷 A 煤B 半煤C 岩在长距离巷道施工中 C 巷道每掘进40m 应设一躲避硐室 A 石门B 水平C 倾斜斜巷 上 下山 运输在安全方面的要求包括 A D E A 信号工和绞车司机必须持证上岗B 上 下车场挂车时 余绳不得超过2 0m 1 C 兼作行人的斜巷人行道宽度不小于0 5m 0 8 D 做到 行人不行车 行车不行人 E 上部车场必须有可靠的挡车装置 采掘工作面必须实行湿式钻眼 倾斜巷道的棚子必须有足够的迎山角 砌碹巷道的碹体和顶帮之间必须用杂物充满充实 独头巷道拆换支架 必须由外向里进行 由下向上掘进20 以上的倾斜巷道时 必须将溜煤 矸 道与人行道分开 防止煤 矸 滑落伤人 二 巷道顶板管理1 支撑压力 煤体内开掘切割眼后应力重新分布a 切眼宽度 Q 切眼上部岩体重量 H 煤层距地面深度 上覆岩层的容重 工作面围岩应力分布a 增压区 b 减压区 c 稳压区 从图看出 由于采动影响的结果 在工作面前方煤体中和工作面后方的采空区内 根据压力分布不同可分为三个区 a 增压 支承压力 区 它的应力大于原始应力b 减压区 它的应力小于原始应力 c 稳压区 它的应力等于原始应力 2 工作面初次来压通常把基本顶第一次大面积垮落称为初次垮落 由于基本顶初次垮落 使工作面压力增大 故称为初次来压 初次来压对工作面影响一般持续2d 3d 基本顶初次垮落时 工作面距切割煤壁的距离L1称为初次垮落步距或初次来压步距 L1值与基本顶岩性 厚度以及地质构造等因素有关 一般为20m 35m 少数达50m 70m 基本顶初次垮落L1 初次垮落步距 初次来压的特点是 工作面顶板下沉量和下沉速度急增 甚至出现台阶式下沉 顶板破碎 甚至出现也煤壁平行的裂隙 有时发出巨大的断裂声 支架受力增加 采空区掉块 煤壁严重片帮 初次来压时 工作面要采取措施 如沿放顶线加强支护 增设排柱 木垛 斜撑 抬棚 强制放落顶板等 3 周期来压继工作面的推进 基本顶的垮落与工作面增压现象重复出现 这种垮落与来压随工作面推进而周期性的出现 称为基本顶周期垮落和周期来压 图11 4基本顶周期垮落 来压 示意图L2 周期垮落步距 h 直接顶厚度 m 煤层厚度 煤矿安全规程 对掘进支护的相关规定 1 掘进工作面严禁空顶作业 靠近掘进工作面10m内的支护 在爆破前必须加固 2 支架间应设牢固的撑木或拉杆 支架与顶帮之间的空隙必须塞紧 背实 3 在倾斜巷道中 必须有防止矸石 物料滚落和支架歪倒的安全措施 4 开凿或延深斜井 下山时 必须在斜井 下山的上口设置防止跑车装置 5 由下向上掘进25 以上的倾斜巷道时 必须将溜煤 矸 道与人行道分开 防止煤 矸 滑落伤人 6 掘进巷道在揭露老空前 必须制定探查老空的安全措施 在揭露老空时 必须将人员撤至安全地点 只有经过检查 证明老空内的水 瓦斯和其他有害气体等无危险后 方可恢复工作 4 采用锚杆 锚喷等支护形式时 应遵守下列规定 锚杆的距离 形式等必须在施工组织设计或作业规程中规定 采用钻爆法掘进的岩石巷道 必须采用光面爆破 打锚杆眼前 必须首先敲帮问顶 使用锚固剂固定锚杆时 应将孔壁冲洗干净 砂浆锚杆必须灌满填实 软岩使用锚杆支护时 必须全长锚固 人工上料采用潮料 除尘 佩戴劳动保护用品 锚杆必须按规定做拉力试验 锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧 确保锚杆的托板紧贴巷壁 岩帮的涌水地点 必须处理 处理堵塞的喷射管路时 喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员 煤层顶板冒顶事故能使采煤工作面及巷道 A B C D A 垮落B 生产中止C 压毁设备D 造成人员伤亡周期来压的主要表现形式是 A B C D E A 煤层顶板下沉速度急剧增加B 煤层顶板下沉量变大C 支柱所受载荷普遍增加D 煤壁片帮E 煤层顶板发生台阶下沉煤层顶板暴露的时间越长 煤层顶板压力越大 通常所说的顶板管理 就是控制工作面矿山压力显现的方法 直接顶的作用力必须由支架完全承担 随着工作面不断推进 基本顶 老顶 周而复始地发生断裂的现象 称为基本顶初次来压 巷道变形 破坏的原因主要是受到顶压 侧压和底压的作用 其中主要受顶压的作用 只有在底板松软和顶压 侧压大的情况下 才会底鼓 根据围岩与煤层的相对位置 可将煤层顶板分为 A B D A 伪顶B 直接顶C 假顶D 基本顶E 人工假顶按冒顶范围的不同可将煤层顶板事故分为 A C A 局部冒顶B 压垮型冒顶C 大型冒顶D 推垮型冒顶 第三节煤矿开采安全管理 一 开采顺序1 一般开采顺序开采顺序一般采用 采区前进 区内后退 即先采靠近井筒的采区 逐渐向边界推进 在每个采区内 采煤工作面从采区边界向采区上山方向后退式开采 各水平间及采区内各区段的开采顺序一般采用下行式 即沿倾斜方向由上向下依次回采 2 煤层群开采顺序 1 下行式开采 2 上行式开采 当上部煤层有煤和瓦斯突出危险 或上部煤层有冲击地压 或有剧烈周期来压危险 或上部煤层含水量大等情况时也可考虑采用上行式开采顺序 二 采煤的安全管理1 采煤方法分类 我国煤矿多为井工开采 作业地点经常受到 A B C D 有毒有害气体和破碎顶板的威胁 A 水B 火C 瓦斯D 矿尘E 光照不足井工煤矿的特点是 作业地点 A B D 地下开采技术复杂 生产环节多 工作面不断移动 地质条件常有变化 A 空问狭窄B 阴暗潮湿C 高温干燥D 环境条件恶劣 2 常见采煤方法 1 按采煤工作面布置及推进方向的不同 可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法 单一长壁采煤法示意图 a 走向长壁 b 倾斜长壁 仰斜 c 倾斜长壁 俯斜 1 2 区段运输 回风平巷 3 采煤工作面 4 5 分带运输 回风斜巷 2 按是否将煤层全厚进行一次开采 可分为整层采煤法和分层采煤法 预采顶分层顶煤采煤法 预采中分层顶煤采煤法 3 按采空区处理方法不同 可分为垮落采煤法 刀柱 煤柱支撑 采煤法 充填采煤法 整层开采顶煤采煤法 分段放顶煤采煤法 3 采煤工艺的安全管理 1 炮采 爆破装煤 炮采面使用单体支柱和铰接顶梁的支架布置形式a 正悬臂齐梁直线柱布置 b 正悬臂错梁三角柱布置 全部垮落法回柱放顶工序a 最小控顶距时支架形式 b 第一次推进后支架形式 c 放顶前 最大控顶距 支架形式 d 放顶后恢复到最小控顶状态 炮采工作面的回柱放顶及爆破落煤两道工序对顶板下沉量影响比较大 所以这两道工序在空间和时间上应保持一定间隔 否则有可能造成顶板压力的叠加 导致支架损坏甚至发生片帮 冒顶等事故 支护与回柱两工序平行作业时 也应错开一定距离进行 一般情况下 回柱放顶应滞后支护的距离不小于10 15m 移输送机与回柱工序应避免相互干扰 最好在不同班中完成 如必须在同一班中完成 也应在时间上错开最少2h 以利于顶板和工作面生产的安全管理 煤矿安全规程 规定 在有瓦斯或有煤尘爆炸危险的采掘工作面 A 采用毫秒爆破 A 应B 不得C 禁止 C 在1个采煤工作面使用2台发爆器同时进行爆破作业 A 可以B 不得C 严禁在有煤尘爆炸危险的煤层中 掘进工作面爆破前后附近20m的巷道内必须 C A 切断电气设备电源B 清扫煤尘C 洒水降尘无封泥 封泥不实或封泥不足的炮眼 C 爆破 A 不许B 可以C 严禁在进下通过炮烟区时 为避免炮烟中毒 要 B 迅速通过 A 憋住呼吸B 用湿毛巾堵住口鼻C 佩戴自救哭器采用 B 延期电雷管时 最后一段的延期时间不得超过130ms A 秒B 毫秒C 半秒 架棚巷道每次爆破前 必须对迎头 A 棚子进行加固 A 10mB 15mC 20m炮眼深度超过1m时 封泥长度不得小于 C A 0 3mB 0 4mC 0 5m在有煤尘爆炸危险的煤层中 掘进工作面爆破前后 附近 B 的巷道内 必须洒水降尘 A 10mB 20mC 15mD 30m执行 三人连锁放炮制 时 警戒牌由 C 携带 A 班组长B 瓦斯检查工C 爆破工D 安全检查工爆破地点附近 C 以内风流中瓦斯浓度达到1 严禁装药 爆破 A 10mB 15mC 20mD 25m 2 普通机械化采煤 单体支架正悬臂与倒悬臂布置a 正悬臂布置 b 倒悬臂布置 支架齐梁式和错梁式布置a 齐梁直线柱式布置 b 错梁直线柱式布置1 临时柱 2 正式柱 普通机械化采煤在工序安排上 应注意避免各道工序相互干扰或造成工作面顶板应力的叠加 一般情况下 要紧跟采煤机及时支护 保证挂梁的及时性 一般距离为5 15m 移输送机后应及时打立柱支撑顶梁 滞后移输送机距离一