煤矿技术与技术管理

1 李嘴孜矿班队长安全培训授课教材 煤煤矿矿生生产产与技与技术术管理管理 张瑞华 煤矿是特殊高危行业 我国煤矿大部分是井工开采 即地下开采 露 天煤矿仅 70 余座 地下开采存在水 火 瓦斯 煤尘 顶板等五大自然 灾害 井下作业受到潮湿 黑暗 空间小 地质构造复杂等自然条件影响 生产环节较多 技术要求高 因此 煤矿技术与技术管理就是 确保煤矿 安全 提高产量和效益的基础和保障 一 技术管理与安全生产的关系 要做到煤矿安全生产 就必须综合地运用多种技术和管理技术 因为 煤矿安全管理时刻存在于煤矿生产管理工作之中 涉及到煤矿生产的方方 面面和各个环节 而煤矿生产的过程又十分复杂 环节众多 因此 我们 必须把技术管理看成是煤矿安全生产的重要组成部分 渗透到煤矿生产管 理的全过程 指导煤矿生产管理工作 使煤矿生产的各个环节相互配合 相互适应 避免因某一环节发生故障而打乱正常生产秩序甚至酿成大祸 二 煤矿技术分类 根据技术应用的目的 煤矿技术分为生产技术和安全技术 生产技术 包括建井技术 开采技术 掘进开拓技术 生产系统和巷道布置 安全技 术是指应用于防治自然灾害 确保生产安全方面的技术 如 瓦斯防治技 术 防灭火技术 防治水技术 顶板控制技术 防治煤尘技术 监控技术 2 煤矿技术的应用是根据每个矿的具体条件进行分析研究 选择确定的 不同的条件用不同的技术 三 我矿矿情概况 我矿原来是两个矿 即孔集矿和李嘴孜矿 2002 年破产重组 组成现 在的李嘴孜矿 我矿位于八公山 淮河之滨 东邻新庄孜矿 西至凤台县大山 东西 长约 9 公里 南北倾斜宽 1 67 公里 矿区面积约 15 平方公里 1958 年开 始建井 1964 年投产 我矿井田位于淮南复式向斜八公山扭动背斜的西端 地层走向 N50 W N80 W 倾向 NE 因受力扭动 倾角从东向西 由浅入深 由 25 逐渐增大至 90 直至倒转向西南倾斜 总的构造形态为一反 S 形的 平卧褶曲 主要断层有 F1 近走向逆断层 F3 走向正断层 F3 1 正断层 F3 2 正断层 F5 走向逆断层 F8 F9 斜切逆断层 F3 4 斜切正断层 F3 5 斜切正断层 我矿是急倾斜煤层群开采矿井 煤系地层为石炭 二迭系 其中而二 迭系的山西组与石盒子组为主要含煤层段 煤层群分为 A B C D 四组 有可采煤层 14 层 主采煤层为 C13 B11b B9b A1 共 4 层 局部可采煤 层为 B7b B4b A3 共 3 层 煤层倾角从东向西由 25 逐渐增大至 90 直至倒转 3 我矿煤层剖面示意图 我矿至 2011 年 6 月底 地质储量 8250 万吨 可采储量 3498 万吨 4 煤质属特低硫 低硫 特低磷低磷 富 中 低灰分 高焦油气煤和 1 3 焦煤 可作为炼焦油配煤及化工用煤 矿井水文地质及其复杂 正常涌水量 420m3 h 最大涌水量 670m3 h 是在三面水体下开采 地面有淮河水系 地表塌陷水 新地层有流砂层水 体 顶板砂层富含水 底板有灰岩含水层 投产时 是 三下 试采矿井 矿井属煤与瓦斯突出矿井 突出煤层有 C13 B11b B9b B7b B4b A1 瓦斯绝对涌出量 18m3 min 相对涌出量 为 9m3 t 煤层瓦斯含量 2 15m3 t A1 B9b 煤层从西向东 由浅入深瓦斯 涌出量逐渐增大 特别是过李 线以东后瓦斯涌出量突然增大 B9b 煤层 瓦斯涌出量最大 井田内 A1 C15 煤层均有自然发火倾向 自然发火期 1 4 个月 主要可 采煤层的煤尘都具有爆炸性 我矿是斜井 原孔集是立井 已充填 多井筒 多水平 分区石门开 拓 现有生产水平 3 个 即 250m 400m 530m 水平 新水平 730m 水 平已设计施工 矿井按走向分为五个采区 即 E2 W1 W3 W5 W7 4 生产技术 生产技术是指运用于采掘生产方面的技术 有建井技术 采煤技术 掘进技术 矿井 采区生产系统和巷道布置 生产技术的选取和应用 主 要由煤层赋存和顶底板状况来确定 煤层倾角分类 近水平煤层 8 缓倾斜 8 25 倾斜煤层 25 45 急倾斜 45 5 煤层厚度分类 薄煤层 1 3m 中厚煤层 1 3 3 5m 厚煤层 3 5m 煤层顶板 位于煤层之上的若干岩层统称为煤层顶板 根据落煤后各个岩 层垮落的难易程度 由下而上分为伪顶 直接顶和老顶 伪顶是直接覆盖 在煤层之上 厚度多为几厘米至十几厘米 岩性多为碳质页岩 一般随落 煤而垮落 直接顶位于伪顶之上或直接位于煤层之上 有的煤层为伪顶 由一层或多层岩石组成 厚度由几米到十几米不等 岩性多为页岩 砂质 页岩 泥质页岩 粉砂岩 一般在回柱后自行垮落 岩石较硬时呈周期性 断裂垮落 老顶位于直接顶或煤层之上 有的煤层没有伪顶和直接顶 比直接顶厚且坚硬 多由砂岩 砾岩或石灰岩组成 其断裂垮落周期比直 接顶长 底板 分为直接底和老底 直接底位于煤层之下直接与煤层接触的岩层 多为富含碳质的粘土岩 老底位于直接底之下 多为粉砂岩及砂岩 我国煤矿开采应重点研究的 7 个技术领域 采煤方法和工艺 深矿井 开采 三下 采煤 减少矸石排放的开采技术 围岩控制技术 小 煤矿技 6 术改造和机械化开采技术以及地下气化技术 下面主要就采煤方法和工艺 围岩控制技术做简单介绍 1 采煤技术 采煤技术主要是指采煤方法和采空区处理 根据采煤工艺的不同 我国采煤方法主要有 炮采 普采 综采 采空区处理方法有 全部垮落法 随工作面落煤向前推进 当控顶 距达到最大控顶距时 就要把靠近采空区一侧的支柱回撤下来 综采的液 压支架随采面前移而自行移动 继而采空区顶板在回柱后自行垮落 垮 落下来的破碎岩石充填采空空间 对上覆厚而硬且不易垮落的岩石起到一 定的支撑作用 以减轻顶板对采煤工作面的压力 适用于易垮落的松软顶 板和中等垮落性顶板 局部充填法 人工在采空区内码砌矸石条带 以此来支撑采空区的 部分顶板 适用于支架顶板岩层较坚硬 顶板暴露后短时间内不易垮落的 薄煤层开采 全部充填法 是用不燃性材料将采空区全部充填满 进而减轻工作 面压力 防止采空区上覆岩层和地表发生较大的下沉移动 这种方法在 三下 采煤中常用 煤柱支撑法 也称 刀柱法 随工作面向前推进 在采空区内沿走 向每隔一定距离留有适当宽度的煤柱 煤柱起着支撑采空区顶板和将采空 区于工作面隔离开的作用 然后 工作面又沿新的开切眼开始回采 适用 于极坚硬顶板 缓慢下沉法 在煤层被采出之后 利用顶板具有的塑性 顶板可随 7 工作面回柱产生弯曲下沉 但不断裂垮落 而是逐渐接触底板 使采空区 顶自然消失 适用于塑性可弯曲顶板条件下的薄煤层开采 我矿煤层赋存条件复杂 2007 年以前是炮采矿井 2007 年在 32321 工 作面试用急倾斜综采支架采煤 我矿采用过的采煤方法较多 充填式采煤 法 台阶式采煤 巷柱采煤 伪倾斜柔性掩护支架采煤 走向长壁 悬移 支架 组合梁 以及急倾斜综采 伪倾斜柔性掩护支架采煤是在我矿最早 采用 改进 完善的 是国内急倾斜煤层开采中安全性较好的采煤方法 炮采 工艺 工作面爆破落煤 装煤 主要是人工装煤 运煤 支护 单体液压支架 金属铰接顶梁 采空区处理 主要有全部垮落法 充填法和缓慢下沉法 普采 工艺 采用单滚筒采煤机落煤 采煤机装煤 工作面刮板运输 机 顺槽转载机和胶带输送机 支护 单体液压支柱 铰接顶梁 采空区 处理是采用全部垮落法 综采 工艺 大功率双滚筒采煤机落煤 采煤机装煤 大功率工作面 可弯曲刮板机 顺槽转载机和可伸缩胶带输送机 支护是液压自移支架 采空区处理是采用全部垮落法 2 我矿采区系统布置与掩护支架采煤工艺 1 我矿采区是石门开拓 分阶段石门贯穿各煤层 采区上下山连接 分煤层布置工作面 8 2 掩护支架采煤工艺 掩护支架的组成 掩护支架是用 11 工字钢加工成八字形 每根支架 垂直于煤层顶底板方向沿走向摆成排 在支架下用钢丝绳和螺丝 垫板连 接成整体 支架间保留一定间隙 留出活动空间 掩护支架原理 工作面开切眼按 30 伪倾角布置 支架安装时 从开 切眼下端向上摆支架 支架用单体支柱和大板抬起 使支架下方留出足够 的作业空间 其上方的支护回出 使垮落的煤岩压在支架上 支架上铺设 钢丝网 碎煤矸不会从支架空隙中漏下 支架摆至回风巷后 开始在支 架下打眼放炮 进行回采 放炮后 从工作面下方向上出煤 松散煤沿支 架下安设的溜槽溜至运输巷 经链板机 皮带机 拉出 支架在其自重和 上覆煤岩的重力作用下向下移动 移动至支架两端落在实茬上时即停止 实际工作中 为了保证支架下有足够的空间 在支架没有落到实茬前 提 前在支架下打上单体支柱 使支架不再移动 以保证作业空间 9 支架结构 支架安装 工作面示意图 10 工作面炮眼布置图 3 掘进开拓技术 1 技术简介 按煤岩别可分为 煤巷 半煤岩巷和岩巷 煤巷是指掘进断面中煤的 11 面积占巷道断面的 4 5 及以上 岩巷是指掘进断面中煤的面积占巷道断面 的 1 5 及以下 半煤岩巷是指掘进断面中煤的面积占巷道断面的 1 5 4 5 按支护方式可分为 棚式支护 锚喷支护 砌碹支护 棚式支护有 木棚 支护 工字钢棚支护和 U 型钢棚支护 木棚支护现在已基本不使用 主要 是用工字钢棚支护和 U 型钢棚支护 我矿煤巷掘进使用的是工字钢棚支护 和 U 型钢棚支护 断面形状图 工字钢梯形棚 U 形钢棚支护 U 形钢棚按单位重量分有 25U 和 29U 两种 我矿使用的是 29U 棚 根据断面大小 分为 5 种型号 1 3 5 2 8 2 3 9 3 2 3 4 2 3 15 4 5 3 6 5 5 3 3 8 因我矿巷道侧压大 设计时按 80 度扎角加工 以增加抗侧压能力 底扎净宽 净高 12 锚喷支护有 喷砼支护 只喷混凝土 锚杆支护 只打锚杆 锚网 支护 打锚杆挂网 锚喷支护 打锚杆喷混凝土 锚网喷支护 打锚杆 挂网喷混凝土 锚索 网 支护 锚联网支护 我矿主要使用的是锚喷 支护和锚网喷支护 在岩巷中使用 锚索 网 支护主要在巷道维修中使 用 锚喷支护断面图 13 锚索支护是用钢铰线代替锚杆 形成锚索 其上端用锚固剂生根在较 坚硬完整的岩层中 下端用锁具将垫板紧贴岩面锁紧 增加支护半径和支 护强度 锚索支护示意图 钢铰线规格 18 强度等级 1860MPa 使用长度根据设计选取 一 14 般有 6500mm 7500mm 有效支护长度为设计长度 300mm 即钢铰线 外露不大于 300mm 砌碹支护有 瓦石碹 砼块碹和混凝土浇注 这种支护因费时费工 进度慢 我矿在 2000 年以前用的较多 现在基本不用 以上各类支护方式是根据巷道煤岩别 赋存条件 煤岩硬度 巷道类 别 用途 使用年限等条件 经计算设计 选择支护方式 根据破煤 岩 方式可分为 风镐 炮掘 综掘 风镐掘进只是在低 瓦斯矿井或煤层中只有 高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井 煤层 是禁止使用 的 我矿在低瓦斯 无煤与瓦斯突出的工作还在使用 我矿在突出煤层和 岩巷掘进中都使用炮掘 炮掘工艺 爆破 支护 装煤 岩 我矿综 掘主要是在中厚及厚煤层煤巷掘进中使用 最多时有 3 个综掘面 岩巷掘 进还没有使用综掘 2 锚喷支护技术 锚杆支护是快速 安全 经济的巷道支护方式 也是我们使用最多的 支护 我们矿主要使用锚喷支护和锚网支护 锚网支护一般在使用时间短 长度小的钻场中用 锚杆支护理论 A 悬吊理论 锚杆支护的作用是将巷道顶板较软弱的岩层悬吊在上 部坚硬岩层上 这样就能控制和减弱岩层的下沉和离层 保持顶板的稳定 B 组合梁理论 当顶板岩层中存在没有稳固岩层的若干薄层状时 通 过锚杆的支护作用将这些岩层锁紧成一个较厚的岩层 由叠合梁变成组合 15 梁 提高岩梁的抗弯曲能力并减少扰度 C 紧固理论 在块状围岩中 锚杆可将巷道周围的危岩彼此挤紧 从 而加固成能承受载荷的整体结构 D 压缩 组合 拱理论 在松软围岩中 各个锚杆形成的压应力圆 锥体交错重叠 形成以个连续的均匀压缩 组合 拱 这个压缩 组合 拱可承受其外部破碎岩石施加的径向载荷 锚杆类型 金属倒楔式锚杆 钢筋或钢丝绳砂浆锚杆 树脂锚杆 快硬水泥锚杆 快硬膨胀水泥锚杆 钢管式锚杆 我矿用的是普通螺纹钢 锚杆 锚杆参数的确定 锚杆的结构和尺寸可根据地质条件 技术情况 参 照有关的经验数据进行选取 需要确定的参数有 锚杆类型 锚固长度 锚杆直径和长度 布置方式和密度 常用锚杆规格有 16mm 1600mm 18mm 1800mm 20mm 2000mm 布设间 排距 700mm 700mm 800mm 800mm 锚固剂为树脂锚固剂 型号为 Z2850 喷射混泥土支护 是将一定配合比的水泥 砂 石子和速凝剂的干 拌合料 通过混泥土喷射机 输料管送至喷头处与水混合 以较高的速度 层层喷射于岩面上凝结硬化而成 a 作用原理 支撑作用 充填作用 隔绝作用 转化作用 b 材料及配比 水泥 砂 石子 1 2 2 速凝剂参量为 3 6 水 灰比为 0 45 0 55 c 设备 喷浆机 主要有 转 转 人工拌料 上料 d 养护 为减少喷层的收缩裂缝 要求在混泥土终凝 2 小时后喷水养 16 护 养护时间不少于 7 天 锚喷支护的工艺流程 打眼 装药 爆破 找顶 临时支护 打锚杆眼 安装锚杆 需要挂网的先挂网在上锚杆垫板 喷混 凝土 出矸 出矸方式 使用 P 60 30 90 扒矸机 将矸石扒入矿车 锚喷支护的质量要求 锚杆的长度 间排距 插入方向和排列方式等必须符合作业规程 要求 锚杆孔角度必须符合规定 锚杆安装前 检查孔深 孔位 孔径及锚杆部件 这些必须符合 规定 锚固剂的用量 搅拌时间必须符合规定 安装好后锚杆外露尺寸必须符合规定 喷射的混凝土配比必须符合规定 喷射厚度 平整度必须符合规定 养护时间必须符合规定 五 安全技术 安全生产是煤矿的头等大事 安全抓不好 职工生命和国家财产将蒙 受损失 煤矿的各项工作将受到影响 我国安全生产的方针是 安全第一 预防为主 综合治理 按照治理隐患 防范事故 标本兼治 重在治本 的原则来搞好煤矿安全工作 一 矿井通风技术 17 为保证井下作业人员呼吸和排出井下有毒有害气体 矿井需要保持通 风 矿井通风的动力有自然通风和机械通风两种 利用温差 高差等自然 条件产生自然风压 使矿井内空气流动的方法 叫自然通风 利用通风机 械产生风压 使矿井内空气流动的方法叫机械通风 煤矿生产都使用机械 通风 按通风机械服务范围 分为全风压通风和局部通风 矿井通风系统包括 通风方式即进风井和出风井的布置形式 中央式 对角式 混合式 通风方法即矿井主要通风机的工作方式 抽出式 压 入式或抽压联合式 通风网路 我们矿是混合抽出式通风 掘进头局部通风机的通风形式有 压入式 抽出式和混合式 压入式 即利用局部通风机将新鲜空气经风筒压入工作面 而污风则由巷道排出 抽出式与压入式相反 即新鲜风流由巷道进入工作面 污风经风筒由局部 通风机抽出 混合式就是把压入式和抽出式混合使用 18 19 采煤工作面是采用全风压通风 根据采煤工作面进回风巷道德布置方 式和数量 工作面通风系统分为 U 型 Z 型 Y 型 W 型 双 Z 型和 H 型 常用的是 U 型和 Y 型通风 20 21 1 均压通风技术 均压通风技术在控制采空区或火区漏风和自燃方面得到广泛的应用 其主要的优点是在不停产 不封闭的条件下 减少漏风和瓦斯涌出 抑制 自燃 配合均压通风技术开发配套均压监测 漏风通道检查装置 新型阻 燃材料 阻燃方法以及均压自动调节等技术 22 2 工作面下行通风技术 下行通风的主要优点是降低工作面温度 降低工作面的瓦斯浓度和煤 尘浓度 缺点是回风流流经运输巷 机电设备管理难度大 其安全性降低 一般在瓦斯涌出量低而地温高 机电设备多的矿井有所应用 但必须加强 通风 瓦斯 和机电设备防爆管理 以保证下行通风应用的安全性 3 灾变通风技术 矿井发生火灾 爆炸事故时 为了保证撤人 救灾安全 常常需要控 制风流方向 避免灾变生成的有毒气体入侵人员撤退和救灾的线路 减少 灾害影响范围和减少损失 4 安全节能监控技术 在满足掘进工作面人员需要风量的前提下 采用局部通风安全节能监 控技术 以变化的瓦斯浓度为参量 自动控制局部通风机的转速 使瓦斯 浓度保持在安全浓度以下 不仅保证了局部通风的安全 而且局部通风机 在合理的工况下运转 也节省了大量的电能 一旦瓦斯超限 立即报警并 执行断电闭锁 切断动力电源 确保安全 5 矿井热害治理 随着矿井向深部开采 地温增高 热害显现严重 矿井热害的处理一 般采用降温技术 分为人工制泠降温和加强通风降温 人工制泠降温有井 下移动制泠和地面制泠 二 瓦斯防治技术 瓦斯是煤矿生产过程中必然遇到的一种有害气体 是煤矿安全的 第 一杀手 通过对长期的实践经验的总结 我国提出了 先抽后采 监测 23 监控 以风定产 治理瓦斯的十二字方针 只要认真贯彻十二字方针 采 取 四位一体 的防突措施 瓦斯事故是可以避免的 防治瓦斯突出技术 1 突出危险性预测 突出危险性预测包括区域行预测和工作面预测 1 区域性预测 瓦斯地质统计法 根据已开采区域确切掌握 的煤层赋存 地质条件 突出分布规律 按一定原则定性地对突出煤层进 行危险性划分 综合指标法 D K 法 从地应力 瓦斯压力 煤层硬度 和结构方面评价测定地点的突出危险性 用以反应同一结构单元内的区域 突出危险性大小趋势 瓦斯地质区划法 对特定的矿井 以较大的地质 构造控制分布为背景 研究构造煤及软分层的分布规律来定性或定量划分 煤层突出危险性分布 2 工作面预测 对采掘迎头进行动态循环预测 石门揭煤工作面突出危险性预测 用综合指标法 D K 值 钻孔瓦 斯解吸指标法 K1 h2 C 值 煤巷掘进工作面突出危险性预测 钻孔瓦斯涌出初速度法 qm R 值 指标法 钻屑指标法 采煤工作面突出危险性预测 与煤巷掘进工作面预测同 2 区域性防突措施 开采保护层 在突出矿井中 预先开采的 并能使其他相邻的有突 出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护层 后 开采的煤层称为被保护层 24 密集钻孔预抽 通过布置密集钻孔 顺层钻孔预抽突出煤层瓦斯 降低突出危险煤层的瓦斯压力和瓦斯含量 并由此引起煤层收缩变形 地 应力下降 煤层透气系数增加和煤的强度提高等效应 使被抽瓦斯的煤体 丧失或减弱突出危险性 局部消突措施 局部消突措施有钻孔抽采 钻孔自然排放 水力冲孔或扩孔 松动爆 破 金属骨架加固局部煤体等 在淮南矿区 钻孔抽采最为常用 3 防突措施的效果检验 保护层保护效果检验 在被保护层中掘进巷道时 如果各项测定指标 都降到该煤层突出危险临界值以下 则认为保护层开采有效 反之 认为 无效 预抽效果检验 煤体残存瓦斯含量小于 8m3 t 煤层瓦斯抽采率大于 30 揭煤防突措施效果检验 现场可用措施质量 卸压时间 瓦斯释放率 和钻孔内瓦斯涌出状况综合评价 也可以用钻孔残余瓦斯压力检验 采掘面防突措施效果检验防方法同预测预报 采用钻孔瓦斯涌出初速 度法 钻屑指标法检验 检验孔孔深应小于或等于措施孔 并应布置在两 个措施孔之间 如果测得的指标都在该煤层突出危险临界值以下 则认为 措施有效 反之 认为措施无效 无论措施孔还留有多少超前距 都必须 采取防突的补充措施 并经措施效果检验有效后 方可采取安全施工措施 4 安全防护措施 25 独立 稳定 可靠的揭煤通风系统 基本安全设施 避难硐室 压风自救 隔爆水袋 电话等 供电管理的特殊要求 电器设备 供电系统及管理制度 探头安设 及断电范围 远距离放炮 放炮位置 验炮等待时间和放炮程序规定 其他诸如严禁使用风镐作业 加强顶板管理的具体措施 专职测气员 个体防护 熟悉突出预兆 突出后处理程序 避灾路线以及贯彻措 施中主体内容 佩带隔离式自救器 5 瓦斯抽采技术 抽采瓦斯是防治瓦斯灾害的最根本措施 它不仅可以降低瓦斯涌出量 消除煤与瓦斯突出危险 而且可以变害为利 变废为宝 同时还有利于环 境保护 1 本煤层瓦斯抽采技术 网格式穿层钻孔抽采技术 利用均匀且较密集的布孔 使钻孔 在煤层内形成网格状 防止出现抽采死角 通过尽量短的预抽时间 使总 的抽放量能达到钻孔控制区域瓦斯储量的 40 以上 交叉钻孔抽采技术 将瓦斯抽放钻孔交叉布置 利用钻孔交叉 时产生的相互影响 在不增加任何工程量得条件下 相当于加大钻孔直径 提高瓦斯抽采效果 定向长钻孔抽采技术 利用工作面回采产生的卸压效果布置定 向长钻孔抽采工作面前方卸压区的瓦斯 以达到自我卸压和自我保护的目 26 的 穿层水力扩孔技术 利用高压水射流冲割煤层 排出碎煤 造 成孔穴 使煤层产生局部卸压 裂隙延伸扩展 煤层透气性增加 从而提 高瓦斯抽放效果 深孔控制预裂爆破强化抽采技术 在工作面的进 回风巷 每 隔一定距离 平行打一定深度的爆破孔和控制孔 对前方煤体进行爆破 使煤体产生新的裂隙 从而提高煤层的透气性 达到提高瓦斯抽采效果的 目的 27 2 邻近层瓦斯抽采技术 近距离邻近层抽采 上邻近层瓦斯抽放 即由顶板开孔向工作面 上方裂隙带打钻孔 抽放上邻近层及其附近煤层中的瓦斯 下邻近层瓦斯 抽采 即在工作面回风巷打下向钻孔和在开采层下部开掘专用岩巷打上向 28 钻孔两种方式抽采邻近层瓦斯 顶板岩石巷道邻近层抽采技术 将专用瓦斯抽采巷道布置在采 煤工作面顶板的裂隙中 用巷道抽采上邻近层卸压瓦斯 顶板岩石定向水平长钻孔邻近层抽采技术 采用沿开采层顶板 岩层走向布置迎面定向长钻孔 带头顶板专用瓦斯抽采巷道抽采上邻近层 瓦斯 3 采空区瓦斯抽采技术 封闭式抽采技术 在每次采区或采煤工作面全部开采结束后 将其予以封闭 然后抽采瓦斯 开放式抽采技术 在回采的同时 对采空区积存的瓦斯进行抽 采 方法有引巷密闭插管抽采 钻孔抽采 埋管抽采 顶板煤巷抽采等 三 矿井粉尘防治技术 1 煤层注水防尘 通常采用两种方法 按水源分 一是利用矿井地 面储水池 通过井下供水管网实施静压注水 二是利用井下水泵实施动压 注水 按注水方式分 一是钻孔高压注水 二是上风巷蓄水 自然渗透注 水 2 喷雾降尘 综采支架自带喷雾降尘 转载点安设喷雾降尘 掘开 工作面安设放炮喷雾 拌料喷雾降尘 3 通风除尘技术 综掘工作面 采用抽尘净化技术以降低工作面粉 尘浓度 国内外大都采用长压短抽通风系统 4 巷道周壁抑尘技术 掘进巷道周壁聚集大量粉尘 单用洒水湿润 有效抑尘时间短 效果往往不好 冲洗打方法较彻底但耗水量很大 采用 29 在巷道周壁洒粘尘剂来抑尘 简单有效 原理是 将沉积煤尘彻底湿润 并使其失去飞扬性 由于一般水分易蒸发 所以在粘尘剂中主要添加了吸 水性很强的盐类溶液 5 矿井煤尘爆炸隔 抑 爆技术 其措施主要是设置被动式隔爆装 置和自动式隔爆装置 四 矿井防灭火技术 1 外因火灾防治技术 外因火灾主要包括电气火灾和带式输送机火灾 我国煤矿外因火灾的 防治 首先是改变巷道支护 采用混凝土锚喷支护 金属支架和料石砌碹 在供电上采用阻燃电缆及铠装电缆 并且改变电缆接头方式 变压器及机 械设备用油采用抗燃剂 带式输送机采用阻燃胶带 在带式输送机上安装 温度传感器或烟雾传感器 与水喷雾器或灭火器联动 外因火灾的早期检测技术主要有 变色涂料 一种随温度升高而变 色的材料 温度升高时改变颜色给人以预报 温度监控系统 有单独的 检测环境温度的检测系统也有与矿井检测监控系统在一起的温度传感器来 检测火灾的发生 2 煤炭自燃火灾防治技术 1 预测预报 煤的自然发火的防治必须坚持 预防为主 综合治 理 的原则 所以自然发火的早期预测预报是关键 预测预报的方法主要 有 气体分析法 测温法 光电法 电离法 烟雾法 磁力预测法 我国 煤矿矿井或者预测预报主要采用气体分析法和测温法 我们矿也是采用这 两种方法 30 2 防治 主要方法有 隔绝采空区 改善通风系统 采用均压通 风 黄泥灌浆 压注阻化剂 凝胶 三相泡沫 化学泡沫以及采空区注入 惰性气体等 我们矿主要采用隔绝采空区 采完后及时封闭 黄泥灌浆 采空区注入惰性气体方法来防治发火 五 防治水技术 1 突水预测与开采监测 煤矿地下水害主要来自矿山突然涌水 矿山突然涌水是指煤层顶 底 板含水层的水 在水压 矿压等因素的作用下 克服煤层和含水层相对隔 水层的岩石体强度 及断层节理等结构面的阻力 以突然方式涌入矿井的 现象 1 水化学探查技术 多元连通试验 利用多种示踪剂示踪矿区地下水流速 流向 计 算地下水含水层参数 如传导系数 空隙度等探查地下水通道位置及相应 过水断层等 氧化还原电位 用于测定钻孔水及井下出水的氧化还原电位 以 研究水位地质环境及水力联系 可划分地下水流经区和滞流区得分布 环境同位素 测定水中环境同位素 用于探测地按下水来源 补 给关系 补给高程及地下水相对径流年龄 地下水混合比率等 氡射气测法 测定地下水中氡射线的含量 一研究水文地质条件 划分地下水经流区 滞流区及含水层的相互补给关系 水化学组分及微量元素测定 测定地下水中常量元素及某些微量 元素 以研究各含水层化学特征相应的演化水关系 判别井下突水来源及 31 混合比率计算 2 地球物理探查 瞬变电磁技术 可以全方位探查巷道各方位或工作面内部的顶 底板构造破碎区 相对富水区位置及形态 确定放水孔位置或工作面回采 时的易突水地段 圈定煤层底板注浆改造重点区域等 直流电法技术 可用于探测巷道附近构造破碎带位置 划分岩 层贫富水区域 确定放水孔位或工作面回采时的易突水地段等 音频电透技术 适用于探测工作面顶 底板岩石层性和富水性 的 横向 变化情况 无线电波坑透技术 可以探测工作面内部隐伏断层构造带位置 陷落柱形态 富水区域 夹矸和薄煤带等岩性变化范围 瑞利波技术 可以全方位探查巷道附近的岩层界面及断层带 岩溶 裂隙发育区 富水区等地震异常体 地质雷达技术 探测回采工作面内或巷道前方的小断层 老窑位置和火区范围 充水裂隙带 陷落柱等 2 突水防治技术 1 疏水降压开采 针对煤层顶板或煤层本身含水层的疏干和煤层底板含水层的降压 疏 干降压能调节流入矿井的水量及含水层水和水压 位 的动态特征 预防 地下水突然涌入矿井 消除地下水高水压造成的破坏作用 2 带压开采 带压开采主要针对底板存在较强承压充水含水层的煤层 由于煤层与 32 底板强岩溶承压充水含水层之间往往沉积一定厚度的隔水岩体 故对于底 板存在充水含水层的煤层 无需进行疏干开采 只要使煤层底板承压充水 含水层的水头压力疏降至安全开采高度 即可进行安全带压开采 3 注浆堵水 堵水 水截流是煤矿防治水灾的重要辅助措施 采用了矿井突水点的 静态注浆堵水 动态注浆堵水 薄弱带注浆加固及矿区外围注浆帷幕截流 的方法进行堵水截流 4 防硐室渗漏水 应用氯化铁防水剂防治机电硐室渗漏水 六 顶板控制及爆破事故防治技术 1 顶板控制技术 随着科学研究及生产技术的发展 我国顶板控制技术有了很大的提高 形成了一套完整的 顶底板围岩分类 矿压计算预测 支架架型与参数合 理选择及支架工况与顶板状态监控 管理体系 1 发展了采场矿山压力理论 提出了采场上覆岩层的 砌体梁 力学模型 建立了基本顶的弹性基础 梁 和 板 力学模型 研究了基 本顶破断时形成的扰动规律及来压步距的计算和预报方法 2 开展了支架质量和顶板动态监测 采用地音 红外线 超声波 矿压观测等技术 检测顶板的稳定性 巷道围岩的松动范围及矿山压力的 大小等 以便及时发现顶板失稳现象 采取措施 预防事故发生 3 形成了比较全面得顶板控制特殊技术 对坚硬顶板高压注水 使岩体得到压裂或弱化 超前对顶板进行深孔松动爆破以弱化顶板 使用 33 高工作阻力 大流量安全阀 在支架结构上采用抗垮落岩石冲击的支撑掩 护式液压支架 开展了煤帮与顶板的化学加固 研究了适用于不同地质条 件煤岩体的聚氨酯加固材料及利用各类锚杆的加固技术 对软底采取支柱 穿底靴的方法 开发出围岩补强材料及治理片帮冒顶的技术 研制了复合 型煤岩体加固浆料及与之相适应的注浆加固施工工艺 与二次引发 复合 压注 先固结表层再加固补强深层的加固工艺相配合 可实现对煤岩破碎 带 软弱岩石带 裂隙密集带及高地应力区等各种复杂条件煤岩体的补强 加固 提高围岩整体强度 治理片帮冒顶隐患 4 创立了综采工作面顶板与支护质量监控方法 运用 TQC 和 PDCA 循环思想分析支架 围岩系统 在研究顶板与支护质量监控原理基础 上形成相应的监测方法和监控指标体系确定方法 编制完成实用监控专家 系统 5 完善了冲击地压预报和防治技术 在冲击地压预报方面应用了 钻粉率指标法 WET 法 地音和微震监测法及综合测定法等 防治冲击 地压的主要措施有 降低煤层开采区域内的应力集中 如开采保护层 实 施无煤柱开采和其他卸压措施 改变煤层的物理力学性能 如煤层高压注 水 放松动炮和钻孔槽卸压等 2 爆破事故防治技术 1 提高爆炸安全性 开发出了煤矿许用型乳化炸药 2 研制出了煤矿许用无起爆药毫秒电雷管 研制出了裸露爆破炸 药安全外壳 用于溜煤眼 挑顶和二次破碎等特殊爆破作业 3 研制出了多种新型的高度安全的 多功能的发爆器 34 4 为避免炮后遗留未爆炸的雷管 研制出了探测和清除原煤中遗 留电雷管的专用设备 我矿在装药时使用彩带 以辨别电雷管是否爆炸 5 研制出了能消烟灭尘的化学炮泥 碱性水炮泥和水凝胶炮泥 六 技术管理 众所周知 加强技术创新 加快技术进步 是新形势下实施科技兴煤 战略的重要内容 是改善煤炭行业面貌的系统工程 煤炭生产企业安全为 天 加强技术管理则又是实现煤矿安全生产的前提 煤矿事故 特别是重 大恶性事故的发生 有相当一部分是由于技术管理不到位或出现漏洞而造 成的 因为技术管理具有超前性 规划性和指导性的特点 因此 加强技 术管理 提高技术管理水平是实现安全生产的前提 一 管理制度 1 煤矿企业必须建立以下安全生产管理制度 1 安全生产责任制 2 安全办公会议制度 3 安全目标管理制度 4 安全投入保障制度 5 安全质量标准化管理制度 6 安全教育与培训制度 7 事故隐患排查制度 8 安全监督检查制度 9 安全技术审批制度 10 矿用设备 器材使用管理制度 35 11 矿井主要灾害预防管理制度 12 煤矿事故应急救援制度 13 安全奖罚制度 14 入井检身与出入井人员清点制度 15 安全操作规程管理制度等 2 煤矿企业安全生产管理制度内容的具体要求 1 安全生产责任制 要按照岗位 职能 权利和责任相统一的原 则 明确各级负责人 职能机构和各岗位人员承担的安全生产责任和义务 要将企业 部门或单位的全部安全生产责任逐项分解 逐级落实到各岗位 和人员 2 安全办公会议制度 要明确安全办公会议的召开周期 内容 主持人和参加人员 安全办公会议必须由安全生产第一责任人主持 会议 应当有完整的记录 载明议定的事项 决定以及落实的人员 措施和期限 会议记录 纪要应纳入档案管理 3 安全目标管理制度 应依据上级下达的安全指标 结合实际制 定年度或阶段安全生产目标 并将指标逐级分解 明确责任 保证措施 考核和奖惩办法 4 安全投入保障制度 应按国家有关规定建立稳定的安全投入资金 渠道 保证新增 改善和更新安全系统 设备 设施 消除事故隐患 改 善安全生产条件 安全生产宣传 教育 培训 安全奖励 推广应用先进 安全技术措施和管理方法 抢险救灾等均有可靠的资金来源 安全投入应 36 能充分保证安全生产需要 安全投入资金要专款专用 煤矿企业应当编制 年度安全技术措施计划 确定项目 落实资金 完成时间和责任人 5 安全质量标准化管理制度 明确检查标准 检查周期 考核评 级奖惩办法 组织检查的部门和人员 6 安全教育与培训制度 应保证煤矿企业职工掌握本职工作应具 备的法律法规知识 安全知识 专业技术知识和操作技能 明确企业职工 教育与培训的周期 内容 方式 标准和考核办法 明确相关部门安全教 育与培训的职责和考核办法 明确年度安全生产教育与培训计划 确定任 务 落实费用 7 事故隐患排查制度 应保证及时发现和消除矿井在通风 瓦斯 煤尘 火灾 顶板 机电 运输 放炮 水害和其它方面存在的隐患 明 确事故隐患的识别 评估 报告 监控和治理标准 按照分级管理的原则 明确隐患治理的责任和义务 8 安全监督检查制度 应保证有专门的安全管理机构 配备足额 的专职安全管理人员 有效地监督安全生产规章制度 规程 标准 规范 等执行情况 重