煤矿开采安全管理教案

煤矿开采安全管理教案煤矿开采安全管理教案 本章培训与考核要点 掌握地质构造对安全生产的影响 熟悉煤矿开采的基本安全生产条件与矿井开拓方式 掌握井巷工程施工 支护及维护的安全管理要求 掌握常用采煤方法及其回采工艺的安全管理要求 掌握矿井冲击地压与顶板事故防治的安全管理要求及其致 因和预防措施 掌握矿井水害防治的安全管理要求及其致因和预防措施 掌握矿井热害防治的安全管理要求及其致因和预防措施 第一节 煤矿地质与矿图 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 但由于沉积条件和地壳运动的影响 也有似层状和非似层状煤层 根据夹矸稳定性不同煤层的结构可划分为 简单结构煤层 复杂结构煤层 2 煤层的厚度 煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离 薄煤层 地下开采时厚度 1 3m 以下的煤层 露天开采时 厚度 3 5m 以下的煤层 中厚煤层 地下开采时厚度 1 3 3 5m 的煤层 露天开采 时厚度 3 5 10m 的煤层 厚煤层 地下开采时厚度 3 5m 以上的煤层 露天开采时 厚度 10m 以上的煤层 可采厚度 在目前经济技术条件下 可以开采的煤层厚度 3 煤层的顶 底板岩石 顶板 覆盖在煤层上面的岩层 伪顶 直接覆盖在每层之上极易垮塌的薄层岩 层 常随采随落 直接顶 能随回柱放顶垮落的岩层 基本顶 位于直接顶之上 抗弯刚度较大 较难 垮落的岩层 底板 垫在煤层下面的岩层 直接底 煤层之下与煤层直接接触的岩层 基本底 位于直接底之下的岩层 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连续的 但由于地壳运动的影响使 它位置和形态发生变化 这种变化称为地质构造 一般包括 单斜 褶皱 断裂等构造 1 褶曲对煤矿安全生产的影响 增大开采难度 给顶板管理带来困难 容易引起瓦斯事故 易发生水灾事故 2 断层对煤矿安全生产的影响 断层破坏严重的地段 影响采区的划分及工作面和巷道的 布置 断层破坏严重的地段 使工作面布置不规则巷道掘进率增 高 还会造成无效进尺 会给支护工作和顶板管理带来困难 还有可能发生冒顶 会引起断层透水事故 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 易发生瓦斯事故 三 熔岩塌陷对安全生产的影响 熔岩塌陷 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 按成因及特征可分为 陷落柱和淤泥带 1 陷落柱及其特征 熔岩塌陷体的刨面形态似一锥形柱体所以取名 特征 整体形态是一个上小下大的圆锥体 陷落柱内的岩 石碎块棱角显著 形状不规则 排列紊乱 2 淤泥带及其特征 岩石的塌陷和水流携带地表泥土一齐填入大型裂缝形成淤 泥带 淤泥带的主要特征 大型的淤泥带地表多呈低洼的冲沟 垂直方向表现为上宽下窄的裂隙带 其内有大量的黄泥和碎块 岩石 3 判断的标志 岩性标志 断层的地层系统未被打乱 陷落柱地层局部破 坏 杂乱无章岩性复杂 接触带特征 陷落柱的柱壁倾角很陡往往成 90 接触面不 平整 无擦痕 断层直立情况少常见擦痕 煤层及顶底板的变化 陷落柱顶底板岩层除裂隙发育外产 状无变化 断层附近煤岩层产状变化大 陷落柱一般上下影响范围较大 通过上下煤层对照能预测 其出现的位置和范围 4 陷落柱对煤矿生产安全的影响 陷落柱发育的矿区煤系地层破坏严重煤储量减少 破坏煤层连续性 给巷道布置 采煤方法的选择造成很多 困难 采煤工作面遇到陷落柱 复杂了生产组织 不利安全生产 陷落柱穿透含水层时 可将地下水导入井巷 对安全生产 威胁极大 四 矿图基础知识 一 地形图 地形图 反映地球表面高低起伏的图纸 一般用地形等高 线来反映地貌 1 地形等高线基本特征 同一等高线各点高程相等 等高线是一条闭合的曲线 一条等高线不能分叉 等高线越密表示坡度越陡 越稀则越缓 平行则表示坡度 相等 2 典型地貌的等高线 山地 盆地 山脊 山谷 二 煤层底板等高线图 煤层底板等高线 煤层底板与有一定高程的水平面相交所 得到的交线 煤层底板等高线图 把上者用标高投影的方法投影到水平 面上所得到的图形 1 根据煤层底板等高线图确定煤层的产状 2 地质构造在煤层底板等高线图上表现 褶皱 断层 穹窿 盆地 三 矿图的内容及要求 井上 下对照图 1 2000 1 5000 采掘工程平面图 1 1000 1 2000 1 5000 通风系统图 1 1000 1 2000 1 5000 井下避灾路下图 供电系统图和井下电器设备布置图 主要巷道平面布置图 1 1000 1 2000 第二节 煤矿开采的基本安全条件与矿井开拓 一 煤矿开采的基本条件 煤矿生产是一种特殊条件下的作业生产 由于工作场所的 特殊性 客观因素的不定性 再加上诸多主观因素的影响 致 使生产事故不断的发生 为了保障安全生产应具备以下基本安 全生产条件 矿井应有及时填绘的反映实际情况的各种图纸及规程 矿井必须有两个独立的能够行人并直达地面安全出口 出 口之间距离不得小于 30m 矿井在用巷道净断面能满足安全生产的需要 采煤工作至少保持 2 个畅通的安全出口 矿井每年必须经过瓦斯等级鉴定 矿井应当具备完整的独立通风系统 高瓦斯 煤与瓦斯突出矿井应有瓦斯抽放措施 并装备安 全监控系统 矿井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 矿井应当保证双回路电源线供路 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 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 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 矿井实行入井检身制度 入井人员必须随身携带自救器 煤矿应当建立应急救援组织 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 二 矿井开拓方式 矿井开拓方式 开拓巷道在井田内的布置形式 通常以井筒形式划分开拓方式为 1 斜井开拓 片盘斜井 集中斜井 2 立井开拓 单水平 立井多水平上山开拓 多水平 立井多水平下山开拓 立井多水平混合开拓 3 平硐开拓 走向 垂直 阶梯 4 综合开拓 三 巷道掘进安全管理 一 掘进作业安全管理 掘进 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 1 破岩技术 钻眼爆破破岩法 掘进机破岩法 2 掘进施工 主要以钻爆发为主 平巷施工 斜巷施工 交叉点施工 二 巷道顶板管理 掘进工作面顶板管理的主要内容 根据围岩体的范围及应力分布等诸多因素 选择支护材料 形式达到维护巷道目的 根据围岩稳定性选择合理的施工方法减少对顶板管理的影 响 按作业规程规定控制空顶距离和临时支护长度 做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作 巷道掘进期间的顶板管理 敲帮问顶 控制工作面的空顶距离 单孔长距离掘进 要经常检查工作面后方支架 熟悉冒顶原因加强日常检查采取措施预防冒顶 影响掘进巷道顶板管理的主要工序 合理布置炮眼并正确打眼 合理选择爆破参数及爆破顺序 按质量标准规定的要求进行支护 顶板管理的针对措施 新掘巷道应制定的开口安全措施 沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施 有淋水的工作面顶板管理措施 过断层 裂隙地质构造带的顶板管理措施 煤矿安全规程 对掘进支护的相关规定 第三节 煤矿开采安全管理 一 开采顺序 1 一般开采顺序 采区前进式 区内后退式 2 煤层群开采顺序 下行式 上行式 3 开采顺序的安全管理 采用下行式开采时 近距离煤层可上下同采 但上下工作 面要有一定的错距 开采急斜煤层时 如果层间距小要考虑上下层之间影响 当上部煤层受压大的情况下考虑采用上下式 二 采煤的安全管理 1 常见采煤方法 我国主要是以壁式体系为主的国家 主要有单一走向长壁 采煤法 单一倾斜长壁采煤法 放顶煤长壁采煤法和倾斜分层 长壁上行充填采煤法 采煤工艺有炮采 普采和综采三种 2 采煤工艺的安全管理 炮采 注意各主要工序相互间安排时间与顺序的合理性 普采 注意各工序相互干扰或造成工作面顶板应力叠加 综采 应做到跟机及时移架 超前支护 端头支护 3 煤矿安全规程 对回采和顶板控制的相互规定 4 急倾斜煤层开采 倒台阶采煤法 水平分层和斜切分层采煤法 伪倾斜柔性掩护支架采煤法 第四节 矿井冲击地压与顶板 事故防治 一 矿井冲击地压防治 按原岩应力分 重力 构造 重力构造中间型 按发生地点分 煤体 围岩 按冲击显现强度分 弹射 矿震 弱冲击 强冲击 按震级强度和抛出的煤量分 轻微冲击 抛出煤 10t 以下 震级里氏 1 级以下 中等冲击 抛出煤 10t 15t 震级里氏 1 2 级 强烈冲击 抛出煤 50t 震级里氏 2 级以上 1 冲击地压的特征 突然爆发 巨大声响 冲击波强 弹性震动 煤体移动 顶板下沉或底鼓 煤帮抛射性塌落 2 防治冲击地压的相关规定 开采冲击地压煤层的煤矿必须有专人负责冲击地压预测预 报和防治工作 开采严重冲击地压煤层时 在采空区不得留煤柱 开采煤层群时 应优先选择无冲击地压或弱冲击地压煤层 作为保护层开采 3 冲击地压的防治措施 1 采用正确的开采方法 开采保护层 避免形成孤立 煤柱 选择合理的开采方法 合理的巷道布置方式 合理的开 采程序 2 局部卸压措施 煤层注水 钻孔卸压法 震动爆破 法 强制放顶 二 矿井顶板事故类型及其危害 1 矿井顶板事故分类 顶板事故 在地下采掘过程中 顶板意外冒顶 片帮 煤 炮 冲击地压 顶板掉矸而造成的人员伤亡 设备损坏 生产 终止等 按冒顶范围分 局部冒顶 1 2 人 大型冒顶 3 人以 上 按力学原因分 压垮型 推垮型 漏跨型 2 矿井顶板事故危害 都会推倒支架 埋压设备 造成停电 停风 给安全管理 带来困难 有时会引起透水事故 有时会造成瓦斯事故 掘进面发生事故人员被堵或被埋将造成人员伤亡 三 冒顶事故的预兆 1 局部冒顶的预兆 响声 掉渣 片帮 裂缝 离层 漏顶 瓦斯涌出量增大 顶板淋水增加 2 大面积冒顶的预兆 顶板的预兆 连续发出断裂声或闷雷声 掉渣 煤帮的预兆 压力增大 煤质变软 钻眼省力 支架的预兆 木支架压弯折断 金属支柱破顶钻低 顶梁 楔子弹出挤出 瓦斯和水的预兆 瓦斯 水量增加 四 冒顶事故常发的地点及原因 一 采煤工作面局部冒顶事故常发的地点及原因 原因 一是直接顶被破坏失去有效支护 二是基本顶下沉压迫直接顶破坏工作面支架 地点 一是靠煤壁附近 二是放顶线附近 三是采场两端附近 四是地质破坏带附近 二 采煤工作面大面积冒顶事故常发地点及原因 1 大面积冒顶事故常发的地点 开切眼 地质破坏带 老巷 大倾角 顶板含水 2 基本顶来压时的压垮型冒顶发生的条件及原因 1 发生压垮型冒顶事故的一般条件 直接顶比较薄 冒落后不能充填满采空区 直接顶上面基本顶厚度小初次来压步距更大 采煤工作面支柱初撑力低基本顶断裂在煤壁内 2 基本顶来压时的压垮型冒顶事故的成因 垮落带基本顶岩块压坏采煤工作面支架致冒顶 垮落带基本顶岩块冲击压坏采煤工作面支架冒顶 3 厚层难冒顶板大面积冒顶发生的条件与原因 一是 顶板大面积悬漏弯曲应力超过强度 二是 采空区近边煤柱上岩层剪应力超过极限强度 4 大面积漏垮型冒顶发生原因 由于煤层倾角大 直接顶异常破碎 支护点失效发生局部 冒顶 破碎顶板从该点开始沿工作面往上全部漏空 5 复合顶板推垮型冒顶特征与机理 推垮型冒顶是指因水平推力作用使工作面支架大量倾斜而 造成的冒顶事故 1 复合顶板的特征 煤层顶板由于下软上硬不同岩性的岩层组成 软 硬岩层间有煤线或薄层软弱岩层 下部软岩层的厚度大于 0 5m 小于 3 0 2 复合顶板推垮型冒顶的机理 支柱的初撑力小 软硬岩层下沉不同步 软快而硬慢 从 而倒是软岩层与其上部硬岩层离层 下位软岩断裂出六面体的原因 一是地质构造 即下位软 岩层中存在原生的断层裂隙或尖灭构造 二是巷道布置原因 三是由于支柱初撑力低 6 金属网下推垮型冒顶发生的原因 原因 1 上下分层开切眼垂直布置 其上金属网上的碎矸 石与上部断裂的硬岩大块之间存在空隙 2 下分层开切眼内错 布置金属网上的碎矸石与上部断裂的硬岩大块难以胶结 全过程分形成网兜阶段 推垮工作面阶段 三 巷道顶板事故常发的地点及原因 常发生在掘进工作面及巷道交叉点 1 掘进工作面冒顶事故的原因 第一类是掘进破岩后 顶部存在将于岩体失去联系的岩块 第二类是掘进工作面附近已支护部分的顶板存在与岩体完 全失去联系的岩块 2 巷道交叉处冒顶的原因 开岔处巷道顶部存在与岩体失去联系的岩块 3 压垮型冒顶的原因 巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大 4 漏垮型冒顶的原因 因有无支护或支护失效巷道顶部有游离岩块 5 推垮型冒顶的原因 巷道顶帮破碎后 在其运动过程中存在平行巷道轴线的分 力 五 冒顶的探测方法 观察预兆法 木楔探测法 敲帮问顶法 仪器探测法 六 冒顶的预防措施 一 采煤工作面局部冒顶的预防 二 采煤工作面大面积冒顶的预防措施 1 采煤工作面大面积冒顶的一般预防措施 提高单体支柱的初撑力和刚度 提高支架稳定性 严格控 制采高 强制放顶 加强地质测量和矿压预测 2 预防基本顶来压时的压垮型冒顶事故的措施 使支架保证直接顶与基本顶之间不离层 支架可缩量满足 基本顶下沉要求 普采工作面遇到平行于工作面的断层时要在 断层范围内加强支护 不得常规回柱 支架支撑力能平衡垮落 带直接顶及基本顶的重量 普采扩大控顶距 木换金待断层进 采空区再回柱 3 预防厚层难冒顶板大面积冒顶事故的措施 人工强制放顶 4 复合顶板推垮型冒顶的预防措施 应用伪府斜工作面 掘进上下顺槽时不破坏复合顶板 工 作面初采时不要反推 控制采高使冒落岩层超过采高 布置树 脂锚杆 5 金属网上推垮型冒顶的预防措施 提高支柱初撑力及增加支架稳定性 另外还有回采 c 下分 层时用内错式布置切眼 使用整体支架 采用伪府斜工作 初 次放顶时要把金属网下方到底板 三 巷道顶板事故的预防措施 1 预防掘进工作面冒顶事故的措施 严谨空顶作业 严格控制空顶距 严格执行敲帮问顶制度 冒顶区及破碎带必须背严接实 炮眼布置及装药量必须与岩石 性质 支架与掘进工作面距离相适应 采用前探掩护式支架 根据顶板条件采区相应的支护形式 2 预防巷道开岔处冒顶的措施 开岔后避开原来巷道冒顶范围 交岔点抬棚的架设应有足 够的强度并连接成一个整体 采用锚喷支护时要使用加长或全 锚式锚杆 并使用小孔径锚索补强 3 支架支护巷道冒顶事故的一般防治措施 巷道布置在稳定岩体中 支架有足够的支护强度 尽可能 做到支架与围岩共同承载 重新支护时要先护顶再施工 替换 支架时先支新再拆老支架 锚喷支护要定期检查及时处理 提 高巷道支架稳定性 4 压垮型冒顶的防治措施 5 预防垮落型冒顶的措施 与一般事故措施基本相同 四 煤壁片帮的防治 1 爆破落煤时要注意炮眼布置炮眼角度装药量 2 工作面煤壁要直 齐打贴帮柱 3 采高大于两米煤质松软时要在贴帮柱与煤壁间加横撑 4 片帮严重地点要在贴帮柱上加托梁或超前挂金属铰接顶 梁 5 落煤后要及时挑梁刷帮 使煤壁不留伞檐 活矸 6 总采工作面顶板破碎或支架梁端距较大时 可采取及时 支护 第五节 矿井水害防治 矿井水害 影响矿井正常生产活动 对矿井安全生产构成 威胁 增加生产成本以及使矿井局部或全部被淹没的矿井水 水源不同 地表 地窖 空隙 裂隙及岩溶水水害 发生矿井水害所具备的条件 有水源 有透水通道 失控 一 影响矿井涌水量的因素 1 充水岩层的出露条件和补给条件 2 矿井边界条件 3 地 质构造条件 二 矿井突水预兆 挂红 挂汗 空气变冷 出现雾气 水叫 顶板淋水加大 顶板来压 底鼓 水色发浑 有臭味 有害气体增加 裂隙出 现渗水 三 矿井水害发生的原因 1 工程技术方面 地面防洪 防水措施不当 水文地质情况不清 井巷位置不合理 工程质量低劣 乱采滥挖 测量误差 排水能力不足 排水设施平时缺少维护 2 管理方面的原因 容易使人麻痹 人力物力不足 不严格执行 有疑必探 先探后掘 对防水工程质量验收把关不严 对以水为载体的有 害气体的灾害和危害认识不足 四 矿井水害的危害 恶化生产环境 增加排水费用 缩短生产设备的使用寿命 损失煤炭资源 引起瓦斯积聚 爆炸或硫化氢中毒 一旦失控 造成淹井及人员伤亡 五 矿井井下水害防治 1 井下防治水的措施和要求 煤矿安全规程 2 老窑水害防治 克服麻痹侥幸心里 避免疏忽大意 认真分析老窑积水的调查资料 制定合理有效的防治对策 严密组织探水掘进 特别注意近探近放和贯通积水巷道或积水区 重视自采自掘采空废巷积水的探访 钻 物探结合问题 3 岩溶突水灾害的防治 查明矿井水文地质条件 承压水采煤必须探水和留设防水煤柱 加大排水能力 确保防水设施的正常使用 了解防治底板突水的先进理论和探查 防治技术 4 井下排水 1 井下主要排水设备的配备 必须要有工作 备用和检修的水泵 必须有工作和备用的水管 应有同工作 备用以及检修水泵相适应 并能够同时开动 工作和备用水泵的配电设备 2 对主要泵房出口的规定 至少需要两个出口 一个用斜井连接到井筒 并高出泵房 底板 7m 以上 一个连接到井底车场 3 对水仓有效容量的规定 必须有主副两个水仓 正常用水量小于 1000 立方米每小 时以下 能容纳 8 小时涌水 大于