《煤矿灾害预防专题》演示PPT

1、1 煤矿灾害预防煤矿灾害预防 主讲：吴金刚 河南工程学院安全工程系 TELEmail:wujg_ 2 1.1.集中应力对突出的影响集中应力对突出的影响 2.“2.“四位一体四位一体”综合防突体系综合防突体系 3.3.金属骨架金属骨架 4.4.回风隅角瓦斯积聚的处理方法回风隅角瓦斯积聚的处理方法 5.5.巷道冒落空间瓦斯积聚的处理方法巷道冒落空间瓦斯积聚的处理方法 6.6.煤层瓦斯的赋存形态煤层瓦斯的赋存形态 7.7.保护层开采的防突原理保护层开采的防突原理 8.8.火风压的原理及特性火风压的原理及特性 9.9.矿井火灾对风流的影响矿井火灾对风流的影响 10.10.采煤

2、工作面顶板事故按力源分类采煤工作面顶板事故按力源分类 11.11.煤矿常见重大危险源煤矿常见重大危险源 12.12.有爆炸危险性火区封闭有爆炸危险性火区封闭 专专 题题 提提 纲纲 3 1、集中应力对突出的影响、集中应力对突出的影响 规程规程180条规定：条规定：“在同一突出煤层同一区段集中应在同一突出煤层同一区段集中应 力集中范围内，严禁两个工作面相向回采或掘进力集中范围内，严禁两个工作面相向回采或掘进”。 卸压区原岩应力区 集 中 应力区 防止煤与瓦斯突出规定防止煤与瓦斯突出规定第十六条第十六条 （四）突出煤层的巷道优先布置在被保护区域或其他卸压区域。 4 5 区域验证 6 2个“四位一体

3、”综合防突措施 区域区域综合防突措施综合防突措施 （一）区域突出危险性预测 （二）区域防突措施 （三）区域措施效果检验 （四）区域验证 局部局部综合防突措施综合防突措施 （一）工作面突出危险性预测 （二）工作面防突措施 （三）工作面措施效果检验 （四）安全防护措施 7 3、金属骨架、金属骨架 (23)m 石门 被揭煤层 石门 煤层 金属骨架 8 9 1 1、工艺、工艺 巷道顶、两帮上部打巷道顶、两帮上部打75100mm75100mm钻孔，进入岩层钻孔，进入岩层0.5m0.5m，孔距，孔距0.2m0.2m，插，插 入入钢管或钢轨钢管或钢轨。 2 2、防突机理、防突机理 预先加固煤体，预先加固煤体

4、，增加煤的稳定性增加煤的稳定性；骨架孔排放一定量的瓦斯，钻取煤炭。；骨架孔排放一定量的瓦斯，钻取煤炭。 从而降低了煤层的应力状态，增加了煤的坚固性，揭煤过程中金属骨架支从而降低了煤层的应力状态，增加了煤的坚固性，揭煤过程中金属骨架支 承上方煤体重量，阻止煤体突然破坏与离层，抑制突出的发动。承上方煤体重量，阻止煤体突然破坏与离层，抑制突出的发动。 3 3、要求、要求 岩柱厚度岩柱厚度：2.0m2.0m（硬岩），（硬岩），3.0m3.0m（松软岩层）（松软岩层） 范围范围：巷道上部和两侧外：巷道上部和两侧外 0.5 1.0 m0.5 1.0 m 孔距孔距：2.0 m2.0 m（单排）（单排） 0.

5、3m0.3m（双排）（双排） 4 4、适用条件、适用条件 4545的薄及中厚煤层。的薄及中厚煤层。 3、金属骨架、金属骨架 10 一、通风一、通风 1、增大回采工作面风量、增大回采工作面风量 2、设置采面上隅角导风障、设置采面上隅角导风障 3、设置采空区纵向风障、设置采空区纵向风障 4、安设风、水引射器、安设风、水引射器 5、改变工作面风流方向、改变工作面风流方向 4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法、回风隅角瓦斯积聚的处理方法 二、抽放瓦斯二、抽放瓦斯 1、上隅角插、埋管抽放、上隅角插、埋管抽放 2、采空区抽放、采空区抽放 3、高位抽瓦斯、高位抽瓦斯 4、瓦斯尾巷、瓦斯尾巷 5、建立采面尾排系统、

6、建立采面尾排系统 11 1.增大回采工作面风量增大回采工作面风量 适当增大回采工作面风量对上隅角涡流区积聚瓦斯的适当增大回采工作面风量对上隅角涡流区积聚瓦斯的 驱散，冲淡上隅角瓦斯。驱散，冲淡上隅角瓦斯。 4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法、回风隅角瓦斯积聚的处理方法 12 4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法、回风隅角瓦斯积聚的处理方法 2.挂风障引流法（挂风障引流法（采面上隅角导风障采面上隅角导风障） 优点优点：简单、快捷 缺点缺点：引流的风量有限，风流不稳定，增加工作面通风 阻力和向采空区漏风，临时性方法。 风障可采用软质风障可采用软质 风筒布制作，长风筒布制作，长 度一般不小于度一般不小于 10

7、m. 13 4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法、回风隅角瓦斯积聚的处理方法 3.设置采空区纵向风障设置采空区纵向风障 在工作面一侧，沿切顶方向从工作面下出口到上在工作面一侧，沿切顶方向从工作面下出口到上 隅角设置纵向风障，隅角设置纵向风障，可以最大限度减少进入采空区可以最大限度减少进入采空区 的漏风量。的漏风量。 纵向风障纵向风障 适用于上隅角瓦斯涌出量不大（适用于上隅角瓦斯涌出量不大（2-3m/min），浓度不高（），浓度不高（3%左右）的情况左右）的情况 14 4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法、回风隅角瓦斯积聚的处理方法 4.风筒导风（风、风筒导风（风、 水引射器）水引射器） 优点优点：适应性强

8、， 排放能力大，安 全可靠； 缺点缺点：在回风道布 置管道影响工作 面的作业。 15 4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法、回风隅角瓦斯积聚的处理方法 5.改变工作面通风方式改变工作面通风方式 采用采用Y、W型通风方式。型通风方式。 16 4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法、回风隅角瓦斯积聚的处理方法 6.尾巷瓦斯排放法尾巷瓦斯排放法 利用与工作面回风巷平行的专门瓦斯排放巷道，通过其利用与工作面回风巷平行的专门瓦斯排放巷道，通过其 与采空区相连的联络巷排放瓦斯的方法。与采空区相连的联络巷排放瓦斯的方法。 优点：优点：充分利用巷道，易于实施，风流稳定，可长期使用； 缺点：缺点：增加了向采空区漏风，不适用自

9、然发火工作面。 尾排系统尾排系统 1.沿工作面回风巷（采空区）沿工作面回风巷（采空区） 铺一趟非金属的管子。铺一趟非金属的管子。 2.该管子与回风系统相连（非采该管子与回风系统相连（非采 面回风巷），在采面上隅角处形面回风巷），在采面上隅角处形 成一个负压区，使采煤工作面上成一个负压区，使采煤工作面上 隅角处瓦斯沿管子流入回风流。隅角处瓦斯沿管子流入回风流。 17 4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法、回风隅角瓦斯积聚的处理方法 7.上隅角插、埋管抽放上隅角插、埋管抽放 上隅角插管抽放：上隅角插管抽放：工作面上隅角建好土袋墙，使采空区形成 一个基本封闭的高瓦斯空间，将抽放管吸气端插在土袋墙内 0.5

10、-1米，对上隅角周边局部瓦斯积聚地点进行抽放。 上隅角埋管抽放：上隅角埋管抽放：在采空区内预埋6寸钢管，每隔20-30米留 出一个T型头，抽放上隅角采空区内的瓦斯。 18 4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法、回风隅角瓦斯积聚的处理方法 8.移动泵站移动泵站 （采空区抽放（采空区抽放） 优点：优点：适应性强， 能力大，稳定可 靠，对工作面影 响小； 缺点缺点：对自燃倾 向性严重的煤层 不适用。 19 9.高位抽瓦斯高位抽瓦斯 在工作面回风巷内直接布置钻场，从顶板开孔，往在工作面回风巷内直接布置钻场，从顶板开孔，往 工作面上方裂隙带打钻孔，抽放采面裂隙带瓦斯。工作面上方裂隙带打钻孔，抽放采面裂隙带瓦斯

11、。 4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法、回风隅角瓦斯积聚的处理方法 20 10.三相泡沫挤压工作面上隅角瓦斯三相泡沫挤压工作面上隅角瓦斯 采用三相（水、灰、氮气）泡沫技术，用三相泡沫采用三相（水、灰、氮气）泡沫技术，用三相泡沫 剂占瓦斯占据的空间来降低瓦斯浓度。剂占瓦斯占据的空间来降低瓦斯浓度。 该方法处理速度快，效果明显的特点。该方法处理速度快，效果明显的特点。 4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法、回风隅角瓦斯积聚的处理方法 21 5、巷道冒落空间积聚瓦斯的处理方法、巷道冒落空间积聚瓦斯的处理方法 1.充填法充填法 22 5、巷道冒落空间积聚瓦斯的处理方法、巷道冒落空间积聚瓦斯的处理方法 2.引风法

12、引风法 23 5、巷道冒落空间积聚瓦斯的处理方法、巷道冒落空间积聚瓦斯的处理方法 3.风筒分支排放法风筒分支排放法 适用与瓦斯涌出量大，冒落空间大，挡风、引风难以凑 效的情况。 24 6、煤层瓦斯的赋存形态、煤层瓦斯的赋存形态 1 2 3 4 5 1-吸收瓦斯 2-吸附瓦斯 3-游离瓦斯 4-煤体 5-煤中孔隙 1.1.吸收瓦斯吸收瓦斯 2.2.吸着瓦斯吸着瓦斯 3.3.游离瓦斯游离瓦斯 1.21.2统称吸附瓦斯统称吸附瓦斯 25 7、保护层开采的防突原理、保护层开采的防突原理 保护层保护层 被保护层被保护层 被保护层被保护层 26 覆岩破坏移动分带示意图覆岩破坏移动分带示意图 I冒落带 II

13、断裂带 III弯曲带 a竖向裂隙 b离层裂隙 保护作用过程保护作用过程： （a）保护层开采后，岩体中形成自）保护层开采后，岩体中形成自 由空间，破坏了原岩应力平衡，地由空间，破坏了原岩应力平衡，地 应力重新分布，上覆岩体向采空区应力重新分布，上覆岩体向采空区 方向移动，发生顶板冒落下沉，底方向移动，发生顶板冒落下沉，底 板鼓起，同时产生大小不等的裂隙。板鼓起，同时产生大小不等的裂隙。 （b）被保护层：）被保护层： 产生产生“卸压增流效应卸压增流效应”。 （c) 被保护层瓦斯排放后，煤层瓦被保护层瓦斯排放后，煤层瓦 斯压力降低，瓦斯潜能降低。斯压力降低，瓦斯潜能降低。 7、保护层开采的防突原理、

14、保护层开采的防突原理 27 保护层 被保护层 被保护层 h1 L 2h1 L30m L 2h2 L30m h2 7、保护层开采的防突原理、保护层开采的防突原理 28 8、火风压的作用原理及特性、火风压的作用原理及特性 一、火风压及其计算方法一、火风压及其计算方法 火灾时高温烟流流过巷道所在的回路中的自火灾时高温烟流流过巷道所在的回路中的自 然风压发生变化，这种因火灾而产生的自然然风压发生变化，这种因火灾而产生的自然 风压变化量，在灾变通风中称之为火风压。风压变化量，在灾变通风中称之为火风压。 火风压主要由于火灾产生的浮力效应和火风压主要由于火灾产生的浮力效应和 节流效应，主要考虑浮力效（节流效

15、应，主要考虑浮力效（h hN N）。）。 在如图所示的模型化的通风系统中，在点发 火，由于火源下风侧34风路的风温和空气成分 发生变化，从而导致其密度减小，该回路产生 火风压，根据火风压定义可得： )( mgmaf ZgH 火火 F 2 mg 4 ma 3 29 8、火风压的作用原理及特性、火风压的作用原理及特性 二、火风压的特性二、火风压的特性 1 1、火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或、火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或 垂直巷道中。垂直巷道中。 2 2、火风压的作用相当于在高温烟流流过的风、火风压的作用相当于在高温烟流流过的风 路上安设了一系列辅助通风机；路上安设了一系列辅助通风机；

16、 3 3、火风压的作用方向总是向上。、火风压的作用方向总是向上。 30 8、火风压的作用原理及特性、火风压的作用原理及特性 风流参数变化判断 1、上行风、上行风 浮力浮力h hN N的方向总是向上，与原风的方向总是向上，与原风 流（流（H H、Q Q）方向一致，所以原风）方向一致，所以原风 流的流的H H、Q Q不会减小。不会减小。 风流是否逆转？风流是否逆转？ 主干路风流肯定不会逆转，有主干路风流肯定不会逆转，有 可能导致旁侧支路的风流逆转。可能导致旁侧支路的风流逆转。 H、Q 31 8、火风压的作用原理及特性、火风压的作用原理及特性 上上行风巷道火灾可能造成旁侧支路风流逆转行风巷道火灾可能

17、造成旁侧支路风流逆转 6 火火 2 5 D 3 4 火火 2 5 1 3 4 32 8、火风压的作用原理及特性、火风压的作用原理及特性 2.下行风下行风 浮力浮力h hN N的方向总是向上，与原风流（的方向总是向上，与原风流（H H、Q Q）方向相反，导）方向相反，导 致原风流的致原风流的H H、Q Q减小，可能造成主干风流逆转。减小，可能造成主干风流逆转。 通过比较通过比较h hN N与与H H的大小来判断的大小来判断 H、Q 火火 2 5 3 4 33 9、矿井火灾引起的风流紊乱、矿井火灾引起的风流紊乱 1.1.风流逆转风流逆转：在火风压的作用下，反抗机械风压的作用，致：在火风压的作用下，

18、反抗机械风压的作用，致 使某些巷道风流方向发生变化。使某些巷道风流方向发生变化。 2.2.烟流逆退烟流逆退：在火风压的作用下，上风侧新风沿巷道底部流：在火风压的作用下，上风侧新风沿巷道底部流 向火源，同时烟流沿巷道顶部逆向流出。向火源，同时烟流沿巷道顶部逆向流出。 3.3.烟流滚退烟流滚退：在火风压的作用下，上风侧新风沿巷道底部流：在火风压的作用下，上风侧新风沿巷道底部流 向火区，同时烟流沿巷道顶部逆向回退并卷流向火源。向火区，同时烟流沿巷道顶部逆向回退并卷流向火源。 见下图见下图 34 35 10、采煤工作面顶板事故按力源分类、采煤工作面顶板事故按力源分类 1.1.漏冒型漏冒型 由于煤层倾角

19、大，直接顶异常破碎，采煤工作面支护某由于煤层倾角大，直接顶异常破碎，采煤工作面支护某 些地点失效时发生局部漏冒，破碎顶板就从这个地点全部些地点失效时发生局部漏冒，破碎顶板就从这个地点全部 漏出，造成支架失稳，导致冒顶发生漏出，造成支架失稳，导致冒顶发生。 2.2.压跨型压跨型 指因工作面支护强度不足和顶板来压引起支架大量破坏指因工作面支护强度不足和顶板来压引起支架大量破坏 造成的冒顶。造成的冒顶。 3.3.推跨型推跨型 因水平推力的作用使工作面支架大量倾斜而造成的冒顶。因水平推力的作用使工作面支架大量倾斜而造成的冒顶。 36 11 重大危险源重大危险源 可能导致重大事故发生的危险源。可能导致重

20、大事故发生的危险源。 安全生产法安全生产法第九十六条第九十六条:指长期地或者临时地指长期地或者临时地 生产、搬运、使用或者储存危险物品，且危险物生产、搬运、使用或者储存危险物品，且危险物 品的数量等于或者超过临界量的单元（包括场所品的数量等于或者超过临界量的单元（包括场所 和设施）。和设施）。 重大危险源分为重大危险源分为生产场所（车间）生产场所（车间）重大危险源和重大危险源和 储存区（仓库）储存区（仓库）重大危险源两种。重大危险源两种。 37 重大危险源的控制系统由以下重大危险源的控制系统由以下7个部分组成：个部分组成： 辨识：辨识：重大危险源的辨识按国标重大危险源的辨识按国标重大危险源辨识

21、重大危险源辨识 (GB18218-2000)辨识。辨识。 评价：评价：根据危险物质及其临界量标准进行重大危险源辨识根据危险物质及其临界量标准进行重大危险源辨识 和确认后，就应对其进行风险分析评价。和确认后，就应对其进行风险分析评价。 管理：管理：通过技术措施和组织措施对重大危险源进行严格控通过技术措施和组织措施对重大危险源进行严格控 制和管理。制和管理。 安全报告：安全报告：要求企业应在规定的期限内，对已辨识和评价要求企业应在规定的期限内，对已辨识和评价 的重大危险源向政府主管部门提交安全报告。的重大危险源向政府主管部门提交安全报告。 应急救援预案应急救援预案 工厂选址和土地使用规划工厂选址和

22、土地使用规划 重大危险源的监察：重大危险源的监察：政府职能政府职能 11 重大危险源重大危险源 38 11、煤矿常见的重大危险源、煤矿常见的重大危险源 高瓦斯高瓦斯 煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出 水文地质条件复杂水文地质条件复杂 自然发火期小于等于自然发火期小于等于6个月个月 冲击地压倾向性中等以上冲击地压倾向性中等以上 煤尘具有爆炸性煤尘具有爆炸性 39 12 有爆炸危险火区的封闭顺序有爆炸危险火区的封闭顺序 瓦斯爆炸 CH4 挥发性气体爆炸 先先 进进 后后 回回 先先 回回 后后 进进 同同 时时 封封 闭闭 40 12 有爆炸危险火区的封闭顺序有爆炸危险火区的封闭顺序 有爆炸危险：有爆炸危险：瓦斯、煤尘、挥发性气体瓦斯、煤尘、挥发性气体等。等。 1、先封闭进风侧，再封闭回风侧、先封闭进风侧，再封闭回风侧 优点：优点：先封闭进风侧，隔断新鲜风流，火势减弱，为下风侧封闭工作创造先封闭进风侧，隔断新鲜风流，火势减弱，为下风侧封闭工作创造 良好的工作环境。良好的工作环境。 缺点：缺点：由于没有新鲜风流供应，火区的风压降低，瓦斯涌出增大，可能会由于没有新鲜风流供应，火区的风