矿井灾害原因分析（瓦斯、煤尘、火灾、顶板、冲击地压、井下硫化氢、机电运输）

1、矿井灾害原因分析（瓦斯、煤尘、火灾、顶板、冲击地压、井下硫化氢、机电运输）一、瓦斯(一)瓦斯来源1.本煤层瓦斯： 主要有：采煤工作面，掘进工作面，采空区。2.邻近层瓦斯： 4上煤( 4上1、4上2)。3.预计揭露的断层：40103工作面DF1、DF2断层；41109工作面DF13、FX13断层。4.抽采井：40204工作面DFS-05-V、DFS-C02H、DFS-C02V；41213工作面DFS-148、DFS-150、DFS-152。(二)灾害原因分析1.2020年瓦斯等级鉴定为高瓦斯矿井，预计2021年绝对瓦斯涌出量150m3/min。2.瓦斯局部积聚瓦斯易积聚的地点有：采煤工作面上隅角

2、，顶板冒落的空间、风速较低的巷道顶板附近、停风的盲巷、钻场、密闭墙前，采煤机附近(刮板输送机机尾、底部溜槽等)。3.局部瓦斯涌出瓦斯涌出地点主要有：采空区、冒落带、盲巷、正在施工的钻孔、闭墙等。二、煤尘(一)煤尘来源掘进工作面、采煤工作面、运输大巷、胶带大巷、回风大巷、运输系统的各转载点以及巷道锚喷作业等。(二)灾害原因分析矿井生产或者掘进过程中产生大量煤尘，致使煤尘堆积，进而发生煤尘爆炸是导致煤尘灾害的主要原因。三、火灾(一)外因火灾1.存在明火：如吸烟、电火焊等。2.电气设备：电气失爆等。3.放炮：未按规定放炮等。4.静电火花：如穿化纤衣服等。5.瓦斯、煤尘爆炸等引起的火灾。6.机械摩擦及

3、物体碰撞产生火花。7.其它。(二)内因火灾矿井所开采的4、4上煤层均属于容易自燃煤层，最短自然发火期30天。煤矿井下经常发生内因火灾主要有以下地点：1.采空区，特别是大量遗煤而又未及时封闭或封闭不严。2.巷道两侧受地压破坏的煤柱。3.巷道中长期堆积的浮煤。4.巷道发生冒顶后的高冒空洞中。5.与老窑相连通处。6.风桥及立交巷道。7.密闭墙周帮。8.已封闭区域立交巷道、溜煤眼。9.煤层含硫化亚铁处。10.已封闭的不良钻孔。由于回采过程中浮煤清理不彻底、顶煤回收不完全、隔离煤柱受压疏、永久密闭压垮而漏风，可能导致工作面煤层自然发火。 四、顶板(一)岩性4上煤：直接顶以泥岩为主，局部为砂质泥岩、砂岩；

4、基本顶为中细粒砂岩及粉砂岩，属半坚硬较稳定顶板。4煤：伪顶为0.5m以下的炭质泥岩，零星分布；直接顶以泥岩、砂质泥岩为主，次为粉砂岩、砂岩一般厚度0.873.51m，易冒落，为半坚硬不稳定顶板；基本顶多为细粒砂岩或粉砂岩，局部为中粗粒砂岩，为半坚硬较稳定顶板稳定顶板。（二）易发生顶板事故地点巷道维护条件与围岩性质、支护强度、应力环境密切相关，以下地点易发生顶板事故。1.回采工作面邻空侧顺槽及上下隅角处。2.联合布置工作面下覆采煤工作面周期来压期间。3.工作面回撤通道、回采顺槽与硐室交叉等大断面处。4.软岩巷道。5.巷道过构造带区域。6.煤柱下方巷道。7.采动应力影响的系统巷道。五、冲击地压(一

5、)易发生冲击地压灾害的地点1.采空区边缘，包括沿空掘进巷道、工作面停采线附近。2.地质构造区，包括断层及其尖灭处附近、向(背)斜的轴部及两翼、煤层冲刷带附近、煤层尖灭、分叉处、煤层厚度和倾角剧烈变化地点。3.煤柱及其影响区域。4.由于采掘工程造成的其他应力集中区。5.开采深度在400m以上的采掘工作面及其他巷道。(二)4煤及4上煤冲击地压主要影响因素1.开采深度开采深度的增加，自重应力随之增加，煤岩体中聚积的弹性能也随之增加。开采越大，发生冲击地压的可能性也越大。2.煤岩冲击倾向性煤岩冲击倾向性是煤(岩)介质产生动力破坏的固有属性，是发生冲击地压的必 要因素之一，而且煤岩层结构特点和煤岩层的组

6、合形式与冲击地压也有密切关系。4煤、4上煤及顶板的冲击倾向性增加4煤、4上煤开采工作面冲击地压事故发生的可能性。3.顶板岩层结构特征冲击地压常发生在坚硬厚顶板且顶板岩层厚度参数 Lst50 的条件下。根据xxx矿地层综合柱状图，通过计算得到 4上煤顶板厚度特征参数为74.99(大于 50)；4煤顶板厚度特征参数为75.64(大于50)，同时上覆100m范围内顶板岩层存在厚度大于10m的厚砂岩层，坚硬厚顶板岩层的破断运动会影响工作面冲击地压显现情况。4.地质特征地质构造是诱发冲击地压的重要因素之一，在向背斜的翼部和断层的附近会造成煤岩局部应力集中。褶曲是煤岩体在水平应力作用下挤压形成的，一般情况

7、下褶曲区域具有较高的水平应力，在褶曲边缘区域，煤层走向和倾向变化处，尤其是向斜轴部升起的转折处容易发生冲击地压事故。5.开切眼、停采线位置开切眼或停采线位置是否对齐是影响切眼或停采线附近区域冲击地压危险程度的重要因素。在两个切眼或停采线所形成的不规则煤柱区域，应力集中程度急剧上升或变化剧烈，冲击地压危险程度较高。根据现有的采掘计划，由于井田边界不规则，4煤、4上煤工作面切眼、停采线布置部分未对齐，故开切眼、停采线位置对 4煤、4上煤工作面回采初期冲击地压的发生有较大影响。6.煤柱宽度4煤、4上煤工作面回采时设计区段煤柱宽度为30m，处于较高应力区范围内，是影响冲击地压的一个重要因素。7.近距离

8、煤层开采近距离煤层开采时，上下煤层开采相互之间扰动影响较大，尤其是上煤层开采后形成采空区遗留煤柱，对下煤层巷道掘进、巷道维护和工作面开采造成显著影响。根据4煤工作面设计，4煤工作面上方存在4上煤采空区，4上煤回采过程中相邻工作面之间留有30m宽的区段煤柱，侧向支撑压力对巷道影响较大。(三)冲击地压危险区域划分依据矿井、采区及采掘工作面冲击危险性评价报告，结合矿井实际条件，初步划分了2021年采掘工作面冲击地压危险较高的区域，具体见表2-1。表2-1 采掘工作面冲击地压危险区域初步划分表工作面名称位置（距切眼）影响因素相对危险程度说明40111回采工作面运顺、回顺、泄水巷距切眼800-1700m

9、DF09断层、巷道交叉、煤层埋深影响、煤柱宽度中等危险程度受地质构造影响41213回采工作面运顺、回顺1.距切眼10441253m2.其它区域F7断层、巷道交叉、煤层埋深影响、煤柱宽度、见方区域强中等危险程度受地质构造影响40204回采工作面1.（距离40204切眼）070m、170-270m、490-590m、1070-1130m2.其他区域师家店向斜、邻近采空区、周期来压、“见方”区域、煤层埋深影响、煤柱宽度强中等危险程度受地质构造影响xx4上11回采工作面距切眼30-70m、210-310m埋深、初次来压、见方中等危险程度受地质构造影响40103工作面运顺 450770m 煤单轴抗压强度

10、、开采深度、底煤厚度、地应力场、断层构造中等危险程度受地质构造影响40103工作面回顺1.13901450m2.4601390m、14502000m煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、20m煤柱、相邻采空区、DF2断层强中等危险程度受地质构造影响40103切眼100210m煤单轴抗压强度、开采深度、底煤厚度、地应力场、DF1断层构造中等危险程度受地质构造影响41109工作面运顺100300m煤单轴抗压强度、开采深度、地应力场、采掘扰动、断层、褶曲中等危险程度受地质构造影响41109工作面回顺322422m煤单轴抗压强度、开采深度、地应力场、采掘扰动、褶曲中等危险程度受地质构造影响41

11、109切眼240290m煤单轴抗压强度、开采深度、地应力场、采掘扰动、巷道贯通中等危险程度受地质构造影响40201工作面运顺距开口987-1087m0-987m、1087-1420m断层构造、祁家背斜、邻近采空区、邻空煤柱强中等危险程度受地质构造影响40201工作面回顺距开口1145-1245m1391-1530m断层构造、祁家背斜中等危险程度受地质构造影响xx4上02工作面运顺800-1080m断层构造、师家店向斜、埋深中等危险程度受地质构造影响xx4上02工作面回顺863-963m师家店向斜、埋深中等危险程度受地质构造影响4煤西部1#辅运大巷（四标段）距开口1930-1980m1400-1

12、930m煤柱宽度、贯通强中等危险程度受地质构造影响六、水害xxx矿井水害类型主要为：顶板洛河组含水层水害、采空区水害和离层水害三类。1.顶板洛河组含水层水害2021年回采工作面为4煤40111工作面、40204工作面及4上煤41213工作面、xx4上11工作面。各回采工作面上覆存在延安组、直罗组及洛河宜君组砂岩含水层水，延安组、直罗组砂岩含水层属于弱富水含水层，将通过采动裂隙直接进入矿井，成为日常生产涌水的主要组成部分之一，但是由于其富水性较差，对工作面回采影响较小。洛河宜君组含水层水是矿井的主要涌水水源之一，洛河组含水层是区域内主要富水含水层，属于巨厚砂岩裂隙含水层，接受地表水和大气降水及侧

13、向径流的补给，富水性中等，可能会大量通过采动裂隙进入矿井，是矿井的主要水害因素。2.采空区积水目前回采的煤层埋深较大，根据资料，矿井周边未出现其它小煤窑采空区，因此无老窑水威胁。矿井东部与下沟煤矿相邻，南部与蒋家河煤矿相邻，北部与亭南煤矿相邻，根据矿井隐蔽致灾因素普查资料显示，矿井不存在邻矿采空区积水的威胁。2021年回采的40111工作面相邻40109工作面且上覆为41106工作面采空区、40204工作面相邻40202采空区、41213工作面相邻41211工作面采空区。在开采过程中，采空区积水的威胁来自两个方面：首先是上覆煤层采空区积水的威胁：4上煤采空区下开采4煤时，导水裂隙带甚至是垮落带

14、可发育至4上煤底部，进而导致4上煤的采空区积水大量涌入4煤巷道，使得矿井突水现象明显增多，尤其是靠近4上煤采空区低洼积水处时，这种现象更明显也更具威胁性；其次是采空区积水对同煤层相邻工作面的威胁：受采动影响，靠近采空区煤柱裂隙发育，造成相邻回采巷道顶帮渗水，对回采工作造成一定程度的影响。3.离层水害xxx矿多个工作面涌水表现出与区域其他矿井单独受洛河宜君组含水层水害影响不同的特点，其工作面涌水呈明显的脉冲型，瞬时水量大、持续时间短，类似于离层水害的特点。目前，该类水害特征发生的机理尚不明确，但是从出水水质特征分析可以确定其水源为洛河宜君组含水层。矿井多个工作面回采过程中均表现出该类水害特征，充

15、水强度高，水害威胁大。七、硫化氢1.硫化氢来源矿井中硫化氢的主要来源有：坑木等有机物腐烂;含硫矿物(如：黄铁矿、石膏等)遇水分解；矿物氧化和燃烧；从老空区和旧巷积水中放出；爆破工作产生。2.硫化氢灾害分析硫化氢有剧毒，不但能使人体血液缺氧中毒，同时对眼睛及呼吸道黏膜具有强烈的刺激作用，能引起鼻炎、气管炎和肺气肿。当空气中硫化氢浓度达到0.0001%时,就能嗅到臭鸡蛋味；达到0.01%时,强烈刺激眼睛及喉咙粘膜,并感到头痛、呕吐、乏力；达到0.05%时,经0.51.0 h就会严重中毒,失去知觉、抽筋、瞳孔变大,甚至死亡；达到0.1%时，短时间内死亡。硫化氢为窒息性气体，具有强烈的神经毒性，对粘膜

16、有强烈的刺激作用。短期内吸入高浓度硫化氢后出现流泪、眼痛、眼内异物感、畏光、视物模糊、流涕、咽喉部灼热感、咳嗽、胸闷、头痛、头晕、乏力、意识模糊等。部分患者可有心肌损害，重者可出现脑水肿、肺水肿。极高浓度(l000mg/m3以上)时，可在数秒内昏迷，呼吸和心跳骤停，发生闪电性死亡。高浓度接触眼结膜发生水肿和角膜溃疡;长期低浓度接触，引起神经衰弱综合征和植物神经功能紊乱(空气中硫化氢最高容许浓度为10mg/m3)。井下硫化氢主要来源于高含硫矿物,若积水中有硫化氢,在受到搅动时会释放出来,有些煤体中也会涌出硫化氢气体。硫化氢气体溶于水,生成氢硫酸。硫化氢气体可燃上限为45.5%,下限为4.3% ,

17、燃点为292。根据工作面采前、掘前瓦斯预抽钻孔内硫化氢气体浓度，41213工作面推采至1450m1200m、xx4上11工作面推采至1500m1200m时可能出现硫化氢气体。机电运输(一)供电系统1.地面架空线倒杆、断线、滑坡等引起的矿井停电。2.上级变电所故障引起的矿井停电。3.井下电气系统故障引起的变电所保护性停电。4.供电系统漏电，带电作业等导致人身触电事故发生。5.电气事故引发火灾或引燃、引爆瓦斯。(二)辅助运输系统1.无轨胶轮车(1)隔爆装置失爆可能引发瓦斯爆炸。(2)安全装置不全、制动装置性能不满足要求，造成撞人或追尾。(3)刹车试验不到位，造成运行过程中刹车失灵现象撞击管线或人员

18、。(4)井口车辆检查不到位，造成胶轮车带病运行。(5)司机未经过专业培训，违反行车规定损坏设备或伤及人员等。2.架空乘人装置(1)钢丝绳掉道，导致座椅脱绳砸伤或挂伤人员。(2)单绳轮磨损严重、磨钢丝绳，造成钢丝绳断裂，导致乘坐人员摔伤。(三)胶带运输机1.皮带摩擦浮煤或机械摩擦着火，且皮带烟雾保护失效，引发火灾事故。2.皮带跑偏、断带等，造成胶带巷行走人员受伤。(四)综采工作面拉移远距离供电电缆1.拉运过程滑道跑车，导致电缆拉脱，落地伤人。2.吊挂单轨吊钢丝绳断裂，单轨吊落地，电缆破皮，落地伤人。3.绞车未按要求固定，导致拉运过程中绞车伤人。4.钢丝绳出现断丝，超过规定，导致钢丝绳断裂伤人。(五)主通风机1.因设备、供电等故障引起的主扇停机，造成井下停风。2.供电、电控设备电气火花引起