矿井五大灾害的防治.ppt

1、矿井五大灾害的防治,李 昌 辉,概 述,矿井瓦斯的防治； 矿井矿尘的防治； 矿井火灾的防治； 矿井水灾及其顶板的防治,矿井瓦斯的防治,瓦斯的概念： 瓦斯：指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷。(煤层及其顶板围岩中所含的瓦斯叫煤层气）。瓦斯又有广义和狭义分之: 广义瓦斯：是指煤矿生产过程中，从煤岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。 狭义瓦斯：单独指甲烷（沼气）。,矿井瓦斯的防治,井下瓦斯的来源：从煤（岩）中涌出、井下放炮产生、发生事故、灾害时井下气体间反应生成等。 存在的状态：有游离状态和吸附状态两种。,游离状态,吸附状态,煤体,孔隙,煤体放大孔隙,矿井瓦斯的防治

2、,瓦斯的涌出形式：普通涌出和特殊涌出（瓦斯喷出和突出） 瓦斯涌出量的计算： 1、相对瓦斯涌出量：在生产条件下，平均日产1吨煤涌出的瓦斯量。（m3/t） 2、绝对瓦斯涌出量：是指矿井在单位时间内涌出的瓦斯数量。（m3/d）,矿井瓦斯的防治,矿井瓦斯的性质： 1、瓦斯无色、无味、无嗅、无毒，微溶于水，但有时同其它气体混合涌出会伴随苹果香味。 2、在标准状态下，瓦斯的密度为0.716kg/m3，是空气密度的0.554倍；扩散性极强，由高浓度区域向低浓度区域扩散，无风时会首先积聚在巷道上部；扩散后有不可逆性；扩散速度是空气的1.34倍。,矿井瓦斯的防治,瓦斯的危害： 1、矿井瓦斯遇到火源可以燃烧，当达

3、到一定浓度可以发生爆炸； 2、矿井瓦斯浓度的升高，空气中氧气的浓度将会降低，人会缺氧，严重时会窒息死亡。,矿井瓦斯的防治,瓦斯的检测 1、空气中的瓦斯只能依靠检测仪器测定。 2、瓦斯是伴随着煤的生成而产生的，煤矿生产过程中都会有瓦斯的涌出。 3、现在煤矿常用的光学甲烷检测仪，在有二氧化碳过滤器时，可以测出CO2、CH4的浓度；在任何情况下，都无法分辨CH4与CO、H2、C2H2及其他烯炔类气体，只能测定其混合物的影响，在CO、H2、C2H2及其他烯炔类气体浓度较高时，光学甲烷检测仪检测的读数无法反映CH4的真实情况。,矿井瓦斯的防治,检测的方法： 1、通过监测系统直接读出读数； 2、利用电子瓦

4、斯监测仪器读出读数； 3、用光学瓦斯检定器测定瓦斯浓度。（目前瓦斯检查员都还使用这种方法）,矿井瓦斯的防治,井下瓦斯检查和管理： 1、由于在井下瓦斯的涌出是不均匀的，所以对井下风流中瓦斯浓度的限制和处理要求是不同的。 例如：矿井总回风巷或一翼总回风0.75超过必须查明原因，进行处理，并报局总工程师。 采区回风巷流1.0超过必须停止工作，进行处理。 采掘工作面回风巷流1.0超过必须停止工作，进行处理。 采掘工作面风流1.0超过必须停止工作，进行处理。 放炮地点20米以内风流1.0达到时禁止放炮。,矿井瓦斯的防治,为了及时的发现问题，防止瓦斯事故的发生，必须建立严格的井下瓦斯检查、排放制度，以保证

5、井下工作地点风流的瓦斯浓度不超限。这些制度如下； 1、 瓦斯检查区域的划分。应根据井下的实际情况来划分瓦斯巡回检查的区域，要求每次巡回检查时间间隔不超过2.5小时，对某一地点的检查时间与规定的时间相差不超过20分钟。 2、 检查地点的确定。根据相关的规定结合井下的实际的情况来选定检查地点。,矿井瓦斯的防治,3、瓦斯检查工的交接班制度。交接班要签字作为证明，有问题要注明，在指定地点交接班，现场做到手拉手，你不来，我不走。 4、瓦斯检查的请示报告制度、审查制度。井下的瓦斯牌版和各种图表手册要及时记录，低瓦斯矿井每班至少检查瓦斯两次，汇报一次；高瓦斯每班至少检查三次 、煤与瓦斯突出矿井安排专职瓦检员

6、随时检查，汇报两次，发现异常情况及时汇报有关部门。做到“三对口” 。 矿井要建立瓦斯检查图表的逐级审查制度、通风区队要每天审查瓦斯图表，并在审查的图表上签字，注明审查意见，发现问题及时处理。矿长、矿总工程师应坚持每日审阅“瓦斯日报表”、 “通风调度日志”等，对重大问题应签署处理意见反馈给有关部门，并组织处理。当矿长、总工程师外出时，应委托副职代替审阅，不得间断。,矿井瓦斯的防治,矿井瓦斯等级划分及鉴定 划分依据：瓦斯绝对涌出量、相对涌出量。 划分等级及标准：q0-相对瓦斯涌出量 q-绝对瓦斯涌出量 1、低瓦斯矿：q0 10m/t 且 q 40m/min； 2、高瓦斯矿：qo10m/t 或 q

7、40m/min ； 3、煤与瓦斯突出矿；矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤与瓦斯突出，该矿井即为突出矿井，发生突出的煤层定为突出煤层。 4、规程134条规定：低瓦斯矿中， qo 10m/t或者有瓦斯喷出的个别区域为高瓦斯区，该区按高瓦斯矿井管理。,矿井瓦斯的防治,瓦斯爆炸的基本条件。理论上瓦斯爆炸的发生必须具备三个条件： 1、是瓦斯在空气中的浓度在爆炸界限内，一般为5%-16%； 2、是混合气体中氧气的浓度不低于12%； 3、是有足够能量的点火源(点火源很多：明火火焰、炙热表面和炙热气体、机械摩擦及撞击火花、电火花等。） 上述三个条件必须同时具备，缺一则不爆。,矿井瓦斯的防治,瓦斯爆炸的危害：

8、 1、产生高温； 2、产生高压； 3、伴随着有毒有害气体的产生。,矿井瓦斯的防治,瓦斯爆炸事故的原因分析。依据对以往瓦斯爆炸事故的统计，在引起瓦斯爆炸事故的原因中，除违章作业、违章指挥等现场管理因素外，安全生产技术措施不完善、不落实，安全技术水平不高是造成事故的主要原因。从瓦斯爆炸发生的地点看，绝大多数都发生在采煤工作面和掘进工作面，这类事故占事故总量的90%以上。从引起爆炸的火源看，以爆破火焰引燃居多，其它依次为明灯、电气失爆、撞击、吸烟和摩擦火焰等。,矿井瓦斯的防治,瓦斯积聚。即是指体积超过0.5m3的空间瓦斯浓度超过2%的现象。局部地点的瓦斯积聚是造成瓦斯爆炸的根源。对井下瓦斯状况的不了

9、解、矿井通风系统不合理布置、通风设施的毁坏等，都容易造成瓦斯积聚： 1、工作面风量不足引起瓦斯积聚； 2、通风设施质量差，管理不善引起瓦斯积聚； 3、串联通风、不稳定分支等引起的瓦斯积聚； 4、局部通风机停止运转造成的瓦斯积聚； 5、恢复通排放瓦斯时期容易造成瓦斯事故； 6、采空区及盲巷中积聚的瓦斯； 7、瓦斯异常涌出造成的瓦斯积聚； 8、巷道冒落空洞等的瓦斯积聚等等。,矿井瓦斯的防治,矿井瓦斯防治主要围绕着瓦斯浓度的积聚以及矿井火源的来源两方面研究，每一地区、每一矿井情况都是不一样的，对于不同的学员我们要采取不同的方法，但无论都要让他明确瓦斯的危害性，以及正确面对煤矿的瓦斯。,矿尘的防治,矿

10、尘：是指在煤矿井下悬浮在巷道中或者是已经沉落的所有矿物颗粒的总称。 分类： 1、按粉尘成份分：煤尘、岩尘、水泥粉尘等。 2、按粉尘的来源分：生产性粉尘和非生产性粉尘。 3、按粉尘对人的生理影响分：呼吸性粉尘、非呼吸性粉尘 4、按运动形态分：浮尘和落尘。浮尘与落尘在一定条件下可以互相转化。,矿尘的防治,呼吸性粉尘与非呼吸性粉尘 呼吸性粉尘的一般含义是：能被吸入人体肺泡的浮尘。否则为非呼吸性粉尘。 1、呼吸性煤尘：在评价作业场所粉尘状况时，游离二氧化硅含量低于10%，空气动力学直径小于7.07微米的粉尘。在评价作业人员接触粉尘状况时，游离二氧化硅含量低于5%，空气动力学直径小于7.07微米的粉尘。

11、（符合BMRC曲线的采样器） 2、呼吸性岩（矽）尘 在评价作业场所粉尘状况时，游离二氧化硅含量大于或等于10%，空气动力学直径小于7.07微米的粉尘。在评价作业人员接触粉尘状况时，游离二氧化硅含量大于或等于5%，空气动力学直径小于7.07微米的粉尘。（符合BMRC曲线的采样器） 3、呼吸性水泥粉尘 游离二氧化硅含量大于等于10%，空气动力学直径小于7.07微米的水泥粉尘。（符合BMRC曲线的采样器）,矿尘的防治,浮尘与落尘 浮尘是悬浮于矿井空气中的粉尘。 落尘是因自重而降落，沉积在巷道顶、帮、底板和物体上粉尘 浮尘和落尘会相互转化：当气温升高、风速加大、空气干燥时，落尘会转化为浮尘；反之，浮尘

12、便会转化为落尘。,矿尘的防治,矿井主要的尘源在采煤工作面、掘进工作面，煤、岩装运、装载点等。 1、采煤工作面：主要产尘工序：采煤机落煤、装煤、液压支架移架、运输转载、运输机运煤、人工攉煤，放炮及放煤口放煤等。产尘的机理：摩擦和抛落两种。其中摩擦为主要产尘机制。 2、综采放顶煤工作面产尘机制 煤尘产生可分为摩擦、抛落和摩擦和抛落相结合等三种方式。 主要产尘环节有采煤机落煤、放煤、移架、装煤和运煤五大工序。摩擦产尘发生在煤与煤、煤与岩石、煤与机械之间，是主要生成粉尘的机理；而抛落产尘是主要形成浮尘的机理。,矿尘的防治,3、掘进工作面产尘源 掘进工作面的产尘工序主要有：机械破岩（煤）、装岩、放炮、煤

13、矸运输转载及锚喷等。一般来说，掘进工作面所产生粉尘中的游离二氧化硅成分较多，对人的危害较大。统计资料表明，掘进工作面人员的尘肺病发病率较高与此有很大关系。 4、其它产尘源 巷道维修的锚喷现场、煤炭装卸点都是高浓度粉尘产生源，尤其煤炭装卸点瞬间的煤炭粉尘浓度甚至可达煤尘爆炸浓度界限，十分危险。 此外，地面煤炭装运、煤堆、矸石山等，在风力作用下，也将是高浓度粉尘产生地，对周围空气环境产生污染，影响人们健康和植物生长。,矿尘的防治,防治工作成绩 我国煤炭系统矽肺病的防治工作，经过多年的科研，取得了较大的成绩：一是煤矿职工矽肺发病年龄明显后移，50年代诊断出的病人平均年龄为4034岁，80年代病人平均

14、年龄为505岁；二是病人的病情有所减轻，死亡年龄后移，50年代病人的死亡年龄平均为42岁，80年代平均为6115岁。虽然目前还没有根治矽肺病的办法，但通过治疗可以减少肺气肿、气管炎、肺心病、肺结核等合并症，减轻病人的痛苦，病人寿命可延长和正常人一般。,矿尘的防治,病例分布特点： 据尘肺病统计资料表明：凡地质条件较差、开采方法落后、设备陈旧的矿区，尘肺病发病率高。 地方煤矿平均尘肺病率高于国有重点煤矿； 煤矿尘肺病人多的省是产煤大省； 尘肺病发病工种以采煤、掘进占多数。随着机械化的发展和各种防尘技术的应用，尘肺病发病有降低趋势，但目前纯采煤和主要采煤人员尘肺病发病率呈上升趋势。,矿尘的防治,尘肺

15、病的分类： 1、矽肺，又称硅肺，是人体长期或大量吸入含游离二氧化硅粉尘引起的，以肺部弥漫性纤维化为主的一种职业性尘肺病。 2、煤矽肺，生产中长期吸入大量煤、岩粉尘所引起的以肺纤维增生的疾病。是煤矿工人尘肺的最常见的一种类型。 3、煤肺病，是由煤尘引起的。多见于纯采煤工种。,矿尘的防治,尘肺病的发病原因 石英粉尘（即游离二氧化硅）是矽肺病发病的主要原因，在游离二氧化硅粉尘的作业环境，连续接尘时间长或粉尘浓度过量的环境条件，除肺脏的防御功能受到破坏外，大量的死亡含尘细胞堆积，在肺部形成伤痕组织矽肺病。 由于煤尘过量在肺内各部位的聚集和堆积，形成煤尘病灶。随着时间进展，网状纤维增生，并可能有胶原纤维

16、增生，最终形成煤尘纤维化煤肺病。,矿尘的防治,影响尘肺病的发病因素： 1、粉尘的成分 矿物成分、游离二氧化硅、化学性质；游离二氧化硅含量越高，危害越大，病变越快。 2、粉尘的分散度 即不同粒度粉尘所占的百分比，细小颗粒越多其分散度越高，对人的健康影响越大。5微米（50%）1微米（100%）。 3、粉尘浓度 某种粉尘只有当其浓度超过某一值时才可致病。 4、接尘时间 接触粉尘工作时间越长，尘肺病的发病率越高。 5、其它 生活习性、接触者的体质、民族等。,矿尘的防治,煤尘爆炸机理：煤尘爆炸是空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程。微细煤尘在外界高温作用下，放出可燃气体，在尘粒周围形成气体外壳，当外壳内的

17、气体达到一定浓度并吸收一定能量后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生尘粒的闪燃；闪燃产生的热量以分子传导和火焰辐射的方式传递给周围的尘粒，反应速度急剧增加，燃烧循环进行。,矿尘的防治,煤尘爆炸的危害 1、产生高温高压，伴随有很强的冲击波和声响； 2、产生大量的有毒有害气体，浓度可达24，甚至可达8。 煤尘爆炸的特征 1、是产生高温高压 2、是易发生连续爆炸 3、是煤尘爆炸有感应期（约40280毫秒） 4、是挥发分减少或形成“粘焦” 5、是产生大量的一氧化碳,矿尘的防治,粉尘检测是煤矿防尘日常工作的基本内容。 粉尘检测的目的： 1、检查防降尘措施的有效性； 2、评价作业环境粉尘污染程度、煤尘爆

18、炸性危险性； 3、作业人员受尘害状况。 其中前三项基本属于安全生产方面的内容，第四项属于劳动卫生方面的内容。,矿尘的防治,煤矿防尘管理作用：是取得矿井防尘效果、保障安全生产的重要措施。在防尘技术装备达到一定条件下，严格遵循粉尘管理相关法律、法规对预防煤矿工人的尘肺病发生，减少煤尘爆炸危险，控制粉尘的其他危害起到关键作用。,矿尘的防治,煤矿防尘管理的内容 煤矿防尘管理是取得矿井防尘效果、保障安全生产的重要措施。对减少尘肺病发生、减少煤尘爆炸危险、控制粉尘其他危害起到关键作用。 包括防尘机构、人员设置及组织系统、防尘技术措施及装备系统、粉尘浓度测定制度、相关检查制度等。,矿尘的防治,防尘管理的具体

19、规定 （1）机构设置及组织系统 井型100万t/a以上，设置防尘工区； 井型100万t/a以下，设置防尘分区或在通风防尘工区中设独立的防尘队，在采掘工区有专职防尘员； 有足够的专业队伍； 在组织上，明确分管矿长、总工程师直接抓防尘工作。 （2）防尘资金 用于防尘的资金按每生产1t原煤不少于0.3元计算。 （3）测尘人员和设备,矿尘的防治,综合防尘措施,减尘措施：湿式打眼、水炮泥、预湿煤体,降尘措施：包括各产尘点的喷雾洒水,通风除尘：全矿井通风排尘和局部通风除尘,个体防护：防尘帽、防尘面罩、防尘呼吸器,矿尘的防治,煤尘爆炸的条件： 1、煤尘本身具有爆炸性； 2、浮游煤尘具备一定的浓度； 3、必须

20、要有引爆火源的存在。 火源的来源有：电火花、放炮火花、摩擦撞击火花、明火。,矿井火灾防治,火灾发生有三个条件（即通常所说的燃烧三要素）：可燃物、热源和氧气。 矿井火灾：是指发生在煤矿井下或者是影响到井下安全的地面火灾统称为是矿井火灾。 矿井火灾的分类： 1、按火灾的发生地点分类：地面火灾、井下火灾； 2、按发火原因不同分类：外因火灾、内因火灾,矿井火灾防治,煤矿井下火灾的特点： 1、外部征兆不明显，难以早期发现； 2、井下空间有限，人员躲避和撤退困难，物资、设备也不易转移； 3、井下空间狭小，接近火区和扑灭火灾困难； 4、对沼气和煤尘爆炸危险的矿井，火灾的爆炸性气体提供了充分的热源，能引起沼气

21、、煤尘和火灾气体中的爆炸性气体的爆炸，造成恶性循环。,矿井火灾防治,矿井火灾的危害： 1、产生高温，烧坏设备、资源和直接造成人员伤亡； 2、产生大量一氧化碳等有害气体和烟雾，造成人员伤亡，这是火灾的主要威胁； 3、存在热源，易引起瓦斯、煤尘爆炸事故的发生； 4、为灭火救灾，需消耗、浪费大量的人、财、物力等,矿井火灾防治,引起外因火灾的热源： 1、机械能转化的热； 2、电能转化的热； 3、化学反应产生的热； 4、爆破火焰； 5、瓦斯、煤尘爆炸火焰等。 外因火灾危害：燃烧源高温，高温有毒烟流（中毒、爆炸），风流紊乱、逆转加剧上述危害。,矿井火灾防治,外因火灾治理难点 1、发展迅猛 比内因火灾更迅速

22、的预警、救灾 2、持续时间长 较纯爆炸、突出等更危险 3、长期、大范围风流紊乱 控风技术应用有效、但难度大 4、技术推广的难点 外因火灾几率小，控风设施日常维修、购置费用大,矿井火灾防治,外因火灾的预防 1、木料场、矸石山与进风井的距离不得小于80米； 2、每一矿井必须在地面设置消防水池和井下消防管路系统； 3、新建矿井的永久井架和井口房，或者以井口为中心的联合建筑，都必须用不燃性材料建筑； 4、进风井口和进风平硐都应装设防火铁门，如不设防火铁门时，必须有防止烟火进入井筒的安全措施； 5、井口房和扇风机房附近20米内，不得有烟火或用火炉取暖； 6、井筒、平硐、各水平的井底连接处及其井底车场，主

23、要绞车道和主要运输巷道、回风巷道的连接处，前后两段各五米范围内，及井下机电硐室，都必须用不燃性材料支护；,矿井火灾防治,7、井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉； 8、井下和硐室内不准存放汽油、煤油和变压器油； 9、每一矿井都必须在井上、下设置消防材料库； 10、井下爆破材料库、机电硐室、检修硐室、材料库、井底车场、以及采掘工作面附近巷道中，都应备有灭火器材，其数量、规格和存放地点，应在矿井灾变计划中确定； 11、每季度由矿长组织矿山救护队、消防队、通风部门和有关部门，分别对井上、下消防管路系统、防火门、消防器材库和消防器材的设置情况进行一次检查，发现问题，及时处理； 12、由地面直接引入井下的供电

24、线路、机车架线、轨道、管路及通讯线路等，都必须按规程有关规定搞好防雷电的安全装置；井下电缆以及机电设备，均应遵守规程有关规定，防止产生外因火灾电器热源。,矿井火灾防治,煤炭自燃火灾的发生、发展规律： 煤炭自燃发展过程：分潜伏期（低温氧化阶段）、自热期（快速升温阶段）、燃烧期 1、潜伏期 煤在常温下能吸附空气中的氧，并在煤的表面生成不稳定的氧化物，此时氧化放热量比较少，能及时放散，煤温并不升高，但煤重略有增加，煤被活化（化学活泼性增加），煤的着火温度降低。,矿井火灾防治,2、自热期： 经过潜伏期，煤的氧化速度加快，不稳定氧化物先后分解成水、二氧化碳、一氧化碳等，若来不及散发，煤温就逐渐升高，这一

25、段称为自热阶段。 3、自燃： 但煤温继续升高，达到某一数值临界温度（7080 ）以上，氧化速度急剧加快，大量产生热量，使煤温迅速升高，达到一定温度(着火温度)时，煤便着火燃烧，进入自燃阶段.,矿井火灾防治,煤的自燃倾向性和自燃发火性 1、煤的自燃倾向性 煤的自燃倾向性是指煤炭在常温下氧化自燃的可能性。它取决于氧化能力和物理特性。 2、自燃发火期 自燃发火期是指碎裂状态的煤从接触空气到发生自燃的间隔时间。一般以月为单位。,矿井火灾防治,煤炭自燃经常发生的地点 1、大量遗煤而未时封闭或封闭不严的采空区； 2、巷道两侧受压力破坏的煤柱； 3、巷道内堆积的浮煤或冒顶、垮帮处； 4、与地面老窑、古井等连

26、通处。 煤炭自燃的必要条件 1、煤本身具有自燃倾向性； 2、煤炭已破碎状态存在； 3、有连续的供氧条件； 4、氧化生成的热易于积聚。 消除或改变其中一个或多个条件，就可以防止和控制煤炭自燃。,矿井火灾防治,煤炭自燃经常发生的地点 1、大量遗煤而未时封闭或封闭不严的采空区； 2、巷道两侧受压力破坏的煤柱； 3、巷道内堆积的浮煤或冒顶、垮帮处； 4、与地面老窑、古井等连通处。,矿井火灾防治,煤炭自燃的早期识别与预报 1、人的直接感觉 视力感觉煤炭在氧化初期生成水，使巷道内湿度增加，出现雾气或巷壁、支架“挂汗”； 气味感觉煤在自热到燃烧过程中，将产生低温干馏产物（芳香烃），释放出煤油味、汽油味、松节

27、油味或焦油味，当闻到焦油味时，说明自燃已经发展到一定程度； 温度感觉从自热或自燃处流出的水或空气，其温度较正常时高，可为人的皮肤直接感觉； 生理感觉当人接近火源附近时，会感到头痛、闷热、目眩、恶心、四肢无力、裸露皮肤微痛、精神不振等不舒适感。,矿井火灾防治,2、测定矿内空气成分变化 煤的氧化过程是附近地区的空气中氧气浓度降低，二氧化碳含量增加，并先后出现一氧化碳和其他碳氢化合物。如果井下空气中连续不断地出现一氧化碳，其浓度随时间的延长而逐渐增加，这就是煤炭自燃的早期预兆。 3、测定空气和围岩温度 测温法是一种为及时准确地掌握自然发展动态和自燃区位置的补充方法，可用普通温度计在钻孔中测定。,矿井

28、火灾防治,煤炭自燃火灾的预防（五种） 一、正确选择开拓系统和开采方法； 二、通风措施；通风不良，通风系统紊乱，漏风严重的地点容易自燃。 三、利用调节风压法防火 四、预防性灌浆 五、阻化剂防火 六、惰性气体防火 七、胶体防火,矿井火灾防治,一、正确选择开拓系统和开采方法； 1、选择合理的巷道布置与开采顺序 2、选择合理的采煤方法 3、提高回采率加快回采进度 二、通风措施； 通风不良，通风系统紊乱，漏风严重的地点容易自燃。 1、选择合理的通风系统 2、结合开采方案和开采顺序，选择合理的通风方式 3、正确选择通风构筑物的设置地点,矿井火灾防治,三、利用调节风压法防火 1、调节风压法 （均压法） 防火

29、的实质是设置调压装置或调整通风系统，以降低漏风风路两端的风压差，减少漏风，达到抑制自燃的目的。 2、调节风压的形式（封闭式和敞开式） 封闭式调节风压：是封闭区进、回风两端的密闭处风压差趋于零，封闭区内风流停止运动，从而实现预防火灾的发生。 敞开式调节风压：对正在回采的工作面，在其采空区出现自燃现象，火灾气体涌入工作面影响生产时，通过提高工作面的风压，减少往采空区漏风，抑制自燃发展，使火灾气体不涌入工作面，从而保证工作面正常生产。,矿井火灾防治,四、预防性灌浆 灌浆系统；集中灌浆和分散灌浆。 灌浆方法：随采随灌和采后灌浆。 五、阻化剂防火 矿井有效的阻化剂有：消石灰、氯化钙、食盐和水玻璃；某些工

30、业废料如纸浆废液和石油副产品碱乳浊液等。 六、惰性气体防火 七、胶体防火,矿井火灾防治,发生火灾时的行动原则 1、所有人员都要严守纪律、服从命令、沉着冷静，采取一切可能的方法直接灭火，同时迅速报告调度室。 2、矿值班员接到报警后，按灾变计划的规定，通知矿山救护队、及其他有关人员，并通知受火灾威胁的人员撤离危险区。 3、在现场的人员和领导按照灾变计划的规定，组织现场人员应着新鲜风流选择安全避灾路线有序地撤离危险区。并立即戴上自救器，尽快通过附近风门进入新鲜风流中。 4、指挥部成员接到电话后，按照灾变计划所定的职责，迅速组织、指挥抢救，要根据变化情况及时提出处理火灾的方案；救护队长必须参与救灾方案

31、的制定，并及时下到井下基地，把井下情况及时报告指挥部； 5、要组织好后勤工作，救灾物资要随时保证。,矿井火灾防治,矿井火灾的灭火方法:,直接灭火：用火、灭火器,隔绝灭火：密闭,联合灭火,矿井火灾防治,用水灭火时应该注意的事项： 1、必须保证灭火地点充足水源； 2、灭火时必须从火源外延向中心喷水； 3、用水灭电类火灾时必须先断电； 4、不宜用水灭油类火灾； 5、灭火时必须由专人随时检查瓦斯、一氧化碳浓度 6、保证矿井正常的通风；,矿井水灾及其顶板灾害防治,矿井水的来源：地表水和地下水。 矿井突水前的预兆：1、煤壁“出汗”或变潮、松软； 2、出现滴、淋水现象，且淋水变大； 3、煤壁“挂红”，H2S

32、浓度增大； 4、工作面温度降低或出现雾气； 5、出现水射流或听到“嘶嘶”声，有害气体浓度增大； 6、支架变形，发生片帮、冒顶或地臌。,矿井水灾及其顶板灾害防治,地表水害防治 （一）、防治措施 总原则：采取井下着眼、地面着手的方针，防、排、治措施相结合。具体如下： 1、力争掌握详尽的矿区水文地质资料，井筒、工业广场建在历年最高洪水位之上（设）； 2、近山区，以蓄为主，蓄防结合（挡）； 3、矿区外围，以防为主，排放、隔垫相结合（排）； 4、矿区内部，以导为主，导排结合（导）。,矿井水灾及其顶板灾害防治,（二）、危险区的确定和预防 1、认真分析矿区实情，事前圈定危险区，采取相应的截洪、排洪等抗灾防洪

33、措施； 2、防人为的堆矸积水成灾事故； 3、泄洪涵洞和沟渠安全可靠，避免进危险区； 4、进行必要的钻探，分析补水条件和水源； 5、物探、钻探相结合，探明老窑和岩溶裂隙分布情况，采取相应的防水措施。,矿井水灾及其顶板灾害防治,（三）、滑坡泥石流的防治 1、滑坡泥石流是指在山坡地段，在一定自然、人为条件下，使大量土石体在重力作用下沿一定的软弱面整体下滑的现象。 2、滑坡泥石流的危害：破坏地表建筑，造成人员伤亡，改变地形地貌，阻塞水系沟渠，引发其它灾害。 3、形成滑坡的原因条件 （1）地貌、（2）岩层、（3）构造、 （4）气候、（5）地表、地下水作用 （6）地震、（7）人为因素等,矿井水灾及其顶板灾

34、害防治,老窑水害的防治 （一）、防治的必要性 （1）、资料缺乏，防不胜防；（2）、损失惨重，物毁人亡；（3）、灾害繁多，全国煤矿。 （二）、防治的技术思路 防老窑水要解决好七个问题： 1、克服麻痹侥幸，避免疏忽大意 （1）、煤矿探防水必须有专人负责； （2）、始终坚持“有疑必探，先探后掘”原则； （3）、老窑水小也不能大意，必须制定安全措施；,矿井水灾及其顶板灾害防治,2、认真分析老窑水调查资料 （1）、调查认真、细致、实事求是； （2）、本着“留有余地，以防万一”原则，在有关图纸上圈出积水线，再外推50150m划定探水线；大片积水区，还要外推50100m确定警戒线；上述资料和“三线”要经过逐

35、级审定，作为防治水的依据。,矿井水灾及其顶板灾害防治,3、制定合理有效的防治对策 1）、当老窑水和地表水、强含水层贯通时，应采取“先隔后放”，先留防水煤柱，时机成熟再放水。 2）、因地制宜，制定合理有效的探放水设计。水深、水量大，采用隔离式探放水措施，做到远探远放； 3）、探放水本身存在危险，所以应事先考虑设置水闸门、防水墙、安全撤离通道和两个以上安全出口，确定适当的放水量和放水时间； 4）、及时了解采掘工程与老窑关系的变化，警惕远、近水灾的出现。,矿井水灾及其顶板灾害防治,4、严密组织探水掘进 探水孔必须在前、顶、帮、底都要布置，按规程规定确定孔的参数。探水掘进注意事项： 1）、探水眼的方位

36、、倾角、必须保证准确无误 2）、探水眼要按设经过耐压试验的套管和水阀门，一旦探透可控制 3）、探水巷工作面、顶、帮必须加强支护，钻机必须安装牢固； 4）、探水地点做到“四有”，即有避灾路线，有警报信号装置，有检测瓦斯制度，有安全操作规程。,矿井水灾及其顶板灾害防治,5、特别注意近探近放和贯通积水区 严重性：稍有不慎，水灾即发。 6、重视本矿采空区废巷积水探放 严重性：普遍存在，极易麻痹。（如94年六道弯溃浆死亡17人事故；教材44页事故） 7、钻、物探相结合 钻探误工耗时，但准确度高，物探省工省力，但准确度差。一般以钻探为主，辅以物探。,矿井水灾及其顶板灾害防治,井下探放水 （一）、探水的目的

37、 1、查明顶、底、帮及前方的水情； 2、有效地防治水灾。 （二）、探水的原则 “有疑必探，先探后掘”。 下列情况必须探水：,矿井水灾及其顶板灾害防治,井下探放水地区 1、接近水区、老（小）窑时； 2、接近含水层、导水层、含水裂隙、溶洞、陷落柱时； 3、打开隔离煤柱放水前； 4、接近可能与河、海、湖、池、井等相通的裂隙，裂隙带发育时 5、接近可能涌水的钻孔时； 6、采动影响范围内的含水层、隔水层厚度不清，有危险时； 7、接近有水、稀泥灌浆区时； 8、水文地质条件复杂，采掘有突水预兆或情况不明时； 9、接近其他涌水地段时。,4、煤层顶板和底板 （1）顶底板按位置分（如图示） 老顶 直接顶 伪顶 煤

38、层 直接底 老底,砂岩或石灰岩，坚硬、韧性、不易垮落,粉砂岩或页岩，不坚硬、脆、易垮落,薄而脆、极易垮落,粘土页岩，松软、膨胀,石灰岩或砂岩、较坚硬,（2）按顶板硬度分 坚硬顶板 中等坚硬顶板 松软顶板 破碎顶板 （3）作用 确定顶板支护方式，选择采空区 处理方法,二、矿井地质构造,井田范围内褶皱、断层、节理和层 间滑动等地质结构形态的统称。 （一）褶皱构造,背斜,向斜,褶曲,褶曲,褶皱构造的要素,轴面,核部,翼部,翼部,核部,翼部,背斜,向斜,褶皱构造的种类,a,b,c,d,e,a-直立褶曲 b-斜歪褶曲 c-倒转褶曲 d-平卧褶曲 e-翻转褶曲,（二）断层构造,1、断层要素,走向,倾向,断

39、层线,断层面,断层倾角,倾,斜,线,2、断距,c,a,d,e,f,b,d,g,h,i,n,3、断层分类,正断层,逆断层,平移断层,4、陷落柱形成的过程,A-石灰岩中发育的溶洞,B-溶洞逐渐扩大,C-陷落柱形成,矿井水灾及其顶板灾害防治,基本概念 1、矿山压力（矿压） 由于地下采掘活动而在井巷、硐室及采煤工作面周围煤、岩体中和其中的支护物上引起的力，称为矿山压力，简称矿压。 2、矿山压力显现（矿压显现） 在矿山压力的作用下，围岩、煤体和各种人工支撑物中产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现。,老顶,直接顶,煤层,采矿开挖空洞,顶板岩石下沉变形、破坏，支撑物受压,3、矿山压力显现示意图,矿山压力显

40、现,第一节 采空区上方岩层移动,概述 地下采煤过程中，随着采空区扩大，采空区上方顶板岩石必然垮落、碎胀、堆积、充填采空区，如果面积扩大，上部岩石移动的范围也相应地增大。当采空区面积达到一定范围时，岩层移动就会波及地表，从而引起地表下沉，形成地表移动盆地，危害其上部建筑物。,一、采空区上方岩层移动,a,a,b,c,d,A,B,C,b,C,b,3,2,1,A-煤壁支撑影响区 ab,B-离层区 bc,C-重新压实 cd,1-冒落带 2-裂隙带 3-弯曲下沉带 a-支撑影响角,二、裂隙带岩层的平衡结构,1、初次垮落步距 采空区进行初次放顶，直接顶开始垮落，此时直接顶的垮距为初次垮落步距。 2、各类顶板

41、的垮落步距 不稳定顶板： 直接顶垮落步距L小于8米。 中等稳定顶板：直接顶垮落步距L9-18米。 稳定顶板： 直接顶垮落步距L19-25米。 坚硬顶板： 直接顶垮 落步距L大于25米。,A,A,A-A,根据老顶的x形破坏特点，破断的岩块互相挤压形成水平力，圆弧形破坏形成摩擦力，岩块间的 咬合是一个立体咬合关系。这样 形成了三铰拱形平衡关系。,第二节 采煤工作面矿山压力显现基本规律,一、采煤工作面周围支撑压力分布,a,b,c,a-应力增高区 b-应力降低 区 c-应力不变区,二、采煤工作面初次来压和周期来压,（一）老顶的初次来压 随着工作面推进还可能形成四、五不同数量岩块的咬合平衡，直到岩块间的

42、咬合关系不能满足平衡关系为止。此时，老顶的失稳将对工作面带来严重的矿山压力显现，甚至危及生产和人身安全，形成老顶的初次来压。初次来压是工作面矿山压力显现的重要现象，衡量其指标是来压强度和初次来压步距。顶板坚硬、直接顶薄的工作面初次来压强度大、来压步距大。 初次来压特征：老顶初次来压比较突然。来压前回采工作空间上方的顶板压力比较小。因而往往容易使人疏忽大意。初次来压时，老顶垮距比较大，影响的范围也比较广，工作面易出现事故。,老顶初次来压对工作面的影响较大，因此必须掌握初次来压步距的大小，以便及时采取对策。在来压期间，必须加强支架的支撑力，尤其要加强支架的稳定性。一般可以采用木垛、斜撑等特种支架加

43、强回采工作空间的支护。 老顶来压前，回采工作面的顶板压力并不大。但煤壁内的支承压力却达到了这种情况下的最大值。所以，煤帮的变形与塌落（片帮），常常是预示工作面顶板来压的一个重要标志。,(二)周期来压 随着回采工作面的推进，在老顶初次来压以后，裂隙带岩层形成的结构，将始终经历“稳定-失稳-再稳定”的变化，这种变化将呈现周而复始的过程。由于结构的失稳导致了工作面顶板的来压。这种来压也将随着工作面的推进而呈周期性出现。因此，由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压。 周期来压的主要表现形式是：顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱所受的载荷普遍增加；有时还可能引起

44、煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象。如果支柱参数选择不合适或者单体支柱稳定性较差，则可能导致局部冒顶、甚至顶板沿工作面切落等事故。,图3-3-2 放顶煤开采技术 由于放顶煤开采的支架上方存在一层厚而破碎且随采随放的顶煤，因而与分层开采相比，其矿压显现也有一些其自身的特点,三 、放顶煤工作面矿山压力显现特征,支承压力,损伤和破坏的顶煤,冒落的松散顶煤,放顶煤开采时，一次性采出厚度增大，直接顶的垮落高度成倍增加，并且与煤层的采出厚度显著相关。综放开采时，采场上方仍可形成稳定的砌体梁式老顶结构，但其形成的位置相对远离采场，其稳定性也发生了相应的变化。 顶煤运移规律及对矿压显现有显著影响。支架

45、上方的顶煤经过了支承压力作用发生了破碎，刚度降低，但破碎程度与顶煤强度，裂隙分布和支承压力分布情况等有关，坚硬顶煤的运移始动点距煤壁距离较小，累计位移量较小，顶煤的破碎效果较差，传递上覆岩层作用的能力较强，则表现出的矿压显现明显。,支承压力分布区前移。放顶煤开采时，工作面前方的支承压力区距煤壁距离较大，发生前移。对软煤而言，支承压力峰值点距煤壁距离较硬煤的大，峰值小，分布平坦。 支架工作阻力变化不大。放顶煤工作面的支架阻力不大于单一煤层或分层开采的顶分层工作面的支架工作阻力。来压的动载系数也没有明显变化，支架以初撑和一次增阻工作状态为主。前柱工作阻力普遍大于后柱，一般为10 - 15%。对于软

46、顶煤而言，顶煤的破碎和放出较充分，支架顶梁后部上方的顶煤较少，不利于传递上覆岩层的作用，因此相对硬顶煤而言，支架前柱的工作阻力大于后柱的工作阻力这一特点表现的更明显。,四、 影响矿山压力显现的基本因素,断层与褶曲,挤压带与破碎带,节理、裂隙,煤层倾角,开采深度,上部煤层残留煤柱,工作面推进速度,采高与控顶距,（一）地质因素,（二）生产技术因素,第三节 采区巷道矿山压力显现的基本规律,移动速度曲线,移近量曲线,（一）采区巷道变形破坏的基本规律,巷道掘进阶段（）掘进巷道仅对小范围岩体造成扰动，故一般情况下矿压显现不会很剧烈.,第三节 采区巷道矿山压力显现的基本规律,移动速度曲线,移近量曲线,（一）

47、采区巷道变形破坏的基本规律,无采掘影响阶段（）顶底板移近速度比掘进期间要小得多，故巷道基本上处于稳定状态.,第三节 采区巷道矿山压力显现的基本规律,移动速度曲线,移近量曲线,（一）采区巷道变形破坏的基本规律,采动影响阶段（）采动影响是由于回采工作引起围岩应力再次重新分布而造成的。这阶段中矿压显现也最强烈。.,第三节 采区巷道矿山压力显现的基本规律,移动速度曲线,移近量曲线,（一）采区巷道变形破坏的基本规律,采动影响稳定阶段（）这是巷道围岩经受一次采动影响后重新进入相对稳定的阶段，故其围岩移动特征基本上与无采掘影响阶段类似。.,（二）采区巷道变形与破坏的基本形式,1、巷道顶板的变形与破坏 顶板规

48、则冒落：形成拱形冒落。 顶板不规则冒落：在水平或缓斜埋藏的层状结构岩体中，形成阶梯形冒落空洞。 顶板弯曲下沉：巷道垮度较小时，顶板弯曲下沉。 2、巷道底板变形与破坏 底板塑性鼓胀：底板为黏土质岩石，在底压作用下、产生塑性变形，有水的作用更为严重。 底板鼓裂：在硬黏土质岩石中，因塑性变形而导致岩层破裂。,3、巷道两帮变形与破坏 巷道两帮鼓帮：常出现在两帮中间或底部。 巷帮开裂或破坏：急倾斜片岩，如板岩、砂质页岩。 巷帮小块危岩滑落或片帮：断层带、构造破碎带。 4、其它变形与破坏 巷道大型冒顶或片帮。 巷道鼓帮和鼓底。 巷道断面全面收缩和闭合。,二、影响巷道变形破坏的主要因素,1、自然因素 （1）

49、围岩性质及其构造 （2）巷道埋藏深度 （3）煤层倾角 （4）地质构造因素 （5）水 （6）时间因素,2、开采因素 （1）回采工作面状况 （2）巷道保护方式 （3）巷道断面形状、 大小、掘进 方式、支护 类型等,第三章 顶板灾害致因及防治,顶板事故是频发事故。九十年代前占事故的75%。随着综采技术普及，顶板事故仍占到煤矿事故的40%，顶板事故是煤矿生产的主要灾害之一。 冒顶的分类 按冒顶范围分：大面积冒顶和局部冒顶。 按力学原因分：压垮型冒顶、漏垮型和 推垮型冒顶。,垮落带老顶岩块压坏采场支架,2、致因：,冲击压坏支架,垮落带老顶岩块 冲击压坏采场支架,3、预防措施,采场支架的支撑力应能平衡直接

50、顶及老顶岩层的重量; 采场支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层; 采场支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求; 遇到平行工作面的断层时： （1）如果工作面支护是单体支柱，当断层刚露出煤壁时，在断层范围内就要及时加强工作面支护（最好用木垛），不得采用正常回柱法; 要扩大控顶距，并用木支柱替换金属支柱，待断层进到采空区后再回柱; （2）如果工作面支护是液压自移支架，若支架的工作阻力有较大的富裕，则工作面可以正常推进，若支架的工作阻力没有太大的富裕，则应考虑使工作面与断层斜交或在采空区挑顶的措施过断层。,二. 厚层难垮顶板大面积切冒,发生的条件：整体厚层硬岩层顶板（如砂岩、砂砾岩、砾岩等其分

51、层厚度大于56米）时，它们要悬露几千平方米、几万平方米，甚至十几万平方米才冒落。这样大面积的顶板在极短时间内冒落下来，不仅由于重量的作用会产生严重的冲击破坏力，而且更严重的是会把已采空间的空气瞬时挤出，形成巨大的暴风，破坏力极强。 预兆：顶板断裂声响的频率和音响增大；煤帮有明显受压与片帮现象；底板出现底鼓或沿煤柱附近的底板发生裂缝；上下平巷超前压力较明显；工作面中支柱载荷和顶板下沉速度明显增大；有时采空区顶板发生裂缝或淋水加大。,预防措施：（1）顶板高压注水 （2）强制放顶,三. 漏垮型冒顶的致因及防治,致因：由于煤层倾角较大，直接顶又异常破碎，采场支护系统中如果某个地点失效发生局部漏冒，破碎

52、顶板就有可能从这个地点开始沿工作面往上全部漏空，造成支架失稳，导致漏垮型工作面的冒顶。,预防漏垮型冒顶的措施：选用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力与可缩量；顶板必须背严实；严禁放炮、移溜等工序弄倒支架，防止出现局部冒顶。,工作面漏垮示意图,四. 复合顶板推垮型冒顶,复合顶板的特征： （1）煤层顶板由下“软”上“硬”不同岩性的岩层组成； （2）“软”、“硬”岩层间有煤线或薄层软弱岩层； （3）0.5m下部“软”岩层的厚度3.0m。,下位软岩层离层断裂,复合顶板推垮型冒顶的机理： (1)支柱的初撑力小，软硬岩层下沉不同步，软快而硬慢，从而导致软岩层与其上部硬岩层离层; (2)下位软岩断裂

53、出六面体 的原因: 1)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；2)巷道布置原因：即在工作面开采范围内存在沿走向或沿倾斜的旧巷，下沉、断裂；3)支柱初撑力低：由于支柱初撑力低，导致下位软岩层沿煤帮断裂。,预防措施 1、应用伪倾斜工作面并使垂直工作面方向的向下倾角达4060; 2、掘进上下平巷时不破坏复合顶板; 3、工作面初采时不要反推; 4、控制采高，使软岩层冒落后能超过采高; 5、尽量避免上下平巷与工作面斜交; 6、灵活地应用戗柱戗棚，使它们迎着六面体可能推移的方向支设; 7、在开切眼附近于控顶区内，系统地布置树脂锚杆; 但是，在采用这个措施时应考虑采场中打锚杆钻孔的可能性和

54、顶板硬岩层折断垮落时，由于没有已垮落软岩层作垫层，来压是否会过于强烈。,其他： 第一，在使用摩擦支柱和金属铰接顶梁的回采工作面中，用拉钩式连接器把每排支柱从工作面上端至工作面下端连接起来，由于在走向上支架已由铰接顶梁连成一体，这就在采场中组成了一个稳定的可以阻止六面体下推的“整体支架”。 第二，必须提高单体支柱的初撑力，使初撑力不仅能支承住顶板下位软岩层，而且能把软岩层贴紧硬岩层，让其间的摩擦力足够阻止软岩层下滑，从而支架本身也能稳定。,第二节 局部冒顶事故的致因及防治,一靠煤壁附近的局部冒顶,顶板分割成游离岩块，极易发生脱落，在采煤机采煤或爆破落煤后，如果支护不及时，这类游离岩块可能突然冒落

55、砸人，造成局部冒顶事故。,（一）、靠煤壁附近的局部冒顶的原因 1、直接顶被密集裂隙切割，形成了游离岩块； 2、采高过大，老顶来压时，煤壁片帮，扩大了无支护空间； 3、放顶煤开采，顶煤破碎。,（二）、靠煤壁附近的局部冒顶事故的预防,、单体支柱工作面： 采用能及时支护悬露顶板的支架，如正悬臂交错顶梁支架，正倒悬臂错梁直线柱支架等，提高支柱的初撑力。在金属网下，可以采用长钢梁对棚迈步支架。 炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽量避免崩倒支架。 尽量使工作面与煤层的主要节理方向垂直后斜交，避免煤层片帮。煤层一旦片帮，应掏梁窝超前支护，防止冒顶。,、综采工作面 支架设计上，采用长侧护板，整体顶梁，内伸缩式

56、前梁，增大支架向煤壁方向的水平推力，提高支架的初撑力； 工艺操作上，采煤机过后，及时伸出伸缩梁，及时擦顶带压移架，顶梁的俯视角不超过70。当碎顶范围较大时（比如过断层破碎带等），则应对破碎直接顶注入树脂类粘结剂使其固化，以防止冒顶。,正倒悬臂错梁直线柱支架布置,正悬臂交错顶量支架,二采场两端的局部冒顶,1、单体支柱工作面 原因：两端机头机尾处，暴露的空间大; 支承压力集中; 巷道提前掘进; 引发了巷道周边的变形与破坏。经常要进行机头机尾的移置工作，拆除老支柱支设新支柱时，碎顶可能进一步松动冒落。随着回采工作面的推进，要拆掉原巷道支架的一个棚腿，换用抬棚支承棚梁，在这一拆一支之间，碎顶也可能冒落

57、。 预防：在机头机尾处各应用四对一梁三柱的钢梁抬棚支护（即四对八梁支护），每对抬棚随机头机尾的推移迈步前移；或在机头机尾处采用双楔铰接梁支护。在工作面与巷道相连处，宜用一对抬棚，迈步前移，托住原巷道支架的棚梁。此外，在采场两端还可以采用十字铰接顶梁支护系统以防漏冒。 在超前工作面10米以内，巷道支架应加双中心柱，超前工作面1020米，巷道支架应加单中心柱以预防冒顶。,顶板中游离岩块旋转推倒支架,三放顶线附近的局部冒顶 放顶线附近的局部冒顶主要发生在使用单体支柱的工作面。放顶线上支柱受力是不均匀的，当人工回拆“吃劲”的柱子时，往往柱子一倒下顶板就冒落，如果回柱工来不及退到安全地点，就可能被砸着而造成顶板事故。,2、综采工作面 如果工作面两端没有应用端头支架，则在工作面与巷道相连处，需用一对迈步抬棚。此外，超前工作面20米内的巷道支架也应以中心柱加强。,当顶板中存在被断层、裂隙、层理等切割而形成的大块游离岩块时，回柱后游离岩块就会旋转，可能推倒采场支架导致发生局部冒顶，在金属网假顶下回柱放顶时，由于网上有大块游离岩块，也可能会发生上述的因游离岩块旋转而推