煤矿顶板灾害预警与防治技术课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,99/04,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,煤矿顶板灾害预警与防治技术,主要内容,顶板灾害严峻形势,顶板灾害主要诱因分析,顶板灾害防治思路,顶板灾害防治途径,顶板灾害监测预警装备,应用情况,一点认识,一、顶板灾害严峻形势,我国煤矿顶板事故总起数和总死亡人数一直处于各类事故之首。,“十一五”期间，顶板事故发生起数和死亡人数分别占事故总起数和死亡总人数的,52.9%,和,38.1%,；,“,十一五,”,期间全国煤矿事故按类别统计表,事故类别,2006,年,2007,年,2008,年,2009,年,2010,年,事故起数,死亡人数,事故起数,死亡人数,事故起数,死亡人数,事故起数,死亡人数,事故起数,死亡人数,顶板,1633,1902,1299,1518,1032,1222,805,939,702,829,瓦斯,327,1319,272,1084,182,778,157,755,145,623,机电,94,93,90,86,106,109,97,97,71,78,运输,467,517,409,453,348,400,285,319,246,281,放炮,78,90,69,77,39,55,45,75,34,37,水害,100,417,63,255,59,263,47,166,38,224,火灾,7,26,10,72,11,111,4,31,12,168,其它,239,382,209,241,177,277,176,249,155,193,合计,2945,4746,2421,3786,1954,3215,1616,2631,1403,2433,事故类别,事故起数,死亡人数,顶板,567,665,瓦斯,119,533,机电,57,57,运输,239,279,放炮,32,35,水害,44,192,火灾,4,34,其它,139,178,合计,1201,1973,2011,年全国煤矿事故统计表,2011,年各类事故起数所占比例,2011,年各类事故死亡人数所占比例,4,起，,28.6%,12,人，,24.0%,6,起，,42.9%,23,人，,46.0%,2,起，,14.3%,8,人，,16.0%,2,起，,14.3%,7,人，,14.0%,2011,年较大顶板事故按发生地点统计,序号,矿名、工作面名称,支架工作阻力,/kN,压架情况,1,华能扎赉诺尔铁北矿、灵泉矿,8000,多次压架,2,神东集团榆家梁矿,10600,多次压架,3,同煤塔山矿,8102,、,8103,综放面,13000,频繁压架,4,伊泰纳林庙一号井,/,酸刺沟矿,6800/15000,多次压架,5,新汶龙固煤矿,1301,综放面,11000,多次压架,6,皖北煤电祁东煤矿,6130,，,7130,工作面，采高,2.6m,。,4400,多次频繁压架,近年来发生的压架事故,传统观念认为顶板事故主要发生在支护不合格的地方中小煤，近年来，随着煤矿开采装备水平的提高，支架支护阻力显著提高，部分煤矿支架工作阻力超过,15000KN,，国有大型煤矿依然频繁发生压架事故。实践证明，顶板事故的发生呈现新特点，不仅要开展科学系统的矿压理论研究，更要加强监测与管理。,顶板事故形势严峻，呈现新特点,支架低头压死状态,支架前端台阶下沉冒顶情况,巷道冒顶,冲击地压,支架立柱穿入顶梁,2,顶板灾害主要诱因分析,煤层开采条件（埋深、煤层厚度、倾角、构造、煤岩体强度）,采煤方法（房柱式、炮采、普采、综采，大采高综采、综放开采、分层开采）,装备水平（采掘面机械化程度、支护方式及强度）,采掘工作面布置（应力集中）,操作、管理水平,1981,2004,年国有重点煤矿采煤机械化程度与百万吨死亡率间关系,（摘自,中国工程院咨询项目“煤矿灾害防治的技术与对策”,）,三、顶板灾害防治总体思路,了解对象,优化设计,监测预警,及时治理,四、顶板灾害防治主要途径,（,1,）了解顶板控制对象，评价顶板危险性,基础参数：,了解开采条件、进行煤岩体物理力学性质测试、地应力测量及冲击倾向性鉴定；,精细地质勘探：,采掘面构造超前探测，预测矿压显现强度，评价顶板灾害发生危险性（采掘过程中发生片帮、冒顶、切顶、压架、冲击地压等）。,巷道超前构造探测,(MSP),KDZ1114-6B30,MPT,MPT,MPT,MWP,回采面超前探测装备,PASAT M,便携式微震监测仪,回采面超前探测结果,图,1,纵波波速,CT,反演切片图（单位,m/ms,）,四 顶板灾害防治主要途径,（,2,）优化设计，防范顶板灾害,优化采区布置与采掘接替，避免形成大的应力集中与动压叠加；,合理支护方式及支护强度,；,针对顶板危险性评价结果，对危险区域制订顶板灾害监测方案和防治预案。,四、顶板灾害防治主要途径,（,3,）对顶板灾害危险区域实时监测与预警,采用最新开发的,KJ21,顶板灾害监测预警系统对危险区域进行在线实时监测,。,建立“顶板灾害监测预警平台”，建立统一数据中心和展示平台,，,消除信息壁垒和信息孤岛，实现顶板灾害监测信息的互联、互享、互动。,四、顶板灾害防治主要途径,（,4,）及时对顶板灾害进行解危,检修支架供液系统、提高初撑力、提高支护效率；加强推进速度、降低矿压显现强度；及时、擦顶移架，改善回采工艺等；,坚硬顶板处理、破碎顶板加固、个体防护（如冲击地压、大倾角,-,急倾斜工作面防飞石伤人）、卸压解危（大面积顶板来压、冲击地压）、加强巷道支护。,坚硬顶板弱化处理,支架工作阻力曲线,心电图曲线,工作面推进速度,初撑力合格率,来压步距及强度,立柱窜液或损坏,安全阀开启率,支架支撑效率,。,加强监测预警是顶板灾害防治的重中之重。,五 顶板灾害监测预警装备与技术,普通矿压监测系统,微震监测系统,地音监测系统,KJ21,顶板与冲击地压监测系统及预警平台,国内普通矿压监测系统存在的问题,矿井顶板灾害的发生具有瞬间性，目前国内矿压监测系统循检时间一般为,5,30min,，无法全部捕捉到准确的灾害先兆信息，不是严格意义上的顶板灾害监测系统。,采矿所开发了以,KJ21,顶板与冲击地压监测系统为核心的“顶板灾害监测预警系统及预警平台”。,2012,年采矿所主持完成的“矿井顶板灾害监测系统研究与应用”,项目获中国煤炭工业科技进步二等奖；,2013,年,3,月，我所完成的“基于无线传感网络的高可靠性顶板灾害监测系统”被专家鉴定为“国际领先水平”。,KJ21,顶板与冲击地压监测系统简介,工作面支架阻力监测,支架状态监测,巷道离层监测,煤岩应力监测,巷道锚杆锚索受力监测,巷道变形监测,视频监测,光纤环网,无线通讯系统,KJ21,系统硬件架构,特色一：首创智能型压力数据采集模式，最短采集间隔达秒级。,初撑力点,移架时长,58s,记录点,两种采样模式实施效果对比曲线,定时采集曲线,智能采集曲线,2012,年,3,月,20,日监测数据,特色二：提出回采面顶板灾害预警指标及智能分析算法,初撑力合格率，来压步距，安全阀开启率、不保压率。,危险区域监测断面,围岩稳定性评价结果,离层,特色三：提出巷道顶板灾害预警指标,围岩变形量及变形速度，离层量及离层速度，锚杆及锚索受力增长速度。,特色四：建立了顶板灾害监测预警平台,以“智能化采集模式”及“矿压数据智能分析模型”为基础，将矿压理论与实践研究成果与信息技术相结合，提出顶板灾害监测预警指标、预警阀值及预警准则，实现顶板灾害的智能化监测和预警。,该,项创新技术,2012,年被国家局确定为“四个一批”推广项目,（安监总科技,2012,119,号文件,。,已在鄂尔多斯矿区、皖北煤电集团、中煤集团等矿区成功应用。,矿监测主机,集团服务器,平,台,物,理,架,构,井下系统,展示平台,平台逻辑结构,六、监测预警系统应用实例,酸刺沟矿千万吨综放工作面频繁压架,酸刺沟：,6,上,105-2,综放工作面开采初期，发生过多次大面积压架事故,，,工作面无法正常生产。采用该系统加强观测和预警后,，,工作面实现了正常生产。,酸刺沟煤矿：支架支护强度低，安全阀长期开启,华能扎赉诺尔矿综放工作面无法达产,铁北矿：,在铁北矿在没有采用该系统时，右三片工作面最高月产量只有,21,万,t,，工作面时常发生压架顶板事故，在采用该系统后，实现了工作面顶板灾害的及时预警，有效的保证了工作面的正常生产，工作面平均月产达,31.2,万,t,。,铁北矿：支架初撑力低，液压系统跑冒滴漏,六、应用情况,KJ21,顶板灾害监测系统已累计已销售近,150,套，市场范围覆盖了神华集团、晋城煤业集团、山西焦煤集团、同煤集团、中煤能源集团、开滦集团、伊泰集团等国内大型煤炭集团下属煤矿和地方煤矿。,已在皖北煤电及准旗煤炭局成功建立顶板灾害监控平台，与鄂尔多斯市伊旗煤炭局、伊泰集团达成顶板灾害监控平台的建设计划。,七 一点认识,虽然顶板灾害以其点多面广、防治难度大等特点，成为我国煤矿五大灾害之首。实践证明，只要遵循“,了解对象、优化设计、监测预警、及时治理,”的总体思路，科学研究、周密部署、加强管理，顶板灾害可防、可控。,