煤矿灾害预防专题

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,*,煤矿灾害预防,主讲：吴金刚,河南工程学院安全工程系,TEL：,1.集中应力对突出的影响,2.“四位一体”综合防突体系,3.金属骨架,4.回风隅角瓦斯积聚的处理方法,5.巷道冒落空间瓦斯积聚的处理方法,6.煤层瓦斯的赋存形态,7.保护层开采的防突原理,8.火风压的原理及特性,9.矿井火灾对风流的影响,10.采煤工作面顶板事故按力源分类,11.煤矿常见重大危险源,12.有爆炸危险性火区封闭,专,题,提,纲,1、集中应力对突出的影响,规程180条规定：,“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”。,卸压区,原岩应力区,集 中,应力区,防止煤与瓦斯突出规定第十六条,（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。,“四位一体”综合防突体系,区域预测,煤层,突出煤层,非突出煤层,突出危险区,突出威胁区,无突出危险区,区域预测,采掘作业,可不采取,防突措施,30-100,m不少于2次区域,预测验证,超标,不超标,安全防护措施,采掘作业,突出危险工作面,无突出危险工作面,工作面预测,安全防护措施,采掘作业,局部防突措施,无效,有效,措施,效果检验,综合防突措施,区域预测,煤层,突出煤层,非突出煤层,突出危险区,突出威胁区,无突出危险区,区域预测,可不采取,防突措施,30-100,m不少于2次区域,预测验证,超标,不超标,安全防护措施,采掘作业,突出危险工作面,无突出危险工作面,工作面预测,安全防护措施,采掘作业,局部防突措施,无效,有效,措施,效果检验,安全防护措施,采掘作业,区域验证,2个“四位一体”综合防突措施,区域,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,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,3、金属骨架,(23)m,石门,被揭煤层,石门,煤层,金属骨架,1、工艺,巷道顶、两帮上部打75100mm钻孔，进入岩层0.5m，孔距0.2m，插入,钢管或钢轨,。,2、防突机理,预先加固煤体，,增加煤的稳定性,；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、要求,岩柱厚度,：,2.0m,（硬岩），,3.0m,（松软岩层）,范围,：巷道上部和两侧外,0.5 1.0 m,孔距,：,2.0 m,（单排）,0.3m,（双排）,4,、适用条件,45,的薄及中厚煤层。,3、金属骨架,一、通风,1、增大回采工作面风量,2、设置采面上隅角导风障,3、设置采空区纵向风障,4、安设风、水引射器,5、改变工作面风流方向,4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法,二、抽放瓦斯,1、上隅角插、埋管抽放,2、采空区抽放,3、高位抽瓦斯,4、瓦斯尾巷,5、建立采面尾排系统,1.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驱散，冲淡上隅角瓦斯。,4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法,4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法,2.挂风障引流法（,采面上隅角导风障,）,优点,：简单、快捷,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。,风障可采用软质风筒布制作，长度一般不小于10m.,4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法,3.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隅角设置纵向风障，,可以最大限度减少进入采空区的漏风量。,纵向风障,适用于上隅角瓦斯涌出量不大（2-3m/min），浓度不高（3%左右）的情况,4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法,4.风筒导风（风、水引射器）,优点,：适应性强，排放能力大，安全可靠；,缺点,：在回风道布置管道影响工作面的作业。,4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法,5.改变工作面通风方式,采用Y、W型通风方式。,4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法,6.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，通过其与采空区相连的联络巷排放瓦斯的方法。,优点：,充分利用巷道，易于实施，风流稳定，可长期使用；,缺点：,增加了向采空区漏风，不适用自然发火工作面。,尾排系统,1.沿工作面回风巷（采空区）,铺一趟非金属的管子。,2.该管子与回风系统相连（非采,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,隅角处瓦斯沿管子流入回风流。,4、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0.5-1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：,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。,4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法,8.移动泵站,（采空区抽放,）,优点：,适应性强，能力大，稳定可靠，对工作面影响小；,缺点,：对自燃倾向性严重的煤层不适用。,9.高位抽瓦斯,在工作面回风巷内直接布置钻场，从顶板开孔，往工作面上方裂隙带打钻孔，抽放采面裂隙带瓦斯。,4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法,10.三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。,4、回风隅角瓦斯积聚的处理方法,5、巷道冒落空间积聚瓦斯的处理方法,1.充填法,5、巷道冒落空间积聚瓦斯的处理方法,2.引风法,5、巷道冒落空间积聚瓦斯的处理方法,3.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。,6、煤层瓦斯的赋存形态,1.吸收瓦斯2.吸着瓦斯,3.游离瓦斯,1.2统称吸附瓦斯,7、保护层开采的防突原理,保护层,被保护层,被保护层,覆岩破坏移动分带示意图,I冒落带 II断裂带 III弯曲带,a竖向裂隙 b离层裂隙,保护作用过程,：,（a）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，底板鼓起，同时产生大小不等的裂隙。,（b）被保护层：,产生“,卸压增流效应,”。,（c)被保护层瓦斯排放后，煤层瓦斯压力降低，瓦斯潜能降低。,7、保护层开采的防突原理,保护层,被保护层,被保护层,h,1,L2h,1,L30m,L2h,2,L30m,h,2,7、保护层开采的防突原理,8、火风压的作用原理及特性,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。,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（h,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：,火,F,2,mg,4,ma,3,8、火风压的作用原理及特性,二、火风压的特性,1、火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或垂直巷道中。,2、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；,3、火风压的作用方向总是向上。,8、火风压的作用原理及特性,风流参数变化判断,1、上行风,浮力h,N,的方向总是向上，与原风流（H、Q）方向一致，所以原风流的H、Q不会减小。,风流是否逆转？,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。,H、Q,8、火风压的作用原理及特性,上,行风巷道火灾可能造成旁侧支路风流逆转,6,火,2,5,D,3,4,火,2,5,1,3,4,8、火风压的作用原理及特性,2.下行风,浮力h,N,的方向总是向上，与原风流（H、Q）方向相反，导致原风流的H、Q减小，可能造成主干风流逆转。,通过比较h,N,与H的大小来判断,H、Q,火,2,5,3,4,9、矿井火灾引起的风流紊乱,1.风流逆转,：在火风压的作用下，反抗机械风压的作用，致使某些巷道风流方向发生变化。,2.烟流逆退,：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。,3.烟流滚退,：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。,见下图,10、采煤工作面顶板事故按力源分类,1.漏冒型,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漏出，造成支架失稳，导致冒顶发生,。,2.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造成的冒顶。,3.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。,11 重大危险源,可能导致重大事故发生的危险源。,安全生产法第九十六条:,指长期地或者临时地生产、搬运、使用或者储存危险物品，且危险物品的数量等于或者超过临界量的单元（包括场所和设施）。,重大危险源分为,生产场所（车间）,重大危险源和,储存区（仓库）,重大危险源两种。,重大危险源的控制系统由以下7个部分组成：,辨识：,重大危险源的辨识按国标,重大危险源辨识(GB18218-2000),辨识。,评价：,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。,管理：,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。,安全报告：,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。,应急救援预案,工厂选址和土地使用规划,重大危险源的监察：,政府职能,11 重大危险源,11、煤矿常见的重大危险源,高瓦斯,煤与瓦斯突出,水文地质条件复杂,自然发火期小于等于6个月,冲击地压倾向性中等以上,煤尘具有爆炸性,12 有爆炸危险火区的封闭顺序,瓦斯爆炸,CH,4,挥发性气体爆炸,先,进,后,回,先,回,后,进,同,时,封,闭,12 有爆炸危险火区的封闭顺序,有爆炸危险：,瓦斯、煤尘、挥发性气体,等。,1、先封闭进风侧，再封闭回风侧,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良好的工作环境。,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，可能会发生,瓦斯爆炸,。,2、先封闭回风侧，再封闭进风侧,优点：,先封闭回风侧，排烟路隔断，产生的烟气流反转向火区，因含有大量CO,2,有助于灭火。,缺点：,由于反转向火区的烟流中可能含有挥发性气体，遇火可能会发生,爆炸,。,3、,同时封闭,在进、回风两端同时封死之前风流仍然通畅，避免爆炸的发生，但难点在于进、回风两端封闭工作很难同步进行。,煤尘防治,1、规程规定，新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定资料。生产矿井每延伸一个新水平，应进行1次煤尘爆炸性试验。,2、呼吸性粉尘、分散度、二氧化硅含量。,3、综合防尘措施：减、降、除、防。,4、影响煤层透水性的主要因素是煤层的孔隙率。对于烟煤来讲，4%可以作为能否注水的下限值。,5、煤层的注水效果通过考察煤层的含水分增加1%才具有降尘效果。,6、煤尘爆炸区别瓦斯爆炸：皮渣、粘块；CO含量；C/H比。,