放顶煤发展过程中出现.ppt

第二讲我国放顶煤发展过程中的几例典型事故,放顶煤作为一种高效集约化开采技术，经过20多年的实践，已经有了很大的发展，该项技术在我国得到了广泛应用。放顶煤开采“有条件要上，没有条件创造条件也要上”，发生了多起放顶煤开采工作面的恶性安全生产事故。当前，对放顶煤开采的安全管理的法律依据除规程第68条、183条外，还有1995年煤炭工业部煤生字1995第104号文颁布的综合机械化放顶煤开采技术暂行规定。,附：煤炭工业部关于禁止使用单体支柱等放顶煤开采方法的通知（1994.10）最近一些局矿严重忽视安全生产，片面追求经济效益，在缓倾斜、倾斜煤层中采用单体支柱、滑移顶梁、摩擦支柱、木支柱等进行放顶煤开采，不仅违反了煤矿安全规程第64条的有关规定，而且在顶板、瓦斯、煤尘、煤层自燃发火等方面也缺乏可靠的安全技术措施，引发了不少诸如鹤岗局南山煤矿重大恶性事故。为了认真贯彻“安全第一”的生产方针，杜绝同类事故的发生，特作如下决定：一、各局矿除要认真执行煤矿安全规程第64条规定条件外，一律禁止在缓倾斜、倾斜煤层中使用单体支柱等放顶煤开采工艺。,二、正在开采的单体支柱等放顶煤工作面，必须立即停止开采，改用其它较为安全的开采方法。在改变采煤方法过程中，要制定可靠的安全技术措施，确保安全生产。三、各局矿对上述要求要认真检查，立即执行。今后如再出现此类采煤方法，造成安全事故，将追究其领导责任。,一、辽宁阜新矿务局王营煤矿瓦斯爆炸事故1、事故经过1998年1月24日19时31分，阜新矿务局王营煤矿北翼121采区2102综采放顶煤工作面在安装过程中发生特别重大瓦斯爆炸事故，死亡78人，受伤7人，直接经济损失704.39万元。王营煤矿于1987年投产，设计能力年产120万。可采储量12473万。6个煤层群，21个可采煤层，平均总厚度46.4，倾角310度。,矿井总排风量85843/min。其中：北风井47113/min，南风井3873/min。矿井绝对瓦斯涌出量54.93/min，相对瓦斯涌出量25.823/td，煤尘爆炸指数48。煤层自然发火期3个月，最短5天。由于该矿井深、地压大、岩石软、又属高瓦斯、突出矿井，自然灾害较严重，投产10年一直没达到设计能力。该面从1997年11月30日开始安装设备。事故发生前，已经安装所需的61台综放支架。,2、事故原因）直接原因：事故的直接原因是：2102工作面边上山设置两道临时调节风门，一道风门处于开启状态，另一道风门经常开启，边上山风流短路，工作面风量减少，支架顶部冒落区内瓦斯积聚，达到爆炸界限，遇工作面支架顶部煤层自然发火产生的高温火点引起瓦斯爆炸。2）间接原因：安全第一思想不牢。通风、瓦斯管理混乱，事故隐患多。没有严格执行规程，防灭火措施不力。领导不力，现场管理混乱。对重大事故隐患重视不够，严重不负责任。没有按煤矿安全规程规定预抽瓦斯，井下作业人员也没有佩戴自救器，也是也是造成这起特大伤亡事故的因素。,二、大同“3.23”垮顶事故,1999年3月23日9:45，大同煤矿集团公司忻州窑矿综采二队11#12#层西二盘区8913低位放顶煤工作面自切眼推进425m时发生了一起局部垮顶压架事故，将位于工作面中部的35#64#共30架支架压坏，虽未发生人员伤亡但致使工作面长时间停产，加之设备损坏造成了较大的经济损失。,1、工作面概况忻州窑矿11#12#层西二盘区8913综采工作面采用4巷布置，沿煤层底板布置两条顺槽巷道，沿煤层顶板布置两条中间巷用以超前放顶和煤体预松动爆破。4条巷道长度平均为1032m，中间巷距胶带顺槽巷35m，中间巷距回风顺槽巷35m，工作面走向长度1000米,倾向长度150m。工作面煤层最厚9.4m，最薄5.8m，平均7.2m。工作面采用单一伪倾向长壁后退式综合机械化放顶煤方法开采，使用MXA-600/3.5采煤机落煤，循环进度0.5m，机采高度3.1m，平均放顶煤高度为4.1m。支架为ZFS6000-22/35低位综放支架。采煤方法采用低位放顶煤开采,回采工艺为进刀割煤移架推前溜放煤拉后溜,放煤工艺为“一刀一放,2、事故经过8913工作面于1998年10月15日投产，截止1999年3月23日推进425m，平均日产3000t，顶煤回收率约为60%，工作面回收率约75%。在1999年3月23日早班，机组从80#支架向机头方向割煤，当割到40#支架时，工作面压力逐渐增大，煤炮频繁，煤壁严重炸帮，当割到16#支架时，顶板开始严重下沉，支架下缩，特别是前柱安全阀普遍开启。几分钟后，工作面中部35#68#支架被压下，严重栽倒，前探梁栽到前溜子上，多数前柱斜穿顶梁腹板向后倾倒，后柱向后倾斜，个别支架前柱炸缸，顶梁穿透等，使3568#支架、挡煤板、前溜子等严重损坏。据统计损坏支架立柱134根，座箱6个，顶梁2个，安全阀260个。造成直接经济损失500万元，被迫停产处理事故55天。,3、事故现场特征(1)从33#支架前柱圆图仪观察到，支架工作阻力值在较短时间内迅速升至60MPa以上，说明来压突然；(2)工作面中部位于两条中间巷之间的35#64#共30架支架被全部压坏，受损严重，机道上覆顶煤垂直下沉量达34m，说明来压强烈；(3)工作面42#70#支架上方顶板观测到一条裂缝，距煤壁03m，说明顶板可能在此处横向断裂；(4)工作面煤壁出现两组裂缝，一组位于工作面27#42#支架范围内，另一组位于工作面51#82#支架区段内，两组裂缝近似呈“八”字对称，说明顶板可能在两组裂缝处纵向断裂。,4、事故原因分析本次垮架事故的主要原因是支架设计不合理,支架与围岩压力不相适应。（1）提供的顶煤垮落角为70度，而现场情况是垮落角90度，使支架的支撑能力与围岩的顶板压力不相适应。当周期来压时,工作面中部顶煤破碎、垮落角增大，支架受力点重心前移，顶板压力合力与支架支撑合力偏心距大，形成强大的反转力矩，使支架失稳破坏。工作面进行顶板和煤体松动预爆破后，形成非均质的块体加散体的离散介质，支架后柱的压力随着顶煤放出量的增大而减少,使切顶线前移,顶板压力的合力作用点前移。增加顶板沿工作面推进方向上的悬臂长度，使顶板发生断裂的频率和强度增加。,两硬条件下支架受力,顶煤弱化条件下支架受力,(2)对工作面顶板支护的强度估算不足根据顶板分类方法，并考虑该工作面放顶煤及超前采场进行预爆破的特殊情况，支护强度应为150160t/m2，本工作面选定支架支护强度为81.49t/m2，选定支护强度为81.49t/m2的支架来维护工作面顶板，显然有点力不从心，工作面压力显现本来就很强烈支架支护状况可想而知。(3)工作面实施强制放顶后采空区内所形成的矸石垫层厚度不足。(4)工作面地质构造的影响。,5、其它原因：一是在顶板处理方面，目前采用的中间巷顶板预爆破弱化顶板技术参数选择不合理，放顶的厚度不够，在一定的时间内形不成足够垫层，导致工作面周期来压强度大，常常使中部支架的前柱被压死；二是现场管理存在不足：由于泵压不够和升架给液时间短人为造成支架初撑力偏低；顶板预爆破施工中，存在误差和施工质量问题，导致爆破效果下降，顶板周期来压显现仍然很大。,三、河南鹤壁“10.3”事故2005年10月3日4时45分，河南省鹤壁煤业(集团)有限责任公司二矿发生特别重大瓦斯爆炸事故，造成34人遇难。该矿为原国有重点煤矿，高瓦斯矿井，核定生产能力84万吨/年，1958年投产，至今剩余可采储量约100多万吨。矿井分南北两翼开采，井深620米。目前矿井北翼一、二水平和南翼已采完，生产区域全部集中在矿井北翼三水平，采用炮采放顶煤和综采放顶煤走向长壁全部陷落采煤法。,该矿因资源枯竭已被列入关闭破产计划，正在做前期准备工作。该矿在通风瓦斯管理、生产管理、劳动组织管理、干部下井带班等方面存在严重漏洞和问题。发生事故的直接原因是38煤柱采煤工作面安全管理不到位，该矿矿级干部无人下井带班；工作面当时处于初次放顶期间，顶板没有充分冒落，上部形成较大空间，积聚大量瓦斯，在进行顶煤预裂放炮爆破时，引起瓦斯爆炸；事故波及在38煤柱采煤工作面回风巷进行运输支护等作业的35人(其中有32人遇难)。,事后国家安全生产监督管理总局提出了五点要求，其中两条是一、严格按照定员组织生产。煤矿企业要制定井下劳动定员，严禁采、掘作业期间在采掘工作面安排人员从事检修、安装等工作，严禁搞多工种超定员突击生产，交叉作业。二、加强对放顶煤开采的管理。工作面采用放顶煤采煤法开采时，必须编制放顶煤开采设计；采用预裂爆破等措施处理顶煤时，必须编制安全措施，在放炮时撤出工作面作业人员；有瓦斯或煤尘爆炸危险时，严禁挑顶煤爆破作业。,四、陕西陈家山矿瓦斯爆炸事故2004年11月28日07时10分井下四泵房安检员韩朝云汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，随之安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出。四采区发生爆炸事故，波及四采区下山至回风井所有区域，涉及415回采工作面系统、416掘进工作面系统、417掘进工作面、采区下山系统、安子沟回风系统等，死亡166人，受伤45人。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53又发生4次爆炸，没有再造成人员伤亡。,事故发生经过,2004年11月23日10:2010:30415上隅角起爆松动顶煤，上隅角采空区发生瓦斯爆燃，83#89#架后溜槽处发现明火，并有大量青烟。2004年11月24日79#80#支架间有少量烟；决定只割煤不放顶煤，加快推进速度。2004年11月28日07时10分井下四泵房安检员韩朝云汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出；事故死亡166人，受伤45人（见图，遇难人员分布图和爆炸传播图）。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53相继发生4次爆炸，没有造成人员伤亡。,415面爆源点,415运顺,415回风巷,415高位巷,1号联络巷,四总回,四皮下,四轨下,415灌浆巷,415工作面,煤矿重大灾害虚拟现实重现系统,基于VC+和Vega平台，建立显示各种灾害的发生、发展和救灾过程的虚拟现实系统，为防治措施的合理性检验，救灾决策、事故场景重现，事故原因和性质分析汇报以及安全培训提供有力的显示工具。,巷道火灾(视点在巷道内),巷道火灾(视点在巷道外),陈家山煤矿特别重大瓦斯爆炸事故经过,上隅角放炮引起瓦斯爆燃,上隅角瓦斯爆燃引起明火,人员救灾,下隅角瓦斯爆炸,虚拟现实系统需借助专用软件显示三维动态灾变过程，因展示条件所限，本图仅以二维静态图形显示虚拟现实场景，虽然显示效果差，但也较清楚地显示出下隅角瓦斯爆炸的原因。所开发的虚拟现实系统能真实显示三维动态灾变过程，为事故调查和分析提供了有力的分析工具。,爆炸性气体混合带,采空区冒落带,1号联络巷交叉口,瓦斯流,新鲜风,下工隅作角面,陈家山煤矿特别重大瓦斯爆炸事故原因分析图,教训及建议,1.在工作面上、下隅角爆破落顶极易引燃、引爆采空区瓦斯，建议严禁在上、下隅角爆破落顶。2.实现一矿一面集约化生产的矿井，生产、人员非常集中，发生事故造成重大伤亡。建议矿井实行安全合理集中生产。3.专用排瓦斯巷是在通风、瓦斯抽放等措施全力实施前提下所采取的避免回风巷瓦斯超限的辅助措施，且易自燃煤层不得采用专用排瓦斯巷。专用排瓦斯巷分段掺入新风，降低瓦斯浓度至2.5%以内，但专用排瓦斯巷与采空区相联，未掺新风段瓦斯仍可能处于爆炸限内，致使专用排瓦斯巷成为重要危险源，巷道内尽管要求瓦斯浓度控制在2.5%以内，但实际上出现瓦斯浓度超限现象时有发生，控制难度较大，且一旦发生事故，2.5%以内的瓦斯在强点火能量条件下也可能引起爆炸，尤其在有油气和高浓度煤尘混入的条件下。应予以禁止。,4高瓦斯矿井放顶煤集约化生产的高可靠性安全保障技术不配套，不能满足高效集约化生产的要求。建议政府和企业加大科研投入研究新技术，建议高瓦斯突出矿井应根据自身条件选择合理的开拓布局和产能，切忌无条件追求高产高效和集约化开采。5玻璃钢抽放管抗冲击能力不能抵抗爆炸波的冲击，致使爆炸时抽放管炸碎，管内大量高浓度瓦斯涌出，加剧了爆炸威力。建议尽可能不采用玻璃钢抽放管。6、采用预裂爆破措施有利于顶煤和顶板及时垮落，但作为煤、气、油共生的高瓦斯矿井应特别注意防治预裂爆破、特别是采空区附近预裂爆破诱发瓦斯与煤尘爆炸。建议进一步完善爆破设计并健全安全施工的监督体制。,7、采煤工作面中部布置联络巷不利于通风系统稳定和瓦斯管理，建议予以禁止。8、矿井应实现安全监控与生产调度的联合开发，实现联网。9、建议研究开发矿井应急救援系统的可视化、数字化平台。10、建议企业加强提高矿井抽放瓦斯浓度的技术研究。11、建议企业加强高瓦斯易自燃厚煤层开采及相关安全技术的研究。,结束,