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第1篇 煤矿开采 安全管理教案
本章培训与考核要点:
掌握地质构造对安全生产的影响;
熟悉煤矿开采的基本安全生产条件与矿井开拓方式;
掌握井巷工程施工、支护及维护的安全管理要求;
掌握常用采煤方法及其回采工艺的安全管理要求;
掌握矿井冲击地压与顶板事故防治的安全管理要求及其致因和预防措施;
掌握矿井水害防治的安全管理要求及其致因和预防措施;
掌握矿井热害防治的安全管理要求及其致因和预防措施。
第一节 煤矿地质与矿图
一、煤层的埋藏特征
1.煤层的形态与结构
煤是由古代植物遗体演变而成的。和其他沉积岩一样,煤在地下通常是层状埋藏的,但由于沉积条件和地壳运动的影响,也有似层状和非似层状煤层。
根据夹矸稳定性不同煤层的结构可划分为
简单结构煤层
复杂结构煤层
2.煤层的厚度
煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离。
薄煤层 :地下开采时厚度1.3m以下的煤层;露天开采时厚度3.5m以下的煤层。
中厚煤层: 地下开采时厚度1.3~3.5m的煤层;露天开采时厚度3.5~10m的煤层。
厚煤层: 地下开采时厚度3.5m以上的煤层;露天开采时厚度10m以上的煤层。
可采厚度:在目前经济技术条件下,可以开采的煤层厚度。
3.煤层的顶、底板岩石
顶板:覆盖在煤层上面的岩层
伪顶:直接覆盖在每层之上极易垮塌的薄层岩
层,常随采随落。
直接顶:能随回柱放顶垮落的岩层。
基本顶:位于直接顶之上,抗弯刚度较大,较难
垮落的岩层
底板:垫在煤层下面的岩层
直接底:煤层之下与煤层直接接触的岩层。
基本底:位于直接底之下的岩层。
二、地质构造对煤矿安全生产的影响
沉积岩层一般都是水平连续的,但由于地壳运动的影响使它位置和形态发生变化。这种变化称为地质构造。一般包括:单斜、褶皱、断裂等构造。
1.褶曲对煤矿安全生产的影响
增大开采难度
给顶板管理带来困难
容易引起瓦斯事故
易发生水灾事故
2.断层对煤矿安全生产的影响
断层破坏严重的地段,影响采区的划分及工作面和巷道的布置
断层破坏严重的地段,使工作面布置不规则巷道掘进率增高,还会造成无效进尺
会给支护工作和顶板管理带来困难,还有可能发生冒顶
会引起断层透水事故
在高瓦斯含量煤层中,断层破碎带可能聚集瓦斯,当工作面通过时,易发生瓦斯事故。
三、熔岩塌陷对安全生产的影响
熔岩塌陷:石灰岩、白云岩等可溶性岩石在地下水的溶蚀作用下产生塌陷的现象。
按成因及特征可分为:陷落柱和淤泥带。
1.陷落柱及其特征
熔岩塌陷体的刨面形态似一锥形柱体所以取名。
特征:整体形态是一个上小下大的圆锥体,陷落柱内的岩石碎块棱角显著、形状不规则、排列紊乱。
2.淤泥带及其特征
岩石的塌陷和水流携带地表泥土一齐填入大型裂缝形成淤泥带。
淤泥带的主要特征:大型的淤泥带地表多呈低洼的冲沟,垂直方向表现为上宽下窄的裂隙带,其内有大量的黄泥和碎块岩石。
3.判断的标志
岩性标志。断层的地层系统未被打乱,陷落柱地层局部破坏,杂乱无章岩性复杂。
接触带特征。陷落柱的柱壁倾角很陡往往成90°接触面不平整,无擦痕。断层直立情况少常见擦痕。
煤层及顶底板的变化。陷落柱顶底板岩层除裂隙发育外产状无变化。断层附近煤岩层产状变化大。
陷落柱一般上下影响范围较大。通过上下煤层对照能预测其出现的位置和范围。
4.陷落柱对煤矿生产安全的影响
陷落柱发育的矿区煤系地层破坏严重煤储量减少。
破坏煤层连续性,给巷道布置、采煤方法的选择造成很多困难。
采煤工作面遇到陷落柱,复杂了生产组织,不利安全生产。
陷落柱穿透含水层时,可将地下水导入井巷,对安全生产威胁极大。
四、矿图基础知识
(一)地形图
地形图:反映地球表面高低起伏的图纸。一般用地形等高线来反映地貌。
1.地形等高线基本特征
同一等高线各点高程相等
等高线是一条闭合的曲线
一条等高线不能分叉
等高线越密表示坡度越陡,越稀则越缓,平行则表示坡度相等
2.典型地貌的等高线
山地 盆地 山脊 山谷
(二)煤层底板等高线图
煤层底板等高线:煤层底板与有一定高程的水平面相交所得到的交线。
煤层底板等高线图:把上者用标高投影的方法投影到水平面上所得到的图形。
1.根据煤层底板等高线图确定煤层的产状
2.地质构造在煤层底板等高线图上表现
褶皱 断层 穹窿 盆地
(三)矿图的内容及要求
井上、下对照图(1:2000、1:5000)
采掘工程平面图(1:1000、1:2000、1:5000)
通风系统图(1:1000、1:2000、1:5000)
井下避灾路下图
供电系统图和井下电器设备布置图
主要巷道平面布置图(1:1000、1:2000)
第二节 煤矿开采的基本安全条件与矿井开拓
一、煤矿开采的基本条件
煤矿生产是一种特殊条件下的作业生产,由于工作场所的特殊性、客观因素的不定性,再加上诸多主观因素的影响,致使生产事故不断的发生。为了保障安全生产应具备以下基本安全生产条件:
矿井应有及时填绘的反映实际情况的各种图纸及规程。
矿井必须有两个独立的能够行人并直达地面安全出口,出口之间距离不得小于30m。
矿井在用巷道净断面能满足安全生产的需要。
采煤工作至少保持2个畅通的安全出口。
矿井每年必须经过瓦斯等级鉴定。
矿井应当具备完整的独立通风系统。
高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井应有瓦斯抽放措施,并装备安全监控系统。
矿井必须实行瓦斯检查制度和矿长、技术负责人瓦斯日报审查签字制度。
矿井有完善的防尘供水系统、防排水系统和火灾防治措施及设施。
矿井应当保证双回路电源线供路。
矿井提升使用矿用提升绞车,并装设齐全的保险装置和深度指示器。
矿井应有完善可靠的通信系统,保持矿内外、井上下和重要场所、主要作业地点通信畅通。
煤矿井下爆破,须按矿井瓦斯等级选用相应的煤矿许用炸药和雷管。
矿井实行入井检身制度,入井人员必须随身携带自救器。
煤矿应当建立应急救援组织。
煤矿应当加强粉尘的检测和防治工作,制定职业危害防治措施,并为从业人员提供符合标准的劳动防护用品。
二、矿井开拓方式
矿井开拓方式:开拓巷道在井田内的布置形式。
通常以井筒形式划分开拓方式为:
1.斜井开拓(片盘斜井、集中斜井)
2.立井开拓
单水平
立井多水平上山开拓
多水平 立井多水平下山开拓
立井多水平混合开拓
3.平硐开拓(走向、垂直、阶梯)
4.综合开拓
三、巷道掘进安全管理
(一)掘进作业安全管理
掘进:在岩(煤)体中,采用一定的手段把岩石(煤)破碎下来,形成地下空间,接着对这个空间进行支护的工作。
1.破岩技术(钻眼爆破破岩法、掘进机破岩法)
2.掘进施工(主要以钻爆发为主)
平巷施工
斜巷施工
交叉点施工
(二)巷道顶板管理
掘进工作面顶板管理的主要内容
根据围岩体的范围及应力分布等诸多因素,选择支护材料形式达到维护巷道目的。
根据围岩稳定性选择合理的施工方法减少对顶板管理的影响。
按作业规程规定控制空顶距离和临时支护长度。
做好基础资料的积累和隐蔽工程的记录工作。
巷道掘进期间的顶板管理
敲帮问顶。
控制工作面的空顶距离。
单孔长距离掘进,要经常检查工作面后方支架。
熟悉冒顶原因加强日常检查采取措施预防冒顶。
影响掘进巷道顶板管理的主要工序
合理布置炮眼并正确打眼。
合理选择爆破参数及爆破顺序。
按质量标准规定的要求进行支护。
顶板管理的针对措施
新掘巷道应制定的开口安全措施
沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施
有淋水的工作面顶板管理措施
过断层、裂隙地质构造带的顶板管理措施
《煤矿安全规程》对掘进支护的相关规定
第三节 煤矿开采安全管理
一、开采顺序
1.一般开采顺序(采区前进式,区内后退式)
2.煤层群开采顺序(下行式、上行式)
3.开采顺序的安全管理
采用下行式开采时,近距离煤层可上下同采,但上下工作面要有一定的错距。
开采急斜煤层时,如果层间距小要考虑上下层之间影响。
当上部煤层受压大的情况下考虑采用上下式。
二、采煤的安全管理
1.常见采煤方法
我国主要是以壁式体系为主的国家,主要有单一走向长壁采煤法、单一倾斜长壁采煤法、放顶煤长壁采煤法和倾斜分层长壁上行充填采煤法;采煤工艺有炮采、普采和综采三种。
2.采煤工艺的安全管理
炮采:注意各主要工序相互间安排时间与顺序的合理性。
普采:注意各工序相互干扰或造成工作面顶板应力叠加。
综采:应做到跟机及时移架、超前支护、端头支护。
3.《煤矿安全规程》对回采和顶板控制的相互规定
4.急倾斜煤层开采
倒台阶采煤法
水平分层和斜切分层采煤法
伪倾斜柔性掩护支架采煤法
第四节 矿井冲击地压与顶板
事故防治
一、矿井冲击地压防治
按原岩应力分(重力、构造、重力构造中间型)
按发生地点分(煤体、围岩)
按冲击显现强度分(弹射、矿震、弱冲击、强冲击)
按震级强度和抛出的煤量分
轻微冲击(抛出煤10t以下、震级里氏1级以下)
中等冲击(抛出煤10t~15t、震级里氏1~2级)
强烈冲击(抛出煤50t、震级里氏2级以上)
1.冲击地压的特征
突然爆发
巨大声响
冲击波强
弹性震动
煤体移动
顶板下沉或底鼓
煤帮抛射性塌落
2.防治冲击地压的相关规定
开采冲击地压煤层的煤矿必须有专人负责冲击地压预测预报和防治工作
开采严重冲击地压煤层时,在采空区不得留煤柱。
开采煤层群时,应优先选择无冲击地压或弱冲击地压煤层作为保护层开采。
3.冲击地压的防治措施
(1)采用正确的开采方法(开采保护层、避免形成孤立煤柱、选择合理的开采方法、合理的巷道布置方式、合理的开采程序)
(2)局部卸压措施(煤层注水、钻孔卸压法、震动爆破法、强制放顶)
二、矿井顶板事故类型及其危害
1.矿井顶板事故分类
顶板事故:在地下采掘过程中,顶板意外冒顶、片帮、煤炮、冲击地压、顶板掉矸而造成的人员伤亡、设备损坏、生产终止等。
按冒顶范围分:局部冒顶(1~2人)、大型冒顶(3人以上)
按力学原因分:压垮型、推垮型、漏跨型
2.矿井顶板事故危害
都会推倒支架、埋压设备,造成停电、停风,给安全管理带来困难。
有时会引起透水事故。
有时会造成瓦斯事故
掘进面发生事故人员被堵或被埋将造成人员伤亡。
三、冒顶事故的预兆
1.局部冒顶的预兆
响声、掉渣、片帮、裂缝、离层、漏顶、瓦斯涌出量增大、顶板淋水增加。
2.大面积冒顶的预兆
顶板的预兆(连续发出断裂声或闷雷声、掉渣)
煤帮的预兆(压力增大、煤质变软、钻眼省力)
支架的预兆(木支架压弯折断、金属支柱破顶钻低、顶梁楔子弹出挤出)
瓦斯和水的预兆(瓦斯、水量增加)
四、冒顶事故常发的地点及原因
(一)采煤工作面局部冒顶事故常发的地点及原因
原因:一是直接顶被破坏失去有效支护
二是基本顶下沉压迫直接顶破坏工作面支架
地点:一是靠煤壁附近
二是放顶线附近
三是采场两端附近
四是地质破坏带附近
(二)采煤工作面大面积冒顶事故常发地点及原因
1、大面积冒顶事故常发的地点
开切眼、地质破坏带、老巷、大倾角、顶板含水
2.基本顶来压时的压垮型冒顶发生的条件及原因
(1)发生压垮型冒顶事故的一般条件:
直接顶比较薄,冒落后不能充填满采空区。
直接顶上面基本顶厚度小初次来压步距更大。
采煤工作面支柱初撑力低基本顶断裂在煤壁内。
(2)基本顶来压时的压垮型冒顶事故的成因:
垮落带基本顶岩块压坏采煤工作面支架致冒顶。
垮落带基本顶岩块冲击压坏采煤工作面支架冒顶。
3.厚层难冒顶板大面积冒顶发生的条件与原因
一是:顶板大面积悬漏弯曲应力超过强度。
二是:采空区近边煤柱上岩层剪应力超过极限强度。
4.大面积漏垮型冒顶发生原因
由于煤层倾角大,直接顶异常破碎,支护点失效发生局部冒顶,破碎顶板从该点开始沿工作面往上全部漏空。
5.复合顶板推垮型冒顶特征与机理
推垮型冒顶是指因水平推力作用使工作面支架大量倾斜而造成的冒顶事故。
(1)复合顶板的特征:
煤层顶板由于下软上硬不同岩性的岩层组成。
软、硬岩层间有煤线或薄层软弱岩层。
下部软岩层的厚度大于0.5m,小于3.0。
(2)复合顶板推垮型冒顶的机理:
支柱的初撑力小,软硬岩层下沉不同步,软快而硬慢,从而倒是软岩层与其上部硬岩层离层。
下位软岩断裂出六面体的原因:一是地质构造,即下位软岩层中存在原生的断层裂隙或尖灭构造。二是巷道布置原因。三是由于支柱初撑力低。
6.金属网下推垮型冒顶发生的原因
原因:1.上下分层开切眼垂直布置,其上金属网上的碎矸石与上部断裂的硬岩大块之间存在空隙。2.下分层开切眼内错布置金属网上的碎矸石与上部断裂的硬岩大块难以胶结。
全过程分形成网兜阶段、推垮工作面阶段。
(三)巷道顶板事故常发的地点及原因
常发生在掘进工作面及巷道交叉点。
1.掘进工作面冒顶事故的原因
第一类是掘进破岩后,顶部存在将于岩体失去联系的岩块。
第二类是掘进工作面附近已支护部分的顶板存在与岩体完全失去联系的岩块。
2.巷道交叉处冒顶的原因
开岔处巷道顶部存在与岩体失去联系的岩块。
3.压垮型冒顶的原因
巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大。
4.漏垮型冒顶的原因
因有无支护或支护失效巷道顶部有游离岩块。
5.推垮型冒顶的原因
巷道顶帮破碎后,在其运动过程中存在平行巷道轴线的分力。
五、冒顶的探测方法
观察预兆法。
木楔探测法。
敲帮问顶法。
仪器探测法。
六、冒顶的预防措施
(一)采煤工作面局部冒顶的预防
(二)采煤工作面大面积冒顶的预防措施
1.采煤工作面大面积冒顶的一般预防措施
提高单体支柱的初撑力和刚度;提高支架稳定性;严格控制采高;强制放顶;加强地质测量和矿压预测。
2.预防基本顶来压时的压垮型冒顶事故的措施
使支架保证直接顶与基本顶之间不离层;支架可缩量满足基本顶下沉要求;普采工作面遇到平行于工作面的断层时要在断层范围内加强支护,不得常规回柱;支架支撑力能平衡垮落带直接顶及基本顶的重量;普采扩大控顶距,木换金待断层进采空区再回柱。
3.预防厚层难冒顶板大面积冒顶事故的措施
人工强制放顶
4.复合顶板推垮型冒顶的预防措施
应用伪府斜工作面;掘进上下顺槽时不破坏复合顶板;工作面初采时不要反推;控制采高使冒落岩层超过采高;布置树脂锚杆。
5.金属网上推垮型冒顶的预防措施
提高支柱初撑力及增加支架稳定性。另外还有回采c下分层时用内错式布置切眼;使用整体支架;采用伪府斜工作;初次放顶时要把金属网下方到底板。
(三)巷道顶板事故的预防措施
1.预防掘进工作面冒顶事故的措施
严谨空顶作业,严格控制空顶距;严格执行敲帮问顶制度;冒顶区及破碎带必须背严接实;炮眼布置及装药量必须与岩石性质、支架与掘进工作面距离相适应;采用前探掩护式支架;根据顶板条件采区相应的支护形式。
2.预防巷道开岔处冒顶的措施
开岔后避开原来巷道冒顶范围;交岔点抬棚的架设应有足够的强度并连接成一个整体;采用锚喷支护时要使用加长或全锚式锚杆,并使用小孔径锚索补强。
3.支架支护巷道冒顶事故的一般防治措施
巷道布置在稳定岩体中;支架有足够的支护强度;尽可能做到支架与围岩共同承载;重新支护时要先护顶再施工;替换支架时先支新再拆老支架;锚喷支护要定期检查及时处理;提高巷道支架稳定性。
4.压垮型冒顶的防治措施
5预防垮落型冒顶的措施
与一般事故措施基本相同。
(四)煤壁片帮的防治
1.爆破落煤时要注意炮眼布置炮眼角度装药量。
2.工作面煤壁要直、齐打贴帮柱。
3.采高大于两米煤质松软时要在贴帮柱与煤壁间加横撑。
4.片帮严重地点要在贴帮柱上加托梁或超前挂金属铰接顶梁。
5.落煤后要及时挑梁刷帮,使煤壁不留伞檐、活矸。
6.总采工作面顶板破碎或支架梁端距较大时,可采取及时支护。
第五节 矿井水害防治
矿井水害:影响矿井正常生产活动、对矿井安全生产构成威胁、增加生产成本以及使矿井局部或全部被淹没的矿井水。
水源不同:地表、地窖、空隙、裂隙及岩溶水水害。
发生矿井水害所具备的条件:
有水源、有透水通道、失控。
一、影响矿井涌水量的因素
1.充水岩层的出露条件和补给条件。2.矿井边界条件。3.地质构造条件。
二、矿井突水预兆
挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底鼓、水色发浑、有臭味、有害气体增加、裂隙出现渗水。
三、矿井水害发生的原因
1.工程技术方面
地面防洪、防水措施不当。水文地质情况不清。
井巷位置不合理。工程质量低劣。乱采滥挖。测量误差。排水能力不足。排水设施平时缺少维护。
2.管理方面的原因
容易使人麻痹、人力物力不足、不严格执行“有疑必探、先探后掘”、对防水工程质量验收把关不严、对以水为载体的有害气体的灾害和危害认识不足。
四、矿井水害的危害
恶化生产环境
增加排水费用
缩短生产设备的使用寿命
损失煤炭资源
引起瓦斯积聚、爆炸或硫化氢中毒
一旦失控,造成淹井及人员伤亡
五、矿井井下水害防治
1.井下防治水的措施和要求《煤矿安全规程》
2.老窑水害防治
克服麻痹侥幸心里,避免疏忽大意。
认真分析老窑积水的调查资料。
制定合理有效的防治对策。
严密组织探水掘进。
特别注意近探近放和贯通积水巷道或积水区。
重视自采自掘采空废巷积水的探访。
钻、物探结合问题。
3.岩溶突水灾害的防治
查明矿井水文地质条件。
承压水采煤必须探水和留设防水煤柱。
加大排水能力,确保防水设施的正常使用。
了解防治底板突水的先进理论和探查、防治技术。
4.井下排水
(1)井下主要排水设备的配备
必须要有工作、备用和检修的水泵。
必须有工作和备用的水管。
应有同工作、备用以及检修水泵相适应,并能够同时开动工作和备用水泵的配电设备。
(2)对主要泵房出口的规定
至少需要两个出口。一个用斜井连接到井筒,并高出泵房底板7m以上,一个连接到井底车场。
(3)对水仓有效容量的规定
必须有主副两个水仓。正常用水量小于1000立方米每小时以下,能容纳8小时涌水。大于1000立方米每小时,能容纳4小时涌水。
(4)加强排水系统的检查和维护
六、矿井水灾的防治技术
1.地面防水
2.井下防水(防水闸门、防水墙、防水煤岩柱)
3.矿井探放水技术
4.矿井疏放降压技术
5.矿井注浆堵水技术
6.采煤工作面透水事故的处理方法
迅速判断突水的地点、性质、水量、范围、水源。
迅速判断灾区的基本情况,以便迅速组织抢救。
第六节、矿井热害防治
热害:矿内高温、高湿环境严重影响井下人员的身体健康和生产效率的一类新灾害。
一、矿井热源
地表大气、流体自压缩(或膨胀)、围岩散热、运输中煤炭及矸石的散热、机电设备散热、自然氧化物散热、热水、人员放热。
二、矿井热害防治技术措施
(一)通风降温
1.合理的通风系统
2.改善通风条件
3.调热巷道通风
4.其他通风降温措施
(二)矿内冰冷降温
冰冷降温系统和空调制冷降温系统
(三)矿内空调的应用
1.地面集中式空调系统
优点:厂房施工、设备安装维护管理方便;可用一般制冷设备,安全可靠;冷凝热排放方便;冷量便于调节;无需在井下开槽大断面硐室;冬季可利用天然冷源。
缺点:高压载冷剂处理困难;供冷管道长,冷损大;需在井筒中安装大直径管道;空调系统复杂。
2.井下集中式空调系统
设置井下并用井下回风流排热
优点:系统简单,冷量调节方便,供冷管道短,无高压冷水系统。
缺点:井下风量有限,当需冷量大时无法全部带走冷凝热。
设置井下冷凝热在地面排放
优点:供冷管道短、冷损少;无高压冷水系统;可利用矿井水或回风流排热;供冷系统简单,冷量调节方便。
缺点:井下要开槽大断面的硐室;对制冷设备要求严格;设备安装、管理和维护不方便。
3.井上、下联合式空调系统
地面和井下同时设置制冷站,冷凝热地面集中排放。相当于两级制冷。
优点:可提高一次载冷剂回水温度,减少冷损;可利用一次载冷剂将井下制冷机的冷凝热带到地面排放。
缺点:系统复杂;设备分散,不便管理。
第2篇 煤矿开采主要灾害及安全管理
一、瓦斯（甲烷）
甲烷是一种无色、无味、无臭的气体，甲烷比空气轻，相对于气空的比重为0.554。瓦斯爆炸是煤矿生产主要灾害之一。煤矿一旦发生瓦斯爆炸，危害十分严重，其爆炸时产生的高温、高压和有害气体可造成大量的人员伤亡和人亡矿毁，因此，防止瓦斯爆炸是安全管理的重点，其主要措施是加强矿井通风，防止瓦斯局部积聚，防止煤（岩）与瓦斯突出，防止火源引燃瓦斯。
1.矿井瓦斯的危害：
（1）瓦斯窒息
甲烷本身虽然无毒，但空气中的甲烷浓度较高时，就会相对降低空气中的氧气浓度。氧气浓度相对减少，使人窒息死亡。当空气中甲烷浓度升高，氧气量降到17%，使感到呼吸困难，氧含量降到12%以下时，使人窒息死亡。
因此，凡井下盲巷或通风不良的地区，都必须及时封闭或设置栅栏，并悬挂“禁止入内”的警标，严防人员入内。
（2）瓦斯燃烧和爆炸
当瓦斯与空气混合达到一定浓度时，遇到高温火源就能燃烧或发生爆炸，一旦形成灾害事故，就会造成大量作业人员的伤亡，严重影响矿井的安全生产，瓦斯爆炸事故是煤矿事故中最严重的事故。
2.瓦斯爆炸的概念：
瓦斯是一种能够燃烧和爆炸的气体，瓦斯爆炸就是空气中的氧气与瓦斯发生剧烈氧化反应的结果。瓦斯在高温火源作用下，与氧气发生化学反应，生成二氧化碳和水，并放出大量的热，这些热量能够使反应过程中生成的二氧化碳和水蒸气迅速膨胀，形成高温、高压，并以极高的速度向外冲击而产生的动力现象，这就是瓦斯爆炸。
3.瓦斯爆炸的危害：
瓦斯爆炸的主要危害是产生高温焰面，冲击波和有害气体。
焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，其速度快、温度高。从正常的燃烧速度（1~2.5 m/s）到爆轰式传播速度（2500m/s），焰面温度可高达2150℃~2650℃。焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，可燃物被点燃而发生火灾，扩大灾情。
冲击波锋面压力由几个大气压到20个大气压，前向冲击波叠加和反射时可达100个大气压。其传播速度总是大于声速，所到之处造成人员伤亡、设备和通风设施损坏、巷道垮塌。
瓦斯爆炸后生成大量有害气体。据分析，瓦斯爆炸后的气体成分为：o2为6%-10%、n2为82%-88%、co2为4%-8%、co为2%-4%。如果有煤尘参与爆炸，co的生成量更大，往往成为人员大量伤亡的主要原因，因此，《煤矿安全规程》规定，入井人员必须配戴自救器。
4.瓦斯爆炸的条件及其影响程度：
瓦斯爆炸的条件是：一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气，三者缺一不可。
（一）、瓦斯浓度
瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸的界限为5%-16%，5%为爆炸下限，16%为爆炸上限。
当瓦斯浓度低于5%时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层；当瓦斯浓度为9.5%时，其爆炸威力最大（氧和瓦斯完全反应）；瓦斯浓度在16%以上时，失去爆炸性，但在空气中火仍会燃烧。
必须强调指出，瓦斯爆炸界限不是固定不变的，它受许多因素的影响：
（1）可燃气体的混入，使瓦斯爆炸界限扩大。
（2）惰性气体的混入，降低了氧浓度，使瓦斯爆炸的危险性和爆炸界限降低。
（3）煤尘掺入可降低瓦斯爆炸下限。
（4）瓦斯与空气混合气体的初始温度越高，爆炸界限范围就越大。
（5）瓦斯与空气混合气体的初始压力越大，瓦斯爆炸界限范围越大。
（二）、引火温度：
瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。一般认为是650℃~750℃，但受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。当瓦斯含量在7%~8%时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引火温度降低；在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。
瓦斯与高温热源接触时，并不立即燃烧、爆炸，而是要经过一个很短的时间间隔，我们称此现象为火延迟性，间隔的这段时间称感应期。感应期的长短与甲烷浓度、火源温度、火源性质、混合气体压力有关。火源温度升高，感应期迅速下降；瓦斯浓度增加，感应期略有增加。
瓦斯爆炸的感应期对煤矿安全生产意义很大。例如，使用安全炸药爆破时，其初温达2000℃左右，但高温存在的时间只有千分之几秒，小于瓦斯爆炸的感应期，所以不会引起瓦斯爆炸。如果炸药质量不合格，炮泥充填不紧或放炮不正规（如放明炮、糊炮等），就会延长高温存在时间，造成瓦斯爆炸事故。为了安全井下电气设备，必须采用安全隔爆器。
（三）、氧的浓度：当氧在混合气体中的浓度低于12%时，混合气体中的瓦斯失去爆炸性。正确认识氧的含量对瓦斯爆炸的作用，对密封或启封火灾区及时封闭火区时，判断火区内有无瓦斯爆炸性等均有指导意义。
防止瓦斯爆炸措施主要包括三个方面：防止瓦斯积聚、防止瓦斯引燃、防止瓦斯事故扩大。
二、矿 尘
矿尘是指在生产过程中所产生的各种矿物微细颗粒的总称。矿尘包括煤矿生产过程中产生的煤尘、岩尘。矿尘不但对井下污染环境，还对工作人员的健康不利，而且在一定条件下，还可以燃烧和爆炸（煤尘具有可燃性，遇有外界火源，很容易引起火灾，还可能导致爆炸事故），除此以外，还会加速机械设备的磨损，影响井下工作人员的视线，因此应采取各种有效的排降措施，如：加强通风，洒水降尘，将矿尘浓度控制在规定的浓度标准范围内。（关于煤尘爆炸资料附后）
三、火 灾
矿井防灭火工作是安全生产管理的重要内容，首先应通过改进开采技术措施，健立完善的通风系统；其次采取防止漏风和预防性灌浆、喷洒阻化剂、均压灭火、注入惰性气体等综合措施防止煤炭自燃的发生；再次采用不燃性支护材料，杜绝或控制明火和电火花的产生等有效措施，防止煤矿外因火灾发生。（矿井火灾防治附后）
四、水 害
矿井水害对煤矿安全生产的影响和危害很大，轻则使生产条件恶化，管理困难；重则造成伤亡或淹井事故，因此，在安全生产和管理方面，应该在保证排水系统可靠的前提下，加强采掘工作在探、放水的安全管理工作。严格执行“有疑必探，先探后掘”的方针，保障矿井安全。（矿井水害防治附后）
五、顶 板
顶板事故会造成井下人员伤亡、设备损坏和生产停顿等事故，是煤矿生产的主要灾害之一。随着开采深度的不断增加，巷道断面不断增加，预防采掘工作面的顶板事故更加重要。为防止顶板事故的发生，应制定和执行严格合理的顶板管理安全技术措施；应建立顶板灾害发生的预警、预报系统；加强对顶板的支护；加强对采空区的观察，合理留设煤柱的安全防范措施，有效控制顶板事故。
除上述“五大”灾害以外，随着矿井开采深度不断增加，采空区面积随着增大，冲击地压的危险也将会更加突出，冲击地压又称岩爆，常伴有煤岩体抛出，巨响及气浪等现象。它具有很大的破坏性，也是煤矿的重大灾害之一，我矿应采取有效措施防范采空区大面积冒顶引发地表塌陷，使地表水透入井下造成的水害。
第3篇 煤矿开采主要灾害安全管理
一、瓦斯(甲烷)
甲烷是一种无色、无味、无臭的气体,甲烷比空气轻,相对于气空的比重为0.554。瓦斯爆炸是煤矿生产主要灾害之一。煤矿一旦发生瓦斯爆炸,危害十分严重,其爆炸时产生的高温、高压和有害气体可造成大量的人员伤亡和人亡矿毁,因此,防止瓦斯爆炸是安全管理的重点,其主要措施是加强矿井通风,防止瓦斯局部积聚,防止煤(岩)与瓦斯突出,防止火源引燃瓦斯。
1.矿井瓦斯的危害:
(1)瓦斯窒息
甲烷本身虽然无毒,但空气中的甲烷浓度较高时,就会相对降低空气中的氧气浓度。氧气浓度相对减少,使人窒息死亡。当空气中甲烷浓度升高,氧气量降到17%,使感到呼吸困难,氧含量降到12%以下时,使人窒息死亡。
因此,凡井下盲巷或通风不良的地区,都必须及时封闭或设置栅栏,并悬挂“禁止入内”的警标,严防人员入内。
(2)瓦斯燃烧和爆炸
当瓦斯与空气混合达到一定浓度时,遇到高温火源就能燃烧或发生爆炸,一旦形成灾害事故,就会造成大量作业人员的伤亡,严重影响矿井的安全生产,瓦斯爆炸事故是煤矿事故中最严重的事故。
2.瓦斯爆炸的概念:
瓦斯是一种能够燃烧和爆炸的气体,瓦斯爆炸就是空气中的氧气与瓦斯发生剧烈氧化反应的结果。瓦斯在高温火源作用下,与氧气发生化学反应,生成二氧化碳和水,并放出大量的热,这些热量能够使反应过程中生成的二氧化碳和水蒸气迅速膨胀,形成高温、高压,并以极高的速度向外冲击而产生的动力现象,这就是瓦斯爆炸。
3.瓦斯爆炸的危害:
瓦斯爆炸的主要危害是产生高温焰面,冲击波和有害气体。
焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体,其速度快、温度高。从正常的燃烧速度(1~2.5 m/s)到爆轰式传播速度(2500m/s),焰面温度可高达2150℃~2650℃。焰面经过之处,人被烧死或大面积烧伤,可燃物被点燃而发生火灾,扩大灾情。
冲击波锋面压力由几个大气压到20个大气压,前向冲击波叠加和反射时可达100个大气压。其传播速度总是大于声速,所到之处造成人员伤亡、设备和通风设施损坏、巷道垮塌。
瓦斯爆炸后生成大量有害气体。据分析,瓦斯爆炸后的气体成分为:o2为6%-10%、n2为82%-88%、co2为4%-8%、co为2%-4%。如果有煤尘参与爆炸,co的生成量更大,往往成为人员大量伤亡的主要原因,因此,《煤矿安全规程》规定,入井人员必须配戴自救器。
4.瓦斯爆炸的条件及其影响程度:
瓦斯爆炸的条件是:一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气,三者缺一不可。
(一)、瓦斯浓度
瓦斯爆炸有一定的浓度范围,我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸的界限为5%-16%,5%为爆炸下限,16%为爆炸上限。
当瓦斯浓度低于5%时,遇火不爆炸,但能在火焰外围形成燃烧层;当瓦斯浓度为9.5%时,其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反应);瓦斯浓度在16%以上时,失去爆炸性,但在空气中火仍会燃烧。
必须强调指出,瓦斯爆炸界限不是固定不变的,它受许多因素的影响:
(1)可燃气体的混入,使瓦斯爆炸界限扩大。
(2)惰性气体的混入,降低了氧浓度,使瓦斯爆炸的危险性和爆炸界限降低。
(3)煤尘掺入可降低瓦斯爆炸下限。
(4)瓦斯与空气混合气体的初始温度越高,爆炸界限范围就越大。
(5)瓦斯与空气混合气体的初始压力越大,瓦斯爆炸界限范围越大。
(二)、引火温度:
瓦斯的引火温度,即点燃瓦斯的最低温度。一般认为是650℃~750℃,但受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。当瓦斯含量在7%~8%时,最易引燃;当混合气体的压力增高时,引火温度降低;在引火温度相同时,火源面积越大、点火时间越长,越易引燃瓦斯。
瓦斯与高温热源接触时,并不立即燃烧、爆炸,而是要经过一个很短的时间间隔,我们称此现象为火延迟性,间隔的这段时间称感应期。感应期的长短与甲烷浓度、火源温度、火源性质、混合气体压力有关。火源温度升高,感应期迅速下降;瓦斯浓度增加,感应期略有增加。
瓦斯爆炸的感应期对煤矿安全生产意义很大。例如,使用安全炸药爆破时,其初温达2000℃左右,但高温存在的时间只有千分之几秒,小于瓦斯爆炸的感应期,所以不会引起瓦斯爆炸。如果炸药质量不合格,炮泥充填不紧或放炮不正规(如放明炮、糊炮等),就会延长高温存在时间,造成瓦斯爆炸事故。为了安全井下电气设备,必须采用安全隔爆器。
(三)、氧的浓度:当氧在混合气体中的浓度低于12%时,混合气体中的瓦斯失去爆炸性。正确认识氧的含量对瓦斯爆炸的作用,对密封或启封火灾区及时封闭火区时,判断火区内有无瓦斯爆炸性等均有指导意义。
防止瓦斯爆炸措施主要包括三个方面:防止瓦斯积聚、防止瓦斯引燃、防止瓦斯事故扩大。
二、矿尘
矿尘是指在生产过程中所产生的各种矿物微细颗粒的总称。矿尘包括煤矿生产过程中产生的煤尘、岩尘。矿尘不但对井下污染环境,还对工作人员的健康不利,而且在一定条件下,还可以燃烧和爆炸(煤尘具有可燃性,遇有外界火源,很容易引起火灾,还可能导致爆炸事故),除此以外,还会加速机械设备的磨损,影响井下工作人员的视线,因此应采取各种有效的排降措施,如:加强通风,洒水降尘,将矿尘浓度控制在规定的浓度标准范围内。(关于煤尘爆炸资料附后)
三、火灾
矿井防灭火工作是安全生产管理的重要内容,首先应通过改进开采技术措施,健立完善的通风系统;其次采取防止漏风和预防性灌浆、喷洒阻化剂、均压灭火、注入惰性气体等综合措施防止煤炭自燃的发生;再次采用不燃性支护材料,杜绝或控制明火和电火花的产生等有效措施,防止煤矿外因火灾发生。(矿井火灾防治附后)
四、水害
矿井水害对煤矿安全生产的影响和危害很大,轻则使生产条件恶化,管理困难;重则造成伤亡或淹井事故,因此,在安全生产和管理方面,应该在保证排水系统可靠的前提下,加强采掘工作在探、放水的安全管理工作。严格执行“有疑必探,先探后掘”的方针,保障矿井安全。(矿井水害防治附后)
五、顶板
顶板事故会造成井下人员伤亡、设备损坏和生产停顿等事故,是煤矿生产的主要灾害之一。随着开采深度的不断增加,巷道断面不断增加,预防采掘工作面的顶板事故更加重要。为防止顶板事故的发生,应制定和执行严格合理的顶板管理安全技术措施;应建立顶板灾害发生的预警、预报系统;加强对顶板的支护;加强对采空区的观察,合理留设煤柱的安全防范措施,有效控制顶板事故。
除上述“五大”灾害以外,随着矿井开采深度不断增加,采空区面积随着增大,冲击地压的危险也将会更加突出,冲击地压又称岩爆,常伴有煤岩体抛出,巨响及气浪等现象。它具有很大的破坏性,也是煤矿的重大灾害之一,我矿应采取有效措施防范采空区大面积冒顶引发地表塌陷,使地表水透入井下造成的水害。
第4篇 煤矿开采安全管理教案
本章培训与考核要点：
掌握地质构造对安全生产的影响；
熟悉煤矿开采的基本安全生产条件与矿井开拓方式；
掌握井巷工程施工、支护及维护的安全管理要求；
掌握常用采煤方法及其回采工艺的安全管理要求；
掌握矿井冲击地压与顶板事故防治的安全管理要求及其致因和预防措施；
掌握矿井水害防治的安全管理要求及其致因和预防措施；
掌握矿井热害防治的安全管理要求及其致因和预防措施。
第一节 煤矿地质与矿图
一、煤层的埋藏特征
1.煤层的形态与结构
煤是由古代植物遗体演变而成的。和其他沉积岩一样，煤在地下通常是层状埋藏的，但由于沉积条件和地壳运动的影响，也有似层状和非似层状煤层。
根据夹矸稳定性不同煤层的结构可划分为
简单结构煤层
复杂结构煤层
2.煤层的厚度
煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离。
薄煤层 ：地下开采时厚度1.3m以下的煤层；露天开采时厚度3.5m以下的煤层。
中厚煤层： 地下开采时厚度1.3~3.5m的煤层；露天开采时厚度3.5~10m的煤层。
厚煤层： 地下开采时厚度3.5m以上的煤层；露天开采时厚度10m以上的煤层。
可采厚度：在目前经济技术条件下，可以开采的煤层厚度。
3.煤层的顶、底板岩石
顶板：覆盖在煤层上面的岩层
伪顶：直接覆盖在每层之上极易垮塌的薄层岩
层，常随采随落。
直接顶：能随回柱放顶垮落的岩层。
基本顶：位于直接顶之上，抗弯刚度较大，较难
垮落的岩层
底板：垫在煤层下面的岩层
直接底：煤层之下与煤层直接接触的岩层。
基本底：位于直接底之下的岩层。
二、地质构造对煤矿安全生产的影响
沉积岩层一般都是水平连续的，但由于地壳运动的影响使它位置和形态发生变化。这种变化称为地质构造。一般包括：单斜、褶皱、断裂等构造。
1.褶曲对煤矿安全生产的影响
增大开采难度
给顶板管理带来困难
容易引起瓦斯事故
易发生水灾事故
2.断层对煤矿安全生产的影响
断层破坏严重的地段，影响采区的划分及工作面和巷道的布置
断层破坏严重的地段，使工作面布置不规则巷道掘进率增高，还会造成无效进尺
会给支护工作和顶板管理带来困难，还有可能发生冒顶
会引起断层透水事故
在高瓦斯含量煤层中，断层破碎带可能聚集瓦斯，当工作面通过时，易发生瓦斯事故。
三、熔岩塌陷对安全生产的影响
熔岩塌陷：石灰岩、白云岩等可溶性岩石在地下水的溶蚀作用下产生塌陷的现象。
按成因及特征可分为：陷落柱和淤泥带。
1.陷落柱及其特征
熔岩塌陷体的刨面形态似一锥形柱体所以取名。
特征：整体形态是一个上小下大的圆锥体，陷落柱内的岩石碎块棱角显著、形状不规则、排列紊乱。
2.淤泥带及其特征
岩石的塌陷和水流携带地表泥土一齐填入大型裂缝形成淤泥带。
淤泥带的主要特征：大型的淤泥带地表多呈低洼的冲沟，垂直方向表现为上宽下窄的裂隙带，其内有大量的黄泥和碎块岩石。
3.判断的标志
岩性标志。断层的地层系统未被打乱，陷落柱地层局部破坏，杂乱无章岩性复杂。
接触带特征。陷落柱的柱壁倾角很陡往往成90°接触面不平整，无擦痕。断层直立情况少常见擦痕。
煤层及顶底板的变化。陷落柱顶底板岩层除裂隙发育外产状无变化。断层附近煤岩层产状变化大。
陷落柱一般上下影响范围较大。通过上下煤层对照能预测其出现的位置和范围。
4.陷落柱对煤矿生产安全的影响
陷落柱发育的矿区煤系地层破坏严重煤储量减少。
破坏煤层连续性，给巷道布置、采煤方法的选择造成很多困难。
采煤工作面遇到陷落柱，复杂了生产组织，不利安全生产。
陷落柱穿透含水层时，可将地下水导入井巷，对安全生产威胁极大。
四、矿图基础知识
（一）地形图
地形图：反映地球表面高低起伏的图纸。一般用地形等高线来反映地貌。
1.地形等高线基本特征
同一等高线各点高程相等
等高线是一条闭合的曲线
一条等高线不能分叉
等高线越密表示坡度越陡，越稀则越缓，平行则表示坡度相等
2.典型地貌的等高线
山地 盆地 山脊 山谷
（二）煤层底板等高线图
煤层底板等高线：煤层底板与有一定高程的水平面相交所得到的交线。
煤层底板等高线图：把上者用标高投影的方法投影到水平面上所得到的图形。
1.根据煤层底板等高线图确定煤层的产状
2.地质构造在煤层底板等高线图上表现
褶皱 断层 穹窿 盆地
（三）矿图的内容及要求
井上、下对照图（1:2000、1:5000）
采掘工程平面图（1:1000、1:2000、1:5000）
通风系统图（1:1000、1:2000、1:5000）
井下避灾路下图
供电系统图和井下电器设备布置图
主要巷道平面布置图（1:1000、1:2000）
第二节 煤矿开采的基本安全条件与矿井开拓
一、煤矿开采的基本条件
煤矿生产是一种特殊条件下的作业生产，由于工作场所的特殊性、客观因素的不定性，再加上诸多主观因素的影响，致使生产事故不断的发生。为了保障安全生产应具备以下基本安全生产条件：
矿井应有及时填绘的反映实际情况的各种图纸及规程。
矿井必须有两个独立的能够行人并直达地面安全出口，出口之间距离不得小于30m。
矿井在用巷道净断面能满足安全生产的需要。
采煤工作至少保持2个畅通的安全出口。
矿井每年必须经过瓦斯等级鉴定。
矿井应当具备完整的独立通风系统。
高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井应有瓦斯抽放措施，并装备安全监控系统。
矿井必须实行瓦斯检查制度和矿长、技术负责人瓦斯日报审查签字制度。
矿井有完善的防尘供水系统、防排水系统和火灾防治措施及设施。
矿井应当保证双回路电源线供路。
矿井提升使用矿用提升绞车，并装设齐全的保险装置和深度指示器。
矿井应有完善可靠的通信系统，保持矿内外、井上下和重要场所、主要作业地点通信畅通。
煤矿井下爆破，须按矿井瓦斯等级选用相应的煤矿许用炸药和雷管。
矿井实行入井检身制度，入井人员必须随身携带自救器。
煤矿应当建立应急救援组织。
煤矿应当加强粉尘的检测和防治工作，制定职业危害防治措施，并为从业人员提供符合标准的劳动防护用品。
二、矿井开拓方式
矿井开拓方式：开拓巷道在井田内的布置形式。
通常以井筒形式划分开拓方式为：
1.斜井开拓（片盘斜井、集中斜井）
2.立井开拓
单水平
立井多水平上山开拓
多水平 立井多水平下山开拓
立井多水平混合开拓
3.平硐开拓（走向、垂直、阶梯）
4.综合开拓
