煤矿安全技术PPT讲义(教案全本).ppt

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1、煤矿安全,平朔综采班使用,绪 论,我国是煤炭开采历史最悠久的国家之一。我国煤矿企业，按所有制分为：1.国有重点煤矿 由原来国家投资建设的矿井，是国家煤炭生产的主体；2.国有地方煤矿 由地方政府投资建设的煤矿；3.乡镇、个体煤矿 由乡镇或个人出资建设的煤矿。2008年底全国共有各类煤矿17352处（包括改扩建设和新建矿井），其中国有重点1051处，国有地方和乡镇煤矿16301处。煤矿在我国26个省（直辖市、自治区）、1260个县均有分布。,这三类煤矿分别处于机械化、半机械化和基本为手工劳动的生产技术水平。国内既有世界一流的现代机械化高产高效矿井，又有原始落后的手工作业的矿井。井工式煤矿占97%以

2、上。露天开采矿井占0.3%，产能占6左右。全国矿井平均开采深度408m，每年井深增加约15m；目前井深超过1000m的矿井是：沈阳红阳三矿（1075m）、彩屯矿（1197m）、北票冠山矿（1059m）、浙江长广煤矿（1000m）、山东新汶孙村矿（1300m）、华丰矿（1300m）、开滦赵各庄矿（1159m）、徐州张小楼矿（1100m）。,一、我国煤矿开采技术条件,1.地质构造 我国煤矿地质构造比较复杂，自然灾害严重。全国有东北、华北、西北、华南、滇藏五个赋煤区。西北赋煤区和滇藏赋煤区含煤岩系以挤压构造组成，构造复杂。东北赋煤区断层发育，绝大多数煤田构造复杂。华北赋煤区除鄂尔多斯盆地中心，一般情

3、况下煤田构造比较复杂。华南赋煤区构造变形强度和构造复杂程度均超过了华北赋煤区。华南赋煤区西部以紧密褶皱为主，华南东部断层更加发育。,1991-1995年间，中国煤田地质总局地震勘探队在38个煤矿采区的460km2范围内开展高分辨率地震，新发现断距10m以上断层787条。如安徽淮北矿区祁南井田，经精查地质勘探和高分辨率地震勘探，21km2内发育断层50条。又如，山西阳泉矿区五矿，经三维地震后，1.14km2范围内长轴大于20m的陷落柱多达27个。,根据中国煤矿瓦斯地质图编图组及其他单位对25个省区1799对大、中、小型矿井资料的统计，高沼气矿井486对，占27%；煤与瓦斯突出矿井249对，占14

4、%；高沼气矿井和煤与瓦斯突出矿井735对，占统计矿井的41%，可见我国高、突矿井之多。我国，不仅高、突矿井比例大，而且随作开采深度的增加，高、突矿井的比例还可能增加；煤与瓦斯突出还存在着始突深度浅，突出次数多，突出强度大的特点。,2、我国煤矿瓦斯,经对华南（川、黔、滇、湘、赣、桂、粤、闽、浙、鄂）10省区978对矿井的统计，煤与瓦斯突出矿井173对，高沼气矿井285对，高、突矿井比例高达47%；东北150对矿井中，煤与瓦斯突出矿井23对，高沼气矿井76对，高、突矿井比例高达66%；华北七省区（晋、冀、鲁、豫、苏、皖、内蒙古）540对矿井中，煤与瓦斯突出矿井50对，高沼气矿井114对，占31%；

5、西北五省区（陕、甘、宁、青、新）107对矿井中，煤与瓦斯突出矿井4对，高沼气矿井11对，高、突矿井比例为14%。上述可见，资源条件差、煤炭资源量少的地区高、突矿井比例大。,3.水害,我国大部分矿区水文地质与构造地质条件十分复杂，65%左右的矿井受严重突水危胁。,4.自然发火危害中国具有自然发火危险的煤矿所占比例大、覆盖面广。大中型煤矿中，自然发火危险程度严重或较严重的煤矿占72.9%。国有重点煤矿中，具有自然发火危险的矿井占47.3%。小煤矿中，具有自然发火危险的矿井占85.3%。由于煤层自燃，中国每年损失煤炭资源2亿吨左右。,5.热害,华北东部不少矿井已经出现了高于28的热害，巷温30-38

6、，地温梯度一般高于3.0，而突水温度达36-41。,二、煤矿安全状况,我国历年煤炭产量、事故死亡人数、百万吨死亡率,第一章 安全生产方针与安全法规,第一节 煤矿安全生产方针 我国煤矿安全生产方针是：“安全第一，预防为主，综合治理”。一、安全第一的含义 在处理安全与生产以及与其他各项工作的关系时，要强调安全、突出安全，把安全放在一切工作的首要位置。当生产和其他工作与安全发生矛盾时，生产和其他工作必须服从安全。在计划、布置和实施各项工作时，预先采取有力措施搞好安全。“安全第一”意味着必须把安全生产作为衡量企业工作好坏的一项最基本的考核指标，并具有否决权；“安全第一”，还包含着在矿山生产建设中人是最

7、宝贵的思想，即在一切工作中把职工的生命和健康放在第一位。,二、预防为主的含义“预防为主”就是预先熟悉并掌握矿山自然灾害因素，预测各种灾害或事故发生的可能性及其时空分布，采取有效的防治措施，消除和控制一切不安全因素。“预防为主”是实现“安全第一”的前提条件，要实现“安全第一”必须做到“预防为主”。只有预防为主，才能防微杜渐、防患于未然，把事故和职业病防治于形成之前，消灭在萌芽之中。,三、综合治理的含义 综合治理是指在全行业、全系统、全企业各部门的业务关系上，要把安全工作视为一向项系统工程，进行齐抓共管，全员、全方位、全过程搞好安全工作。在预防矿井瓦斯、火灾等事故和职业危害上，采取综合措施，彻底消

8、除危险、有害因素，或者控制控制到最低限度。,四、贯彻落实安全生产方针的基本原则和方法 1.坚持三个并重的原则管理、装备、培训三个方面同等重要。2.坚持“三不生产”原则 不安全不生产，隐患不处理不生产，安全措施不落实不生产。3.处理事故坚持“四不放过”的原则 事故原因不明不放过，没有防范措施不放过，事故的责任者没有得到处理不放过，群众没有得到教训不放过。,五、落实安全生产方针的标准 安全生产方针，是我国的基本国策之一，是生产建设和各项工作的指导方针。它要求企业各级领导在生产建设中，要把安全与生产看成一个完整的概念，有机的统一体。始终坚持“生产必须安全，安全促进生产”、“管生产必须管安全”、“安全

9、第一，预防为主”和“安全具有否决权”的原则，切切实实保护劳动者的安全和健康，促进我国现代化建设。,全面贯彻落实安全生产方针的10条标准(1)企业管理的全部内容和生产的整个过程都要把安全工作放在首位。任何决定、办法、措施都必须有利于安全生产。(2)把是否坚持“安全第一”方针作为考核、选拔、任用干部的重要标准之一。(3)把安全工作、安全技术、技措工程、安全培训等列入年度、月份的生产和工作计划。(4)建立健全的安全生产责任制，层层落实，尽职尽责，并以履行职责好坏定奖惩。(5)人、财、物优先保证安全生产需要。安全人员配备齐全，安全物资保证供应，安全资金保证到位。,全面贯彻落实安全生产方针的10条标准(

10、6)严肃认真，一丝不苟执行安全规程、指令和文件。(7)党、政、工、团一起抓安全生产，思想政治工作贯穿到安全生产的全过程。(8)正确处理安全与生产之间出现的矛盾，坚持不安全不生产。(9)安全教育和安全培训制度化。(10)坚持文明生产、矿井安全状况良好，有安全感。,第二章 矿井瓦斯防治,矿井瓦斯是指煤矿建设和生产过程中，从煤、岩体中涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。在描述瓦斯性质和防止瓦斯爆炸时，所说的瓦斯往往指的是甲烷，俗称沼气。,近期瓦斯爆炸事件一览11月22日上午湖南怀化市辰溪县田湾镇郭家湾煤矿瓦斯爆炸，截止到11月23日上午7时，事故已经造成11人死亡，1人重伤，3人下落不明。11月2

11、1日2时30分黑龙江龙煤集团鹤岗新兴煤矿瓦斯爆炸事故，事故波及井下作业采掘工作面28个，其中采煤工作面5个，煤巷掘进工作面15个，岩巷掘进工作面8个，采区辅助、机电、运输、通风等辅助作业人员总计528人。经初步分析，事故主要是由于距离地面约五百米深的探煤道发生煤与瓦斯突出，引起瓦斯爆炸，截至二十三日十时，遇难人数升至一百零四人，仍有四名矿工被困井下。11月21日7时0分 河南济源市济源煤业公司四矿井下瓦斯燃烧事故，当班18人，3人死亡，8人轻伤。11月10日7时30分宁夏石嘴山市惠农县沙巴台煤矿瓦斯爆炸，井下19人，9人死亡，10人受伤。,2009年瓦斯爆炸,2月22日2时20分,山西西山煤电

12、集团屯兰煤矿南四盘区发生瓦斯爆炸事故。当班井下436人，经抢救，有362人安全升井。该事故已造成78人死亡。5月15日5时50分,云南昭通地区镇雄县五德镇干沟村茶山煤矿发生一起瓦斯爆炸事故，事故发生时南翼有13人入井，其中10人死亡、3人轻伤。5月30日10时55分左右，重庆市松藻煤电有限公司同华煤矿观音桥三区安稳斜井掘进工作面发生煤与瓦斯突出事故。当班入井131人，其中：生还101人，死亡30人。8月18日9时40分,辽宁沈阳市法库县柏家沟煤矿(地方国有矿)二水平301采煤工作面发生瓦斯爆炸，事故当班下井81人，共造成26人死亡。,2009年瓦斯爆炸,8月24日11时10分，山西晋中和顺县山

13、西星光煤业有限责任公司正在施工的新建井筒（回风立井）发生一起瓦斯爆炸事故，现场作业人员16人，14人死亡，2人生还。9月8日1时0分,河南平顶山市新华区新华四矿井下发生瓦斯爆炸事故，当班93人下井，14人升井。截止9月9日16时55分，已造成43人死亡，36人下落不明。10月14日，神华宁煤集团大峰矿羊齿采区工程A段，在实施深孔爆破装填作业时发生爆炸事故，当时共有22人作业，其中1人无事，共造成14人死亡、2人重伤、5人轻伤。,第一节 煤层瓦斯含量,一、瓦斯的生成与煤层中瓦斯存在状态1.瓦斯的生成煤层瓦斯在成煤过程中生成的。煤的形成大致可划分为两个阶段：第一阶段，泥炭化阶段，是生物化学成气时期

14、此阶段生成的气体物质主要为CH4、C02和H20。第二阶段，煤化作用阶段，是煤质变化成气时期生成的气体主要为CH4和C02。,有的研究人员认为：植物变成煤炭的过程中，由褐煤转化为长焰煤，生成7080m3/t的瓦斯，贫煤生成120150m3/t，无烟煤240m3/t。煤层的实地瓦斯含量则远远低于这个数字。据实验室测定，煤的最大瓦斯含量一般不超过60m3/t。,2.瓦斯在煤体中的存在状态瓦斯游离状态和吸附态存在于煤体中。,瓦斯在煤内的存在状态1-游离瓦斯；2-吸着瓦斯；3-吸收瓦斯 4-煤体；5-孔隙,吸附状态吸附态分为吸着和吸收两种。吸着状态是在孔隙表面的固体分子引力作用下，气体分子被紧密地吸附

15、于孔隙表面上，形成很薄的吸附层。吸收状态是气体分子紧密充满于几A（1A=10-10m）到十几A的微细孔隙内，和气体溶解于液体中的现象相似。吸附瓦斯量的大小，决定于煤的性质、孔隙结构特点,瓦斯压力和温度。游离状态和吸附状态的瓦斯含量在一定温度和压力条件下处于动平衡。条件变化时，平衡随之变化。吸附的瓦斯量约占煤层瓦斯含量的80%90，游离状态的瓦斯只占10%20。但是在断层、大的裂隙、孔洞和砂岩内，主要为游离瓦斯。,二、煤层瓦斯含量及其影响因素,1.煤的变质程度2.煤层露头地质构造3.煤层的赋存深度4.围岩性质 5.地质构造6.煤层倾角 7.水文地质条件,常见的贮瓦斯构造1一不透气岩层；2瓦斯含量

16、增高部位；3煤层,闭合的和倾伏的背斜或穹窿，通常是贮存瓦斯的构造。顶板如为致密岩层而又遭破坏时，瓦斯在背斜轴部积聚，形成所谓“气顶”(图a、b)，瓦斯含量明显增高。如果背斜轴顶板因张力形成连通地表或其它贮气构造的裂隙时，瓦斯就因能转移而减少。,向斜轴部的瓦斯容易通过构造裂隙和透气性较好的煤层转移而减少。如果向斜轴部顶板岩层受到的挤压应力比底板岩层强烈，使顶板岩层和两翼煤层透气性变小，瓦斯就能贮存于向斜轴部(图f)。,断层对煤层瓦斯含量的影响比较复杂。一方面要看断层(带)的封闭性，另一方面要看与煤层接触的对盘岩层的透气性。开放型断层(一般为张性、张扭性或导水的压性断层)，不论其和地表是否直接相通

17、，断层附近的煤层瓦斯含量都会降低(图a)。封闭型断层(压性、压扭性不导水断层)，煤层对盘岩性透气性低时，可以阻止瓦斯的释放。如果断层的规模大而断距长时，在断层附近也可能出现一定宽度的瓦斯含量降低区(图b)。图c为煤层被两条逆断层分割成三个段块时，可能的煤层瓦斯分布情况。段块I上有露头，下无深部瓦斯补充来源，煤层瓦斯含量最低；段块，上下都被断层封闭，瓦斯含量居中；段块，上部被断层封闭，下部有深部瓦斯补给，瓦斯含量最高。,三、煤层的瓦斯垂直分带,煤层瓦斯沿垂向一般可分为两个带：1.瓦斯风化带2.甲烷带,瓦斯风化带的下部边界可按下列三个指标中任何一个确定：,1.矿井的相对瓦斯涌出量为2m3/t；2.

18、煤层内的瓦斯中甲烷的含量为80处；3.煤层内瓦斯压力为0.2MPa处。,四、煤层瓦斯压力（一）煤层瓦斯压力分布的一般规律煤层瓦斯压力是煤层裂隙和孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力。它是煤层裂隙和孔隙内游离瓦斯热运动的结果。煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量多少、瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的潜能大小的基本参数。在甲烷带内，煤层的瓦斯压力随深度的增加而增加，多数煤层呈线性增加。,煤层深部的瓦斯压力预测公式,式中 P在深度 H处的瓦斯压力；Mpa；P0瓦斯风化带 H0深度的瓦斯压力，Mpa;H0瓦斯风化带深度，m；m瓦斯压力梯度，Mpam，取 0.010.005。,（二）煤层瓦

19、斯压力测定方法简述1.直接测定法 我国广泛采用从井下巷道打钻直接测定煤层瓦斯压力。测定煤层瓦斯压力时，通常是从围岩巷道(石门或围岩钻场)向煤层打直径为50mm-75mm的钻孔，孔中放测压管，将钻孔密封后，用压力表直接进行测定。2.间接测定法 抚顺分院19831986年，研究提出了用井下实测煤的解吸强度指标确定煤层瓦斯压力的方法。,第三节 矿井瓦斯涌出,一、瓦斯涌出量 瓦斯涌出量是指生产过程中涌进巷道的瓦斯量。瓦斯涌出量大小的表示方法有两种：（一）绝对瓦斯涌出量 矿井在单位时间内涌出的瓦斯量，单位为m3d或m3min，井下可以实测。,式中 Q瓦绝对瓦斯涌出量，m3min；Q风瓦斯涌出地区的风量，

20、m3min；C风流中的瓦斯体积浓度，%。（二）相对瓦斯涌出量 矿井在正常生产条件下，平均日产一吨煤涌出的瓦斯量。其单位为m3t。,式中 q瓦相对瓦斯涌出量，m3t；T日日产煤量,t/d。如果月产量为A吨,则T的值可按下式求出：T日=K产A/nn生产月天数；K产产量不均系数，取1.051.10,二、影响瓦斯涌出的因素（一）自然因素1.煤层、围岩的瓦斯含量 煤层、围岩的瓦斯含量含量越高，涌出量也越大。单一的薄煤层和中厚煤层开采时，瓦斯主要来自煤层暴露面和采落的煤炭。在近代开采深度内，矿井的相对瓦斯涌出量，一般不会超过1520m3/t。但如开层煤层附近赋存有瓦斯含量大的夹层、煤层或岩层时，由于煤层回

21、采的影响，在采空区上下形成大量的裂隙，这些煤层、夹层或岩层中的瓦斯，就能不断地流向开采煤层的采空区，再进入生产空间，从而增加矿井的瓦斯涌出量。,2.地面大气压的变化 地面大气压变化，必然引起井下大气压的相应变化，对于从煤层暴露面涌出的瓦斯量影响甚微，但对采空区或坍冒处瓦斯涌出的影响比较显著。3.开采深度 在甲烷带内,随着开采深度的增加,相对瓦斯涌出量增大,这是因为煤层和围岩的瓦斯含量随深度而增加的缘故。由于深度的增加,岩层的透气性减小,开采时来自围岩和采空区瓦斯源所占的比重将有所增加。,（二）开采技术因素,1.开采规模 开采规模指开采深度，开拓与开采范围和矿井产量。矿井的开采深度越深，煤、岩的

22、瓦斯含量就越大，开拓与开采的范围越广，煤、岩的暴露面就越大。因此，矿井的瓦斯涌出量也就越大。浅井整个建井时期的瓦斯涌出量都可能很小，但是大型深井，一旦进入煤巷掘进时，瓦斯涌出量就能很快地不断增加。,矿井产量与矿井瓦斯涌出量间的关系比较复杂。就绝对涌出量来说，一般情况下，矿井开拓初期，随着开拓范围的扩大而增加。矿井进入采煤生产阶段后，绝对瓦斯涌出量大致正比于产量。一般说来，当矿井开采具有一定规模后，如果瓦斯主要来源于采落的煤炭，产量变化时，对绝对瓦斯涌出量的影响比较明显，对相对瓦斯量涌出量的影响就不大。如果瓦斯主要来源于采空区，产量变化时，绝对瓦斯涌出量变化较小，相对瓦斯涌出量则有明显变化。,2

23、.开采顺序与回采方法,首先回采的煤层(或分层)除其本煤层(或本分层)的瓦斯涌出外，邻近的煤层(或未采的其它分层)的瓦斯，也要通过回采产生的裂隙与孔洞渗透出来，流入开采煤层(或分层)，使瓦斯涌出增大。因此，瓦斯涌出量大的煤层群回采时，如有可能应首先回采瓦斯含量较小的煤层，同时采取抽放瓦斯的措施。顶板管理采用陷落法比充填法能造成顶板更大范围的破坏，瓦斯涌出量也就比较大，回采工作面周期来压时，瓦斯涌出量也会大大增加。据焦作焦西矿资料，周期性顶板来压时比正常生产时瓦斯涌出量增加50%80。,3.生产工艺,瓦斯涌出量与回采工艺过程的工序有关。焦西矿炮采工作面不同生产工序时的瓦斯涌出量,4.风量的变化,风

24、量变化时，瓦斯涌出量和风流中的瓦斯浓度由原来的稳定状态，逐渐转变为另一稳定状态。采煤工作面风量变化时，漏风量和漏风中的瓦斯浓度也会随之变化，井巷的瓦斯涌出量和风流中的瓦斯浓度，在短时间内就会发生异常的变化。通常，风量增加时，起初由于负压和采空区漏风的加大，一部分高浓度瓦斯被漏风从采空区带出，绝对瓦斯涌出量迅速增加，回风流中的瓦斯浓度可能急剧上升。然后，浓度开始下降，经过一段时间，绝对瓦斯涌出量恢复到或接近原有值，回风流中的瓦斯浓度才能降低到原值以下,风量减少时，情况相反。,二、矿井瓦斯涌出来源的分析,一般是将全矿的(或翼的、水平的)瓦斯来源分为回采区(包括回采工作面的采空区)、掘进区和已采区三部分。测定全矿井的、各回采区的和各掘进区的绝对瓦斯涌出量，以全矿井的绝对瓦斯涌出量为百分之百，各回采区绝对瓦斯涌出量之和对矿井绝对瓦斯涌出量的比值，即为回采区涌出量的百分比。同理，求出掘进区的百分比，剩下的就是已采区的瓦斯涌出量的百分比。,四、瓦斯涌出不均系数,矿井瓦斯涌出量的变化分为正常变化和异常变化。正常变化指生产过程中发生的瓦斯涌出量变化；异常变化发生于气压的突然变化、瓦斯喷出、煤与瓦斯突出、老顶大面积冒落和地震等特殊情况时。,