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1、1,煤矿安全规程解读（开拓开采部分）云南能源职业技术学院二一六年五月三日,2,1 总则2 矿井建设3 开采4 冲击地压防治,教授主要内容,3,总则解读,4,总则解读,图1 井上、下对照图局部图,5,总则解读,图2 巷道布置图局部图,6,总则解读,图3 采掘工程平面图局部图,7,总则解读,图4 王家岭煤矿透水示意图,8,总则解读,事故原因分析1、事故的直接原因是：该矿20101回风巷掘进工作面附近小煤窑老空区积水情况未探明，且在发现透水征兆后未及时采取撤出井下作业人员等果断措施，掘进作业导致老空区积水透出，造成+583.168m标高以下巷道被淹和人员伤亡。2、事故的间接原因是：地质勘探程度不够，
2、水文地质条件不清，未查明老窑采空区位置和范围、积水情况；水患排查治理不力，发现透水征兆后未采取有效措施；施工组织不合理，赶工期、抢进度；未对职工进行全员安全培训，部分新到矿职工未经培训就安排上岗作业，部分特殊工种人员无证上岗。,9,瓦斯爆炸事故案例,贵州省某矿是设计年产量为90万t的高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量为20.36m3t,煤尘爆炸指数为29.49%39.48%，煤层有自然发火倾向。瓦斯爆炸事故发生于某年3月20日10时5分（见下图）。事故地点在矿井东部采区11号煤层11111采煤工作面运输机巷与开切眼贯通处。事故前该区域使用1台风量为1249m3/min的主要通风机，5处独头共用1台28
3、KW局部通风机供风。事故发生时，爆炸产生的大量浓烟冲出平硐口，总计波及巷道达2550m。摧毁风桥2座、风门7道，破坏巷道1653m、电缆2840m和47台机电设备。井下多人遇难。,总则解读,10,图5 瓦斯爆炸事故示意图,总则解读,11,事故原因：这是一起有煤尘参与的大型瓦斯爆炸事故。事故的直接原因是：（1）11111回风巷与开切眼贯通因测量失误，事先没有采取相应措施。在放炮前，开切眼的瓦斯浓度在5%以上。11111回风巷掘进迎头打眼深度过大（眼深为2.1m并穿透开切眼左帮）和装药量过多，造成两巷贯通时抵抗线偏小。所以，11111回风巷放炮时产生的火焰，引燃开切眼处积聚瓦斯，导致爆炸事故发生。
4、,总则解读,12,（2）该采区停工巷道多。11111运输机巷、11111回风巷因误掘均有一段盲巷、11111材料巷、11113材料巷等掘进工面，在事故前均已停工停风但未封闭。这些地点积存大量瓦斯，浓度均在10%以上。由于大量瓦斯参与爆炸，增大了瓦斯爆炸强度，扩大了灾区范围。（3）煤尘大。据事故前的测尘记录记载，东部采取各处巷道均有煤尘沉积。浮煤煤尘浓度最高达279/m3,最低为147.5/m3。瓦斯爆炸震起的沉积煤尘便成了浮游煤尘。当爆炸火焰到达后，使煤尘参与了爆炸。在图中的1、2、3号爆炸点，均发现有煤尘参与爆炸产生的皮渣和粘块。,总则解读,13,总则解读,14,总则解读,复产后发生瓦斯爆炸
5、事故案例,15,总则解读,16,总则解读,17,总则解读,老空区透水事故案例 2014 年 9 月 23 日 16 时 30 分，宣威市倘塘镇小河边煤 矿小河边井（以下简称小河边煤矿）东南巷掘进工作面发生 一起水害事故，造成8人被困井下，经抢救 5人生还，3人遇难，直接经济损失 993.4 万元。小河边煤矿均在五架河以下开采，五架河从矿区流过，属于季节性河流，雨季时，五架河水通过裂隙或构造破碎带 补给地下水，矿井水文地质条件属复杂类型。与小河边煤矿 相邻的矿井有金田煤矿、大沟煤矿小红地井、原箐门口煤矿，其中箐门口煤矿位于小河边煤矿井田东南部，2007 年已关闭，井下存在老窑积水。（一）直接原因
6、:东南巷掘进工作面附近存在老窑积水；作业人员未进行 探放水，冒险打眼作业导通老窑导致事故发生。（二）间接原因:小河边煤矿安全生产主体责任不落实，违法违规组织 生产，不执行探放水措施，安全管理混乱；事故发生后，瞒报事故。,18,矿井建设解读,19,矿井建设解读,20,矿井建设解读,21,矿井建设解读,22,矿井建设解读,23,第61条 高瓦斯、煤与瓦斯突出和有煤尘爆炸危险矿井的煤巷、半煤岩巷掘进工作面和石门揭煤工作面，严禁使用钢丝绳牵引的耙装机。,在高瓦斯区域和有煤与瓦斯突出危险区域，掘进工作面尽管采取了各种安全措施，但相对而言，高瓦斯区域和有煤与瓦斯突出危险区域的煤巷工作面中瓦斯越限的几率要大
7、得多，若采用钢丝绳牵引的耙装机，由于摩擦和撞击极易产生火花，从而引起瓦斯爆炸。所以规定：在高瓦斯区域和有煤与瓦斯突出危险的掘进工作面，严禁使用钢丝绳牵引的耙装机。1997年5月3日，淮北矿务局某煤矿发生瓦斯爆炸，其原因就是在高瓦斯区域的煤巷掘进工作面违章使用钢丝绳牵引的耙装机所造成的。,矿井建设解读,24,矿井建设解读,第八十条 开凿或者延深斜井、下山时，必须在斜井、下山的上口设置防止跑车装置，在掘进工作面的上方设置跑车防护装置，跑车防护装置与掘进工作面的距离必须在施工组织设计或者作业规程中明确。斜井（巷）施工期间兼作人行道时，必须每隔40m设置躲避硐。设有躲避硐的一侧必须有畅通的人行道。上下
8、人员必须走人行道。人行道必须设红灯和语音提示装置。斜巷采用多级提升或者上山掘进提升时，在绞车上山方向必须设置挡车栏。,25,矿井建设解读,跑车造成的较大运输事故 2016 年 3 月 27 日 21 时 20 分，宣威市宝山镇虎场煤矿（以 下简称虎场煤矿）+1980m 水平轨道下山（以下简称轨道下山）发生 1 起运输事故，造成 3 人死亡、1 人受伤，直接经济损失 530 万元。事故发生在虎场煤矿+1980m 水平轨道下山，经现场勘测，轨道下山坡度 29，斜长 88m，上部平车场变坡点距离绞车房 8m，提升矿车（料车）每辆长 2.4m；阻车器自 2016 年年初损坏后未予修复处于常开状态；挡车
9、栏安设于变坡点下方 6.7m 处，下部车场无 灯光信号和照明装置。串车提升到轨道下 山上部车场，余仕勇在未查看提升车辆的情况下进行摘钩作业。此时，最末端的空矿车尚处于轨道下山变坡点下方 最终造成跑车事故。,26,矿井建设解读,（一）直接原因：1.提升串车的末端矿车在摘钩时处于变坡点下方；轨道下山 内“一坡三挡”保护装置失效。2.把钩工业务不熟，违规摘钩，造成跑车；检修作业人员在串车提升过程中违规进入轨道下山。（二）间接原因 1.煤矿安全生产主体责任不落实。（1）现场安全管理混乱。安排未取得特种作业操作资格证的 人员从事特种作业；超挂矿车、违规摘挂钩；作业人员未执行斜 井提升“行车不行人，行人不
10、行车”的规定，串车提升时随意进入斜巷下方区域。（2）隐患排查治理不到位。对斜井“一坡三挡”设施失效等事 故隐患未及时采取措施进行处理，对监管部门提出的轨道下山无 灯光信号装置的事故隐患未进行及时整改。（3）技术管理不到位。制定的2016 年度春节隐患整改实施方案为通用安全技术措施，没有结合各整改作业点的实际制 定有针对性的安全技术措施；煤矿巷道布置和绞车硐室设计不合理，+1980m 水平轨道下山上部车场过卷距离未经设计验算，未针对车场实际情况编制切实有效的规章制度和安全管理措施。,27,矿井建设解读,28,开采解读,29,开采解读,30,开采解读,31,开采解读,第95条 采（盘）区开采前必须
11、按照生产布局和资源回收合理的要求编制采（盘）区设计，并严格按照采（盘）区设计组织施工，情况发生变化时及时修改设计。一个采（盘）区内同一煤层的一翼最多只能布置1个采煤工作面和2个煤（半煤岩）巷掘进工作面同时作业。一个采（盘）区内同一煤层双翼开采或者多煤层开采的，该采（盘）区最多只能布置2个采煤工作面和4个煤（半煤岩）巷掘进工作面同时作业。采掘过程中严禁任意扩大和缩小设计确定的煤柱。采空区内不得遗留未经设计确定的煤柱。严禁任意变更设计确定的工业场地、矿界、防水和井巷等的安全煤柱。突出矿井、高瓦斯矿井、低瓦斯矿井高瓦斯区域的采煤工作面，不得采用前进式采煤方法。,32,煤矿安全规程解读,33,1989
12、年1月29日，北票矿务局三宝煤矿220m水平东五石门九层采煤工作面采用沿空留巷前进式采煤法，发生煤与瓦斯突出，突出煤量165t，涌出瓦斯量12909m3，死亡22人。,开采解读,34,开采解读,35,几种锚杆,开采解读,参数设计 施工 监测,36,开采解读,37,开采解读,38,初步确定锚杆支护参数，如巷道断面、锚杆材质、锚杆直径、钻孔直径、树脂药卷大小、锚固方式及长度、预拉力等。建立模型，根据锚杆布置密度、长度、锚杆间排距等参数确定锚杆布置方案，用数值分析不同方案巷道围岩的稳定性。综合分析，选取较好的方案进行现场施工。,锚杆支护的初始设计,开采解读,39,1、工程类比支护设计,开采解读,40
13、,开采解读,41,2、理论计算支护设计,煤巷锚杆支护参数和设计方法的确定锚杆支护参数确定方法取决于锚杆支护理论，锚杆支护理论不同，锚杆支护参数的确定方法也不同。1 悬吊作用理论设计锚杆支护参数1）锚杆长度的确定L=L1+L2+L3式中 L锚杆长度，m；L1锚杆外露长度，m；L2锚杆有效长度，m；L3锚杆锚固长度，m。（1）锚杆外露长度L1的确定L1=垫板厚度+螺母厚度+（0.020.03）m一般L1=0.15m。,开采解读,42,2、理论计算支护设计,（2）锚杆有效长度L2的确定锚杆有效长度L2的确定方法有三种，一是采用声波法测出巷道围岩松动圈范围；二是采用岩层探测分析仪进行测量；三是采用解释
14、法中普式自然平衡拱理论确定L2。a.岩层探测分析仪确定L2b.普式自然平衡拱理论确定L2：巷道顶锚杆有效长度L2的确定：式中 f普氏系数；B巷道跨度，m；H巷道掘进高度，m；内摩擦角，（）。,开采解读,43,TYGD10岩层钻孔探测仪,该仪器由主机和辅机两部分组成(见图)，主机用来观察钻孔岩性、裂隙、各岩层厚度变化及赋存情况，并在显示屏上显示出来，辅机是由防爆摄像机构成，用来记录拍摄主机观察到的钻孔中岩性、裂隙及各岩层厚度变化及赋存情况。,开采解读,44,TYGD10型岩层钻孔探测仪,1.主要用来探测地质构造，断层、裂隙;2.探测煤层及其顶板岩层的岩性、厚度;3.探测巷道及采煤工作面顶板离层的
15、位置、间隙的大小及顶板的错位、破碎情况，为巷道支护及顶板管理提供依据;,开采解读,45,C、钻孔柱状图确定L2,开采解读,顶板岩层典型柱状图实例,46,巷道帮锚杆有效长度L2的确定：式中 f普氏系数；B巷道跨度，m；H巷道掘进高度，m；内摩擦角，（）。（3）锚杆锚固长度L3的确定L3=0.40.6m2）锚杆间排距的确定对锚杆支护巷道，考虑施工工艺通常取间排距相等，锚杆间排距a按下式计算：3）锚杆直径的确定锚杆直径d可按下式计算：,开采解读,47,4）锚固力及锚固剂的确定式中：d-锚杆的直径；l-锚固段长度；-锚固剂或者水泥的抗剪能力，Pa；水泥=1/51/10Rc 锚固剂的抗剪能力取5MPa；
16、Q-锚杆的锚固力，取80100KN。,开采解读,48,将初步设计方案应用到现场进行施工，并建立适当的测站进行观测。观测内容包括：巷道表面位移、巷道围岩较深部变形、巷道顶板的离层状况、锚杆全长范围的受力情况、锚杆的拉拔试验和锚杆的工作阻力。,现场施工与监测,开采解读,49,顶板离层观测仪,开采解读,50,巷道围岩深部位移观测仪安装示意图,开采解读,51,1、顶板离层指示仪安装要求,开采解读,52,2、顶板失稳离层界限值 顶板离层界限是指锚杆支护巷道在正常使用的情况下所允许的顶板离层的范围。超过这一范围意味着顶板将处于非稳定状态之中，应该更加密切注意顶板动态，及时采取相应的补强措施，否则顶板离层可
17、能会进一步加剧，最终导致巷道的失稳破坏。,开采解读,53,2、顶板失稳离层界限值（1）受采动影响前煤层巷道顶板最大离层量为3mm;（2）受采动影响后煤层巷道顶板最大离层量为59mm。结论：1、巷道顶板离层量不仅受巷道围岩力学性质的影响，而且在巷道受采动影响前后顶板离层临界值的变化较大，说明巷道顶板离层量受采动影响较大。2、对于锚杆支护的巷道，巷道顶板的离层一般不易被人察觉，但其潜在的危害极大，且当离层量达到临界值时，下部岩层就有冒落的危险。应用以上理论计算煤层巷道顶板离层临界值，在初步建立锚杆支护巷道顶板离层临界值计算的理论依据方面做了大胆尝试，对预报和预防顶板事故，指导安全生产具有重大意义。
18、,开采解读,54,开采解读,55,拉拔仪,开采解读,56,第一百一十四条 采用综合机械化采煤时，必须遵守下列规定:（十三）采煤工作面必须进行矿压监测。,开采解读,加强采煤工作面的“三量观测”重点是“支柱荷载观测”,57,开采解读,58,开采解读,事故原因及性质（一）直接原因：13102 采煤工作面位于断层附近，空顶面积大；未按 13102 工作面初次来压安全技术措施要求增设密柱、戗柱、木垛等加强支护措施，顶板初次来压推倒支柱造成事故。（二）间接原因：1.煤矿隐患排查治理不到位。对西翼 13102 采煤工作面 处于断层附近，对采空区顶板大面积未垮落的事故隐患没有 进行认真分析和排查。2.煤矿技术
19、管理工作不到位。煤矿未认真分析断层产状 情况，未采取有效的支护方式管理顶板，督促落实 13102 回 采面作业规程和安全技术措施不力，工作面支架质量达不到 作业规程要求。,59,59,图5 顶板岩层典型柱状图实例,开采解读,60,60,老顶来压强度同直接顶厚度hi与煤层采高hm比值N的关系：I、N5，老顶的垮落与错动对工作面支架无多大影响，称为无周期来压或周期来压不明显顶板。如图5-5a。II、2N5，老顶的失稳对工作面支架有较为严重的影响，称为周期来压顶板。如图5-5b。III、N2，甚至没有直接顶，老顶的悬露与垮落都对工作面支架有严重影响，称为周期来压严重顶板。如图5-5c。IV、老顶特别
20、坚硬，又无直接顶，常悬露上万平方米而不垮落，当其垮落时则形成暴风，造成事故，称为极坚硬顶板。如图5-5d。V、能塑性弯曲的顶板。如图5-5e。,开采解读,61,61,老顶的分级指标是“老顶初次来压当量p e”，其值由老顶初次来压步距Lf、直接顶充填系数N和煤层采高hm综合确定：,注：当hi大于6倍采高时，取N=6。,开采解读,62,1观测内容观测内容主要有两部分:支架立柱载荷及变化。2观测方法(1)在工作面设置上、中、下测区,每个测区设2个测点,共安设6台-60型圆图压力自记仪,对支架立柱工况支撑力进行了连续观测与记录。,开采解读,63,开采解读,64,单体支柱工作面支护强度下限(Kpa),荷
21、载法估算顶板载荷,开采解读,65,支柱密度：,另，支柱排距应该是回采工作面每次采煤进度或采煤机截深的整倍数。机道宽度一般在1.2m左右。柱距一般不应小于0.5m，不大于1.0m。,开采解读,66,第115条“采用放顶煤开采时，必须遵守下列规定：(一)矿井第一次采用放顶煤开采，或在煤层(瓦斯)赋存条件变化较大的区域采用放顶煤开采时，必须根据顶板、煤层、瓦斯、自然发火、水文地质、煤尘爆炸性、冲击地压等地质特征和灾害危险性编制开采设计，开采设计应当经专家论证或委托具有相关资质单位评价后报请集团公司或者县级以上煤炭管理部门审批，并报煤矿安全监察机构备案。(二)针对煤层的开采技术条件和放顶煤开采工艺的特
22、点，必须对防瓦斯、防火、防尘、防水、采放煤工艺、顶板支护、初采和工作面收尾等制定安全技术措施。(三)采用预裂爆破对坚硬顶板或者坚硬顶煤进行弱化处理时，应在工作面未采动区进行，并制定专门的安全技术措施。严禁在工作面内采用炸药爆破方法处理顶煤、顶板及卡在放煤口的大块煤(矸)。,开采解读,67,第115条“采用放顶煤开采时，必须遵守下列规定：(四)高瓦斯矿井的易自燃煤层，应当采取以预抽方式为主的综合抽放瓦斯措施和综合防灭火措施，保证本煤层瓦斯含量不大于6m3t或工作面最高风速不大于4.0ms。(五)工作面严禁采用木支柱、金属摩擦支柱支护方式。有下列情形之一的，严禁采用单体液压支柱放顶煤开采：(一)倾
23、角大于30的煤层(急倾斜特厚煤层水平分层放顶煤除外)。(二)冲击地压煤层。,开采解读,68,第115条“采用放顶煤开采时，必须遵守下列规定：有下列情形之一的，严禁采用放顶煤开采：(一)煤层平均厚度小于4m的。(二)采放比大于1:3的。(三)采区或工作面回采率达不到矿井设计规范规定的。(四)煤层有煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)突出危险的。(五)坚硬顶板、坚硬顶煤不易冒落，且采取措施后冒放性仍然较差，顶板垮落充填采空区的高度不大于采放煤高度的。(六)矿井水文地质条件复杂，采放后有可能与地表水、老窑积水和强含水层导通的。”,开采解读,69,第231条 对冲击地压煤层，应当根据顶底板岩性适当加大掘进巷道宽度。应当优先选择无煤柱护巷工艺，采用大煤柱护巷时应当避开应力集中区，严禁留大煤柱影响邻近层开采。巷道严禁采用刚性支护。,1997年5月28日19时10分抚顺矿务局龙凤矿发生特大瓦斯爆炸事故，造成69人死亡，其原因是应力集中、断层、冲击地压等因素造成冒顶、瓦斯异常涌出达到爆炸界限。支架倾倒，金属梁柱互相撞击，产生摩擦火花，引起瓦斯爆炸。因此要求在冲击地压煤层中的巷道支护应采用可缩性拱形或环形金属支架，支架即有一定的支护阻力，又有一定的可缩性，以适应围岩变形的需要。,冲击地压解读,70,煤矿安全规程解读,71,安全第一 预防为主 综合治理,防范胜于救灾,安全警钟长鸣,责任重于泰山,隐患险于明火,
