煤矿五大自然灾害防治.docx
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煤矿五大自然灾害防治
煤矿五大自然灾害防治
一、矿井瓦斯防治
1、防止瓦斯积聚的措施
所谓瓦斯积聚是指瓦斯浓度超过2%，其体积超过0.5m3的现象。
防止瓦斯积聚的方法有：
（1）加强通风。
防止瓦斯积聚的最主要的措施是加强通风。
矿井建立一个完善合理的矿井通风现象，做到稳定、可靠、连续地向井下所有用风地点输送足够数量的新鲜空气，以保证及时排除和冲淡矿井瓦斯和粉尘，使井下各处的瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》的要求。
（2）严格检查和监测井下瓦斯浓度。
严格检查矿井的通风状况及瓦斯浓度的变化是瓦斯矿井重要的日常管理工作，它是防止瓦斯事故的前提。
为了防止漏检，除加强管理，加强教育，提高工作者的责任心之外，还必须应用现代化装备，采用先进的瓦斯自动检测报警装置。
（3）及时处理积聚瓦斯。
《煤矿安全规程》规定，每一矿井必须从采掘生产管理上采取措施，防止瓦斯积聚。
当发生瓦斯积聚时，必须及时处理，这是矿井日常瓦斯管理工作的重要内容，是预防瓦斯爆炸的关键工作。
生产中容易积聚瓦斯的地点有：
采煤工作面上隅角、独头掘进工作面的巷道隅角、采煤机附近、顶板冒落的空洞内、停风的盲巷中、低风速巷道的顶板附近、综采工作面放煤口及采空区边界处、发生瓦斯喷出的地点等。
处理局部积聚瓦斯的方法主要：
加大风速及风量、密闭隔离和抽放瓦斯三种。
新建矿井的永久井架和井口房、以井口为中心的联合建筑井筒、平硐与各水平的连接处及井底车场，主要绞车道与主要运输巷、回风巷的连接处，井下机电设备硐室，主要巷道内带式输送机机头前后两端各20m范围内，都必须用不燃性材料支护。
3、防止电气火灾
电气火灾是指发生在各种电气设备上的火灾，常因供电过负荷、电气元件接触不良、操作失误产生电弧火花引起。
预防电气火灾的措施是：
机电设备应正确选用熔断器（片），正确使用检漏继电器，当电流短路、过载或接地时能及时切断电源；电缆接头必须使用防爆接线盒，严禁使用“鸡爪子”和“羊尾巴”接头；严禁违章使用和操作井下电气设备等。
4、防止摩擦火花引起火灾
随着煤矿机械化程度的提高，必须做好井下机械运转部分的保养和维护工作，防止摩擦和冲击产生火花，引起火灾。
5、防止火灾扩大
（1）设置消防材料库。
消防材料库的作用是储存消防材料以便发生火灾时迅速而有效地灭火。
因此，每一矿井必须在井上下设置符合要求的消防材料库。
（2）设置防火门。
在进风井口、井底车场与井筒连接处、部分专用硐室出口处等位置都必须设置防火铁门。
防火铁门必须易于关闭严密，一旦发生火灾能及时关闭。
（3）设置消防水池和井下消防水管系统。
每一矿井必须在地面设置消防水池和在井下设置消防管路系统。
（4）及时发现初起火灾。
及时发现初起外因火灾是防止其发展和控制其危害的一个重要措施。
除用感觉器官（眼睛、鼻子、皮肤等）来察觉初起火灾外，还可用标志性气体、火灾监测器、温升变色涂料等来科学地判断。
6、外因火灾的灭火方法
常用的灭火方法有三种：
直接灭火法、隔绝灭火法和联合灭火法。
（1）直接灭火法。
直接灭火法包括以下几种：
①清除可燃物。
将着火带及附近已发热或正燃烧的可燃物挖出并运出井外。
这是扑灭火灾最彻底的方法，但是采用这种方法的条件是：
火灾处于初起阶段，涉及范围不大；火区无瓦斯、无煤尘爆炸危险；火源位于人员可直接到达的地点。
②用水灭火。
用水灭火，简单易行，经济有效。
其作用是：
强力水流把燃烧物的火焰压灭，使燃烧物充分浸湿而阻止其继续燃烧；水有很大的吸热能力，能使燃烧物冷却降温；水遇火蒸发成大量水蒸气，能冲淡灾区空气中氧的浓度，并使燃烧物表面与空气隔绝。
因此水有较强的灭火作用。
③用砂子（或岩粉）灭火。
把砂子（或岩粉）直接撒在燃烧物体上能隔绝空气，将火扑灭。
通常用来扑灭初起的电气设备火灾与油类火灾。
④用划分灭火器灭火。
目前矿山使用的化学灭火器有两类：
泡沫灭火器。
使用时将灭火器倒置，使内外瓶中的酸性溶液和碱性溶液互相混合，发生化学反应，形成大量充满二氧化碳的气泡喷射出去，覆盖在燃烧物体上隔绝空气。
在扑灭电器火灾时，应首先切断电源。
干粉灭火器。
目前矿用干粉灭火器以磷酸铵粉为主药剂。
在高温作用下磷酸铵粉末进行一系列分解吸热反应，将火灾扑灭。
目前适合于井下使用的干粉灭火器有灭火手雷和喷粉灭火器。
⑤高倍数泡沫灭火。
远距离高倍数泡沫灭火是将高倍数起泡剂与压力水混合后在风扇的吹动下，经过两层锥形发泡线网，形成大量的泡沫涌向火源扑灭火灾。
其原理是泡沫遇到高温而蒸发成水蒸气，吸收大量的热，使温度迅速下降，同时，大量的水蒸气能降低火源周围空气中的氧气含量，泡沫又迅速包围燃烧物，使火与空气隔绝而熄灭。
（2）隔绝灭火法。
当井下火灾发展到不能直接被扑灭时，应在所有通往火区的巷道内砌筑密闭墙，使火源与外界隔绝，当火区内的氧气消耗完后，火灾自行熄灭。
在建筑密闭墙时，一般先建进风侧，后建回风侧。
在有瓦斯涌出的火区，为防止瓦斯积聚，进回风两侧要同时建筑密闭墙，同时封闭。
对有发生瓦斯爆炸危险的火区，为保证救灾人员和建筑密闭墙人员的安全，应尽快地建筑一道防爆墙。
防爆墙一般用砂子、黄土、炉灰等装在编织袋或麻袋内，建成5—6m厚砂袋墙。
（3）联合灭火法。
在单独采用一种方法达不到灭火目的，或灭火时间太长时，可将直接灭火法和隔绝灭火法联合起来运用，称为联合灭火法。
归纳起来有以下几种：
①先隔绝，然后打开密闭墙用水直接灭火。
②包围缩小火区，然后进行封闭。
③移动密闭墙逐渐缩小火区，分段灭火。
④先封闭再灌浆灭火。
⑤封闭火区后注入惰性气体，加速灭火。
⑥封闭火区，采用均压（火区进风侧和回风侧的风压差接近于零）灭火。
三、矿尘防治
预防煤尘爆炸的技术措施
预防煤尘爆炸的技术措施主要包括防尘措施、防止煤尘引燃的措施和各报措施三个方面。
1、防尘措施
（1）煤层注水湿润煤体。
在采煤和掘进之前，利用钻孔向煤层注入压力水，使水沿着煤层的层理、节理或裂隙向四周扩散并渗入到煤体的微孔中去，增加煤的水分，使煤体和其内部的原生煤尘都预先湿润。
同时，使煤体的塑性增强，以减少采煤时生成煤尘的数量。
这是防治煤尘的一项根本措施。
（2）采空区灌水。
采空区灌水也是一种预先湿润煤体的防尘方法，当采用下行垮落法分层开采活煤层、近距离且无隔水层法开采煤层群或急倾斜水平分层法采煤时，可以利用往采空区灌水的方法，以润湿下分层下组煤的煤层，防止开采时生成大量的煤尘。
（3）湿式打眼。
在工作面使用电钻或风钻打炮眼时，将压力水经过钻杆中央的水孔送到炮眼底部，将粉尘湿润后从炮眼中冲洗出来，从而达到降尘的目的。
（4）水封爆破和水炮泥。
水封爆破和水炮泥都是由钻孔注水湿润煤体演变而来的，它是将注水和爆破联合起来，不仅起到消除炮烟和防尘作用，而且还提高了炸药的爆破效果。
（5）喷雾洒水降尘。
喷雾撒水是将压力水通过特制的喷嘴喷出，使水流雾化成细小的水滴散布在空气中，将漂浮的尘粒湿润下沉，防止飞扬。
喷雾洒水简单方便，广泛应用于采掘机械切割、工作面爆破、煤炭装载、运输转载、液压支架前移、单体支柱放顶等井下作业过程中。
（6）合理的风速。
风速同空气中含尘量的关系比较密切，风速太小，不能把悬浮的煤尘及时吹出工作面，使空气中含尘量增加；风速太大，虽然将浮尘吹走，但是也把大量的落尘吹扬起，增加工作面的煤尘浓度。
因此，工作面的风速以控制在1.2—1.6m/s为宜。
（7）消除落尘。
沉积在巷道四周的煤尘，一旦受到振动和冲击会再度飞扬起来，为煤尘爆炸创造条件。
必须及时清除巷道中的浮煤，清扫或冲洗沉积煤尘，定期散布岩粉，定期对主要大巷刷浆。
2、防止煤尘引燃的措施。
防止煤尘引燃的措施与防止瓦斯引燃的措施基本相同，参见“矿井瓦斯防治”。
3、隔爆措施。
隔爆措施就是将已发生的煤尘爆炸或瓦斯煤尘爆炸限制在一定区域，尽量减少爆炸产生的危害而采取的技术措施。
其主要措施是设置被动式隔爆装置和采用自动抑爆装置。
（1）被动式隔爆装置。
被动式隔爆装置是借助于爆炸冲击波的动力使隔爆装置动作（岩粉槽、水槽破碎，水袋脱钩），并抛洒消焰剂形成抑制带，扑灭滞后于冲击波传播的爆炸火焰，以阻止爆炸的传播。
最早采用的撒布岩粉和设置普通岩粉棚方法，虽然防止传播效果好，但岩粉暴露在潮湿空气中，极易受潮而失去消焰剂功效，频繁更换岩粉的工作量较大。
因此我国矿山已几乎不采用这两种方法。
在20世纪80年代，我国开发使用了隔爆水槽和隔爆水袋，以水为消焰剂，方便安装和使用，得到了广泛应用。
（2）自动抑制装置。
自动抑爆装置的作用原理是：
利用传感器测量煤尘爆炸所产生的各种物理参数并迅速转换成电信号，指令机构的演算器根据这些电信号准确地计算出爆炸火焰的传播速度，并在最恰当的时间发出动作信号，喷洒机构及时喷出消焰剂，准确可靠地扑灭爆炸火焰，阻止爆炸的传播。
四、矿井水灾防治
1、地面防治水
地面防治水是指在地面修筑一些防排水工程，防止或减少大气降水和地表水涌入工业场地或通过渗漏区流入井下，它是保证矿井安全生产的第一道防线，这对于以降雨和地表水为主要涌水来源的矿井尤为重要。
对于雨季受水威胁的矿井，应制定雨季防治水措施，并应组织抢险队伍，储备足够的防洪抢险物质。
井口及工业场地内建筑物的高程低于当地历年最高洪水位时，必须修筑堤坝、沟渠或采取其他防排水措施。
2、井下防治水
防治矿井水灾的原则，是在保证矿井安全生产的前提下，以防为主，防治结合。
矿井水灾的防治方法，可归纳为“查、探、放、截、堵、排”六个字的综合防治措施。
（1）掌握矿井的水文地质资料
水文地质资料是制定防水措施的依据。
因此，必须查明矿井水源和可能涌水的通道从而编制防治水计划，并组织实施。
主要内容包括以下几个方面：
1）收集地面气象、降水量与河流水文资料，查明地表水体分布、水量和补给、排泄等情况，查明洪水对矿井的影响程度。
2）掌握井田范围内冲击层、含水层的情况。
3）掌握断层和裂隙的分布情况。
4）调查老窑和现采小窑的开采范围、采空区的积水和分布状况。
5）掌握采动后顶板破碎及地表陷落情况。
（2）井下探水
“有疑必探，先探后掘”是采掘工作必须遵循的原则，也是预防井下水害事故发生的重要方法。
当采掘工作面接近有突水危险区域时，必须采用探放水方法，查明采掘工作面前方的水情，并将水有控制地放出，以保证采掘工作面安全生产。
采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线进行探水：
1）接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻矿时。
2）接近含水层、导水断层、溶洞或导水陷落柱时。
3）打开隔离煤柱放水时。
4）接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时。
5）接近有出水可能的钻孔时。
6）接近有水的灌浆区时。
7）接近其他可能出水地区时。
（3）放水（疏干）
掌握和探明地下水源之后，应采取一定的措施，有计划地将威胁性水源全部或部分放出，并排出地面。
它是消除水患的有效措施之一。
根据不同类型的水源，可采取不同的疏放水方法和措施。
（4）截水
截水是利用水闸墙、水闸门和防水煤（岩）柱等物体，临时或永久地截住涌水，将采掘区与水源隔离，使某一地点突水不致危及其他地区、减轻水灾危害的重要措施。
1）留设防水煤（岩）柱。
在水体下、含水层下、承压含水层上或导水断层附近采掘时，在可能发生突水处的外围留设一定宽度的煤（岩）柱，以防止地表水或地下水涌入工作地点，形成水灾。
在相邻矿井的分界处，必须留防水煤柱。
矿井以断层分界时，必须在断层两侧留有防水煤柱。
2）防水闸门。
防水闸门一般设置在可能发生涌水需要堵截，而平时仍需运输合行人的巷道内。
如：
井底车场出入口、井下水泵房、变电所以及有涌水互相影响的区域之间，都必须设置防水闸门。
一旦发生水患，立即关闭闸门，将水堵截，把水患限制在局部地区。
3）水闸墙。
在需要永久截水而平时无运输、无行人的地点设置水闸墙，有临时水闸墙和永久水闸墙两种。
临时水闸墙一般用木料或砖料砌筑，永久水闸墙采用混凝土或钢筋混凝土浇灌。
（5）注浆堵水
注浆堵水就是将配制的浆液压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中，使其扩散、凝固和硬化，使岩层具有较高的强度、密实性和不透水性而达到封堵截断补给水源和加固地层的作用，是矿井防治水害的重要手段之一。
当多个钻孔注浆形成隔水帷幕带时称帷幕注浆。
矿井注浆堵水通常用于下列情况：
1）当涌水水源与强大水源有密切联系，单纯采用排水的方法不可能或不经济时。
2）井巷必须穿过一个或若干个含水丰富的含水层或充水断层，若不隔离水源就无法掘进时。
3）涌水量大的矿井，为了减少矿井的涌水量，降低排水费用。
（6）矿井防排水系统
目前，我国煤矿在防排水方面应用了许多新技术和新设备，例如，水泵自动化控制技术、密闭水泵房以及采用大孔径直通式排水孔分散排水等，均取得了良好效果。
五、矿井顶板事故防治
1、采区局部冒顶的主要预防措施
（1）防止煤壁附近冒顶，应及时支护悬露顶板，加强敲帮问顶。
（2）炮采时合理布置炮眼，控制药量，避免崩倒支架。
（3）防止两出口冒顶时，首先支架必须有足够强度，其次系统应具有一定阻力，防止老顶来压时推倒支架。
（4）防止放顶线附近局部冒顶，要加强地质及观察工作，在大块岩石范围内加强支护，必要时用木支架代替单体金属支架。
（5）随时注意地质构造的变化，采取相应措施。
2、采区大型冒顶的预防措施
（1）经常检查巷道支护情况，加强维护，发现有变形或折损的支架，应及时加固修复。
（2）维修巷道时，必须保证在发生冒顶时有人员撤退的出口。
独头巷道维护时，必须由外向里逐架进行。
撤掉指甲钳，应加固工作地点支架。
3、巷道冒顶事故防治
（1）掌握地质资料与开采条件。
通过地质钻孔、岩层柱状图等多种途径，摸清地质构造及顶板结构、岩性变化、水文地质情况；在地质图上标明地质构造、裂隙发育带的位置、产状、层厚等；弄清与采煤工作面相对空间位置与时间的关系，分析受采动的程度等。
（2）严格顶板安全检查制度。
巷道掘进施工的全过程要严格执行《煤矿安全规程》，坚持进行敲帮问顶，发现活矸和伞檐要及时处理。
（3）加强支护质量管理。
选择合理的支护技术，严格按操作规程施工，是防治冒顶事故的主要措施。
1）检查支架规格尺寸。
支架的架型、形状、尺寸、结构件搭接等是否符合设计要求；支架间距、支架间连接是否符合作业规程要求。
2）提高支护质量和保证支护阻力。
所有支架必须架设牢固，并有防倒措施。
要严格防止支架支设在浮矸上，不见实底不能架设。
使用摩擦式金属支柱时，必须使用液压升柱器架设，初撑力不得小于50kN。
3）单体液压支柱的初撑力，柱径为100mm不得小于90kN，柱径为80mm不得小于60kN。
4）搞好支架与围岩间的充填。
支架与围岩间的空间必须及时填严背实，改善支架承载状态，提高其支撑能力，减少围岩变形，提高围岩的稳定性。
5）提高支架的稳定性。
在放炮前应加固迎头支架，使靠近迎头10m内支架之间的连接杆联锁稳固，防止放炮崩倒；对围岩裂隙发育较成熟或较松软的地段、受采动影响强烈的地区或掘进倾斜巷道时，应在支架间用连接杆联锁稳固，预防冒顶或片帮范围的扩大。
6）及时支护。
根据作业循环和围岩条件，尽可能及时支护，缩小空顶作业面积与延续时间。
（4）进行临时支护。
巷道顶板事故大都是在空顶作业的情况下发生的，因此对掘进迎头新悬露的顶板，应采用及时或超前支护的临时支架，以保证作业安全。
4、采煤工作面顶板事故防治
（1）老顶来压时压垮型冒顶预防措施
1）合理设计采煤工作面支护，使支护具有足够的支撑力和可缩量，当老顶来压比较强烈时，要选用可缩量较大的支柱，有时要选用具有大流量安全阀的支柱，并加强后排支柱的支撑强度。
2）要进行顶板断层情况的预测预报。
遇到平行于工作面的断层时，当断层刚露出煤壁，就要加强该段工作面的支护，并扩大该段工作面的控顶距；如果工作面用的是金属支柱，还要用木支柱替换金属支柱。
（2）厚煤层难垮顶板大面积冒顶预防措施
1）采用煤柱支撑法（即刀柱采煤法）时，如果煤柱上方顶板需悬露大面积才垮落，则应在刀柱之间的采空区内用钻孔爆破法强制放顶。
2）采用长壁法采煤时，或超前工作面用钻孔爆破法、高压注水法预先松动或弱化顶板，也可用在采空区用循环浅孔及步距式深孔法崩落顶板。
（3）直接顶导致的压垮型冒顶预防措施
1）采煤工作面支护强度要能自始自终平衡直接顶或垮落带岩层的重量，底软时必须穿鞋，力求以支柱的支撑力就能平衡直接顶或垮落带的岩重，以避免直接顶或垮落带离层。
2）开采下分层时不要留煤皮，以免增加支架的载荷，如因条件限制非留煤皮不可，要相应增加执著的初撑力或支柱密度。
3）在构造或采动破坏严重的区域，除应缩小控顶距及加强放顶支柱的初撑强度外，应采用绞车远距离回柱。
（4）大面积漏垮型冒顶预防措施
1）选用合适的支护，使工作面支护有足够的支撑力和可缩量。
2）顶板必须背严接实。
3）严防放炮、移输送机等工序推倒支架，防止出现局部冒顶。
（5）局部漏冒型冒顶预防措施
1）对每一工作面进行实地观测，根据统计规律分析影响端面顶板冒落稳定性指标，对支护质量与顶板进行动态监测，使顶板在形成冒顶事故前消除其隐患。
2）采用能及时支护悬露顶板并能减少端面距的支架；要使支架处于良好的工作状态，尤其应避免顶梁过分抬头或低头；提高第一排支柱的初撑力，以减小直接顶的下沉量。
3）炮采时，炮眼布置及装药量应合理，尽量避免崩倒支架。
4）尽量使工作面与煤层的主节理方向垂直或斜交，避免煤壁片帮，一旦片帮应超前支护。
5）尽可能保证工作面具有较快的推进速度。
6）机头机尾应各采用四对八梁支护；巷道与工作面出口相接的一侧要架设一对长钢梁抬棚，托住原巷道支架的梁头；距工作面煤壁20m范围内的巷道要超前进行处理。
7）在工作面的地质破坏带要特别加强支护。
8）放顶线要支设墩柱。
9）分段回柱回拆最后两根支柱时，如果工作面用的是摩擦支柱，可以在这些柱子的上下各支一根木支柱作为替柱，然后回拆摩擦支柱，最后用绞车回木替柱；采用单体液压支柱的工作面，工人也可以在有支护的工作空间，用带链条的工具来卸载，并用机械远距离拉柱；如果工作面用的是木支柱，则可以直接用绞车回柱。
5、掘进片帮、冒顶事故的防治
为防止掘进顶板事故的发生，在认真执行《煤矿安全规程》对掘进工作面和巷道支护的有关规定得到基础上，要做好以下工作：
确切掌握地质资料，认真编制施工作业规程，采取合理的施工方法和顶板管理措施；坚持一次成巷，缩小围岩暴露时间和面积；严格执行爆破规定，保持围岩的稳定性；特殊地段压力大时，采取加强支护等强化支护手段；倾斜巷道要采取防止推倒支架的措施；加强巷道围岩的观测和工作面的顶板管理，严格执行敲帮问顶制度，发现问题，及时处理；严格按质量标准进行检查验收，出现质量问题及时返工处理；出现漏顶必须彻底处理，接顶背严，不得留有空顶隐患。
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