煤矿重特大事故分析及实用安全技术(图文).doc

煤矿重特大事故分析及实用安全技术图文 山东煤矿安全监察局 赵日峰 据统计，煤矿历年来发生的重特大安全事故，占全部死亡事故的39;因此，分析重特大事故发生的原因和规律，进行现场实用安全技术研究，在管理上、技术上、装备上采取针对性的防范措施，实行重点治理和监察监控，对遏制重特大事故的发生具有十分重要意义。[最专业的安全生产管理-风险世界网] 1山东煤矿重特大安全事故多发专业分析见表1 *表中市、县、乡镇煤矿重特大事故为1972年到2004年统计数 从表1分析，重特大事故多发专业 1事故起数为顶板占39、水灾占27、瓦斯占24。 2死亡人数为顶板占17、瓦斯占40，水灾占35 。 2顶板重特大事故分析及现场实用管理技术措施 山东省煤矿在1980年以前，顶板事故占60左右，垮面、大冒顶重特大事故常有发生，究其原因，主要是“两个不清楚”1对顶板来压规律不清楚;2对支柱性能及实际支撑能力不清楚。因此，有针对性的开展了“两测”工作1进行矿山压力观测和底板比压测定，摸清采场上覆岩层运动规律和底板破坏规律;2对支柱检修试压和进行实际支撑能力测定。经过全省技术人员十年的艰苦努力，“两测”工作取得了巨大成绩1对顶板来压规律和底板破坏规律心中有数;;2对支柱性能和支撑能力心中有数。在此基础上对全省煤矿主采煤层进行了顶底板分类，采取了针对性管理技术措施，进行了大量的支护改革，1990年以来，全省杜绝了大冒顶垮面特大事故，零打碎敲顶板事故大幅度下降，全省顶板事故下降30。但是，2000年以来，全省煤矿重大顶板事故时有发生，零打碎敲顶板事故也频繁发生，顶板事故上升到占全部事故的50左右;;2001年全省煤矿原煤死亡165人，其中，顶板事帮死亡58人，占35 ;2002年全省煤矿原煤死亡104人，其中，顶板事故死亡53人，占51 ;2003年全省煤矿原煤死亡97人，其中，顶板事故死亡27人，占27 .8 ,2004年全省煤矿原煤死亡49人，其中，顶板事故死亡18人，占36 .7。 2 .1顶板事故分析 1发生时间早班占34.8，中班占26.1，夜班占39.1。夜班事故较多的原因，主要是工人休息不好，精力不集中，容易忽视工程质量;另外，矿领导夜班下井少，放松了安全管理和安全检查。 2顶板条件砂岩等坚硬顶板比较完整，容易麻痹大意，事故占全部顶板事故的53.6;泥、碳质页岩等较碎顶板，因易发生漏冒顶事故而引起重视，因此，事故仅占6。 3发生地点采煤面上下端头、出口是顶板事故多发地点，此处是支承压力叠加区，当前移运输机头、机尾时造成大面积空顶，加之平时支护密度小，特殊支护质量差，造成的冒顶事故占20。 4发生工序 ①放炮采煤工作面放炮后或采煤机过后支护不及时，长时间大面积空顶擂煤，此时测定的顶板下沉速度是日常的3倍以上，极易发生离层冒顶，顶板事故占37以上。 ②回柱采煤工作面回撤支柱，顶板活动加剧，顶板下沉速度是日常的10倍，顶板极易跟下伤人，顶板事故占32。 5支护强度低采煤工作面90的顶板事故是由于支柱初撑力低，底板软支柱钻底，支护强度底，造成顶板下沉、离层、冒落。 6地质构造采煤工作面因过断层，过老酮子，煤层条件、顶底板岩石性质发生变化，没有及时采取特殊支护措施，发生冒顶事故占11 .7 。 7掘进工作面掘进放炮后的顶板下沉速度是距迎头2m以外的2倍，不使用前探梁，空顶作业，前十架棚不联锁加固，造成片帮冒顶事故。 8巷道交叉点三叉门、四叉门处，支承压力叠加，空顶面积大，不使用双抬棚加强支护，造成片帮冒顶事故。 9整修巷道不先进行加固支护，不先支后回，造成片帮冒顶事故。 10冲击地压冲击地压发生主要与矿井的开采深度、煤岩物理力学性质、采掘工艺及其它诱发因素有关。山东省从1966年到2004年共发生破坏性冲击地压229次，死亡23人，重伤44人。 2 .2现场实用顶板管理技术措施 1采煤工作面主要抓好“二个质量，三个环节” 二个质量①支柱架的质量，必须按规定定期检修、试压，确保零部件完好;使用木支柱，材质必须符合规定要求;②支设质量，支柱必须迎山有力，按规定支设整齐、稳固、接实顶、底板。三个环节①泵站压力，单体液压支柱必须达18MPa，乳化液浓度1-2;综采支架必须达30 MPa，乳化液浓度3-5。 ②底板松软，要穿铁柱鞋，支柱钻底不得超过10cm;③每班必须进行二次多次补液。升柱时，若活柱一触顶即停止注液，初撑力仅达55kN/根。因此支柱注液时，活柱触顶后应继续注5s。 2正确使用采煤工作面四种特殊支护 ①端头出口支护使用一梁三柱的四对八根长钢梁或双楔梁，必须成对、交替、迈步支护;石灰岩顶板，端头支护密度要大于工作面的支护密度;综采工作面要使用端头支架。 ②贴帮支护主要是支护要及时，防止机炮道顶板下沉、离层和煤壁片帮。现场实测，砂岩顶板的允许下沉值为150-200 mm，允许悬露时间为40-60 min，泥岩、碳质页岩顶板的允许下沉值为160-190 mm，允许悬露时间为30 min。 ③切顶支护应使用戗柱、戗棚或丛柱加强支护，尽量不使用木垛，因其抗压能力仅 120kN，抗推力仅20kN。 必留前支护在上下平巷的原支护下，使用两排支柱、顶梁支护，高度综采不低于1 .8m，其它不低于1 .6m;初撑力不小于50kN，超前支护范围根据实测，砂岩顶板为30-40m,石灰岩顶板为18-25m，泥碳质页岩顶板为13-20m ,“三软煤层”为80-100m。采煤工作面后方支承压力带一般在30-50m，其剧烈影响区在8-25m,稳压区在50-130m。 3重点抓好采煤工作面初次放顶 ①从开切眼推进开始，要组织各业务部门根据现场实际，制定初次放顶特殊措施，落实责任，并抓好措施落实，实行调度牌板重点管理，直至初次放顶结束。 ②在采煤工作面内和上下平巷设观测点，使用顶板动态仪观测超前支承压力变化情况，结合矿压显现进行综合预测预报，严防发生初次来压垮面冒顶事故。 4认真做好作业规程的编制和实施 ①抓好十个环节规程编制、会签审批、传达学习、工人签字、工人考试、学习补考、成绩登记、现场实施、定期复查、修改补充。 2及日寸补充十种特殊措施初次来压、采场收尾、断层构造、开采煤柱、伪顶开采、过破碎带、过老巷道、过老空区、过冒顶区。 5巷道顶板管理 ①推广应用光爆锚喷和“三小”技术山东省1976年开始光爆锚喷，目前已从全岩巷道发展到全煤巷道、从硬岩巷道发展到软岩巷道、从静压巷道发展到动压巷道;支护材料从锚杆到锚网、锚W钢带、锚梯形钢筋梁等并推广应用了小钻头Φ32mm、小锚杆Φ27mm、小药卷Φ27mm乳化炸药。 ②巷道稳定状况及锚杆长度确定巷道顶板为泥页岩，距迎头30m以外趋于稳定状态，其松动范围为0.5-1 .2m;巷道顶板为泥碳质页岩，松动范围为1 .2-2 .0 m;巷道顶板为石灰岩，距迎头70m以外趋于稳定，其松动范围为0.4m;巷道顶板为砂岩，距迎头10m以外趋于稳定，其松动范围为1.0-1 .2m。无论何种锚喷巷道，锚杆的锚固力均应达到20-40kN。 ③前探梁的使用巷道掘进迎头，除坚硬岩石、石灰岩顶板外，都必须使用前探梁;前探梁的材料有钢管、工字钢、轻型钢轨等;前探梁的种类有吊挂式，一般为木棚支架使用，常用一梁二环或一梁三环;工字钢支架一般用可调式和卡环式;拱型金属支架一般用卡栓式;锚喷支护一般用吊环式，吊环的螺母与锚杆连接。 ④沿空送巷及留设煤柱根据观测，采煤工作面两侧支承压力影响范围为压力降低区为0-7m，升高区为7-30 m,所以应在采煤工作面两侧7m以内进行沿空送巷，不可在采煤工作面两侧7 - 30范围内留设护巷煤柱，如必须留设护巷煤柱，应不小于30m。 2 .3支护设计 1支护设计要根据煤层地质资料，定量预计顶板运动规律和支架围岩关系，做出针对性设计。因此，正确确定支柱在采场的实际支撑能力和合理支护强度亦俗称顶板压力是计算合理支护密度的关键。 ①支护设计中，支柱实际支撑能力与支柱在采场实际工作状况、增阻过程、支撑不均匀状况和采煤工作面的倾角、采高等因素有关，其计算为 RtkgkzkbkhkaR 式中R-支柱额定工作压力。 K-支柱阻力影响系数见表1 ②支护强度亦俗称顶板压力的确定 支护强度的确定原则应是防止顶板发生剪切、滑动、冲击、冒落，抑制顶板出现台阶下沉、破碎、离层、冲击载荷。 可根据以下三种方法结合现场实际确定 A可采用经验公式计算支护强度 Pt4-8hr t/m 式中h-采高m r-顶岩容重 t/ m一般为2 .5 B采用现场矿压实测工作面来压最大平均支护强度 C可参照山东煤矿主采煤层采煤工作面顶底板分类标准结合本矿煤层顶底板实际条件确定支护强度。 ③采煤工作面合理支护密度 NPt/ Rt根/m 式中Pt-支护强度 t/ m Rt-支柱实际支撑能力t/根 2底板控制 据测定，底板软，支柱钻底，支撑力下降66;如果垫木鞋，支柱压入木鞋1-2cm，支撑力下降65;加果戴木帽，活柱顶入三分之一，支撑力下降76。因此，必须十分重视对底板进行控制，应根据底板比压合理选择铁柱鞋，不使用木鞋和戴大木帽，防止支柱钻底。 3合理控顶距选择 采煤工作面合理控顶距确定原则，坚硬顶板适当大些，松软破碎顶板适当小些，一般为3一4硐。 2 .4采煤工作面顶底板分类 山东省在1997年，根据有关标准，在对大量矿压观测资料分析、研究的基础上，完成了山东煤矿主采煤层采煤工作面顶底板分类标准，根据山东省煤层实际条件，又重新整理成各矿区顶底板分类表，便于进行支护设计和技术管理。 1直接顶稳定性的分类指标为岩性、厚度、初次垮落步距、综合弱化常量、单向抗压强度、等效抗弯能力。 按其稳定性分四类不稳定、中等稳定、稳定、非常稳定。 2老顶来压强度的分类指标为岩性、厚度、初次垮落步距初次来压当量。 按其初次来压和周期来压显现程度分四级来压显现不明显、明显、强烈、极强。 3底板稳定性分类指标为岩性、允许底板载荷强度、允许底板刚度、允许底板单向抗压强度。 按其抗压入程度分五类极软、松软、较软、中硬、坚硬。 3结束语 “祝故多藏于隐蔽，而发于人之所忽’，，只要认真总结经验，吸取教训，分析事故发生的原因和规律，采取针对性的措施，强化责任感、使命感和紧迫感，扎实有效地抓好事故多发专业的综合治理，认真落实事故隐患整改措施，超前预防，就一定能杜绝重特大事故的发生，实现煤矿生产的长治久安。