煤礦頂板災(zāi)害防治培訓(xùn)講座

2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治1礦山救護(hù)隊(duì)指揮員培訓(xùn)講座

煤礦頂板災(zāi)害防治2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治2頂板事故救援煤層礦山壓力與頂板事故分析頂板事故的救援2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治3第一節(jié)、煤層及構(gòu)造2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治4

世界煤炭簡介目前，世界探明的煤炭可采儲量：16000億噸三大儲量國：美國25％、俄羅斯23％、中國12％；中國探明的煤炭可采儲量1886億噸；中國煤炭最早開采于2400年前的東周末期；2000多年前春秋戰(zhàn)國時(shí)期用煤冶煉銅、鐵；春秋稱煤炭為：石涅、涅石魏晉稱煤炭為：石墨唐宋稱煤炭為：石炭明朝稱為：煤炭2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治5中國煤炭簡介

中國除上海市外均有煤層賦存，但南北儲量不均衡。“三北”、“三西”占全國70％的儲量。目前，內(nèi)蒙古煤炭儲量最多，產(chǎn)量最高。1850年：國外開始將機(jī)器應(yīng)用于煤礦的提升運(yùn)輸?shù)裙ば蛑校?876年：中國第一座使用機(jī)器開采的煤礦：臺灣基隆煤礦；1878年：大陸首座使用機(jī)器開采的煤礦：開平即開灤煤礦；撫順、淄博、萍鄉(xiāng)、焦作等煤礦都已開采上百年。中國產(chǎn)煤世界第一。煤炭是中國第一大能源，占全部能源結(jié)構(gòu)的70％左右。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治6一、巖石地球由內(nèi)到外分三層：地核、地幔、地殼地球最外一層厚約33km左右的硬殼叫地殼地殼由巖石組成煤礦開采是在巖石中開采煤層2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治7巖石按生成原因分三大類1、巖漿巖如：花崗巖、橄欖巖等2、沉積巖如：煤、泥巖、頁巖、砂巖、石灰?guī)r等沉積巖有兩大特征：①層理②化石3、變質(zhì)巖如：石灰?guī)r→大理石花崗巖→片麻巖等2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治8二、煤層及分類

煤層——夾存于地下巖層之中沉積而成的可燃有機(jī)巖描述煤層產(chǎn)狀的三要素：走向傾向傾角走向：煤層面與水平面的交線，稱走向線走向線兩端所指的方向稱

傾向：垂直于走向線沿層面向下所引的直線，稱傾斜線。其在水平面上的投影線所指方向，稱為傾向

傾角：傾斜線與其在水平面上的投影線間的夾角，稱為傾角。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治92023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治102.按煤層形狀分類①層狀②似層狀③非層狀1.按煤層結(jié)構(gòu)分類①簡單結(jié)構(gòu)②復(fù)雜結(jié)構(gòu)2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治113、按煤層傾斜程度分類：①近水平煤層：<8°②緩傾斜煤層：8°～25°③傾斜煤層：25°～45°④急傾斜煤層：>45°4、按煤層厚度分類：（井工開采）煤層厚度是指煤層頂?shù)装逯g的垂直距離①薄煤層：<1.3m②中厚煤層：1.3m～3.5m③厚煤層：>3.5m2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治12三、地質(zhì)構(gòu)造煤層受力后呈構(gòu)造變化的形態(tài)叫地質(zhì)構(gòu)造煤礦地質(zhì)構(gòu)造的基本類型

1、單斜構(gòu)造

2、褶皺構(gòu)造

3、斷裂構(gòu)造2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治13構(gòu)造對煤礦生產(chǎn)的主要影響1.影響礦井生產(chǎn)設(shè)計(jì)2.斷層附近巖層破碎造成冒頂3.易誘發(fā)突水4.造成瓦斯涌出量異常變化5.降低煤炭采出率2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治142004.10.22鄭煤集團(tuán)大平煤礦，掘進(jìn)一巖石巷道，接近一逆斷層時(shí)，發(fā)生煤巖突出，突出煤巖量1897t，其中煤1300t，突出瓦斯25萬m3，電機(jī)車電火花引發(fā)瓦斯爆炸，波及到11、13、15采區(qū)、火藥庫、西大巷和掘進(jìn)中的巖石下山巷道，造成148人死亡，32人受傷。該特別重大瓦斯爆炸事故與斷層有直接關(guān)系2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治152023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治161935年山東淄博洪山礦，開采過程中揭露周莊斷層，該斷層溝通地面朱龍河，河水以578～648立方米/分鐘潰入井下，78小時(shí)后全礦井被淹，造成536人死亡。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治17第二節(jié)、礦山壓力與頂板事故分析2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治18一、頂板事故特點(diǎn)

頂板事故——井下生產(chǎn)過程中冒頂、片幫造成的人員傷害或財(cái)產(chǎn)損失。頂板事故的特點(diǎn)：①普遍性：大小礦，采掘面、巷道、硐室都會(huì)發(fā)生；②重復(fù)性：一個(gè)工作面，一條巷道可能多次冒頂；③輕視性：發(fā)生次數(shù)多，習(xí)以為常，缺乏重視；④嚴(yán)重性：一次性傷亡人數(shù)少，累計(jì)傷亡人數(shù)多。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治191、按地點(diǎn)分類①巷道頂板事故②采面頂板事故2、按范圍分類①局部冒頂事故②大面積冒頂事故3、按受力源分類①壓垮型②推垮型③漏垮型

二、頂板事故分類2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治20三、煤層頂板分類

煤層頂?shù)装灏磳游环诸悾?/p>

3、老頂

2、直接頂

1、偽頂煤層

1、直接底

2、老底2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治211、偽頂

位于煤層之上由泥巖或頁巖組成厚度0.3米左右一般隨采隨落部分煤層無偽頂2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治222、直接頂直接頂位于偽頂或煤層之上，由頁巖或砂質(zhì)頁巖組成，厚度一米多至幾米不等。井下局部冒頂多為直接頂垮落，直接頂?shù)姆€(wěn)定性對安全生產(chǎn)和支護(hù)方式的選擇影響很大。直接頂是巷道及采掘工作面所支撐的主要對象。直接頂初次放頂是長壁式采煤工作面頂板管理的關(guān)鍵期，很容易發(fā)生冒頂事故。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治23直接頂?shù)某醮畏彭敵醮畏彭敗擅孀郧醒巯蚯巴七M(jìn)到一定距離，回柱后直接頂開始垮落，其垮落高度達(dá)到采高的1.5～2.0倍的過程。初次放頂是長壁采煤工作面頂板管理的關(guān)鍵期，很容易發(fā)生冒頂事故。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治243、老頂老頂位于直接頂之上，由砂巖或石灰?guī)r組成，厚度幾米至幾十米不等。老頂對采煤工作面安全生產(chǎn)影響很大，其斷裂垮落會(huì)造成長壁采煤工作面的初次來壓和周期來壓，易造成采煤工作面的大面積冒頂。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治252023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治262023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治27四、采煤工作面大冒頂?shù)脑蛑ёo(hù)質(zhì)量差放炮崩倒支柱大面積空頂作業(yè)煤層傾角大突然出現(xiàn)斷層等構(gòu)造初次來壓和周期來壓2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治28五、巷道冒頂?shù)脑?/p>

支護(hù)方式選擇不當(dāng)巷道布置位置不合理交岔等處斷面過大頂板支護(hù)不及時(shí)支架支設(shè)質(zhì)量差地質(zhì)構(gòu)造因素影響沖擊波等外力作用2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治292008.12.1黑龍江七臺河昌隆煤礦發(fā)生瓦斯事故，救護(hù)隊(duì)員在搶險(xiǎn)救災(zāi)過程中發(fā)生冒頂，三名救護(hù)隊(duì)員被埋不幸遇難。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治30礦山壓力作用造成冒頂以外，如透水、瓦斯爆炸都會(huì)造成冒頂，增大搶險(xiǎn)救災(zāi)難度。平煤集團(tuán)十礦1996.5.21瓦斯爆炸：遇難84人搶險(xiǎn)40天2007.7.29河南三門峽陜縣支建煤礦特大突水事故經(jīng)過76小時(shí)救援，69名礦工全部脫險(xiǎn)，經(jīng)驗(yàn)有三：救援迅速科學(xué)決策社會(huì)支援電話風(fēng)管水管三線起到?jīng)Q定性作用巷道施工等基礎(chǔ)性工作好2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治31

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救援成功的核心是:

一是要繼續(xù)加大煤礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的力度，確保井下生命線（電話線、壓氣管、降塵灑水管）的暢通無阻并且必須通到工人的工作地點(diǎn)，在遇到危險(xiǎn)情況，會(huì)有一定的效果。二是繼續(xù)改善井下工人的勞動(dòng)素質(zhì)，加大培訓(xùn)力度，提高工人的安全知識水平,在萬一遇到災(zāi)變時(shí)能正確應(yīng)對，團(tuán)結(jié)一心，配合救援，積極自救，處事不驚。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治33六、頂板冒頂前的預(yù)兆

頂板斷裂發(fā)出響聲裂隙增多裂縫變寬頂板出現(xiàn)離層出現(xiàn)掉矸現(xiàn)象煤壁嚴(yán)重片幫支架突然明顯變形瓦斯涌出突然增大淋水加大2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治34

七、沖擊地壓沖擊地壓——井巷或工作面周圍巖體，由于彈性變性能的瞬時(shí)釋放而產(chǎn)生突然劇烈破壞的動(dòng)力現(xiàn)象。沖擊地壓的實(shí)質(zhì)是煤巖體在高應(yīng)力作用下，內(nèi)部聚積大量彈性能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的突然釋放，是一種特殊的礦山壓力顯現(xiàn)形式。沖擊礦壓現(xiàn)象各國以及不同的行業(yè)名稱不完全一樣。常見名詞有：“煤爆”、“巖爆”、“沖擊地壓”、“沖擊礦壓”等。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治351738年英國南斯塔福煤田發(fā)生世界上有記錄的首例沖擊地壓以來,目前世界幾乎所有采礦國家都有沖擊地壓發(fā)生。我國1933年在撫順勝利礦發(fā)生有記錄的首例沖擊地壓。目前，我國發(fā)生沖擊地壓的礦井超過100個(gè)。1960年1月20日南非某煤礦發(fā)生了一次沖擊地壓，井下破壞面積達(dá)300萬ｍ2,死亡432人。1974年10月25日北京礦務(wù)局城子礦在回收煤柱時(shí)發(fā)生震級為3.4級沖擊地壓，造成29人死亡。沖擊地壓是世界范圍內(nèi)礦井中最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。隨著礦井進(jìn)入深部開采，沖擊地壓的災(zāi)害將日趨嚴(yán)重。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治36沖擊地壓發(fā)生時(shí)，如同在煤巖體內(nèi)裝有大量炸藥一樣，煤和巖石突然被拋出，被拋出的煤和巖石從幾噸到幾千噸不等，可造成支架折損，巷道堵塞，并伴有巨大聲響和巖體震動(dòng)，震動(dòng)持續(xù)時(shí)間從幾秒到幾十秒。記錄到的最大震級已超過里氏5級，沖擊地壓發(fā)生時(shí)常伴有煤巖體拋出、巨響及氣浪等現(xiàn)象。沖擊地壓的特征：

1、預(yù)兆不明顯2、發(fā)生時(shí)間短3、破壞性大沖擊地壓與大冒頂?shù)膮^(qū)別：沖擊地壓發(fā)生時(shí)可能不冒頂沖擊地壓與瓦斯突出的區(qū)別：沖擊地壓發(fā)生前后瓦斯涌出可能無明顯變化2023/2/137沖擊地壓發(fā)生的原因分析

開采深度大煤質(zhì)堅(jiān)硬干而厚頂?shù)装鍘r石厚而堅(jiān)硬地質(zhì)構(gòu)造影響開采煤柱開采順序影響放炮誘發(fā)地震2014.3.27義馬千秋煤礦發(fā)生沖擊地壓，造成6人死亡。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治38第三節(jié)、頂板事故的救援2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治392023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治40案例：某礦冒頂堵人事故的救援某礦掘進(jìn)工作面發(fā)生冒頂堵人事故，經(jīng)過50多小時(shí)救援，使被堵4人全部脫險(xiǎn)，其成功經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治41遇險(xiǎn)人員生存空氣質(zhì)量分析遇險(xiǎn)人員避災(zāi)地點(diǎn)生存最低空氣質(zhì)要求：氧氣O2≥10％二氧化碳CO2≤10％有毒氣體①CO＜0.04％②H2S＜0.02％③NO2＜0.01％④SO2＜0.02％2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治42不通風(fēng)獨(dú)頭巷道人員生存時(shí)間計(jì)算生存空間體積×（20％－10％）每人每分鐘耗氧量×人數(shù)×60根據(jù)O2計(jì)算不通風(fēng)獨(dú)頭巷道人員生存時(shí)間根據(jù)氧氣計(jì)算遇險(xiǎn)人員最長生存時(shí)間1.遇險(xiǎn)人員生存空間體積

17m×4.7m2＝79.9m3＝79900L2.維持遇險(xiǎn)人員生命的氧氣量

79900L×20%－79900L×10%＝7990L3.遇險(xiǎn)人員每小時(shí)耗氧量

0.8L×4×60＝192L／小時(shí)4.遇險(xiǎn)人員生存時(shí)間

7990L÷192L／小時(shí)＝41.62時(shí)≈41小時(shí)40分2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治442023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治45遇險(xiǎn)人員生存條件分析冒頂事故：遇險(xiǎn)人員生存可能性很大突水事故：遇險(xiǎn)人員生存可能性要具體分析①突水水位以下下山巷道人員無生存可能②突水水位以下水平巷道人員生存可能性較小

1987.10.27徐州某礦突水2人躲入平巷高冒處6h后獲救

1991.6.11江西某礦平巷掘進(jìn)頭發(fā)生突水1名瓦斯檢查員躲入高冒處11h后獲救

2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治46遇險(xiǎn)人員生存條件分析

③突水水位以下獨(dú)頭上山巷道人員生存可能性較大1956.10.24陽泉某礦突水2人躲避地點(diǎn)比外部水位低4.9m27d后被安全救出

1971.6.19平煤馬道礦突水13人躲避地點(diǎn)比外部水位低54m空氣壓力0.64Mpa100h后被安全救出④突水水位以上獨(dú)頭上山巷道人員完全有生存可能突水事故：嚴(yán)禁向比外部水平面低的獨(dú)頭上山巷道送風(fēng)最好的方法是盡快排水冒頂和突水遇險(xiǎn)人員都有很大生存可能性應(yīng)積極救援2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治47遇險(xiǎn)人員生存時(shí)間分析人的生存除空氣外還需要食物在滿足空氣最低質(zhì)量前提下影響遇險(xiǎn)人員生存時(shí)間的是能量消耗（糖脂肪蛋白質(zhì)）無水無食可生存7～8天（人體78％有水組成）有水無食理論計(jì)算可生存38天一個(gè)體重65kg的正常男性體內(nèi)儲存的能量為2.9×105kJ在空腹情況下每24h消耗能量5858～7531kJ

理論計(jì)算可消耗38天2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治48探明冒頂位置、范圍和遇險(xiǎn)人數(shù)以救護(hù)隊(duì)員為主來完成為確定搶救方案提供一手資料2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治49確定搶救方案并可靈活改變方案對搶救成功起重要作用如條件允許可幾套方案同時(shí)實(shí)施2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治502003.4.16湖南省婁底市七一煤礦發(fā)生透水，安全檢查員聶清文為救工友與其他16名礦工被困在斷面4m2,長33m的上山獨(dú)頭巷道內(nèi)。①排水：水泵損壞②打鉆：測量不準(zhǔn)③掘巷：掘17m后放棄6天后排完水17人已窒息死亡，聶清文在安全帽上用粉筆寫下遺書2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治51設(shè)法聯(lián)絡(luò)遇險(xiǎn)人員

敲擊道軌敲擊鐵管敲擊巖壁生命探測儀2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治52美國陸軍于世界貿(mào)中心災(zāi)難現(xiàn)場使用生命探測搜尋生還者2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治53札幌市(日本)國際搜救隊(duì)于災(zāi)難現(xiàn)場使用DKL2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治54平煤集團(tuán)救護(hù)大隊(duì)隊(duì)員使用2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治55盡快恢復(fù)冒頂區(qū)域內(nèi)通風(fēng)風(fēng)管水管救援鉆機(jī)資料洛陽寺溝煤礦發(fā)生透水事故，因?yàn)闇y量不準(zhǔn)，利用救援鉆機(jī)救援失敗。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治56

嚴(yán)防次生事故發(fā)生資料：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自1949年撫順、阜新、遼源三個(gè)煤礦聯(lián)合在撫順成立第一支66人的專職救護(hù)隊(duì)至2013年底，救護(hù)隊(duì)指戰(zhàn)員犧牲569人。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治57

嚴(yán)禁放炮處理大塊巖石震動(dòng)加速頂板下沉，使冒頂擴(kuò)大，對遇險(xiǎn)人員造成更大威脅。撬動(dòng)、掏硐、絞車?yán)?005、12、9貴州遵義鑫源煤礦冒頂8米，堵18人。在搶救過程中遇大塊巖石，礦方錯(cuò)誤決定爆破處理，使冒頂擴(kuò)大到14米，增大搶救難度。2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治58專人觀察頂板和專人測量瓦斯清好退路為搶險(xiǎn)救災(zāi)創(chuàng)造安全環(huán)境2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治59一、冒頂埋（堵）人時(shí)的搶救原則探明冒頂位置范圍遇險(xiǎn)人數(shù)確定搶救方案并可靈活改變設(shè)法聯(lián)絡(luò)遇險(xiǎn)人員盡快恢復(fù)冒頂區(qū)域內(nèi)通風(fēng)嚴(yán)防次生事故發(fā)生嚴(yán)禁放炮處理大塊巖石專人觀察頂板和專人測量瓦斯2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治601、修復(fù)巷道2、掘繞道3、掏硐二、搶救冒頂遇險(xiǎn)人員的方法

冒頂救人的方法選擇，主要根據(jù)救護(hù)隊(duì)指揮員和礦井有關(guān)人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及直覺判斷，常用的方法有：2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治611、修復(fù)巷道適用于面積不大的冒頂，多在掘進(jìn)工作面和緩傾斜采煤工作面救人時(shí)采用。根據(jù)現(xiàn)場情況，可采取不同的頂板控制措施。方法有：①撞楔法②木垛法③小斷面快速修復(fù)法④一次成巷修復(fù)法2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治62①撞楔法

撞楔法適用于頂板破碎而無穩(wěn)定期的冒頂打穿楔清矸石架設(shè)支架2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治63②木垛法木垛法適用于冒落高度較低，冒落范圍內(nèi)頂板巖石相對穩(wěn)定的冒頂2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治64③小斷面快速修復(fù)法小斷面快速修復(fù)法適用于冒頂范圍大、有遇險(xiǎn)人員的冒頂撞楔護(hù)頂控制冒落矸石清理兩側(cè)矸石邊清邊控制兩幫架設(shè)堅(jiān)固支架清理余矸2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治65④一次成巷修復(fù)法一次成巷修復(fù)法修復(fù)時(shí)間長2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治66處理冒頂及巷道維修的原則先外后里先支后拆先頂后幫2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治672、掏硐2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治683、掘繞道在煤層中掘繞道的適用條件冒頂范圍較大圍巖相對穩(wěn)定煤質(zhì)不很堅(jiān)硬2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治692023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治70

案例2023/2/1煤礦頂板災(zāi)害防治71安全生產(chǎn)