煤矿矿井地质安全课件

煤矿矿井地质安全课件第一章煤矿安全形势与地质风险概述年中国煤矿事故死亡人数超千人2024煤矿安全形势依然严峻,2024年全国煤矿事故造成的死亡人数超过千人,这一数字背后是无数家庭的1000+破碎与悲痛统计数据显示,瓦斯爆炸和煤尘爆炸占重大事故的70%以上,成为煤矿安全的头号杀手年度死亡人数每一起事故都不是简单的数字,而是一个个鲜活生命的消逝,是妻子失去丈夫、孩子失去父亲、父母失去儿子的人间悲剧这些触目惊心的数据警示我们:煤矿安全生产容不得半点马虎,必须时刻2024年统计数据绷紧安全这根弦70%瓦斯煤尘事故煤矿地质安全的多重风险煤矿地质环境极其复杂,矿井开采过程中面临着多种相互交织的安全风险这些风险不仅来自于煤层本身的特性,还与地质构造、水文条件、开采方式等诸多因素密切相关瓦斯与煤尘爆炸坑道垮塌冒顶甲烷气体积聚遇火源引发剧烈爆炸,煤尘悬浮形成爆炸性混合物,破坏力极强,顶板岩层失稳突然垮落,支护结构失效导致巷道坍塌,造成人员被埋压和逃生是煤矿最致命的灾害类型通道阻断冲击地压灾害水害与滑坡地质构造复杂引发的煤岩体突然释放能量,产生强烈冲击破坏,常伴随巷道变形和设备损毁地下煤矿与露天煤矿的环境差异地下矿井特征露天矿山特征•作业空间狭窄压抑,巷道纵横交错•开采空间开阔,机械化程度高•通风系统复杂,需要强制通风•边坡失稳风险突出,需持续监测•瓦斯积聚风险高,浓度监测要求严格•滑坡和坍塌威胁显著,特别是雨季•光线昏暗潮湿,能见度有限•大型设备作业事故风险集中•逃生路线受限,应急救援难度大•环境因素影响大,气象条件关键煤矿井下复杂环境黑暗潮湿的巷道中,瓦斯浓度监测设备的指示灯在闪烁,这些科技设备是矿工生命安全的守护者,时刻监控着看不见的致命威胁第二章瓦斯爆炸与煤尘爆炸机制解析瓦斯和煤尘爆炸是煤矿最具毁灭性的灾害类型,了解其发生机制和条件对于有效预防至关重要这两种爆炸往往相互促进,形成更加致命的连锁反应瓦斯爆炸致命机制瓦斯的主要成分是甲烷CH₄,这是一种无色无味的可燃气体当矿井通风不良时,甲烷会在巷道低洼处或盲巷中积聚一旦浓度达到爆炸极限范围,遇到任何火源都会引发剧烈爆炸甲烷浓度5%-16%爆炸极限范围,最危险浓度约

9.5%遇火源瞬间爆炸电火花、摩擦火花、明火均可引爆温度高达℃2000爆炸中心温度极高,冲击波摧毁巷道典型案例警示2019年山西某煤矿瓦斯爆炸事故,因通风系统故障导致瓦斯积聚,电气设备产生火花引发爆炸,造成23人遇难,直接经济损失超过5000万元事故调查显示,该矿存在通风管理不到位、瓦斯监测失效等严重问题煤尘爆炸的隐形杀手煤尘爆炸往往被忽视,但其危害性丝毫不亚于瓦斯爆炸在煤矿开采、运输、破碎过程中,大量微细煤尘悬浮在空气中,形成看似无害但实则致命的爆炸性煤尘云01煤尘粒径

0.1mm超细煤粉最易悬浮并参与爆炸反应02浓度50-2000g/m³达到爆炸浓度范围,与氧气充分混合03点火源引发燃烧初始火源可能来自瓦斯爆炸或设备摩擦04火焰快速传播煤尘云被点燃后火焰以每秒数百米速度蔓延案例回顾2018年河南某煤矿煤尘爆炸事故,井下煤尘清理不及时,在瓦斯爆炸引发的冲击波作用下,积聚的煤尘被扬起形成煤尘云并发生二次爆炸,造成设备严重损毁,巷道支护结构大面积破坏,所幸当班人员及时撤离未造成人员伤亡瓦斯与煤尘双爆效应相互促进机制同步防控要求瓦斯爆炸产生的冲击波会扬起沉积的煤尘,形由于双爆效应的存在,瓦斯和煤尘的防控必须成煤尘云;煤尘爆炸又会进一步加剧瓦斯燃同步进行,不能顾此失彼任何一方面的疏忽烧这种相互促进的连锁反应使得破坏力成都可能导致灾难性后果倍增加,爆炸波及范围更广,持续时间更长•瓦斯抽采与通风同步优化•煤尘洒水降尘与清理并重•初始瓦斯爆炸冲击波扬起煤尘•隔爆设施与监测系统联动•煤尘云被点燃形成二次爆炸•应急预案综合考虑双重风险•二次爆炸继续扬起更多煤尘•形成多次连续爆炸效应第三章坑道垮塌与地质灾害风险坑道垮塌和各类地质灾害是煤矿安全的另一大威胁地下开采改变了岩层原有的应力平衡状态,可能导致顶板、底板或巷道围岩失稳,造成突然垮塌顶板垮塌与冒顶事故顶板事故是煤矿最常见的事故类型之一,占所有煤矿事故的很大比例顶板是指煤层开采后上方的岩层,如果支护不当或岩层自身强度不足,就会发生垮塌支护不良岩层老化支护密度不足、材料强度不够、施工质量差导致支护失效长期暴露使岩层风化破碎,承载能力逐渐下降直至失稳采动影响断层复杂煤层开采引起的应力重新分布,导致顶板压力突然增大地质构造断层、褶皱等使岩层不连续,应力集中易引发冒顶预警信号识别顶板下沉裂缝扩展异常响声矸石脱落顶板明显下沉,支护受力增大顶板出现新裂缝或原有裂缝扩大顶板发出咔咔断裂声或闷响顶板矸石频繁掉落,煤矸分界面松动露天矿山边坡失稳案例年内蒙古某露天矿滑坡事故20231滑坡发生02:302023年7月,内蒙古某大型露天煤矿遭遇连续强降雨天边坡突然失稳,5人被困气,累计降雨量超过150毫米由于边坡排水系统设计不完善,大量雨水渗入边坡内部,导致岩土体饱和,抗剪2启动预案03:00强度急剧下降应急救援队伍集结出动7月15日凌晨2时30分,该矿北帮边坡发生大规模滑坡,滑坡体积约12万立方米,滑动距离超过80米5名夜班操作人员驾驶的挖掘机和自卸卡车被滑坡体掩埋,人员被困井3发现生命迹象14:00下探测设备检测到被困人员4次日救援成功14:30经36小时奋战全部救出救援指挥部紧急调集了8台大型挖掘机、12台自卸车和专业救援装备,制定了分层清理、逐步推进、确保安全的救援方案经过36小时的连续奋战,成功救出全部5名被困人员,其中3人轻伤、2人重伤,所幸无人员死亡此次事故暴露出该矿在边坡监测、排水系统和应急管理方面的不足地质灾害在煤矿事故中的占比数据分析根据国家矿山安全监察局统计数据,地质灾害占煤矿事故总数的20%,而顶板事故更是占到所有事故的40%,是煤矿安全管理的重点领域•顶板事故频发但单次伤亡相对较少•瓦斯煤尘事故虽然频率低但后果严重•水害、冲击地压等其他地质灾害不容忽视•综合防控需要系统化的技术措施顶板事故瓦斯煤尘其他地质机电运输其他事故灾害生命救援的争分夺秒滑坡现场,救援人员冒着二次滑坡的危险,紧张架设临时支护结构大型机械轰鸣作业,探测仪器不停扫描,每一分每一秒都关系着被困人员的生命安全这是对技术、勇气和责任的终极考验第四章煤矿地质灾害监测与预警技术现代化的监测预警技术是预防煤矿地质灾害的关键手段通过多参量实时监测、智能分析和自动报警,可以在灾害发生前及时发现异常,为采取防范措施争取宝贵时间钻屑多参量监测技术钻屑多参量监测技术是一种先进的冲击地压预测方法,通过在钻孔过程中同步采集多种参数,综合分析煤岩体的应力状态和危险程度钻屑量监测钻进压力分析转矩参数采集温湿度监控实时测量钻进过程中产生的煤岩屑数监测钻杆受到的轴向压力变化,压力突记录钻具旋转所需的扭矩,转矩异常可同步采集钻孔内的温度和湿度数据,有量,钻屑量异常增加表明煤体破碎或应然增大或波动剧烈预示着前方岩层异反映煤岩硬度变化和构造应力分布助于判断瓦斯涌出和水害风险力集中常系统将采集的多参量数据进行实时综合分析,建立冲击地压危险性评估模型,实现分级预警:绿色安全、黄色注意、橙色警告、红色危险当预警等级达到橙色或红色时,自动触发应急响应程序,要求立即停止作业、撤出人员、采取卸压措施巷道围岩启滑机理与防控层状岩体力学特性煤矿巷道围岩多为层状岩体,各岩层之间存在层理面,这些层理面是潜在的滑动面在采动应力、自重应力和构造应力的共同作用下,层间摩擦力可能被克服,导致岩层沿层理面滑动•层理面抗剪强度相对较低•地下水渗入降低摩擦系数•爆破震动诱发层间错动•长期蠕变累积滑移变形双圈层协调锚护体系-针对层状围岩的启滑风险,提出了创新的双圈层-协调锚护支护体系该体系通过合理配置锚杆、锚索和其他支护构件,在围岩内部形成两个相互协调的承载圈层浅部加固圈深部锚固圈层间协调机制采用高强度锚杆和钢筋网,在巷道周边形成稳定的浅部承载结使用长锚索深入稳定岩层,锚固深度3-5米,将浅部围岩悬吊在两个圈层通过锚杆锚索的连接作用协调变形,限制层间相对滑构,厚度

0.5-

1.0米深部稳定岩体上移,提高整体稳定性微震监测与智能支护系统微震监测技术能够捕捉煤岩体在应力作用下发生的微小破裂事件,这些微破裂是大规模破坏的前兆通过分析微震事件的频次、能量和空间分布,可以预测顶板冒落和冲击地压的危险区域微震监测原理智能液压支架系统在矿井关键区域布设高灵敏度传感器阵列,实时监测岩体内部的弹性波信号当与微震监测系统联动的智能液压支架,可以根据监测到的围岩压力变化,自适应岩体发生破裂时,释放的能量以弹性波形式传播,被传感器捕获并记录调整支护压力当系统检测到顶板压力异常增大时,自动提高支架工作阻力;当压力趋于稳定时,适当降低工作阻力,实现支护的动态优化•监测频次:微震事件增加预示应力积累•压力传感器实时反馈支架受力•能量释放:高能量事件表明大规模破裂•电液控制系统自动调节压力•空间定位:确定危险区域的精确位置•降低支架损坏率,延长使用寿命•时间序列:分析演化趋势预测发生时间•提高支护可靠性,保障安全生产瓦斯监测与通风系统自动化瓦斯监测网络现代化煤矿建立了覆盖全矿井的瓦斯监测网络,在采煤工作面、掘进头、回风巷等重点区域安装自动化传感器,实时监控瓦斯浓度变化•监测点位:工作面上隅角、回风流、机电硐室等•报警阈值:一般区域

1.0%,采掘面

0.8%•数据传输:无线或有线实时上传监控中心•联动控制:超限自动断电、启动风机排放煤尘防控技术煤尘防控采用预防为主、综合治理的方针,通过湿式作业、喷雾降尘、定期清扫等多种措施,将煤尘浓度控制在安全范围内喷雾降尘系统隔爆水棚设施智能粉尘监测在采煤机、掘进机、转载点等产尘点安装高压在主要巷道设置自动隔爆水棚,当爆炸冲击波通粉尘浓度传感器实时监测空气中的煤尘含量,超喷雾装置,雾化水滴捕捉并沉降煤尘颗粒,降尘效过时水棚破裂形成水幕,吸收爆炸能量并沉降煤标时联动启动喷雾系统或发出预警,实现闭环自率可达70%以上尘,阻断爆炸传播动控制定期清扫与维护即使有降尘措施,仍会有部分煤尘沉积在巷道底板、设备表面和支护构件上这些积尘如果不及时清理,在冲击波作用下会被扬起形成煤尘云因此必须定期清理积尘,防止爆炸风险积累•每周至少清扫一次主要运输巷道•工作面每班结束后清理设备周围积尘•采用水力冲洗或吸尘车清扫,禁止干扫扬尘•清理出的煤尘及时运出,不得堆积在井下第五章煤矿重大灾害防治要点煤矿重大灾害防治需要针对不同灾害类型,制定系统化、科学化的防治方案本章详细介绍水害、瓦斯、顶板、火灾等主要灾害的关键防治措施水害防治关键措施探测与预防水害防治遵循预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则在开采前必须查清矿井及周边的水文地质条件,探明含水层、导水断层、老空积水等水害隐患物探技术钻探验证疏水降压采用瞬变电磁法、直流电法等物探手段,探测前方含水体和导水构造的位置在可疑区域施工探放水钻孔,验证物探结果,准确掌握水文地质情况对探明的富水区域,提前施工疏放水钻孔,降低水压,消除突水威胁排水系统与应急准备建立完善的矿井排水系统,确保正常涌水和事故涌水都能及时排出主排水泵房应设置在不易被淹没的位置,配备足够能力的水泵和备用设备瓦斯防治技术应用瓦斯防治的核心是先抽后采、监测监控、以风定产通过瓦斯抽采降低煤层瓦斯含量和压力,通过监测监控及时发现异常,通过合理控制产量确保安全生产智能抽采控制实时监控抽采负压、浓度,优化抽采效果区域预抽瓦斯在开采前对煤层进行预抽,降低瓦斯含量和压力瓦斯监测预警连续监测工作面瓦斯浓度,超限自动报警防爆设备使用所有电气设备采用矿用防爆型,消除火源通风稀释排放确保充足风量,及时稀释并排出瓦斯安全操作规程严格执行瓦斯防治安全操作规程:•严禁在瓦斯超限区域作业•严禁使用非防爆电气设备•严禁违规动火作业•加强瓦斯检查员的培训和管理•定期检验瓦斯监测设备的准确性顶板与冲击地压防治锚杆索支护技术液压支架智能控制现代化煤矿普遍采用锚杆锚索支护技术,通过锚固岩层形成稳定的承载结构与传统的棚式支护相比,锚杆索支护具有施工快、成本低、综采工作面采用液压支架与锚杆索智能耦合支护,液压支架提供主动支护力,锚杆索加固顶板岩层,两者协同作用,大幅提高支护可靠性支护效果好等优点12微震监测预警钻孔卸压解危实时监测煤岩体微破裂,预测冲击危险区域和时间在高应力区施工大直径卸压钻孔,释放集中应力34火灾防治与明火管理煤矿火灾包括外因火灾和内因火灾煤自燃两大类外因火灾多由电气设备故障、违规动火、机械摩擦等引起;内因火灾则是煤在氧化过程中积热自燃红外热成像巡检无人机火源探测使用红外热成像仪定期巡检井下重点区域,及时发现温度异常点,在火灾萌在大型巷道和采空区使用防爆无人机搭载热成像设备,进行远程火源探测,芽阶段就采取措施扑灭避免人员进入危险区域注浆封闭采空区消防设施配备对容易自燃的采空区进行注浆封闭,隔绝氧气供应,防止遗煤氧化自燃,同时井下主要巷道、机电硐室、变电所等重点部位配备灭火器、消防砂箱、消加强采空区温度监测防水管等消防设施,确保齐全有效明火管理制度严格执行井下明火管理制度,建立动火审批流程任何需要动火的作业,必须经过安全部门审批,制定安全措施,配备监护人员和灭火设备,并在瓦斯浓度符合要求的条件下才能进行第六章煤矿事故应急自救与互救即使采取了严密的防范措施,事故仍可能发生掌握正确的应急自救和互救知识,能够在关键时刻最大限度地减少人员伤亡,提高生存机会瓦斯爆炸事故自救要点爆炸前兆识别瓦斯爆炸前通常会有一些征兆,及时识别这些信号可以争取逃生时间:空气颤动:感觉空气突然震动或有压迫感耳膜震动:耳朵感到不适,听到闷响或尖啸声气味异常:闻到刺鼻的气味或硫磺味火花闪现:看到电气设备打火或异常火花一旦发现这些征兆,应立即采取防护姿势,就近寻找掩护物,尽量避开爆炸冲击波的主要传播方向井下避难与现场抢救临时避难硐室受伤人员现场抢救现代化煤矿在井下设置了永久避难硐室或可移动救生舱,这在确保自身安全的前提下,应积极对受伤人员进行现场急救,些设施配备了氧气供应、通讯设备、食品饮水、急救药品为专业救援争取时间等,可以为被困人员提供临时庇护基本急救原则避难硐室使用规则•先救命后治伤,优先处理呼吸心跳骤停•进入前确认硐室完好,门能够密闭•先止血后包扎,防止失血过多•进入后立即关闭气密门,启动氧气供应•先固定后搬运,避免二次损伤•通过电话或对讲机与外界联系报告位置•重伤员优先,轻伤员自救互救•保持冷静,合理分配氧气和食品•避免剧烈活动,减少氧气消耗安全撤离原则撤离时应遵循迎着新鲜风流、沿着避灾路线、尽快到达安全出口的原则如果不清楚避灾路线,应朝着有风流的方向前进,避免进入盲巷或采空区撤离过程中要保持队形,相互照应,不要单独行动结语安全生产生命至上:,认清风险严守规程技术创新持续培训煤矿地质安全风险无处不在,每一位煤矿工作者都必须认清风险,时刻保持警现代科技为煤矿安全提供了强大支撑,我们要充分利用监测预警、智能支护等先惕安全规程是用无数血的教训换来的,必须严格执行,不打折扣任何侥幸心进技术,持续推动技术创新同时,必须加强全员安全培训,提高应急处置能力,让理和违章作业,都可能酿成灾难性后果每一位矿工都成为安全生产的守护者每一份努力都是对生命的守护,安全生产关系到千家万户的幸福,关系到企业的生存发展,关系到社会的和谐稳定让我们共同努力,用科学的方法、严谨的态度、负责的精神,构筑起煤矿安全的坚固防线,确保每一位矿工都能安全回家安全是回家最近的路,责任是生命最好的保障让我们牢记使命,守护生命,为煤矿安全生产贡献自己的力量。