浅谈煤矿常见灾害的防治措施

　

(山东科技大学土木工程与建筑学院　山东　青岛　266590)

引言

煤是目前使用最广泛的能源，但是随着不断的采取，煤矿资源的短缺，一些煤矿不可避免的要加深加大矿井的建设。随着而来的是一些常见的安全事故。本文选取了黑龙江某矿为案列，根据地质报告并参照矿井的实际开采情况，本矿井为低瓦斯矿井，可采煤层具有煤尘爆炸危险，煤层有自燃发火倾向，还有水患等不安全因素。在矿井延深和生产过程中，必须严格执行《煤矿安全规程》的有关规定，坚持“预防为主，防治结合，综合治理”的原则，重点防范瓦斯、煤尘、水、火的威胁以及热害的治理，设计选用井下环境安全监测系统，切实防止瓦斯、煤尘、自燃发火等灾害发生[1]。

一、预防瓦斯事故

(一)预防瓦斯积聚

矿井内体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2%的现象称为瓦斯积聚，瓦斯积聚会给矿井带来潜在的危害[2]。而其形成的原因，主要包括通风系统不完善，以及通风机出现故障导致远转停止或出现循环风、风筒严重漏风、开挖遇到断层，而断层内出现瓦斯涌动异常。根据以上原因分别给出了以下建议：

加强矿井通风管理，及时调整矿井通风系统，确保各采区、各采掘工作面及机电硐室风量满足《规程》要求，杜绝瓦斯积聚。加强深部开采区域及地质构造带、高冒区等区域的瓦斯管理。加强盲巷管理，防止瓦斯窒息事故。采区及采煤工作面结束后，要及时密闭。严格巷道贯通管理，巷道贯通前20米编制巷道贯通管理通风安全措施，确保贯通地点两侧瓦斯浓度在1%以下，风量满足要求，防止瓦斯积聚。严格瓦斯排放制度。严格执行瓦斯检查制度。做好瓦斯检查工交接班制度。严格瓦斯报表审签制度。做好安全装备管理。要完善电气安全三大保护，健全皮带保护设施；通讯和操作信号线缆，要改用本质安全型，杜绝电气失爆。矿通防部门每旬要对自救器进行抽样检查，并有记录可查。对发现的问题要及时处理，并进行严格考核。装备完善瓦斯智能监测系统，提高瓦斯检查质量，杜绝瓦斯检查空班漏检现象的发生。

(二)防治引爆火源

当瓦斯积聚到一定的程度，遇到火源就容易引起爆炸，所以我们要从根源杜绝该安全事故，具体给出以下的建议：

提高矿用电器设备的防爆性能。加强电器设备的管理，避免出现防爆电器设备失效和明接头等问题的出现。选用非着火性能轻金属等材料避免产生危险的磨擦火花。皮带、电缆、风筒等常用的非金属材料必须具有抗静电、阻燃等安全性能。加强通风，防止瓦斯积聚。使用和管理好井下爆破智能管理系统，杜绝爆破事故发生。按规定安设隔爆设施，把瓦斯爆炸扑灭在爆源附近或限制在一定的范围内，防止爆炸事故范围的扩大。必须按规定构筑反向风门。

二、预防煤尘事故

当矿井中的煤尘密度到了一定的值，遇到火源会产生的剧烈的化学反应，不但发光、发热产生爆炸还伴有巨大的声响[3]。同时煤尘爆炸不仅对矿井周围土体和建筑物具有强大的机械性破坏力，而且会产生大量CO等有毒气体。矿井建设及开采中要从以下几个方面进行预防：

(一)回采工作面防尘

回采面设加压泵水压不小于2.5MP。投产前先在煤层内注水，预先润湿煤体，注水后煤体水分增加不少于1%，含水率在4%左右。运输巷转载点必须安装喷雾防尘装置，并设专人负责管理。上、下平巷距工作面50m内设置净化风流水幕，并正常使用。综采工作面架间喷雾必须正常使用，并按规定安设综采随机自动联喷装置和移架自动喷雾装置。

(二)掘进工作面防尘

综掘工作面必须使用加压泵，水压不小于3MP，综掘机使用湿式除尘风机。打眼时必须采取湿式作业，爆破必须使用水炮泥。放炮前、放炮后和装岩前必须对迎头30m范围内巷道进行洒水冲洗。装岩过程中应边装岩边洒水。风筒出风口距工作面距离不得超过10m，以保证有足够的风量冲淡排出粉尘。粉尘浓度超限的场所，作业人员必须佩戴个体防尘用具。

(三)建立完善粉尘监测制度

每半月对采掘工作面和主要场所全面进行一次粉尘测定。每半年进行一次游离二氧化硅和粉尘分散度的化验分析，并有记录备查。应按规定进行个体呼吸性粉尘测定。采集的个体呼吸性粉尘样、游离SIO2、粉尘分散度样品，要按规定时间送检。粉尘测定仪和个体呼吸性测定仪应按周检规定进行检定。

三、预防火灾事故

(一)外因火灾

加强井口房、充电室、发放室、木场、材料库及工具房的防火管理，配齐灭火装置，井口房、更衣室等禁止烟火，杜绝火炉取暖，对允许使用火炉的厂房、车间做到安装合格，措施可靠，责任到人，挂牌管理。井口安设防火铁门。井下设置消防材料库，做到器材配备全，并配专(兼)职人员看管。井底车场、机电硐室及所有电气设备附近禁止堆放易燃物品，配齐灭火器和沙箱，地面机电厂房、更衣室及重要库室，均要配齐灭火器，定期检查；要搞好安全教育，熟悉各类灭火器使用办法，灭火的范围。药库、井下主要机电峒室的防火铁门齐全，采区变电所按规定配齐一定数量的砂子。开关的过流整定器应符合实际，并满足灵敏度要求，机电运营部要经常检查，发现问题及时处理。主井皮带、采区皮带及采煤工作面运输巷皮带要使用好随机保护，并安装超温喷水断电装置，皮带机尾的浮煤要及时清理，严防皮带摩擦着火。皮带机巷要用不燃性材料支护，并要备有灭火砂箱、灭火器，溜子、皮带不准超负荷运行，皮带机要安装低速保护装置。新购置的阻燃皮带必须经过监测站检测合格后，方可下井使用。矿井必须有完善的消防供水系统(同防尘系统共用)。加强防爆设备入井检查制度，不合格设备严禁下井使用，井下杜绝失爆。井下录像、摄影必须制定专门措施报集团公司总经理和安监局长批准。

(二)内因火灾

采区设计、新面开工前或施工地点遇到特殊情况，必须编制工作面作业规程或施工安全措施，并必须包含有防灭火措施，组织施工人员认真学习，施工过程中必须严格按照规定要求执行好各项安全技术措施。工作面回风流中设置CO传感器一台，监测风流中的CO浓度。加强放顶煤管理，尽可能将顶煤全部放出，减少采空区内浮煤量。矿井、采区主要运输、进风、回风巷沿煤层掘进时，必须喷浆处理，严禁煤层暴露在空气中。一次采全高，不留顶底煤。采用装煤效率高的刮板输送机，少留浮煤。在开拓部署方面坚持无煤柱开采，避免过多地切割煤层，采用沿空掘巷，少留煤柱。为快速推进和实施均压通风创造条件。加强采煤工作面的自然发火管理，在工作面开采期间，工作面回风流、上隅角设CO检查点，瓦斯检查员检查瓦斯的同时每班至少检查一次CO浓度，发现异常时立即汇报矿调度室及通防值班人员，采取措施处理。

四、矿井水防治

-1100m水平为上下山开采，按照《煤矿安全规程》规定，在开采前，必须建立健全水平排水系统，排水系统形成后方可投产。搞好水文地质补充勘探。工作面投产前要采用物探探测、钻探及放水实验等手段查明工作面底板徐、奥灰含水层的富水性及水力联系。由于深部开采存在徐、奥灰突水威胁，采区、工作面必须具备自然疏水能力，建立正规的采区排水系统，并根据可能的突水量要具备一定的抗灾能力。探查断层的含、导水性，在探清断层位置、落差并确定无水害威胁后，方可接近和揭露；对含、导水的断层要根据规程计算留足防水煤柱。搞好老空水的排查预防。由于煤层层间距较小，生产中要加强顶板管理和上覆采空区的老空水害预防工作，严格执行“有疑必探、不探不掘、不探不采”的措施，排除积水后方可组织生产。进一步分析钻孔封孔资料，核实封孔质量，确保生产安全。

五、冲击地压灾害预防

(一)防治区域

回采工作面及其上下平巷，停采线煤柱附近50m范围、各联络石门、联络巷上方煤柱及巷道密集处，掘进巷道迎头50m内。

(二)防治时间

工作面开始回采时，在工作面及煤壁前方20～100m，以10天为一周期进行循环检测，有冲击危险地段进行超前爆破卸压，卸压后经煤粉检测钻孔复查如果又有压力积聚现象时，则进行二次卸压，直至其恢复到正常压力。工作面推进到石门、联络巷及停采线附近80～100m时，对该处煤柱应进行爆破卸压。掘进工作面可参照回采工作面检测预报和卸压爆破办法在掘进迎头和后路中巷道两帮进行检测预报和卸压，但应避免破坏巷道支护影响使用。

(三)用松动爆破法对冲击地压进行防治

在采掘工作面用钻屑法测出施工区域有冲击危险时，对该区域应进行超前爆破卸压[4]。其方法为：在工作面或煤壁前方10～100m范围内巷道下帮(或上帮)每隔3～5m打一钻孔，钻孔直径42～45mm，孔深为采高的3～4倍，但不低于6m，钻孔平行煤层顶板沿煤层，距底板0.5～1.0m。每孔装药2～3kg，用2～3个长角线雷管并联引爆。炸药用煤矿二号安全炸药。炮眼内用炮泥、水炮泥、炮泥间隔封孔，封孔长度不低于2m，水炮泥不少于四个。严格执行正向定药，严禁反向爆破。由专人站岗，放炮站岗距离爆破点不少于150m，爆破后30分钟内任何人员不得进入警戒线内。采掘工作面正常放炮时也应执行站岗撤人，30分钟后方可进入工作面工作的要求，以防意外。

(四)用煤层高压注水预防冲击地压

试验表明，煤层含水量增加或达到饱和含水量时其冲击危险显著降低。为最大限度地防止冲击地压的发生，同时也为防止煤尘爆炸的发生，必须在工作面前方煤体中实行高压注水，增加煤层中水分，降低煤体强度，以达到减少煤体弹性能量集中的效果。注水卸压区域为工作面煤壁或其前方50～150m的煤体，并随工作面的推进而前移。注水孔设在回风巷的下帮，钻孔直径根据使用的钻机，采用75mm，深度不少于面长的1/2，间距10～20m，钻孔方向平行煤层顶板，距底板0.5～1.0m，当在掘进工作面采用注水方法降压时，其钻孔深度可取10～20m。注水压力要保持7～12MPa，注水时间根据煤层自身含水量及注水间距计算，所注水量应使煤层含水率达到4%，一般连续注水时间不少于七天。注水孔要封严，达到注水压力，以防漏水。

六、结论

本文分析了煤矿矿井建设及开采过程中瓦斯事故、煤尘事故、火灾、水灾和冲击地压事故等5种常见的灾害，并根据其产生的原因逐条对其给出了防治建议。预防瓦斯事故需要从预防瓦斯累积入手，并控制火源；煤尘事故从回采工作面和掘进工作面两个位置入手防治，并建立了完善的监测制度；火灾和水灾分别从内因和外因两个方面进行预防；最后对冲击地压灾害可能造成的灾害，总结出最佳防治时间，对采掘工作面采用松动爆破法和煤层高压注水法对冲击地压进行防治。

【参考文献】

[1]卢鉴章,刘见中.煤矿灾害防治技术现状与发展[J].煤炭科学技术,2006,34(5):1-4.

[2]李润求,施式亮,念其锋,等.近10年我国煤矿瓦斯灾害事故规律研究[J].中国安全科学学报,2011,21(9):143-151.

[3]邓军,屈姣,王秋红.煤矿瓦斯煤尘燃烧与爆炸现状及展望[J].煤矿现代化,2014,122(5):96-99.

[4]潘一山,肖永惠,李忠华,等.冲击抵押矿井巷道支护理论研究及应用[J].煤炭学报,2014,2(39):222-228.