淺談煤礦常見災害的防治措施

(山東科技大學土木工程與建筑學院　山東　青島　266590)

引言

煤是目前使用最廣泛的能源，但是隨著不斷的采取，煤礦資源的短缺，一些煤礦不可避免的要加深加大礦井的建設。隨著而來的是一些常見的安全事故。本文選取了黑龍江某礦為案列，根據地質報告并參照礦井的實際開采情況，本礦井為低瓦斯礦井，可采煤層具有煤塵爆炸危險，煤層有自燃發火傾向，還有水患等不安全因素。在礦井延深和生產過程中，必須嚴格執行《煤礦安全規程》的有關規定，堅持“預防為主，防治結合，綜合治理”的原則，重點防范瓦斯、煤塵、水、火的威脅以及熱害的治理，設計選用井下環境安全監測系統，切實防止瓦斯、煤塵、自燃發火等災害發生[1]。

一、預防瓦斯事故

(一)預防瓦斯積聚

礦井內體積大于0.5m3的空間內積聚的瓦斯濃度達到2%的現象稱為瓦斯積聚，瓦斯積聚會給礦井帶來潛在的危害[2]。而其形成的原因，主要包括通風系統不完善，以及通風機出現故障導致遠轉停止或出現循環風、風筒嚴重漏風、開挖遇到斷層，而斷層內出現瓦斯涌動異常。根據以上原因分別給出了以下建議：

加強礦井通風管理，及時調整礦井通風系統，確保各采區、各采掘工作面及機電硐室風量滿足《規程》要求，杜絕瓦斯積聚。加強深部開采區域及地質構造帶、高冒區等區域的瓦斯管理。加強盲巷管理，防止瓦斯窒息事故。采區及采煤工作面結束后，要及時密閉。嚴格巷道貫通管理，巷道貫通前20米編制巷道貫通管理通風安全措施，確保貫通地點兩側瓦斯濃度在1%以下，風量滿足要求，防止瓦斯積聚。嚴格瓦斯排放制度。嚴格執行瓦斯檢查制度。做好瓦斯檢查工交接班制度。嚴格瓦斯報表審簽制度。做好安全裝備管理。要完善電氣安全三大保護，健全皮帶保護設施；通訊和操作信號線纜，要改用本質安全型，杜絕電氣失爆。礦通防部門每旬要對自救器進行抽樣檢查，并有記錄可查。對發現的問題要及時處理，并進行嚴格考核。裝備完善瓦斯智能監測系統，提高瓦斯檢查質量，杜絕瓦斯檢查空班漏檢現象的發生。

(二)防治引爆火源

當瓦斯積聚到一定的程度，遇到火源就容易引起爆炸，所以我們要從根源杜絕該安全事故，具體給出以下的建議：

提高礦用電器設備的防爆性能。加強電器設備的管理，避免出現防爆電器設備失效和明接頭等問題的出現。選用非著火性能輕金屬等材料避免產生危險的磨擦火花。皮帶、電纜、風筒等常用的非金屬材料必須具有抗靜電、阻燃等安全性能。加強通風，防止瓦斯積聚。使用和管理好井下爆破智能管理系統，杜絕爆破事故發生。按規定安設隔爆設施，把瓦斯爆炸撲滅在爆源附近或限制在一定的范圍內，防止爆炸事故范圍的擴大。必須按規定構筑反向風門。

二、預防煤塵事故

當礦井中的煤塵密度到了一定的值，遇到火源會產生的劇烈的化學反應，不但發光、發熱產生爆炸還伴有巨大的聲響[3]。同時煤塵爆炸不僅對礦井周圍土體和建筑物具有強大的機械性破壞力，而且會產生大量CO等有毒氣體。礦井建設及開采中要從以下幾個方面進行預防：

(一)回采工作面防塵

回采面設加壓泵水壓不小于2.5MP。投產前先在煤層內注水，預先潤濕煤體，注水后煤體水分增加不少于1%，含水率在4%左右。運輸巷轉載點必須安裝噴霧防塵裝置，并設專人負責管理。上、下平巷距工作面50m內設置凈化風流水幕，并正常使用。綜采工作面架間噴霧必須正常使用，并按規定安設綜采隨機自動聯噴裝置和移架自動噴霧裝置。

(二)掘進工作面防塵

綜掘工作面必須使用加壓泵，水壓不小于3MP，綜掘機使用濕式除塵風機。打眼時必須采取濕式作業，爆破必須使用水炮泥。放炮前、放炮后和裝巖前必須對迎頭30m范圍內巷道進行灑水沖洗。裝巖過程中應邊裝巖邊灑水。風筒出風口距工作面距離不得超過10m，以保證有足夠的風量沖淡排出粉塵。粉塵濃度超限的場所，作業人員必須佩戴個體防塵用具。

(三)建立完善粉塵監測制度

每半月對采掘工作面和主要場所全面進行一次粉塵測定。每半年進行一次游離二氧化硅和粉塵分散度的化驗分析，并有記錄備查。應按規定進行個體呼吸性粉塵測定。采集的個體呼吸性粉塵樣、游離SIO2、粉塵分散度樣品，要按規定時間送檢。粉塵測定儀和個體呼吸性測定儀應按周檢規定進行檢定。

三、預防火災事故

(一)外因火災

加強井口房、充電室、發放室、木場、材料庫及工具房的防火管理，配齊滅火裝置，井口房、更衣室等禁止煙火，杜絕火爐取暖，對允許使用火爐的廠房、車間做到安裝合格，措施可靠，責任到人，掛牌管理。井口安設防火鐵門。井下設置消防材料庫，做到器材配備全，并配專(兼)職人員看管。井底車場、機電硐室及所有電氣設備附近禁止堆放易燃物品，配齊滅火器和沙箱，地面機電廠房、更衣室及重要庫室，均要配齊滅火器，定期檢查；要搞好安全教育，熟悉各類滅火器使用辦法，滅火的范圍。藥庫、井下主要機電峒室的防火鐵門齊全，采區變電所按規定配齊一定數量的砂子。開關的過流整定器應符合實際，并滿足靈敏度要求，機電運營部要經常檢查，發現問題及時處理。主井皮帶、采區皮帶及采煤工作面運輸巷皮帶要使用好隨機保護，并安裝超溫噴水斷電裝置，皮帶機尾的浮煤要及時清理，嚴防皮帶摩擦著火。皮帶機巷要用不燃性材料支護，并要備有滅火砂箱、滅火器，溜子、皮帶不準超負荷運行，皮帶機要安裝低速保護裝置。新購置的阻燃皮帶必須經過監測站檢測合格后，方可下井使用。礦井必須有完善的消防供水系統(同防塵系統共用)。加強防爆設備入井檢查制度，不合格設備嚴禁下井使用，井下杜絕失爆。井下錄像、攝影必須制定專門措施報集團公司總經理和安監局長批準。

(二)內因火災

采區設計、新面開工前或施工地點遇到特殊情況，必須編制工作面作業規程或施工安全措施，并必須包含有防滅火措施，組織施工人員認真學習，施工過程中必須嚴格按照規定要求執行好各項安全技術措施。工作面回風流中設置CO傳感器一臺，監測風流中的CO濃度。加強放頂煤管理，盡可能將頂煤全部放出，減少采空區內浮煤量。礦井、采區主要運輸、進風、回風巷沿煤層掘進時，必須噴漿處理，嚴禁煤層暴露在空氣中。一次采全高，不留頂底煤。采用裝煤效率高的刮板輸送機，少留浮煤。在開拓部署方面堅持無煤柱開采，避免過多地切割煤層，采用沿空掘巷，少留煤柱。為快速推進和實施均壓通風創造條件。加強采煤工作面的自然發火管理，在工作面開采期間，工作面回風流、上隅角設CO檢查點，瓦斯檢查員檢查瓦斯的同時每班至少檢查一次CO濃度，發現異常時立即匯報礦調度室及通防值班人員，采取措施處理。

四、礦井水防治

-1100m水平為上下山開采，按照《煤礦安全規程》規定，在開采前，必須建立健全水平排水系統，排水系統形成后方可投產。搞好水文地質補充勘探。工作面投產前要采用物探探測、鉆探及放水實驗等手段查明工作面底板徐、奧灰含水層的富水性及水力聯系。由于深部開采存在徐、奧灰突水威脅，采區、工作面必須具備自然疏水能力，建立正規的采區排水系統，并根據可能的突水量要具備一定的抗災能力。探查斷層的含、導水性，在探清斷層位置、落差并確定無水害威脅后，方可接近和揭露；對含、導水的斷層要根據規程計算留足防水煤柱。搞好老空水的排查預防。由于煤層層間距較小，生產中要加強頂板管理和上覆采空區的老空水害預防工作，嚴格執行“有疑必探、不探不掘、不探不采”的措施，排除積水后方可組織生產。進一步分析鉆孔封孔資料，核實封孔質量，確保生產安全。

五、沖擊地壓災害預防

(一)防治區域

回采工作面及其上下平巷，停采線煤柱附近50m范圍、各聯絡石門、聯絡巷上方煤柱及巷道密集處，掘進巷道迎頭50m內。

(二)防治時間

工作面開始回采時，在工作面及煤壁前方20～100m，以10天為一周期進行循環檢測，有沖擊危險地段進行超前爆破卸壓，卸壓后經煤粉檢測鉆孔復查如果又有壓力積聚現象時，則進行二次卸壓，直至其恢復到正常壓力。工作面推進到石門、聯絡巷及停采線附近80～100m時，對該處煤柱應進行爆破卸壓。掘進工作面可參照回采工作面檢測預報和卸壓爆破辦法在掘進迎頭和后路中巷道兩幫進行檢測預報和卸壓，但應避免破壞巷道支護影響使用。

(三)用松動爆破法對沖擊地壓進行防治

在采掘工作面用鉆屑法測出施工區域有沖擊危險時，對該區域應進行超前爆破卸壓[4]。其方法為：在工作面或煤壁前方10～100m范圍內巷道下幫(或上幫)每隔3～5m打一鉆孔，鉆孔直徑42～45mm，孔深為采高的3～4倍，但不低于6m，鉆孔平行煤層頂板沿煤層，距底板0.5～1.0m。每孔裝藥2～3kg，用2～3個長角線雷管并聯引爆。炸藥用煤礦二號安全炸藥。炮眼內用炮泥、水炮泥、炮泥間隔封孔，封孔長度不低于2m，水炮泥不少于四個。嚴格執行正向定藥，嚴禁反向爆破。由專人站崗，放炮站崗距離爆破點不少于150m，爆破后30分鐘內任何人員不得進入警戒線內。采掘工作面正常放炮時也應執行站崗撤人，30分鐘后方可進入工作面工作的要求，以防意外。

(四)用煤層高壓注水預防沖擊地壓

試驗表明，煤層含水量增加或達到飽和含水量時其沖擊危險顯著降低。為最大限度地防止沖擊地壓的發生，同時也為防止煤塵爆炸的發生，必須在工作面前方煤體中實行高壓注水，增加煤層中水分，降低煤體強度，以達到減少煤體彈性能量集中的效果。注水卸壓區域為工作面煤壁或其前方50～150m的煤體，并隨工作面的推進而前移。注水孔設在回風巷的下幫，鉆孔直徑根據使用的鉆機，采用75mm，深度不少于面長的1/2，間距10～20m，鉆孔方向平行煤層頂板，距底板0.5～1.0m，當在掘進工作面采用注水方法降壓時，其鉆孔深度可取10～20m。注水壓力要保持7～12MPa，注水時間根據煤層自身含水量及注水間距計算，所注水量應使煤層含水率達到4%，一般連續注水時間不少于七天。注水孔要封嚴，達到注水壓力，以防漏水。

六、結論

本文分析了煤礦礦井建設及開采過程中瓦斯事故、煤塵事故、火災、水災和沖擊地壓事故等5種常見的災害，并根據其產生的原因逐條對其給出了防治建議。預防瓦斯事故需要從預防瓦斯累積入手，并控制火源；煤塵事故從回采工作面和掘進工作面兩個位置入手防治，并建立了完善的監測制度；火災和水災分別從內因和外因兩個方面進行預防；最后對沖擊地壓災害可能造成的災害，總結出最佳防治時間，對采掘工作面采用松動爆破法和煤層高壓注水法對沖擊地壓進行防治。

【參考文獻】

[1]盧鑒章,劉見中.煤礦災害防治技術現狀與發展[J].煤炭科學技術,2006,34(5):1-4.

[2]李潤求,施式亮,念其鋒,等.近10年我國煤礦瓦斯災害事故規律研究[J].中國安全科學學報,2011,21(9):143-151.

[3]鄧軍,屈姣,王秋紅.煤礦瓦斯煤塵燃燒與爆炸現狀及展望[J].煤礦現代化,2014,122(5):96-99.

[4]潘一山,肖永惠,李忠華,等.沖擊抵押礦井巷道支護理論研究及應用[J].煤炭學報,2014,2(39):222-228.