第二講 放頂煤發(fā)展過程中出現(xiàn)

第二講放頂煤發(fā)展過程中出現(xiàn)第1頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月

放頂煤作為一種高效集約化開采技術(shù)，經(jīng)過20多年的實踐，已經(jīng)有了很大的發(fā)展，該項技術(shù)在我國得到了廣泛應(yīng)用。放頂煤開采“有條件要上，沒有條件創(chuàng)造條件也要上”，發(fā)生了多起放頂煤開采工作面的惡性安全生產(chǎn)事故。。當(dāng)前，對放頂煤開采的安全管理的法律依據(jù)除《規(guī)程》第68條、183條外，還有1995年煤炭工業(yè)部煤生字〔1995〕第104號文頒布的《綜合機械化放頂煤開采技術(shù)暫行規(guī)定》。第2頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月附：《煤炭工業(yè)部關(guān)于禁止使用單體支柱等放頂煤開采方法的通知》

（1994.10）最近一些局礦嚴重忽視安全生產(chǎn)，片面追求經(jīng)濟效益，在緩傾斜、傾斜煤層中采用單體支柱、滑移頂梁、摩擦支柱、木支柱等進行放頂煤開采，不僅違反了《煤礦安全規(guī)程》第64條的有關(guān)規(guī)定，而且在頂板、瓦斯、煤塵、煤層自燃發(fā)火等方面也缺乏可靠的安全技術(shù)措施，引發(fā)了不少諸如鶴崗局南山煤礦重大惡性事故。為了認真貫徹“安全第一”的生產(chǎn)方針，杜絕同類事故的發(fā)生，特作如下決定：一、各局礦除要認真執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》第64條規(guī)定條件外，一律禁止在緩傾斜、傾斜煤層中使用單體支柱等放頂煤開采工藝。第3頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月二、正在開采的單體支柱等放頂煤工作面，必須立即停止開采，改用其它較為安全的開采方法。在改變采煤方法過程中，要制定可靠的安全技術(shù)措施，確保安全生產(chǎn)。三、各局礦對上述要求要認真檢查，立即執(zhí)行。今后如再出現(xiàn)此類采煤方法，造成安全事故，將追究其領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任。第4頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月一、遼寧阜新礦務(wù)局王營煤礦瓦斯爆炸事故1、事故經(jīng)過1998年1月24日19時31分，阜新礦務(wù)局王營煤礦北翼121采區(qū)2102綜采放頂煤工作面在安裝過程中發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，死亡78人，受傷7人，直接經(jīng)濟損失704.39萬元。

王營煤礦于1987年投產(chǎn)，設(shè)計能力年產(chǎn)120萬ｔ?？刹蓛α?2473萬ｔ。6個煤層群，21個可采煤層，平均總厚度46.4ｍ，傾角3－10度。第5頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月礦井總排風(fēng)量8584ｍ3/min。其中：北風(fēng)井4711ｍ3/min，南風(fēng)井387ｍ3/min。礦井絕對瓦斯涌出量54.9ｍ3/min，相對瓦斯涌出量25.82ｍ3/t?d，煤塵爆炸指數(shù)48％。煤層自然發(fā)火期3個月，最短5天。由于該礦井深、地壓大、巖石軟、又屬高瓦斯、突出礦井，自然災(zāi)害較嚴重，投產(chǎn)10年一直沒達到設(shè)計能力。該面從1997年11月30日開始安裝設(shè)備。事故發(fā)生前，已經(jīng)安裝所需的61臺綜放支架。

第6頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2、事故原因

１）直接原因：

事故的直接原因是：2102工作面邊上山設(shè)置兩道臨時調(diào)節(jié)風(fēng)門，一道風(fēng)門處于開啟狀態(tài)，另一道風(fēng)門經(jīng)常開啟，邊上山風(fēng)流短路，工作面風(fēng)量減少，支架頂部冒落區(qū)內(nèi)瓦斯積聚，達到爆炸界限，遇工作面支架頂部煤層自然發(fā)火產(chǎn)生的高溫火點引起瓦斯爆炸。

2）間接原因：

①安全第一思想不牢。②通風(fēng)、瓦斯管理混亂，事故隱患多。③沒有嚴格執(zhí)行規(guī)程，防滅火措施不力。

④領(lǐng)導(dǎo)不力，現(xiàn)場管理混亂。⑤對重大事故隱患重視不夠，嚴重不負責(zé)任。

⑥沒有按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定預(yù)抽瓦斯，井下作業(yè)人員也沒有佩戴自救器，也是也是造成這起特大傷亡事故的因素。第7頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月二、大同“3.23”垮頂事故1999年3月23日9:45，大同煤礦集團公司忻州窯礦綜采二隊11#～12#層西二盤區(qū)8913低位放頂煤工作面自切眼推進425m時發(fā)生了一起局部垮頂壓架事故，將位于工作面中部的35#～64#共30架支架壓壞，雖未發(fā)生人員傷亡但致使工作面長時間停產(chǎn)，加之設(shè)備損壞造成了較大的經(jīng)濟損失。第8頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1、工作面概況忻州窯礦11#～12#層西二盤區(qū)8913綜采工作面采用4巷布置，沿煤層底板布置兩條順槽巷道，沿煤層頂板布置兩條中間巷用以超前放頂和煤體預(yù)松動爆破。4條巷道長度平均為1032m，中間巷距膠帶順槽巷35m，中間巷距回風(fēng)順槽巷35m，工作面走向長度1000米,傾向長度150m。工作面煤層最厚9.4m，最薄5.8m，平均7.2m。工作面采用單一偽傾向長壁后退式綜合機械化放頂煤方法開采，使用MXA-600/3.5采煤機落煤，循環(huán)進度0.5m，機采高度3.1m，平均放頂煤高度為4.1m。支架為ZFS6000-22/35低位綜放支架。采煤方法采用低位放頂煤開采,回采工藝為進刀－割煤－移架－推前溜－放煤－拉后溜,放煤工藝為“一刀一放"第9頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2、事故經(jīng)過8913工作面于1998年10月15日投產(chǎn)，截止1999年3月23日推進425m，平均日產(chǎn)3000t，頂煤回收率約為60%，工作面回收率約75%。在1999年3月23日早班，機組從80#支架向機頭方向割煤，當(dāng)割到40#支架時，工作面壓力逐漸增大，煤炮頻繁，煤壁嚴重炸幫，當(dāng)割到16#支架時，頂板開始嚴重下沉，支架下縮，特別是前柱安全閥普遍開啟。幾分鐘后，工作面中部35#~68#支架被壓下，嚴重栽倒，前探梁栽到前溜子上，多數(shù)前柱斜穿頂梁腹板向后傾倒，后柱向后傾斜，個別支架前柱炸缸，頂梁穿透等，使35~68#支架、擋煤板、前溜子等嚴重損壞。據(jù)統(tǒng)計損壞支架立柱134根，座箱6個，頂梁2個，安全閥260個。造成直接經(jīng)濟損失500萬元，被迫停產(chǎn)處理事故55天。第10頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3、事故現(xiàn)場特征

(1)從33#支架前柱圓圖儀觀察到，支架工作阻力值在較短時間內(nèi)迅速升至60MPa以上，說明來壓突然；(2)工作面中部位于兩條中間巷之間的35#～64#共30架支架被全部壓壞，受損嚴重，機道上覆頂煤垂直下沉量達3～4m，說明來壓強烈；(3)工作面42#～70#支架上方頂板觀測到一條裂縫，距煤壁0～3m，說明頂板可能在此處橫向斷裂；(4)工作面煤壁出現(xiàn)兩組裂縫，一組位于工作面27#～42#支架范圍內(nèi)，另一組位于工作面51#～82#支架區(qū)段內(nèi)，兩組裂縫近似呈“八”字對稱，說明頂板可能在兩組裂縫處縱向斷裂。

第11頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月4、事故原因分析本次垮架事故的主要原因是支架設(shè)計不合理,支架與圍巖壓力不相適應(yīng)。（1）提供的頂煤垮落角為70度，而現(xiàn)場情況是垮落角90度，使支架的支撐能力與圍巖的頂板壓力不相適應(yīng)。當(dāng)周期來壓時,工作面中部頂煤破碎、垮落角增大，支架受力點重心前移，頂板壓力合力與支架支撐合力偏心距大，形成強大的反轉(zhuǎn)力矩，使支架失穩(wěn)破壞。工作面進行頂板和煤體松動預(yù)爆破后，形成非均質(zhì)的塊體加散體的離散介質(zhì)，支架后柱的壓力隨著頂煤放出量的增大而減少,使切頂線前移,頂板壓力的合力作用點前移。增加頂板沿工作面推進方向上的懸臂長度，使頂板發(fā)生斷裂的頻率和強度增加。第12頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月兩硬條件下支架受力頂煤弱化條件下支架受力第13頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)對工作面頂板支護的強度估算不足根據(jù)頂板分類方法，并考慮該工作面放頂煤及超前采場進行預(yù)爆破的特殊情況，支護強度應(yīng)為150～160t/m2，本工作面選定支架支護強度為81.49t/m2，選定支護強度為81.49t/m2的支架來維護工作面頂板，顯然有點力不從心，工作面壓力顯現(xiàn)本來就很強烈支架支護狀況可想而知。(3)工作面實施強制放頂后采空區(qū)內(nèi)所形成的矸石墊層厚度不足。(4)工作面地質(zhì)構(gòu)造的影響。第15頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月5、其它原因：一是在頂板處理方面，目前采用的中間巷頂板預(yù)爆破弱化頂板技術(shù)參數(shù)選擇不合理，放頂?shù)暮穸炔粔颍谝欢ǖ臅r間內(nèi)形不成足夠墊層，導(dǎo)致工作面周期來壓強度大，常常使中部支架的前柱被壓死；二是現(xiàn)場管理存在不足：由于泵壓不夠和升架給液時間短人為造成支架初撐力偏低；頂板預(yù)爆破施工中，存在誤差和施工質(zhì)量問題，導(dǎo)致爆破效果下降，頂板周期來壓顯現(xiàn)仍然很大。第16頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月三、河南鶴壁“10.3”事故2005年10月3日4時45分，河南省鶴壁煤業(yè)(集團)有限責(zé)任公司二礦發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，造成34人遇難。該礦為原國有重點煤礦，高瓦斯礦井，核定生產(chǎn)能力84萬噸/年，1958年投產(chǎn)，至今剩余可采儲量約100多萬噸。礦井分南北兩翼開采，井深620米。目前礦井北翼一、二水平和南翼已采完，生產(chǎn)區(qū)域全部集中在礦井北翼三水平，采用炮采放頂煤和綜采放頂煤走向長壁全部陷落采煤法。第17頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月該礦因資源枯竭已被列入關(guān)閉破產(chǎn)計劃，正在做前期準備工作。該礦在通風(fēng)瓦斯管理、生產(chǎn)管理、勞動組織管理、干部下井帶班等方面存在嚴重漏洞和問題。發(fā)生事故的直接原因是38煤柱采煤工作面安全管理不到位，該礦礦級干部無人下井帶班；工作面當(dāng)時處于初次放頂期間，頂板沒有充分冒落，上部形成較大空間，積聚大量瓦斯，在進行頂煤預(yù)裂放炮爆破時，引起瓦斯爆炸；事故波及在38煤柱采煤工作面回風(fēng)巷進行運輸支護等作業(yè)的35人(其中有32人遇難)。第18頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月事后國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局提出了五點要求，其中兩條是一、嚴格按照定員組織生產(chǎn)。煤礦企業(yè)要制定井下勞動定員，嚴禁采、掘作業(yè)期間在采掘工作面安排人員從事檢修、安裝等工作，嚴禁搞多工種超定員突擊生產(chǎn)，交叉作業(yè)。二、加強對放頂煤開采的管理。工作面采用放頂煤采煤法開采時，必須編制放頂煤開采設(shè)計；采用預(yù)裂爆破等措施處理頂煤時，必須編制安全措施，在放炮時撤出工作面作業(yè)人員；有瓦斯或煤塵爆炸危險時，嚴禁挑頂煤爆破作業(yè)。第19頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月四、陜西陳家山礦瓦斯爆炸事故

2004年11月28日07時10分井下四泵房安檢員韓朝云匯報聽到爆炸聲、巷道煙霧大，隨之安子溝抽放泵站電話匯報，安子溝風(fēng)井防爆門被摧毀，有黑煙冒出。四采區(qū)發(fā)生爆炸事故，波及四采區(qū)下山至回風(fēng)井所有區(qū)域，涉及415回采工作面系統(tǒng)、416掘進工作面系統(tǒng)、417掘進工作面、采區(qū)下山系統(tǒng)、安子溝回風(fēng)系統(tǒng)等，死亡166人，受傷45人。

2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53又發(fā)生4次爆炸，沒有再造成人員傷亡。

第20頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月事故發(fā)生經(jīng)過2004年11月23日10:20～10:30

415上隅角起爆松動頂煤，上隅角采空區(qū)發(fā)生瓦斯爆燃，83#～89#架后溜槽處發(fā)現(xiàn)明火，并有大量青煙。

2004年11月24日79#～80#支架間有少量煙；決定只割煤不放頂煤，加快推進速度。2004年11月28日07時10分井下四泵房安檢員韓朝云匯報聽到爆炸聲、巷道煙霧大，安子溝抽放泵站電話匯報，安子溝風(fēng)井防爆門被摧毀，有黑煙冒出；事故死亡166人，受傷45人（見圖，遇難人員分布圖和爆炸傳播圖）。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53相繼發(fā)生4次爆炸，沒有造成人員傷亡。

第21頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月415面爆源點415運順415回風(fēng)巷415高位巷1號聯(lián)絡(luò)巷四總回四皮下四軌下415灌漿巷415工作面注水、注漿、注凝膠

24日16時起加快工作面的推進度,事故發(fā)生前推進27m。24日12時10分,上隅角再次爆燃。23日10時40分,上隅角放炮引起爆燃23日10時50分,85架附近發(fā)現(xiàn)明火。

24日12時14分53號尾梁著火,經(jīng)灑水火滅。

工作面推進第22頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月煤礦重大災(zāi)害虛擬現(xiàn)實重現(xiàn)系統(tǒng)

基于VC++和Vega平臺，建立顯示各種災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和救災(zāi)過程的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，為防治措施的合理性檢驗，救災(zāi)決策、事故場景重現(xiàn)，事故原因和性質(zhì)分析匯報以及安全培訓(xùn)提供有力的顯示工具。巷道火災(zāi)(視點在巷道內(nèi))巷道火災(zāi)(視點在巷道外)第23頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月陳家山煤礦特別重大瓦斯爆炸事故經(jīng)過上隅角放炮引起瓦斯爆燃

上隅角瓦斯爆燃引起明火

人員救災(zāi)下隅角瓦斯爆炸第24頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)需借助專用軟件顯示三維動態(tài)災(zāi)變過程，因展示條件所限，本圖僅以二維靜態(tài)圖形顯示虛擬現(xiàn)實場景，雖然顯示效果差，但也較清楚地顯示出下隅角瓦斯爆炸的原因。所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能真實顯示三維動態(tài)災(zāi)變過程，為事故調(diào)查和分析提供了有力的分析工具。

爆炸性氣體混合帶采空區(qū)冒落帶1號聯(lián)絡(luò)巷交叉口瓦斯流煤層炮眼新鮮風(fēng)下工隅作角面陳家山煤礦特別重大瓦斯爆炸事故原因分析圖第25頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月教訓(xùn)及建議

1.在工作面上、下隅角爆破落頂極易引燃、引爆采空區(qū)瓦斯，建議嚴禁在上、下隅角爆破落頂。2.實現(xiàn)一礦一面集約化生產(chǎn)的礦井，生產(chǎn)、人員非常集中，發(fā)生事故造成重大傷亡。建議礦井實行安全合理集中生產(chǎn)。3.專用排瓦斯巷是在通風(fēng)、瓦斯抽放等措施全力實施前提下所采取的避免回風(fēng)巷瓦斯超限的輔助措施，且易自燃煤層不得采用專用排瓦斯巷。專用排瓦斯巷分段摻入新風(fēng)，降低瓦斯?jié)舛戎?.5%以內(nèi)，但專用排瓦斯巷與采空區(qū)相聯(lián)，未摻新風(fēng)段瓦斯仍可能處于爆炸限內(nèi)，致使專用排瓦斯巷