煤矿顶板灾害防治培训讲座

2023/2/1煤矿顶板灾害防治1矿山救护队指挥员培训讲座

煤矿顶板灾害防治2023/2/1煤矿顶板灾害防治2顶板事故救援煤层矿山压力与顶板事故分析顶板事故的救援2023/2/1煤矿顶板灾害防治3第一节、煤层及构造2023/2/1煤矿顶板灾害防治4

世界煤炭简介目前，世界探明的煤炭可采储量：16000亿吨三大储量国：美国25％、俄罗斯23％、中国12％；中国探明的煤炭可采储量1886亿吨；中国煤炭最早开采于2400年前的东周末期；2000多年前春秋战国时期用煤冶炼铜、铁；春秋称煤炭为：石涅、涅石魏晋称煤炭为：石墨唐宋称煤炭为：石炭明朝称为：煤炭2023/2/1煤矿顶板灾害防治5中国煤炭简介

中国除上海市外均有煤层赋存，但南北储量不均衡。“三北”、“三西”占全国70％的储量。目前，内蒙古煤炭储量最多，产量最高。1850年：国外开始将机器应用于煤矿的提升运输等工序中；1876年：中国第一座使用机器开采的煤矿：台湾基隆煤矿；1878年：大陆首座使用机器开采的煤矿：开平即开滦煤矿；抚顺、淄博、萍乡、焦作等煤矿都已开采上百年。中国产煤世界第一。煤炭是中国第一大能源，占全部能源结构的70％左右。2023/2/1煤矿顶板灾害防治6一、岩石地球由内到外分三层：地核、地幔、地壳地球最外一层厚约33km左右的硬壳叫地壳地壳由岩石组成煤矿开采是在岩石中开采煤层2023/2/1煤矿顶板灾害防治7岩石按生成原因分三大类1、岩浆岩如：花岗岩、橄榄岩等2、沉积岩如：煤、泥岩、页岩、砂岩、石灰岩等沉积岩有两大特征：①层理②化石3、变质岩如：石灰岩→大理石花岗岩→片麻岩等2023/2/1煤矿顶板灾害防治8二、煤层及分类

煤层——夹存于地下岩层之中沉积而成的可燃有机岩描述煤层产状的三要素：走向倾向倾角走向：煤层面与水平面的交线，称走向线走向线两端所指的方向称

倾向：垂直于走向线沿层面向下所引的直线，称倾斜线。其在水平面上的投影线所指方向，称为倾向

倾角：倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角，称为倾角。2023/2/1煤矿顶板灾害防治92023/2/1煤矿顶板灾害防治102.按煤层形状分类①层状②似层状③非层状1.按煤层结构分类①简单结构②复杂结构2023/2/1煤矿顶板灾害防治113、按煤层倾斜程度分类：①近水平煤层：<8°②缓倾斜煤层：8°～25°③倾斜煤层：25°～45°④急倾斜煤层：>45°4、按煤层厚度分类：（井工开采）煤层厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离①薄煤层：<1.3m②中厚煤层：1.3m～3.5m③厚煤层：>3.5m2023/2/1煤矿顶板灾害防治12三、地质构造煤层受力后呈构造变化的形态叫地质构造煤矿地质构造的基本类型

1、单斜构造

2、褶皱构造

3、断裂构造2023/2/1煤矿顶板灾害防治13构造对煤矿生产的主要影响1.影响矿井生产设计2.断层附近岩层破碎造成冒顶3.易诱发突水4.造成瓦斯涌出量异常变化5.降低煤炭采出率2023/2/1煤矿顶板灾害防治142004.10.22郑煤集团大平煤矿，掘进一岩石巷道，接近一逆断层时，发生煤岩突出，突出煤岩量1897t，其中煤1300t，突出瓦斯25万m3，电机车电火花引发瓦斯爆炸，波及到11、13、15采区、火药库、西大巷和掘进中的岩石下山巷道，造成148人死亡，32人受伤。该特别重大瓦斯爆炸事故与断层有直接关系2023/2/1煤矿顶板灾害防治152023/2/1煤矿顶板灾害防治161935年山东淄博洪山矿，开采过程中揭露周庄断层，该断层沟通地面朱龙河，河水以578～648立方米/分钟溃入井下，78小时后全矿井被淹，造成536人死亡。2023/2/1煤矿顶板灾害防治17第二节、矿山压力与顶板事故分析2023/2/1煤矿顶板灾害防治18一、顶板事故特点

顶板事故——井下生产过程中冒顶、片帮造成的人员伤害或财产损失。顶板事故的特点：①普遍性：大小矿，采掘面、巷道、硐室都会发生；②重复性：一个工作面，一条巷道可能多次冒顶；③轻视性：发生次数多，习以为常，缺乏重视；④严重性：一次性伤亡人数少，累计伤亡人数多。2023/2/1煤矿顶板灾害防治191、按地点分类①巷道顶板事故②采面顶板事故2、按范围分类①局部冒顶事故②大面积冒顶事故3、按受力源分类①压垮型②推垮型③漏垮型

二、顶板事故分类2023/2/1煤矿顶板灾害防治20三、煤层顶板分类

煤层顶底板按层位分类：

3、老顶

2、直接顶

1、伪顶煤层

1、直接底

2、老底2023/2/1煤矿顶板灾害防治211、伪顶

位于煤层之上由泥岩或页岩组成厚度0.3米左右一般随采随落部分煤层无伪顶2023/2/1煤矿顶板灾害防治222、直接顶直接顶位于伪顶或煤层之上，由页岩或砂质页岩组成，厚度一米多至几米不等。井下局部冒顶多为直接顶垮落，直接顶的稳定性对安全生产和支护方式的选择影响很大。直接顶是巷道及采掘工作面所支撑的主要对象。直接顶初次放顶是长壁式采煤工作面顶板管理的关键期，很容易发生冒顶事故。2023/2/1煤矿顶板灾害防治23直接顶的初次放顶初次放顶——采面自切眼向前推进到一定距离，回柱后直接顶开始垮落，其垮落高度达到采高的1.5～2.0倍的过程。初次放顶是长壁采煤工作面顶板管理的关键期，很容易发生冒顶事故。2023/2/1煤矿顶板灾害防治243、老顶老顶位于直接顶之上，由砂岩或石灰岩组成，厚度几米至几十米不等。老顶对采煤工作面安全生产影响很大，其断裂垮落会造成长壁采煤工作面的初次来压和周期来压，易造成采煤工作面的大面积冒顶。2023/2/1煤矿顶板灾害防治252023/2/1煤矿顶板灾害防治262023/2/1煤矿顶板灾害防治27四、采煤工作面大冒顶的原因支护质量差放炮崩倒支柱大面积空顶作业煤层倾角大突然出现断层等构造初次来压和周期来压2023/2/1煤矿顶板灾害防治28五、巷道冒顶的原因

支护方式选择不当巷道布置位置不合理交岔等处断面过大顶板支护不及时支架支设质量差地质构造因素影响冲击波等外力作用2023/2/1煤矿顶板灾害防治292008.12.1黑龙江七台河昌隆煤矿发生瓦斯事故，救护队员在抢险救灾过程中发生冒顶，三名救护队员被埋不幸遇难。2023/2/1煤矿顶板灾害防治30矿山压力作用造成冒顶以外，如透水、瓦斯爆炸都会造成冒顶，增大抢险救灾难度。平煤集团十矿1996.5.21瓦斯爆炸：遇难84人抢险40天2007.7.29河南三门峡陕县支建煤矿特大突水事故经过76小时救援，69名矿工全部脱险，经验有三：救援迅速科学决策社会支援电话风管水管三线起到决定性作用巷道施工等基础性工作好2023/2/1煤矿顶板灾害防治31

2023/2/1煤矿顶板灾害防治32

救援成功的核心是:

一是要继续加大煤矿质量标准化建设的力度，确保井下生命线（电话线、压气管、降尘洒水管）的畅通无阻并且必须通到工人的工作地点，在遇到危险情况，会有一定的效果。二是继续改善井下工人的劳动素质，加大培训力度，提高工人的安全知识水平,在万一遇到灾变时能正确应对，团结一心，配合救援，积极自救，处事不惊。2023/2/1煤矿顶板灾害防治33六、顶板冒顶前的预兆

顶板断裂发出响声裂隙增多裂缝变宽顶板出现离层出现掉矸现象煤壁严重片帮支架突然明显变形瓦斯涌出突然增大淋水加大2023/2/1煤矿顶板灾害防治34

七、冲击地压冲击地压——井巷或工作面周围岩体，由于弹性变性能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象。冲击地压的实质是煤岩体在高应力作用下，内部聚积大量弹性能转变为动能的突然释放，是一种特殊的矿山压力显现形式。冲击矿压现象各国以及不同的行业名称不完全一样。常见名词有：“煤爆”、“岩爆”、“冲击地压”、“冲击矿压”等。2023/2/1煤矿顶板灾害防治351738年英国南斯塔福煤田发生世界上有记录的首例冲击地压以来,目前世界几乎所有采矿国家都有冲击地压发生。我国1933年在抚顺胜利矿发生有记录的首例冲击地压。目前，我国发生冲击地压的矿井超过100个。1960年1月20日南非某煤矿发生了一次冲击地压，井下破坏面积达300万ｍ2,死亡432人。1974年10月25日北京矿务局城子矿在回收煤柱时发生震级为3.4级冲击地压，造成29人死亡。冲击地压是世界范围内矿井中最严重的自然灾害之一。随着矿井进入深部开采，冲击地压的灾害将日趋严重。2023/2/1煤矿顶板灾害防治36冲击地压发生时，如同在煤岩体内装有大量炸药一样，煤和岩石突然被抛出，被抛出的煤和岩石从几吨到几千吨不等，可造成支架折损，巷道堵塞，并伴有巨大声响和岩体震动，震动持续时间从几秒到几十秒。记录到的最大震级已超过里氏5级，冲击地压发生时常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。冲击地压的特征：

1、预兆不明显2、发生时间短3、破坏性大冲击地压与大冒顶的区别：冲击地压发生时可能不冒顶冲击地压与瓦斯突出的区别：冲击地压发生前后瓦斯涌出可能无明显变化2023/2/137冲击地压发生的原因分析

开采深度大煤质坚硬干而厚顶底板岩石厚而坚硬地质构造影响开采煤柱开采顺序影响放炮诱发地震2014.3.27义马千秋煤矿发生冲击地压，造成6人死亡。2023/2/1煤矿顶板灾害防治38第三节、顶板事故的救援2023/2/1煤矿顶板灾害防治392023/2/1煤矿顶板灾害防治40案例：某矿冒顶堵人事故的救援某矿掘进工作面发生冒顶堵人事故，经过50多小时救援，使被堵4人全部脱险，其成功经验可供借鉴。2023/2/1煤矿顶板灾害防治41遇险人员生存空气质量分析遇险人员避灾地点生存最低空气质要求：氧气O2≥10％二氧化碳CO2≤10％有毒气体①CO＜0.04％②H2S＜0.02％③NO2＜0.01％④SO2＜0.02％2023/2/1煤矿顶板灾害防治42不通风独头巷道人员生存时间计算生存空间体积×（20％－10％）每人每分钟耗氧量×人数×60根据O2计算不通风独头巷道人员生存时间根据氧气计算遇险人员最长生存时间1.遇险人员生存空间体积

17m×4.7m2＝79.9m3＝79900L2.维持遇险人员生命的氧气量

79900L×20%－79900L×10%＝7990L3.遇险人员每小时耗氧量

0.8L×4×60＝192L／小时4.遇险人员生存时间

7990L÷192L／小时＝41.62时≈41小时40分2023/2/1煤矿顶板灾害防治442023/2/1煤矿顶板灾害防治45遇险人员生存条件分析冒顶事故：遇险人员生存可能性很大突水事故：遇险人员生存可能性要具体分析①突水水位以下下山巷道人员无生存可能②突水水位以下水平巷道人员生存可能性较小

1987.10.27徐州某矿突水2人躲入平巷高冒处6h后获救

1991.6.11江西某矿平巷掘进头发生突水1名瓦斯检查员躲入高冒处11h后获救

2023/2/1煤矿顶板灾害防治46遇险人员生存条件分析

③突水水位以下独头上山巷道人员生存可能性较大1956.10.24阳泉某矿突水2人躲避地点比外部水位低4.9m27d后被安全救出

1971.6.19平煤马道矿突水13人躲避地点比外部水位低54m空气压力0.64Mpa100h后被安全救出④突水水位以上独头上山巷道人员完全有生存可能突水事故：严禁向比外部水平面低的独头上山巷道送风最好的方法是尽快排水冒顶和突水遇险人员都有很大生存可能性应积极救援2023/2/1煤矿顶板灾害防治47遇险人员生存时间分析人的生存除空气外还需要食物在满足空气最低质量前提下影响遇险人员生存时间的是能量消耗（糖脂肪蛋白质）无水无食可生存7～8天（人体78％有水组成）有水无食理论计算可生存38天一个体重65kg的正常男性体内储存的能量为2.9×105kJ在空腹情况下每24h消耗能量5858～7531kJ

理论计算可消耗38天2023/2/1煤矿顶板灾害防治48探明冒顶位置、范围和遇险人数以救护队员为主来完成为确定抢救方案提供一手资料2023/2/1煤矿顶板灾害防治49确定抢救方案并可灵活改变方案对抢救成功起重要作用如条件允许可几套方案同时实施2023/2/1煤矿顶板灾害防治502003.4.16湖南省娄底市七一煤矿发生透水，安全检查员聂清文为救工友与其他16名矿工被困在断面4m²,长33m的上山独头巷道内。①排水：水泵损坏②打钻：测量不准③掘巷：掘17m后放弃6天后排完水17人已窒息死亡，聂清文在安全帽上用粉笔写下遗书2023/2/1煤矿顶板灾害防治51设法联络遇险人员

敲击道轨敲击铁管敲击岩壁生命探测仪2023/2/1煤矿顶板灾害防治52美国陆军于世界贸中心灾难现场使用生命探测搜寻生还者2023/2/1煤矿顶板灾害防治53札幌市(日本)国际搜救队于灾难现场使用DKL2023/2/1煤矿顶板灾害防治54平煤集团救护大队队员使用2023/2/1煤矿顶板灾害防治55尽快恢复冒顶区域内通风风管水管救援钻机资料洛阳寺沟煤矿发生透水事故，因为测量不准，利用救援钻机救援失败。2023/2/1煤矿顶板灾害防治56

严防次生事故发生资料：据不完全统计，自1949年抚顺、阜新、辽源三个煤矿联合在抚顺成立第一支66人的专职救护队至2013年底，救护队指战员牺牲569人。2023/2/1煤矿顶板灾害防治57

严禁放炮处理大块岩石震动加速顶板下沉，使冒顶扩大，对遇险人员造成更大威胁。撬动、掏硐、绞车拉。2005、12、9贵州遵义鑫源煤矿冒顶8米，堵18人。在抢救过程中遇大块岩石，矿方错误决定爆破处理，使冒顶扩大到14米，增大抢救难度。2023/2/1煤矿顶板灾害防治58专人观察顶板和专人测量瓦斯清好退路为抢险救灾创造安全环境2023/2/1煤矿顶板灾害防治59一、冒顶埋（堵）人时的抢救原则探明冒顶位置范围遇险人数确定抢救方案并可灵活改变设法联络遇险人员尽快恢复冒顶区域内通风严防次生事故发生严禁放炮处理大块岩石专人观察顶板和专人测量瓦斯2023/2/1煤矿顶板灾害防治601、修复巷道2、掘绕道3、掏硐二、抢救冒顶遇险人员的方法

冒顶救人的方法选择，主要根据救护队指挥员和矿井有关人员的实际经验及直觉判断，常用的方法有：2023/2/1煤矿顶板灾害防治611、修复巷道适用于面积不大的冒顶，多在掘进工作面和缓倾斜采煤工作面救人时采用。根据现场情况，可采取不同的顶板控制措施。方法有：①撞楔法②木垛法③小断面快速修复法④一次成巷修复法2023/2/1煤矿顶板灾害防治62①撞楔法

撞楔法适用于顶板破碎而无稳定期的冒顶打穿楔清矸石架设支架2023/2/1煤矿顶板灾害防治63②木垛法木垛法适用于冒落高度较低，冒落范围内顶板岩石相对稳定的冒顶2023/2/1煤矿顶板灾害防治64③小断面快速修复法小断面快速修复法适用于冒顶范围大、有遇险人员的冒顶撞楔护顶控制冒落矸石清理两侧矸石边清边控制两帮架设坚固支架清理余矸2023/2/1煤矿顶板灾害防治65④一次成巷修复法一次成巷修复法修复时间长2023/2/1煤矿顶板灾害防治66处理冒顶及巷道维修的原则先外后里先支后拆先顶后帮2023/2/1煤矿顶板灾害防治672、掏硐2023/2/1煤矿顶板灾害防治683、掘绕道在煤层中掘绕道的适用条件冒顶范围较大围岩相对稳定煤质不很坚硬2023/2/1煤矿顶板灾害防治692023/2/1煤矿顶板灾害防治70

案例2023/2/1煤矿顶板灾害防治71安全生产