毕 节 职 业 技 术 学 院
毕业论文
题目：煤矿开采技术与灾害防治
系 别：工矿建筑系 班 级：09矿班 姓 名：龙 浩
学 号：200903010332 撰写时间：2012年5月 指导老师：熊 文 谦
摘 要
在当今社会发展的新形式下,煤矿开采技术的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。在发展现代采煤工艺的同时,继续发展多层次、多样化的采煤工艺,建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国采煤方法已趋成熟,放顶煤采煤的应用在不断扩展,应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高
我国半数以上的煤矿矿井开采属于易自然煤层，矿井水灾一直是突出的矿井灾害之一，虽然近年有所下降，但与世界几个采煤国家相比，差距依然很大，这其中绝大部分是由于人为原因造成的事故；煤矿水灾的防止主要取决于人的能力和相关仪器，此文使用大量资料阅读和思考的方法，主要描述煤矿水灾在人的能力及仪器范围内是可以防止和治理的方法，通过因果关系的辩证原理论述了煤矿水灾的防止，得出了煤矿水灾的防止、发生、治理的结论。
搞好煤矿瓦斯灾害的预防工作，首先要提高干部职工对瓦斯及其危害性的认识，其次要抓好四道防线管理工作：第一，即加强矿井通风和瓦斯抽放管理；第二，即加强防火管理；第三，即加强瓦斯监测监控系统管理；第四，即加强职工培训，建设一支高素质的瓦斯管理队伍。
关键词：水灾；科学技术；防止；煤矿;采煤工艺;控制技术;机械化开采；瓦斯
目录
1引言 .......................................................................................................................1
2、煤矿开采技术 ......................................................................................................1 2.1采煤方法和工艺 ...................................................................................................1 2.1.1缓倾斜薄煤层长壁开采......................................................................................1 2.1.3各种综采高产高效综采设备保障体系.................................................................1 2.2深矿井开采技术 ...................................................................................................2 2.3“三下”采煤技术 ................................................................................................2 2.4优化巷道布置,减少矸石排放的开采技术 ...............................................................2 2.5采场围岩控制技术 ...............................................................................................2 2.5.1进一步完善采场围岩控制理论 ...........................................................................2 2.5.2放顶煤开采岩层和支架—围岩相互作用机理 ......................................................2 2.5.3支护质量与顶板动态监测技术 ...........................................................................3 2.5.4冲击地压的预测和防治......................................................................................3
3、水灾 ....................................................................................................................3 3.1什么是水灾 ..........................................................................................................3 3.2发生水灾的原因 ..............................................................................................3 3.2.1地表水水灾 ................................................................................................3 3.2.2孔隙水水灾 ................................................................................................4 3.2.3裂隙水水灾 ................................................................................................4 3.3水灾的征兆........................................................................................................4
4、水灾防治 .............................................................................................................5 4.1防治水灾的措施.................................................................................................5 4.2水灾事故的避灾措施..........................................................................................6 4.3抢救原则 ...........................................................................................................6 6.总结 .......................................................................................................................9 参考文献： ............................................................................................................10 致
谢 .....................................................................................................................11
1引言
矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成矿井水灾。矿井水灾，是煤矿常见的主要灾害之一。而一旦发生水灾，不但影响矿井正常生产，而且有时还会造成人员伤亡，淹没矿井和采区，危害十分严重。所以做好矿井防水工作，是保证矿井安全生产的重要内容之一。下面，通过对水灾事故的诱发原因、对策以及事故处理的分析，提出一套矿井防治水措施，为煤矿持续、安全生产提供一定的理论依据。
2、煤矿开采技术 2.1采煤方法和工艺
开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术以提高工作面单产和生产集中化为核心,以提高效率和经济效益为目标,研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺,简单、高效、可靠的生产系统和开采布置,生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术,发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化,进步改进工艺和装备,提高应用水平和扩大应用范围,提高采煤机械化的程度和水平。 2.1.1缓倾斜薄煤层长壁开采
主要研究开发:体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机、刨煤机;研制适合刨煤机综采的液压支架;研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采术。
2.1.2缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁采
应进一步加强完善支架结构及强度,加强防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变、防止严重损坏千斤顶措施等的研究,提高可靠性,缩小其与中厚煤层(采高3m左右)产高效指标的差距。
2.1.3各种综采高产高效综采设备保障体系
要实现高产高效,就要提高开机率,对“支架—围岩”系统、采掘运设备进行监控。今后研究的重点是:通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架-围岩”系统控制,进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系 1
统;乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断;采煤机在线与离线相结合的 “油-磨屑”监测和温度、电信号的监测;带式输送机、刮板输送机全面状态监控。 2.2深矿井开采技术
深矿井开采的关键技术是:煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等;需要攻关研究的是:深井围岩状态和应力场及分布状态的特征;深井作业场所工作环境的变化;深井巷道(特别是软岩巷道)快速掘进与支护技术与装备;深井冲击地压防治技术与监测监控技术;深矿井高产高效开采有关配套技术;深矿井开采热害治理技术与装备。 2.3“三下”采煤技术
提高数值模拟计算和相似材料模拟等,深入研究开采上覆岩层运动和地表沉陷规律,研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理开采系统和优化参数,发展沉降控制理论和关键技术,包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统;研究与应用各种充填技术和组合充填技术,村庄房屋加固改造重建技术,适于村庄保护的开采技术;研究近水体开采的开采设计、工艺参数优化和装备,提出煤炭开采与煤矿城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源优化等关键技术。
2.4优化巷道布置,减少矸石排放的开采技术
改进、完善现有采煤方法和开采布置,以实现开采效益最大化为目标,研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统,实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。 2.5采场围岩控制技术
2.5.1进一步完善采场围岩控制理论
以科学合理、优化高效的岩层控制技术来保证开采掘活动的安全、高效、低成本为目标,深入总结我国几十年的矿山压力研究成果,以理论分析(解析法)、现代数学力学(统计分析预测、数值法)和实测法相结合运用先进的计算机技术,深入研究各种煤层地质及开采条件。
2.5.2放顶煤开采岩层和支架—围岩相互作用机理
研究放顶煤开采力学模型、围岩应力、顶煤破碎机理、支架—顶煤—直接顶—基本顶相互作用关系;运用离散元等方法研究顶煤放落规律,提出放顶煤优化准则和提高顶煤回收率的途径。
2.5.3支护质量与顶板动态监测技术
在总结缓倾斜中厚长壁工作面开展支护质量与顶板动态监测方面,应进一步在坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、放顶煤工作面开展支护质量与顶板动态监测,同时应不断完善现有的监测技术,发展智能化监测系统,改进监测仪表,使监测仪表向直观、轻便、小型化方向发展。 2.5.4冲击地压的预测和防治
通过计算机模拟研究冲击性矿压显现发生的机理;进一步完善冲击性矿压显现监测系统,发展遥控测量和预报技术,完善冲击性矿压综合防治措施的优化选择专家系统。
3、水灾 3.1什么是水灾
矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成矿井水灾。矿井水灾（通常称为透水），是煤矿常见的主要灾害之一。一旦发生透水，不但影响矿井正常生产，而且有时还会造成人员伤亡，淹没矿井和采区，危害十分严重。所以做好矿井防水工作，是保证矿井安全生产的重要内容之一。
矿井水源分为地表水和地下水
矿井附近有江河、湖泊、池塘、水库、沟渠等积水，以及季节性雨水时，当水位暴涨，超过矿井井口标高而涌入井下，或由裂隙、断层或塌陷区渗入井下造成水灾.3.2发生水灾的原因
3.2.1地表水水灾
矿井附近有江河、湖泊、池塘、水库、沟渠等积水，以及季节性雨水时，当 3
水位暴涨，超过矿井井口标高而涌入井下，或由裂隙、断层或塌陷区渗入井下造成水灾，这种水源叫地表水。受这种水危害的情况，一般有以下几种：一是位于低洼地带的矿井，由地表水冲破矿井周围围堤而流入井口，或由于歼石山、炉灰等堆积位置选择不当，被洪水或雨水长年冲刷到附近的江河当中，使河床增高或造成河水超过堤或拦洪坝直接进入井口。这种地表水来势凶猛，而且伴随许多泥沙、砾石。如防备不当，常造成淹井事故；二是地表水与松软的沙砾岩层相通，当井筒掘进穿透冲积层含水层时，地表水将顺着砂砾岩层的裂隙涌入井下造成淹井；三是地表水与煤层顶底板的含水层相连通或由断层沟通，地表水通过含水层或断层进入井巷，致使发生水灾事故；四是煤层采掘以后，冒落带一旦进入老窑或与地表水系沟通，也会发生地表水涌入矿井，造成水灾事故 3.2.2孔隙水水灾
当煤层被松散含水的流砂层、砂层、砂砾层、卵石层、粘土砂层所覆盖，在开采第一水平时，煤岩柱留设不够，往往是冒裂带直接进入松散层，或是松散层底部存在富水含水层，开采前水文地质条件不清，没有按含水层下回采条件留设煤柱，回采后水、砂或泥溃入井下；超限出煤，破坏煤岩柱或在煤岩柱中开拓巷道、硐室，破坏了隔水煤岩柱的完整性，年久渗水，冒落坍塌，使冲积层水或流砂、泥流溃入井下，淤塞巷道甚至造成淹井。 3.2.3裂隙水水灾
水源为砂岩、砾岩等裂隙含水层的水。这些煤层顶部常有厚层砂岩和砾岩，其中裂隙发育，如与上覆第四纪冲积层和下伏奥陶系含水层有水力联系时，可导致严重水灾事故以及建井时期发生淹井事故。若砂岩层缺乏补给水源时，则涌水很快很快变小甚至疏干。 3.3水灾的征兆
在煤矿建设和开采过程中，常会受到水的危害。煤层或岩层透水之前，一般都有以下一些征兆。煤层发潮,无光彩，发暗。煤层本来是干燥而光亮的，有水渗透就会发潮变暗。
煤壁“挂汗”。积水透过微孔裂隙凝聚在煤壁表面而呈现水珠，像人流汗一
样，称“挂汗”。
煤层温度变冷。有了积水的煤层，人抚摸时会感觉到发冷，时间越长越冷。 工作面发凉。因为散发在空气中的热，都被有水的煤层渐渐的吸收和传导出去了，所以人们进入工作面时，就感觉到发凉，时间越长越凉。
煤层里有“吱吱”的水叫声。因为大的水压能把水裂缝中挤压出来，所以发出水叫声，人只要靠近煤壁一听，就可以听出这种声音，如果听到较大的水叫声，水吼声，空洞泄水声，这是积水流动时引起的，临近有透水危险的征兆。
4、水灾防治 4.1防治水灾的措施
重视矿井防治
矿井随着开采时间的推移，开采范围和开采深度的不断延伸，采空面积的不断增加，与周边小煤矿开采关系的恶劣变化，各种安全隔离煤柱、隔水煤柱被不断开采破坏，私挖乱采对露头煤和风氧化带隔水地层的破坏，地层导水通道的大量增加，水力联系的范围也在不断扩大等因素，造成矿井水文地质条件由当初的相对简单变得日趋复杂。但矿井决策层和管理层仍把其当作简单类型对待，稍有麻痹大意，水灾淹井事故就可能发生。因此矿井管理层认清矿井水文地质条件的复杂性，重视矿井防治水安全工作。
建立观测系统
生产矿井必须分水平，分采区建立水文观测站，并按规定时间进行观测。对观测数据进行定性、定量综合分析，及时掌握水文地质动态变化情况。对有水患的地方及时进行预报和向上级有关部门汇报，提出合理处理意见和制定有效防治措施。
做好预报工作
矿井必须做到年度有水情水患分析预报，月度有水情水患分析预报，特殊情况水文地质预报。预报过程中加强采掘工程与地表水体（水库、河流等）的水力联系分析，加强生产地点与浅部积水采空区和上覆煤层积水采空区的水力联系分
析，加强工作面与相连煤矿的积水分析，加强工作面与地面废弃老窑积水情况的水力联系分析，对生产地点的水害隐患逐一排查，从而做出准确可靠的预测预报。
合理使用人才
将一些懂地测防治水技术，工作踏实成熟，经验丰富，责任性强，德才兼备的专业技术人员推向有关领导岗位，使他们分兵把口，确保矿井水灾事故消灭在萌芽状态之中。 4.2水灾事故的避灾措施
当现场人员被涌水围困无法退出时，应迅速进入预先筑好的避难硐室中避灾，或选择合适地点快速建筑临时避难硐室避灾。如系老空透水，则须在避难硐室处建临时挡墙或吊挂风帘，防止被涌出的有害气体伤害。进入避难硐室前，应在硐室外留设明显标志。
在避灾期间，遇险矿工要有良好的精神心理状态，情绪安定、自信乐观、意志坚强。要坚信上级领导一定会组织人员快速营救；坚信在班组长和有经验老工人的带领下，一定能够克服各种困难，共渡难关，安全脱险。要做好长时间避灾的准备，除轮流担任岗哨观察水情的人员外，其余人员均应静卧，以减少体力和空气消耗。
避灾时，应用敲击的方法有规律、间断地发出呼救信号，向营救人员指示躲避处的位置。
被困期间断绝食物后，即使在饥饿难忍的情况下，也应努力克制自己，决不嚼食杂物充饥。需要饮用井下水时，应选择适宜的水源，并用纱布或衣服过滤。
长时间被困在井下，发觉救护人员来营救时，避灾人员不可过度兴奋和慌乱。得救后，不可吃硬质和过量的食物，要避开强烈的光线，以防发生意外。 4.3抢救原则
矿井一旦发生水灾事故，事故地点人员应按《矿井灾害预防处理计划》的规定及时汇报调度室，并通知、组织受灾影响范围人员按避灾路线撤离灾区。矿调度室接到事故电话后应向矿领导汇报，通知救护队及相关部门。成立救灾指挥部，
有组织按步骤处理灾害。救灾指挥部成立后，应迅速判定水灾性质、了解水灾点、影响范围、搞清事故前人员分布、统计撤离出井人员，分析被困人员躲避地点；根据水灾量大小和矿井排水能力，积极采取排、堵、截水的技术措施。如果是老窑积水，积水量受老窑井巷空间限制，可选择排水方法处理涌水；如果是地表水透入井下，往往有充足的补给水源，应首先采取措施拦截地面补给水通道，然后加强井下涌水的排放。当然，井下水灾情况复杂，可根据具体情况采取某种或几种措施同时并用。同时，条件允许，必须尽快恢复灾区通风，防止瓦斯和其它有害气体积聚和发生熏人事故。排水后，进行侦察抢险时，要防止冒顶，掉底和二次水灾事故的发生。发生水灾事故后常常有人被困井下，指挥人员仍应本着”救人是第一任务”的原则，争时间抢速度，采取有效措施使他们早日脱险。水灾事故发生后，应正确判断遇险人员可能躲避的地点，科学分析该地点是否具有人员生存的条件，然后积极组织力量进行抢救。当躲避地点比外部水位高时，遇险人员可能生存，对于这些地点的人员，应利用一切可能的方法向他们输送新鲜空气、饮料和食物，以延长待救时间。
5、瓦斯 5.1提高认识
提高认识，就是要通过学习、培训，提高每个干部职工对瓦斯的认识，特别是对瓦斯危险性的认识。掌握瓦斯的物理性质、化学性质、瓦斯爆炸的3个条件，瓦斯事故前的预兆、特点和规律，掌握灾害预防、事故抢险、矿山救护的基本知识和一般技能，增强安全意识和自主保安能力。通过提高认识，确立正确的安全指导思想，正确处理安全与生产的关系；坚持“安全第
一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，坚持“先抽厚采、监测监控、以风定产”十二字方针，构建“十六字”的煤矿瓦斯综合治理工作体系。优化矿井生产布局，在确保安全的前提下，合理组织生产。 5.2防治瓦斯的四道防线
通风是排除瓦斯的最主要手段，井下所有采掘工作面、峒室等巷道都必须保证风量和风速，满足稀释瓦斯到《煤矿安全规程》的规定界限，杜绝瓦斯事故。首先，对于采煤工作面应预防上隅角的瓦斯超限，保证工作面的风量。采煤工作
面是负压通风，合理的通风系统是保证工作面风量的基础。整个矿井的生产和通风是相匹配的，为了避免采掘工作面的风量供给不足，首先应该采掘平衡，不要将矿井的采掘活动的安排过于集中。其次，各采区在开拓工作面时，应该先掘中部车场，避免造成掘进与工作面的串联通风及掘进工作面之间的串联通风。再次，应加强掘进工作面通风管理。掘进工作面通风是煤矿井下最容易出现安全问题的地点，特别是在更换、检修局部通风机或风机停止运转时，必须加强管理，通风部门与机电部门要协调好工作，以保证工作的顺利进行和恢复工作时的安全。高瓦斯矿井，为防止局部通风机停风造成的瓦斯积聚，必须使用“三专”（专用变压器、专用供电线路和专用开关）“、两闭锁（”风电闭锁、瓦斯电闭锁），局部通风机要挂牌指定专人管理理，严禁非专门人员操作局部通风机和随意开停局部通风机；在停风前，必须先撤出掘进工作面的人员并切断电源。另外，在通风设施上，一定要搞好各种通风设施的动态管理，克服通风设施跑风、漏风等影响通风的问题；二是搞好盲巷、密闭等的动、静态管理，尤其要抓好通风设施的工程质量，工程质量要达到质量标准化，确保通风系统完善、合理可靠，便于调整风量，把瓦斯浓度控制在安全浓度以下。 5.2.2加强防火管理
加强防火管理除了严禁带火种入井外，还要严格控制井下火源的产生。预防机械着火，主要是加强机械保护投入和日常管理，重点防范摩擦起火，提高机械检修质量，加强润滑，杜绝设备不完好时运转；不能忽视托辊、堆煤保护和机电无油化等问题。预防电气着火：各种电气保护如接地保护、过载保护、短路保护等必须齐全、灵敏、可靠；是继电整定要科学、合理，确保非正常状态下保护动作；加强电气设备的防爆管理，各种电气设备防爆率达到100%；各种缆线严禁出现失爆现象，井下消防系统、消防材料和消防设施应规范齐全。 5.2.3加强瓦斯监测监控管理
通过定点和不定点，24小时不间断的监测手段，对瓦斯的状态形成一个可视网，出现异常能及时发现，迅速采取有效的措施，防止瓦斯灾害事故的发生。监测监控大体可分静态和动态两种。静态监测监控的重点是管好、用好现有安全监测监控，利用现有的科技手段，对风量、风速、瓦斯以及一氧化碳等有害气体 8
进行监测和监控；利用瓦斯断电报警仪、三专两闭锁等设施解决瓦斯超限时的断电停机、瓦斯超限报警、停风就断电的问题。同时，监测人员通过监视屏幕，不间断监视瓦斯动态情况。动态监测监控的重点是光学瓦检仪、便警仪的管理和使用。瓦检人员按规定要求检查、测试瓦斯等气体。专职瓦检员、班组长、跟班干部、下井领导都应参与瓦斯检查，坚强现场管理，关键是抓好包括静态设施设备在内的各类仪表、传感器的定期检查、校验工作，保证灵敏度、可靠性。安全监测监控还需要进一步改进，应把井下各类风门的开闭状态纳入监测监控管理，积极推广新工艺、新技术，依靠先进的监测监控搞好瓦斯的动态管理。 5.2.4建设一支高素质的瓦斯管理队伍
搞好瓦斯管理必须有一支业务技术过硬的职工和管理队伍。管理队伍建设应抓好以下方面：健全机构，从人员上要不断充实，目的是健全和加强管理；是爱岗敬业、安全教育，提高每个职工的安全意识和岗位责任意识，也是搞好思想建设的重点内容；是加强业务技术培训，职工培训是队伍建设的基础，尤其是特殊岗位人员，如监测工、瓦检员、测风员等，对其进行业务技术培训，提高业务水平，坚持装备、管理、培训并重的原则，应该常抓不懈。 6.总结
总之，在矿井建设和生产过程中，研究矿井水的最终目的是搞清水的来龙去脉并与之作斗争，以便根据矿井具体条件，订出合理的措施，从而预防和消除矿井水的威胁。而矿井防水之所以被认为是一种积极措施，是因为它在许多方面，可以解决只靠排水所不能解决的问题，同时在经济上更为有利，这正是在矿井水防治工作中坚持“以预防为主、防治结合”的原因所在。如，防水可以减少矿井涌水量，节省排水费用，为采掘工作创造安全有利的劳动条件，提高劳动生产率，并能防止一切偶然事故的发生。
参考文献：
《矿井灾害防治》2012年5月10日使用
《矿井灾害防治技术手册》2012年5月10日使用
《煤矿灾害事故现场救护实用手册》2012年5月10日使用 《矿井瓦斯防治》2012年5月10日使用 《煤矿开采技术》2012年5月10日使用
致
谢
首先感谢老师的教导，今天是即将踏入社会的时候，默然回首大学生活就要结束了，感慨良多！今天是我们学习写毕业论文的一次作业但也让人感到了离别的感伤。谢谢所有老师对我的教导。也许我在学校学习的时间即将没有了，但我需要学习的东西还有很多很多，那，需要我自己去学习了，在也不能在老师身边接受您的淳淳教导了，所以我要对父母和老师真心的说一句：“谢谢您们！”。
