矿井灾害防治课件篇(1)

摘要：煤矿井下水害不仅直接威胁煤矿的安全生产，且严重威胁着矿工的生命安全。多年对潜水泵排水系统的研究及煤矿抗灾泵站的设计经验，提出采用卧泵加潜水泵排水方案替代传统的井底中央泵房加防水闸门方案的观点，大大提高了矿井抵抗水灾的能力，使防治水工作由被动堵水变为主动防治水。实践证明，对有突水淹井危险的矿井，卧泵加矿用潜水泵排水系统是解决矿井正常排水和抗灾抢险排水的有效方案。

关键词：抗灾强排系统潜水泵防水闸门防治水

近几年来，煤矿井下透水、淹井事故频频发生，不仅直接危害着煤矿的正常建设和安全生产，而且还严重威胁着矿工的生命安全。煤矿井下水害已成为严重影响煤矿安全生产的重大关键问题之一，国家煤矿安全监察局、省煤矿安全监察局等部门对此高度重视，因此必须下决心有效地遏制煤矿透水事故的发生，并建立抗灾强排系统，在透水事故发生时，强行排水。

1 建立抗灾强排系统的必要性防治煤矿水害除了建立健全预测预报体系外，建立强大的防排水系统是积极有效的措施。尤其是水文地质情况复杂、有突水危险的煤矿，除了保证完善的正常排水系统外，还必须建立强排系统。《煤矿安全规程》第二百七十八条明确规定: “主要排水设备应符合下列要求: ……有突水淹井危险的矿井，可另行增建抗灾强排能力泵房”。因此，有突水危险的矿井建立抗灾性排水系统已成为迫切需要解决的课题，对保障矿井安全生产起着不可忽视的作用。长期以来，我国煤矿井下排水系统均采用中央泵房、电机驱动卧式离心水泵的设计模式，这几乎成为煤矿生产排水的定式。电动机和开关柜等主要电器设备，虽具有防爆性，但不具有防水性。一旦遇水侵害，必然造成电气系统损坏而断电。当煤矿发生突水事故时，瞬间涌水量往往极大的超过泵房的最大排水能力，因排量不足造成泵房被淹，排水系统瘫痪，从而发生淹井事故。鉴于此，对于有突水危害或者局部突水严重难以有效治理的矿井，为了有效地预防和抢险救灾，有必要建设强排系统。

2 卧泵加潜水泵的强排系统矿用大型潜水泵是可以全部淹没在水里工作的机电一体化设备，不仅运行安全可靠、性能稳定、振动噪音小、效率高，而且解决了大功率卧泵电机散热导致泵房温度过高的问题，尤其是在突水水患严重的煤矿，突水后仍能继续工作，可以避免淹井或延缓淹井，为人员撤离和抢救设备赢得宝贵时间，避免或减小淹井带来的巨大经济损失和社会影响。矿用潜水泵有立式和卧式两种布置方式。卧式布置设备安装、维修方便，但多台潜水泵布置在一个泵井内会使泵井宽度太大或增加泵井数量，致使施工困难，经济不合理; 而立式布置可多台潜水泵同井布置，但安装起吊、维修较麻烦。因此两种布置方式各有利弊，可根据矿井围岩状况、潜水泵数量及电动机功率等确定采用立式潜水泵还是卧式潜水泵。还需注意的是强排系统的控制应设置在地面。矿用潜水泵虽然在排水方面具有卧泵不能替代的优点，但也具有要求水质高、不宜频繁起停、检修困难等不利因素，这也是目前潜水泵没有在矿井主排水系统得到广泛应用的重要原因之一。而卧泵作为主排水设备抗灾能力又明显不足，因此，对于有突水危险的矿井，将卧泵和潜水泵组合起来，形成正常排水使用卧泵、发生水害时使用潜水泵或同时使用卧泵和潜水泵的排水系统，既方便正常排水，又能发挥潜水泵强大的抗灾排水优势，对矿井的安全生产和防治水工作具有积极的意义。大型潜水泵排水设备在抵抗水害、灾后恢复有着得天独厚的优势，已在国内外煤矿的排水系统中得到广泛应用。

3 矿用潜水泵排水系统替代防水闸门防水闸门的作用是一旦矿井发生水灾事故，在不能及时排出突水的情况下关闭防水闸门，缩小灾情影响范围，控制水势危害，使发生灾害时人员及财产损失降低到最小。《煤矿安全规程》第二百七十三条对防水闸门的设置有明确的要求，《煤矿防治水规定》第六十六条也做出了规定，可见防水闸门对水害的防治具有重要的意义。多年的实践也表明，防水闸门的确能够起到分区隔离、减少矿井水害损失的作用，因此在条件允许的情况下，仍然可以继续装设防水闸门。但防水闸门在制造、安装和使用过程中也存在着一些缺点，主要表现在以下几个方面:①防水闸门的制造、安装质量要求高，建设比较困难，成本高;②耐水密封性检测困难，维护费用高，每年关闭试验困难;③矿井突水后，能否在确定井下人员全部撤出的情况下关闭防水闸门存在较大的难度，因此井底防水闸门在什么时候关闭直接影响灾情的控制;④当需要关闭防水闸门时，由于过水量大、水中杂物多等诸多因素，靠人工关闭存在困难;⑤高压力的防水闸门目前没有定型产品。鉴于防水闸门存在以上诸多问题，亟待有一种安全可靠的防治水措施来替代防水闸门。随着新技术、新设备的发展，特别是矿用潜水泵在煤矿排水方面的广泛应用，新版《煤矿安全规程》在原来的基础上对部分内容进行了修改: 由原来的“水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井，必须在井底车场周围设置防水闸门。在其他有突水危险的地区，只有在其附近设置防水闸门后，方可掘进”，修改为“水文地质条件复杂或有突水淹井危险的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门或在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵。在其他有突水危险的采掘区域，应当在其附近设置防水闸门，不具备设置防水闸门条件的，必须制定防突水措施，由煤矿企业主要负责人审批”。《煤矿安全规程》条文的修改为潜水泵的应用提供了条件。矿用潜水泵不仅排水量大、扬程高，而且能在地面控制，泵房淹没后仍能正常工作，因此在有突水淹井危险的矿井中建立强大的矿用潜水泵排水系统或采用卧泵加潜水泵排水系统的方案，变被动堵水为主动排水，对避免淹井、抗灾抢险有着极其重要的意义。

4 结论

实践证明，《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》对有突水淹井危险的矿井增建潜水泵强排系统是非常正确的，卧泵加潜水泵排水系统是解决矿井正常排水和抗灾抢险排水有效的可操作的方案。

参考文献:

[1]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京: 煤炭工业出版社，2011．

[2]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定[M].北京: 煤炭工业出版社，2009．

[3]王剑峻.矿井以潜水泵替代防水闸门的可行性研究[J].安全，2007，(3):14 ～16．

[4]郝 明.大流量潜水泵在有突水淹井危险矿井中的应用[J].矿山机械，2008，(22) : 78~80．

矿井灾害防治课件篇(2)

关键词：煤矿水害 事故分析 防治技术

在采矿行业面临的最大问题就是安全问题，煤矿生产中经常会出现瓦斯、水、火、顶板、煤尘灾害，其中水害事故和瓦斯事故对人们的生产、财产影响最大；从经济损失上来讲，煤矿水害会造成最大的经济损失，因此，对煤矿水害事故进行有效防范是煤矿安全的重点内容。下面先讲一讲煤矿水害事故的含义和种类。

一、煤矿水害事故的含义和种类分析

1．煤矿水害事故的含义

煤矿水害事故是指在矿井生产和建设过程中，在水方面没有防治到位，让地下水或者地表水通过坍塌区、断层、裂缝等通道不受控制的进入到矿井工作区域，使矿井工作人员遭到伤害，矿井设备遭受损失。煤矿水害的形成和煤矿所在地的自然地质有直接关系，尤其是地质的赋存情况。煤矿充水水源有地下水、地表水、老空积水、大气降水，煤矿水害事故的水源多是采空区水，这些水害事故在基建煤矿、乡镇煤矿、改制煤矿频繁发生。

2．煤矿水害的种类

煤矿水害目前主要有四种类型，分别是地下水水害、地表水水害、老采空区水害以及灾难性透水。地表水水害指由地表水造成的煤矿水害，当煤矿所在地附近有湖泊、河塘、江河、沟渠、水库等水体时，遭遇集中的降雨就会造成这些水体的水位提高，地表水进入煤矿井下造成矿井水害。在雨季时经常发生地表水水害。地下水水害是地下水形成的煤矿水害，地下水有断层水、含水层水、老采空区水、溶洞水等，当进行煤矿采掘作业遇到这些含水层时，这些含水层就会进入煤矿井内，造成水害；含水层水压很大也会破坏隔水层，含水层就流入煤矿井内，造成煤矿水害；灾难性透水指底板高压水进入废弃的小煤矿，使地表水以及老空水流入矿井形成水害，据资料表面，最近几年我国煤矿水害事故的水源大多数是小窑老空水，它的特点是水压大、积水多、一旦透水会形成强烈的破坏性，给采矿工作人员带来灾难；废弃的采空区形成的老采空区水，由于不能掌握分散规律，当发生突水情况时，水体夹杂着煤块、砂粒，在进行老采空区水防治工作时遇到困难。

二、煤矿水害事故的防治技术

1．探放水技术

在煤矿进行采掘时，对可能有水害的煤矿工作区域进行超前的钻孔放水以及钻孔探水，确定出煤矿采掘区域前方、侧方、顶部、底板处的水源情况，然后采取相应措施。在进行煤矿采掘时发现有矿井顶部石块有淋水、出汗，井道内有异味、声响时，需要对矿井采掘区域进行超前探放水工作。钻孔的摆放位置，需要在采掘面靠近断层、含水层、老空积水处进行布置，在可以能出现有泥沙的溶洞、突水的地方进行探放水工作。提前设计好探放水工程程序，制定出探放水工作计划，也要制定出防治瓦斯等有害气体的安全措施。

2．防水煤岩柱技术

煤矿在进行开拓设计时要注意到采掘区域和积水区域间需要预留一定厚度和宽度的防水煤岩柱，防水煤岩柱技术在进行煤矿水害事故的防治时有两个主要作用，分别是隔离作用和防止作用。防水煤岩柱的防止作用可以通过煤岩柱阻止水进入煤矿工程的采掘区域；防水煤岩柱的隔离作用可以隔离可能的积水区域和正在开采的采煤区域。在进行防水煤岩柱大小的留设时，要考虑到安全性和经济合理性。对于厚度小于3.5m，倾角小于30°的采矿区域，防水煤岩柱大小留设方面要大于20m；对于在含水层下、地下水层下进行采矿作业的煤层，防水煤岩柱需要大于导水裂缝带高度；当采掘区域侧面直接接触含水区域时，根据斯列夫公式来导出防水煤岩柱的设置宽度。

3．闸门防水技术

在煤矿采掘区域，进行闸门的防水设计可以防止积水涌入煤矿采掘区域，淹没采掘设备和采掘控制场所，例如水泵房、井底车场、中央变电所等。煤矿控制场所有密封性良好的防水闸门，可以有效隔离相应的保护区域和积水区域，可以在可能会有突水的采矿进出口处以及采掘重要设备的通道处设置防水闸门，在局部面临突水的工作面建筑防水闸墙，通过这种闸门防水技术，可以将涌水堵截，防止涌水波及到全部矿区。

4．老采空区水治理技术

在进行老采空区水的治理时，要根据老采空区水的空间隐蔽、形状不规则、水体集中等特征，提前做好老采空区水的勘验工作，划出老采空区水的空间分布情况和积水规模情况，标出分等级的老采空区水危险区，计算出老采空区的积水量。然后通过钻探探明水层分布、积水状况，通过钻孔放水降低老采空区域水体的压力。探放水要根据煤矿井下的实际情况，积极探放、先降压再进行探放、先隔离再进行探放、先堵截再进行探放。

5．注浆堵水技术

煤矿的注浆堵水技术可以有效防治煤矿的水害事故，它通过将一定浓度的水浆、化学浆液注入含水层通道，使这些水浆、化学浆液可以扩散、凝固，然后达到疏导积水的目的。在进行煤矿注浆堵水时，可以同时采用煤矿井内注浆堵水和煤矿井上注浆堵水两种方法，使注浆堵水达到不影响正常的煤矿采掘工作、快速、高效、高质量、低成本的效果。

总结：

由于煤矿所在地不同的水文地质条件，在进行煤矿水害事故的防治时实际情况会很复杂，煤矿水害事故的防治工作要把预防当成主体，根据煤矿采掘所在地的实际情况，采用合适的防治技术，例如钻孔探放水技术、设置防水煤岩柱技术、闸门防水技术、老采空区水治理技术，然后配合强有力的排水工具，做好煤矿水害的综合治理，降低煤矿水害事故发生的概率。

参考文献：

[1]刘国林,潘懋,尹尚先.当前煤矿水害防治应注意的几个问题[J].华北科技学院学报,2009(03)

[2]程海燕,李希宝,刘凯.窄煤柱探放采空区积水技术研究[J].安徽理工大学学报(自然科学版),2009(03)

[3]许福美,雷芳芳,吴志杰,吴超凡.顶峰山矿区水文地质特征与防治水措施[J].科技导报,2011(15)

矿井灾害防治课件篇(3)

“煤矿安全”系统地阐述了矿井瓦斯、矿尘、火灾等事故的发生规律和具体防治措施。该课程的总学时为40学时，课程的讲解内容较多，学时较少。要求任课教师了解煤矿现场的实际情况和本课程的重点，以便合理地取舍教学内容。如果课程内容不分主次，必然会造成重点知识不突出。因此，我认为“煤矿安全”课程最重要的内容应放在瓦斯涌出和突出的防治、煤矿顶板事故的预防上，这两种灾害对煤矿危害最大。

二、改革教学方法

教师的教学方法直接关系到学生对该课程学习的效果。第一节课是非常重要的，精彩的开始能够引起学生对煤矿安全课程的兴趣，所以教师要收集大量典型实例，精心准备。教师一定是在自己精熟的情况下教给学生，这样才能使学生更认真地学习。对于一些重点和难点，教师的讲解应该更形象化、具体化，才能使学生更好地理解。多媒体课件教学是一种非常受欢迎的教学方法，它图文并茂、声像俱佳，但只能作为一种辅助手段，而不是教学目的。教师在制作多媒体课件时要根据课堂教学内容的需要，精心地挑选集合图、文、声、像的综合表现手法，更好地结合板书的内容解释有关知识点，最终才能达到提高教学质量的目的。

三、注重案例分析

矿井灾害防治课件篇(4)

关键词：创新型人才；培养实践；安全工程

中图分类号：F241 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2012）33-0135-02

一、研究背景

中国政府历来重视煤矿安全工作，2006年国务院专门会议讨论瓦斯治理问题，加之煤矿安全的严峻形势以及安全欠账的实际情况，近几年数次拨专款投入煤矿安全（每年约30亿元），各地方政府也积极响应，配套相应的资金，这些措施都会直接推动煤矿安全工作的发展。另外，《安全生产法》及其行政追究制度等的颁布与实施，也迫使各级政府及企业领导进一步重视安全工作。还有企业领导自身的觉悟及认识的提高，必将进一步推动煤矿安全工作的发展。鉴于国家对煤炭生产企业安全重视，因此，如何培养高素质、具有实践和创新能力的安全技术与管理人才，如何将煤炭进行过程中事故率降到发达国家水平，加强煤矿安全与管理人才的培养是非常必要的，而且是十分迫切的，加强煤矿安全人才的培养，确保煤矿安全生产形势根本好转，促进中国煤炭工业可持续发展，同时对中国煤炭工业安全生产和经济可持续发展都有着重要意义。

二、培养目标

培养满足新时期煤矿安全生产的需求，具有良好的基础理论、实践技能、外语和计算机应用能力，掌握安全工程系统理论，具有宽广的国际视野、开拓创新意识以及结合生产实际提出和解决问题的能力，能在煤矿从事工程设计与施工、科技开发与生产经营管理等方面工作，具有较好的人文社会科学素养与团队精神、较强的社会责任感和良好的工程职业道德的本科工程型创新人才[1～2]。

三、培养标准

1.掌握相关的自然科学和工程理论基础知识。（1）自然科学基础知识与人文、社会科学知识。掌握中国特色社会主义理论与唯物主义哲学思想，具有社会责任感；经济、管理、法律、英语等方面的基础知识。（2）理论基础知识。掌握并能应用数学、物理、化学等基础知识；掌握安全工程所需要的工程力学、流体力学以及工程热力学等深厚的力学基础知识；熟练应用计算机软件、高级编程语言等现代工具与及相关信息技术；掌握电工、电子等相关基本理论知识；掌握地质学基础理论及工程制图基本方法；具有系统工程知识及系统思维方法。（3）工程专业知识。掌握矿井开采工艺及相关设计与管理技术；掌握矿井通风技术基本原理及相关设计与管理技术；掌握井巷工程设计与施工基本知识；掌握矿井灾害防治理论及防治工程设计方法；掌握矿山安全生产相关法律法规；掌握矿山经济理论基础及矿山企业管理知识；掌握矿山安全与劳动卫生基本原理；掌握矿山环境保护与可持续发展政策及相关技术；熟悉采矿技术规范，掌握矿山设计和数字矿山技术的基本方法。

2.具有运用理论知识和专业技能解决工程实际问题的能力。（1）工程项目评价、分析与决策能力。具备认识和系统表述安全工程领域各环节设计、技术和施工管理等问题，以及初步系统规划研发的能力；具备建立本领域技术分析模型的能力；具备识别及分析影响矿山安全生产的不确定性因素、风险因素的能力；具备提出解决矿山安全生产问题的方法和建议的能力；具备应对危机与突发事件的初步能力。（2）实验和分析能力。熟悉本专业国家和行业的标准与规范；具备查询相关资料或者电子文献的能力；掌握相关实验操作技能，具备分析实验数据、书写实验报告与归纳总结的能力。（3）系统思维能力。具备运用整体思维方式，全局性和系统性地考虑矿山通风与安全工程项目实现的能力；具备梳理矿山安全生产各环节的关键问题、难点以及影响因素的能力；具备针对解决问题的方案进行论证、总结并得出结论的能力。（4）创新精神以及吃苦耐劳的敬业品质。积极探索安全工程领域的新问题、新发展；具有执着的工作态度，并能够结合具体条件善于运用灵活方式合理解决问题；敢于质疑，勇于创新的精神；谦虚谨慎，戒骄戒躁；保持求知欲和终生学习的态度；高效、合理地管理时间和资源；培养吃苦耐劳的精神　[3～4]。（5）职业道德和职业精神。具有高尚的职业道德，正直，富有责任感；遵守职业行为规范，遵纪守法，遵守行业准则；主动规划个人职业方向与发展；与世界安全工程界保持同步，与时俱进。（6）进行安全工程专业技术产品开发和技术改造与创新的初步能力具备发现问题的能力；具备创新的意识；具备创新所需的专业知识；掌握一定的创新方法。

3.具有团队协作和沟通交流的能力。（1）团队精神。培养合同协作的团队精神；具备组织协调和领导能力；善于技术分工和协作，共同完成目标。（2）交流与沟通。具备交流与沟通的意识和能力；建立与安全工程界进行交流的组织结构；具备运用写作、图表、电子和多媒体进行交流的能力；善于口头表达，能够作报告和会议进行交流。（3）国际交流。能够运用外语进行交流；具备参加国际专业合作项目的初步能力；熟练运用外语查阅相关文献。（4）团队管理及组织协调能力。具有丰富的团队管理经验，善于调动团队积极性，激发团队战斗力；良好的组织能力以及冲突协调能力。（5）项目评估能力。掌握正确的项目评估方法；了解项目评估的过程；具有发现问题并及时提出改进意见的能力。

4.具备在一定的企业和社会环境下的综合工程实践经验。（1）参与矿山安全国际化。了解矿山通风与安全的发展及矿业工程发展国际化趋势，了解相关国家矿山安全生产领域的政策和法规，具备参与矿山安全国际化的能力。（2）适应社会背景环境。应用矿山通风与安全专业基础知识与可持续发展相关理论，分析矿山通风与安全对社会财产、生命安全、矿山绿色可持续发展的推动作用，能够利用专业知识为社会作贡献。（3）矿山通风与安全工程项目设计。应用学科基础知识和安全工程专业知识，进行矿山通风与安全工程项目的设计能力。（4）矿井灾害防治规划与设计。综合应用学科基础知识和专业知识，进行矿井灾害防治规划、技术设计及施工设计的能力。（5）安全工程实施能力。应用安全工程专业知识及管理知识，进行矿山工程项目施工组织管理、质量控制及成本控制能力。（6）矿山企业运营与管理。熟悉矿山企业运营特征，确定矿山企业生产运行的方式和资源优化，规范企业职工培训与岗位管理，具备通风与安全技术管理、矿井灾害防治和矿山生产经营管理能力。

四、培养方案

培养模式为“3＋1”模式：即三年在校培养，以及累积一年在企业的生产实训培养。第1～4学期按安全工程专业大类培养。第4学期末，采取双向选择的方式，在安全工程大类学生中选拔有志于从事“矿山通风与安全”工作的学生60名左右进入本计划，按本培养方案培养[5～6]。

企业参与学生培养的整个过程：除参与学生在企业实训期间的指导工作外，企业导师还参与学生培养方案的制定、教学计划的编制、部分校内课程的讲授以及毕业答辩等过程。

以矿业工程、安全科学与工程主干学科，主要课程为：流体力学与流体机械、工程力学、工程热力学、传热学、物理化学、安全系统工程、煤矿地质学、采矿学、矿井通风学、煤矿安全管理、矿山安全法规、安全经济学等。特色课程为：矿井通风学、矿井瓦斯灾害防治工程实践、矿井火灾防治工程实践、矿井安全新技术讲座。

主要实践性环节：矿井开拓开采工程实训、矿山地质工程实训、矿井通风系统测控工程实训、矿井灾害防治工程实训、矿井灾害应急救援工程实训、矿井开拓开采与通风安全综合设计等。

学生至少应修满200学分，其中理论课程151学分，实践环节4分（含素质拓展环节4学分）。标准学制为四年，学分修满后授予工学学士。

五、结论

通过优化安全科学技术专业课程体系，凝练基础理论课教学内容，更新专业核心课程的内容，突出专业课新知识和实践教学环节、新技术；改革现有选修课的设置提高学生的科技创新能力，构建既实用又可灵活衔接的专业课程体系，带动专业整体教学质量的提高。形成安全科学技术专业人才“基础实、知识面宽、能力强”素质高、创新能力强的鲜明特色。

参考文献：

[1] 窦培谦，胡广霞.安全工程专业实验课程体系设置研究[J].中国安全科学学报，2008，（6）：51-54.

[2] 宋守信，杨书宏，傅贵，等.安全工程本科教育专业认证的方法与实践[J].中国安全科学报，2008，（8）：50-57.

[3] 袁昌明，谢正文.安全工程高等教育人才培养模式的探讨[J].安全与环境学报，2006，（6增刊）：35-37.

[4] 田震，马小明.安全工程专业本科生多样性人才培养[J].安全与环境学报，2006，（6增刊）：17-19.

矿井灾害防治课件篇(5)

煤炭是中国的基础能源，在我国一次性能源构成中占据着70%的比重。2010年，全国能源消费总量为32.5亿吨标准煤，比2009年增长了5.9%，对于保障GDP以10.4%的速度增长起到了决定性作用。然而，随着浅部易采煤层的日益减少，深部资源的开采逐渐成为我国煤炭资源开发的重点。由于煤矿采深增加，瓦斯含量和瓦斯压力随之增大，发生煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸的概率日趋增加。近年来，发生在埋深600米以下、死亡10人以上的事故约占70%。有效应对瓦斯灾害的威胁、实现煤炭安全开采、最大限度地保障矿工生命安全成为能源工业无法回避的重大课题。

创建于1909年的河南理工大学，是国家安监总局与河南省人民政府共建高校。100多年来，虽历经沧桑巨变，却坚持致力于煤炭生产安全的研究和实践，在瓦斯治理领域取得了一系列独创性成果，为国家能源生产安全作出了突出贡献。当记者走进这所位于豫北名城焦作的百年学府，她多年来为攻克瓦斯治理世界难题而默默耕耘的精神令人敬佩。正是有了这些为科学研究孜孜不倦、不言放弃的群体，我们的生产实践才得以不断创新和发展。

另辟蹊径 开创瓦斯地质新领域

烟尘、落石、昏暗的矿灯，谁也不会想到，刚刚发生过瓦斯爆炸现场的矿井，一次次成为中国煤矿安全生产技术和瓦斯地质研究开拓者奠基人、河南理工大学教授杨力生的研究现场，追随他的彭立世、袁崇孚等一批从事瓦斯地质研究的科研工作者，也始终把探究的目光投向千米井下。

“从事煤矿生产安全研究，我们肩上扛着沉甸甸的责任！”1960年5月，杨力生在低瓦斯矿井山西大同老白洞煤矿特大瓦斯爆炸事故现场说的这句话，后来成为研究团队的座右铭。一次吞噬了684条生命、“中国采矿史上最大的惨案”使杨力生忧虑愈深、思考愈深：老白洞煤矿是一个低瓦斯矿井，为什么会发生如此严重的瓦斯爆炸事故？他一次次翻阅着资料，度过了一个又一个不眠之夜。在下定决心之后，杨力生走上了一条艰辛的道路。他放弃了办公室的生活，年复一年地深入全国各地几百米、上千米的矿井，进行观测、勘查、分析和研究，一步步探索着瓦斯分布的规律。经过大量实践，他最终发现了一个规律：煤与瓦斯突出地点往往存在着一个断层连着一个突出空洞。回想起多年来参与的抢险救灾瓦斯事故，大多是在巷道掘进时遇到断层，瓦斯突然大量涌出造成的，一个想法在他的心头定格：瓦斯突出、爆炸一定与地质构造有关！如果瓦斯突出、爆炸与地质构造有关，那么，从地质角度事先预测煤与瓦斯突出危险区的位置，可能就会是有效避免灾难发生的根本对策。杨力生为这个想法兴奋不已，从此开始瓦斯地质研究的新征程。

为在第一时间、第一现场获取瓦斯地质研究的原始资料，在杨力生的带领下，无论酷暑还是严冬，彭立世、袁崇孚和他们的同事奔波忙碌在全国各个矿区。往往是瓦斯爆炸的烟尘还没有散去，他们就冒着生命危险赶到事故现场，查看瓦斯突出形成的空洞，采集第一手数据，研究瓦斯赋存状态和突出的原因。有一年，彭立世的爱人病倒了，一封电报从长沙发来，要他立刻赶过去。在长沙短暂停留后，彭立世把躺在病床上的妻子和年幼的孩子托付给邻居，眼含泪水坐上了返程的列车。直到当年春节前夕，他还在为课题的论证做调查，踏上回家的路途时，已是大年初一，偌大的车厢里只有他一个乘客。历经无数次的科研实践，他们得出了瓦斯的生成、赋存和运移受地质条件制约的基本结论，这是我国最早涉及瓦斯地质的文献。

1978年11月，煤炭工业部委托河南理工大学召开全国首届瓦斯地质学术研讨会。杨力生在会上指出，要解决瓦斯治理难题，关键是查清瓦斯形成的地质条件，再有的放矢地加以治理。会议形成了“瓦斯分布和瓦斯突出分布的不均衡性与地质因素有密切关系”的基本认识，为进一步开展瓦斯地质研究工作指明了方向。

1982年，河南理工大学瓦斯地质课题组开展的“湘、赣、豫煤和瓦斯突出带地质构造特征研究”成果被鉴定为国内领先，为瓦斯地质理论研究提供了思维框架。之后，课题组形成了瓦斯地质单元“三分法”，并据此制定了有针对性的防范措施。这是从瓦斯地质角度进行煤与瓦斯突出区域预测研究取得的重要成果。

1985年，中国煤炭学会成立瓦斯地质专业委员会，杨力生任主任委员，以河南理工大学为中心的全国瓦斯地质与瓦斯防治研究工作全面展开。

1990年，彭立世、袁崇孚等编著的《瓦斯地质概论》出版，成为我国第一部论述瓦斯地质的著作。

1990年，张子敏首次将板块构造理论引入瓦斯赋存区域地质构造演化理论，并发现了瓦斯赋存构造逐级控制规律。21世纪初，张子敏提出了中国煤矿瓦斯赋存区域地质构造控制8种类型，为揭示矿区、矿井瓦斯地质规律，超前预测瓦斯突出危险区，减少突出灾害提供了重要依据。

成功的蓓蕾在智慧的汗水浇灌下次第绽放。1993年，河南理工大学“瓦斯地质新学科与课程建设”荣获国家优秀教学成果二等奖。1995年，河南理工大学瓦斯地质学科成为煤炭工业部和河南省重点学科。2000年，河南理工大学以瓦斯地质与瓦斯治理方向为特色的“安全技术及工程”学科成为河南省一类重点学科。2003年，河南理工大学获得博士学位授予权。2007年，河南理工大学建成博士后科研流动站。2010年，“瓦斯地质与瓦斯治理”省部共建国家重点实验室培育基地落户河南理工大学。2011年，“河南省煤矿灾害防治与抢险救灾院士工作站”在河南理工大学挂牌；同年，由张子敏等主编的我国第一部部级有关瓦斯地质领域的规划教材――《瓦斯地质学》获评部级精品教材，并由教育部向全国高校推荐使用……河南理工大学以不懈的探索托起了煤矿安全生产的希望，为我国煤矿安全生产水平的提高作出了重要贡献。

矢志不渝 不断破解理论新课题

三角尺反复测量后，先用铅笔轻描、再用粗笔放大、最后用墨水笔定图……20世纪80年代，没有电脑，没有复印机，研究团队就这样全靠手工描画了6年，编成了首张全国瓦斯地质图。

从地质角度研究瓦斯问题的认识基本解决之后，怎样才能把这一理论成果最广泛地运用于煤炭生产实践，为保障矿工生命和国家能源安全服务？编制瓦斯地质图，将探测出的瓦斯生成、赋存与涌出量大小等信息标志在图纸上，专业技术人员据此制定开采与防治措施，瓦斯地质研究的成果就可以直接推广到生产实际。绘制瓦斯地质图就成为他们新的使命。

为此，杨力生积极奔走，在他的努力和推动下，瓦斯地质图编制工作得到国家的高度重视。1983年，煤炭工业部首次启动全国瓦斯地质图编制工作，在长达6年的编制过程中，研究团队不计报酬、不计得失，抱着对科研工作一丝不苟的精神，承担了常人无法想象的艰辛工作。他们每年超过300天都在路上或矿井里工作，几乎每个春节都在矿区度过。为确保数据精确，每评阅一张图，他们都要亲自下井验证。为了节约时间和经费，他们练出了坐在车上甚至站在车上睡觉的功夫。编图期间，张子敏的母亲病危，当时他正在西安争分夺秒验收图表，未能赶回去见母亲最后一面，这成了他心中永远的痛。6年的时间，观测、验证、指导企业编图，研究团队付出了他们无尽的心血，最后汇集起来的手工绘制的图纸堆满了一屋子。这种难能可贵的忘我精神成为支撑和破解瓦斯编图工作的巨大力量，他们用自己的行动为中国瓦斯地质研究默默奉献着。

经过对全国产煤、赋煤区瓦斯赋存状态信息勘测、汇集、整理和评价，他们将中国煤层瓦斯赋存分布划分为20个大区、88个瓦斯带和300余个不同瓦斯等级的矿区，使得瓦斯灾害预测和治理有规律和依据可循，并在此基础上编制出我国第一幅1∶200万的《中国煤层瓦斯地质图》。这一原创性成果，被鉴定为国内首创、国际领先，标志着瓦斯地质理论体系的进一步丰富，使煤矿科技人员从图上可以清晰地识别瓦斯富集带位置、灾害的危险性和规律，成为煤矿科技人员的“眼睛”，为预防、治理瓦斯灾难发挥了巨大作用。

进入21世纪，随着我国经济快速发展，煤炭需求量平均以每年16.27%的速度增加，矿井数量截至目前已达1万余对，其中高突矿井5000多对。众所周知，煤的产量越高、采深越大，瓦斯灾害的威胁也就越大。我国95%以上的煤矿属于井工开采，开采深度以每年近20米的速度延伸，已有相当数量的矿井开采到600米以下，少数已超过千米，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井逐年增多。这些都为瓦斯治理工作带来愈加复杂的新情况、新问题、新困难，煤矿瓦斯灾害治理的难度愈来愈大。

面对新的困难和挑战，他们经过不懈探索实践，首次从瓦斯突出与煤层结构关系的角度展开研究，得出“地质构造破坏带是造成煤体破坏的主要因素，构造煤是地质构造作用的产物，煤与瓦斯突出都发生在构造煤分层而无一例外”的论断，成为煤矿安全法规、标准修订的重要依据和技术支撑，并在此基础上建起煤矿瓦斯地质信息平台和煤矿瓦斯地质专用GIS平台，使瓦斯治理工作进一步走向科学化。

几十年如一日在煤矿安全生产研究领域不懈追求的河南理工大学，地处非中心城市，事业发展受到诸多客观条件的限制。然而，值得令人称道的是，即使是在众多煤炭院校办学方向不断调整和转型的热潮中，即使曾经遭遇煤炭行业最不景气的年代，河南理工大学始终牢记服务地矿的历史使命，高度重视传统专业建设，努力克服科研经费紧张的困难，长期坚持在瓦斯地质领域艰辛探索，履行着保障安全生产和呵护矿工生命的责任与追求。他们用行动践行着一所百年高校和几代学人对社会、对国家的拳拳赤心。

薪火相传 推动安全生产上台阶

河南省第一位本土培养的中国工程院院士、河南理工大学教授张铁岗，与煤和瓦斯打了一辈子的交道，成为学校瓦斯地质学科的领军人物。他主持完成的国家“九五”攻关项目《矿井瓦斯治理示范工程配套技术研究》成果在平煤集团等全国16个局、矿推广应用后，重大安全事故明显下降，取得了显著的社会效益和经济效益。

张铁岗常说：“科研靠的是热情、责任和坚守，要能够为1%的希望付出100%的努力。”的确如此，他付出的艰辛和努力也是常人难以想象的。每当井下遇到险情时，他总是冲到第一线，解析事故原因，制定抢险方案。有一次，井下采面局部冒顶，把他埋在了煤堆里。工人们整整扒了两个多小时，才把他扒出来。面对躺在医院抢救室里的张铁岗，妻子流着泪说：“咱不干这了，行不？”张铁岗笑着说：“咱就是干这个的，要干好才行，不能怕苦，更不能怕危险。”

张子敏、高建良、张玉贵、崔洪庆等教授共同完成的国家科学技术进步二等奖“中国煤矿瓦斯地质规律与应用研究”项目整体成果在河南、安徽、山西、河北、四川、黑龙江等省40余个矿区应用后，除了取得直接经济效益80多亿元，还产生了巨大的社会效益。

王兆丰教授带领其团队创建的“矿井瓦斯涌出量分源预测法”填补了国内空白，使我国矿井瓦斯涌出量预测技术跻身于世界先进行列，其成果被收入国家安全生产标准，在100多个矿区推广应用，累计创造经济效益数十亿元。他们提出的水力挤出快速掘进新方法，使突出煤层煤巷掘进工作面月掘进速度提高了1倍以上，已在河南、河北、安徽、湖南、陕西等省12个矿区推广应用，有效降低了瓦斯突出死亡率，创造直接经济效益3亿多元；创立的地面钻孔取芯过程煤芯瓦斯损失量测试方法和研发装备，均处于世界领先水平，显著提高了深部煤层瓦斯含量测定准确率；提出的“钻墙”布孔边掘边抽瓦斯新方法，使厚煤层边掘边抽瓦斯率提高1倍以上，处于国际先进水平，解决了所用矿区高瓦斯厚煤层长距离煤巷掘进工作面瓦斯超限的难题，在山西、陕西等地的4个矿区推广应用后，效果明显。

刘明举教授针对我国煤层赋存条件复杂多变，重大（特大）瓦斯、煤岩瓦斯动力灾害事故频发的严峻形势，在煤矿瓦斯重大灾害区域预测技术、煤与瓦斯突出机理和防治技术、煤岩动力灾害监测预警技术与装备等方面，取得了一系列具有理论和现实意义的创新性成果，并在全国20多个矿区推广应用。余明高教授发明的含添加剂细水雾灭火技术和研制出的灭火系统装备，实现了爆炸灭火技术的重大创新；“低浓度瓦斯安全输送技术与装备”在全国10余个矿区应用，使每年向大气排放的约300万立方米低浓度瓦斯得到利用，具有巨大的社会效益和经济效益。孙玉宁教授在突出煤层钻进技术方面提出“钻穴”新理论，发明了“突出煤层扒孔降温钻具及其钻进方法”，使突出煤层的钻孔深度提高40%～70%；在瓦斯抽采封孔技术方面，发明“囊袋式注浆封孔装置与封孔方法”，使井下煤层钻孔的瓦斯抽采浓度得到大幅度提高；在突出煤层钻进和消突方面，研制成功“近顶跨时段分步骤钻进法”和“钻割一体化消突装备”等，对改变“突出煤层为煤层气开发”的认识，提高瓦斯井下抽采和煤层气地面开发提供了理论和现实依据……

河南理工大学拥有一个特别能战斗的集体，他们扎根煤矿、投身实践、发扬传统、开拓创新，为自己的理想而奋斗，为学校发展尽职尽责，为国家能源工业执著追求。学校党委书记王少安、校长邹友峰在接受采访时说出了共同的心声：“瓦斯问题是煤炭安全生产的天敌，同时瓦斯又是宝贵的清洁能源，开展瓦斯地质与瓦斯治理研究是国家的责任，在这方面的研究领域每取得一点进步，我们都感到十分欣慰。”

据国家公布的数据显示，2010年全国煤矿发生瓦斯事故135起，同比下降14.0%；全国煤层气抽采量88亿立方米，利用量36亿立方米，同比增加18.9%和42.3%，这表明煤矿生产安全状况正在并且已经有了显著改善。这是党和政府、煤炭企业坚持“以人为本”“科技兴安”的结果，其中也饱含了河南理工大学科研工作者的辛勤工作与奉献。

矿井灾害防治课件篇(6)

1.1培养目标

本专业培养掌握安全科学、技术、管理和职业健康理论、基础知识和技能，具备专门从事矿山、能源安全工程设计，研究，检测，评价，监察和管理等工作能力的应用型工程技术专业人才。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：具有较好的人文社会科学素养、较强的社会责任感、工程职业道德和服务意识；具有从事安全专业所需的自然科学知识和一定的经济管理知识；具有一定的国际视野和跨文化交流、竞争与合作的能力；具有工程制图、计算机辅助设计和应用计算机进行数据处理及分析的能力；掌握文献检索及运用现代信息技术获得相关信息的方法，了解本专业的发展现状和趋势、领域技术标准、相关行业政策、法律和法规；掌握安全科学、工程、管理、职业健康的基本理论、知识和技能；具备从事安全工程方面的设计、研究、检测、评价、监察和管理等工作的能力；具有综合运用所学知识分析并解决安全工程问题的能力以及从事特定行业安全新工艺、新技术开发与设计的初步创新能力；具有一定的组织管理、较强的人际交往能力、应对危机突发事件的能力。

1.2课程体系的构思

为更好地体现安全工程专业以“社会需求为根本，工程实际为背景，技术为主线，强化学生的安全工程意识、素质、实践能力”的培养目标，设置了课程体系。主要包括课程设置和实践环节。课程设置涉及数学与其他自然科学类、工程基础类、专业基础类和专业类课程。其中数学类课程包括：高等及工程数学；自然科学类课程包括大学物理、化学及相关基本实验等知识；工程基础类课程包括：工程及流体力学与流体机械、电工学、机械制图、机械设计基础；专业基础类课程包括：安全科学基础、系统、人机工程、管理、生产法律法规；专业类课程包括：煤矿开采学、矿井通风、瓦斯防治技术、矿井火灾防治理论与技术、矿井粉尘防治理论与技术、顶板灾害与防治、矿井水害防治技术。主要教学实践环节包括军事训练，社会实践，金工、电工、认识、生产、毕业等实习，通风机性能测定，矿山企业安全现状调查，煤矿开采学，矿井通风，瓦斯防治技术，井巷工程等课程设计等。

1.3实施方案的构建

第一，以工程项目为载体。根据CDIO的构思-设计-实现-运作的企业生产实践的过程，设计工程教育的教学过程，在不同教学学年循序渐进地设计一级、二级和三级项目，结合整合过后的课程，完成以项目驱动的探究式工程教育过程。本专业涉及面广，学生知识、能力和素质培养的一体化实施项目。第二，以校企合作为依托。通过校企合作、开放式办学模式，可以弥补学校办学资源的不足，共享企业资源。实现途径包括与企业共建实习、人才培养等基地，工程研发中心；学校与企业共同制定培养方案，以企业需要的人才为培养目标，缩短学校人才培养与企业需求之间的距离；以“顶岗”实习的方式，让学生进入煤矿企业，锻炼学生的实践能力、动手能力，激发学生学习的积极性，促进理论知识与工程实践的有机结合。第三，以师资建设为保障。为了适应当今工程教育发展和技术变革的大环境，尤其是CDIO工程教育理念的新要求，教师自身要积极做出努力，在教学活动中不断探索并改进教学方法。“双师型”教师的培养是实现工程教育理念的必然，亦是一项长期的任务。

2结束语

矿井灾害防治课件篇(7)

关键词 煤矿；顶板灾害；防治；监测；监控技术

中图分类号：TD327 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0213-01

煤矿顶板灾害即指井下作业环节，顶板出现意外冒落情况后所造成的作业终止、人员伤亡以及设备损毁等严重性事故。煤矿顶板灾害具有发生总量大、频率高、控制难度和影响力较大等特征，始终处于各类型煤矿事故当中的首位。因此，控制顶板灾害已成为提升煤矿安全作业状况的关键性措施。顶板灾害通常会受地质构造条件、煤层存储条件、开采工艺以及采掘活动等因素的影响，因此在防治环节必须结合该煤矿的各种条件进行综合分析，同时对各项诱发因素进行全方位监测监控，将灾害的影响力降到最低。

1 我国煤矿顶板灾害基本类型与防治策略

1）我国煤矿顶板灾害基本类型。

我国煤矿顶板灾害主要包括工作面和巷道的顶板灾害两种。其中，工作面的顶板灾害又可以分成六种类型，具体有：①工作面的煤壁位置出现冒顶；②工作面的出口位置出现冒顶；③地质构造范围内出现局部冒顶；④复合顶板的下段出现推垮型的冒顶；⑤出现压垮型的冒顶；⑥大面积型冒顶。而巷道的顶板灾害又可以分成三种类型，分别是：①掘进作业面出现冒顶；②巷道交岔位置出现顶板；③构造区的巷道出现顶板[1]。

2）我国煤矿顶板灾害防治策略。

①充分研究顶板的控制对象，并对其危险性进行准确评估。在煤矿开采作业正式进行之前，应当对采掘作业面的地质条件进行实地考察与研究，并对顶板的安全性进行有效评估，从而划定出危险区域。首先，考察开采条件，研究对象包括煤岩倾角、煤岩厚度、煤岩强度以及水文情况等，同时对煤岩体进行物理力学参数测试和测量其地应力[2]。其次，基于地面三维地震监测前提下，精细勘探井下的地质状况，针对出现构造异常情况的采掘作业面，需予以超前探测，以此方式探明采掘区域的构造情况。在条件允许的情况下，还需以地震CT探测方式对其应力异常范围进行探测。最后，采取理论分析、数值模拟等方式对矿压的显现强度进行预测，再根据应力与结构的异常区域分布状况对顶板灾害出现的可能性、危险性进行评价。

②不断优化设计方案，最大限度预防各种顶板灾害。支护技术、煤层的赋存条件发生变化以及隐伏构造等都会诱发煤矿顶板灾害，而灾害的发生区域一般和支护失效、地质条件改变等因素有直接关系。鉴于此，在了解与研究顶板的安全性能和采掘作业面具体开采条件的前提下，还需不断优化设计方案，从源头上控制煤矿顶板灾害诱发因素的出现。为了达到这一目标，需要对采掘接替环节、采区布置环节等进行优化，以防动压叠加和应力集中情况的发生。通过明确支护强度和支护方式，结合各个危险性区域情况，于设计环节制定出针对性防治预案及监测方案。

③对顶板灾害各个危险区域进行定期预警和监测。对于巷道的顶板灾害，必须监测其危险区域，经由修建测试站的方式对其支护体的受力状态、围岩变形情况和顶板离层情况等进行有效监测，再结合其应力情况和位移情况，待预警阈值出现之后，及时执行报警操作。而针对作业面的顶板灾害，在预警环节，不仅需要对支架的实际工作阻力进行监测，同时还应当分析来压步距、初撑力和循环末工作阻力等基本信息，并统计与计算初撑力的合格率、安全阀的开启率以及支架的保压概率等，以此方式考察支架的实际工作状态，以防大倾角类工作面倒塌、片帮冒顶与压架倒架等安全事故的出现[3]。同时，针对巷道的顶板灾害，在预警环节，通常需要检测钻孔应力、锚杆锚索的受力情况、两帮位移以及顶板的离层量等基本信息，再结合钻孔应力和支护体应力的实际增速状态，明确巷道内监测范围内的应力集中状态，并根据两帮变形在允许范围内的极限值、支护体的受力极限值和顶板离层极限值等信息，即可明确预警阈值和支护体、巷道围岩的实际状态，对于可能会出现的各种顶板事故也能实现有效预警。

④根据顶板灾害预警结果与监测结果，采取针对性应对

措施。针对支架的初撑力偏低而引起的各种片帮冒顶，其防治策略为提升支架的初撑力；针对支架的支撑力较差而引起的各种压架冒顶问题，其防治策略为检修与调整支架的液压系统，以防阀门和管路出现滴漏问题；针对需要长时间开启的安全阀，必须加大其支架的整体支护强度，同时不断提升推进速度；针对坚硬顶板，应当予以弱化处理，以此方式降低来压步距；针对破碎的构造区与顶板，应当提前对其进行加固处理；针对冲击地压式的巷道，除了需要卸压危险区域之外，还应当加强支护，并对个体进行严格防护；针对大倾角或急倾斜类作业面，应当设置挡矸板或者执行挂网操作，以此方式杜绝飞石伤人事件的出现。

2 我国煤矿顶板灾害相关监测监控技术

在对各种顶板灾害进行深入研究后发现，在煤矿开采环节，煤的位移场、岩采动应力场以及赋存条件等都在不停发生改变，当各种要素出现变化之后，曾经所用的各种安全技术策略已经无法满足当前各顶板控制基本需求，以至于出现顶板灾害等严重性安全事故。当前，针对煤矿的基本地质情况，其勘探技术已丰富多样，主要包括巷探、钻探以及物探等方式，对于部分变化偏大的地质状况已经能够有效查明，而针对部分变化情况偏小的地质状况，其探测技术还处于缺乏状态，采掘作业面中的各类型隐伏构造还未能有效探测。受采掘活动的影响，致使部分支护体的位移和应力、围岩等发生改变，在对其进行探测时，通常以顶板矿压在线监测作为主要方法。这种监测方法在参数和精度方面都具有明显优势，同时还能够进行在线监测，因此具有较高实用价值。然而，由于部分监控系统主要承担着通讯技术方面的任务，在顶板活动与矿压规律等方面的研究知识还处于盲区，以至于所用的监控系统和顶板灾害之间出现脱节的问题，且软件分析基本功能也与矿压理论相脱节，部分检测系统在基本功能方面十分有效，只具有曲线生成、显示和储存等，却无法实现实时分析各项监测数据的能力，无法达到预警效果。

3 结束语

煤矿顶板灾害防治与监测无疑是一项任务艰巨、操作繁琐、技术要求较高的工作项目，具有明显的现实意义。为了避免发生顶板灾害，需要相关部门及人员加强对各个操作环节的监测与检查，有效把握煤矿开采规律，并采用各种科学技术，从源头上控制顶板灾害等安全性事故的出现。

参考文献

[1]李忠奎.CAN多主通讯技术在煤矿顶板监测系统中的应用[J].电子设计工程，2011，19（21）：93-96.