2015年安全工程師《案例分析》考點:淺析地質環(huán)境與煤礦安全

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　　安全管理理論認為，事故的根本原因是物的不安全狀態(tài)和人的不安全行為。眾所周知，煤礦井下存在著頂板、瓦斯、煤塵、水害、火災等自然災害，發(fā)生事故的原因不外乎是人為因素和環(huán)境因素(即可能引發(fā)事故的地質因素)。事故統(tǒng)計表明：煤礦發(fā)生的事故有60%～70%與地質因素有關，當屬地質災害。因此，消除物的不安全狀態(tài)(即地質因素)，實現本質安全化，是煤礦事故預防的重點。在福建省煤礦事故中，局部冒頂、瓦斯窒息、水害事故約占總事故的95%以上。造成這些事故發(fā)生的地質因素有：①巖石的性質、強度、含水性、透水性等;②地質構造，包括褶皺、斷層、裂隙、火成巖侵入體;③瓦斯的含量、涌出量、涌出規(guī)律、瓦斯梯度等;④礦井的充水水源、通道，小窯、老空區(qū)的分布及積水、聚氣情況等;⑤煤層的自燃傾向。認真研究這些地質因素，找出規(guī)律，制定有效的防治措施，對指導煤礦安全生產具有十分重要的意義。

　　1 冒頂事故與地質環(huán)境

　　據統(tǒng)計，福建省煤礦在1997～1999年間發(fā)生冒頂事故72起，死亡84人，占事故總起數和死亡總人數的62.1%和50.3%。是福建省煤礦的第一大類事故。因此，開展地質環(huán)境的研究，制定科學的頂板管理辦法和冒頂事故的預防措施是福建省煤礦安全管理的重點。

　　(1)冒頂事故的地質因素分析。據統(tǒng)計，福建省煤礦易發(fā)生局部冒頂事故的主要地點有：頂板破碎、層理發(fā)育易脫層及偽頂發(fā)育的回采工作面和煤巷;煤層厚度變厚點、急傾斜煤層和煤質松軟的回采工作面和切眼;見煤點和過斷層破碎帶的掘進工作面;采空區(qū)附近等?？v觀這些冒頂事故發(fā)生的地點，都與地質因素有關。

　　福建主要含煤地層屬二迭系下統(tǒng)童子巖組，由細砂巖、粉砂巖、泥巖和煤組成。主采煤層的頂板多為泥巖，少數粉砂巖。偽頂發(fā)育且不規(guī)則，巖性為泥巖或炭質泥巖，呈鍋底狀、透鏡狀等不規(guī)則狀，大小不一，其完整性和穩(wěn)定性差。直接頂多為泥巖、粉砂巖互層，層理發(fā)育，強度差，受后期構造影響，裂隙發(fā)育，采動后易形成“人字劈”等。許多案例證明，若不及時支護或支護質量低劣，往往造成冒落傷人事故。童子巖煤系形成之后，受燕山期構造運動改造，褶皺、斷層、裂隙異常發(fā)育。褶曲的軸部、斷層破碎帶等部位巖石破碎易發(fā)生冒頂事故。

　　據某礦統(tǒng)計，百米之內竟有幾十條大小不一的斷層，有頂斷底不斷。如某礦“5.11”頂板事故，就因為采煤工作面頂板存在“隱形”斷層，回柱時又沒有打密集柱切頂，造成冒頂死亡3人的重大事故。

　　(2)冒頂事故的防治措施。在加強地質因素研究的基礎上，認真編制“三書”，詳細闡述頂板的巖性――強度，完整性，層理，裂隙發(fā)育程度、發(fā)育方向;預測煤層厚度、傾角的變化，構造情況，采空區(qū)的分布范圍等;建議生產部門選擇何種支護方式;加強現場管理，堅持“敲幫問頂”制度，發(fā)現預兆，及時整改，即可有效地預防冒頂事故的發(fā)生。

　　2 瓦斯窒息事故與瓦斯地質

　　福建省煤礦均屬低瓦斯礦井，但近年來因瓦斯造成的窒息、中毒事故卻頻繁發(fā)生，據統(tǒng)計，1997～1999年間，福建省煤礦共發(fā)生瓦斯事故36起(其中重大事故7起)死亡51人，占事故總起數和死亡總人數的30%和30.1%。因此，開展瓦斯地質研究工作對保證煤礦安全生產，杜絕重大瓦斯事故的發(fā)生，具有十分重要的意義。

　　(1)瓦斯事故的地質因素分析。瓦斯是礦井內有毒、有害氣體的總稱。福建省煤礦瓦斯成分主要是CO、CO2、和CH4等，由于這些有毒、有害氣體的局部積聚，造成中毒或窒息事故。據統(tǒng)計，福建省煤礦瓦斯事故發(fā)生的主要地點有：褶曲軸部和壓性斷層，火成巖侵入體附近的工作面和采空區(qū)，圍巖透氣性差的盲巷，深部開采的下山等。

　　(2)瓦斯事故的預防措施。福建省煤礦雖屬低瓦斯礦井，但重大事故比例高(約占20%)，因此應加強對瓦斯事故的預防，防止重大事故發(fā)生。一是要正確認識瓦斯的含義和危害性，在職工中普及瓦斯地質知識;二是要加強瓦斯地質研究，對影響礦井瓦斯聚集的因素進行綜合分析，找出瓦斯聚集規(guī)律，編制瓦斯地質圖，指導通風;同時加強現場瓦斯?jié)舛葯z測和通風管理，促進安全生產。

　　3 水害事故與水文地質

　　據統(tǒng)計，福建省煤礦在1997～1999年間發(fā)生透水事故7起，占事故總起數和死亡總人數的5.9%和9.6%，是福建省煤礦的第三大類事故。因此，開展水文地質研究對煤礦安全生產也是非常必要的。

　　(1)水害事故的地質因素分析。統(tǒng)計資料表明：福建省煤礦造成水害事故的主要原因有掘進巷道和回采工作面采通小窯、老空區(qū)，遇導水斷層或封閉不良的鉆孔突水，雨季的淹井等。福建省煤礦發(fā)生透水事故造成人員傷亡的絕大多數是小窯和老空區(qū)積水所致。由于井田內淺部小煤窯的非法超層越界侵入，溝通地表，致使大氣降水、地表水沿通道進入，聚積在采空區(qū)。若不注意水文地質調查，弄不清楚采空區(qū)的分布范圍、積水量及充水通道，使“探放水”無的放矢，極易導致工作面掘(或采)通老空水，釀成透水事故。

　　福建省童子巖煤系地層本身屬弱含水巖系，底部文筆山組泥巖起著隔離棲霞灰?guī)r的作用，含水層突水可能性較小。但若受斷裂構造影響，導水斷層可能與棲霞灰?guī)r接口或溝通，就可能導致突水。早期鉆孔封孔質量不好，積水多，采通鉆孔亦可能發(fā)生透水事故。

　　福建省煤礦區(qū)地處亞熱帶，溫濕多雨，年降雨量在1000mm以上，且多集中于4～8月份，占年降雨量的66.8%。雨季期間，若不嚴加防范，也可能造成淹井事故。如1998年閩北地區(qū)發(fā)生洪災，致使某礦被淹，造成幾千萬元的損失，因此，雨季“三防”不容忽視。

　　(2)水害事故的防治措施。水害事故的發(fā)生率雖然較低，但一旦發(fā)生所造成的經濟損失卻是巨大的，廣泛開展水文地質調查，對礦區(qū)范圍內巖層的含水性、各種構造的水文地質特征、小煤窯采空區(qū)的分布范圍積水情況、各鉆孔質量、當地的年降雨量等情況進行綜合分析，查明充水水源的通道，編制水文地質圖，指導防治水，使深放水工作有的放矢，才能避免水害事故的發(fā)生，促進安全生產。

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