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中圖分類號：TD76 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）09-0275-01

我國是世界第一大產煤國，煤炭在我國一次能源消費中約占70%左右，因而煤炭行業是關系我國國家經濟命脈的重要基礎產業。在所有煤礦災害事故中，尤以瓦斯事故為重，其中主要以煤與瓦斯突出以及由瓦斯超限而造成的瓦斯爆炸為最主要的表現形式。瓦斯災害已成為制約高效集約化開采技術發展和安全生產的最重要因素，常規或單一的瓦斯災害防治技術已不能滿足煤礦高效安全生產的需要，強化瓦斯抽采才是防止瓦斯災害事故最有效的根本途徑。針對我國煤層賦存條件復雜，瓦斯抽采率低的特點，提出利用井下水力壓裂技術和地面采動井抽采與常規的井下瓦斯抽采相結合的綜合瓦斯治理新思路。

一、瓦斯災害防治技術評析

（1）瓦斯治理存在的問題及解決思路

我國煤儲層構造復雜，且煤層多強烈變形，多數煤田煤體構造破碎嚴重，瓦斯抽采效果不佳，造成瓦斯治理困難。而且隨著采掘活動向縱深延伸，煤層瓦斯賦存以“三高一低”（高應力、高瓦斯壓力、高瓦斯含量及低滲透性）為主要特征，常規的瓦斯抽采技術難以發揮作用，抽采率低下，抽采效果不明顯，瓦斯事故仍時有發生，因此，采用強制增透的瓦斯治理和井上下聯合抽采的綜合治理措施勢在必行。目前，煤與瓦斯突出防治主要有開采保護層、水力壓裂和鉆孔抽采3種技術措施。根據規定，對具有保護層開采條件的煤層應優先開采保護層使煤層整體卸壓、消突；但對于不具備保護層開采條件的、單一、低透氣性煤層，在實施防突措施時，水力壓裂與井下常規瓦斯抽采技術相結合就顯的尤為重要了。

因井下瓦斯抽采須與煤炭開采工序相協調，很難保證在抽采瓦斯、降低工作面瓦斯超限壓力的同時還達到煤炭高效開采的要求，常造成抽、掘、采接替緊張，而且各種井下抽采方法或多或少均存在一定的局限性，如煤礦井下順煤層長鉆孔抽采效率高、成本較低，但順層鉆孔施工經常遇到卡鉆、噴孔等工程技術難題，尤其是在突出松軟煤層，鉆孔成孔率很低；穿層鉆孔抽采方法抽采效率高，但必須輔助開挖頂板或底板巖巷進行抽采設備布置和鉆孔施工，工期長、工程成本高；保護層卸壓抽采面臨著卸壓效果和工程施aし縵盞哪煙獾取6孛娌啥椴稍蚴且恢殖椴賞咚埂⒔餼雒嚎缶巒咚鉤弈煙獾男路椒ǎ涫┕ぴ詰孛校揮跋烀禾炕夭桑誆汕夭汕氨憧梢醞瓿桑笨梢粵脅汕霸こ欏⒉啥椴珊筒煽漲椴桑傭墑迪侄悅翰閫咚溝娜壇椴珊涂刂啤？（2）井下水力壓裂技術

分析認為水力致裂的機理主要為：通過高壓驅動水流壓入煤中原有的和壓裂后出現的裂縫內，擴寬并伸展這些裂縫，進而在煤中產生更多的次生裂縫與裂隙，以便更好地溝通天然裂隙，增加煤層的透氣性。煤礦水力壓裂技術分地面和井下2種，因地面水力壓裂因不夠靈活方便、成本高、壓裂效果不明顯而沒有推廣開來。針對不同煤層瓦斯地質條件編制不同的壓裂方案，實施不同的壓裂工藝，真正做到“一面一策”、“一孔一策”。該技術不同于煤層注水，在壓裂液中添加有一定濃度的表面活性劑，不僅可更好地濕潤煤體，而且可改變煤體的力學特性，更多地采排瓦斯。

（3）地面采動井

地面鉆井抽采采動煤層和采空區瓦斯是近年來逐步發展起來的瓦斯抽采新技術，是一種通過在采場地表施工垂直鉆井到煤層采動可能形成的覆巖裂隙帶或煤層內，通過預裂或者采動影響增強煤層的透氣性，從而使得瓦斯能夠盡可能多的經由煤巖體的裂隙網絡通道和鉆井直接抽采到地表，以達到降低回采工作面瓦斯涌出量，緩解瓦斯超限壓力和開發煤層氣的目的。地面采動井一般均可做到采前預抽、采動抽采和采空區抽采，“一井三用”；采前預抽主要用于采區回采前進行煤層氣開發；采動抽采主要是利用回采工作面對煤巖體擾動提高其透氣性的特點增強瓦斯抽采率、緩解通風壓力；采空區抽采主要是解決回采工作面推過后采空區瓦斯，以降低采空區瓦斯向回采工作面涌出的量，解決回采工作面瓦斯超限的難題。該方法是提前將預采高瓦斯煤層中的瓦斯進行釋放并加以利用，降低煤層中的瓦斯含量，從根本上解決煤礦瓦斯事故。

二、應用效果考察

（1）水力壓裂效果

1、根據資料查詢某煤礦某工作面某煤層滲透率由原來的0.06 m2/（MPa2?d）升至48 m2/（MPa2?d），提高了800多倍，鉆孔平均瓦斯抽采濃度超過45%，單孔純瓦斯流量平均0.1～0.37 m3/min，最大單孔瓦斯濃度90%，流量0.8m3/min，部分單孔瓦斯抽采總量到2.5萬m3以上。

2、在難抽采的230 m范圍內測定的全部煤層殘存瓦斯含量降到了8 m3/t以下，瓦斯壓力都降到了0.74 MPa以下，消除了工作面前方煤體突出危險性。

3、在壓裂影響范圍內對各工序粉塵含量監測發現，壓裂后割煤、鉆孔施工工序粉塵含量均有大幅度降低，最大降幅達58.18%，有效改善了工作面作業環境，降低了職業病害發生率。

4、與開采保護層措施相比，進行煤與瓦斯突出防治，在同樣條件下，井下水力壓裂技術每噸煤約10元左右，而開采保護層每噸煤需120元左右，約為開采保護層防突措施成本的1/10。

（2）地面采動井效果

根據資料查詢在某煤礦某工作面某煤層某工作面，采用了以地面鉆井為主，高抽巷、頂板抽放鉆孔為輔的工作面瓦斯治理措施。此次地面采動井主要抽采本煤層開采超前卸壓瓦斯和上鄰近層開采卸壓瓦斯，抽出的瓦斯濃度高、純量大，抽采最高濃度高達96%。瓦斯抽放量最大達32.9 m3/min，抽放濃度達50%～96%，瓦斯抽放純量為10～32.9 m3/min，8 d的考察期內共抽出瓦斯176 366 m3，抽采效果顯著。

三、結語

根據“防突工作堅持區域防突措施先行、局部防突措施補充的原則”，明確提出利用井下水力壓裂技術和地面采動井抽采與常規的治理井下瓦斯抽采相結合的綜合瓦斯治理新思路，得出如下結論：

（1）條件允許的情況下，應優先采用強制增透的瓦斯治理和井上下聯合抽采的綜合治理措施。

（2）不具備保護層開采的單一、低透氣性煤層進行區域瓦斯治理時，應優先選擇煤礦井下水力壓裂措施。

（3）煤礦井下定向壓裂增透消突成套技術不僅成本低廉，而且可有效提高瓦斯抽采率，降低煤與瓦斯突出和煤塵爆炸危險性以及降低防突措施工程量，改善井下作業環境。

（4）地面采動井瓦斯抽采技術可做到“一井三用”，可從根本上達到降低回采工作面瓦斯涌出量，緩解瓦斯超限壓力和開發煤層氣的目的。

作者簡介：張正權（1970～），男，助理工程師，現任貴州水城礦業股份有限公司汪家寨煤礦通風工區區長。

參考文獻

〔1〕國家煤礦安全監察局.防治煤與瓦斯突出規定?讀本〔M〕.北京：煤炭工業出版社，2009.

〔2〕蔚遠江，楊起.我國煤層氣儲層研究現狀及發展趨勢〔J〕.地質科技情報，2001，20（1）：56-60.

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煤礦井下的工作環境與地面工作環境相比，存在較多危險，一旦發生煤礦事故就會造成人員和經濟的損害。近年來我國煤礦事故頻發，對事故原因進行分析發現其真正的原因是不良的煤礦井下通風。為了提高井下作業的安全性，保證煤礦安全生產，需要做好井下通風工作，完善通風系統，有效預防潛在的災害和事故。

1 煤礦井下通風的重要作用

1.1 除塵

煤礦井下的工作空間十分狹小，而且在煤礦挖掘施工時會產生大量的礦塵，當礦塵濃度達到一定程度，就會對井下工作人員的身體健康產生威脅，而且礦塵過多還存在嚴重的安全隱患，一旦發生災害，就會對礦工的人身安全造成危害。煤礦井下通風可以有效降低礦塵的密度，減少對工作人員的影響和災害發生的幾率。

1.2 排毒

煤礦生產在井下作業，施工現場存在很多有害物質，包括毒性較大、有爆炸性甚至有窒息性的氣體。井下通風能夠稀釋有害氣體的濃度，為礦井提供更多新鮮的空氣。而且，礦工在井下作業需要的氧氣要比正常環境下高20%，只有保證井下的良好通風，才能創造安全的工作環境。

1.3 降溫

煤礦井下的溫度會隨著礦井挖掘深度的增加而逐漸升高，而且井下本來就存在一些熱源，礦井下的高溫會影響工作人員的工作效率和身體健康。所以在井下采取有效的通風措施，增加風量，可以有效降低井下氣溫，保證礦工身體安全，減少煤礦事故發生。

1.4 控制瓦斯泄漏

煤礦漏風通道兩側的風壓差異較大時，在煤礦采空區會發生瓦斯泄漏的現象。井下通風能夠減小礦井內外風壓差異，防止瓦斯涌出，從而降低煤自燃事故的發生。

1.5 控制發生火災時的井下風流

煤礦井下一旦發生火災，就會對施工單位和施工人員帶來不可預計的危害，拖延施工進度，產生巨大的經濟損失，造成不良社會影響。井下的通風能夠控制風流和煙流，表現為礦井內局部或全部反風和風流短路，對井下風流的有效控制能夠防止火災波及范圍的擴大，保護救災安全通道，從而使救災人員能夠有好地應對事故的發生。

此外，煤礦井下通風還能夠對瓦斯泄漏、礦塵、火災等事故的發生起到一定的預防作用，煤礦井下良好的通風系統是災害防治的重要措施。

2 煤礦井下不良通風系統與發生災害的關系

對近年來發生的煤礦井下事故進行統計分析發現，大多數災害事故是由不良通風造成的，不良的井下通風系統有三種情況：通風系統不穩定、通風系統缺乏時效性、對通風系統管理不嚴，下面對其與災害發生的關系進行具體分析。

2.1 井下通風系統不穩定與災害發生的關系

有些煤礦井下出現的問題包括：沒有采取控制風流的有效措施，沒有設置分區通風的區域，不重視對風橋的設置，應該密閉的區域沒有建密閉墻。有些小礦井，只有單獨和部分通風設備，根本無法滿足井下正常通風的要求。通風系統不穩定會造成循環風、短路風、串路風和盲巷區的出現，如果瓦斯泄漏，就會發生災害。

2.2 井下通風系統缺乏時效性與災害發生的關系

通風系統的時效性是一個十分重要的性能。井下的風量和風壓不是固定不變的，所以進行通風系統對風的控制也要相應不停地變動，一旦通風出現異常，井下相關工作人員需要準確作出判斷并及時采取有效措施，如果缺乏時效性，就會導致風流短路或的瓦斯涌出聚集，從而造成不良影響。

2.3 井下通風系統管理不嚴與災害發生的關系

部分煤礦單位的管理機制不健全，相關管理人員缺乏專業知識，認為井下通風僅僅是簡單的向下送風，造成井下炮灰長期積聚，有害氣體超標，礦工在施工時很可能出現缺氧情況，不利于煤礦的井下作業。而且，一些煤礦單位沒有科學設置針對有害氣體的監控傳感器，不能及時察覺問題的發生。由于對進行通風系統管理缺乏嚴密性，可能產生井下漏風的安全隱患，從而釀成災害。

3 煤礦井下通風對災害的預防

3.1 煤礦井下通風災害預防的原理

煤礦井下發生的災害有兩種類型：瓦斯爆炸和有害氣體導致的人員中毒事故。為了創造井下安全的工作環境，保證施工現場具有充足的新鮮空氣，有效沖淡有毒物質，煤礦井下必須設置良好的通風系統和設備，改變風流方向，使風流按照規定方向流。同時能夠將舊巷和采空區的有害氣體排出，防止事故的發生。

3.2 煤礦井下通風對災害的預防作用

瓦斯爆炸會對煤礦施工單位和井下作業人員造成嚴重的不良影響，以煤礦井下通風對瓦斯爆炸災害的預防為例，具體說明井下通風對災害的預防作用。

瓦斯爆炸必須同時具備的三個基本條件是：第一，瓦斯濃度在爆炸界限內，在空氣中的濃度達到5～16%；第二，瓦斯與空氣的混合氣體中氧氣的濃度超過12%；第三，足夠能量的火源，即能引爆瓦斯，溫度達到650℃。只要控制其中一個條件即可有效預防瓦斯爆炸事故。在煤礦井下實際的施工現場中，一般輸送到井下的新鮮空氣含氧量在20.9%左右，同時還需要保證礦工的正常呼吸，所以不能降低空氣含氧量，可以利用井下通風對另外兩個條件進行控制。

3.2.1 控制瓦斯的濃度。煤礦井下通風不良或者風量不足，就會使瓦斯濃度升高，一旦達到引發爆炸值，就會發生事故。而正常的通風能夠增加井下風流的流動性和風量，帶走混合瓦斯的氣體，沖淡瓦斯濃度，預防事故發生。

3.2.2 杜絕火源。井下的火源存在較多，雖然可以對主要火源井下實施人為管理控制，但是如果對施工設施管理不善，就可能出現失爆，金屬摩擦、碰撞產生火花或溫度過高造成物體自燃等現象，都會引發瓦斯爆炸。雖然火源控制不易，但是良好的通風能夠降低礦井內溫度，吹滅小火源。同時，施工單位井下作業必須明確禁止火種的使用，嚴格要求下井的礦工攜帶火種或引發火源的物品，為井下作業的安全性提供保障。

4 加強煤礦井下通風預防

煤礦井下發生災害事故，施工單位和相關人員會對事故發生的原因進行分析，并提交事故報告，但是這類分析并沒有找出發生災害的本質原因，缺乏實際效用和針對性。煤礦生產施工單位對進行通風系統重視不足，對基本設施設備的投入不足，或者只是單純增加檢測設備，比如增加了監控檢測儀器的數量，但是檢測的作用十分有限無法有效解決問題，對井下環境的人為監督檢查缺乏連續性和完整性，所以仍無法避免災害的發生。

基本的煤礦井下通風系統十分簡單，井下的風點量少且布局合理，選擇簡單的通風方式，但是這種通風系統能夠滿足井下施工的要求，可以穩定控制井下的風流，提高災害防御能力。通風不良會對煤礦生產造成安全隱患，是一些事故發生的根本原因，所以施工單位必須加強對災害的通風預防工作，保證井下施工的安全性，堅持以人為本，為礦工的身體健康著想，對原有通風系統加以改造和完善，充分發揮井下通風系統的作用，減少災害發生的可能。

5 結束語

綜上所述，煤礦井下的通風對改善井下的施工環境具有重要作用，能夠有效預防井下災害的發生，施工單位必須重視對井下通風系統的建設，以保證井下工作人員的人身安全，提高煤礦生產的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]省強，呂友軍.煤礦井下通風災害預防研究[J].內蒙古煤炭經濟，2013，13（05）：151-152.

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婁底市煤炭資源分布廣泛，享有“江南煤海”之美譽，約占湖南省煤炭總儲量的三分之一，2011年全市煤礦開采企業全年產原煤1375.3 萬噸，首次突破原煤銷售產值百億元大關，采煤業的持續發展，為婁底市經濟建設做出了巨大的貢獻。目前婁底市保留礦井248對，近年來，隨著社會、經濟的發展，社會需求對煤炭資源依賴程度越來越高，由于婁底市多年來的粗放性、高強度開采、生態保護卻未同步進行，導致生態破壞嚴重，打破了地質環境的原有平衡， 使地質環境所受影響和壓力日漸明顯， 環境保護和災害的防治等有關問題愈加突出，引發了一系列社會問題和其它環境問題[1]。煤礦地質環境災害的多發性是制約婁底市經濟建設的主要因素之一， 如何能有效地反映婁底市煤礦地質災害特征、災害的誘發因素及如何防治婁底市煤礦地質災害， 是目前地質工作者較為突出的一個研究課題。

1 婁底市煤礦地質災害類型

婁底煤礦地質條件復雜， 因此煤礦遭受的自然災害種類也很多， 主要有開采沉陷地質災害、滑坡、瓦斯爆炸、瓦斯突出、礦井突水、采礦廢棄物污染和水土流失等， 嚴重的危及到礦山正常生產和人民生活。

1.1 開采沉陷地質災害

開采沉陷是指地下有用礦物采出后，開采區域周圍巖體的原始應力狀態受到破壞，應力重新分布，以達到新的平衡，在此過程中，巖層和地表產生連續的移動、變形和非連續的開裂、冒落等破壞現象。

在婁底丘陵山區，開采沉陷導致地表塌陷和裂縫，將誘發山體滑坡。而在村莊下方采煤，由于地面不均勻沉降，致使民房出現不同程度的裂縫、傾斜，甚至倒塌，從而危及村莊居民的生命和財產安全。同時，開采沉陷會破壞地下水源，這表現在兩個方面：一是為了防止礦坑涌水而進行的頂、底板疏水，使頂、底板承壓水減少，地下水位下降；二是開采后采空區塌落，使上覆地層產生位移，產生導水裂隙，破壞各隔水層。據有關資料統計，婁底市因地下開采誘發的地面變形極為嚴重，截至2011 年底，全市共產生塌洞（坑）約15000 處（個），全市采煤塌陷地面積累計達到5200余畝，地裂縫22 條，地面沉降現象極為普遍。煤礦地面變形以冷水江、漣源及婁星地段最為集中，雙峰、新化局部發育。據統計，冷水江市共有采空區17500 公頃，占全市總面積的三分之一，其中采空區地面塌陷有4000 多處，受損面積2900 公頃，造成1500 多棟房屋開裂，受災人口達7000 余人[2-3]。

1.2 滑坡

煤礦的開采、矸石的堆放破壞了斜坡的原始平衡，是產生大量的滑坡、崩塌災害的重要誘導因素。據不完全統計，婁底市每年此類災害造成的經濟損失以數百萬元計。如冷水江市城西南約1.5km 處的浪石灘滑坡，1987年以來，浪石灘之上的侯家嶺山體向南東（資水河床） 緩慢運動。同時，伴生地陷裂形變滑坡后緣形成一條長約2000m，寬5～100m，可見深度5～12m的大規模地陷裂帶；嚴重危及冷水江市的安全，并對數家大中型廠礦和湘黔鐵路構成威脅。

地面的塌陷不僅破壞了城鎮和鄉村建筑物、交通和水利工程設施等，而且改變了土地條件及其資源價值，使得大面積的土地喪失使用性。如新化縣溫塘崩巖山1942 年由于采煤活動淘空坡腳，使斜坡失穩，懸崖崩落造成12 人死亡和20 間民房全毀；煤礦排放的廢渣常堆積在山坡或溝谷內，這些松散物質在暴雨誘發下，極易發生水土流失。煤礦開采引起的塌陷區改變了區域的地表水系格局，破壞地表覆蓋和山體，加劇水土流失，大量破壞了地表植被和坡面山體，和松動的土壤、巖屑極易遭受侵蝕，因此造成的土地破壞、農田被壓、河流淤塞和交通受阻等問題突出。全市各類煤礦造成水土流失面積約10667 公頃，水土流失總量約64 萬m3，其中農地流失占28%，林草荒地占72%。

1.3 瓦斯爆炸與瓦斯突出

煤礦瓦斯是在煤炭開采過程中，從煤層或圍巖中涌出的各種有害氣體的總稱，其主要成分是沼氣。瓦斯爆炸是一定濃度的沼氣在引火源的作用下產生的激烈氧化反應，爆炸產生的高溫、高壓氣體可以造成人員傷亡和井巷、設備的嚴重破壞，并會揚起煤塵，形成連續爆炸，隨之產生大量的一氧化碳，引發人員的繼續傷亡，是煤礦事故中破壞性很強的重大災害事故，如婁底市1993年晏家煤礦發生一起瓦斯爆炸事故，死亡22人，巷道摧毀嚴重，現場慘不忍睹。

另外婁底市保留248對礦井中，突出礦井128對，占礦井總數51.6%，災害非常嚴重，可以說瓦斯突出事故婁底市煤礦“第一殺手”，如2005年資江煤礦發生一起特大煤與瓦斯突出事故，死亡40多人，突出煤量達1000多噸。隨著婁底市煤礦開采深度的增加，采掘強度的加大，突出災害程度越來越大。無論是從經濟上看，還是從人民的人身安全來看，瓦斯災害的防治都是刻不容緩的[4]。

1.4 礦井突水

煤礦突水事件在煤礦生產中也是常見的， 并且直接影響煤礦的生產、效益和安全，具有來勢迅猛、瞬時涌水量大、損失巨大的特點，目前已經成為影響婁底市煤礦安全生產的重大關鍵問題之一。如2008年冷水江市金勝煤礦突發涌水，死亡6人，事故非常慘重；另外婁底市晏家鋪礦區一些煤礦井下存在大量溶洞水，且礦井大都是帶壓開采，嚴重制約煤礦安全發展。

1.5 其他災害

煤礦生產中的大量廢棄物，如煤矸石、礦井廢水的排放等也對周圍的環境造成了嚴重污染。還有抽放瓦斯、燃煙煤氣和煙塵污染等對井筒破裂所造成的損失是不容忽視的。由于煤礦地質災害誘發因素各不相同， 有些是開采過程中難以避免的， 如開采深度的增加， 使得地應力相應增大引起冒頂、片幫、底鼓； 有的是開采中忽視預防或開采不規范、管理不科學導致的， 如采空區不及時充填、廢渣廢水隨意排放、水文地質及構造不了解、巷道偏離、盲目指揮、違章作業、亂挖亂采等， 非穩定因素積聚到一定限度引發各種災害； 有的煤礦片面追求利潤或為擺脫一時的經營危機， 擯棄常規， 如開采保安煤柱、求近避遠， 結果會為后期發展埋下災害隱患。

2 預防對策

2.1 高度認識煤礦安全生產的重要性

各級黨委和政府要從思想上高度重視煤礦安全生產工作，要從維護人民群眾根本利益和改革發展穩定的大局出發，堅持以人為本，認真落實科學發展觀，正確處理安全與生產、安全與效益、當前與長遠關系， 牢固樹立安全第一和關愛職工生命的理念，真正把安全工作納入經濟社會發展的總體布局和政府工作的重要日程，進一步加強領導，落實責任，切實加強和改進煤礦安全生產工作。要堅持“安全第一、預防為主”的方針，逐步建立起安全生產的長效機制。

2.2 加強查明礦區地質狀況預防

地質狀況是產生各種地質災害的地質背景，人類采掘活動使致災速度加快，致災程度更為嚴重。因此，應查明煤礦區內新構造運動性質、特點及活動程度，尋找出活動構造或不穩定的復活斷裂，分析、認識各種地質災害產生的原因及分布規律，合理規劃煤礦區工程活動。認真開展礦區地質災害危險性評價，按地質災害類型謀劃未來可能發生的事故，并做好災害預測，制定防治方案，切實做好減災防災工作。

2.3 加強地質災害監測預防

地質災害監測的主要任務是監測地質災害時空域演變信息、誘發因素等，最大程度地獲取連續的空間變形數據，應用于地質災害的穩定性評價、預測預報和防治工程效果評估。地質災害監測是集地質災害形成機理、監測儀器、時空技術和預測預報技術為一體的綜合技術。隨著科學技術發展，監測技術日趨成熟，設備精度、設備性能都具有很高的水平，而地質災害的位移監測方法均可進行毫米級監測，高精度位移監測方法可以實現0.1mm精度。監測的方法也呈現出多樣化、三維立體化。由于采用了多種有效方法結合對比檢核，以及從空中、地面到災害體深部的立體化監測網絡，使得綜合判別能力加強，對促進煤礦地質災害防治能力有很大的促進作用[5]。

2.4 加強開采沉陷地質災害預防

礦區開采沉陷地質災害是相當嚴重的， 必須采取一些措施使開采沉陷地質災害減小到最低程度，達到預防減災的目的。礦區開采沉陷分布規律與許多地質采礦因素有關， 如煤層傾角、開采厚度、開采深度、采區尺寸、采煤方法、松散層厚度等。不同礦區的地質采礦條件往往差異較大， 開采沉陷分布規律亦有區別。因此， 各礦區應積極進行開采沉陷預測預報，在已開采區域科學布設地表移動觀測站， 定期、重復地測定觀測路線在不同時期內空間位置的變化，并對觀測數據及時整理和分析，總結出所在礦區開采沉陷導致地表移動和變形的下沉、傾斜、曲率、水平移動和水平變形的規律， 從而有效地預計、預報開采區域的地面塌陷狀況及設施的破壞程度。根據待采區域開采沉陷預計數據及其破壞程度，可綜合采用減緩地表沉降技術來減輕地表下沉和破壞。減輕地表下沉的有效開采技術主要有大條帶協調式全采法、冒落條帶法、充填條帶法、水砂充填法等， 同時地表有建筑物的可輔以地面建筑物維修加固。

隨著礦區煤炭開采范圍的不斷擴大，塌陷、破壞的土地日益增多，礦區土地的大面積塌陷，不但給礦區帶來嚴重的環境災害，而且使農田荒蕪，農民少地或無地，因此必須對采煤塌陷區域進行全面治理。治理時應根據現場的塌陷狀況及當地的自然生產條件對塌陷區域進行全面規劃，因地制宜，采用科學的治理措施。

2.5 加強瓦斯爆炸與瓦斯突出預防

為了防止瓦斯聚集引起的爆炸，首先要加強通風管理，增加有效風量，“以風定產”，降低瓦斯濃度，避免其達到某一濃度時引起的爆炸，各采區和各工作面都應該有獨立的進回風系統；其次應該建立健全瓦斯檢查制度，樹立瓦斯超限就是事故；對于井下使用的機械設備、電氣設備等還應符合《煤礦安全規程》的要求。

對于瓦斯突出的預防，礦井要嚴格執行“煤與瓦斯防治突出管理規定”，加強兩個“四位一體”綜合防突措施，優先開采保護層，強化“預測預報、抽采達標、管理有效”的瓦斯防治體系。

2.6 加強礦井水害預防

礦井水害主要指的是礦井涌水和老空透水，是煤礦重要的災害之一，不容忽視。因此對其預防要做到詳細調查、充分準備、細心觀察、堅決處理。首先要對井田周圍的老窯及采空區進行詳細的調查，將獲得的開采范圍、積水量、警戒線等數據準確地標注在圖紙上；其次要注意出水的征兆，當發現煤層發暗發潮、工作面溫度降低、巷道出現霧氣等出水征兆時，要及時采取措施轉移工作人員；第三在對井筒的位置選擇上要避開河床及受洪水影響的地段，為了防止河流及洪水灌入井下，要在工業廣場設置擋水墻、構筑防洪溝等設施。

3 結束語

煤炭作為婁底市的主要能源，隨著婁底市經濟的進一步發展和需要，資源需求越來越大，煤炭資源的開采向深一步發展，由此帶來的地質災害也將越來越嚴重。因此，我們必須充分認識到煤礦地質災害的危害性，采取有效措施對其進行預防和防治，保證婁底市經濟的可持續發展。

參考文獻：

[1] 劉梅，曾勇. 礦區開采沉陷地質災害與防治對策研究[J].江蘇環境科技，2005，18（3）：29-32.

[2] 國家環保總局.關于建設項目環境保護設施竣工驗收監測管理有關問題的通知[Z]. 2000.2.24.

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1.煤礦地質災害的研究背景

煤礦地質災害是指由于人類采煤生產活動而引發的一種破壞地質環境、危及生命財產安全，并帶來重大經濟損失的礦區災害。它是地質災害的一個分支，也是自然災害的重要組成部分。煤礦開采開煤棄石，加速水土流失，引發地表塌陷、山體滑坡；煤礦抽排水造成地下水位下降、礦區周圍地下水資源枯竭；地下開采誘發地震、巖爆、冒頂片幫突水、瓦斯爆炸、地面開裂及沉陷等；煤礦剝離堆土、尾礦廢渣堆積引起地表環境污染，及其失穩滑移造成嚴重的泥石流災害等，凡此種種，均是煤礦地質災害的具體表現。

2.煤礦地質災害特征及誘因分析

煤礦開采不像水利水電工程建設那樣，可以根據地質情況針對災害可能多發地段，采取“能避讓則避讓，能預防則事前預防”的原則進行避與防，大多數情況下采礦不得不在明知條件不好的情況下進行，從而易于產生和誘發各種地質災害，具體煤礦的災害特征如下。

2.1煤礦在開采過程中潛在的災害特征

①山體滑坡：煤礦的開采、矸石的堆放破壞了坡體的原始應力平衡，是誘導滑坡崩塌災害的重要因素。據不完全統計，每年此類災害造成的經濟損失以數億元計。

②地面沉降與塌陷：地面沉降與塌陷是煤礦開采后經常出現的一種地質災害。在煤礦的開采過程中，地下開采工程破壞了采空區圍巖的初始應力場，使采空區的巖石發生破碎、冒落乃至地表發生位移。另外。采空區不斷擴展和大量抽排地下水，造成采空區和影響區的地下水重新分布，形成大面積的降落漏斗，相應出現地表的沉陷。

③瓦斯突出：瓦斯可以在儲氣封閉系統中，以吸附或游離狀態賦存于煤層的孔隙、裂隙、縫隙之中，當地應力作局部平衡調整時，破壞儲氣封閉系統，使蓄積的氣體外溢釋放。在自然和人為的某種作用下，亦可造成瓦斯突出的爆炸、火災、人員中毒等災害。

④礦井突水：煤礦突水事件在煤礦生產中也是常見的，并且直接影響煤礦的生產、效益和安全。

2.2煤礦在閉坑后采場潛在的災害特征

由于礦山災害治理的短效性及不可預見因素的存在，故礦山閉坑后必然會留下災害隱患。露天采場閉坑后留下的潛在災害類型主要有滑坡、崩塌，這是由于露采后留下了高邊坡，雖然在坑底進行了一定的廢石回填，但留下高邊坡仍是不可避免的，特別是露采很深的情況下更是如此，這樣的邊坡在后期誘發因素的作用下很可能再次發生災害。

地下采場閉坑后留下的潛在災害類型有地面塌陷、地面沉降、地裂縫等，甚至也有因地面變形而誘發的山體開裂，繼而發生崩塌、滑坡等地質災害。這些災害的發生往往具有滯后性，即在開采期間不發生或發生得不徹底，尚未達到穩定狀態，待閉坑后一段時間內繼續發生或在特定的條件下突然發生。以上災害一旦發生，如果采場內已經進行了土地復墾，則復墾好的土地就可能因災害的發生而再次破壞甚至廢棄，造成本不應有的損失。

2.3煤礦地質災害的誘因分析

煤礦地質災害誘發因素各不相同，有些是開采過程中難以避免的，如開采深度的增加，使得地應力相應增大引起冒頂、片幫、脫盤甚至巖爆的嚴重地壓災害；有的是開采中忽視預防或開采不規范、管理不科學導致的，如采空區不及時充填、廢渣廢水隨意排放、水文地質及構造不了解、巷道偏離、盲目指揮、違章作業、私挖亂采等，非穩定因素積聚到一定限度引發各種災害；有的煤礦片面追求經濟利益或為擺脫一時的經營危機，擯棄常規，如采富棄貧、求近避遠，結果為后期發展埋下災害隱患；曾一度泛濫的民采風潮掠奪式的開采活動也對部分國有大中型煤礦造成嚴重干擾和資源、環境破壞。

3.煤礦地質災害的防治及生態恢復措施

3.1煤礦地質災害的防治措施

①加強地質災害宣傳教育，各級政府和有關部門應對防御煤礦地質災害工作予以高度重視，開展各種形式煤礦地質災害預測和提出防范措施。

②合理開發利用，加強地質災害防治管理工作，提高人們的環境意識，避免或減少煤礦地質災害事件發生。

③提高建筑物防災能力，減輕煤礦地質災害，在科學技術指導下，提高煤礦區民宅建筑材料和砌筑質量，增強地基、上部結構牢固性，提高民宅建設總體抗災性能，加強農民建筑隊伍的整頓和管理，因地制宜地對其施工負責人進行工程抗災知識重點培訓。

④建立通風系統，減少礦井瓦斯爆炸，無論國有、集體煤礦，還是個體小煤窯，都應嚴格遵守《煤礦安全規程》的規定，配足風量和實行機械通風、分區通風、上行通風，建立瓦斯檢查制度，及時處理超限和積存瓦斯礦井；禁止攜帶香煙及點火工具下井，在瓦斯礦井應選礦用安全型、礦用防爆型或礦用安全火花型電器設備，放炮前后進行瓦斯檢測。

⑤查明活動構造，規劃煤礦工程活動，做好減災防災工作。活動構造是產生各種地質災害的地質背景，人類工程活動使致災速度加快，致災程度更為嚴重。為此，應查明煤礦區內新構造運動性質、特點及活動程度，尋找出活動構造或不穩定的復活斷裂，分析、認識各種地質災害產生的原因及分布規律，合理規劃煤礦區工程活動。進行煤礦區地質災害危險性評價，按地質災害類型圈劃未來潛在地區，并作好災害的預測，制定防治方案，切實做好減災防災工作。

⑥因地制宜綜合防治，各種地質災害在空問地域分布上具有一定規律，因而不同災害類型區應制定相應的治理措施和施工標準，增加有形抗災、防災能力。工程措施要嚴格，生物措施也要同步發展，做到以生物措施為根本、以工程措施作先導的綜合防治。只有這樣，才能達到預期目的。

3.2煤礦環境生態恢復

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中圖分類號：TD76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-030-02

1 概述

在人類歷史上，采煤技術起步早，發展快，一直是一項與人們生活、生產息息相關的采礦技術。煤炭，作為工業的糧食，滿足著各行各業的動力需求。自18世紀以來，采煤工業不斷發展，為各國經濟發展起到了很好的助力作用，同時，也為人類社會的進步與發展做出了很大的貢獻。

然而，在另一方面，由于煤炭開采量的日益增長，開采深度的逐漸增加，一系列安全問題也逐步顯現。特別是近些年來，瓦斯爆炸、煤塵爆炸、礦井火災等煤礦事故在世界各地頻頻發生，給人們的人身安全及經濟安全均造成了極大的損失。事故慘劇的發生引起人們的普遍深思，由此，煤礦災害防控技術得到越來越多的關注，人們逐步意識到，煤礦災害預警預控技術，應該與煤礦開采業同步發展前進，也只有這樣，方能保證煤礦開采的過程中各類災害事故得到很好的預防，煤礦工人的人身安全以及國家、社會的經濟利益才能得到有效的保障。

煤礦通防技術，是針對煤礦中包括瓦斯、煤塵等在內的易燃易爆物質作出災害預報及防控的一項技術手段，通過這一技術的實施，非但可以對煤礦中各類通防事故起到很好的預防、控制作用，還可以建立起災害應對措施庫，為日后各類事故的預警預控起作出充分的準備。

2 煤礦通防災害事故分析

煤礦通防事故的頻頻發生，給國家、集體以及每個煤礦工作人員都帶來了巨大的損失，近些年來，通常發生的煤礦通防事故包括頂板事故，煤塵導致的事故，水災、火災事故，瓦斯導致的事故等等，任何一次事故的發生都不是偶然的，往往都是由于一系列人為或可控的自然因素所致。因此，倘若通過合理的分析，便可以對事故緣由進行有效的把握，從而有針對性的提出相應的預防及應對措施，有效降低事故發生率。

煤礦通防事故類型具有明顯的多樣性，然而不同的事故之間也存在著明顯的相似性，即所有事故均存在的偶然性，因果性，規律性，必然性，以及可預測性等等。

其中，偶然性是指事故在發生過程中以及發生后導致的后果的不可預知性，比如某些不安全因素長期積累，在某一不可預知時刻導致事故爆發；同時，同一類事故在爆發時的具體形式也是具有其偶然性的；另外，事故發生之后，其危機范圍以及導致的破壞程度等等，均不是事故發生前即可進行完全預測的。因此，對于煤礦通防災害的預警預控工作并不等同于在事故發生前即對其百分之百的預知，而是通過現代化的科學技術進行最大程度的預測，并將事故危害程度降至最低。

除偶然性外，煤礦通防事故還具有規律性、因果性以及必然性等特點。每次事故的發生終有其必然的原因，比如天氣因素，人為失誤等等，并且各類不安全因素所導致的事故類型也常常尤其對應的規律性，一旦某一類或幾類不安全因素被積聚，則事故的發生通常是不可避免的。因此，在事故的預警預控過程中，可以對事故的特征進行分析，通常情況下，只需對其某一環節進行截斷，便可以有效的對事故的發生進行避免。因此，這便要求我們對各類事故發生的起因及主控因素進行深入分析，把控事故發生線索，遵循客觀規律對煤礦通防事故實施預警預控。

3 煤礦通防災害預警技術

煤礦通防災害預警技術指的是在災害發生之前，對于大量前期發生的煤礦通防災害資料進行整理和總結，對該類事故的特點進行分析，并有針對性的對其進行分類備案，實現對災害發生前的提前控制、預防的效果。在該類技術的實施過程中，通常是利用數學建模的辦法，對事故的發生進行數值模擬，通過模型把握事故發生時的特點，依據這些分析提出相應的應對策略。在預警技術開展時，要首先通過前期分析對各類事故提出相應的預警指標，并依據不同的事故類型及危害程度設計不同的預警信號，并劃分預警等級。在事故發生之前，即可對事故作出不同級別的警報提示，從而對事故的發生起到有效的預報及防控作用，最大程度上避免了事故的發生，減少了因煤礦通防災害引發的各類損失。

3.1 煤礦通防災害預警準則

所謂預警準則，指的是對災害進行預報時的依據，只有制定了合理有效災害預警準則，才能在事故發生前做出科學的、規范的、準確性高的預報提示工作。在準則的制定過程中，首先要考慮的是相關的規定，即《煤礦安全規程》等，同時，也要借鑒其他的各類安全規程標準，綜合制定出相應的預警準則。

以“否決”為優先指標的預警準則為例。通常，此類情況下，總體的危害性評價位于評判標準的第二位，在進行實際評判時，兩者是綜合進行的。在對災害事故進行評判時，對照事故的各項指標，首先依據“否決”標準進行判斷，在各項判斷指標中，凡有某一類指標達到“否決”規定的判斷標準，則將該事故按照嚴重或較為嚴重定級。此后，再根據標定后的災害等級進行判定，若尚未達到預警標準，則無需進行警報警示，但仍需繼續進行數據搜索工作；若已達到預警標準，則必須進行相應不同級別的報警措施。

3.2 煤礦通防災害預警指標

如前所述，煤礦通防災害類型具有明顯的多樣性，因而其各自對應的通防災害預警指標也各有不同。仍以“否決”為優先指標的預警類型為例，預警指標通常包括首要的否決性指標，以及相應的一般性指標兩類。對于瓦斯爆炸事故、火災事故、水災事故等煤礦通防災害，否決性指標通常包括危害性氣體的濃度指標，即瓦斯濃度指標以及一氧化碳、乙烯的濃度指標等等；一般性指標則通常指的是對危害性氣體的判斷結果，即瓦斯爆炸事故危害性判斷結果，火災、水災所致事故危害性判斷結果，氣體流通系統標準化程度危害性判斷結果，等等。

3.3 煤礦通防災害預警方法

依據不同類型的煤礦通防災害預警指標，通過對多種煤礦數據資料的搜集，可以提出兩類相應的預警方法，即煤礦通防預警的靜態方法以及動態方法。兩種方法各有其明顯的優勢與不足，故在實際操作過程中，兩類方法分別進行，但所得預警結果又相互結合相互參考，共同完成煤礦通防災害的防控任務。

3.3.1 煤礦通防災害靜態預警方法

靜態預警是以分析、評判為主要工作內容的一類預警方法。通過對前期災害數據及災害資料的搜集整理，靜態預警需將這些數據與相應的判定指標進行對照，凡超出臨界值的事故類型，則判定其為高或較高的危險事故類型，并對其進行靜態警報提示。靜態預警方法在實際操作過程中簡單方便，適用范圍廣且結果直觀明了，但其也存在很強的局限性，即只能夠對當前的礦內狀況進行分析評價，而無法起到很好的預報作用，判斷作用強但實際預警作用不夠突出。因此，必須結合相應的綜合指標預測方法對煤礦通防事故的危害程度進行提前的動態分析及事前預測工作，及動態預警方法。

3.3.2 煤礦通防災害動態預警方法

與靜態預警方法中簡單的對照評判標準進行分析判斷不同，煤礦通防災害動態預警方法需要對一段時期中煤礦內的各類指標，如瓦斯濃度、一氧化碳濃度、通風程度等進行跟蹤分析，并依據曾發生過事故的多類指標與災害類型對應關系進行相應的判斷，從而在某類指標達到某危害程度時發出災害預測警報，從而實現災害的預警目的。由于資料搜集及使用均非一成不變的，因而成此類方法為煤礦通防預警的動態方法。

3.4 煤礦通防事故預警信號

煤礦通防事故類型多樣，其破壞程度也是不盡相同的。依據其各自的破壞形式，可將事故類型劃分為特別重大事故、重大事故、較為重大事故以及其他破壞性較小的事故類型。其中，各個級別的重大事故均具有較強的破壞性，往往對國家、社會以及個人的人身及財產安全造成極為嚴重的損失，一旦發現此類的事故潛在危害，則需要立刻采取相應的措施進行潛在危害排查。在對煤礦通防災害進行定級時，所依據的判斷因素是多種多樣的，個判定因素之間相互影響，彼此制約，方能得出最終的定級標準。目前，我國將事故危害劃分為四個級別，由重至輕依次為需立即采取措施進行處理的事故；在規定期限內需處理完畢的事故；要求需要進行處理的事故；以及雖在目前的狀況下可以接受，但必須進行追蹤監控，防止問題惡化的事故。并對給予了這四類事故不同的顏色警報，依次為紅色預警、橙色預警、黃色預警以及藍色預警。

4 煤礦通防災害預控技術

4.1 煤礦通防災害預控技術概況

預警技術的核心問題是對災害進行提前的報警，以對煤礦工作人員起到警示的作用。而相應的，煤礦通防災害預控技術則指的是在接收到不同類型的預警之后，人們所應采取的各類相關措施，從而對災害起到有效的控制效果。在預控技術中，針對不同級別的預警結果，需要對各類災難形式進行分析，如災害的發生類型，破壞對象，危害程度，等等，并對其提出一系列的控制措施。這樣，一旦發現煤礦災害發生的潛在可能性，即可立即采取相應的控制措施進行預防；或者，在災害發生之初，即對其實施控制措施，避免重大事故的發生。

煤礦通防災害的預控技術在實施過程中采取人工操作與計算機技術相結合的辦法，其中，計算機技術可以對各種災害警報進行充分準確的分析，并在應對各類災害預警是作出快速的反應，但是，由于計算機應變能力較差，面對災害的多變性，無法進行及時的措施結合或措施調整，故不能作為煤礦災害預控過程中的主要技術措施。而災害預控中的相關技術人員，特別是從事了多年此類預控工作的相關專家，他們對于煤礦通防災害的預控工作經驗豐富，實踐能力及應變能力強，在災害發生之初即可采取有針對性的有效措施，故而可以對災害進行有效的規避。這些技術人員及專家是煤礦通防災害預控過程中的主力成員。

4.2 煤礦災害預控對策庫

在煤礦災害預警的前提之下，預控技術提出不同類型預警結果所對應的預控措施，并將這些措施形成統一的對策庫，以便于事故發生時策略的快速調撥。

預控對策庫的建立過程不應簡單的無序進行，而應根據相關的制度標準，依據一定的原則建立。這些原則包括系統性原則、針對性原則、時效性原則、動靜結合原則以及可靠性原則等等。依據上述原則，方可開展對各類煤礦通防災害的防控對策提出。

以瓦斯爆炸事故為例，針對不同破壞程度的瓦斯爆炸事故，提出相應預控措施庫如下：

（1）對于安全類預警提示，無需進行預控措施。

（2）對于潛在危害指標正在上升，但尚未發生災害的預警提示，依據方式火災發生的原則，需嚴格控制高溫熱源，嚴禁明火及潛在火源，嚴禁使用易燃易爆原料，防止高溫、摩擦引發火災等措施。

（3）對于采取措施后，潛在危害指數下降的預警提示，應依據防止火災蔓延的原則，在適當的位置建立防火門，設立井上及井下消防器材庫，保持通風條件及通風措施運行良好等措施。

總之，針對不同類型的煤礦通防災害，需提出多種與之相對應的災害預控措施庫，為后期災害控制系統打下有效基礎。

5 結論

預防煤礦通防災害發生，進行相關的預警預報技術研究是十分重要且必要的。煤礦開采等相關領域在發展采礦技術的同時，更應及時跟進災害防控技術的研究，對于各種類型的煤礦災難實施有效的控制措施，從而避免事故悲劇的再次發生，為國家、集體利益及個人的人身安全提供科學、有效地保障。

參考文獻：

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中圖分類號 TD76 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0107-02

煤礦開采工程是保證國家工業、農業經濟發展，很多地方需要用煤，是必備燃料的一門重要工作，但在實際操作過程中，由于煤礦安全因素的不穩定性，對礦井員工及經濟方面都受其影響。煤礦工程在施工時，必須對通防災害預警預防等具體管理措施進行研究和加強應用，用以減少煤礦災害對煤礦開采工作安全性、工程進度、質量等帶來的不良影響。煤礦的開采難度大，其在煤礦開采過程中，合理規避風險是滿足安全施工及降低成本的重要指數。

1 煤礦開采工程

煤礦因礦在很深的地方，有不同的作業面，有露天煤礦開采，需要一定的煤層賦存條件，如煤層要厚一些，埋深要小一些，需要煤礦開采的單位或個人有充足的初期投入資金等，如不能滿足這些條件，一般采用井工煤礦開采，按兩個以上的井筒，找到煤層后，在煤層或煤層附近的巖層中掘進巷道，形成生產、通風、運輸等系統，然后進行生產。因為在系統形成的過程中可以出一部分煤，這樣礦井就可以滾動發展。井工煤礦開采的煤礦較露天煤礦初期投入少，但安全管理難度大，生產條件差，生產規模也要小很多。煤礦開采主要依賴于煤礦的勘測和開發，通過預計煤礦開采的可行度，在開發中進行煤礦開采，可以獲得更大的經濟收益。

煤礦開采工程是一項極其復雜的工程。開采礦井，因受深度因素、地質因素、壓力因素、井程需求因素等等復雜因素的影響，煤礦開采過程也有著各種相當錯綜復雜風險因素，導致煤礦工程一直都是高風險行業工程。煤礦工程配套設施和建造方案比較成熟。但是對于新進入這個行業的，沒有經驗豐富的施工人員，往往會因為方案的失誤和配套設施的不完善，導致設備風險隱患的發生率增加。

2 煤礦災害

煤礦作業區是比較惡劣的環境，地下空氣不流通是很顯著的一個環境災害，并且不流通的空氣會積累一定程度的危險氣體，瓦斯是一種煤礦最常見可燃氣體，濃度達到一定程度（和氣壓等因素有關）遇到火源就會發生爆炸；再就就是煤塵，有很大一部分，在空氣中達到一定條件（濃度等因素）會發生粉塵爆炸，同時煤塵又是引起煤矽肺這種職業病的罪魁禍首；火災能夠引起瓦斯煤塵爆炸，同時消耗氧氣產生一氧化碳、二氧化碳引起人員中毒、窒息。煤礦開采過程中因客觀上的因素，導致煤礦開采過程產生危險的情況發生，使操作過程中可能發生操作人員或設施設備出現安全事故，這是煤礦開采工程在操作過程中必須面對的一個現實問題。煤礦開采工程安全風險因素是客觀存在的，面對煤礦開采工程風險只有采取有效措施來降低災害。

煤礦開采工程風險既有客觀的原因，也有主觀的原因，而且不同的煤礦開采風險形成的具體原因也不盡相同。煤礦開采工程環境復雜多變，對煤礦開采風險系數的增加產生重大的影響。在現實工作中，許多操作人員甚至管理人員都缺乏安全意識。安全意識的淡漠是煤礦開采工程風險產生的重要原因之一。煤礦開采工程中的風險不可避免，要有備無患的意識到。科學化、系統化、連續化地密切監視風險，做到煤礦開采工程風險發生時減少損失。

瓦斯氣是煤層的伴生氣體，只要達到一定的條件就會發生爆炸。其他金屬、非金屬礦山內瓦斯幾乎沒有，就不會發生瓦斯爆炸。瓦斯爆炸界限為5%～16%；當氧氣濃度減少到12%以下時，瓦斯混合氣體即失去爆炸性。但是，煤礦井下濃度永遠大于12%，否則人根本沒法作業。煤的生成過程中會有瓦斯產生，所以煤礦一般要投入大量資金、采取大量措施治理瓦斯，確保瓦斯濃度在1%以下。井下有大量的機電設備，稍有不慎，都能充作爆炸能量源。所以，防止瓦斯爆炸是煤礦安全工作的重中之重。

3 煤礦通防災害預警預防技術的應用

安全高于一切，首先，煤礦開采設備屬于特種設備，其安全應用設備教育能夠提高煤礦開采設備安全，和管理人員及作業人員的責任感和自覺性，是提高煤礦開采設備安全，管理人員及作業人員素質、保證安全生產的重要手段。其次，煤礦開采設備安全培訓教育能夠增強安全管理人員及作業人員的安全知識和技能。搞好煤礦安全生產工作對于鞏固社會的安定，為國家的經濟建設提供重要的穩定政治環境具有現實的意義。

防止瓦斯的積聚，防止點火源的出現，加強瓦斯的檢查和監測，要做好通風、換氣、嚴禁煙火。煤礦井下條件復雜，尤其是一些高瓦斯礦井或者瓦斯礦井的瓦斯異常區，管理難度大；煤礦管理難度大，井下作業現場面臨的條件復雜，操作人員素質低，煤礦由于行業的原因，勞動強度大，技術工人流失嚴重，普通操作人員文化水平、業務素質低，對礦井面臨的水、火、頂板、通防等災害往往“無知者無畏”，不能嚴格執行相關的操作規程和安全技術措施。

3.1 嚴格O計加強安全方案

首先就要看采煤工作面的通風狀況是否達到施工組織設計的要求，比如工作面的高度，采空區落矸后與煤壁形成的寬度是否符合工作面通風斷面積要求。其次，三防檢查中的防火檢查，主要檢查采空區是否有自燃的征兆，檢查方式是在回風巷道內查看或檢測一氧化碳濃度是否超過0.0024%；防塵方面主要看是否采取相應的降塵措施（如濕式打眼、煤壁預注水、噴霧降塵、凈化風流等措施）以及降塵效果；防瓦斯：主要檢查瓦斯的抽放情況，是否有瓦斯超限或局部超限現象，每班的瓦斯檢查是否到位，是否存在瓦斯超限作業等。

3.2 加強宣傳教育，強化安全意識

做好礦井通防災害預警預控技術工作，要提高認識，在思想上引起高度重視，把礦井通風質量標準化擺在突出位置，建立健全礦井通風質量管理體系，并充分發揮其作用。通過通防災害預警預控技術的培訓教育和安全技術水平的提高，能使煤礦開采從業人員掌握各種傷害事故發生發展的客觀規律，提高安全操作設備技術水平，減少設備的失誤，從而達到確保煤礦開采設備使用安全，保護自身和他人人身安全的目的。加強特殊工種管理人員和職工安全思想、業務培訓教育，提高全體人員綜合素質。

3.3 煤礦安全監測監控系統

煤礦安全監測監控系統是由監控傳感器、井下監測器、信息傳送器以及地面監控四大部分構成，具備防爆、防水、防塵、紅外夜視、低照度、高清晰等特點。可以用來測量煤礦中設備設施以及空氣成分的監測，以及報警。傳感器一般監控內容為瓦斯、一氧化碳、氧氣、溫度、風速、壓力、壓差、煙霧等指數，并將該信息及時反饋到地面監控，接受地面控制命令，該系統改變了傳統中煤礦行業盲人摸象的被動局面，很好地避免了可能的煤礦災害，是目前廣泛應用的先進技術。

4 結論

隨著煤礦開采技術的發展和國家對煤礦安全的重視，盡可能避免危險的事故的發生。現在國家相關管理部門提出了更高的煤礦的安全和環保的要求，加強要求對煤礦通防災害預警預控技術加大應用，煤礦災害風險系數則不會增加，可見研究煤礦通防災害預警預控技術對煤礦的安全工作具有重大意義。

參考文獻

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[摘要]本文在詳細分析楊莊礦水害因素的基礎上，介紹了高精度、自動化、網絡化及運行可靠的礦井水害監測預警系統的建立、組成及應用現狀，該系統的建立為探測潛在的煤礦水害隱患提供了強有力的分析和預警手段。

關鍵詞：預警系統，多參數動態監測，水害防治

水害是煤礦開采中常見的一種災害，一旦發生事故，往往具有突發性和極大的危害性，不僅影響生產、造成經濟損失，而且易發生重大傷亡事故。煤礦水害是制約我國煤炭行業健康發展的災害之一，嚴重威脅煤礦安全生產和礦工生命安全。隨著煤炭工業的迅速發展，煤炭資源開采深度及強度不斷加大，高產高效的生產管理方式對礦井水害防治安全技術的要求越來越高。

楊莊煤礦是一個水文地質條件極復雜的礦井，充水水源眾多，底板灰巖水、老空水、松散層孔隙水和地表水體均威脅礦井安全生產。開采范圍內有6個正在開采的小煤礦，這些小煤礦均在井田淺部煤層露頭處，開采楊莊礦遺留的殘余塊段。小煤礦水文地質基礎工作薄弱，一旦發生突水災害，將嚴重威脅楊莊礦財產和生命安全。如果在這個煤礦水害發生之前或初期能夠及時發現并采取措施，就能避免水害或減少水害的損失。

1 礦井主要的水患因素及防治措施

1.1 主要的水患因素

礦井可采煤層為3、4、5、6煤層，其中5、6煤為主要可采煤層，3、4煤為局部可采煤層。根據礦井水文地質條件，結合開采過程中礦井突水情況分析，礦井水害類型復雜，主要水害有：地表水、5煤頂底板砂巖裂隙及巖漿巖水，6煤頂底板砂巖裂隙水、太原組及奧陶系石灰巖巖溶裂隙水、斷層及裂隙帶導水、老塘水害及封閉不良鉆孔水害、相鄰小煤礦采空區水害。其中6煤底板灰巖水和5煤頂板火成巖水威脅更為突出。

（1）地表水體

楊莊礦井田河流水系發達,有雷河、閘河、老濉河,還有東、西和乾隆湖3個大的塌陷積水區，積水總量2180萬m3以上。小煤礦開采范圍處于塌陷積水區以下，河流邊緣，歷史最高洪水位+32.7m，存在汛期地表水體倒灌的可能。

（2）新生界松散層水

楊莊礦屬于新生界松散層覆蓋的全隱伏礦井，松散層孔隙含水層含水豐富，是農業灌溉的主要水源，淺部開采時均留設了防水安全煤巖柱。

（3）6煤底板太灰水

6煤底板太灰含水層，特別是上段1~4使礦井開采的主要含水層（段）由于其富水性較強，因與奧灰含水層有水力聯系，水量大，水壓高，對礦井安全生產危害較大。

（4）老塘水

地方煤礦基本上是在開采楊莊礦報廢采區的遺留煤柱,屬老區復采。由于采區封閉時間長，積水情況不清，一旦接近或揭穿積水區，將發生透水事故。

1.2 水害防治措施

針對楊莊煤礦的水患特點，結合有關規程規范和以往礦井防治水經驗，解決礦區水害隱患的措施的關鍵是：

（1）查明充水條件，采取合理有效的水害防治措施。特別是防治和杜絕小煤窯水害。

（2）建立健全礦井水害監測預警系統，做到對水害事故早發現、早預報、早防治。

2 礦井水害監測預警系統的建立

2.1 水害監測預警系統的提出

我們知道，煤礦水害是煤礦建設開發過程中，不同形式、不同水源的水通過某種途徑進入礦坑，并給煤礦建設和生產帶來不利影響和災害的過程和結果。如果在這個過程的初期能夠及時發現并采取措施，就能避免水害或減少水害的損失。隨著礦井的開采層位越來越深，礦井水文地質條件也變的越來越復雜，時常會發生礦井突水或透水事件，不但給礦工生命安全和國家財產帶來嚴重危害，而且地下水已成為威脅煤礦安全生產的重要因素。因此，對煤礦地下水的實時監測和預警、預報顯得尤為重要，對指導礦井生產和礦井水害的防治具有十分重要的意義。

經過調研，楊莊礦與西安科技大學合作設計了水文監測系統的總體方案，提出了建立一個以集團公司為高層、礦務局等二級實體為中層、各生產礦井為基層的多層次分布式水文多參數監測及水害預警系統,在整個集團公司建立統一標準的水文數據庫系統，實現水文參數的動態監測預警和網絡共享。

2.2 水害監測預警系統的原理

監測預警是指通過相關技術及儀器提前發現某一警素的隱患，并把該警情傳送至安全管理部門，經相關分析及判斷預報不正常狀態的時空范圍或危害程度，并采取相應防范措施。簡單的說，監測預警系統即是基于一定的預警原理，以期完成預警任務而建立的一套完整系統。

礦井工作面水害的形成和產生都有一個發展的變化過程，不同的階段都有其相對應的先兆。礦井水害監測預警系統是煤礦水害預測預報中的一項重要工作，是一種多信息監測突水條件產生、變化的系統。可以對控制和影響產生突水的關鍵因素進行實時監控和分析，對水害的發生進行預報和預警，提早啟動應急預案，從而避免突發性災害事故的發生。

根據楊莊礦的開采情況和小煤礦的分布情況，設立合理的水文觀測點及觀測量，采用先進的傳感器技術和數據通訊技術，以企業內部網為平臺，建立一個精度高、實時性強、運行可靠、自動化程度高，能夠連續長期測量并利用計算機分析、輔助決策的，適用地面及井下各種水文參數（水位、水壓水溫，管道流量，明渠流量等）的利用局域網進行數據傳輸的的水文監測系統，及時掌握地下水動態，保障煤礦的安全、正常生產。

2.3 水害監測預警系統的組成

2.3.1 水文監測點的設置

在傳統的監測方法中，對于井上、井下的水文觀測孔通常是采用人工測量記錄的方法掌握水位（水壓）的變化情況；對于管道流量、明渠流量的測量也是采用人工攜帶儀器進行實地測量的方法。這種監測方法不能隨時取得監測數據，而且借助人工來實現數據的記錄和管理，使得工作量極為巨大，不但容易出現錯誤造成管理上的混亂，而且采集數據的統計和分析十分繁瑣。水害監測預警系統會大大提高工作精度，減少繁雜重復的勞動。

水文監測點設置的原則：①能夠反映礦井的水文動態（水壓、流量、水溫）；②對有小煤礦透水威脅的部位進行重點監測；③能夠監測或計算出全礦井每條巷道的涌水量。根據以上原則在地面上設置4個水文長觀孔，井下設置2個水壓水溫觀測孔，10個明渠流量、水溫觀測點，如圖1所示。觀測點覆蓋了正在生產的3個水平，隨著四水平的開采，可以擴展觀測點。

2.3.2 水害監測預警處理系統

水害監測預警系統由硬件系統和軟件系統組成。系統的硬件部分研究內容主要有：傳感器、遙測分站、傳輸系統（無線及有線方式）和水文監測主站等；系統的軟件部分研究內容主要有：水文數據的實時采集、組織與數據庫建立、水文數據分析處理（如對數據進行校正、異常值分析、信息統計查詢、圖表的瀏覽打印等）、數據以及智能預測預警功能的實現。

1、硬件系統和軟件系統

礦井水害監測預警系統由硬件系統和軟件系統組成。系統的硬件部分主要包括傳感器、遙測分站、傳輸系統（無線及有線方式）和水文監測主站等；系統的軟件包括水文數據的實時采集、組織與數據庫建立、水文數據分析處理、數據以及智能預測預警功能的實現。

圖1 井下水文觀測點設置示意圖

2、水害監測預警系統體系結構

該系統采用物理三層結構，分別稱為數據采集層（各種監測分站），數據處理層（實時監測主站），水文數據庫及網絡層，如圖2所示。

該系統的三層結構中，可以采用組合的方式構成獨立運行的系統模式，能夠構建的系統模式如下：①基層系統；②基層系統+中層系統；③基層系統+高層系統；④基層系統+中層系統+高層系統。每種系統模式都可獨立運行。采用如此的系統模型使該項目的研究成果可以適應各種組織結構。

圖2 水害監測預警系統網絡結構圖

3、基層系統組成拓撲結構

該系統分為礦井井上和井下兩部分，采用樹狀星型網絡拓撲結構。井上部分為地面水文長觀孔的水位、水溫監測，地面水位水溫遙測自動記錄混合分站采集水位和水溫數據，通過GSM網絡將數據傳送到主站微機，進行數據處理。井下部分利用水文監測分站進行數據采集，通過環型以太網將數據傳輸到地面監測中心站，經過中心站的預處理存入水文數據庫中，采用多用戶的SQL-SERVER數據庫管理系統作為系統的開發平臺，利用水文數據軟件，通過局域網或廣域網就可對水文數據進行查詢、統計、瀏覽，使相關領導及專業技術人員能夠及時掌握水文動態，指導煤礦的安全生產。

2.3.3 水害監測預警系統軟件功能及實現

水害監測預警系統軟件由實時數據采集處理軟件和水文數據網絡軟件兩部分組成。實現水文數據的實時采集、組織與數據庫建立、水文數據分析處理、數據以及智能預測預警。

（1）實時數據采集處理軟件的功能

①數據的實時采集列表顯示；②數據的可視化處理，包括曲線、報表分析等；③智能預警功能，采用多參數綜合預警、極值預警、趨勢預警等。

（2）水文數據網絡軟件的功能

通過水文數據的網絡瀏覽、水文數據的圖形顯示及水文數據的圖形報表生成，使煤礦水文參數信息在企業局域網內實時和共享。

（3）高級目標

實現集團公司（高層）、煤業公司（中層）、生產礦井（基層）等多層次網絡互聯，按照分層架構設計系統結構，實現水文監測信息的集團公司內部共享。甚至推廣到全省信息共享。

2.4 水害監測預警系統特點

1、常規監測系統的弊端

隨著計算機技術的不斷發展及其在實際中的廣泛應用，處理礦井水文信息的思路和方法也在不斷更新。國內外監測設備與系統，從應用于煤礦安全生產的實際需要來看存在以下問題：

（1）國外產品針對的是常規的地下水監測，不適應國內煤礦企業防治水的要求；

（2）國內產品監測參數比較單一，有的只能測水位；

（3）測量范圍有限、精度不高；

（4）供電方式單一，不能方便的在野外惡劣環境使用；

（5）實時性差、無法滿足煤礦工作人員及時掌握地下水各種參數的變化情況；

（6）軟件分析處理能力弱、無法直觀的反映地下水水位變化趨勢，不能做到智能預測、預警。

2、本監測系統的特點

（1）可監測水位、水壓、水溫和水流量等有關水文的多個觀測參數，改變了傳統系統只能對地下水位進行監測的歷史。

（2）采用軟件自復位和硬件看門狗技術，系統在無人值守情況下能夠自動、可靠地運行；監測數據可通過通訊網絡自動傳輸到控制主機，也可以記錄于本地儀器內，本地儀器內存可以保存七千多組數據。

（3）分站監測數據可采用有線或無線數據收發裝置傳輸到主機系統，這樣既適用于地表地下水資源的監測預警，也適用于地下水資源的合理開發和有效利用以及礦井水害防治。

（4）設計實現了多參數水文動態監測智能預警系統軟件，該軟件對于采集的水文信息采用多種方法以表格、曲線、報表、圖形等方式實現數字的動態顯示和可視化輸出，并可以進行相應的編輯、打印等操作，方便了用戶的直觀查詢與使用。

（5）利用動態網頁技術實現了水文數據的網絡，實現了水文數據的實時共享，方便了各相關部門用戶的數據查詢。

（6）利用多參數實時數據進行超限分析，實現系統的實時綜合超限預警功能；提出了多測點、多參數條件下的極值突水預警方法；利用神經網絡技術可根據歷史數據預測水位的變化趨勢，實現趨勢預警，為礦區的水文動態分析提供了有力的控制與分析手段。

（7）綜合應用計算機科學、水文科學、神經網絡、電子技術、通訊技術、網絡技術和信息處理技術，建立水文信息資源動態管理模型。

3 水害監測預警系統的應用現狀

水害監測預警系統2007年在我礦投入使用以來，運行穩定可靠，應用情況良好，社會效益明顯。

（1）系統實現了數據采集自動化、數據處理自動化和數據的自動化。大大提高了管理水平。

（2）系統主站及分站，性能優良，安裝及使用靈活方便，能適應于礦井的惡劣環境，水位水溫傳感器、明渠流量傳感器、管道流量傳感器、水壓水溫傳感器具有較高可靠性和穩定性。

（3）系統提供的綜合超限預警方法、極值預警方法、趨勢預警方法實用性強，對礦井安全生產具有重要作用。

（4）使用該系統能夠及時掌握水文動態，提高了我礦水害防治能力，達到對水害事故的早發現、早預報、早防治。節約了大量人力、物力，對保障煤礦的安全、正常生產具有重要的意義。

4 結語

篇（8）

我國能源有70%以上取自煤炭，煤炭行業在國民經濟建設中占有重要地位，而煤礦災害的發生已嚴重制約煤炭工業的健康發展和社會的全面進步。煤炭開采不僅受到地面地質自然災害的威脅， 更嚴重的是還遭受井下各種災害的威脅，無論從災害的經濟損失， 還是從死亡的人數看，煤炭行業均占全國災害損失的 1/10 以上。

復雜地質環境是引發煤礦地質災害的主要條件，一般情況下，復雜地質環境的結構呈現多樣化的表現，地質內風險發育的機率非常大，不利于地質的穩定性。復雜地質很容易受到地層性能、外力、自然環境等因素的影響，發生破壞性較大的地質災害，嚴重影響了地質的穩定分布，同時增加了地表活動的風險性，體現了復雜地質的危險性。

1 復雜地質條件下的煤礦地質災害分析

復雜煤礦地質條件，是指巖漿巖侵蝕煤層嚴重，地質構造復雜，煤層賦存極不規律，呈雞窩狀，厚度變化大，多數不可采。因此，更好的開發利用有限煤炭資源，安全回收現有的煤炭資源，提高資源回收率，延長礦井服務年限，是煤礦技術管理的重要工作。

地層、巖相等構造中含有比較劇烈的運動，如：斷塊、沉積等，對原有的地質造成一定程度的沖擊，引起了明顯的地質災害。結合復雜地質的表現，此類條件下最為常見的煤礦地質災害進行分析。

1.1 地面塌陷

地面塌陷是煤礦地質中最常見的災害，地面塌陷的直接影響因素是采空區。煤礦采空區中，暴露了大面積的地質面積，干預了地面的穩定性，再加上采空區安全防護的水平不足，即會引起大規模的地面塌陷。煤礦復雜地質中的地面塌陷問題，還受到巖石力學的影響，如：振動、滲透，都是引起地面塌陷的主要因素。煤礦地質中的地面塌陷，存在很大的安全風險，對周圍的環境、土體以及生活區有明顯的影響，降低了地質結構的穩定性[1]。地面塌陷是煤礦地質災害中的主要表現，不僅破壞了煤礦安全開采的環境，更重要的是影響了煤礦開采的經濟效益，很容易引發風險事故。

1.2 煤與瓦斯突出

復雜地質條件下的煤礦開采，很容易發生煤與瓦斯突出的風險。此項地質災害發生在一定深度的煤礦開挖中，集中在斷層、褶皺等地層位置，煤與瓦斯突出風險發生時，有明顯的征兆，降低了煤礦開采的安全風險，可以保護人員安全。煤與瓦斯突出中，復雜地質條件是最主要的影響因素，也存在其他因素的綜合作用，增加了煤礦開采的風險性。

1.3 礦井突水及淹井災害

煤礦開采地層中的地質復雜，即可降低煤礦地層的穩定性，促使地層中出現諸多風險性因素[2]。例如：煤礦所處地層中，含有大量的斷層、巖溶等復雜地質，在多雨季節內，復雜地質在煤礦開采區囤積大量的水，導致礦井失去了正常的排水能力，形成了礦井突水及淹井的災害，嚴重威脅了煤礦作業的安全性。

2 復雜地質條件下煤礦地質災害的預防

工作面的地質條件從斷層多少、褶皺大小和數目、火成巖侵入情況等方面分解若干指標，劃分為簡單、較簡單、較復雜、復雜、極復雜五個類型，復雜地質條件下的煤礦地質災害，具有毀壞性的特點，結合復雜地質條件，針對煤礦地質災害提出有效的預防措施。

2.1 地面塌陷的預防措施

煤礦地質災害中，地面塌陷的預防措施，主要圍繞治理地表下沉、沉降等問題展開，合理保護煤礦開采的環境[3]。上文中表明，煤礦中地面塌陷的直接原因是采空區的影響，所以采空區，提出預防地面塌陷的措施，落實“采注采”的方法，先在煤礦作業區域中開采中窄條，用于充當煤礦工作面，全面控制地層巖石的變化，維護地表的平衡，在此基礎上，填充開采的窄條，預防采空區內的巖石發生斷層，確保采空區穩定后，再開采剩余的寬條部分，規避煤礦開采中潛在的塌陷風險。

2.2 煤與瓦斯突出的預防措施

煤與瓦斯突出中的預防措施，需要明確此類地質災害發生的征兆，如：煤礦地層構造紊亂、地壓過大、瓦斯涌出異常等，一旦煤礦開采中出現此類征兆，表明有可能發生煤與瓦斯突出征兆，此時需要采取治理措施，快速疏散煤礦作業人員，保護煤礦作業現場[4]。煤與瓦斯突出預防中，應該嚴格按照煤礦作業的規范安排開采工作，杜絕煤礦開采現場潛在風險。

2.3 礦井突水及淹井災害的預防措施

復雜地質條件下，煤礦礦井突水及淹井災害的預防措施有：（1）防：在復雜地質條件下，提前做好防水的工作，預防礦井突水災害，進而預防淹井災害；（2）堵：當煤礦礦井面臨強降水時，應加強堵水控制，以免礦井積水，提高煤礦現場的堵水能力；（3）疏：及時疏通煤礦礦井周圍囤積的雨水，采用疏導的方式將雨水引流到安全的地方；（4）排：在煤礦施工現場設置排水系統，主動排掉礦井中的水，保護礦井安全；（5）截：配合礦井堵水，將雨水攔截在安全的位置，避免雨水流入到煤礦現場。通過上述方法，提高煤礦礦井安全的管控能力，解決復雜地質條件對煤礦地質災害的影響。

3 結束語

復雜地質是預防煤礦地質災害的重點區域，因為復雜地質本身風險性高，所以增加了煤礦地質災害的預防難度。在預防復雜地質條件下的煤礦地質災害時，還要結合煤礦現場的實際情況，便于治理復雜地質條件中的災害，加強煤礦工程的保護力度，改善地質條件，以此來降低煤礦地質災害的發生機率，提高復雜地質的穩固性。

參考文獻：

[1]陳偉.常見地質災害預防措施[D].成都理工大學，2011.

[2]劉剛鋒.地質環境條件與地質災害危險性[D].長安大學，2010.

篇（9）

隨著經濟發展進程的加快，人類對煤炭資源的開采程度不斷加大，然而在煤炭的開采過程中伴隨的人為或自然因素引起的煤炭地質災害不斷發生，嚴重影響和制約了煤礦業的發展，給國家經濟發展和人民生命安全造成了極大的威脅。如何防治煤炭業的地質災害成了國家關注的重點問題，本文將詳細介紹了煤礦地質災害發生的特點和類型，并針對煤炭煤礦發生地質災害的原因做了進一步探討和研究，提出了相應的防治措施。

1 煤礦地質災害的特點

1.1 區域性

由于每個地區的地形、地貌、氣候、地理位置、地質結構等自然條件的不同，每個地區發生的煤礦地質災害也不盡相同。因此煤礦地質災害在分布上具有一定的區域性特點，它是每個特定區域自然現象的反映。例如：煤礦區礦井突發水災害主要發生在巖溶發育的區域；煤礦區巖溶塌陷主要發生在石灰石廣闊的區域。

1.2 群發性

煤礦發生地質災害是因為人們在開采煤礦的過程中破壞了地質環境的基本平衡，引起地質層的劇烈運動，從而引起的一連串的地質災害活動。地質災害并不是獨立存在的，總是在同一礦區或同一時間段形成的一個災害群，一個災害發生會引起很多災害發生。例如塌陷災害、煤層自然災害、井下突發水災害等很有可能同時發生。

1.3 衍生性

地質災害并不是單獨孤立存在的，各災害之間都有著一定的關聯性，一旦發生往往會引起一連串的反應，從而誘發一系列的次生災害，地質災害的衍生性極大的增強了煤炭地質災害的嚴重程度，并且災害一旦發生，其他環節是不可控制的。比較典型的例子：地面塌陷――地面裂開――破壞地面建筑物等。

2 煤礦地質災害的類型

2.1 山體滑坡災害

由于煤礦企業管理不善，在開采過程中隨意丟棄廢棄的煤矸石等雜物，日積月累，越來越多的雜物堆放在一起使地面支撐的平衡力受到破壞，容易誘發塌陷、滑坡等地質災害，據煤炭地質災害研究局統計分析發現，每年，我國因山體滑坡造成的經濟損失竟然高達數億元。

2.2 地面沉降災害

地面沉降災害是指地下煤礦被開采之后，原來的實心土地變成了空心，使開采區周圍的土地失去了原來的支撐力，這樣容易引起礦井周圍的地面和地下巖層發生移動、變形，進而造成地面沉降、塌陷災害等。在我國煤礦區，由地面沉降引起的地質災害非常嚴重。

2.3 礦井突水災害

在煤礦開采過程中，礦井突水造成的災害是比較普遍的，這是因為在進行井下開采活動時，井下巖層受到破壞，而使周圍大量的水受到礦山的壓力，通過斷層或薄弱層滲入到開采工作區中。水量大、水流快、損失慘重是一般礦井突水災害的特點，礦井突水災害已經成為煤炭地質災害的重大災害之一。

2.4 煤礦瓦斯爆炸災害

瓦斯爆炸是煤炭開采過程中發生的最常見最嚴重的地質災害。瓦斯是一種無色無味的氣體，通常情況下，瓦斯主要吸附或游離在煤層縫隙之間，呈一種封閉的系統存在，稍不小心破壞它的封閉系統就會引起煤炭瓦斯爆炸災害。在煤礦開采過程中，當煤層周圍的地應力受到破壞，煤層發生移動或斷層時，就會把瓦斯從煤層中釋放出來與空氣混合就會引起煤礦瓦斯爆炸。

3 煤礦地質災害的誘因

煤礦地質災害的誘因包括很多方面，下面總結了幾點：

3.1 很多煤礦企業在煤炭開采、生產過程中，片面的追求經濟效益，不顧開采工作工人員的安危，不嚴格遵循開采規則，采富棄貧、采易棄難，不遵循一定的開采工作順序，造成了后續煤炭開采工作的困難，甚至無法進行，另外也給后期的煤炭開采工作造成了安全隱患。

3.2 在煤炭開采過程中，開采工作人員不嚴格按照煤礦企業制定的各項開采規則來進行煤炭開采工作，另外煤炭開采工作人員缺乏對煤礦地質災害的認識，不清楚煤炭發生地質災害的嚴重后果，從而忽視了在煤炭開采過程中的預防工作，由于沒有防備心理，極大的增強了煤炭開采過程中煤炭地質災害發生的機率。例如，很多開采工作人員隨著不斷增加煤炭的開采深度，只顧開采更深的煤炭，而忽視了煤礦周圍地應力的改變，從而沒有采取有效措施和手段來處理，最終容易引發大面積的煤炭地質災害。

3.3 很多煤礦企業在開采過程中，對煤炭開采工作的管理不科學、不合理，使工作人員的開采工作不規范，由于煤炭企業不科學的管理和開采人員不規范的操作，容易引發煤炭地質災害。例如，煤礦企業在煤礦開采完之后沒有對采空區及時進行回填，管理人員不科學的盲目指揮，對生產過程中的廢水和廢渣沒有進行處理隨意安放等。

3.4 不同的地區，對于開采煤礦的標準是不一樣的，因此，在實際的煤礦開過程中，會出現各種問題，舉例來講，有些地區經常出現農民胡亂開采煤礦的現象。他們在實際的煤礦開采過程中，由于沒有安全意識方面的防范，經常會出現一些安全事故與問題。加上他們沒有資源與環境保護的意識，在實際的煤礦開采過程中， 很容易出現由于亂采亂開導致地區性的環境與資源破壞，直接給開采地區留下安全性的隱患。

3.5 在實際的煤礦開采過程中，很多煤礦開采企業在管理上存在問題，管理極為不規范，沒有形成相應的煤礦開采規章制度，導致后期煤礦事故的發生。舉例來講，有些煤礦開采企業對于地區煤礦開采完之后，沒有及時對于煤礦進行填充，加上管理人員盲目管理，盲目指揮，煤礦開導致的一些廢水、廢氣、廢渣無法進行排放。加上地質人員對于本地區的地質以及水位條件不甚了解，都是得煤礦災害的產生埋下了隱患。

4 如何防治煤礦地質災害

4.1 加強科學管理水平

煤礦地質災害的產生與有關部門的審查與管理力度有著密切的聯系，要想提高煤礦地質災害的預防力度，有關部門必須要做到以身作則，提高對于煤礦地質災害的預防重視程度，同時采取相應的措施，加強對于煤礦開采的管理力度。煤礦地質災害的產生是有著一定的規律的，都有著自身的自然屬性，同時它還有著偶然性的規律，因此，有關部門在對煤礦地質災害進行管理的過程中，應該對于這些基本的規律以及性質進行研究與了解。同時，加強煤礦地質災害的管理力度，嚴格規范當地有關煤礦開采企業的行為，對于地區性的煤礦進行合理的規劃與管理，禁止出現亂采亂挖現象。

4.2 弄清地質構造，健全煤礦通風系統

有些煤礦地質災害的發生是由于構造的運動引起的，例如斷層運動等。因此，查明礦區范圍內的構造情況，充分的掌握各種構造的特點、性質及活動的情況，在煤礦開采過程中，對其進行有效的預防，盡最大可能降低災害的發生。在煤礦生產過程中，無論是個人還是國家、集體的煤礦，都必須嚴格按照國家的規定，配備有效的通風系統和嚴格的瓦斯檢查制度，禁止工人在礦井中使用明火等，更好的保證礦井的安全生產。因此，做好煤礦地質災害預防，弄清地質構造，健全煤礦通風系統是極為關鍵的舉措。

5 結語

綜上所述，我國在煤礦地質災害預防方面積累了豐富的經驗，取得了重大的進展，但是，在實際的煤礦地質災害預防過程中，還是存在著很多的問題。作為煤礦開采企業以及有關部門，需要深入研究煤礦地質災害預防存在的問題，創新煤礦地質災害預防策略，為我國在煤礦地質災害預防工作的順利開展提供借鑒。

篇（10）

引言

地質災害是人類發展過程中不可抗拒的災難性事故，是對自然進行過度索取的惡性后果。破壞性地震、滑坡、礦井瓦斯爆炸等對人的生命健康造成巨大的危害，給社會帶來不可估量的經濟損失，是人類在謀求快速發展、追求利益過程中不容忽視的客觀威脅。煤礦企業只有科學地認識各種地質災害發生的規律，在開采過程中采取綜合有效地預防措施，才能盡可能的減少不必要的人員和財產損失，提高我國煤炭資源的開采率，促進企業的長遠發展。

1 礦井地質災害概述

1.1礦井地質災害的種類

礦井的地質構造是影響地質災害的關鍵性因素，在礦井的開發和建設過程中會打破地下原有的封閉環境，改變地質構造，造成安全隱患。地質構造受外界環境改變的刺激所產生的變化種類復雜，后果也不盡相同。以往的研究和實踐表明，地表移動、瓦斯泄漏和巖層滲水等是較為常見的礦井地質災害。

1.1.1 地表移動及覆巖破壞

較為常見的地下水位下降、地表裂縫和開采沉降均歸因于地下開采面積過大，在礦區范圍內，尤其是煤層淺埋區，大面積的煤層開采形成采場空間，會引起圍巖的原始應力變化，當圍巖所承受的應力超過它的極限強度時，就會發生位移、開裂甚至斷裂，造成覆巖破壞、產生地表裂縫等。雖然煤礦企業會對裂縫地區采取回填、土地復墾等措施，但很難恢復到地質構造變化前的效果，這不僅涉及到生態環境的破壞，更為地表水滲透提供了通道，埋下了安全隱患。

1.1.2 瓦斯與煤塵爆炸

礦井瓦斯是煤的生成和變質過程中伴隨產生的氣體，由以甲烷為主的各種有害氣體構成。瓦斯爆炸是一定濃度的瓦斯在引火源的作用下與一定濃度的氧氣發生的劇烈氧化反應。瓦斯濃度、氧氣的濃度以及引火溫度是瓦斯爆炸的三個條件，但三者的臨界值并不是固定不變的，受壓力及煤塵、混合氣體濃度和惰性氣體混入等影響，情況通常較為復雜。更為重要的是爆炸產生的高溫高壓，會促使附近的氣體產生極大的沖擊力，造成人員傷亡和巷道、器材破壞，其揚起的煤塵使之參與爆炸，形成連續爆炸，破壞力驟然提升。

煤塵爆炸是指煤礦生產中的各種礦物細微顆粒在一定條件下發生的燃燒或爆炸反應，在此過程中產生的CO等有毒氣體能導致人員窒息身亡。2014年遼寧省阜新礦業（集團）有限責任公司恒大煤業公司“11？26”重大煤塵爆炸燃燒事故即為慘痛的典型案例。

1.1.3 礦井水害

透水事故在近期發生的礦井災害中所占的比例有所提高，以礦井涌水和老空透水為主的水害事故不容忽視。大多數地方的煤礦均在煤層淺部開采，將井筒建在老空區或周圍有老空區的現象普遍存在，古老煤礦形成的老空區積水量很難預測，開采范圍也難以確定，極易引發透水事故。

1.2 礦井地質災害的特點

充分地掌握礦井地質災害的特點對有效預防事故發生、及時減小災害損失起到關鍵性作用。綜合來看，我國的礦井地質災害主要有連發、區域性強、可預測性等特征。

（1）連發性。生態系統具有明顯的聯動性，牽一發而動全身，某一方面出現變動必然會引發其他自然因素的改變，這個道理同樣適用于煤礦開采的過程中。當礦井的地下構造因開采而發生改變時，就會引發其他地質要素發生某種程度上的改變或破壞，這種連鎖式的改變達到一定程度后就會引發地質災害，且災害的種類極可能具有非唯一性，產生復雜的、連發性的地質災害。

（2）區域性。幾乎每個不同的區域都具有獨特的地質構造特征，其耐受性和受破壞程度通常具有較大的差別，因此，不同區域的礦井面臨的地質災害威脅不盡相同，由地區特性決定。

（3）可預測性。隨著科技的進步和我國科研能力的提高，相關部門關于地質災害的認知程度不斷加深，煤礦企業也從多種渠道獲得了有關知識和實踐經驗，對地質災害的預兆、形式等有了進一步的把握，不再單純憑借以往的經驗教訓，先進的科學設備得到了廣泛的應用，地質災害的可預測性表現突出。然而，由于地質結構復雜多樣，現階段仍難以實現全面的地質災害預防工作。

2 礦井地質災害的預防措施

2.1 減輕地下開采對地面影響的措施

為了降低地下開采對地面造成的不良影響，應對開采可能影響到的地質結構及其應力能力進行透徹的分析，并采取有針對性的措施加以預防。當地下開采面積達到一定規模時會對地面建筑及道路造成不同程度的損壞，也可能造成地下水疏干和耕地、坡地裂縫。

對于薄煤層和中厚煤層而言，雖然隨著上覆巖的成分、膨脹系數等變化其塌陷帶波及上部巖層所造成的裂隙高度會不盡相同，但其裂隙高度仍然是有限的。對于厚煤層來講，由于采取與薄煤層不同的開采方式，開采過程對巖層的破壞程度也明顯加強，基本上為開采厚度的2-8倍。裂隙沉降帶高度能達到不規則塌陷帶的2倍多，若覆巖層的厚度超過了以上數據計算的破壞影響高度，則地面可以免受波及，幾乎不會產生破壞跡象，否則，要充分考慮應對地面破壞的預防措施。然而，從煤礦企業的角度出發，即便是沒有影響，也應該制定科學合理的控制性預防措施。

2.2 預防瓦斯與煤塵爆炸的措施

2.2.1 防止瓦斯爆炸的措施

預防瓦斯爆炸可以從控制爆炸條件入手，防止礦井瓦斯集聚、避免接觸高溫火源。

對于預防瓦斯氣體聚積可以從三方面加以控制。首先，要加強礦井的通風管理，使瓦斯濃度保持在《煤礦安全規程》規定的濃度以下，在各工作面設置獨立的進回風系統，使瓦斯濃度在進風風流中不超過0.5%，回風風流中不超過1%，礦井總回風流中低于0.75%。其次，要建立健全瓦斯檢查制度，保證檢查的及時性和全面性，利用先進的甲烷檢查儀器對各用風地點的瓦斯濃度進行精準測量，發現隱患并及時處理，嚴禁超限作業。最后，從降低煤層及采空區瓦斯產生量的角度減低瓦斯濃度，采取瓦斯抽放的方式對含量大的煤層進行事先處理。

2.2.2 防止煤塵爆炸的措施

根據煤塵爆炸發生的特征，要從防塵和隔絕火源兩方面防止事故的發生。一是采用靜壓灑水的方式減少礦井中煤塵的懸浮量和產生量；二是采取全方位的火源隔絕措施，堅決禁止因摩擦等產生高溫火源。

2.3 礦井水害的預防措施

礦井水害不僅關系到煤礦企業的利益和員工安全，更關系著水資源的合理利用與保護，要給予足夠的重視。對于預防礦井水害，企業管理人員可以從以下幾個方面進行：首先，要摒除工作人員的保守思想，充分調動其工作熱情，灌輸礦井水害的相關知識，讓他們切身體會到礦井水害的危害，提高警惕。其次，要加強預先探測，明確分工和工作職責，對于相關崗位的工作人員要嚴格執行崗位責任制，保證探測工作及時進行，同時也要引進先進的技術和探測設備，確保獲得全面、準確的高質量探測結果，爭取將礦井水害扼殺在搖籃中。最后，要注意礦井選址和合理改造，在礦井選址的過程中要事先對水害的風險進行評估，結合工程的實際效果進行綜合考量，充分降低水害發生的概率。

3 結束語

礦井地質災害具有一定的復雜性和綜合性，危害等級高、防治較為困難，短時期內無法從根本上杜絕此類危害的發生。因此，煤礦企業要充分利用現有的科技和設備做好全面的預防工作，為辛勤的員工負責，為企業的發展負責，為百姓健康和人民幸福負責。

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中圖分類號：TD322 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）13-0240-01

煤礦巷道頂板事故指的是礦工在采煤的時候，頂板突然冒落，最終導致采煤人員傷亡、采煤設備損壞、采煤工程停止。一般情況下，根據煤體的強度以及煤體層理發育程度，確定斷面形狀以及支護形式。在實際生產過程中，巷道可能出現斷層，頂板容易松動或者破碎。因此，研究斷面形狀、支護形式對頂板事故的影響，可以改善巷道圍巖的受力情況以及變形情況，有效預防煤礦頂板事故。

1 煤礦掘進巷道頂板事故預防的重要性

安全是煤炭事業發展的基石，是煤礦順利開采的前提。煤礦一旦發生重大礦難事故，不僅會給社會帶來不良影響，更會給傷者家庭帶來打擊，給國家帶來損失，另外，事故的發生給企業帶來的負面影響不可預期，煤礦事故影響巨大。煤礦掘進巷道頂板事故是目前煤礦事故中死亡率較高的事故之一，對煤礦掘進巷道頂板事故必須給予相應的重視。我國是煤炭采礦大國，雖然在煤炭開采方面已經取得了一定成績，但實際上我國煤礦開展不論是開采技術上、還是開采設備上都與發達國家有著一定距離，并且煤礦開采環境較為惡劣，這都增加了煤礦事故預防難度。煤礦事故制約著煤炭企業發展，做好煤礦事故預防不僅是為了企業利益著想，更是為了施工人員生命安全著想，煤礦掘進巷道頂板事故預防具有重要意義。煤炭企業想要在未來的市場中站穩腳步，必須保證煤礦安全，煤礦掘進巷道頂板事故預防勢在必行。

2 掘進巷道頂板事故頻發原因

2.1 地質構造

中國地域遼闊，地質構造比較復雜，無疑增加了煤礦開采的難度，再者，煤礦的生產條件也決定了煤礦生產安全不能完全得到保障，危險系數比較高。調查數據顯示，我國的主要煤礦中，38%的煤礦處于非常復雜的地質環境中，相對來說地質比較簡單的只占據了21%。另外，在煤礦生產中，瓦斯在煤層中的含量較高，稍不注意，就容易引發火災。管網式的煤礦開采巷道空間布置，由使許多容易引發災害的因素聚集在一起，互相影響碰撞，更加容易造成重大煤礦災害的發生。

2.2 煤礦開采技術及管理方面的原因

當前，我國煤礦開采過程中出現頂板事故的原因除了圍巖地質結構復雜之外，還包括煤礦開采過程中的開采技術以及作業管理等多個方面的原因。筆者通過對近幾年煤礦巷道頂板事故發生的案例分析來看，在開采過程中導致事故發生的原因主要包括這樣幾個方面：①生產企業方因為注重利潤而忽視采煤作業過程中的技術管理。導致在作業過程中因為安全意識和安全處理不到位而出現頂板事故；②采煤作業過程中涉事單位沒有對采煤過程進行嚴格監督，沒有及時發現作業過程中存在的相關故障問題，從而沒有及時的對相關隱患進行處理，引發嚴重事故；③煤礦開采過程中沒有根據礦業管理部門的相關規定購置對應的采礦設備、安全設備等，留下了巷道頂板事故隱患。

3 掘進巷道頂板事故預防措施

3.1 技術方面

（1）做好煤礦掘進巷道地質預測和預報工作。在井下工作面移動之前，需要對巷道進行再次勘探，看是否存在比較特殊的地質構造或者異常的水文情況，確保沒有問題后才能夠進行巷道的掘進。

（2）做好煤礦掘進作業準備工作。在掘進作業開始之前，必須按照掘進地質說明書等相關地質資料編制作業流程。同時要做好巷道的支護設計，熟悉巷道支護施工的基本流程，以保障施工的質量。加強對于頂板變化的監測，運用收集的數據來預測頂板變化的趨勢，從而為接下來的生產提供科學的依據，頂板變化超過警戒值時立即停工，確認頂板穩定性之后方能繼續生產。

（3）對掘進施工作業人員進行嚴格管理。掘進施工作業人員作業前一定要經過學習培訓取得上崗證，了解作業工序與施工工藝，能夠嚴格按照規章操作；這樣不僅能保證施工工程質量提高施工效率同時也能避免和減少安全事故的發生。

3.2 管理方面

（1）嚴格制定管理制度礦方在對管理制度、作業要求進行制定時必須嚴格遵守《煤礦安全規程》、《煤礦設計規范》等相關規定，而不能說依據自己的主觀想法和以往的作業經驗，因為不同條件必須不同對待，務必使作業規程、作業措施等符合規定，更加的具有科學性，能對煤礦生產及安全更有幫。

（2）加強監督管理。礦方各個相關部門要以嚴謹的態度做好煤礦生產組織、調度協調和指揮管理工作，切實認真對業務保安責任制進行有效的落實，部門干部更要放下身段，親自進入生產現場進行觀察，對生產過程的每個環節進行了解與監督，對生產過程中有可能出現的問題進行預測，在其出現的時候及時發現并解決，以防更大問題甚至是災害的發生。

（3）合理分配人員。礦方在對煤礦開采進行人員組成和任務分配的時候，一定要從實際情況出發，進行合理科學的調整并加強管理，使領導不依靠章程指揮、礦工不依靠章程作業的現象徹底的被杜絕，在施工現場形成領導遵守章程進行合理指揮、礦工依照章程進行安全作業的好風氣。

（4）重視安全防范。礦方領導部門注重生產效益不為過，但在安全方面也要加強防范，生產過程中穩扎穩打，嚴格貫徹“安全第一”的要求，不能突擊冒進。在企業改革中心西移的同時不可顧此失彼，在重視礦井通風、防治瓦斯、防治煤塵、防滅火的同時，也不能忽視對可能發生的頂板災害的預防工作。

4 結語

隨著我國淺層煤炭資源的挖掘殆盡，我國的掘進巷道在不斷地深入地下，而巷道越深地質條件就越復雜，掘進巷道頂板的穩定性就越差。為了降低頂板事故發生的幾率，必須從技術和管理兩個方面加以預防，用技術來防止自然因素帶來的巷道頂板不穩定問題，用管理來防止人為因素帶來的巷道頂板不穩定問題。總之，只有對頂板事故采取了健全的預防措施，才能有效確保煤礦的安全生產，為工作人員的生命財產安全提供保障，從而為煤礦的穩定發展奠定基礎。

參考文獻

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