礦山地質(zhì)災(zāi)害

礦山地質(zhì)災(zāi)害第1頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月概述礦山是人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響最為強(qiáng)烈的場(chǎng)所之一。第2頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月礦山地質(zhì)災(zāi)害因大規(guī)模采礦活動(dòng)而使礦區(qū)自然地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化，產(chǎn)生影響人類(lèi)正常生活和生產(chǎn)的災(zāi)害性地質(zhì)作用或現(xiàn)象。第3頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月采礦對(duì)礦區(qū)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在礦坑疏干排水造成地面塌陷，泉水枯竭，河水?dāng)嗔骱蛥^(qū)域地下水位下降；深井排水或注水誘發(fā)地震；地面開(kāi)挖，地下采掘引起崩塌，滑坡，地面開(kāi)裂與沉陷；第4頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月礦山地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)環(huán)境因素作用形式主要地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)地表環(huán)境地下采空地面及邊坡開(kāi)挖爆破及震動(dòng)地下水位降低廢水排放廢渣，尾礦排放尾礦庫(kù)潰壩煤層自燃采空區(qū)地面塌陷山體開(kāi)裂崩塌，滑坡，泥石流水土流失與土地荒漠化巖溶塌陷采礦誘發(fā)地震第5頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水環(huán)境地下水位降低廢水排放廢渣，尾礦排放水質(zhì)污染水動(dòng)力條件改變井，泉枯竭海水入侵采場(chǎng)環(huán)境地下采空地面及邊坡開(kāi)挖爆破及震動(dòng)地下水位降低地下熱害坑道變形露采邊坡失穩(wěn)粉塵煤與瓦斯突出突水，崩泥巖爆第6頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月礦山與地下工程地質(zhì)災(zāi)害冒頂垮幫巖爆煤與瓦斯突出礦井突水返回第7頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月冒頂垮幫特征及其影響因素：地下洞室開(kāi)挖后，由于御荷回彈，應(yīng)力和水分的重新分布常使圍巖的性狀發(fā)生變化。如果圍巖巖體曾受不了回彈應(yīng)力或重新分布應(yīng)力的作用，就會(huì)發(fā)生變形或破壞。征兆：頂板掉渣由小而大，又稀變密，裂隙數(shù)量增多、寬度加大，煤幫煤質(zhì)在高壓下變軟，支架壓壞、折斷瓦斯涌出量突然增多，淋水量增大等。返回第8頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月脆性圍巖掩體結(jié)構(gòu)變形破壞形式產(chǎn)生機(jī)制塊體狀結(jié)構(gòu)及厚層狀結(jié)構(gòu)張裂塌落拉應(yīng)力集中造成的張裂劈裂剝落壓應(yīng)力集中造成的拉裂剪切滑移及剪切碎裂壓應(yīng)力集中造成的剪切破壞及滑移拉裂巖爆

壓應(yīng)力高度集中造成的突然而猛烈的脆性破壞第9頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月塑性圍巖巖體結(jié)構(gòu)變形破壞形式產(chǎn)生機(jī)制中薄層狀彎折內(nèi)鼓御荷回彈應(yīng)力集中造成的彎曲拉裂碎裂碎裂松動(dòng)壓應(yīng)力集中造成的剪切松動(dòng)層狀塑性擠出壓應(yīng)力集中作用下的塑性流動(dòng)膨脹內(nèi)鼓水分重新分布造成的剪切松動(dòng)散體塑性擠出壓應(yīng)力作用下的塑流塑流涌出松散飽和水巖體的懸浮流塑中立坍塌重力下作用的坍塌第10頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月采空區(qū)處理方法填充法：及時(shí)用碎石、尾礦砂、水沙、混凝土等物質(zhì)填充采空區(qū)，從而起支撐頂板，減小其承受上覆巖土體壓力的作用。崩落法：利用深孔爆破的方法將采空區(qū)圍巖崩落，填充采空區(qū)。支撐法：以礦柱或支架等支撐采空區(qū)，防止其發(fā)生危險(xiǎn)變形。封閉法：封閉不影響主礦體開(kāi)采、主礦道的小采空區(qū)。返回第11頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月巖爆巖爆又稱(chēng)沖擊地壓，是指承受強(qiáng)大地壓的脆性煤、礦體或巖體，在其極限平衡狀態(tài)下受到破壞時(shí)向自由空間突然釋放能量的動(dòng)力現(xiàn)象，是一種采礦或隧道開(kāi)挖活動(dòng)誘發(fā)的地震。在煤礦、金屬礦和各種人工隧道中均有發(fā)生。返回第12頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月巖爆的類(lèi)型和特點(diǎn)圍巖表部巖石破裂引起的巖爆：在深埋隧道或其它類(lèi)型地下洞室中發(fā)生的中小型巖爆多屬于這種。巖爆發(fā)生時(shí)常發(fā)出如機(jī)槍射擊的噼噼啪啪響聲，故被稱(chēng)為巖石射擊。一般發(fā)生在新開(kāi)挖的工作面附近，掘進(jìn)爆破后2~3h，圍巖表部巖石發(fā)生爆破聲，同時(shí)有中間厚、邊部薄的不規(guī)則片狀巖塊自洞壁圍巖中彈出或剝落。這類(lèi)巖爆多發(fā)生于表面平整、有硬質(zhì)結(jié)核或軟弱面的地方，且多平行于巖壁發(fā)生，事先無(wú)明顯的預(yù)兆。第13頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月巖爆的類(lèi)型和特點(diǎn)礦柱圍巖破壞引起的巖爆：在埋深較大的礦坑中，由于圍巖應(yīng)力大，常常使礦柱或圍巖發(fā)生破壞而引起巖爆。這類(lèi)巖爆發(fā)生時(shí)通常伴有劇烈的氣浪和巨聲，甚至還伴有周?chē)鷰r體的強(qiáng)烈振動(dòng)，破壞力極大，對(duì)地下采掘工作常造成嚴(yán)重的危害，被稱(chēng)為礦山打擊或沖擊地壓。在煤礦中，這類(lèi)巖爆多發(fā)生于距坑道壁有一定距離的區(qū)域內(nèi)。第14頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月巖爆的類(lèi)型和特點(diǎn)斷層錯(cuò)動(dòng)引起的巖爆：當(dāng)開(kāi)挖的洞室或坑道與潛在的活動(dòng)斷層以較小的角度相交時(shí)，由于開(kāi)挖使作用于斷層面上的正應(yīng)力較小，降低了斷面的摩擦阻力，常引起斷層突然活動(dòng)而形成巖爆，這類(lèi)巖爆一般發(fā)生在活動(dòng)構(gòu)造區(qū)的深礦井中，破壞性大，影響范圍廣。第15頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月巖爆的產(chǎn)生條件與發(fā)生機(jī)制巖爆條件內(nèi)在條件：存在高儲(chǔ)能體及其應(yīng)力接近于巖體極限強(qiáng)度。外在條件：某些因素圍巖內(nèi)高儲(chǔ)能體的形成條件：巖體能夠儲(chǔ)聚較大的彈性應(yīng)變能。在巖體內(nèi)部應(yīng)力高度集中。第16頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月巖爆的預(yù)測(cè)及防治巖爆的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)：在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)量煤巖或巖塊的力學(xué)參數(shù)，依據(jù)彈性變形能量指數(shù)判斷巖爆的發(fā)生幾率和危險(xiǎn)程度?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，通過(guò)觀測(cè)聲響、震動(dòng)，在掘進(jìn)面上鉆進(jìn)時(shí)觀察測(cè)量鉆屑數(shù)量等進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法：鉆屑法或巖心餅化法、地球物理法、位移測(cè)試法、水分法、溫度變化法、統(tǒng)計(jì)法、地震波預(yù)測(cè)法、聲發(fā)射（A-E）法。第17頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月巖爆的預(yù)測(cè)及防治設(shè)計(jì)階段的防治對(duì)策：洞軸線(xiàn)的選擇、洞室斷面形狀選擇施工階段策：超前應(yīng)力解除法、噴水或鉆孔注水促進(jìn)圍巖軟化、選擇合適的開(kāi)挖方式、減少巖體暴露的時(shí)間和面積、巖爆發(fā)生的處理措施合理選擇圍巖的支護(hù)加固措施：噴混凝土或鋼纖維噴混凝土加固、鋼筋網(wǎng)噴混凝土加固、周邊錨桿加固、格柵鋼架加固、必要時(shí)可采取超前支護(hù)。返回第18頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煤與瓦斯突出在煤礦地下開(kāi)采過(guò)程中，從煤（巖石）壁向采掘工作面瞬間突然噴出大量煤（巖）粉和瓦斯（CH?,CO?）的現(xiàn)象，稱(chēng)為煤與瓦斯突出。大量承壓狀態(tài)下的瓦斯從煤或圍巖裂縫中高速?lài)姵龅默F(xiàn)象稱(chēng)為瓦斯突出。返回第19頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煤與瓦斯突出特征及影響因素煤與瓦斯突出是地應(yīng)力和瓦斯氣體體積膨脹力聯(lián)合作用的結(jié)果，通常以地應(yīng)力為主，瓦斯氣體為輔。煤與瓦斯突出的基本特征是固體煤塊（煤）在瓦斯氣流作用下發(fā)生遠(yuǎn)距離快速運(yùn)移，煤、碎塊和粉塵呈現(xiàn)分選性堆積，顆粒越小被拋得越遠(yuǎn)。特點(diǎn)：瓦斯擴(kuò)散速度大、濕度小，煤的力學(xué)強(qiáng)度低且變化大、透氣性差。第20頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月影響因素礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造條件地應(yīng)力分布條件煤質(zhì)軟硬程度煤層產(chǎn)狀以及厚度和埋深一般來(lái)說(shuō)，煤層埋深大，突出的次數(shù)多，強(qiáng)度也大。第21頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煤與瓦斯突出的預(yù)防措施首先開(kāi)采沒(méi)有突出危險(xiǎn)或突出危險(xiǎn)性較小的煤層。在有突出危險(xiǎn)的煤層內(nèi)均勻布置鉆孔并預(yù)先抽放一定時(shí)間的瓦斯以降低瓦斯壓力與瓦斯含量，并使地應(yīng)力下降、煤層強(qiáng)度增加。在工作面前方一定距離的煤體內(nèi)，超前鉆探一定數(shù)量的大口徑鉆孔，使煤層內(nèi)的瓦斯得以提前釋放。利用封堵、引排、抽放等綜合方法處理洞穴內(nèi)積存的瓦斯。為防止煤與瓦斯突出造成嚴(yán)重危害，必須加強(qiáng)煤層頂板管理和地應(yīng)力監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)職工安全教育。返回第22頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月瓦斯爆炸與煤層自燃瓦斯爆炸：1瓦斯的生成與聚集2瓦斯爆炸的危害方式3瓦斯爆炸災(zāi)害的預(yù)防措施煤層自燃：1影響煤層自燃的因素2煤層自燃的危害3預(yù)防煤層自燃的技術(shù)措施返回第23頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月瓦斯爆炸瓦斯突出后，若遇有燃火點(diǎn)則極易發(fā)生瓦斯爆炸。瓦斯主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機(jī)質(zhì)經(jīng)厭氧菌的作用分解而成。在高溫、高壓的環(huán)境中，在成煤的同時(shí)，由于物理和化學(xué)作用，繼續(xù)生成瓦斯。第24頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月瓦斯爆炸的條件瓦斯爆炸有一定的濃度范圍，我們把在空氣中瓦斯遇火后能引起爆炸的濃度范圍稱(chēng)為瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限為5％～16％瓦斯的引火溫度，即點(diǎn)燃瓦斯的最低溫度。一般認(rèn)為，瓦斯的引火溫度為650℃～750℃。實(shí)踐證明，空氣中的氧氣濃度降低時(shí)，瓦斯爆炸界限隨之縮小，當(dāng)氧氣濃度減少到12％以下時(shí)，瓦斯混合氣體即失去爆炸性第25頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸產(chǎn)生的高溫高壓，促使爆源附近的氣體以極大的速度向外沖擊，造成人員傷亡，破壞巷道和器材設(shè)施，揚(yáng)起大量煤塵并使之參與爆炸，產(chǎn)生更大的破壞力。另外，爆炸后生成大量的有害氣體，造成人員中毒死亡。第26頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月防止瓦斯爆炸防止瓦斯積聚的措施加強(qiáng)通風(fēng)。使瓦斯?jié)舛冉档偷健睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定的濃度以下，即采掘工作面的進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中不超過(guò)0.5％，回風(fēng)風(fēng)流不超過(guò)1％，礦井總回風(fēng)流中不超過(guò)0.75％。加強(qiáng)檢查工作。及時(shí)檢查各用風(fēng)地點(diǎn)的通風(fēng)狀況和瓦斯?jié)舛?，查明隱患進(jìn)行處理，是日常進(jìn)行瓦斯管理的重要內(nèi)容。我國(guó)20世紀(jì)80年代所用的甲烷檢查儀器有：光學(xué)甲烷檢定器、熱放式甲烷檢定器、甲烷警報(bào)器和甲烷遙測(cè)警報(bào)儀等。90年代以后使用比較先進(jìn)的TX系列智能便攜式氣體監(jiān)測(cè)儀和遙測(cè)儀器等。對(duì)瓦斯含量大的煤層，進(jìn)行瓦斯抽放，降低煤層及采空區(qū)的瓦斯涌出量。第29頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月防止瓦斯爆炸防止瓦斯引燃的措施井口房、瓦斯抽放站及主要通風(fēng)機(jī)房周?chē)?0m內(nèi)禁止使用明火。瓦斯礦井要使用安全照明燈，井下禁止打開(kāi)礦燈，禁止攜帶煙草及點(diǎn)火工具下井。嚴(yán)格管理井下火區(qū)。嚴(yán)格執(zhí)行放炮制度。嚴(yán)格掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)管理工作，局部通風(fēng)機(jī)要設(shè)有風(fēng)電閉鎖裝置。瓦斯礦井的電氣設(shè)備要符合《煤礦安全規(guī)程》關(guān)于防爆性能的規(guī)定。隨采礦機(jī)械化程度的提高，防止機(jī)械摩擦火花引燃瓦斯顯得日益重要。煤礦井下由于摩擦火花而引起的瓦斯爆炸事故占有相當(dāng)?shù)谋壤虼瞬簧賴(lài)?guó)家對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究，并提出，在摩擦部件的金屬表面溶敷一層活性小的金屬（如鉻），使形成的摩擦火花不能引燃瓦斯；在鋁合金的表面涂各種涂料，以防止摩擦火花的發(fā)生和金屬中加入少量的鈹，降低摩擦火花的點(diǎn)燃性等。第30頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煤層自燃暴露在空氣中的煤，由于氧化放熱導(dǎo)致溫度逐漸升高，至70～80℃以后溫度升高速度驟然加快，當(dāng)達(dá)到煤的著火點(diǎn)(300～350℃)時(shí)，引起燃燒，這種現(xiàn)象稱(chēng)為煤層自燃煤(尤其是煤化程度低的煤)在儲(chǔ)存時(shí)與空氣接觸發(fā)生氧化，并放出熱量，煤層溫度升高，氧化作用愈加劇烈，最終發(fā)展成燃燒的現(xiàn)象。第31頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煤的自燃影響因素煤質(zhì)煤的品級(jí)。煤的品級(jí)表明了煤的變質(zhì)程度，常用揮發(fā)分含量和含煤量表示。品級(jí)低的純煤自熱熱敏感性高，而且，隨著煤的品能升高其自熱敏感性下降。因而，干燥褐煤最易自熱而無(wú)煙煤幾乎不自熱。但含有大最水分的褐煤較純褐煤不易自燃。煤的水分含量。煤中水分的含量對(duì)煤的自燃性有很大影響。水分含量達(dá)飽和的煤，特別是在水分含量高的褐煤和次煙煤被開(kāi)采和干燥前，煤體不再吸附水分，因而不能放出潤(rùn)濕熱。煤氧化放出的熱量通常使內(nèi)在水分溫度升高。另一方面，自熱時(shí)的化學(xué)反應(yīng)需要有少量的水分參加。低口級(jí)煤水分含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化學(xué)反應(yīng)的需要量。因而，對(duì)低品級(jí)煤來(lái)說(shuō)，水分實(shí)際上是煤自熱的阻化劑。礦物質(zhì)。煤中的礦物成分也叫灰分。它可與氧反應(yīng)放熱增加煤溫，而且使煤分解以增加煤與空氣接觸的表面積，如黃鐵礦，它可以吸收氧化反應(yīng)放出的部分熱量降低煤的氧化反應(yīng)進(jìn)程；煤的高灰分使單位質(zhì)量的氧化熱降低。第32頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月開(kāi)采和貯運(yùn)的環(huán)境因素地質(zhì)因素。斷層和裂隙有利于空氣和水分與煤接觸。因而散熱沒(méi)有明顯增加，卻增加了煤發(fā)生氧化的機(jī)會(huì)和水的吸附。也就是說(shuō)斷層和裂隙增加了煤自燃的危險(xiǎn)性。埋藏深的煤層地面漏風(fēng)較少。采空區(qū)遺煤（特別對(duì)于厚煤層）因不能完全回采而增中了煤的自燃危險(xiǎn)性。開(kāi)采因素。開(kāi)采因素對(duì)煤自燃的影響主要有2個(gè)方面，即通風(fēng)和煤破碎，沒(méi)有通風(fēng)或通風(fēng)充分的地方，煤自燃的可能性較低。而通風(fēng)不充分地方煤自燃的可能性較大。裂隙漏風(fēng)是不充分漏分，它創(chuàng)造了煤進(jìn)一步氧化的條件，而散熱條件并未被改善。所以，任何漏風(fēng)對(duì)煤炭自燃來(lái)說(shuō)都是很危險(xiǎn)的。貯運(yùn)因素。在貯存和運(yùn)輸過(guò)程中，影響煤自燃的因素要為通風(fēng)不充分和干燥的低品級(jí)煤因雨淋和噴灑水產(chǎn)生潤(rùn)濕熱第33頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煤層自燃的危害第34頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第35頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第36頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第37頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月預(yù)防煤層自燃的技術(shù)措施

煤層自燃的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)鑒于煤在低溫氧化階段產(chǎn)生CO，因此，CO是早期揭露火災(zāi)的敏感指標(biāo)。在礦井的采煤工作面回風(fēng)道、綜掘煤巷等有自然發(fā)火的地點(diǎn)設(shè)置CO傳感器，若發(fā)現(xiàn)CO濃度超限，便可采用便攜式CO檢測(cè)儀追蹤監(jiān)測(cè)確定高溫點(diǎn)。采用紅外探測(cè)法判斷高溫點(diǎn)的位置，紅外探測(cè)法其基本原理是，根據(jù)紅外輻射場(chǎng)的理論，建立火源與火源溫度場(chǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而推斷出火源點(diǎn)的位置。用鉆孔測(cè)溫輔助監(jiān)測(cè)。對(duì)頂煤破碎或有自燃危險(xiǎn)的地點(diǎn)，埋設(shè)測(cè)溫探頭，定期監(jiān)測(cè)溫度變化情況。加強(qiáng)漏風(fēng)檢測(cè)。定期采用示蹤氣體法，檢查順槽漏風(fēng)量。對(duì)漏風(fēng)集中的區(qū)域加強(qiáng)觀測(cè)。第38頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

預(yù)防措施

均壓通風(fēng)控制漏風(fēng)供氧。均壓通風(fēng)是控制煤層開(kāi)采中采空區(qū)等漏風(fēng)的有效措施。首先，要在保證沖淡CH4，風(fēng)速，氣溫和人均風(fēng)量的要求下，全面施行區(qū)域性均壓通風(fēng)，其調(diào)壓措施包括單項(xiàng)調(diào)壓和多項(xiàng)措施聯(lián)合調(diào)壓，具體實(shí)施中的形成的工作面均壓逐步擴(kuò)大到鄰近工作面采空區(qū)的區(qū)域性均壓。噴漿堵漏鉆孔灌漿。對(duì)煤層開(kāi)采中的可疑地點(diǎn)或已出現(xiàn)隱患地點(diǎn)進(jìn)行全封閉噴漿和打淺密集鉆孔注漿，是防止自然發(fā)火的2個(gè)有效措施。