中国煤矿灾害防治技术的研究现状与发展趋势

第一篇：中国煤矿灾害防治技术的研究现状与发展趋势

中国煤矿灾害防治技术的研究现状与发展趋势

摘要

从分析中国煤矿安全生产形势入手，从瓦斯、煤尘、火灾、水害和顶板事故等几个方面阐述了矿井主要灾害的类型和特点，概括了近年来灾害防治技术领域所取得的研究成果，重点介绍了瓦斯抽放技术$煤与瓦斯突出防治技术、工作面防尘技术、突水水源探测技术和巷道顶板支护技术等方面的最新研究成果，并分析了现阶段防灾技术发展中存在的不足，指出了理论基础薄弱、设备水平低下、防灾效果不明显等问题，最后对今后矿井灾害防治技术的发展方向和研究趋势提出了展望。

关键词：煤矿灾害；矿井安全；防治技术

1煤矿灾害的主要类型

1.1瓦斯灾害

瓦斯灾害是煤矿最严重的灾害之一，主要表现在瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出，一旦发生，直接摧毁矿井设施，威胁人员生命安全，甚至迫使煤矿停产中国煤矿几乎全是有瓦斯涌出的矿井，全国煤矿每年的瓦斯涌出量超过，国有重点煤矿中高瓦斯和突出矿井占值得注意的是，随着矿井开采深度的增加，煤层瓦斯压力增加，不少原来浅部为非突出的矿井转化为突出矿井，突出强度和频度随深度增加而明显增大。

1.2煤尘灾害

煤尘是煤炭开采的伴生物，其主要危害是威胁工人身体健康和引发粉尘爆炸煤尘属于呼吸性粉尘，井下作业人员长期吸入煤尘后，会患呼吸道疾病，尘肺病甚至肺癌。据有关资料统计结果表明，中国煤矿接触煤尘作业的人数多达250万，尘肺病人数累计达21.2万人，患病率高达8.5，每年因尘肺死亡人数在2500人左右。另外，井下空气中的煤尘达到一定浓度时，在一定的温度和火源下就可能引发煤尘爆炸。中国煤矿中具有煤尘爆炸危险的矿井占煤矿总数的60以上，煤尘爆炸指数在0.45以上的煤矿占16.3。2005年黑龙江七台河东风煤矿发生的特大煤尘爆炸，伤亡219人，直接经济损失 4293万元。

1.3矿井火灾 矿井火灾是煤矿主要灾害之一，矿井火灾一旦发生，轻则影响安全生产，重则烧毁煤炭资源和物资设备，造成人员伤亡，甚至引发瓦斯、煤尘爆炸。中国是一个矿井火灾灾害较严重的国家，几乎所有的产煤区都存在自然发火危险。据不完全统计，全国每年因煤层自燃形成的矿井火灾数百起以上，其中以内因火灾居多，影响煤量上百亿吨，煤炭资源损失量在2亿t左右，平均发火率为0.318次/Mt。

1.4矿井水灾

矿井水害煤矿在建设和生产过程中，常常受到水的危害。煤矿水害主要是矿井突水，由于来势凶猛、水量大，一旦防范措施采取不力或排水能力不足，往往会造成严重经济损失甚至人员伤亡。中国是世界上受水灾危害最严重的主要产煤国之一，据统计，目前国有重点煤矿中受水害威胁的矿井约占矿井总数的0.48以上。以2010年山西华晋焦煤王家岭煤矿328特大透水事故为例，事故由小窑老空水透水所致，造成153人被困井下，后经全力抢救，115人获救，另有38名矿工遇难。事故造成经济损失数亿元，仅抢险花费就超过1亿元，共排出水量约45900m³

1.5顶板事故

顶板事故是矿井开采过程的采、掘、维修工作面或是在已掘成的巷道等处所发生的冒顶、片帮、掉矸等人身伤亡和非伤亡生产事故的统称，是煤矿中最常见、最容易发生的事故。国内外煤矿事故统计资料表明，顶板事故在各类事故中占有较大的比例，中国顶板事故的伤亡人数占全国煤矿总伤亡人数的0.38。近几年，随着高档普采和综采的发展，采煤工作面顶板事故防治技术的提高，顶板事故有所下降，但仍然占有很高的比例，如2009 年的统计资料表明顶板事死亡人数占全国煤矿总死亡人数的0.357。煤矿灾害防治技术研究现状

2.1 瓦斯灾害防治技术

矿井瓦斯灾害的治本措施是煤层瓦斯抽放，包括本煤层、邻近煤层、穿煤层和采空区等不同层位和地点瓦斯的抽放。近年来，试验研究成功多种实用的瓦斯抽放技术，如本煤层工作面边掘边抽技术，邻近层开采卸压瓦斯抽放技术，穿层上向钻孔瓦斯抽放技术和采空区埋管抽放技术、瓦斯灾害治理的重点是煤与瓦斯突出防治和瓦斯爆炸预防，前者的主要成果是建立了具有中国特色的四位一体$防突技术体系，即突出危险性预测#防治突出措施#防突措施效果检验和安全防护措施，近几年研究的重点在突出区域的预测和监测方面，研制成功以钻孔钻屑量来判断煤层突出危险的瓦斯突出预测仪和基于声发射、电磁辐射原理的工作面突出危险性连续监测技术与设备，后者的主要成果是开发了瓦斯爆炸危险性预测评价技术和防治专家系统，建立了矿井瓦斯爆炸危险性评价模型，并引进和研制了基于光学、热学原理的 测定仪和传感器，为煤矿井下提供了新的瓦斯检测和报警技术。

2.2 煤尘灾害防治技术

由于煤炭开采必然产生煤尘，使得采煤工作面成为煤矿井下粉尘的主要来源，因此工作面防尘技术是煤尘灾害防治的重点，包括对采煤产生的粉尘实施高压水喷雾降尘技术措施，从源头减少煤尘的产生量;在液压支架#放煤口实施自动控水喷雾降尘技术，进一步降低粉尘浓度;在转载点安装气流循环除尘装置，用密闭罩将尘源与外界隔离，在罩内引射气流循环除尘"主要研究成果有: 改进和完善了系列湿式除尘器的技术特性，提高了除尘效率;研究了声波雾化#磁化水#预荷电喷雾降尘等新技术，提高了水喷雾降尘的效果;重点开发了布袋除尘器，总粉尘和呼吸性粉尘的除尘效率分别达99.5和 95.5，有效控制了呼吸性粉尘。

2.3 矿井火灾防治技术

矿井火灾是制约煤矿安全发展的重要因素。近年来，中国煤矿的防灭火技术有了较大的发展与提高。在火灾预测方面:标志气体仍然是煤矿火灾预测最主要的技术手段，通过对代表性煤样进行自燃模拟试验，研究得出煤样在低温氧化期、加速氧化期、激烈氧化期3个阶段的灵敏气体指标;同时，研制了火灾束管检测系统及与之配套的煤矿专用气相色谱分析仪、红外线分析仪和井下气体传感器;煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法及其专用仪器ZRJ-1型煤自然界燃性测定仪，己在中国煤矿普遍推广和应用。②在火灾治理方面:针对外因火灾中最为严重的胶带输送机火灾，先后研制出多种胶带输送机火灾检测和自动灭火装置，如DFH型、KHJ-1型、KJS50004型胶带输送机火灾监测系统;针对内因火灾，一种行之有效的防灭火措施是灌浆，围绕灌浆发明了多种新型灌浆材料及添加剂，开发出新型悬浮剂、胶凝剂、复合胶体材料及配套工艺设备和以粉煤灰、黄泥为骨料的气固液三相泡沫。

2.4矿井水害防治技术

煤矿水害是矿井基建、生产过程中一种常见的灾害，长期以来中国在煤矿防治水技术方面取得了长足的发展。水源探测方面，开发了基于不同原理的各种探测技术和设备，包括三维地震勘探技术、瞬变电磁探测技术、音频电透探测技术、I}J117型矿井水情实时监测系统、ARISE数字地震勘探仪和YJSY(A)型水位遥测仪等;②水害治理方面，特别针对矿井水患的预处理，研究了局部注浆加固、底板改造技术、帷幕截流、主动疏水降压技术和防隔水煤(岩)柱留设等技术措施。

2.5顶板事故防治技术

顶板事故防治包括工作面(采场)顶板事故防治和巷道顶板事故防治。①工作面(采场)顶板事故防治:近年来，采煤工作面普遍采用单体支柱、综采支架和滑移支架等先进支护装备，有效控制了顶板的大面积冒顶现象。②巷道顶板事故防治.不同类型的巷道支护技术各不相同。对于服务年限较长、地位比较重要的开拓大巷和车场酮室，要求支护强度高，一般采用锚网索+喷射混凝土支护技术;对于服务年限较短、地质条件较好的采准巷道，目前井

下应用最多的是锚网支护;而对于开采条件复杂的巷道，往往采用各种复合支护技术，并加强支护的强度和刚度。

3煤矿灾害防治技术发展中存在的问题

尽管中国在煤矿重大灾害防治技术领域取得了突出成绩，井下安全生产形势也呈现逐步好转的态势，近几年煤矿安全生产情况见表1，事故起数和伤亡人数依然偏高如图1所示，说明现阶段煤矿灾害防治技术发展仍显不足，还存在以下几方面问题。

（1）煤矿防灾技术理论基础薄弱。长期以来，由于缺乏足够的重视和支持，中国煤矿科技资金投入严重不足，研发设施落后，科研力量分散，导致煤矿防灾技术的基础理论研究薄弱，对诸如煤与瓦斯突出、矿井突水和火灾爆炸等主要灾害发生机理的认识仍停留在假说阶段，对灾害演化过程的了解不全面，从而影响了灾害预测预报与控制技术的发展。

（2）防灾技术现场推广与应用受到制约。由于煤矿生产地质条件差异性大，井下作业场所流动性频繁，灾害防治技术工艺性强、可复制性差，使得一些适用的防灾技术和科研成果在现场的全面推广与应用受到制约，特别是最新的先进防灾设备没有得到及时采用，导致完善的煤矿安全科技支撑体系尚未形成。(3)关键防灾技术和设备尚未取得突破，灾害防治效果不明显。中国煤矿企业自主创新能力弱，产学研结合不紧密，成果转化率低，导致关键防灾技术和设备与国外还存在一定差距，核心检测元件寿命和稳定性不够，煤矿整体防灾效果不明显。

4煤矿灾害防治技术的发展趋势

(1)瓦斯灾害治理技术。研究的重点应放在研究适合高地应力、高瓦斯、松软突出煤层条件下的超长定向水平钻孔钻机与钻进工艺及瓦斯抽放技术上;进一步提高煤层瓦斯含量和突出危险性预报的准确性[}}}o，实现瓦斯地质绘图的自动化;此外，研究井下与地面、煤与煤层气协调开发技术也是今后的发展方向。(2)煤尘治理技术。研发与采掘机械配套的大风量高效率除尘器，最大限度地降低采掘工作面的产尘量，从源头减少全矿井的尘源;研究新型实用除尘技术，如泡沫活化剂除尘、生物试剂除尘、磁化水除尘和超声波除尘;个体防护技术也是解决防尘的重要手段，开发高阻尘率送风防尘口罩、压风呼吸器和防尘安全帽等。

(3)火灾防治技术。探索煤层自然发火期快速测试方法，提高火灾监测传感器的稳定性和精度，是火灾预测预报技术的发展方向;隐蔽火源探测一直是火灾防治领域的世界性难题，今后可以借助某些辅助手段(如红外线、雷达波、预埋探测器)在提高探测准确度方面进行探索性研究。

(4)水害防治技术。开展超前突水探测技术的可靠性研究，确定深部富水带位置与地下水流速、矿井隐伏导水构造及老空区积水状态等;随着现代计算技术发展起来的数值模拟方法为矿井水害防治技术研究提供了新的手段，使得矿井突水过程的三维仿真及突水位置的准确预测成为可能。

(5)顶板事故防治技术。积极研究和掌握顶板围岩性质、覆岩活动规律，加强对顶板冒落危险性的预测;进行正确的支护控顶设计，合理选择支护类型;侧重探索深部复杂困难条件下新型有效巷道支护技术。

5结语

由于煤矿生产地质条件复杂多变，时时受到瓦斯、煤尘、水、火和顶板等灾害的威肋、;煤矿生产是多系统交叉作业，生产工艺繁杂;还存在人员素质不高，安全装备水平低下，防灾技术基础薄弱等客观现实和条件，导致中国煤炭工业健康发展状况与其主导地位不对称。因此，只有依靠科技进步，研究和掌握灾害发生的规律和特性，将矿井采掘活动与冲击地压、冒顶片帮、煤与瓦斯突出、透水等各种矿山灾害有机的联系在一起，形成一套完整的煤矿安全开采与矿井灾害控制体系，有效降低事故发生率，减少死亡人数，实现安全科学采煤。

第二篇：煤矿灾害防治技术研究

煤矿灾害防治技术

实施先进适用技术,提高煤矿安全保障能力:根据煤矿地质条件差异性大,灾害防治技术工艺性强,可复制性差的特点,重点推广突出的预测预报,瓦斯的抽放技术,开采保护层技术(特别是老矿、资源枯竭矿井),推广煤矿安全监控系统,合理配置监控系统功能,有条件的矿区、地区实现联网,促进信息共享;推广自燃发火早期预测预报技术、注浆、注氮、注凝胶、阻化剂等综合防灭火技术;全面采用被动式隔爆技术,提高安全保障能力;推广行之有效的“质量标准化、安全创水平”提高资源回收率,最大限度地减少资源损失,推广突出预测预报技术的全面质量

管理措施,精细化施工,科学化管理。

突破关键技术,实现支撑发展:目前在防治灾害方面主要突破重点为: ①提高热催化元件的寿命和稳定性,确保瓦斯监测、报警的需要;②开发红外、光纤维等光学原理的CH4、CO、CO2 测定仪和传感器,为煤矿提供新的检测技术;③尽快突破、完善工业以太网加现场总线的宽带网络型煤矿安全监控系统的技术关键,为安全监控系统升级提供支撑;④研究处理能力强,智能化程度高的煤矿灾害预警技术,提高监控系统对瓦斯等灾害的预警能力;⑤研究适合高地应力、高瓦斯、松软突出煤层条件下的钻机和钻进工艺及瓦斯抽放技术;⑥研究超长定向水平钻孔钻机与钻进工艺及预抽瓦斯技术;⑦研究井下、地面、采煤采气协调开发技术,把高瓦斯煤层转化为低瓦斯煤层,实现安全生产的技术与装备;⑧研究探测矿井小构造和瓦斯富集区的地球物理方法及装备;⑨完善煤与瓦斯突出预测预报技术,提高预报准确性,研究延期突出的预测和预防技术;⑩研究矿井隐伏导水构造及探测老空区空间积水布置、深度富水状态等关键的高精度物探技术。加强煤矿安全教育培训,提高从业人员素质:强化对煤矿职工(重点是农民协议工)的培训,使其能够基本掌握灾害发生的预兆和在灾变过程中自救与互救应变能力;加大对学科带头人的培养力度,积极推进创新团队建设,要创造人尽其才,人尽其用的环境,推动煤矿职工学科技,学技术的热情,提高自学能力。积极利用国家对煤矿科技人才培养优惠政策,选送一些年轻有为、有知识的青年到大专院校深造、学习,弥补煤矿人才青黄不接的现状,提高煤矿从业人员整体素质。加大煤矿安全投入,提高矿井抗灾能力:采取国家、当地政府及企业共同投入,重点以企业为主体,企业法人负责的办法,筹集资金,解决基础设施不完善或系统不合理、通风能力不足问题,夯实基础,提高装备水平,提高矿井抗灾能力,保证煤矿安全、长效、持续、稳步发展。

加强煤矿安全基础管理,进一步搞好煤矿质量标准化工作:积极推进“管理强矿”,坚持实施分类指导,认真落实关于加强国有重点煤矿和小煤矿安全基础管理的两个“45条”。国有大矿要在已有的基础上,按照行业标准,深入开展安全质量标准化活动,创建本质安全型矿井。小煤矿要严格执行煤矿安全法律法规和标准规程,在生产过程中,要严格按标准干好每一个工序,通过严格把关,精细化操作, 将一切引发事故灾害的隐患消除在萌芽状态,保证安全。

强化责任制,建立健全责任管理体系,依法治矿:煤矿企业必须按照《安全生产法》的规定,建立安全管理机构,配齐安全管理人员。煤矿的“一通三防”、煤与瓦斯突出矿井的防突、电气设备的防爆、水文地质等安全管理工作必须明确专门人员负责。煤矿要科技、法治同步并举,推进依法治安战略实施,促进煤矿安全健康发展。

第三篇：二氧化碳驱油技术研究现状与发展趋势

油藏工程新进展论文

班级：油工08-4 学号：080201140407 姓名：丁艳雪

二氧化碳驱油技术研究现状与发展趋势

随着世界经济的飞速发展，能源的生产与供求矛盾越发突出，石油作为工业 发展的命脉，由于其储量的有限性，使得人们对它的研究和关注程度远胜于其它能源。寻找有效而 廉价的采油新技术一直是专家们不断探索的问题。

针对目前世界上大部分油田采用注水开发面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题国外近年来大力开展了二氧化碳驱油提高采收率(EOR)技术的研发和应用。这项技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。该技术不仅适用于常规油藏，尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率

（一）二氧化碳驱油技术机理

1、降粘作用

二氧化碳与原油有很好的互溶性，能显著降低原油粘度，可降低到原粘度的1/10左右。原油初始粘度越高，降低后的粘度差越大，粘度降低后原油流动能力增大，提高原油产量。

2、改善原油与水的流度比

二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。原油碳酸化后，其粘度随之降低，同时也降低了水的流度，改善了油与水流度比，扩大了波及体积。

3、膨胀作用

二氧化碳注入油藏后，使原油体积大幅度膨胀，便可以增加地层的弹性能量，还有利于膨胀后的剩余油脱离地层水以及岩石表面的束缚，变成可动油，是驱油效率升高，提高原油采收率。

4、萃取和汽化原油中的轻烃

在一定压力下，二氧化碳混合物能萃取和汽化原油中不同组分的轻质烃，降低原油相对密度，从而提高采收率。二氧化碳首先萃取和汽化原油中的轻质烃，随后较重质烃被汽化产出，最后达到稳定。

5、混相效应

混相效应是指两种流体能相互溶解而不存在界面，消除了界面张力。二氧化碳与原油混合后，不仅能萃取和汽化原油中轻质烃，而且还能形成二氧化碳和轻质烃混合的油带。油带移动是最有效的驱油过程，可使采收率达到90%以上。

6、分子扩散作用

多数情况下，二氧化碳是通过分子的缓慢扩散作用溶于原油。分子的扩散过程很缓慢，特别是水相将油相与二氧化碳气相隔开时，水相阻碍了二氧化碳分子向油相中的扩散并且完全抑制了轻质烃从油相释放到二氧化碳中，因此，必须有足够的时间，使二氧化碳分子充分扩散到油相中。

7、降低界面张力

二氧化碳混相驱中，二氧化碳抽提原油中的轻质组分或使其汽化，从而降低界面张力。

8、溶解气驱作用

大量的二氧化碳溶于原油中具有溶解气驱的作用。降压采油机理与溶解气驱相似，随着压力下降，二氧化碳从液体中逸出，液体内产生气体驱动力，提高了驱油效果。另外，一些二氧化碳驱油后，占据了一定的孔隙空间，成为束缚气，也可使原油增产。

9、提高渗透率作用

二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。碳酸水与油藏的碳酸盐反应，生成碳酸氢盐。碳酸氢盐易溶于水，导致碳酸盐尤其是井筒周围的大量水和二氧化碳通过的碳酸岩渗透率提高，使地层渗透率得以改善，上述作用可使砂岩渗透率提高5%-15%，同时二氧化碳还有利于抑制粘土膨胀。另外，二氧化碳-水混合物由于酸化作用可以在一定程度上解出无机垢堵塞、疏通油流通道、恢复单井产能。

（二）二氧化碳驱油技术的几种方式

1、连续注二氧化碳气体

2、注碳酸水(ORCO)

2、二氧化碳气体或液体段塞后紧跟着注水

4、二氧化碳气体或液体段塞后交替注水和二氧化碳气体(WAG)

5、同时注入二氧化碳气体和水。

（三）二氧化碳驱油技术优点

1、在能源紧缺和节能减排的背景下，二氧化碳驱油有着非常广阔的推广利用前景，有关部门应适时出台相应的政策扶持措施，加快这一技术的推广应用。

2、二氧化碳驱油不仅适用于常规油藏，尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率。根据油田地质情况的不同，每增产1 t原油约需1～4.2t二氧化碳，可增产油田总

储量约l0％的原油。

3、适合二氧化碳驱油的油藏储量就非常可观

4、二氧化碳驱油具有适用范围大、驱油成本低、采油率提高显著等优点

5、能满足油田开发需求，还能解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。

（四）二氧化碳驱油的油藏条件

根据大量的矿场试验，总结出适应二氧化碳驱油油藏的基本条件是：油层的岩性可以是灰岩、白云岩或砂岩等，二氧化碳溶于水后形成的碳酸可以溶蚀钙盐等，提高底层渗透率；二氧化碳你驱油油藏一般埋深在600-3500米，油层温度一般低于120℃，油层厚度大于3米；油层的破裂压力大于要求的注入压力，防止地层的压裂，影响驱油效果；油层具有大的空隙体积以便与二氧化碳接触，渗透率一般大于5个毫达西.（五）二氧化碳驱油效果

大庆油田从1985年开始，为改善厚油层开发效果，提高采收率，在三个区块开展了小规模矿场试验。注气采取水气交替的注入方式进行，明显改善了开发效果，根据对采出气采集气样分析结果及生产井反映动态变化，试验区内80%～90% 左右的生产井已见到了注入的二氧化碳气体。室内试验结果表明，在油层条件下，二氧化碳可使萨南原油粘度下降35%，使原油体积膨胀3.2%。

1、CO2注入后，原油粘度下降，原油轻质组份增加．分子量减小。原油这一性质的变化，反映了CO2对原油轻组份的萃取及使原油粘度下降的机理。

2、试验区内含水稳中有降，产油量增加，延长了油田的开采期，较大幅度地提高了原油采收率。试验区日产油量由注气前12t上升到26t，水油比由40降到17，日产原油为注气前的2.2倍，日增原油l4t。中心井注气前含水92.2%，注气后(1994年7月)最低降到84.4％，下降7.4个百分点。产液量由每天的55t上升到63t，日产原油由4.3t上升到9.6t，水油比由11.5降到5.6。日产原油为注气前的2.2倍。

3、调整了生产井的产出剖面。注气前(1994年4月)，全井有效厚度7.1m，只有底部2.8m有效厚度产液69t，含水92.5%。注气后(1 994年1月)较注气前产液韶面发生了很大变化，注气前上部有4.3m油层不产液．注气后产液量66．2t．占垒井产液量的85.3%，可见注气后产液剖面得到显著改善。

4、CO2突破后，产出债由弱碱性变为弱酸性，钙镁离子明显增加。钙离子增加到6～lO倍，镁离子增加到5～9倍，钙、镁离子增加，说明二氧化碳驱有垢质产生。

5、生产井产出液中氯离子和矿化度增加。注气后较注气前氯离子增加到39％，矿化度增加到82%。这说明二氧化碳对水驱剩余油具有驱替作用，井可增加新的出油部位，提高了采收率。

（六）二氧化碳驱油国内外研究现状

1、国外研究现状

前苏联最早从1953年开始对注二氧化碳提高采收率技术进行研究。1967年前苏联石油科学研究院在图依马津油田的亚历山德罗夫区块进行了工业性基础试验。尽管这些油藏的地质条件不同，但都取得了好的应用效果。

而美国是二氧化碳驱发展最快的国家，自20世纪80年代以来，美国的二氧化碳驱项目不断增加，已成为继蒸气驱之后的第二大提高采收率技术。美国目前 正在实施的混二氧化碳相驱项目有64个。大部分油田驱替方案中，注入的体积二氧化碳约占烃类孔隙体积的30%，提高采收率的幅度为7%-12%。

近年来，加拿大和土耳其对二氧化碳驱开采重油进行了大量的实验研究。土耳其大规模的采用驱替二氧化碳重油，并获得了很大的成功。加拿大也从实验上证实二氧化碳一旦溶解在原油中就可使原油粘度降低，并且可以把粘度降低到用蒸气驱替的水平。

2、国内研究现状

我国东部主要产油区二氧化碳气源较少，但注二氧化碳提高采收率技术的研究和现场先导试验却一直没有停止。注二氧化碳技术在油田的应用越来越多，已在江苏、中原、大庆、胜利等油田进行了现场试验。

我国对二氧化碳驱油技术也进行了大量的前期研究，例如,大庆油田利用炼油厂加氢车间的副产品——高纯度二氧化碳 96% 进行二氧化碳非混相驱矿场试验。虽然该矿场试验由于油藏的非均质性导致的气窜影响了波及效率, 但总体上还是取得了降低含水率、提高原油采收率的效果。针对胜利油田特超稠油油藏黏度大、埋藏深 , 从 2005 年起胜利采油院与胜利石油开发中心合作 , 在郑

411、T826等特超稠油区开始二氧化碳辅助蒸汽吞吐的试验 , 首次把二氧化碳和水蒸气结合起来应用于热力采油 ,并据此展开更深入的理论研究 ,不断提高热采配套工艺技术水平。

2009年5月22日，在大庆油田公司榆树林油田树101二氧化碳驱油区块和勘探开发研究院开发研究二室获悉，二氧化碳驱油技术攻关试验在这个油田外围呈现良好发展态势。今年，这个油田已将二氧化碳驱油技术纳入战略储备技术，扩大二氧化碳产能建设和驱油试验区规模，并逐步将试验区从外围油田向老区油田延伸。截至5月26日，大庆油田二氧化碳驱油技术攻关试验累计增油已超过4000吨。

（七）二氧化碳驱油过程中容易遇到的一些问题

1、温度与压力条件的变化导致CO2浓度降低，使蜡和沥青质从原油中沉淀析出

2、油井CO，气窜

3、油井与油田设备的腐蚀

4、CO2的有效输送

5、工艺成本高

6、油田附近没有CO2气源或者供应量不足

（八）二氧化碳驱油技术的发展前景 二氧化碳驱油是一项成熟的采油技术。据不完全统计，目前全世界正在实施的二氧化碳驱油项目有近80个。美国是二氧化碳驱油项目开展最多的国家，每年注入油藏的二氧化碳量约为2000万～3000万吨，其中300万吨来自煤气化厂和化肥厂的废气。

据“中国陆上已开发油田提高采收率第二次潜力评价及发展战略研究”结果，二氧化碳在我国石油开采中有着巨大的应用潜力。我国现已探明的63.2亿吨低渗透油藏原油储量，尤其是其中50%左右尚未动用的储量，运用二氧化碳驱比水驱具有更明显的技术优势。

可以预测，随着技术的发展完善和应用范围的不断扩大，二氧化碳将成为我国改善油田开发效果、提高原油采收率的重要资源。

（九）结论与建议

从大庆油田几年的现场试验研究情况看，二氧化碳驱油的工艺技术是可行的，见到了一定的驱油效果。但要将二氧化碳驱大面积应用于油田生产，除了要解决大型压缩机等地面设备和井下管柱工具防腐问题外，还要考虑当地是否有天然的二氧化碳气源。在抽田开发过程中，结合油田实际，综合评价二氧化碳驱、聚合物驱、三元混相驱、天然气驱、蒸汽吞吐等三采措施，选择最适宜本油田开发生产的驱油技术。

参考文献：

[1] CO2驱提高采收率国内外发展应用情况/陈志超，李刚，尚小东，尹艳梅

[2] CO2驱油技术在大庆油田的应用/王雅如，高树生，赵玉昆

[3] CO2驱油提高采收率技术/文乔

[4] 大港油田开展二氧化碳驱油的前景分析/王天明,王春艳，樊万鹏

[5] 大庆油田二氧化碳驱油技术取得进展/王志田，陈庆

[6] 二氧化碳驱/金佩强摘译自 《SPE 23564》

[7] 二氧化碳驱油/中外石油科技

[8] 科技动态/第10期 第109页

[9] 石油工程科技/第33页

[10] 考虑传质扩散作用的CO2驱油数学模型及其影响因素研究/安杰 中国石油大学

第四篇：煤矿灾害防治技术

1瓦斯的定义：矿井瓦斯是指从煤层或者岩层中放出或产生过程中产生并涌入到矿井内的各种气体。从狭义上讲，矿井瓦斯专指甲烷。2.将煤层瓦斯按赋存深度不同自上而下分为四个带：N2-CO2带,N2带，N2-CH2带和CH2带。瓦斯的前两带统称为瓦斯风华带。3.瓦斯的赋存状态：自由状态和吸附状态。4.瓦斯涌出形式：普通涌出和特殊涌出。5.瓦斯涌出量有：绝对涌出量和相对涌出量。

6.矿井瓦斯等级按照平均日产量1T煤涌出瓦斯量和瓦斯涌出形式分为：A低瓦斯矿井10m³以下且40m³/分及其一下；B、高瓦斯矿井：10m³以上或40m³/分以上。

7.三专两闭锁：专用开关、专用线路、专用变压器、风电闭锁、瓦斯闭锁。

8.局部通风机要求：必须安设在新鲜风流中，距离回风口的距离不小于10M，安设局部通风机的进风巷道所通过的风量要大于局部通风机的1.43倍。

9.机械化采煤工作面瓦斯积聚的处理：在《矿井安全规程》中规定，采煤工作面的最低风速不能低于0.25M/S，不得超过4M/S，在采煤层注水和采取煤机喷雾降尘等措施后，其最大风速不得超过5M/S。10.一炮三检：指装药前、爆破前、爆破后要认真检查爆破点附近的瓦斯，瓦斯超过1%不准爆破。

11.三人连锁放炮制：爆破前，放炮员将警戒牌交给班组长，由班组长派人警戒，并检查顶板与支架情况。将自己的放炮牌交给瓦斯检查员，瓦斯检查员经检查瓦斯煤尘合格后，将自己的放炮牌交给放炮员，放炮员发出爆破口哨进行爆破，爆破后三牌归祝。

12.《安全规定》关于矿井瓦斯检查的制度要求：采掘工作面的瓦斯浓度检查次数，低瓦斯每班至少两次，高瓦斯每班至少三次，必须有专人经常检查瓦斯并安设甲烷断电仪。

13.区域性房突出措施：开采保护层和预抽煤层瓦斯。

14.开采保护层：在突出矿井中，预先开采的并能使其他相邻的有突出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护层。

15.矿井瓦斯治理方针： 先抽后采、以风定产、监测监控。16.瓦斯抽放条件：《矿井安全规程》规定，抽放瓦斯的矿井中，利用瓦斯时其浓度不得低于30%，不利用瓦斯时，采用干式抽放瓦斯设备，瓦斯浓度不低于25%。

17.按抽出瓦斯来源，本煤层抽放，附近煤层抽放，采空区抽放。18.防治井下水灾基本原则：预测预报、有疑必探、先探后倔、先治后采。

19.按抽放与掘进时间：预先抽放，边采边放。、20.矿井火灾：外因火灾和内因火灾。21.煤炭自然：潜伏期。自燃期。自然

22.煤炭自然的断定：煤炭自燃出现明火、火炭或烟雾等现象。由于煤炭自热而使煤体、围岩或空间温度升高至70以上。由于煤炭自热分解出CO、C2H4或其他指标气体，在空气中的浓度超过预报指标并呈逐渐上升趋势。

23.采空区推进三个区域：散热区、自然区、窒息区。

24.火风压：火灾时高温烟流流过巷道所在回路中的自燃风压发生变化，这种因火灾而产生的自然风压变化量，在灾变通风中称为火风压。25.介质法防灭火技术：灌浆防灭火，惰气。阻化。凝胶。泡沫。26.阻化挤防灭火：压注阻化剂溶液。气雾阻化。喷洒阻化剂溶液。27.无机固体三项泡沫：气源、泡沫液、无机固体粉末。

28.矿尘的分散程度指矿尘的整体组成中各种粒度的尘粒所占百分比。矿尘中微细颗粒多，所占比例大，称为高分散度矿尘，反之称为低分散度矿尘。分散度越高，危害性越大。湿试作业条件下，矿尘浓度可降低但分散度增加。29.成反比中最危险的是硅肺病。

30.煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分不同分硅肺病，煤硅肺病、煤肺病。31.煤尘爆炸条件：煤尘的爆炸性，煤尘浓度，引起煤尘爆炸的热源。32.矿井瓦斯浓度，矿井瓦斯是可燃性气体，当其混入时，煤尘爆炸的下限浓度降低，混入量越大，则煤尘的下限浓度越低。33.矿尘存在：游离煤尘和沉积煤尘。

34.除尘的方法：通风除尘和除尘装臵捕集除尘。

35.岩份棚距离可发生煤尘（瓦斯）爆炸地点不小于60m，不大于300M。36.矿井水灾发生条件：必须有充水水源，必须有充水通道。37.井口和工厂广场内主要建筑物的标高应在当地历年最高洪水水位上。38.积水区：积水线、探水线、警戒线。

39.超前距：探水是从探水线开始向前方大钻孔，在超前探水时，钻孔很少一次就能打到老空积水，常是探水--掘进--在探水--在掘进，循环进行。探水钻孔位臵应该始终超前掘进工作面段距离。煤尘超前距20M，薄煤层不小于8M，岩层保持5-10M。

40.允许掘进距离，经探水证实无水害威胁，可安全掘进的长度。41.防水煤柱，在相邻矿井的分界处，必须留隔煤柱，如果矿井是以断层为界，必须在断层两侧留隔离煤柱。井田边界隔离煤柱最小值不小于20m，断层个侧的隔离煤柱不小于20m。42.防水闸：临时性，永久性。

43.遇难地点是否存在空气的分析。（1）当避难地点比外部水位的标高高时，避难地点坑定有空气存在。（2）当避难地点比外部水位的标高底时可分两种情况：A、洪水能直接涌入的位于透水点下部的巷道，是不会存在空气的。B、比外部水位低的倾斜或垂直的不漏气的“倒瓶形”巷道存在空气。

44.工业炸药的起爆，热能，机械能爆炸充能。45.炸药分为：单质炸药和混合炸药。

46.煤矿炸药五级；五级用于溜煤眼爆破和过石门揭开瓦斯突出煤层。47.雷管：火雷管和电雷管。电雷管分瞬发电雷管和毫秒延期电雷管。48.殉爆：由于装有雷管的主动药包的爆炸引起与其相邻并隔开一定距离的被动药包发生爆炸现象。煤矿安全规程中规定：最后一段的延期时间不得超过130ms外，还要求使用煤矿许用毫秒延期电雷管。54.掏槽眼的作用：首先在工作面上将某部分岩石破碎并抛出，在一个自由面的基础上蹦出第二个自由面来，为其他炮眼的爆破创造有利条件。

55.电爆网路有串联，并联，串并联等形式。

56.井下爆破材料库必须采用矿用防爆型的照明设备，电压不得超过127v。

57.炸药和雷管不应在同一列车运输，装炸药的车辆和装雷管的车辆之间及与电车之间，需要三个空车隔开。

58.井下爆破工作必须由专职爆破工担任。在煤与瓦斯突出煤层中，专职爆破工的工作必须固定在一个工作面上。爆破工必须经过专门培训，有两年以上采掘工龄的人员担任，并经考试合格持证上岗，爆破工必须依照说明书进行爆破作业。

59.放炮母线要与电缆、信号分别挂在巷道的两侧，如挂在同一侧，放炮母线必须挂在电缆的下方，并保持0.3米以上的悬挂距离。60.每层工作面的顶板事故根据表现形式和范围可分为局部冒顶事故和大冒顶事故两类

61.巷道顶板事故按围岩迫害可分为：巷道顶部冒顶钓矸、巷道碧片帮以及巷道顶帮三面大冒落。

62.掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10m内的支护，在爆破前必须加固。采用棚架支护时，应对巷道迎头至少10m的架棚进行整体加固。

63.处理和控制冒顶的基本原则：先外后里、先支后拆、先上后下、先顶后帮。

64.瓦斯爆炸的基本条件：瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5%—16%：混合气体中的氧浓度不低于12%，有足够能量的点火源通常为650摄氏度，最低点燃能量为0.28mj 简答题

一、影响煤层瓦斯含量的主要影响因素：

1、煤的吸附特性

2、煤层露头

3、煤层的埋藏深度

4、围岩透气性

5、煤层倾角

6、地质构造

7、水文地质条件

二、煤与瓦斯突出的一般规律是什么？

答：（1）危险性随开采深度及煤层厚度增大而增大。（2）绝大多数发生在掘进工作面。（3）引起应力状态突然变化的区域

三、区域综合防突措施和局部综合防突措施

区域综合防突措施有以下内容：

1.突出危险性预测 2.防治突出措施 3.防突措施效果检验 4.安全防护措施

局部综合防突措施有以下内容： 1.工作面突出危险性预测 2.工作面防突措施 3.工作面措施效果检验 4.安全防护措施

四、火风压的特性 1.火风压出现的位臵。火风压产生于烟流流过的有高差的倾斜或垂直巷道中。

2、火风压的作用相当于在高温烟流流过的风路上安设了一系列辅助通风机；

3、火风压的作用方向总是向上。

五、火区熄灭的条件是什么？

答：火区同时具备下列条件时，方可认为火已熄灭：

（一）火区内的空气温度下降到30℃以下，或与火灾发生前该区的日常空气温度相同。

（二）火区内空气中的氧气浓度降到5.0%以下。

（三）火区内空气中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳浓度在封闭期间内逐渐下降，并稳定在0.001%以下。

（四）火区的出水温度低于25℃，或与火灾发生前该区的日常出水温度相同。

（五）上述4项指标持续稳定的时间在１个月以上。

六、矿尘含尘量的计量指标

1．矿尘浓度 2．产尘强度是指生产过程中，采落煤中所含的粉尘量，常用的单位为g/t。3．相对产尘强度 4．矿尘沉积量

七、矿尘灾害形式：污染工作场所，引起职业病;某些矿尘在一定条件下可以爆炸； 加速机器磨损0.，缩短精密仪器的使用寿命；降低工作场所的能见度，增加工伤事故的发生 八.对开采工艺的要求：防止应力集中和放顶不实;合理选择工作面推进方式；采取正确的支护方式；合理确定采煤、控顶工艺之间的关系；重视初次放顶，加强有效的安全途径。

九、煤尘爆炸的特点：1.巷道壁和支架上有黏焦2.煤尘的成分发生变化

3、煤尘爆炸时气体的炭氢比明显高与瓦斯爆炸

4、灾区co浓度很高

5、煤尘爆炸具有连续性

6、连续间隔时间短

7、连续爆炸时离爆炸源越远七破坏力越大

十、矿井突水征

(一)、与承压水有关断层水突水征兆

1.工作面顶板来压、掉渣、冒顶、支架倾倒或断柱现象。

2底软膨胀、底鼓张裂。3先出小水后出大水也是较常见的征兆。

4、采场或巷道内瓦斯量显著增大。这是因裂隙沟通增多所致。(二）、冲积层水突水征兆

1突水部位岩层发潮、滴水、且逐渐增大，仔细观察可发现水中有少量细砂。

2、发生局部冒顶，水量突增并出现流砂，流砂常呈间歇性，水色时清时混，总的趋势是水量砂量增加，直到流砂大量涌出。

3发生大量溃水、溃砂，这种现象可能影响至地表，导致地表出现塌陷坑。

（三）、老空水突水征兆 1煤层发潮、色暗无光。2煤层“挂汗”。

十一、处理拒爆的方法

（1）由于连线不良造成的拒爆，可重新连线起爆。

（2）在距拒爆炮眼至少0.3ｍ处另打与拒爆炮眼平行的新炮眼，重新装药起爆。

（3）禁用镐刨，或从炮眼中取出原放臵的起爆药卷或从起爆药卷中拉出电雷管。不论有无残余炸药，都不禁在炮眼残底继续加深，严禁用打眼方法往外掏药，严禁用压风吹拒爆炸炮眼。

（4）处理拒爆的炮眼爆炸后，爆破工必须详细检查炸落的煤、矸，收集未爆的电雷管。

（5）在拒爆处理完毕前，严禁在该地点进行同处理拒爆无关的工作。

十二、矿井水灾及其对生产的影响

矿井水对生产的影响主要表现在以下几方面：

(1）由于矿井水在采掘工作面可出现淋水，使空气湿度明显增加，顶板破碎，对劳动条件及生产效率影响很大。

(2）由于矿井水的存在，在生产中必须进行排水，水量越大，排水费用越高，势必增加煤炭生产成本。

(3）矿井水对各种金属没备、钢轨和金属支架等，均有腐蚀作用，这就缩短了生产设备的使用寿命。(4）当井下突然涌水或其水量超过矿井排水能力时，则会给生产带来严重影响

十三、探水与掘进之间的配合方式

1、双巷配合掘进交叉探水

2、双巷掘进单巷超前探水

3、平巷与上山配合探水

4、隔离室探水

十四、影响顶板事故的主要因素

1、自然因素：煤层倾角、采煤工作面的围岩组成、地质构造、开采深度、煤层厚

2、开采技术

十五、矿井许用炸药的标准（1）低瓦斯矿井的岩石掘进工作面必须使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药。

(2)低瓦斯矿井的煤层掘进工作面、半煤岩掘进工作面必须使用安全等级不低于二级的煤矿许用炸药。

(3)高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药。有煤(岩)与瓦斯突出危险的工作面，必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药。

严禁使用黑火药和冻结或半冻结的硝铵甘油炸药。同一工作面不得使用两种不同品种的炸药。

采掘工作面，必须使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用的毫秒延期电雷管。使用煤矿许用的毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130毫秒。不同厂家生产的或不同品种的电雷管，不得掺混使用。不得使用导爆管或普通导爆索，严禁使用火雷

十六、串联网的优缺点

优点：需要的总电流值小。适用于起爆器供电，便于检查、操作容易、在瓦斯矿井中使用安全 缺点：一发电雷管拒爆全部电雷管拒爆

十七、装配引药必须在顶板完好、支架完整、避开电气设备和导电体的放炮工作地点 附近进行。以避免爆破材料受到意外冲击及导通杂散电流。使之早爆或发生意外事故

第五篇：煤矿开采技术与灾害防治（范文）

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<3>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！”。