三、案例分析問答題
26、背景資料
某煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力3.0Mt/a，單一水平生產(chǎn)，礦井含水層為孔隙、裂隙、巖溶含水層，補(bǔ)給條件良好，頂板砂礫巖層單位涌水量為1.2L·s-1·m-1，井田及周邊老空水分布位置、范圍、積水量清楚。礦井正常涌水量為180m3/h，最大涌水量為360m3/h。該礦遵循“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字防治水原則，實(shí)施了七項(xiàng)綜合配套防治措施。
礦井中央排水系統(tǒng)配有工作水泵1臺，型號為MD280-65X9，備用水泵2臺，型號為MD155-67X8，φ219mm排水管路2趟，φ273mm排水管路1趟，主副水倉各1個，主水倉容量776m3，副水倉容量467m3，水倉總?cè)萘繛?243m3。2021年4月礦井聯(lián)合排水試驗(yàn)報告顯示：MD280-65X9型水泵的排水能力為220m3/h，2臺MD155-67X8型水泵排水能力均為110m3/h，MD280-65X9型水泵和2臺MD155-67X8型水泵的聯(lián)合排水能力為420m3/h。
2021年8月，當(dāng)?shù)孛旱V安全監(jiān)管部門檢查發(fā)現(xiàn)：該煤礦最近的水文地質(zhì)類型劃分報告編制時間為2017年5月，報告修訂明顯不及時，且在防治水管理方面制度不健全，只建立了水害防治崗位責(zé)任制、水害防治技術(shù)管理制度和水害預(yù)測預(yù)報制度。
根據(jù)以上場景，回答下列問題：
1.根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》，補(bǔ)充該礦應(yīng)建立的其他四項(xiàng)防治水制度。
2.判斷該礦水文地質(zhì)類型，并說明依據(jù)。
3.根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》，列出該礦七項(xiàng)防治水綜合配套措施。
4.計算并判斷該礦水泵排水能力是否符合要求。
1.根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》，煤炭企業(yè)、煤礦應(yīng)當(dāng)結(jié)合本單位實(shí)際情況建立健全水害防治崗位責(zé)任制、水害防治技術(shù)管理制度、水害預(yù)測預(yù)報制度、水害隱患排查治理制度、探放水制度、重大水患停產(chǎn)撤人制度以及應(yīng)急處置制度等。該礦應(yīng)建立的其他四項(xiàng)防治水制度為水害隱患排查治理制度、探放水制度、重大水患停產(chǎn)撤人制度、應(yīng)急處置制度。
2.結(jié)合該礦井含水層為孔隙、裂隙、巖溶含水層，補(bǔ)給條件良好，頂板砂礫巖層單位涌水量為1.2L·s-1·m-1，井田及周邊老空水分布位置、范圍、積水量清楚。礦井正常涌水量為180m3/h，最大涌水量為360m3/h，按礦井水文地質(zhì)分類就高不就低的原則，確定該礦井水文地質(zhì)類型為復(fù)雜。依據(jù)為其頂板砂礫巖層單位涌水量達(dá)1.2L·s-1·m-1。
3.該礦七項(xiàng)防治水綜合配套措施：探、防、堵、疏、排、截、監(jiān)。
4.工作水泵排干礦井24h正常涌水量的時間：
工作和備用水泵攙干礦井24 h最大涌水量的時間:
故水泵能力不能滿足排水要求。
27、背景資料
某煤礦為斜井開拓，開采4號煤層，煤層厚度為7.28~9.45m，地質(zhì)構(gòu)造中等，煤塵具有爆炸危險性，自燃傾向性為自燃，4203運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面施工工藝采用綜掘機(jī)沿底掘進(jìn)，皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸。支護(hù)方式為錨桿、金屬網(wǎng)配合錨索和T型鋼帶，錨桿間排距為920mmX1000mm，每間隔一排布置兩根錨索，錨索距巷道上、下幫各1m處布置，錨索長度為9.2m。
2021年6月10日9時30分，當(dāng)班班長發(fā)現(xiàn)，4203運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面迎頭后方60m處設(shè)置的頂板離層監(jiān)測儀讀數(shù)變化超過10cm，錨索測力計數(shù)據(jù)急劇增加，頂板淋水加大、下沉明顯、出現(xiàn)多處裂縫，遂安排3人補(bǔ)打錨桿加強(qiáng)頂板支護(hù)，其他人員正常開展掘進(jìn)作業(yè)。11時30分，班長在巡視過程中聽到一聲巨響，發(fā)現(xiàn)4203運(yùn)輸巷皮帶運(yùn)輸機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，立即趕往4203運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面迎頭查看情況，行至距掘進(jìn)工作面迎頭約65m處，發(fā)現(xiàn)巷道大面積冒頂，立即向礦調(diào)度室電話匯報。該礦隨即啟動應(yīng)急預(yù)案，組織開展救援工作，同時向當(dāng)?shù)貞?yīng)急管理部門進(jìn)行了事故報告。
經(jīng)事故調(diào)查，冒頂發(fā)生在4203運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面迎頭后方50m處，冒頂段長度約15m。事故發(fā)生的原因包括：4203運(yùn)輸巷布置在上部煤層區(qū)段煤柱下，冒頂及周邊區(qū)域頂板發(fā)育有富水性較強(qiáng)的含水層，地質(zhì)條件變化較大，掘進(jìn)隊(duì)未能及時調(diào)整支護(hù)方式。事故造成2人遇難，直接經(jīng)濟(jì)損失300萬元。
根據(jù)以上場景，回答下列問題：
1.列出4203運(yùn)輸巷發(fā)生事故前可能出現(xiàn)的征兆。
2.列出錨桿支護(hù)的三種作用機(jī)理。
3.列出煤礦應(yīng)向當(dāng)?shù)貞?yīng)急管理部門報告的事故內(nèi)容。
4.簡述防止此類管頂事故發(fā)生應(yīng)采取的技術(shù)措施。
1.4203運(yùn)輸巷發(fā)生事故前可能出現(xiàn)的征兆：頂板下沉速度急劇增加、支柱載荷急劇增大、片幫、頂板斷裂、掉碴、煤炮密集、淋水加大、支護(hù)錨桿錨索變形增大。
2.錨桿支護(hù)的作用機(jī)理(列出三種即可)如下：
(1)懸吊作用：錨桿將頂板較軟弱巖層懸吊在上部穩(wěn)定巖層上，增強(qiáng)軟弱巖層的穩(wěn)定性。
(2)組合梁作用：如果頂板巖層中存在若干分層時，錨桿可將各巖層組合到一起，形成較厚的巖層，從而增加巖層的強(qiáng)度和抗破壞能力，避免巖層間水平滑動和出現(xiàn)離層現(xiàn)象。
(3)組合拱作用：在拱形巷道圍巖的破裂區(qū)中安裝預(yù)應(yīng)力錨桿，從桿體兩端起形成圓錐形分布的壓應(yīng)力區(qū)，各錨桿形成的壓應(yīng)力區(qū)相交，在巖體中形成一個壓縮帶，即壓縮拱，壓縮拱內(nèi)的圍巖受力狀態(tài)得到改善，強(qiáng)度提高。
(4)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化作用：錨桿與錨固的圍巖形成統(tǒng)一承載體，錨桿的作用是改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，增加圍壓，從而提高圍巖的承載能力。
(5)最大水平應(yīng)力理論：錨桿可以沿軸向限制巖層的膨脹，并限制巖層的剪切錯動。
(6)松動圈支護(hù)理論：錨桿支護(hù)的作用是限制圍巖松動圈形成過程中碎脹力所造成的有害變形。
3.煤礦應(yīng)向當(dāng)?shù)貞?yīng)急管理部門報告的事故內(nèi)容包括：單位概況，事故時間、地點(diǎn)，現(xiàn)場情況，簡要經(jīng)過，傷亡情況，直接經(jīng)濟(jì)損失，已經(jīng)采取的措施，其他情況。
4.防止此類冒頂事故發(fā)生應(yīng)采取的技術(shù)措施：
(1)加強(qiáng)頂板疏放水。
(2)加強(qiáng)頂板監(jiān)測。
(3)合理設(shè)計煤柱寬度。
(4)優(yōu)化巷道布置。
(5)避開(煤柱)應(yīng)力集中區(qū)。
(6)優(yōu)化支護(hù)設(shè)計。
(7)巷道軸線方向盡可能與構(gòu)造應(yīng)力方向平行。
28、背景資料
A煤礦為設(shè)計生產(chǎn)能力5Mt/a的新建礦井，地面平均標(biāo)高+1210m，開采水平標(biāo)高+750m，煤層平均傾角5°。3號煤層和5號煤層為可采煤層，其中3號煤層為當(dāng)前開采煤層，平均厚度4.5m，煤層及頂板柱狀圖如圖1所示。
該礦布置有一、二采區(qū)兩個生產(chǎn)采區(qū)，一采區(qū)有1301綜采工作面，二采區(qū)有2301運(yùn)榆巷和回風(fēng)巷兩個掘進(jìn)工作面，均位于井田東部，與B煤礦相鄰，采掘工程平西圖如圖2所示。
經(jīng)鑒定，A煤礦為高瓦斯礦井，3號煤層為容易自燃煤層，5號煤層為自燃煤層，煤塵不具有爆炸性，未開展煤巖沖擊傾向性鑒定。礦井正常涌水量600m3/h，最大涌水量1300m3/h。B煤礦條件與A煤礦相似，2年前曾發(fā)生頂板透水淹沒采區(qū)事故，并曾因越界開采被煤炭行業(yè)監(jiān)管部門處罰。
A煤礦整體承包給M公司生產(chǎn)經(jīng)營，并簽訂安全生產(chǎn)管理協(xié)議。煤礦五職礦長齊全，配有通風(fēng)和機(jī)電兩名副總工程師，設(shè)有生產(chǎn)技術(shù)科、機(jī)電科、安全科等管理部門，其中生產(chǎn)技術(shù)科僅有1名兼職人員負(fù)責(zé)防治水技術(shù)管理工作。M公司因人員暫時短缺，將煤巷掘進(jìn)工程承包給N公司，并與其簽訂了安全生產(chǎn)管理協(xié)議，探放水工作由掘進(jìn)隊(duì)負(fù)責(zé)。
2022年3月20日，礦山安全監(jiān)察部門檢查發(fā)現(xiàn)：①2301回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面已施工至距離井田邊界150m處，但未編制探放水設(shè)計和開展探測工作，未編制水害專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案;②3月19日中班1301綜采工作面正常生產(chǎn)過程中回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛仍_(dá)到1.2%;③主水倉工作水泵未進(jìn)行聯(lián)合排水實(shí)驗(yàn);④1301綜采工作面上隅角CO傳感器懸掛位置不當(dāng);⑤主運(yùn)輸皮帶機(jī)溫度監(jiān)測裝置失效;⑥2301運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面?zhèn)€別錨桿預(yù)緊力不足;⑦支護(hù)工使用普通鉆機(jī)進(jìn)行探放水;⑧該礦與相鄰的B煤礦有技術(shù)交流，憑圖紙判斷兩煤礦不存在越界開采，未開展相關(guān)驗(yàn)證工作;⑨兩個采區(qū)的回風(fēng)巷直接串聯(lián)，未設(shè)置專用回風(fēng)巷。
針對上述問題和隱患，礦山安全監(jiān)察部門責(zé)令限期整改，并建議A煤礦根據(jù)《煤礦智能化建設(shè)指南》(2021年版)要求，建立礦井水害預(yù)警系統(tǒng)。
根據(jù)以上場景，回答下列問題：
1.根據(jù)《生產(chǎn)安全事故統(tǒng)計調(diào)查制度》(應(yīng)急[2020]93號)，列出A煤礦可能發(fā)生的事故類型。
2.根據(jù)《煤礦重大事故隱患判定標(biāo)準(zhǔn)》，指出A煤礦存在的重大事故隱患。
3.根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》，指出A煤礦在防治水方面存在的問題。
4.列出A煤礦水害應(yīng)急專項(xiàng)預(yù)案應(yīng)包括的內(nèi)容。
5.根據(jù)《煤礦智能化建設(shè)指南)>(2021年版)，簡述A煤礦水害預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能。
1.A煤礦可能發(fā)生的事故類型：瓦斯爆炸、沖擊地壓、冒頂、火災(zāi)、水害、機(jī)械傷害、中毒窒息。
2.A煤礦存在的重大事故隱患：
(1)采區(qū)未設(shè)置專用回風(fēng)巷。
(2)嚴(yán)重水患未采取有效措施。
(3)瓦斯超限作業(yè)。
(4)未按規(guī)定進(jìn)行煤巖沖擊傾向性鑒定。
(5)M公司違規(guī)將掘進(jìn)工程轉(zhuǎn)包給N公司。
(6)主運(yùn)輸皮帶溫度監(jiān)測裝置失效。
(7)沒有防治水專業(yè)技術(shù)人員。
3.A煤礦在防治水方面存在的問題：
(1)未設(shè)立專門的防治水機(jī)構(gòu)。
(2)未配足防治水專業(yè)技術(shù)人員。
(3)未建立專門的防治水探放隊(duì)伍。
(4)未配備專用探放水設(shè)備。
(5)未配備防治水副總工程師。
4.A煤礦水害應(yīng)急專項(xiàng)預(yù)案應(yīng)包括的內(nèi)容：適用范圍、應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)、響應(yīng)啟動、處置措施、應(yīng)急保障。
5.A煤礦水害預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能：
(1)實(shí)時在線監(jiān)測水位、水壓、水量等指標(biāo)。
(2)井下水害智能預(yù)測、預(yù)警功能。
(3)與排水系統(tǒng)聯(lián)動。
