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“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字防治水原則，實施了七項綜合配套防治措施。
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?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任制、水害防治技術(shù)管理制度和水害預測預報制度。
根據(jù)以上場景，回答下列問題：
1.根據(jù)《煤礦防治水細則》，補充該礦應(yīng)建立的其他四項防治水制度。
2.判斷該礦水文地質(zhì)類型，并說明依據(jù)。
3.根據(jù)《煤礦防治水細則》，列出該礦七項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)《煤礦防治水細則》，煤炭企業(yè)、煤礦應(yīng)當結(jié)合本單位實際情況建立健全水害防治崗位責任制、水害防治技術(shù)管理制度、水害預測預報制度、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)類型為復雜。依據(jù)為其頂板砂礫巖層單位涌水量達1.2L·s-1·m-1。
3.該礦七項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運輸巷掘進工作面施工工藝采用綜掘機沿底掘進，皮帶運輸機運輸。支護方式為錨桿、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，當班班長發(fā)現(xiàn)，4203運輸巷掘進工作面迎頭后方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人補打錨桿加強頂板支護，其他人員正常開展掘進作業(yè)。11時30分，班長在巡視過程中聽到一聲巨響，發(fā)現(xiàn)4203運輸巷皮帶運輸機停止運轉(zhuǎn)，立即趕往4203運輸巷掘進工作面迎頭查看情況，行至距掘進工作面迎頭約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)急預案，組織開展救援工作，同時向當?shù)貞?yīng)急管理部門進行了事故報告。
經(jīng)事故調(diào)查，冒頂發(fā)生在4203運輸巷掘進工作面迎頭后方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)育有富水性較強的含水層，地質(zhì)條件變化較大，掘進隊未能及時調(diào)整支護方式。事故造成2人遇難，直接經(jīng)濟損失300萬元。
根據(jù)以上場景，回答下列問題：
1.列出4203運輸巷發(fā)生事故前可能出現(xiàn)的征兆。
2.列出錨桿支護的三種作用機理。
3.列出煤礦應(yīng)向當?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、支護錨桿錨索變形增大。
2.錨桿支護的作用機理(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，強度提高。
(4)圍巖強度強化作用：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)松動圈支護理論：錨桿支護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?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，現(xiàn)場情況，簡要經(jīng)過，傷亡情況，直接經(jīng)濟損失，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)加強頂板疏放水。
(2)加強頂板監(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，地面平均標高+1210m，開采水平標高+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運榆巷和回風巷兩個掘進工作面，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，配有通風和機電兩名副總工程師，設(shè)有生產(chǎn)技術(shù)科、機電科、安全科等管理部門，其中生產(chǎn)技術(shù)科僅有1名兼職人員負責防治水技術(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，探放水工作由掘進隊負責。
2022年3月20日，礦山安全監(jiān)察部門檢查發(fā)現(xiàn)：①2301回風巷掘進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，未編制水害專項應(yīng)急預案;②3月19日中班1301綜采工作面正常生產(chǎn)過程中回風巷瓦斯?jié)舛仍_到1.2%;③主水倉工作水泵未進行聯(lián)合排水實驗;④1301綜采工作面上隅角CO傳感器懸掛位置不當;⑤主運輸皮帶機溫度監(jiān)測裝置失效;⑥2301運輸巷掘進工作面?zhèn)€別錨桿預緊力不足;⑦支護工使用普通鉆機進行探放水;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)驗證工作;⑨兩個采區(qū)的回風巷直接串聯(lián)，未設(shè)置專用回風巷。
針對上述問題和隱患，礦山安全監(jiān)察部門責令限期整改，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準》，指出A煤礦存在的重大事故隱患。
3.根據(jù)《煤礦防治水細則》，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)急專項預案應(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)置專用回風巷。
(2)嚴重水患未采取有效措施。
(3)瓦斯超限作業(yè)。
(4)未按規(guī)定進行煤巖沖擊傾向性鑒定。
(5)M公司違規(guī)將掘進工程轉(zhuǎn)包給N公司。
(6)主運輸皮帶溫度監(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)急專項預案應(yīng)包括的內(nèi)容：適用范圍、應(yīng)急組織機構(gòu)及職責、響應(yīng)啟動、處置措施、應(yīng)急保障。
5.A煤礦水害預警系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能：
(1)實時在線監(jiān)測水位、水壓、水量等指標。
(2)井下水害智能預測、預警功能。
(3)與排水系統(tǒng)聯(lián)動。
