安全开采评价 篇1
1.1 矿井概况
顺和煤矿是永煤公司在永城本部投资建设的第五对现代化矿井。整个井田呈近东西向的长条形, 东西向长约10.7 km, 南北宽2.2~5.0 km, 面积约34.38 km2。煤炭资源储量7 575.6万t, 可采储量3 250.6万t。矿井设计生产能力60万t/a, 服务年限38.7 a。矿井采用立井单水平上下山开拓方式, 落底水平-702 m。水文地质条件中等, 主采煤层为二2煤, 平均厚度2.17 m, 为“三低一高”优质无烟煤种, 煤层不易自燃, 煤尘无爆炸危险性, 属于瓦斯矿井。设计以一个采区、一个综采面保证矿井设计生产能力, 配套入洗能力100万t/a的洗煤厂, 生产的原煤全部直接入洗。
1.2 地质及水文地质概况
1.2.1 地质概况
顺和井田属于永夏矿区, 位于永城隐伏背斜西翼的后王庄背斜之西北翼。区内无基岩出露, 全部地层均隐伏于新生界地层之下。根据区域地层出露和钻孔揭露, 区内由老到新依次保留的地层层序为奥陶系老虎山组, 石炭系本溪组和太原组, 二叠系山西组、下石盒子组和上石盒子组, 新生界的新近系和第四系。矿井目前主采煤层为二叠系山西组中下部的二2煤层。
矿井整体为一单斜构造形态。地层总体走向为北东东, 倾向北北西, 但是由于受构造挤压、拉伸影响, 在单斜构造为主体的背景上, 发育着小幅度的次一级褶曲, 使煤层底板形态发生不同程度的弯曲变化。地层倾角总体来说比较平缓, 倾角一般6°~15°, 呈西陡东缓、北陡南缓之趋势。区内断裂构造较为发育, 主要有近东西向、北东向和北西向三组, 主要为高角度的正断层。
1.2.2 水文地质概况
矿井周边无小窑及其他老空积水区, 矿井内尚无回采工作面, 目前实测的矿井正常涌水量在45 m3/h左右, 整体涌水量较小, 矿井水文地质类型属中等。根据含水层和隔水层在垂向的沉积层序和岩性, 井田自上而下划分为4个含水组: (1) 新生界孔隙含水层组, 由粗、中、细粉砂和粘土、亚粘土、亚砂土组成, 平均395 m, 含水性弱, 正常情况下对采煤影响不大。 (2) 二叠系裂隙孔隙含水组, 由二叠系石盒子组、山西组中细粒砂岩组成。根据井田的内抽水试验成果分析, 属砂岩裂隙承压弱含水层。补给源以侧向渗入为主, 径流运动迟缓, 水交替条件极差, 排泄以侧向水平渗出为主, 是构成矿井三煤组和二2煤的直接充水水源。 (3) 石炭系太原组溶洞裂隙承压含水组, 太原组灰岩含水层由11层灰岩组成, 平均厚度51.47 m, 分为太原组上下两段灰岩, 本组含水层溶洞裂隙发育, 富水性相对增强。两层主要灰岩其间有泥岩、砂质泥岩相隔, 在无断裂构造影响下, 不会发生水力联系。其中太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水, 是二2煤底板主要间接充水含水层, 对矿井开采影响较大。 (4) 奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水含水组, 为浅灰色、黄灰色白云岩及石灰岩, 厚度大于400 m, 富水性极不均一。
2 承压含水层富水性评价
2.1 太原组灰岩含水层富水性分析
(1) 水文地质条件受地质构造的控制。太灰和奥灰含水层组成了永城复背斜的核部, 而向斜核部则是由上二叠统上石盒子组成。顺和煤矿东西向的构造居主导地位, 其次为近北东向构造。从该矿的地质构造分析, 顺和矿太灰含水层富水性也较好, 且南北向水力联系强于东西向。
(2) 纵向富水性分析。太原组共有11层灰岩含水层, 自下而上编号为L1~L11, 依据灰岩对开采的影响程度及灰岩次序可划分为上层 (L11~L8) 、下层 (L7~L1) 。其中L10、L8和L2灰岩较厚, 岩溶裂隙较发育, 太灰含水层水文地质条件中等, 水量比较丰富。
(3) 含水层强径流带的分布。从构造及突水、抽水试验情况分析, 即永城背斜的两侧、北北东向构造水力连通性好, 水力传递速度快, 岩溶裂隙相对发育, 为一个相对强径流带。在强径流带内水力联系密切, 且具有统一的地下水位, 水力坡度平缓;而在弱径流带内, 补给条件较差, 径流滞缓, 地下水的天然变幅极小, 钻孔涌水量较小。
(4) 含水层的补给情况分析。矿区位于永城背斜的西翼, 北、西、南3面基本上以正断层为界, 形成“巨”字型的封闭隔水边界。东部二2煤层露头外石灰岩分布面积有限, 区域灰岩地下水通过远方侧向水平渗透补给, 将受到一定限制。由于永城矿区含水层赋存面积较广, 地下水的储量较大, 而且太灰各含水层间及与奥灰含水层都存在着一定的水力联系。
(5) 含水层的可疏降性分析。本区太灰赋存面积广大, 储量大, 且含水层水力传递速度快, 而太灰和奥灰含水层有水力联系, 一般情况下很难疏干, 所以永城矿区各矿井应充分利用底板隔水岩层带水压开采, 并结合经济效益辅以疏降太灰水位[1]。
2.2 奥陶系灰岩含水层的富水性分析
(1) 富水性分析。该含水组为浅灰色、黄灰色白云岩及石灰岩, 厚度大于400 m, 富水性极不均一。地下水来源为远方大气降水沿裂隙层面水平侧向补给, 径流条件好。根据井田钻孔抽水试验结果, 水位标高-4.31 m, 单位涌水量为0.084 3~0.157 L/s.m, 渗透系数为0.168~0.286 m/d, 水温为28℃, 水质类型为SO4Cl~Na Ca型, 矿化度4.843 g/L。为岩溶裂隙承压中等-强含水层[2]。本含水层 (组) 在永城复背斜附近隐伏于新生界地层之下, 其两翼则深埋于煤系地层之下。在风化、褶皱和断裂的控制下, 灰岩的岩溶裂隙发育, 尤其是灰岩断层带处岩溶普遍发育。中厚灰岩中岩溶裂隙相对较发育, 但部分裂隙被方解石脉充填。在永城复背斜的两翼, 发育着走向近SN向的高角度正断层FS10、DF3、F12等及走向EW向的断层FS23、F8。这些断层造成永城复背斜轴部奥灰隐伏露头的不连续性, 造成封闭、独立、以静储量为主的水文地质单元。
(2) 奥灰水的水化学成分及地下水的动态分析。补给来源主要是区外奥灰出露区接受大气降水的补给, 且径流条件差, 使奥灰水成为高矿化度、高硬度和高氟水。奥灰埋藏深, 补给条件差, 其动态类型为“深部滞留外渗型”。2013年以前由于未受开采影响, 水位标高在-14.14~-12.41 m之间, 水位基本保持平稳。现奥灰水水位标高是-10.7 m, 这说明太灰和奥灰含水层具有一定的水力联系, 奥灰侧向补给太灰含水层。
3 带水压开采可行性分析
3.1 灰岩岩溶裂隙水危害
(1) 太原组上段灰岩对矿井充水的影响。太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水是开采二2煤层时的间接含水层, 二2煤底板下距L11灰岩平均55 m, 其间又有较稳定的泥岩、砂质泥岩相阻隔, 正常情况不易发生突水。但在断层影响下, 当灰岩高于煤层或者与煤层对接时, 灰岩水有可能溃入工作面。另外, 矿山压力也是造成灰岩突水的又一因素, 煤层回采以后, 煤层底板由于岩体应力释放和矿山压力的作用, 底板附近遭到破坏, 形成破坏带, 同时隔水层底部有裂隙分布, 承压水沿裂隙导升, 形成承压水原始导升带。在回采过程中导升裂隙将会向上发展, 当承压导升带与底板破坏带贯通之后, 就会形成导水通道造成突水[1]。
(2) 太原组下段灰岩及奥陶系灰岩岩溶裂隙水对矿井充水的影响。太原组下段灰岩及奥陶系灰岩岩溶裂隙水与二2煤间距较大 (大于100 m) , 期间有多层泥岩相隔, 这在正常情况下对矿床开采没有直接影响。在断层、裂隙的切割部位具有侧向和垂向补给条件时, 下段灰岩会补给上段灰岩。通过顺和煤矿历次出水后地面水文观测孔水位变化情况来看, 奥灰水与上覆含水层之间水力联系较弱[2]。
3.2 二2煤底板隔水层隔水性能
(1) 地应力条件。岩体中的水主要沿岩体内裂隙流动, 蔓延体的渗透性主要与岩体内裂隙的宽度和充填状态有关;如果岩体内裂隙完全闭合, 则地下水在岩体内的渗流将十分缓慢, 透水性很差, 裂隙的张开度越大, 地下水的渗透性越大。岩体的渗透性与地应力呈负指数关系, 即地应力越大, 渗透系数越小;反之, 地应力越小, 渗透系数越大。所以当得知工作区域应力场以后, 可以对地下岩体的渗透性做出评价。煤矿回采工作面还存在应力重新分布问题, 即回采放顶以后引起的地应力调整、导致底板隔水层的破坏及断层裂隙的“活化”问题, 实际工作中需要考虑采矿对底板的破坏深度和“机械楔涌”高度, 从而实现对工作面水情的预测预报。
(2) 底板的强度。二2煤底板隔水层底部为海相泥岩, 中上部为厚层状的中细粒砂岩, 其海相泥岩的平均抗压强度为647 kg/cm2, 平均抗拉强度为22.0 kg/cm2;细砂岩的平均抗压强度为786 kg/cm2, 平均抗拉强度33.0 kg/cm2。在岩石的抗压强度水压达2~4 MPa、地质构造简单、裂隙不发育、底板岩石完整的情况下, “带压开采”能够满足安全生产的要求。
3.3 突水系数分析
3.3.1 回采工作面的突水系数分析突水系数计算公式如下:
其中, P= (H0-H1+M0) ×0.01
式中:T为突水系数, MPa/m;P为隔水层底板承受的静水压力, MPa;M1为底板改造后隔水层有效厚度, 通过分析地质资料, 可知深部二2煤层进行底板注浆改造 (改造至L9灰岩底部) 后底板隔水层有效厚度取70 m;M0为底板改造前隔水层有效厚度, 通过分析地质资料可知, 二2煤层底板改造前隔水层有效厚度取50 m;H0为太灰上段水位标高, 根据目前观测值为-230 m;H1为煤层底板最低标高, 根据地质资料分析, 井田范围内二2煤层开采水平平均在-630 m以上。
把以上参数代入公式进行突水系数计算:
二2煤层的突水系数为0.065 MPa/m, 由于二2煤层突水系数0.065 MPa/m小于0.1/MPa/m, 对于改造后的煤层底板可视为相对完整的煤层底板, 因此, 无突水危险, 可以带压开采。
3.3.2 开掘工作面的安全隔水层厚度分析
安全隔水层厚度计算公式如下:
式中:t为安全隔水层厚度, m;L为巷道底板宽度;结合现有井下开采实际情况, 巷道底板宽度取6 m;r为底板隔水层的重度;查《顺和煤矿矿井地质报告》可知, 二2煤层底板隔水层岩性为泥岩、砂质泥岩为主, 经测定, 底板隔水层的平均密度为0.026 MN/m3;Kp为底板隔水层的平均抗拉强度, 查《顺和煤矿矿井地质报告》可知, 二2煤层底板隔水层岩性为泥岩、砂质泥岩为主, 经测定, 底板隔水层平均抗拉强度为2.3 MPa;P为底板隔水层承受的水头压力。根据以上计算可知, 二2煤层隔水层底板承受的静水压力为4.55 MPa。
把以上参数代入公式进行安全隔水层厚度计算:
二2煤层底板安全隔水层厚度为5.95 m。
而二2煤层的隔水层厚度为55 m, 远远大于安全隔水层厚度, 因此, 在带压的情况下, 巷道的开拓掘进是安全的。
4 结论及建议
根据以上矿井二2煤层隔水层隔水性能与突水系数、安全隔水层厚度计算值分析可知, 工作面采煤或巷道开拓掘进均是安全的, 可以带水压开采。但为了确保安全, 仍要制定带压开采的安全技术措施, 对各类防隔水煤柱的合理留设、工作面底板隔水层厚度和导升高度探测、水害预测预报、井上下水文观测系统、底板注浆改造工程、矿井及各采区、工作面排水系统等方面内容要作出明确规定和要求, 并在矿井生产过程中严格按照措施执行, 这样才能够满足矿井“带压开采”需要, 实现安全生产。
参考文献
[1]刘蕴祥, 陈祥恩.永城矿区煤层底板裂隙灰岩突水机理[J].煤田地质与勘探, 2002, 30 (3) :45-46.
安全开采评价 篇2
以煤炭为主的能源供应属于不可再生资源, 而且作为主要的能源供应, 然而在煤炭的开采中出现了不同程度危害自然环境尤其是地下水的现象, 直接制约了我国社会经济的可持续发展, 靖远煤电股份有限公司大水头煤矿开采也是如此。
1.1 煤的形成
陆地上的植物枯死以后, 有大量的高等植物残骸在湖泊中被水掩盖, 然后在水解作用和厌氧细菌的生物化学作用下, 植物残骸失去原有的结构, 逐渐变成含水的褐黑色物质“泥炭”。随着时间的推移, 在压力与温度的影响下, 泥炭的水分逐渐随着减少, 含碳量开始增加, 从而变成褐煤。当压力、温度再一步增加时, 将进一步碳化烟煤变成无烟煤。这个过程一般需要几千万到几亿年的时间, 所以煤是不可再生资源。
1.2 开采煤
由于煤的存在大部分都位于地下, 所以人类想要拿来使用就必须进行开采。煤炭开采又包括露天开采和矿井开采。靖远煤电股份有限公司大水头煤矿位于甘肃省白银市平川区境内, 矿井属于宝鸡山矿井西北段, 当地气候全年干旱少雨雪。1970年12月26日简易投产, 1988年改扩建, 1997年8月1日正式投产, 总计采煤有33个年头了, 属于矿井开采。
1.3 煤质
硫是煤中的有害元素, 包括有机硫、无机硫。含硫量1%以下才可用于燃料, 部分地区要求在0.6和0.8以下, 现在常说的环保煤、绿色能源均指硫成分较低的煤。靖远煤电股份有限公司大水头煤矿原煤含硫量为0.93%, 精煤含硫量为:0.48%, 符合要求。
2 大水头煤矿开采地下水环境的影响
2.1 为了开采煤施工靖远煤电股份有限公司大水头煤矿肯定
要将施工区域周围的水排出, 这就改变了岩层环境, 其中主要是改变了含水层和隔水层的相对关系, 还有就是开采煤的方法破坏了顶板岩层的自然平衡状态。又会使含水层结构受到破坏, 引起地下水补、迳、排的改变, 造成恶性循环, 治理工作难度很大。
2.2 水的存在在地下分为浅层、中层、深层。浅中层为工业用水
和生活用水的主要来源。采煤松散岩类地层中的水快速向下渗透, 形成区域性地下水位降落漏斗, 浅中层水被逐渐疏干, 造成百姓的用水问题。而随着开采深度的增加, 深层水被截留直接转化为矿坑水排除, 日积月累排出量越来越多, 短期内很难治理、恢复。
2.3 根据相关可靠数据可知煤矿开采对地下水位也造成了严
重影响, 例如平顶山矿区水位由+83m降低到了现在的-240m, 下降了320m, 唐山地区水位下降了近63m。这都造成了水资源匮乏、取水困难, 增加了用水投资等不利影响。
3 地下水
3.1 地下水的定义
广义的地下水泛指埋藏在地下岩土空隙中所有水, 有浅水层、中水层、深水层。地下水资源具有水质稳定可靠、分布广泛、具有时间上的调节作用、赋存状态多样性等特点。
3.2 地下水质量的变化
从国土资源公报给出的2010年、2011年数据可以明显看出, 地下水水的质量总体在下降。煤矿开采作为工业生产的重要支柱型产业, 对地下水造成的污染比重必然不可小觑。
3.3 大水头煤矿开采对地下水质量的影响
靖远煤电股份有限公司大水头33年的煤矿开采破坏了地下水化学环境, 氧化作用、生物作用等综合因素使得水化学成份发生变化, 形成酸性矿井水。水中含有各种有机和无机悬浮固体, 也含有有毒污染物:汞、铅、铬等重金属, 氟化物、氰化物等无机毒物, PH值很低, 含有害物质离子浓度增大, 水质恶化。水化学类型由原来的重碳酸钙型水逐渐化为重碳酸、硫酸钙型水, 硫酸、重碳酸钙型水和单纯的硫酸钙型水。地下水影响地表水, 从而水质量严重下降、水遭到严重污染从而影响周围百姓和厂区正常用水。
对于以上分析发现的问题, 给出以下建议:
(1) 在经济发展、社会利益、环境保护三方面效益基础上加深对靖远煤电股份有限公司大水头煤矿开采方法的思考、优化对靖远煤电股份有限公司大水头煤矿开采方法, 开发靖远煤电股份有限公司大水头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, 从而提高采煤效率, 保证靖远煤电股份有限公司大水头煤矿区域环境协调发展。
(2) 对靖远煤电股份有限公司大水头煤矿能改进矿坑水进行技术研究以便回收循环利用, 这样既能减小对水的污染, 又能增大水资源的来源。因此, 矿井水资源的综合利用和保护, 影响到靖远煤电股份有限公司大水头煤矿煤炭工业的持续、稳定、协调发展, 直接关系到靖远煤电股份有限公司大水头煤矿煤炭资源的开发战略。例如:可以利用矿井水直接用于煤的洗选, 或者经过自然沉淀、过滤后用于洗澡, 也可建立矿井水净化站使之达到饮用水标准, 或者也可用于锅炉、冷却灭尘等用途。
(3) 珍惜靖远煤电股份有限公司大水头煤矿煤资源, 遵循自然规律、经济规律合理进行煤炭开发, 提高生产技术和生产效率, 资源开发和环境保护相结合, 节约用煤, 减少废弃物的排放, 争取在源头和过程中减少污染物的产生, 间接或直接减少对地下水资源的影响。
(4) 靖远煤电股份有限公司大水头煤矿应该加大对地下水污染的关注与防治以及相关部门的监管力度和管理水平, 将人员管理规范化。因为一些企业人不乏一味的追求经济效果, 急功近利, 付诸环保的积极性不高。也有一些企业领导人在领导工作中采厚弃薄, 采易弃难, 对一些还可以进行深层次加工的资源废弃严重, 从而导致了煤炭资源的严重浪费。对于这些现象相关部门有必要加重对违章者和违章行为的惩罚措施, 做到防患于未然。
4 结束语
从以上文章中可以看到, 靖远煤电股份有限公司大水头煤矿开采对地下水资源的破坏是不可避免的, 但是靖远煤电股份有限公司大水头煤矿一定要在煤矿开采的整个过程中结合可持续发展, 采取一定循环经济、低碳模式以及清洁生产措施将对水破坏降到最低, 并对地下水质量及时检测将地下水破坏对人类造成的危害降到最低, 给自己和周围的老板姓使用地下水一个交代。也最好从源头和过程中出发减小对地下水污染的程度, 提高人的保护环境意识, 将煤矿开采长久的发展下去。
参考文献
[1]徐耀先, 杨健.煤矿开采区地下水环境影响评价方法与治理研究_徐耀先[J].环境科学导刊, 2009, (5) .
安全开采评价 篇3
关键词：高承压水体；弱富水；灰岩含水体；安全评价
中图分类号：P345文献标志码：A
文章编号：1672-1098（2015）01-0064-06
淮北矿区位于华北煤田东南缘，属华北型煤田，临涣、涡阳矿区位于该矿区南西块段。该区开采的二叠系下统山西组10煤层受下伏太原组灰岩水突水威胁。随着淮北矿区浅部煤炭资源日益枯竭，矿井持续延深，10煤层下伏太灰水水压不断攀升，高承压灰岩含水体上带压超限开采问题也日益凸显。采用传统的突水系数法预测评价深部煤层底板突水的危险性常偏于保守[1-4]，造成煤矿防治水工程量大，水害治理成本高，预测准确性低，传统的突水系数法已不能完全适应煤矿深部开采。
1淮北临涣、涡阳矿区水文地质特征
临涣矿区位于临涣区童亭短轴背斜东西两翼，属于全隐伏型矿区，发育松散层孔隙含水层、煤系砂岩裂隙含水层、太原组灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层。区内松散层含四个含水层组成和三个隔水层组，其中厚0～5662 m的第四含水层直接覆盖在煤系地层之上，对煤矿浅部开采有一定影响；二叠系煤系砂岩含水层为矿井直接充水水源，由于砂岩裂隙发育不均一，一般富水性弱，以静储量为主，补给不足，对生产影响小。
太原组地层总厚13181～14401 m，岩性为石灰岩夹薄层碎屑岩、泥岩和薄煤层互层的海陆交替相沉积，共含灰岩9～15层，灰岩总厚度4970～6668 m，占地层总厚的48%～60%。单位涌水量q=000035～0389L/（s·m）。太灰距10煤层底板的距离5169～6831 m。太灰水位-309～2057 m，受10煤层长期疏水降压开采影响，太灰水位已经较开采初期下降了约320 m，其中临涣、海孜、童亭、袁店一井等矿井在10煤层开采区太灰水已疏干至基岩面以下，其中童亭陈楼块段太灰水位标高-380 m左右，袁店一井102采区太灰水位标高约-300 m，全区太灰水位南高北低，太灰水已形成由矿区南部集中向北部临涣、海孜、童亭三对矿井径流的趋势。
涡阳矿区为新开发矿区，位于丰县口孜集断裂、亳州断裂、板桥断裂和宿北断裂圈闭的孤立断块内，属全隐伏型矿区。区内同样发育松散层孔隙含水层、煤系砂岩裂隙含水层、太原组灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层。区内松散层第四含水层对浅部煤层开采有一定影响；二叠系煤系砂岩含水层为矿井直接充水水源，富水性弱～中等，对开采影响较小。
太原组灰岩厚约75 m，共有9～15层，岩性主要为生物碎屑灰岩夹薄层细粒砂岩、粉砂岩和泥岩，灰岩累计厚度40 m左右，q=0000138～00239 L/（s·m），富水性弱。太灰距10煤层厚763～5898 m，厚度变化较大。太灰水水位原始标高为+2041 m， 现为-6509～1576 m， 水位变化幅度较小， 与该矿区太灰水尚未得到充分疏放有关。
生产补勘探资料显示，涡阳、临涣矿区太灰含水层q=000035～0389 L/（s·m），富水性弱～中等。受断裂构造切割影响，矿区内多数矿井太灰含水层处于相对封闭的水文地质单元，补给和径流条件差，水循环微弱。因矿井延深，太灰水压高。井上下抽（放）水试验资料显示，含水层富水性弱，水位（压）衰减快，有明显的“V”字型降落漏斗特征，疏降效果差。由此可见临涣、涡阳矿区10煤层开采具有灰岩水压高，Ts超过安全临界值；太灰含水层富水性弱，工作面开采基本无水或涌水量很小，即具有“高承压弱富水”的水文地质特征。
2传统突水系数法评价方法的缺陷
传统突水系数法采用工作面底板水压值P与隔水层厚度M的比值，评价工作面开采安全性，由国内大量灰岩水体上开采工作面突水资料统计分析得出全国范围内突水系数（Ts）经验临界值：006～01 MPa/m。该公式中的水压和底板隔水层厚度可通过地面及井下探查获得，计算较为方便。
但在工作面开采过程中，常出现工作面突水系数Ts超过01 MPa/m甚至更高时，工作面实际出水量很小，甚至无水等情况。而在部分矿区有时又出现突水系数值未超过安全临界值，由于隔水层厚度小，仍发生突水现象。因此，传统的突水系数法评价工作面开采安全性时，未考虑含水层富水性有一定缺陷。
淮北临涣、涡阳矿区10煤层灰岩水体上开采安全评价利用传统的突水系数方法评价开采安全性时，多数矿井工作面Ts超过006～01 MPa/m的安全临界值，处于超限带压开采状态具有突水危险性。但实际开采情况是，临涣、涡阳矿区在10煤层开采历史上仅孙疃矿发生过1次80 m3/h的太灰中等突水。根据传统突水系数法，为消除10煤层开采突水危险，临涣、涡阳矿区多数矿井存在安全治理设计无依据，盲目上工程，安全评价依据不充分和防治水工程量大等问题。
3区深部太灰含水层富水性减弱原因分析
31断裂构造切割控制及松散层第三隔水层阻隔所致
临涣、涡阳矿区受周边蔡山-南坪断层、丰涡断层、板桥断层、宿北断层等大断裂及区内中小型断裂构造切割控制，形成了一个个较为孤立封闭的断块，使其与外围失去了水力联系，造成太灰含水层补径排条件差。同时区内太灰含水层埋藏深，松散层第三隔水层直接覆盖于基岩之上，该隔水层厚度大，分布稳定，隔水性能良好，阻隔了上部含水层与其联系，区内部分区域虽发育有第四含水层，且直接覆于煤系地层之上，但“四含”厚度较小，分布不稳定，富水性弱，对太灰水的补给有限。endprint
32埋深对太灰含水层富水性影响
岩体渗透性与裂隙张开程度有关，岩体裂隙张开程度与所处的地应力场相关，研究结果显示地应力随着埋深的增加呈线性规律增加，因此岩体的渗透性和埋深之间存在对应关系。深部岩溶裂隙含水介质所处的应力场，随着埋深的增加，垂向和水平主应力都相应增加，地应力的增加减小了裂隙的张开度，裂隙的张开度减小导致岩溶发育的水动力环境变差，从而影响了岩溶裂隙含水介质的富水性，使深部岩溶裂隙含水层的富水性和过水能力减弱。
33浅部煤层疏降开采影响
临涣矿区10煤层开采采取疏水降压-限压开采的方法，通过长期的疏放开采临涣矿区部分矿井太灰水位已下降至-309 m，较开采初期下降了约320 m，有效降低了灰岩水压，改变了太灰含水层补径排条件，减弱了含水层富水性。
因此，临涣、涡阳矿区太灰含水层受断裂构造切割，孤立封闭，补径排条件差；太灰含水层埋深大，受深部水平地应力增加影响，裂隙率、渗透性逐渐减弱；以及浅部煤层的疏水降压开采和松散层第三隔水层的阻隔等综合作用，造成深部太灰含水层富水性减弱。
4高承压弱富水灰岩水体上开采安全性评价方法
41Ts-M安全性评价方法
调查发现在煤层底板隔水层较厚的情况下，采用传统突水系数法计算的突水系数超过规定临界值，也未发生较大突水甚至没有突水；在局部煤层底板隔水层较薄时，突水系数即使低于临界值，仍发生了底板突水。因此仅用突水系数法评价灰岩水体上开采安全性，往往不能完全解决问题。
在传统突水系数基础上，通过统计分析肥城、焦作和淄博矿区[6]及淮北矿区的242个突水点资料，包括含水层富水性、突水点水压、隔水层厚度、突水系数等资料，研究底板灰岩水突水危险性与突水系数、底板隔水层厚度之间的关系，提出突水系数与隔水层厚度关系法，即Ts-M法来评价灰岩含水体上开采的安全性，作为传统突水系数法的补充，为高承压弱富水含水层深部开采底板突水安全评价提供依据（见表1）。通过收集淮北矿区部分带压开采未突水工作面的资料（见表2），利用上述资料，研究不同隔水层厚度下，底板突水的规律。
根据表1统计情况分析，隔水层厚度M≤30 m时，Ts≤006 MPa/m的突水点占突水点总数的517%，006 将上述数据统计成图，以隔水层厚度为横坐标，突水系数为纵坐标，分别绘制出图1四矿区突水点Ts-M特征图和图2淮北矿区带压开采未突水工作面Ts-M关系图。 图1四矿区突水点Ts-M特征图 图2淮北矿区未突水工作面Ts-M的关系图 然后将四矿区突水工作面与淮北矿区未突水工作面Ts-M的关系，投放在同一坐标图上，见图3，其中棱形点代表突水工作面，方形点代表未突水工作面。由图3可见，以图中折线为分界，突水工作面多位于折线上方，未突水工作面位于折线下方。隔水层厚度大于80 m的工作面， 突水系数临界值可以达015 MPa/m以上。由图2得出突水系数与隔水层厚度的函数关系如图3所示。 Ts= 16000M+002，8 图3突水系数与隔水层厚度关系图 42Ts-q安全性评价方法 矿井发生突水的必要条件是水源和通道，在底板充水含水层富水性很弱的情况下，此时的含水层可视为隔水层，由于没有充水水源，即使突水系数超过规定临界值，工作面往往不会发生突水甚至没有突水，因此引入反应充水含水层富水性的指标，钻孔单位涌水量q，通过统计分析肥城矿区、焦作矿区和淄博矿区的216个突水点资料（见表3），提出了突水系数与钻孔单位涌水量评价法，即Ts-q法来评价灰岩水体上开采安全性。 表3肥城、焦作、淄博三矿区突水点所占比例统计表（%） 突水特征占总数比例/%Ts<0.04 （MPa·m-1）Ts<0.01 （MPa·m-1）q>2（L·s-1·m-1）q<0.1（L·s-1·m-1）0.1 小突水点40.3 4.200.53.236.60.0 中等突水点52.815.3051.40.01.413.0 大、特大突水点6.91.406.90.00.06.9 注：小突水点：Q≤60 m3/h，中等突水点：60 综合三矿区216个突水点资料，其中小突水点87个；中等突水点114个；大及特大突水点15个。表3数据显示，Ts<（004 MPa·m-1）时，各类突水点都较少，Ts<（001 MPa·m-1）时，没有突水点；大中突水主要集中在q>2（L·s-1·m-1），占大中突水点总数的977%； 小突水主要发生在01 同样以q值为横坐标，以Ts值为纵坐标，得到三矿区突水点Ts-q特征图如图4所示。 图4肥城、焦作、淄博三矿区突水点Ts-q特征图 图4（a）显示， 小突水点主要分布在q<2（L·s-1·m-1）的范围内，突水点大都位于Ts=000～025（MPa·m-1）的范围内，将纵坐标缩小到0～02（MPa·m-1）的范围，得到图4（b）；将纵坐标缩小到00～01（MPa·m-1）的范围，横坐标分别放大到0～2、10～50和000～010（L·s-1·m-1）之间，得到图4（c）、4（d）和图4（e）。
图4显示：小突水点多位于直线q=2（L·s-1·m-1）左侧，从突水水量来看，横坐标越靠近0点，突水水量越小；突水系数Ts<004（MPa·m-1）时，小突水点较少；q<01（L·s-1·m-1）时，突水点较少；q<006（L·s-1·m-1）时，无突水点；Ts<004（MPa·m-1），而q>2（L·s-1·m-1）时，中等突水点增多；Ts<001（MPa·m-1）时，突水点很少。
通过以上图解，可得出一条折线，折线与纵、横坐标轴之间区域的突水点突水量<60（m3·h-1），考虑一定的安全系数，适当缩小折线与坐标轴之间的范围，得到折线A，折线A与纵、横坐标轴之间的区域作为底板突水安全性评价的相对安全区域如图5所示。
q/（L·s-1·m-1）
图5Ts-q法相对安全区示意图
由此得到灰岩水体上开采安全性评价新方法：Ts-q法如图6所示，其横坐标为含水层富水性指标q，纵坐标为突水系数Ts。实际应用时，计算工作面的突水系数，再根据灰岩含水层富水性指标q，填绘在Ts-q安全性评价法示意图上，得到对应的一点，当此点位于折线A与坐标轴之间时，即认为工作面无突水危险，当工作面位于图中空白区时，则具有突水危险，并随着q值或Ts值增大，即距离折线A距离愈大则突水危险性愈高。
图6Ts-q安全性评价法示意图
5结论
1） 淮北临涣、涡阳矿区构造格局，松散层含隔水层结构，太灰含水层埋藏条件和10煤层开采方法是临涣、涡阳矿区太灰含水层形成典型高承压弱富水水文地质特征的主要因素。
2） 高承压弱富水灰岩含水层具有水压高，工作面开采突水系数超过安全临界值；富水性弱，抽放水试验，抽（放）水量较小，水位降深大，疏降漏斗呈V字形等水文地质特征。
3） 使用突水系数-隔水层厚度法（Ts-M法）结合突水系数-单位涌水量法（Ts-q法），评价灰岩水体上开采安全性，解决了煤矿深部开采高承压、弱富水灰岩含水体上开采传统的突水系数价法评价水害治理工程依据不充分及防治水工程量大等问题。该评价方法在淮北矿区已得到广泛的推广应用，并取得了较好的经济和安全效益。
参考文献：
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[6]葛亮涛，叶贵钧，高洪烈. 中国煤田水文地质学[M].北京：煤炭工业出版社，2001：328-367.
安全开采评价 篇4
煤矿开采条件安全评价的集对分析模型及应用
摘要：建立了煤矿开采条件安全评价的集对分析新模型,并对3个矿井进行了煤矿开采条件安全评价,与其他方法进行比较,取得了满意的结果.实例表明,该模型计算过程简单,计算结果可靠,为煤矿开采条件安全评价提供了一种简单而适用的评价方法.作 者：李凡修 梅平 LI Fan-xiu MEI Ping 作者单位：长江大学,化学与环境工程学院,湖北,荆州,434023期 刊：矿业安全与环保 PKU Journal：MINING SAFETY & ENVIRONMENTAL PROTECTION年，卷(期)：,37(5)分类号：X913.4关键词：开采条件 集对分析模型 安全评价 煤矿
安全开采评价 篇5
技术创新能力是企业技术能力发展的核心能力。国际学界研究技术创新的历史较早,但创新能力的相关研究却起源于20世纪80年代[1]。由于指标选择方法、指标可获得性和指标可计算性直接决定评价方法的应用范围,所以建立技术创新综合评判模型是科学合理、准确客观测度企业技术创新能力的基础。本文结合油田开采业的技术创新指标体系,建立了综合评判模型,并对某一基层单位的技术创新能力进行了量化评价。
1 油田开采技术创新能力评价建模基础
采用n个指标来测度和评价一个既定的目标W,那么这n个用于测度的指标就构成一个空间A。从数学的角度来看,空间A属于n维空间。综合评价的第一次映射,就是利用某种形式的n个函数f,将各项待测度指标的实际值xij转化为各项指标对应的评分值yij,即yij=f(xij)。即将n维空间A映射到与之相对应的空间B之上,数学标记为f:A→B。其中,空间B是由n维空间A变化而来,因此其自身也应该属于n维空间,与空间A所不同的是,B空间中的每一维均无计量单位。通过某一个特定的映射f,n维空间A中的点aij就映射到n维空间B中的bj。
综合评价的第二次映射在原理上与第一次映射是相同的,但是其在形式上是利用加权平均法,将既定目标W的各项待测度指标值yij转化为一个综合标值Zj,即Zj=φ(yij,wi)。从数学空间角度上来看,可以理解为将n维空间B映射到空间C之上,亦即φ:B→C,但是要注意此处的空间C属一维空间而不再是n维空间。
2 油田开采技术创新能力评价模型的构建
熵是一个热力学中的基本概念,通常情况下用其来表征系统状态的一种不确定性,是热力学中测度不确定性的一种指标。熵在信息论中表征的是信息系统无序程度。具体的来讲,如果某个待研究指标的信息熵越小,这就表明该指标值的变异程度越大,即其所提供的信息量应该越大,对于在综合评价中其对应的权重值也应该越大,反之其权重也应越小。
系统可能处于几种不同的系统状态,并且出现每种状态的概率分别为pi(i=1,2,…,n)时,系统的熵为[2,3,4]:
1)选取待评价的K(K=1,2,…,m)年份,i(i=1,2,…,n)代表评价指标,同时构造评价指标水平矩阵X,矩阵中Xik表示K年份的i指标所对应的水平值。
2)计算接近度Dik
其中,X*i所表示的是评价指标中的最优值,判定标准为正指标对应的数据值越大越好,而负指标对应的数据值越小越好。此时我们可以通过计算得到接近度矩阵D=(Dik)nm。
3)归一化处理
使得
4)计算评价指标i的条件熵Ei
其中
5)用Emax对Ei进行归一化处理,得表示评价指标i的重要性的熵值:
6)由e(di)确定评价指标i的评价权值Qi
其中
7)计算决策量Sk
其中d*i为矩阵d的第i行的最优值,Sk的含义代表了年份之间的优劣程度,其判定标准是Sk小的年份优于大的年份,最终可以根据Sk的大小来对各年份中油田开采技术创新能力进行排序。
3 油田开采技术创新能力评价指标体系
层次分析法是一种可以有效解决定量问题和定性问题相混合的研究方法,其突出特点在于基于一定的逻辑关系量化一些多层次问题的研究过程。在子系统的层次上进行分析,通过逐层上推的方式最终进行总体问题的综合分析或决策。采用熵权法来确定具体指标的权重,这样可以充分利用数据本身的特点,兼顾数据自身和实际经验两方面。
本设计第一层指标1项:技术创新能力综合值。
第二层指标3项:创新投入能力、创新实施能力、创新产出能力。
第三层指标19项,其中创新投入能力指标7项:即科技活动人员数,科技活动人员占从业人员比重,科学家和工程师占科技活动人员比重,科技活动经费总额,科技活动经费占产品销售额比重,科技活动人员人均科技活动经费,企业办科技机构数。创新实施能力指标9项:研究和发展(R&D)经费投入强度,有科研机构企业所占比例,购买国内技术经费,技术改造经费,技术引进经费,消化吸收经费,微电子控制设备占生产经营用设备原价比重、新产品开发经费占科技活动经费比重、工程技术人员比重。创新产出能力指标3项:新产品销售收入,新产品销售收入占产品销售收入比重,申请专利数。
4 油田开采技术创新能力的量化评价
样本容量来自油田某基层生产单位,首先收集了1993-2000年反映第三层的19项指标数据样本容量,然后根据按照式(1)—(2)进行计算,得到Dik,共16×19=304组数据,然后按照式(3)进行归一化处理,再根据式(4)计算出Eik,之后根据式(5)—(6)计算权重Ei、E(di)、Ee和Qi,最后通过式(7)计算出Sk值,结果如表1所示。
通过表1可以看出,该单位整体的创新能力虽然整体上不断增强,但是在某些年份出现波动的现象。这说明时间维度并不是创新能力的唯一衡量标准,其还同时受到国际环境、国内环境等多方面因素的影响,要针对具体时段的特殊环境对技术创新能力做更细致的分析。
经油田开采有关专家分析,上述规律大致符合油田生产过程中的技术创新发展规律。
5 结论
1)基于信息论中熵的概念构建的油田开采技术创新能力评价数学模型,可以较细致的对企业技术创新能力进行量化评价。
2)油田开采技术创新能力评价指标体系科学、全面,层次性强,便于观测。
3)从油田某单位的量化评价结果可以看出,我国油田开采的技术创新能力在总体上呈现出不断增强的良好趋势。
参考文献
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安全开采评价 篇6
1 通化县地形地貌
通化县地处长白山西南部, 地势东、东南部高, 西、西南部低, 最高处在石湖镇大东岔与七道沟间的东老秃顶子, 海拔1 589 m;最低处在大泉源乡江口村, 海拔288 m, 最高与最低点比差为1 301 m。山地面积占全县面积的72%, 海拔为600~1 500 m, 河谷平原占28%, 海拔300~600 m。区内地貌类型以中低山为主体, 间有山间河谷平原。在河流沿岸微地貌常呈陡崖或陡坡, 山间沟谷密集, 坡降较大[1]。
通化县东南部位于老岭山脉西北坡, 属典型山区, 地势南高北低, 浑江左岸大罗圈河和小罗圈河2条支流由南向北平行纵贯3个乡镇。西北部和东北部位于长白山脉余麓龙岗山脉南坡, 均为山区, 浑江右岸两大支流哈泥河由东北向西南、蝲蛄河由西北向东南, 分别流经通化县西北部分的东、西部。县境西部和西南部为浑江中游低山丘陵区, 局部为河谷平原区, 西部隔浑江右岸支流富尔江与辽宁省接壤, 南部隔浑江干流与集安市接壤;地势较低, 耕地集中, 土壤肥沃, 适宜农事耕作, 是重要的农业经济区。
2 地下水赋存条件和分布规律
通化县地下水类型主要有3种:第四系松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水和基岩裂隙水。
2.1 第四系松散岩类孔隙水
第四系松散岩类孔隙潜水分布于通化县内山间河谷地带。地下水主要接受大气降水和侧向径流补给, 与河水水力联系密切, 天然状态下河流排泄地下水。其富水性受地貌形态控制。在浑江及其较大支流的河曲凸岸高漫滩或汇水条件好的沟口冲洪积扇形地段水量较丰富, 单井涌水量一般为500~1 000 m3/d, 含水层岩性为卵砾石, 局部夹粗砂透镜体, 地下水位埋深一般小于1.0 m, 含水层厚1.5~3.0 m。河谷阶地水量中等, 单井涌水量250~500 m3/d, 含水层具有上细下粗的二元结构, 上部为粉土、粉砂, 下部为粗砂砾石, 局部夹有淤泥质粉土凸镜体。含水层厚2~4 m, 水位埋深1~4 m。浑江支流上游河谷水量多较贫, 一般单井涌水量为100~250m3/d, 部分地段小于100 m3/d, 含水层一般较薄, 多为黏土质砂砾石, 表层为粉质黏土, 水位埋深2~5 m[1,2]。
2.2 碳酸盐岩类溶洞裂隙水
碳酸盐岩类溶洞裂隙水小范围分布于通化县东南部东来乡南部局部地带。含水岩组以寒武系、奥陶系碳酸盐岩组成, 岩溶、裂隙发育相对较差, 地下水补给赋存条件也相对变差, 属水量较丰富区, 泉流量100~1 000 m3/d。
2.3 基岩裂隙水
基岩网状风化裂隙水:通化县基岩风化裂隙水主要分布于龙岗群、集安群混合岩、片岩及花岗岩地带, 分布较为广泛, 风化层厚25~30 m, 构成网状风化裂隙含水层。含水层透水、导水性能较差, 富水性差, 为地下水贫水区, 泉流量一般小于0.2 L/s, 单井涌水量小于50 m3/d。
构造裂隙水:通化县东南和西北部中生代侏罗系白垩系碎屑岩, 广泛分布, 以构造裂隙水为主。岩层的构造裂隙发育深度浅, 含水空隙发育差, 泉流量一般0.1~1.0 L/s, 一般单井涌水量小于50 m3/d, 为本区的贫水区。结晶岩构造裂隙水含水层组主要是指中元古界, 结晶变质岩和各期侵入的花岗岩类。一般富水性亦较贫, 单井涌水量小于50 m3/d, 泉水流量0.1~1.0 L/s。构造裂隙发育汇水条件好的局部地段, 富水性相对较好, 单井涌水量可大于100 m3/d。
3 地下水动态变化规律分析
通化县地下水动态随时间呈现出规律性变化, 并随着时间的延续和自然及人为条件的改变而发生变化。因此, 各地段受到外界影响因素不同, 地下水的动态类型也发生不同变化。主要影响因素不同, 可将通化县地下水动态特征分为自然因素型动态和人为因素影响为主的开采型动态两大动态类型[1,2,3,4,5]。
3.1 自然因素型动态
自然因素型动态主要受大气降水和气温等因素影响。其特点如下: (1) 从枯水期转为平水期。每年4月, 天气回暖, 冰雪融化, 使得江河流量上涨, 形成地表水对地下水的顶托作用, 从而升高了地下水位, 使得地下水从枯水期转入平水期。 (2) 水位高峰期。每年7—9月降水量显著增加, 地下水位也随之升高, 进入一年一度的水位高峰。 (3) 高峰期转为平水期。高峰期过后, 随着降水量的减少, 地下水位逐渐下降而进入平水期, 这一时期通常出现在10—11月。 (4) 平水期转为枯水期。由于降水量的减少以及大地封冻, 地下水位不断降低, 这一时期通常是从12月至翌年3月, 期间地下水位最低。水位变幅一般为0.50~1.50 m, 地下水位动态变化曲线多呈单峰型。
基岩区泉的动态特征如下: (1) 枯水期地下水补给相对有限, 储存量转化为径流排泄量, 因此泉水流量较小。 (2) 丰水期降雨入渗补给较为充沛, 泉水流量增大。不同岩区泉的动态特征相差较大, 碳酸盐岩岩溶水径流条件较好, 泉水动态变化较大;基岩裂隙水径流条件差, 泉水动态变化相对较小。
3.2 人为因素开采型动态
人为因素开采型动态主要发生在人口集中区或工矿企业分布区, 这些区域通常以地下水作为生产、生活用水的水源地带, 因此人为干扰因素较明显。自然状态下, 地下水补给地表水, 但是一旦进行地下水开采, 地表水则成为地下水的定水头补给边界, 渗透补给地下水, 从而满足地下水的供应。季节变化 (尤其是降水量的变化) 以及开采量的多寡, 往往是地下水动态变化的主要因素。因此, 在集中开采区, 地下水位变幅一般为2.00~5.00 m;而在非集中开采区, 地下水位变幅相对较小, 一般为1.00~2.00 m。经多年统计分析结果表明, 集中开采区多年内地下水年平均水位通常在1 m范围内波动, 变化相对较小。
综上可见, 大气降水是通化县各类地下水天然状态下的主要补给方式;由于地处山区, 通化县地下水径流比较强烈, 泉水排泄成了该地区碳酸盐岩裂隙溶洞水和基岩裂隙水的主要排泄方式, 并伴有侧向径流排泄;蒸发排泄、径流排泄则是松散岩类孔隙潜水的主要排泄方式。天然状态下地下水的水位动态特征基本相同, 丰水期出现在7—9月, 平水期在10—11月, 枯水期从12月至翌年3月。
4 地下水资源开发利用开采潜力评价
地下水资源开采潜力评价主要依据《地下水监测规范》和《地下水超采区评价导则》中相关条款, 评价指标采用开采潜力指数P和超采系数n, 地下水资源开采潜力划分标准详见表1。
以保证率为75%的偏枯年份为评价水平年, 对通化县地下水资源开发利用潜力进行评价。通化县各分区中地下水最大开采潜力系数为0.04, 远低于0.3, 全县均为开采潜力较大区。
摘要：地下水动态变化规律分析及开采潜力评价对制定地下水开发利用规划、科学管理地下水资源具有十分重要的意义。该文在详细介绍通化县地下水类型及特征的基础上, 分析了通化县地下水动态变化规律及影响因素, 并对通化县地下水资源的开采潜力进行评价, 结果表明:保证率为75%的偏枯年份, 通化县现状条件下各分区中最大开采潜力系数仅为0.04, 全县均为开采潜力较大区, 地下水可开采潜力巨大。
关键词：地下水,动态变化,开采潜力,吉林通化
参考文献
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安全开采评价 篇7
中联煤层气潘河先导性试验项目位于潘庄区块, 行政区划属于山西省晋城市沁水县境内, 距离晋城市区约50 km。该项目试验区面积为24.2 km2, 动用探明面积24.2 km2, 动用探明储量35.5×108m3, 可采储量19.28×108m3, 建成产能1×108m3/a。潘河增压站位于晋城市沁水县嘉丰镇李庄村南侧, 站址南侧与该项目的CNG站隔墙而建, 跨过CNG站南侧为山西易高煤层气有限公司 (生产LNG) , 北侧毗邻潘河采气厂的生产控制中心和综合办公楼, 西侧为端润一级公路。站址东侧有1条架空电力线, 南侧有1条跨越CNG站的10 k V高压架空电力线。
1 增压站布置情况
潘河增压站设休息室、值班室、工艺区、压缩机房、变配电室和位于站外的火炬区。工艺生产区布置在场区南侧, 包括分离器、压缩机棚、空冷器。生产辅助区布置在站内北侧, 包括仪表间、值班间、供水泵房、热水循环泵房、库房、维修间以及高压开关柜室、低压变配电室等。火炬区布置在增压站的东南侧, 用围栏围成1个独立区域, 距周围建筑110 m左右。
2 站场工艺及设备设施
该项目建设有生活调控中心、1座集气站和1座增压站。生活调控中心布置在增压站生产辅助区的北侧, 用通透式围墙相隔。生活调控中心包括综合办公楼和车库。综合办公楼一、二层为办公、生产调度, 三、四层为职工宿舍。加热炉毗邻热水循环泵房的东侧, 生活调控中心占地面积4 333 m2。潘河增压站设休息室、值班室、工艺区、压缩机房、变配电室和位于站外的火炬区;工艺生产区布置在场区南侧, 包括阀组、分离器、压缩机棚、空冷器, 其中煤层气进站阀组、计量阀组布置在工艺装置区的最南侧;生产辅助区布置在站内北侧, 包括仪表间、值班间、供水泵房、热水循环泵房、库房、维修间以及高压开关柜室、低压变配电室等;火炬区布置在增压站的东南侧, 用围栏围成1个独立区域, 距周围建筑110 m左右。潘河集气站设休息室、值班室、工艺区、压缩机房 (压缩机均已报停) 和位于站外的火炬区。火炬区位于增压站外, 位于西侧山坡上。工艺生产区布置在场区西侧, 包括阀组、分离器。
集气站、增压站主要设备包括:气液分离器、煤层气压缩机、放空火炬等, 主要设备如表1所示。
3 道化学火灾、爆炸指数评价法评价
生产过程中由于易燃易爆物质、危险操作条件等的存在, 有潜在的火灾爆炸危险。根据该项目生产装置的特点, 采用道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法[1,2,3,4]计算该项目增压站内压缩机的火灾爆炸危险指数 (F&EI) , 确定火灾、爆炸危险等级。
下面采用南京安元科技公司“安全评价与风险分析系统软件”对增压站内压缩机可能发生的火灾爆炸事故进行模拟分析和预测[5,6,7,8,9], 分析过程如下:
(1) 一般工艺危险系数F1的确定。一般工艺危险是确定事故损害大小的主要因素之一。如放热化学反应的危险系数取值范围为0.3~1.25, 轻微放热反应取0.3;中等放热反应应取0.5;剧烈放热反应取1.0;特别剧烈 (像硝化) 反应取上限1.25 (具体详细情况见DOW最新版本 (第七版) 的火灾、爆炸指数F&EI表) , F1根据实际情况取0.85。
(2) 特殊工艺危险系数F2的确定。特殊工艺危险是影响事故发生概率的主要因素, 特定的工艺条件是导致火灾、爆炸事故的主要原因。毒性物质的危险系数为0.2 NH, 混合物取其中最高的NH值。NH为NFPA704中定义的毒性分级值, 在NFPA 325M或NFPA49中已列出。F2根据实际情况取4.78。
(3) 安全措施补偿系数 (C) 的确定。安全措施有工艺控制C1、危险物质隔离C2和消防C3三类。无安全补偿系数时, 填入1.00;安全措施补偿系数C=C1×C2×C3。具体取值方法参考DOW最新版本 (第七版) 的安全措施补偿系数表。此处C1取0.73, C2取0.94, C3取0.88。经计算, C为0.6。
(4) 安全初期评价结果。单位初期安全评价结果:火灾爆炸指数为85.509 (单元物质系数21) ;单元的危险等级为轻度;单元的危险系数为4.072;单元的危害系数0.667 5;危险影响区域半径21.9 m;危险影响区域面积1 505.4 m2。
(5) 安全补偿评价结果。单元经过安全补偿措施后评价结果:火灾爆炸指数为51.75;单元的危险等级为轻微;危险影响区域半径13.2 m;危险影响区域面积551.4 m2。
(6) 评价结果分析。为了解单元火灾、爆炸危险的严重程度, 道化学公司“火灾、爆炸危险指数评价法”第七版将火灾、爆炸指数划分为5个等级, 每个危险等级与F&EI之间的对应关系如表2所示。
4 结论
通过道化学火灾爆炸危险指数法分析, 增压站内压缩机的火灾爆炸指数为85.509, 危害系数为0.6675, 危险系数为4.072, 其固有危险程度为较轻, 危险半径21.9 m, 即在23.4 m范围内的财产将受到损失。经过安全补偿措施后, 危险程度为轻微, 危险影响区域半径降为13.2 m。
参考文献
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安全开采评价 篇8
关键词：煤炭资源；安全高效开采；绿色开采技术；煤炭行业；不可再生能源 文献标识码：A
中图分类号：TD82 文章编号：1009-2374（2015）15-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.041
近年来，国家的宏观经济形势越来越好，不断调整对于煤炭产业的相关政策，使得煤炭工业的产业基础得以坚实的形成，产量也大幅增加，从1949年的3000万吨左右扩大到2010年的32.4亿吨，年均增速约8%，累计生产煤炭近400亿吨。有关数据显示，我国常规能源探明总资源量已经超过了8230亿吨，其中煤炭占87.4%。从资源基础来说，煤炭资源的优势是其他任何资源都无法比拟的。现在煤炭是我国能源的基础，在我国一次能源的消费中占70%左右。预计到2020年，煤炭总消费量依然会占能源消费总量的60%。
1 我国煤炭资源安全绿色高效开采的现状分析
总的来说，煤炭资源的安全绿色高效勘探是从广义的方向来对煤、水、瓦斯土地等一切能够利用的资源进行认识和对待的，遵循循环经济账的安全绿色高效工业的原则是其内涵，通过安全绿色高效开采使煤炭开采对生态环境的影响达到最小并对矿区资源的利用达到最优是其目标，在这一基础上所形成的“高利用，低排放”并和环境协调的开采技术，最终取得较好的经济效益与环境效益。在社会经济不断发展的条件下，安全绿色高效开采技术中的一部分开始慢慢变成一种产业，某些情况下能够变废为宝，减小开采的成本。然而，一旦处理不好这一技术，就可能给相关的煤炭企业带来一定的成本浪费，这一状况使得那些本来开采成本就已经很高的煤炭企业难以承受。开发任何资源都一定要与自然环境协调发展，这是煤炭企业以及所有采矿工作者的责任。然而，我们最应该需要解决煤炭资源开发中的经济问题。在如今的经济发展大环境下，煤炭企业对于资源的开发有着其独特的特点，其中最明显的一点就是煤炭的价值表现是通过整个产业链系统来完成的，如果其作为商品，则其在开采过程中的技术含量无法体现出来。
2 我国煤炭资源安全绿色高效开采技术
2.1 开采技术
首先鼓励采用先进适用技术与高新技术，加大科技成果转化力度新工艺、新技术、新材料、新设备应用，推行壁式采煤，发展综合机械化采煤技术，建设高产高效矿井。其次加大薄煤层开采与采煤方法改革力度，鼓励发展薄煤层机械化开采技术、“三下一上”采煤、井下充填、边角煤回收等提高资源回收率的采煤技术，为全面提高煤炭资源回收率夯实坚强基础。最后对采区巷道布置设计矿井开拓进行优化，加大无煤柱开采和井下矸石充填的科技研发和应用，实施井巷支护新技术应用，推广小煤柱与全煤巷采掘技术。
2.2 安全技术
安全问题始终是煤炭乃至各类资源生产工作的高压线，一定要明确树立底线思维与红线意识。如今，建设数字化矿井，实现计算机自动控制和信息技术、计算机网络系统智能化管理技术、安全在线实时监控监测技术等是煤炭开采安全技术的主体内容。当前，国家要求煤矿安全避险一定要装备的人员定位、监测监控、压风自救、紧急避险、供水施救和通信联络“六大”系统，为煤矿实现安全生产、有效实行安全绿色高效开采、遏制重大事故的发生提供了强大保障，一定要坚持不懈、规范推进。此外，淘汰落后产能，实施节能消耗、节能减排，同样与安全绿色高效开采技术体系相辅相成、融为一体。
3 安全绿色高效开采技术发展方向
3.1 节水开采新技术
我国主要的煤资源都位于严重缺水的华北和西北地区，因为传统采煤技术没有考虑水资源的保护，致使因为采煤每年破坏地下水22亿m3，保护水系、节水开采技术的研究已经十分紧迫。节水采煤在水资源丰富的矿区，节水开采的主要目标主要是防治水害与减少水资源破坏；在缺水矿区的主要目标是水资源保护和利用。节水开采技术的研究，应包含煤水共采、水资源保护以及水灾害防治等内容。
3.2 煤与瓦斯共采
瓦斯作为一种新能源能够广泛应用于人民的生活与社会的发展中，如在社会发展中可以用作化工原料、工业燃料、用于发电；在人们生活中可以用作居民生活燃料。如果开采瓦斯的时候利用岩层运动的特点，这很有可能成为我国煤层气开发的一条重要途径。这样做还能够有效预防安全事故的发生，减少巷道内的瓦斯含量，变高瓦斯煤层为低瓦斯煤层，从而实现安全生产。
3.3 充填开采
充填采矿法是解决高应力集中区、“三下”压煤等危险块段回收的有效开采方法，在很多地区已经得到了广泛应用。这种开采方法是利用充填材料对采空区进行全部或部分充填，以达到控制上覆岩层垮落或处理废弃矸石目的。充填方法得当能够有效减轻地表下沉和变形，缓和甚至消除因为工作面支承压力产生的矿压显现，对铁路、地面建筑等交通设施以及生态环境和水体进行有效保护。现在常用的填充方法有水砂充填、矸石充填、高水材料充填、膏体充填等，需要进行相应的高效生产工艺的研究与材料（配料）研究。
3.4 煤炭地下气化
未来煤矿的发展方向是煤炭地下气化。此方法对环境的污染较小，既不会产生矸石，也不会造成地表沉陷，并且受地质条件约束小，能够对难采的边角煤与深部煤层、薄煤层、遗留的煤柱等进行开采。煤炭地下气化技术虽然经过了很长时间的实践与研究，然而现在只在很小一部分区进行了工业试验，其中还有很多亟待解决的问题，比如怎样对燃烧速率进行控制，怎样避免地下燃烧生成的有毒有害气体不污染地下水等。
4 结语
由于煤炭行业一直在贯彻科学发展观与可持续发展，因此对于煤炭资源的安全绿色高效开采是其必然选择。煤炭的安全绿色高效开采技术是最近才出现的开采理念，这一技术一般有矸石井下充填术、煤与瓦斯共采技术、保水开采技术以及煤炭地下气化技术等。以后煤炭开采方法的主要发展方向将会是安全绿色高效开采技术，其发展空间必然会很大。煤炭资源是一种不可再生能源，在当今储量越来越低、环境污染越来越严重、生产利用成本越来越大的情况下，对煤炭资源进行安全绿色高效开采，对于保护生态环境与确保矿井的安全生产意义重大。
参考文献
[1] 马喜超，韩兴华.我国煤矿绿色开采技术分析研究
[J].地球，2013，（12）.
[2] 张云峰，袁昌模.中国煤炭资源绿色开采现状分析及展望[J].科技致富向导，2011，（22）.
[3] 田立波，刘帆，陈忠良，等.中国煤炭资源绿色开采技术进程与现状[J].能源技术与管理，2010，（4）.
作者简介：贺小平（1982-），男，陕西汇森煤业开发有限责任公司工程师，硕士，研究方向：煤矿机电专业科研管理。
安全开采评价 篇9
二〇一一年度安全生产工作目标责任书
（矿山开采企业、业主）
为落实“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，认真做好企业主体责任制落实，维护正常的矿产资源开发秩序，确保矿山安全生产管理工作目标得以实现，有效遏制较大伤亡事故发生，保障广大人民群众的生命财产安全，维护社会稳定，促进经济发展和社会进步，提高经济效益，根据《中华人民共和国矿产资源法》、《中华人民共和国安全生产法》等有关法律法规，结合我街道实际，特签订2011年度涉矿企业、矿山开采业主安全生产目标责任书。严格落实企业主体责任到人。
一、方针和原则
1、在本企业（单位）生产（开采）过程中，坚定不移地贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的方针。
2、严格安全生产管理制度，健全组织、领导责任、强化有效措施使方针和原则得以有效贯彻。
3、除人力不可抗拒的自然灾害外，通过艰苦的努力，安全生产隐患和重特大事故得到有效控制。
二、安全管理目标
1、不发生人身死亡事故；
2、不发生重大火灾事故；
3、不发生重大房屋倒塌事故；
4、不发生人身重伤事故；
5、不发生其他重大的管理责任事故。
三、重点整治内容
1、无证无照开采加工的。
2、破坏性开采，非法转让采矿权的。
3、矿山安全评价达不到规定标准,存在重大安全隐患的。
4、私自交易民爆用品的。
四、安全生产管理方式
1、各企业（单位）法定代表人作为安全管理第一责任人，要认真负起组织、落实、检查、评审安全生产各项工作。还负有组织相关人员学习、讨论各级政府有关安全管理的法律和规章。
2、加强安全生产的组织领导，健全管理机构，完善管理制度，把安全工作列为本单位的重要议事日程，每年度不少于四次的专题安全工作会议及集中检查和宣传教育。
3、熟悉和严格执行安全管理制度、监管职责、加强监督检查。
4、坚持安全工作信息报告制度，及时向街道安全监督管理办公室报告本企业（单位）的安全工作信息，按规定上报各类事故及重大安全隐患。如不及时报告或延期报告的，将从重处理相关责任人员。
5、加大安全生产的资金投入，改善安全生产环境和条件，消除生产隐患，防止重特大事故发生。
6、安全生产工作组织健全，有专门的领导小组，有专职安全管理人员。
7、安全生产工作制度健全，年初有工作计划、年终有工作
总结，一年内有四次以上专门会议和安全检查，有安全生产工作制度。
8、提高员工安全生产意识，必须充分发动员工，依靠员工，做到齐抓共管。
五、具体措施
1.未取得《采矿许可证》、《安全生产许可证》的企业必须在未取得此“两证”期间关闭各自矿段的所有矿洞，采用石头或砖水泥浆封砌的方式进行关闭，如发现未关闭者视为正在开采，将由国土局、安监局、公安局、复兴街道政府组成联合执法组采取“五个以”的管理办法，捣毁机器，炸毁洞子，强行封闭。
2.已取得《采矿许可证》、《安全生产许可证》的企业必须在洞口上订立安全责任牌，注明企业主、洞口负责人、爆破员、安全员、管理员姓名、联系电话等内容。
3.含瓦斯的矿洞进行爆破作业时必须使用电雷管，企业用药不能批甲用乙，如出现此类现象，公安局将停止供给该企业全部用药，并提请县资源委员会对该公司矿洞配置给予吊销。
六、考核办法
1、本安全生产工作责任期限为2011年1月1日至2011年12月31日。
2、安全生产奖惩贯彻“以责论处”的原则。未完成安全生产工作目标的企业（单位），严格实行一票否决制。
3、对下列矿山企业，坚决予以取缔关闭：
（1）无证开采、破坏性开采、严重影响周边环境又无力治理的矿山企业。
（2）对有违法开采行为督促限期整改，对拒不整改或整改不力的，依法采取强制措施予以关闭；对需立案查处的要坚决查处，公开曝光，绝不姑息护短；对构成犯罪的，移送司法机关依法追究刑事责任。
4、对无证矿山开采点，联合县国土资源部门予以取缔；对采矿权已到期和受让资源量已开采完毕的矿山企业，联合国土资源部门查处；对不符合环境保护、水土保持要求的，联合环境保护、水利部门查处；对达不到矿山安全评价标准或存在重大事故隐患的，联合安全生产监督管理部门查处；对私自交易爆炸物品的，联合公安部门查处。
5、如因严重失职、渎职而酿成性质恶劣的事故，情节严重的，将移交司法机关处理。
本责任书经双方签字有效，执行期从2011年1月1日至2011年12月31日止。
本责任书一式二份，双方各执存一份。
责任单位：
法定代表人（签章）：法定代表人(签章)：
矿产开采过程中的安全策略 篇10
关键词：矿产开发,安全问题,原因,策略
引言
煤矿资源是生活中的一种重要的物质, 也是一种十分重要的社会资源。在煤矿生产过程中, 为了提高煤矿采矿作业的安全性, 对矿产开采过程中出现安全问题的原因进行分析, 并且提出相应的安全管理策略, 以提高采矿过程的安全性具有现实意义。
1 矿产开采过程中的安全管理现状以及出现安全问题的原因
1.1 矿产开采安全管理现状
近年来, 矿产资源的开发成为我国经济发展过程中的一项重要内容, 矿产开采过程中常常会出现各种安全事故, 比如瓦斯保障、防治水问题等。随着国家对煤矿安全检查的力度逐渐加强, 对煤矿采矿生产过程进行了有效的监督, 矿产开采过程中的安全管理水平有了一定的提升, 但同时还是存在一些问题。比如安全意识不够、安全监管不够等, 不仅会对采矿工人的人身财产安全带来影响, 还会阻碍煤矿行业的发展。
1.2 矿产开采过程中出现安全问题的原因
1.2.1 煤矿矿主的安全意识不够, 对安全法律法规的重视程度不够。
由于煤矿行业的利润比较高, 因此当前煤矿开采行业的发展越来越迅速, 各种规模的煤矿数量也越来越多, 但是由于很多煤矿矿主的安全意识不够, 对国家相关的法律法规的重视程度不够, 只是追求短期的利益, 而忽视煤矿生产工人的生命财产安全。尽管近年来我国对煤矿生产过程中的一些不合格的企业进行了整顿和取缔, 通过对煤矿业的专项整治, 使得煤矿行业的发展得到了一定的规范, 但当前煤矿矿主的安全意识仍然有待提高, 因此导致采矿设备的更新不及时, 采矿管理不到位, 这些都是造成安全问题的直接原因。
1.2.2 地方监管部门工作存在问题。
地方监管部门的日常监管是煤矿安全生产过程中的重要保障, 当前很多地方监管部门在工作中还存在一些问题, 并没有积极发挥其作用, 没有将国家相关的法律法规进行落实。在客观方面, 没有专业的监管人员对煤矿安全生产进行监管, 在煤矿生产的经费投入上也不足, 最终导致相关部门不能正常履行煤矿安全生产监管的职责, 使得煤矿采矿作业中频频出现安全事故。在主观方面, 当前我国很多煤矿开矿安全生产监督管理部门在工作态度以及工作能力上都存在问题, 同时由于存在一些思想腐败问题, 在安全监管工作中采取走马观花的方式, 并没有真正进行严格的安全检查, 对于发现的安全隐患也没有及时解决, 最终导致煤矿安全生产过程中安全问题的出现。
1.2.3 煤矿企业的安全责任体制不够完善。
煤矿企业的安全责任体制是安全生产的重要保障, 当前我国很多煤矿都是私营性质的, 由于管理者的综合能力水平有限, 因此在管理上存在着很大的问题。很多煤矿管理者并没有先进的管理意识, 在煤矿的安全责任体制的建立方面没有强烈的意识, 没有按照国家的相应的规定招募更多的人才落实安全生产工作, 最终导致煤矿企业的安全责任体制不够完善, 不能对具体的采矿工作进行规范, 从而出现安全问题。
2 加强煤矿采矿作业安全事故防范的策略探讨
2.1 提高安全意识
当前很多煤矿在生产过程中管理人员的安全意识都比较缺乏, 某地煤矿产业较发达, 但多数是私营企业, 有的煤矿规模则更小, 小煤矿的资金投入不足, 因此导致煤矿管理者为了实现经济效益, 不得不在安全设备的购置上控制成本, 最后导致煤矿生产过程中的安全设施设备配置不全, 增加了安全隐患。
煤矿采矿作业的发展, 安全是基本原则, 加强安全生产, 一个重要的途径就是加强煤矿生产行业中的安全意识的提升, 首先要加强安全管理人才的引进和培养, 不断提高煤矿企业的工作人员的综合能力水平。为煤矿企业引进安全相关专业的专业人才之后, 还应该要在日常的工作中加强对他们的培养, 从安全技术知识以及职业道德素养两个方面加强培训, 从而提高他们的安全意识以及安全管理水平, 加强煤矿采矿的安全管理。其次, 要配备更多现代化的机械设备。在煤矿采矿作业中, 机械设备是影响生产安全性的重要因素, 为了适应现代化的发展需求, 在煤矿采矿生产中应该要积极引进现代化机械设备, 提高采矿效率。
2.2 健全采矿安全管理办法以及安全评价模式
某煤矿在生产过程中, 对生产的安全评价体系构建的重视程度不够, 加上具体的安全管理人员的业务技能水平不高, 在制定安全管理办法的过程中有一定的遗漏。比如对于出现安全问题的现象的描述不够准确, 使得煤矿生产过程中出现了一些安全隐患现象时不能及时发现, 最终导致安全隐患逐渐扩大, 造成较大的影响。
在煤矿采矿生产中, 对安全评价模式进行健全, 是促进安全生产的重要措施, 加强安全评价模式的建立, 有助于对煤矿采矿作业中的安全现状进行分析, 从而制定相应的安全防范措施。健全安全管理方法和安全现状综合评价模式就是要加强对生产过程的控制, 以安全预测和安全预防为主, 结合当前煤矿采矿过程中的技术特点, 制定更多科学的安全方法, 根据煤矿的实际情况制定切实可行的安全管理方法和安全现状评价方式, 对生产过程中存在的安全隐患进行及时的判断, 并且将具体的安全责任落实, 一旦发现问题要找到相应的责任人, 采取相应的措施对事故进行治理。
2.3 充分发挥相应部门的安全监管作用
煤矿采矿安全生产过程中监管部门是保障安全生产的重要基础, 当前相关部门在工作中并没有积极发挥相应的作用, 导致安全监管工作流于形式。在煤矿行业的发展过程中, 应该要对传统的管理意识和观念进行改革, 强调监察执法意识, 加大执法力度, 对于监管部门中很多人监管意识不强的问题, 可以建立相应的责任制度和考评机制, 将实际的工作质量与工作考评相结合, 促进监管部门发挥相应的作用。
2.4 加强煤矿企业安全责任体系的建设
当前煤矿企业生产过程中安全责任体系缺乏是导致安全问题的重要原因, 例如某煤矿在开采过程中, 出现了瓦斯爆炸, 施工人员的伤亡情况比较严重, 但是由于该煤矿的安全责任体系不够健全, 因此在出现相应的事故之后没有将具体的责任落实到具体的责任人身上, 出现了相互推诿责任的现象, 最终导致伤亡人员的赔偿情况得不到相应的解决。
为了促进煤矿行业的可持续发展, 应该要加强企业安全责任体系的建设, 以国家相应的法律法规为基础, 结合企业的实际情况制定完善的责任体系, 比如将企业的领导作为直接责任人、安全管理部门负责人作为具体责任人, 将具体的安全监管工作落实到实处。在实际的工作中还应该要加强工作人员的安全意识的培养, 让他们能够带着安全责任意识生产, 降低由于自身安全意识缺乏造成安全事故的频率。
3 结束语
在当前煤矿采矿作业中频频出现安全问题, 不仅对人们的生命财产安全带来影响, 还阻碍了煤矿行业的发展。在煤矿开采过程中对各种安全问题进行分析, 并采取相应的措施以提高其安全性, 同时落实开采中各项责任制度, 对保护开采人员的生命安全具有重要的意义。
参考文献
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