• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

武强团队建立矿井水灾中涉险人员危险性评价体系

2020-06-23

2019年12月14日因为煤矿透水,杉木树煤矿的13名矿工被困,虽然经过80多个小时的全力救援,所有人员全部脱险,但作为煤炭开采中的主要地质灾害之一,矿井突(透)水灾害仍然严重威胁着矿井的安全生产和人员的生命安全。

  

  矿井水灾发生时,井下灾害环境(水流、水深、流速等)和涉险人员(逃生人员、救援人员)个体特征及行为因素是相互作用的,但目前的研究对涉险人员的危险性缺乏系统分析,对具体因素的影响程度缺乏定量评价,导致难以提供科学的“因人因灾”的动态避险措施。

  

  针对上述问题,武强院士团队综合考虑个体特征、矿井巷道、水流特征、气体情况、其他物理因素后建立了涉险人员危险性影响因素的评价指标体系,成果以《矿井突(透)水灾过程中涉险人员危险性评价方法与应用》为题,于6月10日在《煤炭学报》进行了网络首发。

  

  涉险人员危险性影响因素的评价指标体系

  

  矿井水灾演变过程中,涉险人员在巷道中因为受到水流的作用会直接摔倒、滑倒、被水浮起。水害发生时,井下通风系统可能被破坏以及有害气体涌出,巷道中的有害气体会对人员的安全造成一定影响。除水流及有害气体外,水灾发生时避难硐室垮塌、移动救生舱垮塌、巷道中出现障碍物、风速超出规定范围等均会阻碍涉险人员的安全通行。

  

  研究通过分析以上矿井水灾演变过程中灾情对涉险人员的危险作用形式,结合矿井水灾影响因素特点,定义了人员的水流危险性、气体危险性和其它危险性,提出了涉险人员危险性定量评价方法与模型,构建了适用于水灾演变过程中涉险人员多种危险性的综合评价计算规则。

  

  为了验证模型的可行性,研究选取位于河北张家口蔚县矿区东南部的某煤矿为例,进行了矿井突(透)水事故的水流数值模拟以及水流危险性评价。

  

  假设现有3人涉险A(1.6m,70kg)、B(1.72m,75kg)、C(1.8m,85kg),模拟发现,当水深、流速影响较小时,不同个体特征的人员危险性存在一定差异。当水流条件达到一定程度后,所有涉险人员的危险性均较高。为最大可能保障同一小组中所有涉险人员的安全,人员之间应通过协同的“互助互救”手段抵御水灾的危险。因涉险人员A身体特征相对较弱,同等条件下,其水流危险性高于其他2人,在逃生过程中,人员C应行进在队伍的中间位置,尤其遇到对巷道中水流情况不清楚时。


当通风系统遭到破坏后,涉险人员的综合危险性均大于等于水流和气体危险性,为保护涉险人员安全,可通过压风管路向工作面巷道送风的手段,针对性地降低气体危险性。

  

  在水流条件一致的情况下,巷道坡度和水流密度正相关于水流危险性;地面摩擦系数负相关水流危险性。即巷道坡度和水流密度的增大,会增加人员因水流形成的危险性;地面摩擦系数的增加,会降低水流危险性。

  

  因此,为减小灾害对人员危险的影响,建议:


(1)在矿井建设中,尽量控制巷道的坡度和增大地面的摩擦系数,尤其是避水灾路线涉及的巷道段;同时,坡度实际情况较大时,可以在相应段上增设扶手,以提高人员在逃生过程中的安全性。


(2)在水灾发生后,涉险人员遇到水流情况复杂时,逃生避险尽量减少选择经过巷道坡度较大的地段;


(3)如果水中携带大量煤泥等时,可在人员行走较少位置建筑临时挡墙,使淤泥沉淀等,降低水流的密度和减少矸石等块体随水流浮动等造成的危险影响;


(4)灾前尽量提高矿井巷道中地面硬化规整程度,减少水灾中水流冲刷携带起巷道中的大量碎屑岩块和泥沙,从而降低对人员造成的伤害。


拓展阅读:

打造我国主体能源(煤炭)升级版面临的主要问题与对策探讨

解决矿山环境问题的“九节鞭”

基于云平台的矿井水害智慧应急救援系统与应用

闭坑矿山的正负生态环境效应与对策



论文链接
  责任编辑:宫在芹
今日专家

英国布鲁奈尔大学讲席教授,博士生导师,2015年9月以国家千人计划(短...

亮点论文

该模型既研究煤与瓦斯突出发生机制又联系工程实践。

今日企业
  • 北京天地玛珂电液控制系统有限公司 ( 简称天玛公司 ) 成立于 200...

主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团 中国煤炭学会学术期刊工作委员会

©版权所有2015 煤炭科学研究总院出版传媒集团 地址:北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编:100013
京ICP备05086979号-16  技术支持:云智互联