三、案例分析問答題
26、背景資料
某煤礦設計生產能力1.20Mt/a，2004年11月投產，2008年礦井核定生產能力為1.80Mt/a。該礦為高瓦斯礦井，有沖擊地壓危險，水文地質類型復雜，最大涌水量為2000m3/h，采用雙回路供電。井田內有8號煤層和10號煤層兩個可采煤層，均為自燃煤層，平均厚度為6.68m。
目前有8號煤層4采區和10號煤層5采區兩個生產采區，采區上山兩翼布置走向長壁綜采工作面，8號煤層布置8402綜采工作面，10號煤層布置一個備用綜采工作面。
2020年10月15日，該煤礦邀請專家組進行了安全生產標準化達標預驗收。專家組在檢查中發現：該煤礦共配備生產、掘進、通風、機電4名副總工程師;1月生產原煤15.2×10?t，2月生產原煤17.5×10?t;進風大巷有1盞照明燈失爆;8402綜采工作面生產班安排了51名職工作業，有1臺電氣開關失爆;8號煤層4采區東翼有2個煤巷掘進面和1個半煤巖巷掘進面同時掘進;主排水泵房的工作水泵額定工作能力為2500m3/h;水災專項應急預案包括事故風險分析、應急指揮機構、處置程序和注意事項4部分內容。
該煤礦針對專家檢查發現的問題，礦長口頭指定了整改責任人，但沒有開展實際整改工作，最終導致該礦未通過安全生產標準化達標驗收。
根據以上場景，回答下列問題：
1.補充該礦水災專項應急預案缺少的2項內容。
2.根據《煤礦重大事故隱患判定標準》，指出該礦存在的重大事故隱患。
3.根據《煤礦安全生產標準化管理體系基本要求及評分方法(試行)》，辨識該礦8402綜采工作面的重大安全風險。
1.該礦水災專項應急預案缺少應急指揮機構的職責和處置措施2項內容。
2.該礦存在的重大事故隱患有：
(1)水文地質類型復雜但未配備防治水副總工程師。
(2)2月生產原煤超過核定生產能力。
(3)8402綜采工作面超限員作業，生產班安排了51名職工作業。
(4)8402綜采工作面有1臺電氣開關失爆。
(5)8號煤層4采區東翼有2個煤巷掘進面和1個半煤巖巷掘進面在同時掘進。
3.《煤礦安全生產標準化管理體系基本要求及評分方法(試行)》規定，重點對井工煤礦瓦斯、水、火、煤塵、頂板、沖擊地壓及提升運輸系統，露天煤礦邊坡、爆破、機電運輸等容易導致群死群傷事故的危險因素開展安全風險辨識評估。該礦8402綜采工作面的重大安全風險有：火災、水災、瓦斯爆炸和沖擊地壓。
27、背景資料
某煤礦開采4號煤層，核定年生產能力為3Mt。該礦有主斜井、副斜井、回風立井3個井筒，采用中央邊界式通風。副斜井主進風，回風立井回風，地面建有永久瓦斯抽放系統。綜采工作面采用U型通風，上隅角附近設置木板隔墻引導風流稀釋沖淡瓦斯，該工作面采取了噴霧降塵措施，未進行煤層注水。掘進工作面采用局部通風機壓入式通風，選用FBDNo6.3/2×30局部通風機，配套柔性風筒。備用采煤工作面進風巷內設置調節風門進行風量調節。采區進風上山和回風上山之間的聯絡巷內按要求砌筑永久性擋風墻隔斷風流。相鄰采煤工作面之間設置了隔爆水棚。
礦井煤層瓦斯含量為12.9m3/t，礦井絕對瓦斯涌出量為90.1m3/min，相對瓦斯涌出量為55.5m3/t，綜采工作面絕對瓦斯涌出量為59.3m3/min，掘進工作面絕對瓦斯涌出量為3.8m3/min。礦井采取抽采措施后，綜采工作面風排瓦斯量為18.5m3/min，工作面瓦斯涌出不均衡備用風量系數按1.2考慮;綜采工作面平均采高2.4m，最大控頂距6.2m，最小控頂距5.6m，綜采工作面有效通風斷面面積按70%考慮;綜采工作面同時最多作業人數為25人。綜采工作面上隅角一氧化碳濃度為0.0012%。
根據2017年3月礦井通風阻力測定報告，礦井通風路線長度為12000m，較投產初期增加4000m;礦井有5處巷道失修，變形嚴重，斷面減小;1處有嚴重積水。測定結果顯示：礦井自然風壓為353Pa，總進風量為10476m3/min，總回風量為10671m3/min，總阻力為2660Pa，副斜井風速為6.9m/s，采區回風石門風速為6.4m/s，總回風巷風速為7.8m/s.回風立井風速為10.6m/s。礦井風量大且過于集中。根據礦井通風阻力測定報告反映出的問題，礦領導責成相關部門制定整改方案，對通風系統進行優化改造。
根據以上場景，回答下列問題：
1.判斷該礦井瓦斯等級，并列出該等級的判定標準。
2.根據《煤礦安全規程》，列出該礦井副斜井、采區回風石門、總回風巷、回風立井的最高允許風速，并指出風速超限的井巷。
3.列出該礦井構筑的通風設施。
4.根據風排瓦斯量和作業人數分別計算綜采工作面的配風量，按照風速進行驗算并給出結論。
1.該礦井瓦斯等級為高瓦斯礦井。高瓦斯礦井等級的判定標準為具備下列條件之一即為高瓦斯礦井：
(1)礦井相對瓦斯涌出量大于10m3/t。
(2)礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/min。
(3)礦井任一掘進工作面絕對瓦斯涌出量大于3m3/min。
(4)礦井任一采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于5m3/min。
2.副斜井最高允許風速8m/s，采區回風石門最高允許風速6m/s，總回風巷最高允許風速8m/s，回風立井最高允許風速15m/s。風速超限的井巷為采區回風石門。
3.該礦井構筑的通風設施有：永久性擋風墻、木板隔墻、調節風門、防爆蓋、風硐。
4.(1)綜采工作面的配風量：
按瓦斯涌出量為100×18.5×1.2=2220(m3/min)=37(m3/s)。
按人數計算為4×25=100(m3/min)≈1.7(m3/s)。
取兩者最大值為37m3/s。
(2)按風速(綜采工作面最低風速0.25m/s，最高風速4.0m/s)進行驗算：
最小風速為60×0.25×6.2×2.4×70%≈156(m3/min)≈2.6(m3/s)。
最大風速為60×4.0×5.6×2.4×70%≈2258(m3/min)≈37.6(m3/s)。
2.6m3/s<37m3/s<37.6m3/s，符合風速要求。
28、背景資料
某煤礦屬于水文地質類型復雜的礦井，設計生產能力為1.5Mt/a。該礦只有13號煤層一個可采煤層，平均厚度7m，埋深240～385m，傾角0°～5°，屬于全區穩定可采煤層。該煤層上部巖層有含水層，無沖擊地壓傾向性。
2017年4月1日，礦井開始沿井田邊界施工13201回風順槽掘進工作面，巷道沿底板掘進，寬4.8m，高3.8m。經調查鄰近礦井為已經廢棄的封閉老窯，開采圖紙等資料不詳。該礦制定了探放水措施，但在生產過程中并未嚴格按規定進行探放水作業。
4月28日19時30分，當班工人在13201工作面回風順槽掘進工作面作業時，發現迎頭附近出現霧氣，煤幫出現淋水且淋水量不斷增大，局部出現掉渣、片幫等現象。20時05分，該礦生產技術部副部長到該工作面巡查，但未作任何安排便自行離開。當班工人繼續進行掘進作業。21時40分，13201工作面回風順槽掘進工作面迎頭發生透水事故。
21時45分，當班瓦檢員第二次巡檢行至該巷道口時，聽到異常響聲，看到風筒擺動、巷道底板積水不斷增加，馬上向礦調度室匯報。礦調度員立即通知井下所有人員升井，同時向礦領導進行了匯報。經統計，當班井下作業人員158人，緊急升井153人，事故共造成5人死亡。
事故調查發現：
①安全管理比較混亂。
②防治水技術管理僅由一名機電專業的助理工程師負責。
③除掘進迎頭附近區域外，13201工作面回風順槽與鄰近礦井采空區之間的煤柱寬度為21～25m。
④13201回風順槽鄰近礦井采空區積水量達425600m3，水頭壓力達0.4MPa。
⑤13號煤的抗拉強度為0.3MPa。
根據事故調查結論，政府相關部門要求該礦深刻吸取教訓，嚴格遵循煤礦防治水工作原則，按照《煤礦安全規程》和《煤礦防治水細則》相關規定，對存在問題或隱患進行整改。
[注]防隔水煤(巖)柱計算公式L=0.5KM(3p/KP)1/2，式中：L一煤柱留設的寬度，m;K一安全系數，一般取2～5，本題取5;M一煤層的厚度或者采高，m;p一實際水頭值，MPa;Kp一煤的抗拉強度，MPa。
根據以上場景，回答下列問題：
1.列出煤礦防治水工作應堅持的“十六字”原則。
2.簡述13201工作面回風順槽探放水鉆孔布置應考慮的參數。
3.指出13201工作面回風順槽防治老空積水應監測的內容。
4.判斷13201工作面回風順槽與鄰近礦井采空區之間21～25m的煤柱是否安全，并計算說明。
5.提出防治13201工作面透水事故應采取的措施。
1.煤礦防治水工作應堅持的“十六字”原則：預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采。
2.13201工作面回風順槽探放水鉆孔布置應考慮的參數有：超前距、幫距、鉆孔密度、允許掘進距離。
3.13201工作面回風順槽防治老空積水應監測的內容有：水量、水壓、水溫、水質、有害氣體、煤柱、排水設施狀況等。
4.煤柱寬度1=0.5KM(3P/Kp)1/2=0.5×5×7×(3×0.4/0.3)1/2=35(m)煤柱寬度應不小于35m，因此13201工作面回風順槽與鄰近礦井采空區之間21～25m的煤柱不安全。
5.防治13201工作面透水事故應采取的措施：
(1)健全防治水機構和防治水制度。
(2)配備專業技術人員、專門探放水作業隊伍、專項探放水設備。
(3)采用勘探放水技術，建立可靠的排水系統。
(4)留設安全的防隔水煤柱。
(5)加強巷道支護。
(6)監測有毒有害氣體，發現情況及時撤出人員。
