煤炭科学技术(煤炭科学技术研究院有限公司检测中心)

来源：互联网
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2022-10-07
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本文创新点

（1）针对地震诱发煤矿次生灾害防治存在的主要问题，系统研究了地震诱发煤矿次生灾害类别，总结了煤矿生命线系统承灾体类型，揭示了承灾体隐患与震后煤矿次生灾害类型之间的关系。

（2）提出了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查方法，以煤矿生命线系统为主线构建了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查体系，这对全面排查煤矿地震次生灾害隐患，精准提升煤矿抗震设防水平和抗震能力具有重要意义。

作者简介

齐庆杰教授齐庆杰，男，辽宁朝阳市人，博士，二级教授，博士生导师。现任中国煤炭科工集团一级首席科学家，应急科学研究院院长。国务院政府特殊津贴获得者，辽宁省百千万人才工程百层次人才，辽宁省特聘教授，辽宁省优秀专家，辽宁省优秀科技工作者。国家安全生产专家组成员，中国煤炭工业技术委员会委员，中国煤炭工业技术委员会通风与瓦斯煤尘防治专家委员会委员，中国煤炭学会煤矿安全专业委员会委员，全国高等学校安全工程专业教学指导委员会教学评估分委会委员，国家科学技术奖评审专家。长期从事矿井瓦斯与火灾防治、应急救援与应急管理领域的科研工作，主持和参加国家科技攻关项目、国家科技支撑项目、国家重点研发计划项目、国家973课题、国家自然科学基金项目等国家和省部级各类纵向项目50余项，承担企业委托重大工程项目20余项。获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖4项，二等奖7项，三等奖6项，授权和受理国家发明专利43项，发表学术论文150余篇，出版专著1部，招收和培养博士后、博士和硕士研究生100名。

研究方向

矿井通风与瓦斯治理、矿井火灾防治、应急救援技术及装备

主要成果

科研成果煤炭自燃理论及其防治技术研究与应用获国家科技进步二等奖，复杂条件下易自燃厚煤层综放开采自燃预测与防治成套技术等4项成果获省部级科技进步一等奖，火区影响下大倾角煤层综放开采自燃发火规律与防灭火技术研究等7项成果获省部级科技进步二等奖。

作者

齐庆杰１,２，刘文岗１,２，王安虎１,２，王伟３，王海燕１,２，孙祚１,２，白金燕２，赵尤信１,２

单位

1.煤炭科学研究总院应急科学研究院；2.中国煤炭科工集团有限公司；3.辽宁工程技术大学基础教学部

矿山安全工作较少考虑地震灾害的影响，不能满足国家新时代新形势对矿山安全提出的新要求。研究了煤矿遭受地震灾害典型案例，探讨了煤矿生产事故与地震灾害之间的关系，并针对地震诱发煤矿次生灾害防治存在的主要问题，研究了以煤矿生命线系统为主的承灾体隐患类型，揭示了承灾体隐患与震后煤矿次生灾害类型之间的关系；在此基础之上，研究提出了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查方法，构建了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查指标体系。研究结果表明：煤矿抵抗地震诱发次生灾害的承灾体隐患类型较多，地震可能诱发的煤矿次生灾害类型包含次生矿井水害、次生瓦斯灾害、次生冲击地压灾害、次生机电事故、次生运输提升事故、井巷工程破坏、人员伤亡和设备受损等；以煤矿生命线系统为主线构建的地震诱发煤矿次生灾害隐患排查体系，包含煤矿地震灾害防治基础信息、地面工程排查、矿井工程排查等三大类型32项基础信息24项排查指标，能够全面覆盖煤矿主要地震承灾体，具有较强的针对性和可操作性，这对全面排查煤矿地震次生灾害隐患，精准提升煤矿抗震设防水平和抗震能力具有重要意义。

研究背景

随着我国社会发展进入新时代，人民美好生活对安全的需求提出了更高要求。2018年10月10日，习总书记在中央财经委第三次会议上亲自部署自然灾害防治与能力提升九大重点工程。其中，第1项即为开展自然灾害风险调查和重点隐患排查工程。地震因其突发性和巨大破坏力被列为自然灾害之首，我国也是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一。

煤炭开采是受地震灾害影响较为严重的安全生产行业。1976年7·28唐山大地震造成开滦煤矿井下工程受到不同程度破坏，矿井涌水量大幅增加；2008年5·12汶川大地震造成川煤集团矿井涌水量急剧上升；1903年日本伊豆群岛地震、1932年内华达州地震、1952年南加州地震等多起地震活动后，强震震中区矿山、横切地震作用断层矿山均遭受严重破坏，如支架破坏、顶板垮落、井壁塌落、矿山淹井等。地震诱发煤矿次生灾害理论研究方面，陈波等通过研究我国煤矿灾害事故及地震活动的时空分布特征，揭示了煤矿灾害事故丛集发生及其与地震活动伴随是我国煤矿灾害时空分布的基本特征。谢小建等通过对地震活动与煤矿灾害事故关系进行研究，得到了地震活动在一定程度上控制煤矿灾害事故，地震活动对煤矿事故的影响范围比造成地面损失的范围要多。蔡美峰等提出了地震诱发煤矿瓦斯灾害的成核机理，认为地震能量具备导致煤矿瓦斯灾害成核的可能性，地震震中与含瓦斯矿井间需要有活动构造作为能量传递的通道。GB 50011-2010《建筑设计抗震规范》对场地、工业厂房、房屋等建构的抗震设计要求进行了规范，GB 51185-2016《煤炭工业矿井抗震设计规范》针对矿井、选煤厂工程等抗震设防要求进行了明确。

风险管控和隐患排查治理双重预防机制是遏制重特大事故的重要举措。风险客观存在于安全生产过程，只能加强管控不能根本上消除。隐患是导致事故产生的必要条件，建立完善的隐患排查与治理制度，从根本上消除事故隐患是预防事故发生的重要屏障。因此，隐患排查治理是提高安全基础保障能力重要途径。2020年4月1日，国务院安全生产委员会提出了扎实推进煤矿安全治理体系和治理能力现代化，完善和落实重在从根本上消除事故隐患的责任和管理体系。中国矿业大学李爽教授针对隐患排查，提出围绕政府监察监管部门、煤矿领导、机制建设人员、煤矿从业人员角度推进双重预防机制建设，以实现防风险、除隐患、遏事故的目标。王语萌针对煤矿生产特点，提出了涵盖隐患排查治理的煤矿双重预防机制，并给出了隐患排查治理对策。

总结以上研究成果，专家学者对地震诱发煤矿次生灾害多停留在现象统计层面，对地震诱发煤矿次生灾害系统性防治工作研究较少，对地震诱发地震次生灾害隐患排查还未涉及，构建地震诱发煤矿次生灾害隐患排查体系是重大的现实需求。基于此，通过研究煤矿遭受地震灾害影响典型案例，根据地震灾害学、安全工程学与系统科学等理论，研究构建了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查体系。

内容概要

１煤矿遭受地震灾害影响典型案例

１）案例1，1978唐山大地震。

图1 唐山大地震开滦煤矿地面承灾体破坏场景

2）案例２，2008年汶川大地震。

3）案例３，山西煤矿系列瓦斯爆炸事故。

能源问题的重要性也是我们不可忽略的问题，呼吁大家一起来多多关注和了解能源问题，使能源问题能引起大家的重视和关注。

图2 昆仑山口西Ms8.1地震与山西瓦斯爆炸煤矿地质构造关系

2 地震诱发煤矿次生灾害特征与防治存在的问题2.1 地震诱发煤矿次生灾害类型与特征

地震灾害发生后，地震作用引发煤矿所在区域应力环境、自然环境改变，造成煤矿承灾体结构损坏或破坏，从而诱发煤矿产生各种类型的次生灾害。

2.2煤矿防治地震次生灾害存在的问题

2.2.1地震灾害对煤矿生产的影响未引起足够重视

目前，我国煤矿抗震设防现状距国家新时代新形势对矿山行业抗震要求还有不小差距。截至2019年末，全国煤矿数量约为5300处，约90％以上的煤矿抗震设防现状不能完全满足（GB 51185-2016）《煤炭工业矿井抗震设计规范》对矿山行业抗震的要求。

2.2.2 系统性承灾体隐患排查体系不健全

图3 地震诱发煤矿次生灾害主要承灾体分布示意

3 地震诱发煤矿次生灾害隐患排查体系构建

图4 地震诱发煤矿次生灾害隐患排查体系

3.1 煤矿地震灾害防治基础信息

表1 煤矿地震灾害防治基础信息

3.2 煤矿地面工程隐患排查指标

表2 煤矿地面工程地震灾害隐患排查指标

3.3 煤矿矿井工程隐患排查指标

表3 煤矿矿井工程地震灾害隐患排查指标

结论

１）研究了煤矿遭受地震灾害影响的典型案例，探讨了煤矿事故与地震灾害之间的可能关系，分析了地震诱发煤矿次生灾害防治存在的主要问题；针对地震灾害与煤矿承灾体之间的动力学作用机制，还需要进一步系统性深入研究。

２）针对地震诱发煤矿次生灾害防治存在的主要问题，系统研究了地震诱发煤矿次生灾害类别，提出了以煤矿生命线系统为主的承灾体可能存在的隐患，揭示了承灾体隐患与震后煤矿次生灾害类型之间的关系。

３）提出了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查方法，以煤矿生命线系统为主线构建了地震诱发煤矿次生灾害隐患排查体系，排查体系包含煤矿地震灾害防治基础信息、地面工程排查、矿井工程排查等三大类型；其中，煤矿地震灾害防治基础信息包含6种类别32项基础信息；地面工程包含4种类别12项排查指标；矿井工程包含6种类别12项排查指标。

潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。

４）地震诱发煤矿次生灾害隐患排查体系具有较强的针对性和可操作性，能够全面覆盖煤矿主要地震承灾体，这对排查煤矿地震次生灾害隐患，精准提升煤矿抗震设防水平和抗震能力具有重要意义。