三、案例分析问答题
26、背景资料
某煤矿设计生产能力1.20Mt/a，2004年11月投产，2008年矿井核定生产能力为1.80Mt/a。该矿为高瓦斯矿井，有冲击地压危险，水文地质类型复杂，最大涌水量为2000m³/h，采用双回路供电。井田内有8号煤层和10号煤层两个可采煤层，均为自燃煤层，平均厚度为6.68m。
目前有8号煤层4采区和10号煤层5采区两个生产采区，采区上山两翼布置走向长壁综采工作面，8号煤层布置8402综采工作面，10号煤层布置一个备用综采工作面。
2020年10月15日，该煤矿邀请专家组进行了安全生产标准化达标预验收。专家组在检查中发现：该煤矿共配备生产、掘进、通风、机电4名副总工程师;1月生产原煤15.2×10⁴t，2月生产原煤17.5×10⁴t;进风大巷有1盏照明灯失爆;8402综采工作面生产班安排了51名职工作业，有1台电气开关失爆;8号煤层4采区东翼有2个煤巷掘进面和1个半煤岩巷掘进面同时掘进;主排水泵房的工作水泵额定工作能力为2500m³/h;水灾专项应急预案包括事故风险分析、应急指挥机构、处置程序和注意事项4部分内容。
该煤矿针对专家检查发现的问题，矿长口头指定了整改责任人，但没有开展实际整改工作，最终导致该矿未通过安全生产标准化达标验收。
根据以上场景，回答下列问题：
1.补充该矿水灾专项应急预案缺少的2项内容。
2.根据《煤矿重大事故隐患判定标准》，指出该矿存在的重大事故隐患。
3.根据《煤矿安全生产标准化管理体系基本要求及评分方法(试行)》，辨识该矿8402综采工作面的重大安全风险。
1.该矿水灾专项应急预案缺少应急指挥机构的职责和处置措施2项内容。
2.该矿存在的重大事故隐患有：
(1)水文地质类型复杂但未配备防治水副总工程师。
(2)2月生产原煤超过核定生产能力。
(3)8402综采工作面超限员作业，生产班安排了51名职工作业。
(4)8402综采工作面有1台电气开关失爆。
(5)8号煤层4采区东翼有2个煤巷掘进面和1个半煤岩巷掘进面在同时掘进。
3.《煤矿安全生产标准化管理体系基本要求及评分方法(试行)》规定，重点对井工煤矿瓦斯、水、火、煤尘、顶板、冲击地压及提升运输系统，露天煤矿边坡、爆破、机电运输等容易导致群死群伤事故的危险因素开展安全风险辨识评估。该矿8402综采工作面的重大安全风险有：火灾、水灾、瓦斯爆炸和冲击地压。
27、背景资料
某煤矿开采4号煤层，核定年生产能力为3Mt。该矿有主斜井、副斜井、回风立井3个井筒，采用中央边界式通风。副斜井主进风，回风立井回风，地面建有永久瓦斯抽放系统。综采工作面采用U型通风，上隅角附近设置木板隔墙引导风流稀释冲淡瓦斯，该工作面采取了喷雾降尘措施，未进行煤层注水。掘进工作面采用局部通风机压入式通风，选用FBDNo6.3/2×30局部通风机，配套柔性风筒。备用采煤工作面进风巷内设置调节风门进行风量调节。采区进风上山和回风上山之间的联络巷内按要求砌筑永久性挡风墙隔断风流。相邻采煤工作面之间设置了隔爆水棚。
矿井煤层瓦斯含量为12.9m³/t，矿井绝对瓦斯涌出量为90.1m³/min，相对瓦斯涌出量为55.5m³/t，综采工作面绝对瓦斯涌出量为59.3m³/min，掘进工作面绝对瓦斯涌出量为3.8m³/min。矿井采取抽采措施后，综采工作面风排瓦斯量为18.5m³/min，工作面瓦斯涌出不均衡备用风量系数按1.2考虑;综采工作面平均采高2.4m，最大控顶距6.2m，最小控顶距5.6m，综采工作面有效通风断面面积按70%考虑;综采工作面同时最多作业人数为25人。综采工作面上隅角一氧化碳浓度为0.0012%。
根据2017年3月矿井通风阻力测定报告，矿井通风路线长度为12000m，较投产初期增加4000m;矿井有5处巷道失修，变形严重，断面减小;1处有严重积水。测定结果显示：矿井自然风压为353Pa，总进风量为10476m³/min，总回风量为10671m³/min，总阻力为2660Pa，副斜井风速为6.9m/s，采区回风石门风速为6.4m/s，总回风巷风速为7.8m/s.回风立井风速为10.6m/s。矿井风量大且过于集中。根据矿井通风阻力测定报告反映出的问题，矿领导责成相关部门制定整改方案，对通风系统进行优化改造。
根据以上场景，回答下列问题：
1.判断该矿井瓦斯等级，并列出该等级的判定标准。
2.根据《煤矿安全规程》，列出该矿井副斜井、采区回风石门、总回风巷、回风立井的最高允许风速，并指出风速超限的井巷。
3.列出该矿井构筑的通风设施。
4.根据风排瓦斯量和作业人数分别计算综采工作面的配风量，按照风速进行验算并给出结论。
1.该矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井。高瓦斯矿井等级的判定标准为具备下列条件之一即为高瓦斯矿井：
(1)矿井相对瓦斯涌出量大于10m³/t。
(2)矿井绝对瓦斯涌出量大于40m³/min。
(3)矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m³/min。
(4)矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m³/min。
2.副斜井最高允许风速8m/s，采区回风石门最高允许风速6m/s，总回风巷最高允许风速8m/s，回风立井最高允许风速15m/s。风速超限的井巷为采区回风石门。
3.该矿井构筑的通风设施有：永久性挡风墙、木板隔墙、调节风门、防爆盖、风硐。
4.(1)综采工作面的配风量：
按瓦斯涌出量为100×18.5×1.2=2220(m³/min)=37(m³/s)。
按人数计算为4×25=100(m³/min)≈1.7(m³/s)。
取两者最大值为37m³/s。
(2)按风速(综采工作面最低风速0.25m/s，最高风速4.0m/s)进行验算：
最小风速为60×0.25×6.2×2.4×70%≈156(m³/min)≈2.6(m³/s)。
最大风速为60×4.0×5.6×2.4×70%≈2258(m³/min)≈37.6(m³/s)。
2.6m³/s<37m³/s<37.6m³/s，符合风速要求。
28、背景资料
某煤矿属于水文地质类型复杂的矿井，设计生产能力为1.5Mt/a。该矿只有13号煤层一个可采煤层，平均厚度7m，埋深240～385m，倾角0°～5°，属于全区稳定可采煤层。该煤层上部岩层有含水层，无冲击地压倾向性。
2017年4月1日，矿井开始沿井田边界施工13201回风顺槽掘进工作面，巷道沿底板掘进，宽4.8m，高3.8m。经调查邻近矿井为已经废弃的封闭老窑，开采图纸等资料不详。该矿制定了探放水措施，但在生产过程中并未严格按规定进行探放水作业。
4月28日19时30分，当班工人在13201工作面回风顺槽掘进工作面作业时，发现迎头附近出现雾气，煤帮出现淋水且淋水量不断增大，局部出现掉渣、片帮等现象。20时05分，该矿生产技术部副部长到该工作面巡查，但未作任何安排便自行离开。当班工人继续进行掘进作业。21时40分，13201工作面回风顺槽掘进工作面迎头发生透水事故。
21时45分，当班瓦检员第二次巡检行至该巷道口时，听到异常响声，看到风筒摆动、巷道底板积水不断增加，马上向矿调度室汇报。矿调度员立即通知井下所有人员升井，同时向矿领导进行了汇报。经统计，当班井下作业人员158人，紧急升井153人，事故共造成5人死亡。
事故调查发现：
①安全管理比较混乱。
②防治水技术管理仅由一名机电专业的助理工程师负责。
③除掘进迎头附近区域外，13201工作面回风顺槽与邻近矿井采空区之间的煤柱宽度为21～25m。
④13201回风顺槽邻近矿井采空区积水量达425600m3，水头压力达0.4MPa。
⑤13号煤的抗拉强度为0.3MPa。
根据事故调查结论，政府相关部门要求该矿深刻吸取教训，严格遵循煤矿防治水工作原则，按照《煤矿安全规程》和《煤矿防治水细则》相关规定，对存在问题或隐患进行整改。
[注]防隔水煤(岩)柱计算公式L=0.5KM(3p/KP)1/2，式中：L一煤柱留设的宽度，m;K一安全系数，一般取2～5，本题取5;M一煤层的厚度或者采高，m;p一实际水头值，MPa;Kp一煤的抗拉强度，MPa。
根据以上场景，回答下列问题：
1.列出煤矿防治水工作应坚持的“十六字”原则。
2.简述13201工作面回风顺槽探放水钻孔布置应考虑的参数。
3.指出13201工作面回风顺槽防治老空积水应监测的内容。
4.判断13201工作面回风顺槽与邻近矿井采空区之间21～25m的煤柱是否安全，并计算说明。
5.提出防治13201工作面透水事故应采取的措施。
1.煤矿防治水工作应坚持的“十六字”原则：预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采。
2.13201工作面回风顺槽探放水钻孔布置应考虑的参数有：超前距、帮距、钻孔密度、允许掘进距离。
3.13201工作面回风顺槽防治老空积水应监测的内容有：水量、水压、水温、水质、有害气体、煤柱、排水设施状况等。
4.煤柱宽度1=0.5KM(3P/Kp)1/2=0.5×5×7×(3×0.4/0.3)1/2=35(m)煤柱宽度应不小于35m，因此13201工作面回风顺槽与邻近矿井采空区之间21～25m的煤柱不安全。
5.防治13201工作面透水事故应采取的措施：
(1)健全防治水机构和防治水制度。
(2)配备专业技术人员、专门探放水作业队伍、专项探放水设备。
(3)采用勘探放水技术，建立可靠的排水系统。
(4)留设安全的防隔水煤柱。
(5)加强巷道支护。
(6)监测有毒有害气体，发现情况及时撤出人员。
