常鹏成

(兰花科技创业股份有限公司伯方煤矿分公司,山西高平 048411)

煤矿防治水分析及治理措施

常鹏成

(兰花科技创业股份有限公司伯方煤矿分公司,山西高平 048411)

煤矿水害是仅次于瓦斯的煤矿第二大灾害。分析了矿井水害类型,进行了充水条件分析,介绍了矿井水害预测预报新技术,阐述了煤矿水害应急救援方案。

防治水 顶板 水害 充水 预测预报 应急救援

煤矿水害是与瓦斯突出、粉尘爆炸、顶板冒裂、火灾等并列的五大灾害之一,其严重程度仅次于瓦斯列第二。长期以来,因为煤矿水害而造成的国家和人民生命财产及经济损失极为惨重。

1 矿井水害类型

主要包括地表水水害、矿层顶板水害、矿层底板水害、老空积水水害、断层破碎带水害和岩溶陷落柱水害等6种类型。煤层底板突水机理复杂,预先查明的难度大,造成的矿井突水概率较高,是矿山开采发生频率最高、危害程度最大的一种灾害。老空积水主要储集在矿井本身的采空区、与采空区相连的巷道内或矿井周边小矿采空区。这种积水体分布集中,水压传递迅速,采掘工作面一旦接近或揭露,老空积水便可突然溃出,发生透水事故,是矿山开采过程中普遍存在的一种水害。断层破碎带水害既可能与矿层顶板含水层或底板含水层发生水力联系,也可能与老空水发生水力联系,是矿山水害类型中最为普遍的一类,预防和治理的难度较大且复杂。

2 充水条件分析

矿井充水条件分析,是矿井水文地质工作的重要环节之一,主要包括充水水源、充水通道和充水强度三个方面的内容。矿井充水通道是指连接充水水源与矿井之间的流水通道,它是矿井充水因素中最关键,也是最难以准确认识的因素。在矿井生产中,把地下水涌人矿井内水量的多少称为矿井充水程度,用来反映矿井水文地质条件的复杂程度,通过富水系数和矿井涌水量来表征。

根据充水条件特征,充水条件分析可划分为人为充水条件分析和自然充水条件分析。自然充水水源主要包括基岩裂隙地下水、承压水、潜水、碳酸盐岩岩溶地下水、上层滞水、松散孔隙地下水、地表水、大气降水、顶板水、底板水、周边水等。主要充水通道包括线状断裂、地震通道、点状岩溶陷落柱、窄条状隐伏露头和面状裂隙网络等。人为充水水源主要有袭夺水和老空水。主要充水通道包括底板矿压破坏带、顶板切冒带、顶板冒落裂隙带、顶板抽冒带、底板水压导升带、地面岩溶塌陷带、封孔质量不佳钻孔等。

3 矿井水害预测预报技术方法

目前,矿井防治水必须按照预测预报、有疑必探、先探后掘和先治后采的“16字”基本原则。近年来,主要有下列2类矿井水害预测预报技术方法。

(1)脆弱性指数法。这一方法主要用在煤层底板突水的预测预报。煤层底板突水是我国大部分煤矿在开发过程中普遍面临的工程技术难题。40多年前所提出的突水系数法,已无法满足深部带压开采和现代采煤方法提出的要求,迫切需要一种新的有效方法。脆弱性指数法采用的基本模型就是将具有强大空间信息分析处理功能的GIS与可确定底板突水多种主控因素权重系数的信息融合耦合于一体的评价模型。应用非线性ANN方法,根据大量的已知突水样本,对模型进行训练学习,确定因素的权重系数,建立底板突水评价的脆弱性指数模型。

(2)三图双预测法。这一方法主要用在煤层顶板突水灾害预测预报。“三图”指顶板冒裂安全性分区图、顶板含水层富水性分区图和

顶板突水条件综合评价分区图。“双预测”指天然状态下工作面涌水量预测和人为改造状态下工作面涌水量预测。

4 突水事故的应急救援预案

突水事故的应急救援预案包括突水前水灾预测预防预案和突水后水灾现场救援与处置两部分内容。

(1)突水前水灾预测预防预案。要加强矿井防治水的基础工作,重点做好以下工作:健全防治水管理制度,执行防治水有关规程;水文地质勘探和防治水预测预报;机构设置和人员队伍配置及资金;加强职工技术培训,增强抵御水害能力;完善防治水工程设施,建立专业抢险救灾队伍或与专业队伍签订合作协议。

要重点关注以下水灾预兆现象:煤壁“挂汗”;工作面出现雾气;可闻到水的“嘶嘶”声;工作面气温降低,矿压增大,发生片帮冒顶及底鼓;硫化氢气味或PH值很低的强酸性水;煤层变潮湿松软,煤帮现滴水淋水;滴水淋水中可现少量细砂粒物质。

(2)突水后水灾现场抢险救援与处置。突水后的水量估算方法主要有浮标法、水泵标定法和容积法。被困人员的自救互救要做好以下工作:防止有害气体,躺卧待救;充分利用空间,适度集中;适量饮水,不过度兴奋;及时通告逃生路线;避开主水流;分区隔离。

救援现场的指挥与处置要重点做好以下工作:分析人员位置;判断水灾情况;注意环境,防止疫情;防止突变环境;防止次生事故;排堵截结合;利用压风管;观测流水,监听金属,适度放炮。

5 煤矿水害事故频发原因及对策

对煤矿地质构造、含(导)水体、采空区等煤矿致灾因素探测工作不充分、不到位,在宏观上没有完全准确把握对重点矿区致灾因素赋存状况及其规律,在微观上对煤矿建设、生产区域一些具有隐蔽性的致害因素也不清楚,导致煤矿安全生产处于不完全可知的灰色地带,产生极大的盲目性,是水害事故没有得到根本遏制的主要原因。

矿井防治水工作是煤矿安全生产的一个重要环节,必须一靠技术、二靠管理、三靠工程。近年来,防治水制度要求不断严格,评价方法不断增多,技术与装备不断创新,水文地质基础资料不断详实,水害防治工作取得一定的进展。同时,关闭小矿技术基础材料不全、超层越界开采、煤矿采深的增加所带来的水文地质条件更加复杂应引起高度重视,防治水工作不能有丝毫麻痹与松懈。为此,应重点做好以下几项工作:一是坚定信心,水害事故是可以避免和预防的。二是转变思想,充分认识防治水工作的重要性,把防治水和瓦斯治理放到同等重要的位置。三是强化以总工程师为首的防治水工作管理体系。四是要在隐蔽致灾因素普查上下大功夫。五是不断完善装备系统,机构、人员系统,基础排水系统,应急系统,安全督查系统等,实现机制和体制的专业化。六是建立严格的工作责任制。根据实际情况为防治水工作划分出简易区、复杂区和危险区,并根据具体情况制定合理的责任制。七是强化现场管理,特别是干部现场指挥和班组建设。八是抢救透水事故,一定要坚持,决不放弃。

常鹏成(1970-),男,助理工程师,太原理工大学采矿工程专业毕业,现任兰花科技创业股份有限公司伯方煤矿分公司探放水队队长。