煤礦防治水分析及治理措施

常鵬成

(蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司伯方煤礦分公司,山西高平 048411)

煤礦防治水分析及治理措施

常鵬成

(蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司伯方煤礦分公司,山西高平 048411)

煤礦水害是僅次于瓦斯的煤礦第二大災(zāi)害。分析了礦井水害類型,進(jìn)行了充水條件分析,介紹了礦井水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)新技術(shù),闡述了煤礦水害應(yīng)急救援方案。

防治水 頂板 水害 充水 預(yù)測(cè)預(yù)報(bào) 應(yīng)急救援

煤礦水害是與瓦斯突出、粉塵爆炸、頂板冒裂、火災(zāi)等并列的五大災(zāi)害之一,其嚴(yán)重程度僅次于瓦斯列第二。長(zhǎng)期以來(lái),因?yàn)槊旱V水害而造成的國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)損失極為慘重。

1 礦井水害類型

主要包括地表水水害、礦層頂板水害、礦層底板水害、老空積水水害、斷層破碎帶水害和巖溶陷落柱水害等6種類型。煤層底板突水機(jī)理復(fù)雜,預(yù)先查明的難度大,造成的礦井突水概率較高,是礦山開(kāi)采發(fā)生頻率最高、危害程度最大的一種災(zāi)害。老空積水主要儲(chǔ)集在礦井本身的采空區(qū)、與采空區(qū)相連的巷道內(nèi)或礦井周邊小礦采空區(qū)。這種積水體分布集中,水壓傳遞迅速,采掘工作面一旦接近或揭露,老空積水便可突然潰出,發(fā)生透水事故,是礦山開(kāi)采過(guò)程中普遍存在的一種水害。斷層破碎帶水害既可能與礦層頂板含水層或底板含水層發(fā)生水力聯(lián)系,也可能與老空水發(fā)生水力聯(lián)系,是礦山水害類型中最為普遍的一類,預(yù)防和治理的難度較大且復(fù)雜。

2 充水條件分析

礦井充水條件分析,是礦井水文地質(zhì)工作的重要環(huán)節(jié)之一,主要包括充水水源、充水通道和充水強(qiáng)度三個(gè)方面的內(nèi)容。礦井充水通道是指連接充水水源與礦井之間的流水通道,它是礦井充水因素中最關(guān)鍵,也是最難以準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)的因素。在礦井生產(chǎn)中,把地下水涌人礦井內(nèi)水量的多少稱為礦井充水程度,用來(lái)反映礦井水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度,通過(guò)富水系數(shù)和礦井涌水量來(lái)表征。

根據(jù)充水條件特征,充水條件分析可劃分為人為充水條件分析和自然充水條件分析。自然充水水源主要包括基巖裂隙地下水、承壓水、潛水、碳酸鹽巖巖溶地下水、上層滯水、松散孔隙地下水、地表水、大氣降水、頂板水、底板水、周邊水等。主要充水通道包括線狀斷裂、地震通道、點(diǎn)狀巖溶陷落柱、窄條狀隱伏露頭和面狀裂隙網(wǎng)絡(luò)等。人為充水水源主要有襲奪水和老空水。主要充水通道包括底板礦壓破壞帶、頂板切冒帶、頂板冒落裂隙帶、頂板抽冒帶、底板水壓導(dǎo)升帶、地面巖溶塌陷帶、封孔質(zhì)量不佳鉆孔等。

3 礦井水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)方法

目前,礦井防治水必須按照預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘和先治后采的“16字”基本原則。近年來(lái),主要有下列2類礦井水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)方法。

(1)脆弱性指數(shù)法。這一方法主要用在煤層底板突水的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。煤層底板突水是我國(guó)大部分煤礦在開(kāi)發(fā)過(guò)程中普遍面臨的工程技術(shù)難題。40多年前所提出的突水系數(shù)法,已無(wú)法滿足深部帶壓開(kāi)采和現(xiàn)代采煤方法提出的要求,迫切需要一種新的有效方法。脆弱性指數(shù)法采用的基本模型就是將具有強(qiáng)大空間信息分析處理功能的GIS與可確定底板突水多種主控因素權(quán)重系數(shù)的信息融合耦合于一體的評(píng)價(jià)模型。應(yīng)用非線性ANN方法,根據(jù)大量的已知突水樣本,對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí),確定因素的權(quán)重系數(shù),建立底板突水評(píng)價(jià)的脆弱性指數(shù)模型。

(2)三圖雙預(yù)測(cè)法。這一方法主要用在煤層頂板突水災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)?！叭龍D”指頂板冒裂安全性分區(qū)圖、頂板含水層富水性分區(qū)圖和

頂板突水條件綜合評(píng)價(jià)分區(qū)圖?！半p預(yù)測(cè)”指天然狀態(tài)下工作面涌水量預(yù)測(cè)和人為改造狀態(tài)下工作面涌水量預(yù)測(cè)。

4 突水事故的應(yīng)急救援預(yù)案

突水事故的應(yīng)急救援預(yù)案包括突水前水災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)防預(yù)案和突水后水災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)救援與處置兩部分內(nèi)容。

(1)突水前水災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)防預(yù)案。要加強(qiáng)礦井防治水的基礎(chǔ)工作,重點(diǎn)做好以下工作:健全防治水管理制度,執(zhí)行防治水有關(guān)規(guī)程;水文地質(zhì)勘探和防治水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào);機(jī)構(gòu)設(shè)置和人員隊(duì)伍配置及資金;加強(qiáng)職工技術(shù)培訓(xùn),增強(qiáng)抵御水害能力;完善防治水工程設(shè)施,建立專業(yè)搶險(xiǎn)救災(zāi)隊(duì)伍或與專業(yè)隊(duì)伍簽訂合作協(xié)議。

要重點(diǎn)關(guān)注以下水災(zāi)預(yù)兆現(xiàn)象:煤壁“掛汗”;工作面出現(xiàn)霧氣;可聞到水的“嘶嘶”聲;工作面氣溫降低,礦壓增大,發(fā)生片幫冒頂及底鼓;硫化氫氣味或PH值很低的強(qiáng)酸性水;煤層變潮濕松軟,煤幫現(xiàn)滴水淋水;滴水淋水中可現(xiàn)少量細(xì)砂粒物質(zhì)。

(2)突水后水災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)救援與處置。突水后的水量估算方法主要有浮標(biāo)法、水泵標(biāo)定法和容積法。被困人員的自救互救要做好以下工作:防止有害氣體,躺臥待救;充分利用空間,適度集中;適量飲水,不過(guò)度興奮;及時(shí)通告逃生路線;避開(kāi)主水流;分區(qū)隔離。

救援現(xiàn)場(chǎng)的指揮與處置要重點(diǎn)做好以下工作:分析人員位置;判斷水災(zāi)情況;注意環(huán)境,防止疫情;防止突變環(huán)境;防止次生事故;排堵截結(jié)合;利用壓風(fēng)管;觀測(cè)流水,監(jiān)聽(tīng)金屬,適度放炮。

5 煤礦水害事故頻發(fā)原因及對(duì)策

對(duì)煤礦地質(zhì)構(gòu)造、含(導(dǎo))水體、采空區(qū)等煤礦致災(zāi)因素探測(cè)工作不充分、不到位,在宏觀上沒(méi)有完全準(zhǔn)確把握對(duì)重點(diǎn)礦區(qū)致災(zāi)因素賦存狀況及其規(guī)律,在微觀上對(duì)煤礦建設(shè)、生產(chǎn)區(qū)域一些具有隱蔽性的致害因素也不清楚,導(dǎo)致煤礦安全生產(chǎn)處于不完全可知的灰色地帶,產(chǎn)生極大的盲目性,是水害事故沒(méi)有得到根本遏制的主要原因。

礦井防治水工作是煤礦安全生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),必須一靠技術(shù)、二靠管理、三靠工程。近年來(lái),防治水制度要求不斷嚴(yán)格,評(píng)價(jià)方法不斷增多,技術(shù)與裝備不斷創(chuàng)新,水文地質(zhì)基礎(chǔ)資料不斷詳實(shí),水害防治工作取得一定的進(jìn)展。同時(shí),關(guān)閉小礦技術(shù)基礎(chǔ)材料不全、超層越界開(kāi)采、煤礦采深的增加所帶來(lái)的水文地質(zhì)條件更加復(fù)雜應(yīng)引起高度重視,防治水工作不能有絲毫麻痹與松懈。為此,應(yīng)重點(diǎn)做好以下幾項(xiàng)工作:一是堅(jiān)定信心,水害事故是可以避免和預(yù)防的。二是轉(zhuǎn)變思想,充分認(rèn)識(shí)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。三是強(qiáng)化以總工程師為首的防治水工作管理體系。四是要在隱蔽致災(zāi)因素普查上下大功夫。五是不斷完善裝備系統(tǒng),機(jī)構(gòu)、人員系統(tǒng),基礎(chǔ)排水系統(tǒng),應(yīng)急系統(tǒng),安全督查系統(tǒng)等,實(shí)現(xiàn)機(jī)制和體制的專業(yè)化。六是建立嚴(yán)格的工作責(zé)任制。根據(jù)實(shí)際情況為防治水工作劃分出簡(jiǎn)易區(qū)、復(fù)雜區(qū)和危險(xiǎn)區(qū),并根據(jù)具體情況制定合理的責(zé)任制。七是強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管理,特別是干部現(xiàn)場(chǎng)指揮和班組建設(shè)。八是搶救透水事故,一定要堅(jiān)持,決不放棄。

常鵬成(1970-),男,助理工程師,太原理工大學(xué)采礦工程專業(yè)畢業(yè),現(xiàn)任蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司伯方煤礦分公司探放水隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)。