煤礦防治水工作分析及展望

紀(jì)亞萍

四川省煤礦搶險(xiǎn)排水站 四川 成都 610000

引言

礦井水害是我國(guó)煤礦開(kāi)采過(guò)程中五大災(zāi)害之一，其造成的生命和財(cái)產(chǎn)損失通常也較為嚴(yán)重[1]。2014年云南曲靖下海子煤礦“4.7”重大透水事故造成21人遇難，1人失蹤；2019年四川宜賓杉木樹(shù)煤礦“12.14”透水事故造成5人遇難，13人被困井下80多個(gè)小時(shí)。這些事故的發(fā)生不僅造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，更引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。防治水工作的有序開(kāi)展可以提高煤礦整體工程安全，還能有效保證礦井生產(chǎn)安全，確保煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但目前很多煤礦企業(yè)沒(méi)有認(rèn)識(shí)到防治水工作的重要性，缺乏健全的煤礦水害研究和治理體系，防治水措施不完善或落實(shí)不到位，使得煤礦水害事故頻發(fā)。本文著重對(duì)礦井水害成因進(jìn)行了詳細(xì)分析，介紹煤礦防治水工作中存在的問(wèn)題及防范措施，并對(duì)如何優(yōu)化煤礦防治水工作提出展望，以對(duì)煤礦防治水工作提供參考。

1 礦井充水水源分析

我國(guó)煤礦開(kāi)采水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，受自然因素和人為因素共同影響，可將礦井充水水源分為以下四種：①含水層充水，含水層多為礦井直接充水水源，煤礦開(kāi)采中常表現(xiàn)為滲水、滴水、淋水等方式，遇富水性強(qiáng)含水層，易形成持續(xù)穩(wěn)定涌水，而巖溶裂隙水具有富水性好、水壓高等特點(diǎn)，突水量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、疏排水困難，對(duì)礦井安全生產(chǎn)威脅性大；②地表水，在大型地表水體，如：江、河、湖、水庫(kù)分布區(qū)域，采礦活動(dòng)受地表水體影響較大，地表水體分布特點(diǎn)為集中且水量大，采礦活動(dòng)及影響范圍一旦與其形成水力聯(lián)系，多造成較大安全隱患；③采（老）空區(qū)積水，由于本礦或相鄰礦井開(kāi)采遺留的采空區(qū)，是人為造成的儲(chǔ)水空間，因常年接受地下水或大氣降水補(bǔ)給，逐漸形成采（老）空區(qū)積水，該類(lèi)型水源往往水質(zhì)呈酸性，腐蝕性強(qiáng)，一旦貫穿，水頭沖擊力大，破壞力較強(qiáng)；④大氣降水，大氣降水是各類(lèi)充水水源的直接或間接補(bǔ)給來(lái)源，同時(shí)，高強(qiáng)度連續(xù)降水極易造成洪水倒灌淹井事故，帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)損失[2]。

2 透水事故成因分析

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，煤礦透水事故主要是由于人的因素、管理因素、物的因素造成。人為因素包括：非法開(kāi)采、越界開(kāi)采、違章作業(yè)、探放水措施落實(shí)不到位、礦井水文地質(zhì)條件調(diào)查不清及發(fā)生事故遲報(bào)瞞報(bào)等；管理因素包括：煤礦企業(yè)安全防范意識(shí)不強(qiáng)、安全管理制度不完善或落實(shí)程度不夠、從業(yè)人員安全培訓(xùn)走過(guò)場(chǎng)、發(fā)現(xiàn)透水征兆不及時(shí)撤人等；物的因素包括：防治水技術(shù)力量匱乏，專(zhuān)業(yè)人員短缺、設(shè)備排水能力不足、探放水設(shè)備不合理和巷道位置不當(dāng)?shù)萚3]。

具體在工作中，常表現(xiàn)為以下行為：①煤礦企業(yè)偏重生產(chǎn)，忽視安全，礦井水患現(xiàn)狀調(diào)查不清，礦井實(shí)際地質(zhì)和水文地質(zhì)條件掌握不準(zhǔn)確，后期采掘工作中盲目推進(jìn)；②現(xiàn)場(chǎng)管理不嚴(yán)格，防治水工程質(zhì)量差，防隔水煤柱寬度不夠，探放水設(shè)計(jì)鉆孔數(shù)量和間距不符合《煤礦防治水細(xì)則》相關(guān)規(guī)定，實(shí)際操作中不按照設(shè)計(jì)進(jìn)行探放水，工作過(guò)程無(wú)人監(jiān)管；③違規(guī)開(kāi)采防隔水煤柱或采空區(qū)水淹區(qū)域下急傾斜煤層，冒險(xiǎn)掘進(jìn)；④發(fā)現(xiàn)透水征兆不立即撤人，對(duì)事故發(fā)生前出現(xiàn)的工作面濕潤(rùn)、煤壁“掛汗”“掛紅”、水量加大、水色變渾等征兆視而不見(jiàn)，繼續(xù)違規(guī)組織生產(chǎn)，存在僥幸心理；⑤忽視從業(yè)人員安全培訓(xùn)，應(yīng)急處置不當(dāng)，當(dāng)透水事故發(fā)生時(shí)，無(wú)法在第一時(shí)間組織作業(yè)人員有序、安全撤離。

3 煤礦防治水措施

要做好煤礦防治水工作，應(yīng)當(dāng)結(jié)合多方面因素，精確制定防治水工作措施。有研究人員指出，在復(fù)雜水文地質(zhì)條件下開(kāi)展防治水工作要從管理和技術(shù)兩方面入手，管理上，加強(qiáng)從業(yè)人員培訓(xùn)教育，堅(jiān)持做好水文條件變化的監(jiān)測(cè)和分析，確定工作重點(diǎn)內(nèi)容，技術(shù)上，要做好地表和井下物探，查明充水水源和過(guò)水通道，合理留設(shè)防隔水煤巖柱，嚴(yán)格落實(shí)探放水措施，做好排水設(shè)計(jì)[4]。另有研究人員指出，要從提高防治水工作效率，強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍能力建設(shè)，做好礦井水害探測(cè)及預(yù)防，掌握區(qū)域內(nèi)水情動(dòng)態(tài)變化，有針對(duì)性制定防治水措施，同時(shí)采取礦井采掘控制措施，進(jìn)行科學(xué)合規(guī)的采掘工作[5]。還有研究人員指出，要嚴(yán)格執(zhí)行水害防治監(jiān)管監(jiān)察執(zhí)法要點(diǎn)，嚴(yán)禁在水體下開(kāi)采急傾斜煤層，嚴(yán)禁在暴雨和洪水期間入井作業(yè)，經(jīng)常性開(kāi)展水害事故警示教育等措施[3]?？傮w而言，對(duì)區(qū)域煤礦防治水工作要按照“普查-現(xiàn)狀調(diào)查-水患治理”三個(gè)階段開(kāi)展防治水工作。

4 煤礦防治水工作體系

構(gòu)建科學(xué)合理的防治水工作體系有助于提高礦井安全生產(chǎn)效率，減少重特大透水事故發(fā)生和生命財(cái)產(chǎn)損失。近年來(lái)，已有很多研究人員對(duì)礦山水害防治工作體系進(jìn)行了探索和研究，本節(jié)重點(diǎn)對(duì)已有研究成果進(jìn)行總結(jié)和回顧。

張志龍等研究認(rèn)為，多數(shù)礦井只著眼當(dāng)前利益，煤礦防治水工作仍處于被動(dòng)的、臨時(shí)的防治方法，要從根本上解決礦井水害的防治問(wèn)題，就要構(gòu)建立體防治技術(shù)體系，建立包括勘探探查、井巷生產(chǎn)系統(tǒng)、礦井立體防排水、礦井水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、礦井水害立體致災(zāi)要素、礦井水害預(yù)防、地表水害立體防治、礦層頂?shù)装逅Ψ乐蔚茸芋w系，根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況，制定側(cè)重點(diǎn)不同的防治技術(shù)，極大優(yōu)化防治水效果[6]。朱承敏等通過(guò)水害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析及處理軟件系統(tǒng)，以地質(zhì)、地表水、地下水和礦井排水線(xiàn)路等為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，模擬礦山生產(chǎn)過(guò)程中水害形成機(jī)制，并形成智能化治理決策，實(shí)現(xiàn)礦山水害的智能管理[7]。馮濤提出煤礦井下綜合防治水體系的構(gòu)建思路，建立分為由數(shù)據(jù)和部門(mén)構(gòu)成的協(xié)同元素，由共享機(jī)制、約束機(jī)制等構(gòu)成的協(xié)同機(jī)制，以及由組織機(jī)構(gòu)、崗位責(zé)任制等構(gòu)成的協(xié)同實(shí)現(xiàn)三個(gè)層面的體系框架，消除因信息和數(shù)據(jù)共享程度低所導(dǎo)致“孤島效應(yīng)”，達(dá)到協(xié)同工作，綜合防治的效果[8]。張慕宇提出構(gòu)建科學(xué)高效的地測(cè)防治水管理體系，強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)組織管理、加大投入保障力度、加強(qiáng)技術(shù)落實(shí)、多元組合排查治理等多個(gè)單元，完善防治水工作措施[9]。任占昌以典型煤礦為例，探討了以“體制建設(shè)、勘察研究、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、超前防探、應(yīng)急管理”為基礎(chǔ)的綜合防治水管理體系，使礦井防治水工作科學(xué)化、規(guī)范化、程序化，有效防止水害事故發(fā)生[10]。

5 工作重點(diǎn)及創(chuàng)新發(fā)展方向

在當(dāng)前的工作實(shí)際中，人們常按照充水水源的不同對(duì)水害類(lèi)型進(jìn)行劃分，針對(duì)不同的水害類(lèi)型，應(yīng)采取側(cè)重點(diǎn)不同的防治措施，才能使防治水工作效果達(dá)到最優(yōu)。筆者認(rèn)為，在防治水工作中應(yīng)劃分出以下工作重點(diǎn)：一是要加強(qiáng)基礎(chǔ)調(diào)查工作，對(duì)含水層富水性、采（老）空區(qū)積水程度、地表水體季節(jié)變化特點(diǎn)、導(dǎo)水通道等基礎(chǔ)信息進(jìn)行精確掌握；二是要加強(qiáng)礦井水害發(fā)生原因統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)普遍存在的共性問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)察監(jiān)管，將人為因素造成的不利影響降到最低；三是建立區(qū)域水文研究系統(tǒng)，綜合考慮煤礦水文特征和區(qū)域內(nèi)水害發(fā)生特征及頻率，制定有針對(duì)性的防治水措施；四是鞏固安全防范措施，按規(guī)定設(shè)置防隔水煤柱，定期開(kāi)展輸水降壓，減少頂?shù)装灏踩{；五是加強(qiáng)水患探測(cè)預(yù)防，確定積水區(qū)位置以及具體的分布情況，同時(shí)對(duì)積水量、水壓、標(biāo)高等數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量與分析；六是科學(xué)制定應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)人員培訓(xùn)和演練，確保全體從業(yè)人員正確掌握預(yù)案內(nèi)容，提高應(yīng)急處置的安全性和有效性。

伴隨信息技術(shù)的不斷發(fā)展，高適應(yīng)性、高安全性的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)當(dāng)為礦山安全生產(chǎn)提供有力支撐。為了提高防治水工作開(kāi)展的高效性、科學(xué)性，應(yīng)當(dāng)探索多種先進(jìn)技術(shù)和防治水工作相融合的發(fā)展思路，促使防治水工作實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。針對(duì)煤礦水害防治技術(shù)研究可以從以下幾個(gè)方面開(kāi)展：a.加強(qiáng)綜合物探技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，采（老）空區(qū)積水是對(duì)煤礦安全生產(chǎn)威脅最大的透水水源，如何精準(zhǔn)定位積水區(qū)域是防治工作重中之重，應(yīng)結(jié)合應(yīng)用物探技術(shù)實(shí)現(xiàn)精細(xì)探查；b.加強(qiáng)水情監(jiān)測(cè)和災(zāi)害預(yù)警平臺(tái)的研發(fā)，充分利用數(shù)據(jù)信息，并對(duì)關(guān)鍵部位實(shí)施連續(xù)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)透水事故的預(yù)警預(yù)報(bào)；c.建立礦山防治水技術(shù)信息庫(kù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，提供經(jīng)驗(yàn)借鑒，進(jìn)而提高防治水工作效率。與此同時(shí)，在煤礦防治水工作體系的建立上要充分考慮管理因素和人為因素，減少因管理不當(dāng)和人為失誤造成的透水事故，構(gòu)建以管理和技術(shù)為雙核心的水害防治工作體系。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦水害受到煤炭開(kāi)采歷史、煤層地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、區(qū)域水文條件等因素的影響，應(yīng)當(dāng)將煤礦水患的防治作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程統(tǒng)籌開(kāi)展，建立起礦井水害防治工作體系，加強(qiáng)物探技術(shù)、信息技術(shù)在防治水工作中的應(yīng)用，提高水患普查的準(zhǔn)確性，并采取切實(shí)有效的防治措施，制定科學(xué)的應(yīng)急預(yù)案，實(shí)現(xiàn)礦山透水事故的預(yù)防和治理雙重保障，確保煤炭資源的安全、高效開(kāi)采，為行業(yè)安全保駕護(hù)航。