煤礦提升水害應急救援能力的技術(shù)途徑研究

句世偉

（山西省朔州市應急救援隊，山西 朔州 036025）

自2005 年至2020 年，我國煤礦重大水害事故造成了較高的人員死亡和嚴重的財產(chǎn)損失。2020 年11月11日，山西朔州茂華萬通源煤業(yè)發(fā)生透水事故，造成井下5 位礦工失去生命。隨著我國煤礦防治水工作的逐步完善以及煤礦水害應急預案的實施，全國煤礦水害事故發(fā)生率和死亡人數(shù)都呈逐年下降趨勢。以茂華萬通源煤業(yè)為案例，結(jié)合其水患特征，對水害事故應急預案進行分析，提出了該礦提高水害應急救援能力的技術(shù)途徑[1-2]。

1 礦井水文特征

1.1 工程概況

山西朔州平魯區(qū)茂華萬通源煤業(yè)有限公司礦井位于朔州市平魯區(qū)井坪鎮(zhèn)南，由原山西晉能二鋪煤業(yè)有限公司、原山西朔州萬通源二鋪煤業(yè)有限公司和原山西朔州萬通源安太堡煤業(yè)有限公司重組整合而成，整合后井田面積為15.400 9 km2，可采儲量9676 萬t，生產(chǎn)能力210 萬t/a，礦井服務年限32.9 a，礦井正常涌水量45 m3/h，井田內(nèi)煤層自然發(fā)火期為8～10 個月。礦井現(xiàn)主采4#和10#煤層，開采水平為+1235 m，綜采放頂煤采煤工藝。

1.2 煤礦水患特征分析

萬通源煤業(yè)在整合之前，井田范圍內(nèi)已經(jīng)對2#煤層和10#煤層進行了部分回采（包括淺部小窯），采空區(qū)煤層回采后頂板垮落，導水裂隙帶溝通含水層（地表水），使采空區(qū)含有大量積水。通過對以往礦井生產(chǎn)資料調(diào)查可知，該井田2#煤層采空區(qū)積水區(qū)20 處，積水量541 538 m3，10#煤層采空區(qū)積水區(qū)2 處，積水量383 m3。從采空區(qū)積水區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)可知，開采范圍內(nèi)積水嚴重，在開采10#煤層時必須要做好防治水措施，防止突水事故的發(fā)生；同時應該加急煤礦水害應急體系和水害應急預案建設(shè)，提升煤礦水害應急救援能力。

2 煤礦水害應急體系的建設(shè)

煤礦水害發(fā)生具有速度快、破壞性大等特點。因此，煤礦水害應急體系的建設(shè)是煤礦應急預案的先決條件，是發(fā)生水害事故后進行應急救援的硬件措施，有著至關(guān)重要的作用。根據(jù)對萬通源煤業(yè)水害分析可知，老空水對煤礦開采威脅嚴重，針對此情況建設(shè)了煤礦水害應急體系，可有效提升水害應急救援能力。

2.1 排放水系統(tǒng)

礦井正常涌水量45 m3/h，最大涌水量95 m3/h。井下主排水泵房、主副水倉設(shè)置在大巷車場北側(cè)，主、副水倉容積分別為700 m3、500 m3，總有效容積1200 m3，能容納礦井6 h 的正常涌水量。主水泵房裝設(shè)有3 臺MD155-30×5 型離心式水泵，其中1臺工作，1 臺備用，1 臺檢修，配套防爆電動機功率為110 kW。主排水管敷設(shè)兩趟Φ194 mm×6 mm鋼管，通過副斜井將水排出地面，主排水泵實現(xiàn)了雙回路供電。礦井編制有年度防治水計劃，并認真組織實施。

2.2 安全避險系統(tǒng)

2.2.1 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

礦井安裝1 套KJ95N 型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是用來監(jiān)控礦井上下各類安全、生產(chǎn)參數(shù)及電力參數(shù)，匯接管理多個安全與生產(chǎn)子系統(tǒng)，實現(xiàn)對信息共享和局部環(huán)節(jié)的自動化控制，為煤礦綜合自動化系統(tǒng)的重要部分。

2.2.2 人員定位系統(tǒng)

人員定位系統(tǒng)采用1 套KJ725（A）型井下人員定位管理系統(tǒng)，系統(tǒng)采用UWB 精確定位與WiFi相結(jié)合的方式進行定位，不僅能夠進行精確定位，還可以進行WiFi 信號的覆蓋以及WiFi 橋接。系統(tǒng)信號覆蓋距離達數(shù)百米，精度達到厘米級。系統(tǒng)同時具有全面視頻聯(lián)動、三維地圖展示、下發(fā)文字轉(zhuǎn)語音等功能，搭配使用的智能電源能夠?qū)崿F(xiàn)8 h 以上的待機，并且擁有遠程供電、就地重啟等功能。精確人員定位管理系統(tǒng)的正式啟用，實現(xiàn)了生產(chǎn)系統(tǒng)智能調(diào)度、應急處置快速響應、重大災害超前預警，為礦井安全生產(chǎn)提供了強有力的智能支撐。

2.2.3 壓風系統(tǒng)

空壓機房安有2 臺SRC-250SAG 型雙螺桿空壓機，功率180 kW，配套4 m3立式風包。壓風管路采用DN159×4.5 mm 和兩DN89×4 mm 無縫鋼管，在主斜井通風行人巷、警戒人員地點、人員疏散地點等均設(shè)置1 組煤礦用ZYJ（C）型壓風自救器。

2.2.4 供水施救系統(tǒng)

供水施救水源為地面靜壓清水池，水源為生活飲用水，水質(zhì)達到飲用標準。供水施救管路與消防灑水管路共用，在地面設(shè)有轉(zhuǎn)換閥門可進行切換，后生活水源通過靜壓水池、管路、閥門、供水施救設(shè)備到達井下各地點供被困人員飲用。在主斜井通風行人巷、警戒人員地點、人員疏散地點等均設(shè)置1 組KGS-2 型礦井供水施救裝置。供水施救裝置與壓風自救裝置聯(lián)合布置，為避險人員供水或提供營養(yǎng)液。

2.2.5 通信聯(lián)絡系統(tǒng)

礦井采用KTJ104 數(shù)字程控調(diào)度電話交換機用于煤礦調(diào)度通信系統(tǒng)，擔負井上下生產(chǎn)協(xié)調(diào)、行政管理和重要場所的通信任務。礦井在調(diào)度中心機房安裝KT62 型礦用無線通信系統(tǒng)主機一套，地面工業(yè)廣場及井下安裝有礦用無線基站，信號覆蓋井上所有辦公場所及井下所有區(qū)域，可滿足生產(chǎn)協(xié)調(diào)及調(diào)度應急指揮需要。選用一套KTK113 型礦用智能網(wǎng)絡音頻廣播系統(tǒng)，井下共安裝有31 臺語音廣播，當出現(xiàn)緊急情況時，可根據(jù)事先設(shè)定預案指揮人員進行有序撤離。

2.2.6 緊急避險系統(tǒng)

礦井在井下集中膠帶大巷與集中軌道大巷之間設(shè)有可容納100 人的永久避難硐室一個，9101工作面兩順槽400 m 處各設(shè)一個臨時避難硐室。避難硐室可以為幸存人員提供一個安全的避難空間，給搶救時間起緩沖作用，有效減少災害帶來的人員傷亡。

3 煤礦水害應急預案

礦井水害事故發(fā)生后，必須要按事先制定的水害應急預案進行搶險救災，將水害事故的損失降低到最小。

3.1 水害后的緊急處置

（1）發(fā)生煤礦水害后，通知煤礦主要領(lǐng)導，并以煤礦領(lǐng)導和科研力量為核心成立搶險救援小組，迅速組織開展搶險救援工作，向上級部門通報事故情況，并尋求援助。

（2）通過與井下作業(yè)人員聯(lián)系和井下定位系統(tǒng)，確定被困人員數(shù)量及安全問題，做好被困人員及其家屬的安撫工作，通過供水施救系統(tǒng)和風壓系統(tǒng)向被困人員輸送飲用水及新鮮空氣。

（3）根據(jù)煤礦地質(zhì)資料及井下人員描述，對礦井突水情況作出判斷，并通過相應的儀器分析突水水源與突水范圍。立即通知泵房人員加強主排水泵房排水，降低水倉水位，以爭取較長的緩沖時間。

（4）水害事故救援時間長、難度大，應根據(jù)井下水害情況與被困人員位置，迅速制定救援路線，調(diào)集專業(yè)隊伍和裝備進行施救，在地面隨時配備醫(yī)療人員與設(shè)備。

（5）在保證被困人員安全的情況下，科學治理與排水。

3.2 現(xiàn)場作業(yè)人員的自救與互救

（1）現(xiàn)場作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)涌水后，立即開啟排水泵進行排水，并及時通知隊長及相鄰工作面工作人員；跟班隊長帶領(lǐng)現(xiàn)場人員按照避災線路撤離，并告知調(diào)度中心避災行走路線和目的地。

（2）撤退時要服從命令，沿規(guī)定避災路線出井；行進中，必須抓緊支架，防止被礦石和木料撞傷。

（3）若水害事故水源為老空積水時，在撤離時還需要戴好自救器，防止有毒氣體對人員造成中毒或窒息。

（4）若出路被水隔斷，必須迅速轉(zhuǎn)移至井下最高位置臨時躲避，并發(fā)出求救信號等待援救。

3.3 現(xiàn)場應急演練

結(jié)合萬通源煤業(yè)生產(chǎn)實際，現(xiàn)場作業(yè)人員的自救與互救情況，以該煤礦9101 綜采工作面發(fā)生水害事故為例，進行了水害事故的應急救援演練。

（1）當9101 工作面發(fā)生水害事故后，現(xiàn)場作業(yè)人員利用通信設(shè)備通知跟班隊長以及相鄰9103工作面的作業(yè)人員；隊長初步分析水害事故情況，若水害事故較小，利用就近通信設(shè)備通知調(diào)度中心，然后按以下逃生路線迅速撤離到地面。

① 9101 綜采工作面→9101 膠帶順槽→采區(qū)軌道巷→集中軌道巷→通風行人斜巷→主斜井→地面。

② 9101 綜采工作面→9101 軌道順槽→9101軌道順槽聯(lián)絡巷→采區(qū)軌道巷→集中軌道巷→副斜井→地面。

（2）假如水害事故較大，撤退路線被切斷，應該盡可能前往位于9101 進風巷的移動救生艙或者位于集中軌道巷（中央變電所旁邊）的永久避難室，等待救援。

（3）地面調(diào)度中心接到通知后立即聯(lián)系煤礦礦長以及防治水總工，通知上級單位和相鄰煤礦。在礦長和總工的帶領(lǐng)下迅速組織應急救援小組，首先判斷井下作業(yè)人員安全問題，如果井下作業(yè)人員安全撤離，應立即研討排水救險工作，恢復礦山正常生產(chǎn)；如果井下存在被困人員，應爭取盡快開展井下救援工作，在地面準備好醫(yī)療人員，積極救治井下被困人員。

（4）如果水害過大，煤礦無法獨立排水救險或井下被困人員救治工作存在困難，應立即向相關(guān)人員申請援助。

4 結(jié)論

本文通過萬通源煤業(yè)水患分析，對如何提升萬通源煤業(yè)水害應急救援能力進行了深入研究，主要結(jié)論如下：（1）必須掌握煤礦水患特點，針對性制定防災救援方案。（2）必須做好煤礦應急救援體系建設(shè)，是提升水害應急救援能力的前提與硬件基礎(chǔ)。（3）必須做好水害應急預案，井下作業(yè)人員必須明確應急預案中逃生路線以及避險系統(tǒng)，并組織作業(yè)人員對應急預案和救援方案進行學習，并加強應急救援演練，加強水害應急救援能力。