防治水害的井下攻略
距山西華晉焦煤公司王家?guī)X煤礦2010年“3·28”特別重大透水事故發(fā)生已有4年，那揪心的8天8夜也已漸漸淡出許多人的記憶。
然而，在華晉焦煤人的心里，那8天8夜不曾被遺忘過。今年4月，華晉焦煤公司從總部到一線班組都很忙，他們在組織開展“3·28”特別重大透水事故反思研討會。
“我們將反思活動延伸到區(qū)隊、班組和每一位職工，就是要找出不足，彌補缺陷，引導職工自覺遵守安全生產(chǎn)規(guī)章制度。”華晉焦煤公司董事長劉建高說。
老空積水致災性最強
“雖然分類多樣，但是近幾十年發(fā)生的水害事故類型非常集中，惡性煤礦水害中，老空積水型水害不但數(shù)量最多，而且致災性最強。”國家煤監(jiān)局事故調(diào)查司的趙蘇啟說。
據(jù)統(tǒng)計，2006年至2010年，全國范圍內(nèi)煤礦老空水害事故共發(fā)生129起、死亡971人，占較大以上煤礦水害事故總數(shù)的92.1%和死亡總?cè)藬?shù)的89.7%。
老空積水是過去礦山開采后遺留的一部分采空區(qū)，被地下水或地表水等充填后形成的。如果在之后的采掘過程中將有積水的采空區(qū)打通，這些水就會涌進采掘區(qū)，造成突發(fā)性水害事故。老空積水大多呈酸性，水中硫化氫氣體的濃度較高，涌水量大，對煤礦破壞特別嚴重。
2012年7月4日，湖南茄莉沖新井煤礦非法越界開采煤炭資源，將此前盜采時留下的積水區(qū)打通，導致積水和涌水灌入茄莉沖新井煤礦，發(fā)生透水事故。
“這起事故有16人被困，雖然經(jīng)過全力搶救，救出了8人，但有8人遇難了。”湖南煤監(jiān)局副局長賀德安說，每當想起茄莉沖新井煤礦“7·4”較大水害事故，他都感到痛心。
2012年12月1日，黑龍江省七臺河市福瑞祥煤炭公司八井煤礦礦主發(fā)現(xiàn)，相鄰區(qū)域內(nèi)一處厚度不到50米的煤層上有近2000噸煤，于是私開工作面，越界開采，與一個關(guān)閉2年的煤礦打通，發(fā)生透水事故。
“棉衣棉褲被水浸透，為了減輕重量，不得不把衣服脫光逃生，蹚著齊腰深的水往外走。我和班長找了一根長棍當標尺，隨時測量水位，積水最深處，幾乎沒過了胸口。”福瑞祥煤炭公司八井煤礦“12·1”重大透水事故獲救礦工王亞權(quán)事后仍心有余悸。
類似的煤礦水害事故很多。據(jù)統(tǒng)計，“十一五”期間，全國煤礦發(fā)生死亡10人及以上特別重大水害事故26起，平均每年發(fā)生5起，共死亡506人。而在事故通報的原因中，總能看到“礦井對防治水工作不重視”、“礦井及周邊水文地質(zhì)資料不清”、“隱患排查治理制度不落實”、“缺乏應(yīng)急預案”等字眼。
前事不忘，后事之師。在煤礦防治水方面，不少地方、企業(yè)已先行一步，找到了適合自己的一條路。
鄂爾多斯模式和江西經(jīng)驗
2005年至2008年，內(nèi)蒙古鄂爾多斯在全市范圍內(nèi)整合煤炭資源，將煤礦數(shù)量壓縮到276個，淘汰落后產(chǎn)能2000多萬噸，但同時也留下了一大批分布不明的采空區(qū)。
為了消除采空區(qū)隱患，2009年，鄂爾多斯啟動了地方煤礦采空區(qū)分布與隱患綜合防治項目，利用綜合物探技術(shù)，對161個煤礦、122.61平方公里地區(qū)進行了地面老窯采空區(qū)普查。
據(jù)悉，鄂爾多斯地方煤礦采空區(qū)分布與隱患綜合防治項目，由政府主導項目投入、開展普查工作，由科研院所提供技術(shù)支持，由煤炭企業(yè)積極配合，承擔主體責任。
中國煤炭工業(yè)協(xié)會相關(guān)負責人表示，該項目的優(yōu)勢在于將政府部門、科研院所、煤炭企業(yè)三方力量集中起來，建立了一套由地方政府主導、專業(yè)機構(gòu)開展“一站式”探查服務(wù)的模式。
在普查過程中，內(nèi)蒙古伊泰集團宏景塔一礦根據(jù)物探成果，并通過井下鉆探工程，發(fā)現(xiàn)了一處未知的老窯采空區(qū)，提前采取了安全技術(shù)措施，成功避免了事故的發(fā)生。
2006年7月以前，江西省的小煤礦中，沒有幾個煤礦的水文地質(zhì)圖紙是全的，甚至出現(xiàn)了礦主遞交申報材料時要找當?shù)孛罕O(jiān)分局“借”圖紙的情況。
2006年7月，江西省要求市、縣所屬煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦通過查找圖紙資料、現(xiàn)場調(diào)查、聘請專業(yè)隊伍進行物探等措施，摸清礦區(qū)范圍內(nèi)及周邊可能存在的老窯、廢棄井巷、采空區(qū)、主要含水層以及主要導水斷層分布情況。
截至2013年10月，江西省所有小煤礦均進行了至少1次瞬變電磁法探測含水體的地面水文物探工作，物探范圍覆蓋了煤礦3年內(nèi)將進行采掘作業(yè)的地區(qū)。
在此基礎(chǔ)上，江西萍鄉(xiāng)又全面推行了瞬變電磁法井下超前探測水體的水文物探，規(guī)定井下巷道每掘進60米到80米，必須進行1次井下超前水文物探，探明前方100米范圍內(nèi)是否存在可疑水體，否則不得進行掘進作業(yè)。
防治水害的煤企行動
山東能源肥礦集團煤層地質(zhì)條件極為復雜，下組煤受底部徐灰、奧灰水威脅嚴重，整個礦區(qū)曾經(jīng)突水297次，最大突水量為每小時3.297萬立方米，3次淹井，1次淹了水平面，4次淹了采區(qū)。對此，該集團研發(fā)出一套“五奧兼治”的高承壓水防治技術(shù)。
高承壓水防治技術(shù)對直接充水的五灰含水層進行大面積注漿改造，使五灰強含水層變成弱含水層或隔水層，改變其富水性，增加有效隔水層的厚度。同時，對奧灰頂部進行探查注漿改造，階段補給五灰的水源通道，使奧灰頂部富水性減弱，增加了隔水層厚度，降低了奧灰突出大水的幾率。
針對一部分隔水層厚度小、構(gòu)造復雜、頂板堅硬的礦區(qū)，煤層開采對底板擾動破壞深度大，不適合奧灰頂部注漿塊段的現(xiàn)實情況，山東能源集團研發(fā)出高承壓水體上、堅硬頂板條件下煤層“似膏體充填技術(shù)”。
“在研發(fā)過程中，我們重點從充填材料配比、充填工藝、充填體強度、底板擾動破壞深度等技術(shù)難題入手，圍繞防治煤層底板突水進行了多次實驗。”山東能源集團總工程師翟明華說。
山西大同煤礦集團煤田賦存兩部分含煤層，上部為侏羅紀含煤地層，已經(jīng)全部開發(fā)利用；下部為石炭二疊紀含煤層，是現(xiàn)在該集團的開采范圍。上層煤礦經(jīng)過幾十年開采，形成了大面積的采空區(qū)，再加上上部煤層頂?shù)装寰鶠樯皫r和砂礫巖，下部每個煤層的開采都會對上部采空區(qū)形成二次破壞，成為致災隱患。
“針對這種地質(zhì)特點，我們采用了立體探測法，從地面、井下—地面、井下3個方面著手，采用半空間、全空間探測手段，形成1個立體的探測成果，增強探測的準確性。”山西大同煤礦集團總工程師于斌說。
山西晉能煤炭運銷公司王莊煤礦屬于兼并重組煤礦，其井田內(nèi)部和周邊地區(qū)遍布小煤窯。該礦與中國煤炭科工集團西安研究院合作，利用地面、井下多種探測手段，總結(jié)出了“一查（地質(zhì)調(diào)查）、一震（三維地震）、兩電（地面電法和井下電法）、一鉆（超前鉆探驗證）”的老窯采空區(qū)水害探查模式，對采空區(qū)進行了全面的摸底排查。
2011年和2012年，王莊煤礦分別從預先探查出的采空區(qū)中提前排出老窯采空區(qū)積水10萬立方米和50萬立方米，避免了老窯采空區(qū)透水事故發(fā)生。
河南煤業(yè)化工集團的地面物探工程全部依托外部專業(yè)物探隊伍，井下物探工程則由自己完成。目前，該集團共有42臺物探儀器，并規(guī)定所屬煤礦必須做到“三必探”，即新采區(qū)設(shè)計必探，巷道掘進前必探，工作面回采前必探。
另外，安徽淮南礦業(yè)集團通過與中石油東方公司等國內(nèi)先進的勘探隊伍合作，開展了三維地震勘探工作。目前，該集團已建立了三維地震工作站，形成了一套完整的野外采集、處理信息的系統(tǒng)。淮南礦業(yè)集團的新井建設(shè)，新水平、首采區(qū)、工作面設(shè)計，都是在三維地震勘探成果的指導下完成的。
筑牢防治水基礎(chǔ)是關(guān)鍵
盡管各地、各煤炭企業(yè)都在為防治水害而努力，但是全國防治水力量差異仍然明顯。
據(jù)統(tǒng)計，全國設(shè)有防治水機構(gòu)1.0559萬個，平均每個煤礦0.92個；有防治水專業(yè)技術(shù)人員1.8748萬人，平均每個煤礦1.63人；有探放水鉆機2.3828萬臺，平均每個煤礦2.07臺；有持證探放水工4.2181萬人，平均每個煤礦3.67人。
盡管總量不少，但是地區(qū)差異較大。防治水機構(gòu)、防治水專業(yè)技術(shù)人員、探放水鉆機、持證探放水工集中在北京、山東、山西等地。
北京、福建、山東、江蘇的煤礦都設(shè)立了防治水機構(gòu)，而廣西、陜西的煤礦防治水機構(gòu)覆蓋面不足70%；北京、河北、山西、山東平均每個煤礦配備的專業(yè)技術(shù)人員超過1人，而遼寧、湖北、廣西平均每個煤礦配備的專業(yè)技術(shù)人員不到1人；北京、河北、山東和河南平均每個煤礦的探放水工超過10人，而福建、江西、湖北、湖南、四川、云南、甘肅、青海、新疆和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團平均每個煤礦的探放水工不超過2人。
各地區(qū)的防治水力量有差異，其對防治水的重視程度也不盡相同。很多煤礦沒有按照《煤礦防治水規(guī)定》的要求劃分水文地質(zhì)類型，查找水害隱患，制定有針對性的防治水措施，這才導致老空透水事故時有發(fā)生。而煤礦水文地質(zhì)類型劃分的結(jié)論不符合實際情況，防治水機構(gòu)、人員、探放水設(shè)備配備不足也導致了一些透水事故的發(fā)生。
另外，一些透水事故發(fā)生，是因為沒有建立健全水倉、水泵、排水管路、供電等相關(guān)的排水系統(tǒng)和應(yīng)急排水系統(tǒng)，以致透水事故發(fā)生時，束手無策，影響了搶險救援。
國家煤監(jiān)局事故調(diào)查司在收集整理近年來煤礦事故的過程中發(fā)現(xiàn)，大部分水害事故并不是由無法攻克的技術(shù)難題，或者獨特復雜難以控制的地質(zhì)環(huán)境造成的，而是因為防治水的基礎(chǔ)工作沒做好。為此，只有做好煤礦防治水的基礎(chǔ)工作，才能從根本上解決當前的防治水問題。
國家煤監(jiān)局水害防治專家組組長武強建議，大水礦區(qū)成立防治水領(lǐng)導小組，每個煤礦都設(shè)立地測科和鉆探隊，地測科和鉆探隊配備3名以上礦井地質(zhì)和水文地質(zhì)技術(shù)人員，負責資料的搜集和分析工作。各煤田和井田在勘探時必須把水文地質(zhì)情況搞清楚，為煤礦設(shè)計、建井、開采提供詳實可靠的圖紙、資料。
武強強調(diào)，煤炭企業(yè)必須掌握可能出水的斷層及裂隙分布情況，了解井下巖層的性質(zhì)、含水層的補給來源等，查清井田內(nèi)的老窯數(shù)量和分布地點，查清地面河流、湖泊、池塘積水區(qū)域以及水量變化，編制出完整的水文地質(zhì)資料。
中國煤炭工業(yè)協(xié)會有關(guān)專家表示，煤炭企業(yè)應(yīng)通過不同形式的教育培訓，使職工了解透水前的各種預兆及其規(guī)律，做到發(fā)現(xiàn)透水預兆后，能夠立即停止工作，采取措施，進行處理。井下要設(shè)置安全出口，標出避災線路，一旦發(fā)生突水事故，可以安全撤出險區(qū)。礦井發(fā)生突水事故后，應(yīng)立即通知救護隊組織搶救，同時啟動全部排水設(shè)備加速排水，防止整個礦井被淹。
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