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長(zhǎng)治地區(qū)煤礦水患及防范對(duì)策探討

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長(zhǎng)治地區(qū)煤礦水患及防范對(duì)策探討

摘要:煤礦水患是與瓦斯、煤塵等并列的煤礦建設(shè)與生產(chǎn)過(guò)程中的主要災(zāi)害之一,是僅次于瓦斯的“第二殺手”,容易造成群死群傷,所以加大水患防治,是遏制煤礦重特大事故的重要工作,是防范化解重大風(fēng)險(xiǎn)的主要任務(wù),因此必須牢牢扛起主體責(zé)任。文章通過(guò)對(duì)長(zhǎng)治轄區(qū)煤礦基本水患類型的分析,提出了防范煤礦水患的具體對(duì)策與措施,以有效指導(dǎo)煤礦防范治理水患。

關(guān)鍵詞:煤礦水患;防范對(duì)策;長(zhǎng)治地區(qū)

1長(zhǎng)治地區(qū)煤礦水患表現(xiàn)類型

2018年底山西省屬五大煤炭集團(tuán)公司所屬煤礦安全監(jiān)管權(quán)限全部下放后,長(zhǎng)治轄區(qū)監(jiān)管煤礦共113座。113座礦井中水文地質(zhì)類型復(fù)雜礦井3座,水文地質(zhì)類型中等礦井105座,因長(zhǎng)期停建或未開(kāi)工建設(shè)未劃分水文地質(zhì)類型礦井5座。礦井所受水患類型主要有老空水害(采空水)、奧陶系灰?guī)r含水層承壓水(以下簡(jiǎn)稱奧灰水)、煤層頂板砂巖(灰?guī)r)含水層水(以下簡(jiǎn)稱頂板水)、地表水。目前,老空水是長(zhǎng)治地區(qū)煤礦最主要的水患類型,這跟轄區(qū)內(nèi)煤炭開(kāi)采歷史久遠(yuǎn)、以往生產(chǎn)工藝落后、存在私挖亂采、煤炭企業(yè)數(shù)次資源整合和兼并重組、圖紙資料缺失或失真等因素都有很大關(guān)系。自2008年以來(lái),長(zhǎng)治市地方煤礦發(fā)生的3起較大以上水害事故都是老空水患事故,主要是因?yàn)榧娌⒅亟M小煤窯破壞區(qū)水文地質(zhì)資料不清,加之安全意識(shí)差,防治水措施不到位所致。近年來(lái),隨著煤礦開(kāi)采深度的延深,逐漸進(jìn)入奧灰承壓開(kāi)采區(qū)的煤礦數(shù)量逐步增多,使奧灰水成為又一主要水患。奧灰水一旦造成突水事故,往往水量很大,甚至造成淹井事故。長(zhǎng)治地區(qū)現(xiàn)有32座礦井存在奧灰水承壓開(kāi)采情況,32座承壓開(kāi)采礦井對(duì)奧灰水承壓開(kāi)采進(jìn)行了危險(xiǎn)性評(píng)價(jià),劃分了非突水威脅區(qū)、突水威脅區(qū)和突水危險(xiǎn)區(qū)。其中大部分為3號(hào)煤層底板承壓開(kāi)采,由于隔水層在100m以上,其奧灰水突水威脅相對(duì)較低,需查清斷層和陷落柱等構(gòu)造的富水情況。但開(kāi)采15號(hào)煤層的部分煤礦,由于隔水層厚度較薄,奧灰突水危險(xiǎn)性較大,例如武鄉(xiāng)縣王家峪煤業(yè)開(kāi)采15號(hào)煤層,有效隔水層厚度20余米,最大突水系數(shù)為0.08MPa/m,承壓開(kāi)采威脅相對(duì)較大。王家峪煤礦針對(duì)奧灰水威脅情況,提出了礦井優(yōu)化工作面開(kāi)采布局和采煤方法等帶壓開(kāi)采安全技術(shù)措施。這一技術(shù)措施的跟進(jìn),使煤礦在受奧灰水威脅情況下安全生產(chǎn)得到了保障。頂板水是長(zhǎng)治地區(qū)煤礦企業(yè)煤層開(kāi)采的直接涌水來(lái)源,以3號(hào)煤層頂板K8砂巖水、15號(hào)煤層頂板K2灰?guī)r水為代表。在正常的水文地質(zhì)條件下,往往頂板水會(huì)隨著采掘活動(dòng)涌入礦井巷道和工作面內(nèi),有著水量較小、易疏干的特征,基本不會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)帶來(lái)威脅,但是在全市范圍內(nèi)也存在個(gè)別礦井頂板涌水量大、影響企業(yè)正常安全生產(chǎn)的案例,如大平煤業(yè)3107回采工作面和經(jīng)坊煤業(yè)7000回采工作面頂板涌水量都達(dá)到200m3/h,長(zhǎng)治縣羊頭嶺紅旗煤業(yè)15101掘進(jìn)工作面頂板灰?guī)r水達(dá)到200m3/h,這與長(zhǎng)治市區(qū)域內(nèi)局部特殊的水文地質(zhì)條件直接相關(guān),存在該現(xiàn)象的煤礦企業(yè)頂板水防治是其水害防治的重點(diǎn)。長(zhǎng)治地區(qū)煤礦企業(yè)一般受地表水威脅較小,煤礦井口標(biāo)高基本均高于歷史最高洪水位,但少數(shù)礦井也受洪水威脅,如東莊煤業(yè)、石泉煤業(yè)、大平煤業(yè)等部分煤礦井口布置在河道附近。部分煤礦因處于沁水煤田邊緣地帶,煤層埋藏淺,有露頭和風(fēng)化帶,存在開(kāi)采范圍距離地表較近,采動(dòng)裂隙能夠達(dá)到地表的情況,相關(guān)煤礦今后需重點(diǎn)做好地表水的預(yù)防和治理工作。

2當(dāng)前煤礦防治水存在的問(wèn)題

1)水文地質(zhì)專業(yè)人員缺乏。大部分煤礦企業(yè)基本都已按照上級(jí)要求設(shè)立了防治水專業(yè)機(jī)構(gòu),配備了專職防治水人員,但是專業(yè)管理人員、專業(yè)技術(shù)人員、專業(yè)施工人員相對(duì)缺乏,致使一些煤礦防治水安全技術(shù)措施難以有效落實(shí)。

2)防治水制度執(zhí)行不到位。盡管各煤礦企業(yè)均已建立了各項(xiàng)防治水技術(shù)管理制度,但是普遍存在制度落實(shí)不到位、不全面的情況。以水害隱患排查制度為例,該項(xiàng)制度是《煤礦防治水細(xì)則》中四項(xiàng)防治水基本制度之一,對(duì)礦井安全工作有著很大的指導(dǎo)意義,但是從各煤炭企業(yè)調(diào)研檢查的情況來(lái)看,不少企業(yè)存在水患排查概念不清、缺少原始記錄等問(wèn)題,突出反應(yīng)的問(wèn)題就是隱患排查還存在明顯的形式化,資料記錄不能反應(yīng)排查過(guò)程。還有個(gè)別企業(yè),制定的制度與自身實(shí)際情況不符,說(shuō)明在制度的落實(shí)方面還存在不少差距。

3)物探、化探設(shè)備配備不足。根據(jù)山西省煤礦老空水害防治工作規(guī)定,目前大多數(shù)礦井都配備了物探設(shè)備,但仍有個(gè)別礦井沒(méi)有自己的物探設(shè)備或者集團(tuán)公司共有一套物探設(shè)備,個(gè)別集團(tuán)公司沒(méi)有自己的水質(zhì)化驗(yàn)室或與資質(zhì)單位簽訂服務(wù)協(xié)議。一些煤礦企業(yè)雖然配備了物探儀器設(shè)備,但是使用效果非常有限,在資料的成果分析處理方面,甚至存在個(gè)別物探資料造假的情況。

4)地面物探不足或可靠性不高。盡管全市資源整合礦井開(kāi)展了水患補(bǔ)充調(diào)查工作,提出了調(diào)查報(bào)告,但仍有少數(shù)礦井難以做到用兩種地面物探方法進(jìn)行全井田范圍勘探成果互相佐證,并針對(duì)5000m3以上老空積水開(kāi)展鉆探驗(yàn)證。部分煤礦企業(yè)仍然存在勘探資料可靠性不高的問(wèn)題,一方面受制于目前的勘探手段準(zhǔn)確率,另一方面是由于歷史原因造成的老空情況無(wú)序、復(fù)雜。總的來(lái)說(shuō)在這一方面,仍需要各煤炭企業(yè)不斷開(kāi)展相應(yīng)的補(bǔ)充勘探工作。

5)承壓開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)不足。長(zhǎng)治市承壓開(kāi)采煤礦企業(yè)多數(shù)在非突水威脅區(qū)開(kāi)采,整體來(lái)說(shuō)帶壓開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)不足,水平不高,承壓開(kāi)采的防治方法和手段還不很熟悉,尤其是專項(xiàng)的注漿堵水和底板加固方面尤為不足,在今后的工作中,還需要不斷學(xué)習(xí)和借鑒。

6)探放水設(shè)備升級(jí)改造力度不大。多數(shù)煤礦存在探放水設(shè)備笨重不易操作,移動(dòng)不便,井下探水工作勞動(dòng)強(qiáng)度大,致使探放水和采掘不協(xié)調(diào),從而影響有掘必探的制度落實(shí)。

3煤礦防治水工作的基本對(duì)策

針對(duì)全市目前煤礦水害技術(shù)防治技術(shù)現(xiàn)狀,提出以下建議,以期迅速改變目前煤礦水害發(fā)生的局面和提高新形勢(shì)下煤礦水害防治技術(shù)及裝備,形成適合新的地質(zhì)與生產(chǎn)條件的水害安全保障技術(shù)體系和監(jiān)管體系。

1)引進(jìn)技術(shù)服務(wù)企業(yè),創(chuàng)新煤炭技術(shù)服務(wù)模式。鑒于煤礦企業(yè)技術(shù)人員缺乏、技術(shù)力量薄弱的實(shí)際,如果單純靠煤炭企業(yè)自身的力量,這一局面想要得到明顯改善必須要長(zhǎng)時(shí)間、大精力、多資金投入,目前最為有效、快捷的辦法就是引進(jìn)技術(shù)服務(wù)企業(yè),通過(guò)專家、專業(yè)技術(shù)人員的力量和作用解決煤炭企業(yè)地質(zhì)防治水方面的問(wèn)題,提升防治水工作水平,提高專業(yè)技術(shù)人員技能水平。而且,引進(jìn)技術(shù)服務(wù)企業(yè)的方式也可以是多元的,可以由監(jiān)管部門(mén)牽頭,形成面上的管理與技術(shù)服務(wù)結(jié)合機(jī)制,也可以由集團(tuán)公司或者礦井單獨(dú)組織,解決關(guān)鍵點(diǎn)的特殊問(wèn)題。從選擇服務(wù)企業(yè)的角度出發(fā):一方面是要考慮聘用單位對(duì)長(zhǎng)治市轄區(qū)煤炭企業(yè)的實(shí)際了解情況;另一方面要考慮“產(chǎn)、學(xué)、研、用”結(jié)合的企業(yè),能從各技術(shù)層次腳踏實(shí)地解決煤炭企業(yè)遇到的問(wèn)題。

2)引進(jìn)新技術(shù)、新方法。隨著煤炭開(kāi)采行業(yè)相關(guān)科技、理論水平的提升,目前在水害防治方面也有了不少成熟的新技術(shù)和新方法。就轄區(qū)煤炭企業(yè)水害防治方面來(lái)說(shuō),目前最為合適的就是槽波地震勘探技術(shù)和突水監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。槽波地震勘探就是利用在煤層中激發(fā)和傳播的導(dǎo)波,以探查煤層內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和巖性、采空區(qū)的一種地球物理方法,該方法已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用,對(duì)于解決長(zhǎng)治市采空邊界探測(cè)、構(gòu)造探測(cè)等方面會(huì)起到很好的作用。突水監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是通過(guò)監(jiān)測(cè)巷道掘進(jìn)或者工作面回采時(shí)周邊環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù),當(dāng)有突水預(yù)兆時(shí)能夠提前自動(dòng)判別并做出警示和報(bào)警的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)相當(dāng)于在井下工作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了一名實(shí)時(shí)工作的“安全員”,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)確實(shí)存在水害隱患時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出通知和預(yù)警,而且能夠連續(xù)探測(cè)巷道前方水文地質(zhì)情況,對(duì)水害探測(cè)和預(yù)報(bào)有著很大的作用。

3)充分應(yīng)用好煤礦防治水分區(qū)管理論證報(bào)告成果。煤礦企業(yè)要將防治水分區(qū)論證報(bào)告審定的可采區(qū)、緩采區(qū)和禁采區(qū)及時(shí)填繪到采掘工程平面圖上,同時(shí)按分區(qū)分別修訂煤礦防治水措施,作為今后煤礦生產(chǎn)銜接、安全管理的基礎(chǔ)。煤礦可采區(qū)、緩采區(qū)和禁采區(qū)范圍或防治措施發(fā)生變化時(shí),煤礦要及時(shí)重新修訂煤礦防治水分區(qū)管理論證報(bào)告,并按程序上報(bào)審核。承壓開(kāi)采礦井要通過(guò)專門(mén)水文地質(zhì)勘查,分析評(píng)估礦井受承壓水威脅程度,將全井田劃分為非突水危險(xiǎn)區(qū)、突水威脅區(qū)和突水危險(xiǎn)區(qū)。在承壓區(qū)域內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的,應(yīng)論證當(dāng)前承壓水治理工程和防治措施下是否滿足安全開(kāi)采要求,并編制承壓開(kāi)采專項(xiàng)設(shè)計(jì)。

4)加快防治水新設(shè)備新技術(shù)的運(yùn)用。重點(diǎn)推廣王莊煤業(yè)人工智能煤礦探放水管理系統(tǒng),王莊煤業(yè)作為晉能集團(tuán)防治水示范礦井,聯(lián)合科研單位開(kāi)發(fā)了人工智能煤礦探放水管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用行進(jìn)的云、邊、端系統(tǒng)架構(gòu),基于人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)識(shí)別整個(gè)探水打鉆過(guò)程視頻,準(zhǔn)確識(shí)別鉆探深度,實(shí)現(xiàn)鉆孔數(shù)據(jù)與視頻信息關(guān)聯(lián),自動(dòng)量化打鉆數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)煤礦探放水過(guò)程中從探水設(shè)計(jì)、計(jì)劃、執(zhí)行、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)的電子化全流程管理。該系統(tǒng)具備判別是否真探和準(zhǔn)確驗(yàn)收進(jìn)尺功能,并利用鉆孔定位儀及手機(jī)拍照等功能,把鉆孔定位及鉆孔驗(yàn)收的關(guān)鍵數(shù)據(jù)(鉆孔方位、鉆孔傾角)上傳,系統(tǒng)快速自動(dòng)判斷鉆孔角度是否在允許偏差范圍,超出范圍則不允許施工。用報(bào)警提示的方法,要求重新定位鉆孔。

5)開(kāi)展針對(duì)性技能培訓(xùn)和多形式的技術(shù)交流。長(zhǎng)治市水害防治工作在近幾年取得了巨大的進(jìn)步,通過(guò)前幾年的基礎(chǔ)性培訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)鍛煉,目前防治水人員已經(jīng)有了基礎(chǔ)的專業(yè)素質(zhì),接下來(lái)需要開(kāi)展針對(duì)性比較強(qiáng)的專業(yè)培訓(xùn)??梢愿鶕?jù)煤礦企業(yè)的主要水患問(wèn)題和現(xiàn)場(chǎng)需要,開(kāi)展老空水、承壓水、頂板水防治等專項(xiàng)的培訓(xùn)和物探技術(shù)培訓(xùn),也可以進(jìn)行某項(xiàng)防治水工程的專業(yè)培訓(xùn),如鉆探注漿、底板改造、頂板兩帶實(shí)測(cè)等更具體的專業(yè)培訓(xùn)。多形式的技術(shù)交流和溝通對(duì)于地區(qū)防治水工作水平的提升有著重要的作用,要開(kāi)展各種形式的技術(shù)交流,可以是全區(qū)的,也可以是局部的,可以是普遍性的,也可以是針對(duì)某一問(wèn)題的,可以在當(dāng)?shù)亻_(kāi)展,也可以走出去,到其他地方參觀學(xué)習(xí)。

作者:李艷麗 單位:山西省長(zhǎng)治市礦山救護(hù)隊(duì)