長治地區(qū)煤礦水患及防范對策探討
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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)險的主要任務(wù)，因此必須牢牢扛起主體責(zé)任。文章通過對長治轄區(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;防范對策;長治地區(qū)
2018年底山西省屬五大煤炭集團公司所屬煤礦安全監(jiān)管權(quán)限全部下放后，長治轄區(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，因長期停建或未開工建設(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(以下簡稱奧灰水)、煤層頂板砂巖(灰?guī)r)含水層水(以下簡稱頂板水)、地表水。目前，老空水是長治地區(qū)煤礦最主要的水患類型，這跟轄區(qū)內(nèi)煤炭開采歷史久遠、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，長治市地方煤礦發(fā)生的3起較大以上水害事故都是老空水患事故，主要是因為兼并重組小煤窯破壞區(qū)水文地質(zhì)資料不清，加之安全意識差，防治水措施不到位所致。近年來，隨著煤礦開采深度的延深，逐漸進入奧灰承壓開采區(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。長治地區(qū)現(xiàn)有32座礦井存在奧灰水承壓開采情況，32座承壓開采礦井對奧灰水承壓開采進行了危險性評價，劃分了非突水威脅區(qū)、突水威脅區(qū)和突水危險區(qū)。其中大部分為3號煤層底板承壓開采，由于隔水層在100m以上，其奧灰水突水威脅相對較低，需查清斷層和陷落柱等構(gòu)造的富水情況。但開采15號煤層的部分煤礦，由于隔水層厚度較薄，奧灰突水危險性較大，例如武鄉(xiāng)縣王家峪煤業(yè)開采15號煤層，有效隔水層厚度20余米，最大突水系數(shù)為0．08MPa/m，承壓開采威脅相對較大。王家峪煤礦針對奧灰水威脅情況，提出了礦井優(yōu)化工作面開采布局和采煤方法等帶壓開采安全技術(shù)措施。這一技術(shù)措施的跟進，使煤礦在受奧灰水威脅情況下安全生產(chǎn)得到了保障。頂板水是長治地區(qū)煤礦企業(yè)煤層開采的直接涌水來源，以3號煤層頂板K8砂巖水、15號煤層頂板K2灰?guī)r水為代表。在正常的水文地質(zhì)條件下，往往頂板水會隨著采掘活動涌入礦井巷道和工作面內(nèi)，有著水量較小、易疏干的特征，基本不會對安全生產(chǎn)帶來威脅，但是在全市范圍內(nèi)也存在個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到200m3/h，長治縣羊頭嶺紅旗煤業(yè)15101掘進工作面頂板灰?guī)r水達到200m3/h，這與長治市區(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。長治地區(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，存在開采范圍距離地表較近，采動裂隙能夠達到地表的情況，相關(guān)煤礦今后需重點做好地表水的預(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)基本都已按照上級要求設(shè)立了防治水專業(yè)機構(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)施工人員相對缺乏，致使一些煤礦防治水安全技術(shù)措施難以有效落實。
2)防治水制度執(zhí)行不到位。盡管各煤礦企業(yè)均已建立了各項防治水技術(shù)管理制度，但是普遍存在制度落實不到位、不全面的情況。以水害隱患排查制度為例，該項制度是《煤礦防治水細則》中四項防治水基本制度之一，對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)研檢查的情況來看，不少企業(yè)存在水患排查概念不清、缺少原始記錄等問題，突出反應(yīng)的問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)排查過程。還有個別企業(yè)，制定的制度與自身實際情況不符，說明在制度的落實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，但仍有個別礦井沒有自己的物探設(shè)備或者集團公司共有一套物探設(shè)備，個別集團公司沒有自己的水質(zhì)化驗室或與資質(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展了水患補充調(diào)查工作，提出了調(diào)查報告，但仍有少數(shù)礦井難以做到用兩種地面物探方法進行全井田范圍勘探成果互相佐證，并針對5000m3以上老空積水開展鉆探驗證。部分煤礦企業(yè)仍然存在勘探資料可靠性不高的問題，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序、復(fù)雜?？偟膩碚f在這一方面，仍需要各煤炭企業(yè)不斷開展相應(yīng)的補充勘探工作。
5)承壓開采經(jīng)驗不足。長治市承壓開采煤礦企業(yè)多數(shù)在非突水威脅區(qū)開采，整體來說帶壓開采經(jīng)驗不足，水平不高，承壓開采的防治方法和手段還不很熟悉，尤其是專項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，移動不便，井下探水工作勞動強度大，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。
3煤礦防治水工作的基本對策
針對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時間、大精力、多資金投入，目前最為有效、快捷的辦法就是引進技術(shù)服務(wù)企業(yè)，通過專家、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)管部門牽頭，形成面上的管理與技術(shù)服務(wù)結(jié)合機制，也可以由集團公司或者礦井單獨組織，解決關(guān)鍵點的特殊問題。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長治市轄區(qū)煤炭企業(yè)的實際了解情況;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)層次腳踏實地解決煤炭企業(yè)遇到的問題。
2)引進新技術(shù)、新方法。隨著煤炭開采行業(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)水害防治方面來說，目前最為合適的就是槽波地震勘探技術(shù)和突水監(jiān)測預(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)在國內(nèi)外多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，對于解決長治市采空邊界探測、構(gòu)造探測等方面會起到很好的作用。突水監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是通過監(jiān)測巷道掘進或者工作面回采時周邊環(huán)境的各項參數(shù)，當(dāng)有突水預(yù)兆時能夠提前自動判別并做出警示和報警的實時系統(tǒng)。該系統(tǒng)相當(dāng)于在井下工作現(xiàn)場設(shè)置了一名實時工作的“安全員”，當(dāng)現(xiàn)場確實存在水害隱患時能夠及時發(fā)出通知和預(yù)警，而且能夠連續(xù)探測巷道前方水文地質(zhì)情況，對水害探測和預(yù)報有著很大的作用。
3)充分應(yīng)用好煤礦防治水分區(qū)管理論證報告成果。煤礦企業(yè)要將防治水分區(qū)論證報告審定的可采區(qū)、緩采區(qū)和禁采區(qū)及時填繪到采掘工程平面圖上，同時按分區(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，煤礦要及時重新修訂煤礦防治水分區(qū)管理論證報告，并按程序上報審核。承壓開采礦井要通過專門水文地質(zhì)勘查，分析評估礦井受承壓水威脅程度，將全井田劃分為非突水危險區(qū)、突水威脅區(qū)和突水危險區(qū)。在承壓區(qū)域內(nèi)進行生產(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采要求，并編制承壓開采專項設(shè)計。
4)加快防治水新設(shè)備新技術(shù)的運用。重點推廣王莊煤業(yè)人工智能煤礦探放水管理系統(tǒng)，王莊煤業(yè)作為晉能集團防治水示范礦井，聯(lián)合科研單位開發(fā)了人工智能煤礦探放水管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用行進的云、邊、端系統(tǒng)架構(gòu)，基于人工智能技術(shù)實現(xiàn)識別整個探水打鉆過程視頻，準(zhǔn)確識別鉆探深度，實現(xiàn)鉆孔數(shù)據(jù)與視頻信息關(guān)聯(lián)，自動量化打鉆數(shù)據(jù)，實現(xiàn)煤礦探放水過程中從探水設(shè)計、計劃、執(zhí)行、驗收等環(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)確驗收進尺功能，并利用鉆孔定位儀及手機拍照等功能，把鉆孔定位及鉆孔驗收的關(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。用報警提示的方法，要求重新定位鉆孔。
5)開展針對性技能培訓(xùn)和多形式的技術(shù)交流。長治市水害防治工作在近幾年取得了巨大的進步，通過前幾年的基礎(chǔ)性培訓(xùn)和現(xiàn)場鍛煉，目前防治水人員已經(jīng)有了基礎(chǔ)的專業(yè)素質(zhì)，接下來需要開展針對性比較強的專業(yè)培訓(xùn)?？梢愿鶕?jù)煤礦企業(yè)的主要水患問題和現(xiàn)場需要，開展老空水、承壓水、頂板水防治等專項的培訓(xùn)和物探技術(shù)培訓(xùn)，也可以進行某項防治水工程的專業(yè)培訓(xùn)，如鉆探注漿、底板改造、頂板兩帶實測等更具體的專業(yè)培訓(xùn)。多形式的技術(shù)交流和溝通對于地區(qū)防治水工作水平的提升有著重要的作用，要開展各種形式的技術(shù)交流，可以是全區(qū)的，也可以是局部的，可以是普遍性的，也可以是針對某一問題的，可以在當(dāng)?shù)亻_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：山西省長治市礦山救護隊
