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煤矿水害知多少(下)

山东煤矿安全信息平台 2021-09-22 16:54:15

老空积水致灾性最强
  “虽然分类多样,但是近几十年发生的水害事故类型非常集中,恶性煤矿水害中,老空积水型水害不但数量最多,而且致灾性最强。”国家煤监局事故调查司的赵苏启说。
  据统计,2006年至2010年,全国范围内煤矿老空水害事故共发生129起、死亡971人,占较大以上煤矿水害事故总数的92.1%和死亡总人数的89.7%。
  老空积水是过去矿山开采后遗留的一部分采空区,被地下水或地表水等充填后形成的。如果在之后的采掘过程中将有积水的采空区打通,这些水就会涌进采掘区,造成突发性水害事故。老空积水大多呈酸性,水中硫化氢气体的浓度较高,涌水量大,对煤矿破坏特别严重。
  2012年7月4日,湖南茄莉冲新井煤矿非法越界开采煤炭资源,将此前盗采时留下的积水区打通,导致积水和涌水灌入茄莉冲新井煤矿,发生透水事故。
  “这起事故有16人被困,虽然经过全力抢救,救出了8人,但有8人遇难了。”湖南煤监局副局长贺德安说,每当想起茄莉冲新井煤矿“7·4”较大水害事故,他都感到痛心。
  2012年12月1日,黑龙江省七台河市福瑞祥煤炭公司八井煤矿矿主发现,相邻区域内一处厚度不到50米的煤层上有近2000吨煤,于是私开工作面,越界开采,与一个关闭2年的煤矿打通,发生透水事故。
  “棉衣棉裤被水浸透,为了减轻重量,不得不把衣服脱光逃生,蹚着齐腰深的水往外走。我和班长找了一根长棍当标尺,随时测量水位,积水最深处,几乎没过了胸口。”福瑞祥煤炭公司八井煤矿“12·1”重大透水事故获救矿工王亚权事后仍心有余悸。
  类似的煤矿水害事故很多。据统计,“十一五”期间,全国煤矿发生死亡10人及以上特别重大水害事故26起,平均每年发生5起,共死亡506人。而在事故通报的原因中,总能看到“矿井对防治水工作不重视”、“矿井及周边水文地质资料不清”、“隐患排查治理制度不落实”、“缺乏应急预案”等字眼。
  前事不忘,后事之师。在煤矿防治水方面,不少地方、企业已先行一步,找到了适合自己的一条路。
  鄂尔多斯模式和江西经验
  2005年至2008年,内蒙古鄂尔多斯在全市范围内整合煤炭资源,将煤矿数量压缩到276个,淘汰落后产能2000多万吨,但同时也留下了一大批分布不明的采空区。
  为了消除采空区隐患,2009年,鄂尔多斯启动了地方煤矿采空区分布与隐患综合防治项目,利用综合物探技术,对161个煤矿、122.61平方公里地区进行了地面老窑采空区普查。
  据悉,鄂尔多斯地方煤矿采空区分布与隐患综合防治项目,由政府主导项目投入、开展普查工作,由科研院所提供技术支持,由煤炭企业积极配合,承担主体责任。
  中国煤炭工业协会相关负责人表示,该项目的优势在于将政府部门、科研院所、煤炭企业三方力量集中起来,建立了一套由地方政府主导、专业机构开展“一站式”探查服务的模式。
  在普查过程中,内蒙古伊泰集团宏景塔一矿根据物探成果,并通过井下钻探工程,发现了一处未知的老窑采空区,提前采取了安全技术措施,成功避免了事故的发生。
  2006年7月以前,江西省的小煤矿中,没有几个煤矿的水文地质图纸是全的,甚至出现了矿主递交申报材料时要找当地煤监分局“借”图纸的情况。
  2006年7月,江西省要求市、县所属煤矿和乡镇煤矿通过查找图纸资料、现场调查、聘请专业队伍进行物探等措施,摸清矿区范围内及周边可能存在的老窑、废弃井巷、采空区、主要含水层以及主要导水断层分布情况。
  截至2013年10月,江西省所有小煤矿均进行了至少1次瞬变电磁法探测含水体的地面水文物探工作,物探范围覆盖了煤矿3年内将进行采掘作业的地区。
  在此基础上,江西萍乡又全面推行了瞬变电磁法井下超前探测水体的水文物探,规定井下巷道每掘进60米到80米,必须进行1次井下超前水文物探,探明前方100米范围内是否存在可疑水体,否则不得进行掘进作业。
  防治水害的煤企行动
  山东能源肥矿集团煤层地质条件极为复杂,下组煤受底部徐灰、奥灰水威胁严重,整个矿区曾经突水297次,最大突水量为每小时3.297万立方米,3次淹井,1次淹了水平面,4次淹了采区。对此,该集团研发出一套“五奥兼治”的高承压水防治技术。
  高承压水防治技术对直接充水的五灰含水层进行大面积注浆改造,使五灰强含水层变成弱含水层或隔水层,改变其富水性,增加有效隔水层的厚度。同时,对奥灰顶部进行探查注浆改造,阶段补给五灰的水源通道,使奥灰顶部富水性减弱,增加了隔水层厚度,降低了奥灰突出大水的几率。
  针对一部分隔水层厚度小、构造复杂、顶板坚硬的矿区,煤层开采对底板扰动破坏深度大,不适合奥灰顶部注浆块段的现实情况,山东能源集团研发出高承压水体上、坚硬顶板条件下煤层“似膏体充填技术”。
  “在研发过程中,我们重点从充填材料配比、充填工艺、充填体强度、底板扰动破坏深度等技术难题入手,围绕防治煤层底板突水进行了多次实验。”山东能源集团总工程师翟明华说。
  山西大同煤矿集团煤田赋存两部分含煤层,上部为侏罗纪含煤地层,已经全部开发利用;下部为石炭二叠纪含煤层,是现在该集团的开采范围。上层煤矿经过几十年开采,形成了大面积的采空区,再加上上部煤层顶底板均为砂岩和砂砾岩,下部每个煤层的开采都会对上部采空区形成二次破坏,成为致灾隐患。
  “针对这种地质特点,我们采用了立体探测法,从地面、井下—地面、井下3个方面着手,采用半空间、全空间探测手段,形成1个立体的探测成果,增强探测的准确性。”山西大同煤矿集团总工程师于斌说。
  山西晋能煤炭运销公司王庄煤矿属于兼并重组煤矿,其井田内部和周边地区遍布小煤窑。该矿与中国煤炭科工集团西安研究院合作,利用地面、井下多种探测手段,总结出了“一查(地质调查)、一震(三维地震)、两电(地面电法和井下电法)、一钻(超前钻探验证)”的老窑采空区水害探查模式,对采空区进行了全面的摸底排查。
2011年和2012年,王庄煤矿分别从预先探查出的采空区中提前排出老窑采空区积水10万立方米和50万立方米,避免了老窑采空区透水事故发生。
  河南煤业化工集团的地面物探工程全部依托外部专业物探队伍,井下物探工程则由自己完成。目前,该集团共有42台物探仪器,并规定所属煤矿必须做到“三必探”,即新采区设计必探,巷道掘进前必探,工作面回采前必探。
  另外,安徽淮南矿业集团通过与中石油东方公司等国内先进的勘探队伍合作,开展了三维地震勘探工作。目前,该集团已建立了三维地震工作站,形成了一套完整的野外采集、处理信息的系统。淮南矿业集团的新井建设,新水平、首采区、工作面设计,都是在三维地震勘探成果的指导下完成的。
  筑牢防治水基础是关键
  尽管各地、各煤炭企业都在为防治水害而努力,但是全国防治水力量差异仍然明显。
  据统计,全国设有防治水机构1.0559万个,平均每个煤矿0.92个;有防治水专业技术人员1.8748万人,平均每个煤矿1.63人;有探放水钻机2.3828万台,平均每个煤矿2.07台;有持证探放水工4.2181万人,平均每个煤矿3.67人。
  尽管总量不少,但是地区差异较大。防治水机构、防治水专业技术人员、探放水钻机、持证探放水工集中在北京、山东、山西等地。
  北京、福建、山东、江苏的煤矿都设立了防治水机构,而广西、陕西的煤矿防治水机构覆盖面不足70%;北京、河北、山西、山东平均每个煤矿配备的专业技术人员超过1人,而辽宁、湖北、广西平均每个煤矿配备的专业技术人员不到1人;北京、河北、山东和河南平均每个煤矿的探放水工超过10人,而福建、江西、湖北、湖南、四川、云南、甘肃、青海、新疆和新疆生产建设兵团平均每个煤矿的探放水工不超过2人。
  各地区的防治水力量有差异,其对防治水的重视程度也不尽相同。很多煤矿没有按照《煤矿防治水规定》的要求划分水文地质类型,查找水害隐患,制定有针对性的防治水措施,这才导致老空透水事故时有发生。而煤矿水文地质类型划分的结论不符合实际情况,防治水机构、人员、探放水设备配备不足也导致了一些透水事故的发生。
  另外,一些透水事故发生,是因为没有建立健全水仓、水泵、排水管路、供电等相关的排水系统和应急排水系统,以致透水事故发生时,束手无策,影响了抢险救援。
  国家煤监局事故调查司在收集整理近年来煤矿事故的过程中发现,大部分水害事故并不是由无法攻克的技术难题,或者独特复杂难以控制的地质环境造成的,而是因为防治水的基础工作没做好。为此,只有做好煤矿防治水的基础工作,才能从根本上解决当前的防治水问题。
  国家煤监局水害防治专家组组长武强建议,大水矿区成立防治水领导小组,每个煤矿都设立地测科和钻探队,地测科和钻探队配备3名以上矿井地质和水文地质技术人员,负责资料的搜集和分析工作。各煤田和井田在勘探时必须把水文地质情况搞清楚,为煤矿设计、建井、开采提供详实可靠的图纸、资料。
  武强强调,煤炭企业必须掌握可能出水的断层及裂隙分布情况,了解井下岩层的性质、含水层的补给来源等,查清井田内的老窑数量和分布地点,查清地面河流、湖泊、池塘积水区域以及水量变化,编制出完整的水文地质资料。
  中国煤炭工业协会有关专家表示,煤炭企业应通过不同形式的教育培训,使职工了解透水前的各种预兆及其规律,做到发现透水预兆后,能够立即停止工作,采取措施,进行处理。井下要设置安全出口,标出避灾线路,一旦发生突水事故,可以安全撤出险区。矿井发生突水事故后,应立即通知救护队组织抢救,同时启动全部排水设备加速排水,防止整个矿井被淹。