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煤矿水害事故的特点及防治措施探讨

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  摘 要:煤矿防治水工作是保证煤矿安全生产、避免水害事故发生的重要技术手段,但是受煤矿水文地质条件、专业技术条件、设备以及煤矿重视力度等方面限制,这项工作还面临着很多问题,煤矿在实际生产过程中必须明确矿井水害类别及对生产的影响,合理分析矿井防治水工作面临的主要问题,并根据地质条件及生产情况制定有效的防治措施。
  关键词:煤矿;水害事故;特点;防治措施
  0 引言
  煤矿防治水工作是保证煤矿安全生产的前提,但是多数煤矿存在防治水工作技术力量薄弱、煤矿企业重视不足以及防治水工作制度不完善等问题,导致水害事故频繁发生。为了进一步降低煤矿水害事故率,对煤矿防治水工作进行分析,提出相应的对策措施,以杜绝水害事故发生。
  1 煤矿水害分类及危害分析
  1.1 地表流水
  由于矿井建设阶段设计不合理,矿区工程设施地标低于当地洪水标高,在雨季地表流水通过主副井筒、风井及其他矿建设施流入矿井内;同时受采动影响,矿山出现塌陷、滑坡等现象,增加了地表水涌水通道,造成矿井涌水量大,威胁着采掘施工。
  1.2 地质构造水
  由于矿井地质条件复杂,在采掘工程活动中经常遇到各种地质构造如陷落柱、断层、褶皱、节理等,一旦地质构造含水层被破坏,构造水直接涌到矿井内,会导致矿井重大水害事故发生。
  1.3 老窑水
  随着矿井不断开拓延伸,矿井隔水煤柱破坏严重,造成矿井内采空区充水以及小煤窑密闭内积水等现象严重,导致矿井内老窑水分布区域广、隐蔽性强、积水量大。在采掘过程中若探放水施工不到位,很容易发生老窑水突水事故,影响安全生产。
  1.4 巷道积水
  由于矿井采掘设计不合理,矿井回采速度加快,采区内废弃巷道较多。废弃巷道长期密闭后存在大量积水且有积水循环流动现象,若废弃巷道与生产矿井采掘巷道贯通很容易引发重大突水事故,危及安全生产。
  2 当前煤矿水害防治过程中存在的问题
  2.1 矿井排水系统不完善
  由于煤矿忽略了矿井排水系统的重要性,矿井内水仓数量、位置以及容积不符合设计要求;排水设施陈旧且稳定性差;安全出口未设置有效的放水闸门等,一旦矿井发生突水,不能及时进行排水,将会导致矿井重大水害事故。
  2.2 水文地质资料不全面
  煤矿地测部门未严格按照要求对井田充水源、水害分布、積水量等进行探查,对矿井水害预防资料收集、矿图绘制、健全基础台账、防治水图件补充等工作不重视,造成矿井水文地质资料不全面,矿井在进行采掘活动时没有强有力的地质参考依据,导致生产过程中采掘工作面与老窑水、构造含水层以及其它积水区贯通,从而发生重大透水事故。
  2.3 防治水工作不到位
  煤矿企业忽略了防治水工作的重要性及必要性,导致煤矿地测部门未建立完善的防治水工作体制,地测人员对地表水治理及井下水害排查时存在严重形式化现象,即使发现水害只进行简单的降压排水,未从根本上消除水害隐患,造成矿井水害频繁发生。
  2.4 矿井防治水基础设施建设不完善
  煤矿在进行防治水基础设施建设时,未严格按照设计施工,造成防治水基础设施建设不合理或者违规建设,主要表现在防水墙尺寸、位置不合理,防水闸门质量不合格,排水系统分布不全面,避难硐室数量不足等。矿井一旦发生水灾,防水基础设施未能及时起到预期作用,将造成水害事故。
  2.5 专业技术人员缺乏
  煤矿对防治水工作不重视,造成煤矿防治水专业技术人员缺乏;技术人员文化水平及专业素质相对较低,在进行井下水害防治时不能及时采取合理有效的技术方案和措施,造成水害防治不彻底、效果差,最终导致矿井水害事故发生。
  3 煤矿水害的预防与治理
  3.1 地表水水害防治
  在防治水害技术中,地面防治水害技术从字面上来分析主要就是在煤矿的地面有效区域进行各种排水设施的修建,主要是通过排水工程来对煤矿水害进行防治,主要是通过有效的降低大气降水以及地表涌水来对煤矿水害进行有效的防治。在防治煤矿水害技术中,这一类技术主要就是通过疏导,截流等措施来进行水害的综合性治理。当实际建设的煤矿井口高度以及煤矿地面建筑物高度低于历史最好水面的时候,我们要在煤矿的相关区域进行堤坝或者是沟渠的修建,要保障煤矿的排水措施到位。要按照煤矿安全生产的相关规定进行雨季施工的排查。在煤矿生产的过程中要落实水害防治的责任人,要对相关的责任人进行绩效考核,这样才能够有效的对水害的防治效果给予保障。
  3.2 老空水水害防治
  ①严格按规定超前探放水。在接近水害威胁或积水区时,严格按规定超前探放水,防止溃水事故发生;
  ②实施分区隔离开采。突水危险性很大的区域,应按规定实行分区隔离开采,减小水灾的波及范围;
  ③留足防水煤(岩)柱。在矿井可能受水害威胁的地段预留煤岩柱,使工作面和水体保持一定的距离,以防止水体溃入工作面。
  3.3 岩溶承压水水害防治
  岩溶承压水突水主要与断层构造及节理裂隙、底板隔水层的厚度及岩性组合、奥灰水头压力、采动矿压对底板隔水岩层的破坏等因素有关。超前防范技术主要有:
  ①合理疏水降压。矿井开采水平较浅时,可通过对灰岩含水层疏水降压开采;
  ②分区隔离开采。对突水系数大于0.1MPa/m,通过分区评价确实突水危险性很大的区域,实行分区隔离开采;
  ③扩大排水能力。凡是受水威胁的矿井,应结合水平延深或改扩建工程适当调整增强排水能力,水文地质条件复杂的矿井按规定增设潜水泵排水系统。
  4 提高煤矿水害防治工作质量措施
  4.1 防治水安全保障系统的创建   4.1.1 创建信息管理平台
  煤矿企业应积极建设信息管理平台,全面采集煤矿在生产作业各个环节中的安全信息,同时对相关信息进行分析处理,从而提高煤矿安全管理的准确性和及时性。在煤矿信息管理平台中主要包括信息的采集、工作计划以及报警这三个主要的模块功能,实现了对煤矿生产信息的采集、整理分析以及警报。信息采集模块可以通过各种传感装置采集各种信息数据,也可以通过人机交互方式获取人工测量的数据。同时该模块还可以与气象信息、水文信息以及信息管理平台共享相关的数据,从而获得更加全面的矿区作业面水文数据。工作计划模块能够根据工作计划对工作人员加以提示,以确保生产作业符合相关的技术标准以及操作流程,从而保证煤矿生产操作的规范性。预警模块则可以通过智能语音报警的方式及时发出预警信息,向工作人员及时播报地面降雨量、涌水量、工作计划、水仓水位以及安全风险提示等信息,以便工作人员能够准确了解作业面的水文情况,从而采取有效的水害防范措施。
  4.1.2 水文监测系统的创建
  通过创建水文监测系统可以对矿井上下的水文情况进行动态监测,以便及时掌握井下以及地面水文的实时变化。其地面监测主要通过水位智能遥测设备来测量水流温度以及钻孔水位,并将测量数据向监测中心传输。井下监测则主要通过流量传感器、报警装置以及相关通信设备来实现。监控中心在接收到地面以及井下的实时监测数据后,就可以对数据信息进行分析,一旦发现存在异常时就将自动气动报警器发出警报。
  4.1.3 灾害预警系统的创建
  煤矿企业应在水害事故多发区域加强预警系统的创建,通过预警系统中的液位传感器等装置来实时监测矿井的水位情况。一旦发现水位超出安全范围,预警系统可以自动报警,以便于工作人员能够及时撤离灾害区域。
  4.1.4 避灾指示系统的创建
  煤矿企业应在作业面设置明显的逃生路线指示,且应保障相关指示牌能够在断电时仍保持工作正常,这样就可以在发生水害事故时为工作人员指明逃生路线。
  4.1.5 应急救援系统的创建
  煤矿系统除了要创建安全信息管理平台来预防水害灾害的发生外,还应创新应急救援系统来提高水害发生后的抢险救援能力。同时应组织对工作人员进行应急疏散演习,提高工作人员的应急处置能力。
  4.2 提高煤矿防治水工作效率
  ①煤矿企业应重视防治水工作,健全和完善防治水工作制度,加大防治水安全费用投入,建立煤矿水害事故應急救援预案,努力提高煤矿防治水工作效率和水平;
  ②煤矿企业应加强对防治水专业技术人员培养,定期对技术人员进行专业知识培训,提高其业务水平及水害应急处置能力;建立专职防治水队伍并配套先进的探放水设备,保证煤矿防治水工作高效开展;
  ③煤矿水文地质部门应加强对矿井地质资料收集以及矿井水害预测预报工作,明确矿井水害类型、充水水源、水害分布等情况;定期由矿总工程师组织水文地质专业技术人员对矿井水害进行安全预评价,从而为防治水害工作提供有力技术依据;
  ④煤矿防治水害是一门综合性学科,在实际防治水工作中具有一定的技术性。所以,煤矿企业应加强与高校、科研单位合作,从而为防治水工作提供必要的科学技术指导,如探查技术、水害防控技术与安全开采技术等。从而进一步提高煤矿防治水工作效率。
  4.3 加强矿井水害探测与预防
  ①矿井采掘施工前应加强对施工区域探放水施工,清楚积水区域位置及分布,明确积水区水量、水压、标高等,然后根据实际情况采取有效水害防治措施;
  ②加强对老窑水、废弃巷道积水探测,并在采掘工程平面图上明确标注其位置,为防止积水区与采掘工作面贯通,在积水区附近进行采掘施工时应预留安全的防隔水煤柱,并进行降压疏导排水;
  ③采用地质探测器或三维地震技术对矿井含水构造进行探测,精准掌握积水情况及其动态变化,并采取合理有效的探放水措施。同时应引进新技术如直流电法探测技术、电阻率成像技术、综合物探新技术等,弥补传统防治水技术存在的不足,从而进一步提高防治水效率;
  ④对于地表水及暴雨积水,煤矿企业应采取建立堤坝、沟渠等措施进行防堵,并对山体地表的涌水通道采用注水泥砂浆的方法进行封堵,以防止地表水流入矿井内,确保在煤矿水害发生时起到预防作用。
  5 结束语
  水害事故是我国煤矿行业的主要事故原因,威胁煤矿企业工作人员的人身安全以及企业的正常生产经营活动。所以煤矿企业应根据本矿区水害事故的特点,创建一个能够及时发现灾害隐患,并对水害事故进行有效排除以及应急救援的安全保障体系,以提高煤矿企业防治水害事故的能力。同时煤矿企业也要加强安全保障体系的应用落实,增强安全风险管理意识,对每个环节加强管理,明确划分相关组织机构的责任范围,保证煤矿生产经营活动的正常开展,推动我国煤矿行业的健康发展。
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