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试析长治地区煤矿水患与防范措施

2020-09-16 171 上传者：管理员

摘要：煤矿水患是与瓦斯、煤尘等并列的煤矿建设与生产过程中的主要灾害之一,是仅次于瓦斯的“第二杀手”,容易造成群死群伤,所以加大水患防治,是遏制煤矿重特大事故的重要工作,是防范化解重大风险的主要任务,因此必须牢牢扛起主体责任。文章通过对长治辖区煤矿基本水患类型的分析,提出了防范煤矿水患的具体对策与措施,以有效指导煤矿防范治理水患。

关键词：
煤矿水患
矿业工程
长治地区
防范对策
防范治理
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1、长治地区煤矿水患表现类型

2018年底山西省属五大煤炭集团公司所属煤矿安全监管权限全部下放后,长治辖区监管煤矿共113座。113座矿井中水文地质类型复杂矿井3座,水文地质类型中等矿井105座,因长期停建或未开工建设未划分水文地质类型矿井5座。矿井所受水患类型主要有老空水害(采空水)、奥陶系灰岩含水层承压水(以下简称奥灰水)、煤层顶板砂岩(灰岩)含水层水(以下简称顶板水)、地表水。

目前,老空水是长治地区煤矿最主要的水患类型,这跟辖区内煤炭开采历史久远、以往生产工艺落后、存在私挖乱采、煤炭企业数次资源整合和兼并重组、图纸资料缺失或失真等因素都有很大关系。自2008年以来,长治市地方煤矿发生的3起较大以上水害事故都是老空水患事故,主要是因为兼并重组小煤窑破坏区水文地质资料不清,加之安全意识差,防治水措施不到位所致。

近年来,随着煤矿开采深度的延深,逐渐进入奥灰承压开采区的煤矿数量逐步增多,使奥灰水成为又一主要水患。奥灰水一旦造成突水事故,往往水量很大,甚至造成淹井事故。长治地区现有32座矿井存在奥灰水承压开采情况,32座承压开采矿井对奥灰水承压开采进行了危险性评价,划分了非突水威胁区、突水威胁区和突水危险区。其中大部分为3号煤层底板承压开采,由于隔水层在100m以上,其奥灰水突水威胁相对较低,需查清断层和陷落柱等构造的富水情况。但开采15号煤层的部分煤矿,由于隔水层厚度较薄,奥灰突水危险性较大,例如武乡县王家峪煤业开采15号煤层,有效隔水层厚度20余米,最大突水系数为0.08MPa/m,承压开采威胁相对较大。王家峪煤矿针对奥灰水威胁情况,提出了矿井优化工作面开采布局和采煤方法等带压开采安全技术措施。这一技术措施的跟进,使煤矿在受奥灰水威胁情况下安全生产得到了保障。顶板水是长治地区煤矿企业煤层开采的直接涌水来源,以3号煤层顶板K8砂岩水、15号煤层顶板K2灰岩水为代表。在正常的水文地质条件下,往往顶板水会随着采掘活动涌入矿井巷道和工作面内,有着水量较小、易疏干的特征,基本不会对安全生产带来威胁,但是在全市范围内也存在个别矿井顶板涌水量大、影响企业正常安全生产的案例,如大平煤业3107回采工作面和经坊煤业7000回采工作面顶板涌水量都达到200m3/h,长治县羊头岭红旗煤业15101掘进工作面顶板灰岩水达到200m3/h,这与长治市区域内局部特殊的水文地质条件直接相关,存在该现象的煤矿企业顶板水防治是其水害防治的重点。

长治地区煤矿企业一般受地表水威胁较小,煤矿井口标高基本均高于历史最高洪水位,但少数矿井也受洪水威胁,如东庄煤业、石泉煤业、大平煤业等部分煤矿井口布置在河道附近。部分煤矿因处于沁水煤田边缘地带,煤层埋藏浅,有露头和风化带,存在开采范围距离地表较近,采动裂隙能够达到地表的情况,相关煤矿今后需重点做好地表水的预防和治理工作。

2、当前煤矿防治水存在的问题

1)水文地质专业人员缺乏。

大部分煤矿企业基本都已按照上级要求设立了防治水专业机构,配备了专职防治水人员,但是专业管理人员、专业技术人员、专业施工人员相对缺乏,致使一些煤矿防治水安全技术措施难以有效落实。

2)防治水制度执行不到位。

尽管各煤矿企业均已建立了各项防治水技术管理制度,但是普遍存在制度落实不到位、不全面的情况。以水害隐患排查制度为例,该项制度是《煤矿防治水细则》中四项防治水基本制度之一,对矿井安全工作有着很大的指导意义,但是从各煤炭企业调研检查的情况来看,不少企业存在水患排查概念不清、缺少原始记录等问题,突出反应的问题就是隐患排查还存在明显的形式化,资料记录不能反应排查过程。还有个别企业,制定的制度与自身实际情况不符,说明在制度的落实方面还存在不少差距。

3)物探、化探设备配备不足。

根据山西省煤矿老空水害防治工作规定,目前大多数矿井都配备了物探设备,但仍有个别矿井没有自己的物探设备或者集团公司共有一套物探设备,个别集团公司没有自己的水质化验室或与资质单位签订服务协议。一些煤矿企业虽然配备了物探仪器设备,但是使用效果非常有限,在资料的成果分析处理方面,甚至存在个别物探资料造假的情况。

4)地面物探不足或可靠性不高。

尽管全市资源整合矿井开展了水患补充调查工作,提出了调查报告,但仍有少数矿井难以做到用两种地面物探方法进行全井田范围勘探成果互相佐证,并针对5000m3以上老空积水开展钻探验证。部分煤矿企业仍然存在勘探资料可靠性不高的问题,一方面受制于目前的勘探手段准确率,另一方面是由于历史原因造成的老空情况无序、复杂。总的来说在这一方面,仍需要各煤炭企业不断开展相应的补充勘探工作。

5)承压开采经验不足。

长治市承压开采煤矿企业多数在非突水威胁区开采,整体来说带压开采经验不足,水平不高,承压开采的防治方法和手段还不很熟悉,尤其是专项的注浆堵水和底板加固方面尤为不足,在今后的工作中,还需要不断学习和借鉴。

6)探放水设备升级改造力度不大。

多数煤矿存在探放水设备笨重不易操作,移动不便,井下探水工作劳动强度大,致使探放水和采掘不协调,从而影响有掘必探的制度落实。

3、煤矿防治水工作的基本对策

针对全市目前煤矿水害技术防治技术现状,提出以下建议,以期迅速改变目前煤矿水害发生的局面和提高新形势下煤矿水害防治技术及装备,形成适合新的地质与生产条件的水害安全保障技术体系和监管体系。

1)引进技术服务企业,创新煤炭技术服务模式。

鉴于煤矿企业技术人员缺乏、技术力量薄弱的实际,如果单纯靠煤炭企业自身的力量,这一局面想要得到明显改善必须要长时间、大精力、多资金投入,目前最为有效、快捷的办法就是引进技术服务企业,通过专家、专业技术人员的力量和作用解决煤炭企业地质防治水方面的问题,提升防治水工作水平,提高专业技术人员技能水平。而且,引进技术服务企业的方式也可以是多元的,可以由监管部门牵头,形成面上的管理与技术服务结合机制,也可以由集团公司或者矿井单独组织,解决关键点的特殊问题。从选择服务企业的角度出发:一方面是要考虑聘用单位对长治市辖区煤炭企业的实际了解情况;另一方面要考虑“产、学、研、用”结合的企业,能从各技术层次脚踏实地解决煤炭企业遇到的问题。

2)引进新技术、新方法。

随着煤炭开采行业相关科技、理论水平的提升,目前在水害防治方面也有了不少成熟的新技术和新方法。就辖区煤炭企业水害防治方面来说,目前最为合适的就是槽波地震勘探技术和突水监测预警系统。槽波地震勘探就是利用在煤层中激发和传播的导波,以探查煤层内地质结构、构造和岩性、采空区的一种地球物理方法,该方法已经在国内外多行业得到了广泛应用,对于解决长治市采空边界探测、构造探测等方面会起到很好的作用。

突水监测预警系统是通过监测巷道掘进或者工作面回采时周边环境的各项参数,当有突水预兆时能够提前自动判别并做出警示和报警的实时系统。该系统相当于在井下工作现场设置了一名实时工作的“安全员”,当现场确实存在水害隐患时能够及时发出通知和预警,而且能够连续探测巷道前方水文地质情况,对水害探测和预报有着很大的作用。

3)充分应用好煤矿防治水分区管理论证报告成果。

煤矿企业要将防治水分区论证报告审定的可采区、缓采区和禁采区及时填绘到采掘工程平面图上,同时按分区分别修订煤矿防治水措施,作为今后煤矿生产衔接、安全管理的基础。煤矿可采区、缓采区和禁采区范围或防治措施发生变化时,煤矿要及时重新修订煤矿防治水分区管理论证报告,并按程序上报审核。承压开采矿井要通过专门水文地质勘查,分析评估矿井受承压水威胁程度,将全井田划分为非突水危险区、突水威胁区和突水危险区。在承压区域内进行生产作业的,应论证当前承压水治理工程和防治措施下是否满足安全开采要求,并编制承压开采专项设计。

4)加快防治水新设备新技术的运用。

重点推广王庄煤业人工智能煤矿探放水管理系统,王庄煤业作为晋能集团防治水示范矿井,联合科研单位开发了人工智能煤矿探放水管理系统。该系统采用行进的云、边、端系统架构,基于人工智能技术实现识别整个探水打钻过程视频,准确识别钻探深度,实现钻孔数据与视频信息关联,自动量化打钻数据,实现煤矿探放水过程中从探水设计、计划、执行、验收等环节的电子化全流程管理。该系统具备判别是否真探和准确验收进尺功能,并利用钻孔定位仪及手机拍照等功能,把钻孔定位及钻孔验收的关键数据(钻孔方位、钻孔倾角)上传,系统快速自动判断钻孔角度是否在允许偏差范围,超出范围则不允许施工。用报警提示的方法,要求重新定位钻孔。

5)开展针对性技能培训和多形式的技术交流。

长治市水害防治工作在近几年取得了巨大的进步,通过前几年的基础性培训和现场锻炼,目前防治水人员已经有了基础的专业素质,接下来需要开展针对性比较强的专业培训。可以根据煤矿企业的主要水患问题和现场需要,开展老空水、承压水、顶板水防治等专项的培训和物探技术培训,也可以进行某项防治水工程的专业培训,如钻探注浆、底板改造、顶板两带实测等更具体的专业培训。多形式的技术交流和沟通对于地区防治水工作水平的提升有着重要的作用,要开展各种形式的技术交流,可以是全区的,也可以是局部的,可以是普遍性的,也可以是针对某一问题的,可以在当地开展,也可以走出去,到其他地方参观学习。

李艳丽.浅谈长治地区煤矿水患及防范对策[J].煤,2020,29(09):73-75.