白向東

(晉城市煤炭規(guī)劃設(shè)計院，山西 晉城 048000)

目前，煤炭資源依然是我國的主要能源。為了滿足人們對煤炭日益增長的需求，必然會加大煤炭開采力度，這就不可避免地為煤礦開采留下了隱患。近幾年來，在礦井的開采過程中，出現(xiàn)了各種安全問題，尤其是礦井水害，造成經(jīng)濟損失和人員傷亡。分析和研究水害形成的機理和原因，對減少水害事故的發(fā)生以及確保煤礦的安全開采，具有重大的意義。

1 煤礦水害的形成及危害

我國礦區(qū)所處的地質(zhì)條件以及環(huán)境較為復(fù)雜，受防水技術(shù)及其安全設(shè)備的限制及礦區(qū)開采形式和條件等多種因素的影響，使煤礦在建設(shè)和開采過程中，難以避免水害事故的發(fā)生，導(dǎo)致了嚴重的經(jīng)濟損失，甚至人員傷亡，嚴重影響了礦區(qū)的正常安全生產(chǎn)［1－2］。

1.1 煤礦水害形成的原因

礦井水害的形成是一個復(fù)雜的過程。由于我國礦井工作區(qū)條件復(fù)雜，其所處的水文地質(zhì)條件、環(huán)境因素、含水層的富水量、礦區(qū)開采形式對某水層的破壞程度等，都對產(chǎn)生何種形式的水害具有重要的影響。為此，當(dāng)制定防治水害的措施時，需要綜合地分析考慮影響水害形成的各種因素。

1.2 煤礦水害形成的因素

1)對已關(guān)閉的廢棄的老礦區(qū)及老采空區(qū)積水的認識不足。由于老礦區(qū)的建設(shè)大多都沒有詳細的設(shè)計圖紙，從而無法準(zhǔn)確地定位礦井的分布及積水狀況。一旦發(fā)生突水事故，將會對礦區(qū)的安全生產(chǎn)造成較大的威脅。

2)缺乏探測礦井水文地質(zhì)狀況的專業(yè)型人員，從而不能夠準(zhǔn)確地掌握煤礦井下的水文地質(zhì)狀況，盲目地進行井下采掘。另外，由于防水技術(shù)和防水設(shè)備的限制，并且缺少礦井防水害的專業(yè)型人員，防水措施不當(dāng)，造成了一定的安全隱患。

3)在煤礦復(fù)雜的開采條件下，缺乏強有力的管理水平和防治水害的技術(shù)，加大了煤礦水害事故發(fā)生的可能性。

4)對煤礦水害的類型認識不足，不能夠及時合理地制定有效的防治措施。幾種主要的水害類別來源見圖1。

2 煤礦水害前的透水預(yù)警及案例分析

2.1 煤礦水害前的透水預(yù)警

圖1 煤礦水害的主要來源示意圖

無論是何種礦井水害，都需要在一定的條件下才能發(fā)生，即有充足的水源、一定的流通通道和充水途徑，在達到了足夠充水強度的前提下，水害事故才得以發(fā)生。因此，在水害事故發(fā)生前，是有跡可循的。只要施工人員能夠敏銳地洞察這些征兆，就可以有效地減少或避免突水事故的發(fā)生［3－5］。

1)礦區(qū)煤層發(fā)汗、發(fā)潮。當(dāng)采礦作業(yè)面接近積水區(qū)時，由于受到一定的水壓影響，一部分水滲入煤層中，使得煤層出現(xiàn)發(fā)潮、發(fā)汗的現(xiàn)象，但也有可能是假象，可以用“淺剝皮”的方法加以判斷。

2)當(dāng)?shù)V井作業(yè)面進一步靠近積水區(qū)時，隔水煤墻變軟，抗壓能力減弱，出現(xiàn)頂板下彎、底板突起或細縫等現(xiàn)象，煤層也開始出現(xiàn)滴水、滲水現(xiàn)象。若是接近老采空區(qū)時，煤體中還會出現(xiàn)鐵銹色水跡(俗稱:掛紅)。

3)當(dāng)?shù)V井作業(yè)面更進一步接近積水區(qū)時，積水區(qū)強大的水壓撞擊煤墻，使得礦井內(nèi)的壓力增大，作業(yè)面的空氣變冷，溫度明顯降低，或發(fā)出水聲。

4)礦井工作面接近老采空積水區(qū)時，可以聞到二硫化氫、硫化氫等含有酸性的有害氣體的刺鼻氣味。

2.2 煤礦水害案例分析

在水害發(fā)生之前是可以預(yù)見的，只要發(fā)現(xiàn)，采取有效地措施，就可以將損失降到最低。

以某礦的水害事故為例，該礦在巷道掘進過程中，突發(fā)礦井透水事故。當(dāng)時井下共有24名礦工，其中11名礦工安全脫險升井，13名礦工未能及時逃脫而被困于井下。究其原因是由于沒有準(zhǔn)確地掌握煤礦井下的水文地質(zhì)狀況，盲目地進行井下采掘，不慎將已關(guān)閉的老空區(qū)挖通，使積水涌入采掘工作面，造成透水事故。在發(fā)生突水事故后，未能及時有效地采取措施，未能在最佳營救時間內(nèi)救助被困人員，造成了重大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。若是在采掘前，能夠有效地探知水文地質(zhì)條件，采取有效的防水措施，熟知水害前的透水預(yù)警;在突水發(fā)生后，各部門緊密合作，及時采取營救措施，就可以有效地避免傷亡，減少損失。

3 煤礦水害的防治對策

在煤礦的建設(shè)和開采過程中，由于防水技術(shù)及其安全設(shè)備的限制，使得水害事故的發(fā)生難以避免。但是為了盡可能地降低水害事故發(fā)生的次數(shù)，減少水害所造成的經(jīng)濟損失、設(shè)備損失及人員傷亡，需合理地制定科學(xué)完善的管理制度，實現(xiàn)“預(yù)防為主、防治結(jié)合，綜合治理”［6］。

1)提高防水害意識，加強防水能力。設(shè)立專門的防水小組，專門負責(zé)各礦區(qū)的防水技術(shù)，并加強對施工人員突水前預(yù)兆的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，做到在發(fā)生突水前，能夠及時有效地采取措施，降低經(jīng)濟損失和人員傷亡。

2)分析研究已有資料，建立礦井水文地質(zhì)專家知識庫，深入了解礦井涌水、突水的形成機理和相關(guān)規(guī)律，為提高礦井水害做好知識儲備。在礦井巷道和綜采工作面處盡可能多地了解積水情況，采取相關(guān)措施，確保掘進前方安全可靠，保證煤礦的安全生產(chǎn)。

3)建立礦井水害在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。通過利用先進的傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)、計算機技術(shù)將礦井內(nèi)水壓監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳送到地面監(jiān)控站，對數(shù)據(jù)進行分析處理，挖掘和判別是否存在誘發(fā)水害事故的潛在隱患，為煤炭的正常安全生產(chǎn)提供科學(xué)合理的決策依據(jù)。

4)在礦井的建設(shè)設(shè)計時，要綜合考慮可能會造成礦井突水的各種因素，以選擇合理的防水技術(shù)，以提高煤礦的安全性。目前，常用的防水技術(shù)見圖2。

圖2 煤礦水害的防治技術(shù)示意圖

4 總結(jié)

本文結(jié)合我國礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，礦區(qū)開采形式和條件多變的現(xiàn)狀，分析和歸納生產(chǎn)建設(shè)過程中的礦井水害事故。介紹了礦井水害形成的機理和原因，并提出了相關(guān)水災(zāi)防治對策和建議，對減少水害事故的發(fā)生以及提高煤礦的安全開采水平具有重大的意義。

［1］陳美智，周桂銓.煤礦水害事故分析及其防治技術(shù)［J］.西部探礦工程，2012(3):201－203.

［2］王景祥.巖土與地下采礦工程中的防水問題［J］.煤炭技術(shù)，2010(11):93.

［3］安 泉.礦井水災(zāi)防治［J］.煤炭安全，1998(6):46.

［4］張才廣，蔣承林.礦井水災(zāi)綜合防治措施［J］.煤炭技術(shù)，2012，31(11):83－84.

［5］劉國林，潘 懋，尹尚先.當(dāng)前煤礦水害防治應(yīng)注意的幾個問題［J］.華北科技學(xué)院學(xué)報，2009，6(3):7－9.

［6］武 強，管恩太.煤礦水害應(yīng)急救援預(yù)案探討［J］.煤炭學(xué)報，2006，31(4):409－413.