毛振西，毛小鷗，段展青

(1.山西省煤炭職工培訓中心，太原 030012；2.山西省煤炭資源地質(zhì)局，太原 030012；3.山西煤礦安全監(jiān)察局，太原 030001)

煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)與礦井透水事故早期預(yù)警

毛振西1，毛小鷗2，段展青3

(1.山西省煤炭職工培訓中心，太原 030012；2.山西省煤炭資源地質(zhì)局，太原 030012；3.山西煤礦安全監(jiān)察局，太原 030001)

根據(jù)煤礦透水事故發(fā)生前后煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化，位于透水點及外圍的傳感器會出現(xiàn)數(shù)據(jù)變化，而受災(zāi)區(qū)的傳感器在被水淹沒后會停止正常的數(shù)據(jù)傳送，故整個監(jiān)控系統(tǒng)各工作傳感器的數(shù)據(jù)變化過程可作為煤礦透水事故早期預(yù)警的重要標志，可作為煤礦透水事故發(fā)生后搶險救援人員分析推演災(zāi)變發(fā)生過程、影響范圍等的重要參照。

煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)；礦井事故；早期預(yù)警

一般認為，作業(yè)地點出現(xiàn)掛紅、掛汗、水叫、空氣變冷、霧氣、頂板淋水加大、頂板來壓、底板鼓起、水色發(fā)混有臭味等現(xiàn)象應(yīng)視作透水征兆，實際上在煤礦發(fā)生透水事故時，許多征兆的表現(xiàn)并不是很明顯，加之正常生產(chǎn)過程中也會經(jīng)常出現(xiàn)類似的情況，因此導致很多情況下透水征兆被現(xiàn)場作業(yè)人員忽視或誤判，分析透水事故內(nèi)在的一些因素，以及這些因素外在的變化表現(xiàn)過程，并通過客觀數(shù)據(jù)加以反映，以此作為礦井透水事故發(fā)生的早期預(yù)警標志是我們應(yīng)該引起關(guān)注的一個研究方向[1-3]。在目前的情況下，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)就是現(xiàn)實的裝備，通過監(jiān)測分析監(jiān)控系統(tǒng)各監(jiān)測點數(shù)據(jù)變化以及變化過程特征等，對數(shù)據(jù)變化進行分析并和正常生產(chǎn)期間進行比對，預(yù)警早期礦井災(zāi)害。

1 過程分析

某煤礦回采工作面發(fā)生透水事故，事故發(fā)生時工作面進行正常的生產(chǎn)和維護，該工作面日常瓦斯變動基本在0.1%～0.2%之間，波動幅度一般也在上下0.2%范圍，但是從事故發(fā)生的前12小時開始，瓦斯?jié)舛乳_始圍繞0.3%波動，波動幅度約0.2%；在工作面見水前2 h出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸掷m(xù)上升至0.5%，在工作面見水前約0.5 h瓦斯出現(xiàn)劇烈波動，之后工作面開始進水。由于工作面不能排出這次透水，在人員撤出后工作面淹沒。事后對這次透水事故調(diào)查分析：該事故是由位于工作面后方采空區(qū)內(nèi)的一個陷落柱溝通上部采空區(qū)積水所致。在工作面掘進期間該陷落柱已經(jīng)揭露，但是未見陷落柱破碎導水現(xiàn)象出現(xiàn)。隨著回采后頂板全部垮落，位于應(yīng)力變化范圍內(nèi)的陷落柱逐漸產(chǎn)生變化并最終形成導水通道。陷落柱由于周邊巖層采動后應(yīng)力變化形成導水通道的過程不是瞬間的過程，首先是在應(yīng)力變化的作用下，陷落柱柱體充填物之間膠結(jié)程度降低、壓緊程度遭到破壞進而形成早期裂隙，隨著早期裂隙的形成并在水的參與(物理、化學、水壓等因素)作用下，裂縫逐漸擴大并導致陷落柱柱體充填物產(chǎn)生移動。陷落柱充填物的移動總的來說應(yīng)該是逐漸發(fā)展并最終形成導水通道的過程，這一點也符合多數(shù)情況下構(gòu)造導水常常呈滯后現(xiàn)象這一特點。伴隨陷落柱向?qū)ǖ婪较虻淖儎友莼?，充填物由松動到移動直至全面潰出，在水流、潰出巖塊的帶動和沖擊影響下，受影響區(qū)域內(nèi)的氣體成分、濃度、壓力、環(huán)境溫度、礦山壓力等環(huán)境因素也會產(chǎn)生變化，這些變化被不同程度地傳導到工作面作業(yè)空間附近，而在一些工作地點環(huán)境參數(shù)經(jīng)監(jiān)控系統(tǒng)客觀采集后，若礦井地面監(jiān)控系統(tǒng)控制人員能及時地發(fā)現(xiàn)，并結(jié)合工作面周邊地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、采動影響狀況進行綜合分析(見圖1煤礦回采工作面上隅角CH4傳感器數(shù)據(jù)變化時間分布曲線圖)從而提出工作面早期災(zāi)害預(yù)警是可能的。

2 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

通過上述透水事故監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化以及其它透水事故礦井相關(guān)資料分析，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)可以用于以下情況。

1)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)可以用于礦井透水事故早期預(yù)警，通過對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時觀察，對比各類監(jiān)控數(shù)據(jù)變動狀況，結(jié)合異常點周邊水文地質(zhì)條件、采掘狀況等影響因素分析數(shù)據(jù)變化原因，分析影響來源和來向，及時提出水災(zāi)早期預(yù)警并撤出工作面作業(yè)人員，但需要注意的是，由于透水水源和通道的不同，并非所有礦井透水事故發(fā)生前一定會發(fā)生類似的變化。

圖1 某礦回采工作面上隅角CH4傳感數(shù)據(jù)變化時間分布曲線Fig.1 CH4 time distribution curve in the day before water accident

2)煤礦發(fā)生透水事故后，搶險救援人員可以根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)早期數(shù)據(jù)異常發(fā)生的地點及數(shù)據(jù)變化過程確定事故發(fā)生位置；隨著透水后水淹范圍的擴大，位于透水點外圍的傳感器也會依次出現(xiàn)數(shù)據(jù)變化，受災(zāi)區(qū)的傳感器在被水淹沒后會停止正常的數(shù)據(jù)傳送。整個監(jiān)控系統(tǒng)各工作傳感器的數(shù)據(jù)對于搶險救援人員和事故調(diào)查人員分析推演災(zāi)變發(fā)生過程、影響范圍以及分析早期透水強度等都有參照意義。

3)煤礦井下發(fā)生事故后，隨著災(zāi)變范圍的擴大，正常的井下環(huán)境必然會發(fā)生變化，這些變化也會隨風流、水流等運動介質(zhì)逐漸傳輸?shù)绞鹿试吹耐鈬?，并被監(jiān)控系統(tǒng)采集，因此，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)不但可用于礦井水害事故的分析，還可用于煤礦其它事故的分析。

3 結(jié)束語

煤礦企業(yè)應(yīng)當注重煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在日常煤礦安全管理中的作用。據(jù)調(diào)查，絕大多數(shù)煤礦僅是把煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)當做安全報警使用，未對其在煤礦事故發(fā)生前后所反應(yīng)的數(shù)據(jù)波動情況重視，尤其是對還未達到報警值的數(shù)據(jù)波動情況給予關(guān)注，這樣的變動是無法被井下作業(yè)人員感知的，為此，煤礦應(yīng)在以下幾個方面加強工作：

1)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)秸{(diào)度中心實行大屏幕管理，監(jiān)測日常生產(chǎn)中各類數(shù)據(jù)的波動并和正常工作時間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行比對分析，這項工作應(yīng)由有豐富井下工作經(jīng)驗的技術(shù)人員進行。

2)建立各重要工作地點的廣播呼叫系統(tǒng)，地面分析人員一旦發(fā)現(xiàn)危險情況，及時通過廣播系統(tǒng)要求停止作業(yè)或者撤離作業(yè)地點。

3)根據(jù)煤礦生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的災(zāi)害類型進行分析，對井下監(jiān)控系統(tǒng)傳感器配置點、傳感器配置類型進行相應(yīng)的調(diào)整，以便能在井下工作地點及關(guān)鍵路線上及時采集關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

[1] 孫繼平.煤礦安全監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)[J].煤炭科學技術(shù),2010(10):1-3,88.

SUN Jiping.Mine Safety Monitoring and Control Technology and System[J].Coal Science and Technology,2010(10):1-3,88.

[2] 毛德兵,尹希文,張會軍.我國煤礦頂板災(zāi)害防治與監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)[J].煤炭科學技術(shù),2013(9):105-108,121.

MAO Debing，YIN Xiwen，ZHANG Huijun. Technology of Prevention Roof Disasters and Monitoring and Controlling in China Coal Mines[J].Coal Science and Technology,2013(9):105-108,121.

[3] 孫繼平.煤礦信息化與智能化要求與關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭科學技術(shù),2014(9):22-25,71.

SUN Jiping.Requirement and Key Technology on Mine Informationalization and Intelligent Technology[J].Coal Science and Technology,2014(9):22-25,71.

(編輯：樊 敏 )

SafetyMonitoringandControlSystemandEarlyWarningofWaterAccidentinCoalMine

MAOZhenxi1,MAOXiao’ou2,DUANZhanqing3

(1.ShanxiCoalStaffTrainingCenter,Taiyuan030012,China;2.ShanxiCoalGeologicalBureau,Taiyuan030012,China;3.ShanxiAdministrationofCoalMineSafety,Taiyuan030001,China)

Data of Coal Mine Safety Monitoring and Control System are different before and after water accidents in mines. Data from the sensors of a water accident and its peripheral area change and the sensors will stop the normal data transmission after the flood in the accident area, therefore the data variation could be taken as important signals of early warning for the flooding in mines. It could also be taken as important references for rescue staff to analyze the occurrence process of accidents and their influential range.

safety monitoring and control system in coal mine; mine accident; early warning

TD76

A

1672-5050(2017)01-0048-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.02.015

2016-06-19

毛振西(1964-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人， 大學本科，高級工程師，從事煤礦防治水技術(shù)培訓及礦井水害事故調(diào)查等工作。