楊 鑫

(山西陽(yáng)泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司二礦，山西 陽(yáng)泉 045000)

0 引言

煤炭是我國(guó)工業(yè)發(fā)展的動(dòng)脈，資源量十分豐富，在消費(fèi)和生產(chǎn)上都居于世界首位。但是，部分地區(qū)煤礦資源的開(kāi)采方式和技術(shù)設(shè)備都相對(duì)落后，導(dǎo)致了煤礦開(kāi)采過(guò)程中發(fā)生了一些地表災(zāi)害和礦井災(zāi)害，威脅到自然環(huán)境和社會(huì)穩(wěn)定。因此，充分掌握煤礦地質(zhì)災(zāi)害的成因和特征并進(jìn)行有效地預(yù)防，才能提高煤礦生產(chǎn)的安全性。

1 煤礦地質(zhì)災(zāi)害的特征分析

煤礦地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有不可預(yù)見(jiàn)性，其成因也具有多樣性。主要一點(diǎn)是煤礦的開(kāi)采不專業(yè)不規(guī)范，只顧追求利潤(rùn)和產(chǎn)量的最大化，災(zāi)害預(yù)防治理工作不到位。煤礦地質(zhì)災(zāi)害主要分為地表災(zāi)害和礦井災(zāi)害。地表災(zāi)害主要表現(xiàn)為山體滑坡、地面塌陷、地裂縫等，這類災(zāi)害發(fā)生在礦山開(kāi)采活動(dòng)一段時(shí)間后逐步顯現(xiàn)。山體滑坡的形成原因是由于煤礦開(kāi)采作業(yè)時(shí)堆放的矸石，對(duì)坡體的原始應(yīng)力平衡造成了嚴(yán)重的破壞；地面塌陷和沉降是由于開(kāi)采作業(yè)時(shí)大量的空區(qū)地下水需要排出，造成了地下水分布的不均衡，使空區(qū)出現(xiàn)大面積的降落漏斗和水力坡。礦井災(zāi)害主要類型為礦井突水、瓦斯突出和機(jī)電設(shè)備事故，還有火災(zāi)、煤塵爆炸和頂板事故等。礦井突水是礦井災(zāi)害最常見(jiàn)的類型，災(zāi)害發(fā)生時(shí)涌水量大、水勢(shì)兇猛并且能造成巨大的損失；瓦斯突出的成因是開(kāi)采煤礦時(shí)，破壞了地下煤層儲(chǔ)氣密閉系統(tǒng)，使得瓦斯氣體不能吸附和游離在煤層縫隙里，在地應(yīng)力作用下突然釋放的結(jié)果；機(jī)電設(shè)備事故的發(fā)生是由于采礦的操作和管理不嚴(yán)謹(jǐn)不規(guī)范，造成設(shè)備機(jī)械傷人等現(xiàn)象；頂板事故表現(xiàn)為頂板突然來(lái)壓，由于采礦作業(yè)的影響，破壞了地層的應(yīng)力平衡，在開(kāi)采區(qū)頂板上方的巖石松動(dòng)圈不斷變大，增加了支架受力，當(dāng)松動(dòng)圈大到一定程度時(shí)便會(huì)塌落，造成冒頂事故。

2 礦井地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

2.1 礦井突水災(zāi)害的防治

礦井突水災(zāi)害的主要類型有頂板突水、底板突水和采空區(qū)突水。我國(guó)易發(fā)生突水災(zāi)害的地區(qū)主要在河北省、河南省、江蘇省和安徽省，這些地區(qū)屬于華北型煤田，由于太灰和奧灰強(qiáng)巖溶含水層的影響，礦床灰?guī)r含水層具有較強(qiáng)的富水性，有嚴(yán)重的底板巖溶水害隱患。以大唐鐵列克煤礦為例，該煤礦井田屬于低中山地形，井田內(nèi)+950 m水平的正常涌水量為39 600 m3/d，最大涌水量達(dá)到66 000 m3/d。對(duì)于礦井突水的防治，該礦采取以下幾點(diǎn)措施：①采取凍結(jié)法進(jìn)行井筒的施工，施工周期短，早投產(chǎn)早受益，但是費(fèi)用較高；②設(shè)置防治突水隱患的專門(mén)機(jī)構(gòu)，建立礦井地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)，并在礦井底部安裝潛水泵；③橫穿工業(yè)場(chǎng)地的列克河河床需要進(jìn)行改道，并修建安全的防洪河堤，合理確定井口標(biāo)高并按照操作規(guī)范進(jìn)行；④防水保護(hù)煤柱需要預(yù)留足夠的數(shù)量；⑤煤礦的整個(gè)煤層處于侏羅統(tǒng)西山窯組的含水層中，在巷道挖掘開(kāi)采過(guò)程中，突水事故易發(fā)生在構(gòu)造帶區(qū)域，在巷道開(kāi)掘前做好充分的勘探檢查工作是十分必要的；⑥防范礦井突水事故需要制定防治水害的專項(xiàng)設(shè)計(jì)[1]。

2.2 瓦斯突出災(zāi)害的防治

在瓦斯突出災(zāi)害的預(yù)測(cè)上，使用的主要方法是利用煤礦現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)系統(tǒng)和基于突出機(jī)理的突出指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)。還有一些結(jié)合聲電技術(shù)、利用聲發(fā)射技術(shù)以及電磁輻射信號(hào)預(yù)測(cè)技術(shù)等新的方法。國(guó)外防治瓦斯突出災(zāi)害的措施有許多值得我國(guó)借鑒和推廣的地方。例如，英國(guó)對(duì)瓦斯突出災(zāi)害的防治措施是震動(dòng)炮，在有斷層的采礦作業(yè)面放震動(dòng)炮，一次可放眼深2 m的炮眼100個(gè)，平均每炮眼藥量為225～450 g；匈牙利和保加利亞通過(guò)水力沖刷法對(duì)有瓦斯突出危險(xiǎn)的煤層進(jìn)行穿透，對(duì)煤層打孔徑120～200 mm的超前孔進(jìn)行水力沖刷穿透煤層；捷克的藥壺爆破法能夠開(kāi)采有瓦斯突出危險(xiǎn)的煤層，使用的是毫秒電雷管和非安全炸藥進(jìn)行爆破落煤[2]。

我國(guó)對(duì)于瓦斯突出危害的防治工作也十分重視，以姚家山煤礦為例，對(duì)于防治瓦斯突出的首要目標(biāo)就是降低煤層的瓦斯含量和瓦斯壓力，將瓦斯含量控制在8 m3/t以內(nèi)，瓦斯壓力在0.74 MPa以下。采取的措施是盡可能多地對(duì)煤層中的瓦斯進(jìn)行抽采，在根源上將開(kāi)采作業(yè)時(shí)的瓦斯突出隱患消滅掉。由于姚家山的地質(zhì)狀況特殊，不能進(jìn)行開(kāi)采保護(hù)層的區(qū)域性防治，進(jìn)行的區(qū)域性防治方法是進(jìn)行大面積預(yù)抽煤層瓦斯。因此，開(kāi)采姚家山煤礦前，對(duì)有瓦斯突出隱患的煤層進(jìn)行順層鉆孔的預(yù)抽采，從而降低了瓦斯壓力，提高了煤層透氣性，最終消除瓦斯突出隱患。

2.3 機(jī)電設(shè)備事故的防治

機(jī)電設(shè)備事故在礦井災(zāi)害中發(fā)生的頻率也較高。以神東礦井為例，分析機(jī)電設(shè)備事故并提出防治措施。神東礦區(qū)的設(shè)備機(jī)械化程度較高，發(fā)生的常見(jiàn)機(jī)電事故有人為操作造成的，還有電擊、設(shè)備擠壓、機(jī)械傷害和車(chē)輛事故等。對(duì)于機(jī)械事故的防治需要加強(qiáng)預(yù)防，定期對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和維修，要求工作人員不能帶病作業(yè)，尤其不能帶電情況下檢修設(shè)備，發(fā)生設(shè)備故障及時(shí)快速處理。礦井內(nèi)嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)，保證開(kāi)采技術(shù)的規(guī)范和安全。機(jī)械設(shè)備無(wú)失爆、漏電現(xiàn)象，嚴(yán)格遵守“兩齊、三無(wú)、四有、十不準(zhǔn)”的原則。對(duì)于變壓器的高低壓側(cè)保護(hù)要重視，保證靈敏可靠。對(duì)于所有下井的設(shè)備進(jìn)行防爆檢查后才可以進(jìn)入，對(duì)于作業(yè)區(qū)的車(chē)輛制定嚴(yán)格的制度，行車(chē)不行人，行人不行車(chē)。礦井的設(shè)備調(diào)機(jī)安排專職人員看護(hù)和指揮，操作設(shè)備時(shí)有語(yǔ)音報(bào)警裝置。對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)要將設(shè)備置于安全支護(hù)下的區(qū)域，并且斷電上鎖，必要的時(shí)候可以打木垛和吊掛，進(jìn)行二次防護(hù)[3]。另外，設(shè)備的皮帶和機(jī)頭機(jī)尾要加防護(hù)柵欄。

2.4 其他礦井災(zāi)害的防治

煤塵爆炸：發(fā)生煤塵爆炸事故是由于瓦斯爆炸燃燒產(chǎn)生的沖擊波吹起巷道的灰塵發(fā)生了爆炸。因此礦井的排塵風(fēng)速要達(dá)到1.5 m/s，皮帶巷具有全斷面噴霧除塵裝置，及時(shí)對(duì)巷道、皮帶和機(jī)頭機(jī)尾進(jìn)行噴霧沖洗，清理積塵[4]。

火災(zāi)：由于礦井內(nèi)的遺煤自燃起火、電氣焊著火和皮帶摩擦起火，容易引發(fā)礦井火災(zāi)。防范措施有采空區(qū)灌漿、注氮，噴灑阻化劑；關(guān)注設(shè)備電纜的安全，使用合格的接頭和集線盒，用電設(shè)備要接地。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)配備齊全的滅火設(shè)備，如滅火器、沙箱和沙袋等。發(fā)生火災(zāi)時(shí)采取控制可燃物體、消除火源和隔絕空氣等措施。

3 結(jié)語(yǔ)

煤礦開(kāi)采容易發(fā)生的各種地質(zhì)災(zāi)害無(wú)一不威脅著采礦工人的生命，制約著采礦工作的順利安全開(kāi)展。當(dāng)前我國(guó)煤礦企業(yè)所面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)就是促進(jìn)煤炭資源開(kāi)采的健康安全可持續(xù)發(fā)展[5]。因此，對(duì)于煤礦地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和治理急需重視起來(lái)，因地制宜采取綜合的防治措施，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。