楊月巧 向明珠
從國內(nèi)外煤礦業(yè)發(fā)展歷史來看,這不是第一次發(fā)生沖擊地壓事故。1783年英國在世界上首先報導了煤礦中所發(fā)生的沖擊地壓現(xiàn)象。以后在前蘇聯(lián)、南非、德國、美國、加拿大、印度、英國等幾十個國家和地區(qū),沖擊地壓現(xiàn)象時有發(fā)生。在我國,沖擊地壓現(xiàn)象最早于1933年發(fā)生在撫順勝利煤礦。以后,隨著開采深度的增加和范圍的擴大,北京、撫順、棗莊、開灤、大同、北票、南桐等礦區(qū)的許多礦井,都先后有沖擊地壓現(xiàn)象發(fā)生。隨著開采深度的不斷增加,沖擊地壓的危害將更加突出。距離最近的兩次沖擊地壓事故都是發(fā)生在2011年,8月7日泥巴山隧道出口發(fā)生的強烈重度巖爆事故,造成大量巖石剝落、堆積,所幸的是未造成人員傷亡;11月3日義馬集團千秋煤礦再次發(fā)生沖擊地壓事故,4名礦工遇難。
從國內(nèi)外對沖擊地壓定義的描述來分析,沖擊地壓,又稱巖爆,是一種物理現(xiàn)象,其產(chǎn)生的原因是煤礦井巷或工作面周圍煤(巖)體突然的巖石破壞??赡茉斐蓭r石破壞的原因大致有以下幾個方面:第一,原生的或感生的應(yīng)力水平高到足以能激活原生的斷層面而產(chǎn)生運動;第二,開挖一個新地下孔洞或者改變一個已有孔洞造成圍巖體中的應(yīng)力變化,這些應(yīng)力變化能導致孔洞附近巖體的破壞,或者誘發(fā)已有斷裂的滑移;第三,礦井或隧道的圍巖或巖柱破壞、碎化發(fā)生崩出或彈射的現(xiàn)象。突然遭到破壞的巖石由于彈性變形能的瞬時釋放突然、猛烈的能量,這種能量使有煤(巖)體瞬間位移、拋出、巨響及氣浪等。
通過以上定義的分析總結(jié)出其特點有:一是突發(fā)性。沖擊地壓一般沒有明顯的預(yù)兆,難于事先確定發(fā)生的時間、地點和沖擊強度。而且沖擊過程短暫,持續(xù)時間為幾秒到幾十秒。二是破壞性。沖擊地壓造成煤壁片幫、頂板下沉、底鼓、支架折損、巷道堵塞、人員傷亡。三是復(fù)雜性。在自然地質(zhì)條件上,除褐煤以外的各煤種,采深從200m到1000m,地質(zhì)構(gòu)造從簡單到復(fù)雜,煤層厚度從薄層到特厚層,傾角從水平到急斜,頂板包括砂巖、灰?guī)r、油母頁巖等,都發(fā)生過沖擊地壓;在采煤方法和采煤工藝等技術(shù)條件方面,不論水采、炮采、普采或是綜采,采空區(qū)處理采用全部垮落法或是水力充填法,不論是長壁、短壁、房柱式開采或是柱式開采,都發(fā)生過沖擊地壓。
為了有效減少沖擊地壓的破壞,國內(nèi)外采用各種法律法規(guī)、規(guī)范等手段進行管控。
國內(nèi)與沖擊地壓相關(guān)的法律法規(guī)有《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》《中華人民共和國礦山安全法》《國務(wù)院關(guān)于預(yù)防煤礦生產(chǎn)安全事故的特別規(guī)定》《煤礦安全規(guī)程》等法律、法規(guī)、規(guī)章和規(guī)范性文件。
對沖擊地壓直接做出規(guī)定的有1987年原煤炭工業(yè)部發(fā)布的《沖擊地壓煤層安全開采暫行規(guī)定》((87)煤生字第337號)和《沖擊地壓預(yù)測和防治試行規(guī)范》(1987)以及2018年4月,國家煤礦安監(jiān)局通過的《防治煤礦沖擊地壓細則》。隨著《防治煤礦沖擊地壓細則》的實施,《沖擊地壓煤層安全開采暫行規(guī)定》和《沖擊地壓預(yù)測和防治試行規(guī)范》同時廢止。該細則實施目的是為了加強煤礦沖擊地壓防治工作,有效預(yù)防沖擊地壓事故,保障煤礦職工安全。
此外,各省還制定了適合各省煤礦的規(guī)定,例如《山東省煤礦沖擊地壓防治規(guī)定》《河南能源化工集團防治煤礦沖擊地壓管理規(guī)定》等。各大煤礦相應(yīng)制定了適合本煤礦的規(guī)定,例如《義馬煤業(yè)集團股份有限公司沖擊地壓防治管理規(guī)定》等。
國外與沖擊地壓相關(guān)的法律集中在礦山安全生產(chǎn)的法律、法規(guī)、條例等方面。美國先后有《煤礦健康與安全法》和《聯(lián)邦礦山安全與健康法》;波蘭有《波蘭采礦法》和《波蘭地質(zhì)礦山法》;南非有《礦山健康與安全法》;印度有《礦山法》,以及《礦山法附屬法規(guī)》和《煤礦規(guī)程》;韓國有《礦業(yè)法施行令》和相配套的《礦業(yè)法施行規(guī)則》。澳大利亞有《新南威爾士州煤礦管理(監(jiān)督監(jiān)察員、地區(qū)監(jiān)督監(jiān)察員和電氣監(jiān)督監(jiān)察員的選舉)條例》;前蘇聯(lián)制定的《工業(yè)安全和礦山監(jiān)察條例》等等。各國通過立法對煤礦安全加以規(guī)范。
防治沖擊地壓事故,不但需要有效的管理,更需要實用的技術(shù)。
結(jié)合國內(nèi)外資料顯示,沖擊地壓防治技術(shù)包括三個方向的研究(如表所示)。
通過表可發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外技術(shù)手段具有一些相似之處,各國在應(yīng)用的過程中,根據(jù)國情、地質(zhì)情況、結(jié)構(gòu)面、裂隙、夾層發(fā)育等具體煤礦情況分成不同的級別,采取一種或者多種技術(shù)進行防治。
預(yù)測技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)和效果檢驗三個階段的技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)的。預(yù)測技術(shù)是本著預(yù)防為主的原則,提前主動對沖擊危險區(qū)進行超前處理,進行危險性監(jiān)測是根據(jù)危險性評價的結(jié)果實行實時、動態(tài)監(jiān)測的,而效果評價也是對前二個階段實施的總結(jié)和改進。
除了防治技術(shù)和監(jiān)測設(shè)備,國內(nèi)外有些煤礦還配備有專門沖擊地壓監(jiān)測站,專職工程師24小時不間斷值班,對監(jiān)測到的信息及時處理,通過對微震、地音和鉆屑等多種監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析,對重點區(qū)域劃分不同的危險狀態(tài),確認安全后方可繼續(xù)工作。需要指出的是,不同礦井危險狀態(tài)的劃分標準是不同的。
國內(nèi)外沖擊地壓防治技術(shù)對比分析表
綜上所述,針對沖擊地壓事故,無論國內(nèi)還是國外,均以預(yù)防為主,采用綜合防治措施。防治沖擊地壓依靠法治保障。根據(jù)形勢發(fā)展,加強綜合立法研究,及時修訂有關(guān)法律法規(guī)和預(yù)案,由政府牽頭,以法律法規(guī)的形式,建立沖擊地壓評價、監(jiān)測、治理、管理的機制,把沖擊地壓防治的理念貫穿到設(shè)計、開拓和開采的全過程。同時,注重提高科技支撐水平,建立由各級政府、企業(yè)集團公司、煤礦參加的沖擊地壓技術(shù)體系,創(chuàng)新開采全過程各個階段的技術(shù)。建立國內(nèi)科研院所與企業(yè)結(jié)合,研究不同類型礦井的沖擊地壓監(jiān)測設(shè)備及防治技術(shù)。