一、煤矿水害事故发生的原因分析
(一)直接原因。
1.对矿井水文地质条件了解不清、盲目开采。一些矿井在水文地质条件没有查明的情况下,盲目开采,引发透水事故。
2.在水体下采煤防治措施不落实。一些煤矿违反煤矿安全规程规定,在防隔水煤柱中进行采掘活动;有些在水体下开采急倾斜煤层的煤矿,未按三下采煤的规定进行试采,超强度开采,煤层连续冒落,导致透水事故。
3.超层越界开采,破坏防、隔水煤柱。部分乡镇煤矿经过多年的开采,资源基本枯竭,为维持生产,违法超(深)层越界开采甚至开采防、隔水煤柱,由于不清楚相邻矿井的地质资料,也不进行探放水,盲目进入积水老空区,发生突水;还有一些矿井,在采掘工程平面图上弄虚作假,将井下超层越界开采区域和存在水患的采掘工作面进行封闭伪装,掩盖真实采掘活动,逃避监管。
4.防治水技术力量及从业人员相关知识匮乏。多数老空透水在事故发生前,均有明显的透水预兆,但由于煤矿地质和水文地质人员缺乏,矿井没有防治水害的专业知识,不能识别明显的透水预兆,使本可避免的重特大透水事故在同一地区或不同地区重复发生。
5.对已有水患未采取有力措施。有的矿井在水体下或冲积层下采煤留设的防水安全煤柱不合理;有的煤矿对地面的塌陷坑、废弃的小煤矿充填不实,使地表水溃入井下,导致事故发生。
6.雨季暴雨期井上下水情监测不够。有的煤矿井口标高低于历史最高洪水位;一些煤矿对断层水、底板水、溶洞水认识不足,未引起高度重视,不认真编制防治水措施,导致突水。
7.未进行或者违章探放水。我国乡镇煤矿经多次治理整顿、资源整合和关闭,许多废弃老窑没有留下详细的地质资料,其开采边界、分布范围、积水空间不清楚,已成为正在开采煤矿的主要水害隐患。大多数乡镇煤矿没有防治水专业人员和探放水队伍,在掘进和采煤过程中,不进行探放水,或者违章用煤电钻代替专用探水钻机进行探放,导致事故发生。
(二)间接原因。
1.防治水工作管理滑坡。企业受经济利益驱动、技术力量限制等,对防治水工作管理松懈、投入不足,没有认真落实水害防治责任制。主管部门或者监管部门疏于对煤矿水害的日常监管工作以及重大水害隐患的跟踪督促和落实。
2.煤矿水害防治监管制度不落实。煤矿超层越界和非法开采活动,未按照规程落实水害防治措施,没有建立水害隐患排查制度、制定水害防治应急预案,等等,都是造成重大水害事故的原因。
3.部分煤矿被动进行矿井防治水害工作。主要表现在防治水投入不足,防治水措施不到位不落实。没有主动安排防治水工作。
4.部分煤矿三违现象时有发生。部分煤矿没有处理好安全生产与经济利益的关系,为获得利润不惜违法或违规生产,导致水害事故时有发生。
二、对策与措施
针对煤矿水害发生的主要原因,必须强化煤矿企业的主体责任,依靠科技进步,增加水害防治资金投入,加强监管监察的力度、采取联合执法、严厉事故查处等综合措施,多管齐下,有效遏制重特大水害事故的发生。
(一)强化企业对水害防治的主体责任。
①煤矿企业必须配备地质或水文地质专业技术人员;配备齐全的探放水设备和队伍(重点产煤县可建立煤矿防治水技术服务中心和专门探放水队伍)。水文地质条件复杂或存在水害隐患严重的企业,必须设立专门防治水机构,配备专职技术负责人全面负责水害防治工作,认真编制矿区防治水规划、年度计划并负责组织实施;制定水害防治应急预案。
②煤矿企业的水害防治应坚持预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采”的原则,认真落实防、堵、疏、排、截”五位一体的综合防治水措施。
③煤矿企业必须建立水害预测预报制度。水文地质条件复杂的矿井每月定期开展水害隐患排查制度,其它矿井每季度至少开展一次水害隐患的排查。查出的水害隐患,落实责任,采取切实可行的防治措施。
④煤矿企业要采用适合本地区的物探、钻探、化探等先进的综合探测技术,查明矿井或采区水文地质条件;收集、调查和核对相邻煤矿及废弃老窑的情况,编制《矿井地质和水文地质图》,建立健全矿区地下水动态观测网,为防治水工作提供真实可靠的基础资料。
⑤煤矿水害防治要坚持以防为主。井田内有与河流、湖泊、溶洞、强含水层等有水力联系的导水断层、裂隙(带)、导水陷落柱时,必须查出其确切位置,并按规定留设防水煤(岩)柱。相邻矿井的分界处,必须留设防水煤柱。严禁非法超层越界开采防水煤柱,已破坏的必须重新建立质量可靠的安全防水煤(岩)柱。
⑥采掘巷道过导水断层、裂隙(带)、陷落柱等构造薄弱地带时,必须探水前进。如果前方有水,应超前预注浆封堵加固。
⑦煤层受老空水威胁时,必须编制探放水设计,进行超前探放水,直到老空水全部疏干为止。煤层顶、底板受承压含水层威胁时要进行疏水降压,疏水降压无法保证煤层安全开采时,必须进行注浆加固。
⑧煤矿企业必须建立完善的井下排水系统。主要排水设备(水泵、水管、配电设备)、泵房出口、水仓容积等必须符合《煤矿安全规程》的规定。具有突水淹井的矿井,在地面安装大型潜水泵用于应急抢险。
⑨煤矿位于地表河流、山洪部位、水库等附近,井口、工业广场要修筑堤坝、开挖沟渠等截流措施,防止地表水体倒灌矿井。地表水体、采煤塌陷区、煤系地层露头等部位有漏水现象时,要对漏水的水体基底进行防漏加固处理。
(二)严厉打击超层越界和非法开采的矿井。
超层越界和非法开采是导致煤矿水害事故发生的主要原因之一。有关部门要定期组织开展联合执法行动,严厉打击煤矿超层越界和非法开采活动,督查企业建立真实可靠的井上下采掘工程平面图,为煤矿防治水工作和应急救援提供可靠的图纸资料,煤矿企业应定期向国土资源、安全监管、监察部门交换采掘工程平面图,努力遏制煤矿超层越界行为,减少煤矿水害事故的发生。
(三)加强对煤矿水害防治安全监管。
各级煤矿安全监管部门要认真履行对煤矿水害的日常监管工作,对辖区内重大水害隐患要登记建帐,重点跟踪落实,督促企业认真落实水害防治责任制。在雨季暴雨期间要监督小煤矿停止生产,将井下人员全部撤退到地面。凡是企业没有配备地质或水文地质专业技术人员、探放水设备和队伍的;水文地质条件复杂或存在水害隐患严重的企业,没有设立专门防治水机构的;防治水规划、年度计划资金不落实的;没有建立水害隐患排查制度、制定水害防治应急预案的。要责令企业停产整改,限期整改不合格的,立即关闭。
【关键词】防治水顶板水害充水预测预报应急救援
煤矿水害是与瓦斯突出、粉尘爆炸、顶板冒裂、火灾等并列的五大灾害之一,其严重程度仅次于瓦斯列第二。长期以来,因为煤矿水害而造成的国家和人民生命财产及经济损失极为惨重。
1矿井水害类型
主要包括地表水水害、矿层顶板水害、矿层底板水害、老空积水水害、断层破碎带水害和岩溶陷落柱水害等6种类型。煤层底板突水机理复杂,预先查明的难度大,造成的矿井突水概率较高,是矿山开采发生频率最高、危害程度最大的一种灾害。老空积水主要储集在矿井本身的采空区、与采空区相连的巷道内或矿井周边小矿采空区。这种积水体分布集中,水压传递迅速,采掘工作面一旦接近或揭露,老空积水便可突然溃出,发生透水事故,是矿山开采过程中普遍存在的一种水害。断层破碎带水害既可能与矿层顶板含水层或底板含水层发生水力联系,也可能与老空水发生水力联系,是矿山水害类型中最为普遍的一类,预防和治理的难度较大且复杂。
2充水条件分析
矿井充水条件分析,是矿井水文地质工作的重要环节之一,主要包括充水水源、充水通道和充水强度三个方面的内容。矿井充水通道是指连接充水水源与矿井之间的流水通道,它是矿井充水因素中最关键,也是最难以准确认识的因素。在矿井生产中,把地下水涌人矿井内水量的多少称为矿井充水程度,用来反映矿井水文地质条件的复杂程度,通过富水系数和矿井涌水量来表征。
根据充水条件特征,充水条件分析可划分为人为充水条件分析和自然充水条件分析。自然充水水源主要包括基岩裂隙地下水、承压水、潜水、碳酸盐岩岩溶地下水、上层滞水、松散孔隙地下水、地表水、大气降水、顶板水、底板水、周边水等。主要充水通道包括线状断裂、地震通道、点状岩溶陷落柱、窄条状隐伏露头和面状裂隙网络等。人为充水水源主要有袭夺水和老空水。主要充水通道包括底板矿压破坏带、顶板切冒带、顶板冒落裂隙带、顶板抽冒带、底板水压导升带、地面岩溶塌陷带、封孔质量不佳钻孔等。
3矿井水害预测预报技术方法
目前,矿井防治水必须按照预测预报、有疑必探、先探后掘和先治后采的“16字”基本原则。近年来,主要有下列2类矿井水害预测预报技术方法。
(1)脆弱性指数法。这一方法主要用在煤层底板突水的预测预报。煤层底板突水是我国大部分煤矿在开发过程中普遍面临的工程技术难题。40多年前所提出的突水系数法,已无法满足深部带压开采和现代采煤方法提出的要求,迫切需要一种新的有效方法。脆弱性指数法采用的基本模型就是将具有强大空间信息分析处理功能的GIS与可确定底板突水多种主控因素权重系数的信息融合耦合于一体的评价模型。应用非线性ANN方法,根据大量的已知突水样本,对模型进行训练学习,确定因素的权重系数,建立底板突水评价的脆弱性指数模型。
(2)三图双预测法。这一方法主要用在煤层顶板突水灾害预测预报。“三图”指顶板冒裂安全性分区图、顶板含水层富水性分区图和顶板突水条件综合评价分区图。“双预测”指天然状态下工作面涌水量预测和人为改造状态下工作面涌水量预测。
4突水事故的应急救援预案
突水事故的应急救援预案包括突水前水灾预测预防预案和突水后水灾现场救援与处置两部分内容。
(1)突水前水灾预测预防预案。要加强矿井防治水的基础工作,重点做好以下工作:健全防治水管理制度,执行防治水有关规程;水文地质勘探和防治水预测预报;机构设置和人员队伍配置及资金;加强职工技术培训,增强抵御水害能力;完善防治水工程设施,建立专业抢险救灾队伍或与专业队伍签订合作协议。
要重点关注以下水灾预兆现象:煤壁“挂汗”;工作面出现雾气;可闻到水的“嘶嘶”声;工作面气温降低,矿压增大,发生片帮冒顶及底鼓;硫化氢气味或PH值很低的强酸性水;煤层变潮湿松软,煤帮现滴水淋水;滴水淋水中可现少量细砂粒物质。
(2)突水后水灾现场抢险救援与处置。突水后的水量估算方法主要有浮标法、水泵标定法和容积法。被困人员的自救互救要做好以下工作:防止有害气体,躺卧待救;充分利用空间,适度集中;适量饮水,不过度兴奋;及时通告逃生路线;避开主水流;分区隔离。
救援现场的指挥与处置要重点做好以下工作:分析人员位置;判断水灾情况;注意环境,防止疫情;防止突变环境;防止次生事故;排堵截结合;利用压风管;观测流水,监听金属,适度放炮。
5煤矿水害事故频发原因及对策
一、构建防治水责任落实体
1、落实安全目标责任考核体系。年初省煤炭局与各矿业集团公司、各市煤炭管理部门签订了安全生产目标责任书,重点加强安全目标责任考核,细化、分解和落实防治水工作的领导责任、技术责任、监督责任和现场管理责任;安全考核实行“一票否决”制。
2、落实煤矿防治水工作两个主体责任。逐矿落实了我省境内各类煤矿的政府、部门安全监管责任人,强化对煤矿防治水工作监管责任落实;明确了煤矿企业是防治水工作责任主体,矿长是防治水工作的第一责任人,总工程师是第一技术责任人,分管矿长是监督落实责任人,同时明确了防治水副总、科室、区队、班组和井下各个岗位的责任。
3、突出加强对雨季“三防”工作的组织领导。各部门各单位均成立了专门的雨季“三防”工作领导小组,严格落实雨季期间安全生产责任制,定期研究解决工作中的具体问题,保证各项工作措施落实到位。
二、构建防治水技术管理体系
1、明确防治水技术管理体系。编制了《山东省煤矿防治水管理规定》(试行)等制度规范,明确煤矿企业必须建立健全矿井防治水管理机构,配备足够数量的地质及水文地质专业技术人员。水文地质条件复杂及以上的煤矿企业必须设置防治水专门机构,配备专职防治水副总工程师,配备满足正常生产安全的防治水队伍及设备。专业技术人员的配置:水文地质类型简单的矿井不少于1人,中等的不少于2人,复杂及以上的不少于3人。
2、严格落实防治水技术措施。严格落实“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施,重点抓好地表水害、老空水害和底板承压水害的防治,严防溃水、透水、突水事故的发生。严格执行探放水制度,切实做到有疑必探、不探不掘、不治不采;对未采取全方位、全过程探放水措施的,坚决停产整顿。
3、用事故教训推动工作。多次召开全省煤矿事故案例剖析会、重大灾害预防技术研讨会等会议,制定出台《山东省关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》,剖析近几年来我省发生的重大(侥幸)水害事故案例,邀请知名院校专家教授作水害防治技术讲座,举一反三,深刻吸取事故教训,切实加强煤矿水害防治技术工作。
三、构建防治水隐患排查体系
1、坚持专家查隐患制度。定期组织专家逐矿进行防治水分析论证活动,逐矿制定有针对性的防治措施,形成了重大问题专家把关、疑难问题专家集中会诊制度。突出抓了地表与老空水害、大矿周边小煤矿、资源枯竭矿井、采深超过800米矿井安全隐患的排查整治。督查中发现的重大隐患,直接下达整改指令,对落实不力的,当作事故查处。
2、抓好重大水害隐患的排查整改。汛期前后,重点围绕地表水、老空水、承压水及上覆岩层水、相邻矿井及已关闭矿井水害,尤其是2009年上半年审查确认的39项a级水害隐患,组织进行全面、细致、深入的水情水害排查分析,明确防治水工作的重点、难点和薄弱点。对排查确认的各类水害隐患,制定整改计划,切实做到治理责任、措施、资金、期限和应急预案“五落实”。
3、落实雨季“三防”工程计划。超前部署煤矿雨季“三防”工作,组织编制和实施雨季“三防”工程计划,严格各项工程的检查验收,确保矿井排水、供电设施和各项防治水安全设施完好、可靠。2009年全省计划雨季“三防”工程2578项,其中重点工程156项,计划资金11326万元,于6月20日前全部完工。
四、构建防治水科技保障体系
1、加大防治水工作安全投入。根据《煤炭生产安全费用提取和使用管理办法》,结合企业实际,建立了煤矿防治水工作强制性安全投入制度,足额提取,科学使用,确保煤矿防治水工作需要。其中水文地质类型复杂及以上的吨煤提取不少于2.0元,水文地质类型中等的不少于1.0元,水文地质类型简单的不少于0.6元。2008年全省煤矿防治水工作累计投入安全资金29788万元,落实技措项目1878项。
2、提高矿井防治水技术装备水平。加大矿井机电、排水等主要设备的技术升级和更新改造力度,大力推广安全先进适应技术,实现井下涌水量、水压、井下突(出)水点、挡水墙、水闸门等监测的自动化管理和无人值守,强制推广应用安全监测监控、无线通讯、人员定位、大水矿井井下泵房建立远程监控集控系统等。目前,全省煤矿联网矿井达85%,年内力争实现全省煤矿安全监测监控联网。
3、加强煤矿防治水重大课题和关键性技术难题技术攻关。加大科技研发力度,重点抓好高承压岩溶水突水机理研究、奥灰水突水机理和防治措施研究项目等重大课题的技术攻关,对90处受地表水、老空水、底板承压水威胁的矿井逐一组织了技术会诊,落实防治措施。
五、构建防治水应急处置体系
1、健全完善灾害天气预报预警预防处置机制。加强与气象、防汛等部门的沟通联系,建立了省、市、县三级灾害性天气预报预警预防工作机制,采取发手机短信、电话联系和传真通知等方式,严格落实灾害性天气停产撤人的规定。凡该停产撤人而没有停产撤人的,当作事故来对待,形成“逢大暴雨必须停产撤人”的规矩和习惯。2008年全省煤矿累计停产撤人158矿次,撤人18404人次。