淺談長治地區(qū)煤礦水患及防范對(duì)策

李艷麗

(山西省長治市礦山救護(hù)隊(duì)，山西 長治 046000)

1 長治地區(qū)煤礦水患表現(xiàn)類型

2018年底山西省屬五大煤炭集團(tuán)公司所屬煤礦安全監(jiān)管權(quán)限全部下放后，長治轄區(qū)監(jiān)管煤礦共113座。113座礦井中水文地質(zhì)類型復(fù)雜礦井3座，水文地質(zhì)類型中等礦井105座，因長期停建或未開工建設(shè)未劃分水文地質(zhì)類型礦井5座。礦井所受水患類型主要有老空水害(采空水)、奧陶系灰?guī)r含水層承壓水(以下簡稱奧灰水)、煤層頂板砂巖(灰?guī)r)含水層水(以下簡稱頂板水)、地表水。

目前，老空水是長治地區(qū)煤礦最主要的水患類型，這跟轄區(qū)內(nèi)煤炭開采歷史久遠(yuǎn)、以往生產(chǎn)工藝落后、存在私挖亂采、煤炭企業(yè)數(shù)次資源整合和兼并重組、圖紙資料缺失或失真等因素都有很大關(guān)系。自2008年以來，長治市地方煤礦發(fā)生的3起較大以上水害事故都是老空水患事故，主要是因?yàn)榧娌⒅亟M小煤窯破壞區(qū)水文地質(zhì)資料不清，加之安全意識(shí)差，防治水措施不到位所致。

近年來，隨著煤礦開采深度的延深，逐漸進(jìn)入奧灰承壓開采區(qū)的煤礦數(shù)量逐步增多，使奧灰水成為又一主要水患。奧灰水一旦造成突水事故，往往水量很大，甚至造成淹井事故。長治地區(qū)現(xiàn)有32座礦井存在奧灰水承壓開采情況，32座承壓開采礦井對(duì)奧灰水承壓開采進(jìn)行了危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，劃分了非突水威脅區(qū)、突水威脅區(qū)和突水危險(xiǎn)區(qū)。其中大部分為3號(hào)煤層底板承壓開采，由于隔水層在100 m以上，其奧灰水突水威脅相對(duì)較低，需查清斷層和陷落柱等構(gòu)造的富水情況。但開采15號(hào)煤層的部分煤礦，由于隔水層厚度較薄，奧灰突水危險(xiǎn)性較大，例如武鄉(xiāng)縣王家峪煤業(yè)開采15號(hào)煤層，有效隔水層厚度20余米，最大突水系數(shù)為0.08 MPa/m,承壓開采威脅相對(duì)較大。王家峪煤礦針對(duì)奧灰水威脅情況，提出了礦井優(yōu)化工作面開采布局和采煤方法等帶壓開采安全技術(shù)措施。這一技術(shù)措施的跟進(jìn)，使煤礦在受奧灰水威脅情況下安全生產(chǎn)得到了保障。頂板水是長治地區(qū)煤礦企業(yè)煤層開采的直接涌水來源，以3號(hào)煤層頂板K8砂巖水、15號(hào)煤層頂板K2灰?guī)r水為代表。在正常的水文地質(zhì)條件下，往往頂板水會(huì)隨著采掘活動(dòng)涌入礦井巷道和工作面內(nèi)，有著水量較小、易疏干的特征，基本不會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)帶來威脅，但是在全市范圍內(nèi)也存在個(gè)別礦井頂板涌水量大、影響企業(yè)正常安全生產(chǎn)的案例，如大平煤業(yè)3107回采工作面和經(jīng)坊煤業(yè)7000回采工作面頂板涌水量都達(dá)到200 m3/h,長治縣羊頭嶺紅旗煤業(yè)15101掘進(jìn)工作面頂板灰?guī)r水達(dá)到200 m3/h，這與長治市區(qū)域內(nèi)局部特殊的水文地質(zhì)條件直接相關(guān)，存在該現(xiàn)象的煤礦企業(yè)頂板水防治是其水害防治的重點(diǎn)。

長治地區(qū)煤礦企業(yè)一般受地表水威脅較小，煤礦井口標(biāo)高基本均高于歷史最高洪水位，但少數(shù)礦井也受洪水威脅，如東莊煤業(yè)、石泉煤業(yè)、大平煤業(yè)等部分煤礦井口布置在河道附近。部分煤礦因處于沁水煤田邊緣地帶，煤層埋藏淺，有露頭和風(fēng)化帶，存在開采范圍距離地表較近，采動(dòng)裂隙能夠達(dá)到地表的情況，相關(guān)煤礦今后需重點(diǎn)做好地表水的預(yù)防和治理工作。

2 當(dāng)前煤礦防治水存在的問題

1) 水文地質(zhì)專業(yè)人員缺乏。大部分煤礦企業(yè)基本都已按照上級(jí)要求設(shè)立了防治水專業(yè)機(jī)構(gòu)，配備了專職防治水人員，但是專業(yè)管理人員、專業(yè)技術(shù)人員、專業(yè)施工人員相對(duì)缺乏，致使一些煤礦防治水安全技術(shù)措施難以有效落實(shí)。

2) 防治水制度執(zhí)行不到位。盡管各煤礦企業(yè)均已建立了各項(xiàng)防治水技術(shù)管理制度，但是普遍存在制度落實(shí)不到位、不全面的情況。以水害隱患排查制度為例，該項(xiàng)制度是《煤礦防治水細(xì)則》中四項(xiàng)防治水基本制度之一，對(duì)礦井安全工作有著很大的指導(dǎo)意義，但是從各煤炭企業(yè)調(diào)研檢查的情況來看，不少企業(yè)存在水患排查概念不清、缺少原始記錄等問題，突出反應(yīng)的問題就是隱患排查還存在明顯的形式化，資料記錄不能反應(yīng)排查過程。還有個(gè)別企業(yè)，制定的制度與自身實(shí)際情況不符，說明在制度的落實(shí)方面還存在不少差距。

3) 物探、化探設(shè)備配備不足。根據(jù)山西省煤礦老空水害防治工作規(guī)定，目前大多數(shù)礦井都配備了物探設(shè)備，但仍有個(gè)別礦井沒有自己的物探設(shè)備或者集團(tuán)公司共有一套物探設(shè)備，個(gè)別集團(tuán)公司沒有自己的水質(zhì)化驗(yàn)室或與資質(zhì)單位簽訂服務(wù)協(xié)議。一些煤礦企業(yè)雖然配備了物探儀器設(shè)備，但是使用效果非常有限，在資料的成果分析處理方面，甚至存在個(gè)別物探資料造假的情況。

4) 地面物探不足或可靠性不高。盡管全市資源整合礦井開展了水患補(bǔ)充調(diào)查工作，提出了調(diào)查報(bào)告，但仍有少數(shù)礦井難以做到用兩種地面物探方法進(jìn)行全井田范圍勘探成果互相佐證，并針對(duì)5 000 m3以上老空積水開展鉆探驗(yàn)證。部分煤礦企業(yè)仍然存在勘探資料可靠性不高的問題，一方面受制于目前的勘探手段準(zhǔn)確率，另一方面是由于歷史原因造成的老空情況無序、復(fù)雜?？偟膩碚f在這一方面，仍需要各煤炭企業(yè)不斷開展相應(yīng)的補(bǔ)充勘探工作。

5) 承壓開采經(jīng)驗(yàn)不足。長治市承壓開采煤礦企業(yè)多數(shù)在非突水威脅區(qū)開采，整體來說帶壓開采經(jīng)驗(yàn)不足，水平不高，承壓開采的防治方法和手段還不很熟悉，尤其是專項(xiàng)的注漿堵水和底板加固方面尤為不足，在今后的工作中，還需要不斷學(xué)習(xí)和借鑒。

6) 探放水設(shè)備升級(jí)改造力度不大。多數(shù)煤礦存在探放水設(shè)備笨重不易操作，移動(dòng)不便，井下探水工作勞動(dòng)強(qiáng)度大，致使探放水和采掘不協(xié)調(diào)，從而影響有掘必探的制度落實(shí)。

3 煤礦防治水工作的基本對(duì)策

針對(duì)全市目前煤礦水害技術(shù)防治技術(shù)現(xiàn)狀，提出以下建議，以期迅速改變目前煤礦水害發(fā)生的局面和提高新形勢下煤礦水害防治技術(shù)及裝備，形成適合新的地質(zhì)與生產(chǎn)條件的水害安全保障技術(shù)體系和監(jiān)管體系。

1) 引進(jìn)技術(shù)服務(wù)企業(yè)，創(chuàng)新煤炭技術(shù)服務(wù)模式。鑒于煤礦企業(yè)技術(shù)人員缺乏、技術(shù)力量薄弱的實(shí)際，如果單純靠煤炭企業(yè)自身的力量，這一局面想要得到明顯改善必須要長時(shí)間、大精力、多資金投入，目前最為有效、快捷的辦法就是引進(jìn)技術(shù)服務(wù)企業(yè)，通過專家、專業(yè)技術(shù)人員的力量和作用解決煤炭企業(yè)地質(zhì)防治水方面的問題，提升防治水工作水平，提高專業(yè)技術(shù)人員技能水平。而且，引進(jìn)技術(shù)服務(wù)企業(yè)的方式也可以是多元的，可以由監(jiān)管部門牽頭，形成面上的管理與技術(shù)服務(wù)結(jié)合機(jī)制，也可以由集團(tuán)公司或者礦井單獨(dú)組織，解決關(guān)鍵點(diǎn)的特殊問題。從選擇服務(wù)企業(yè)的角度出發(fā)：一方面是要考慮聘用單位對(duì)長治市轄區(qū)煤炭企業(yè)的實(shí)際了解情況；另一方面要考慮“產(chǎn)、學(xué)、研、用”結(jié)合的企業(yè)，能從各技術(shù)層次腳踏實(shí)地解決煤炭企業(yè)遇到的問題。

2) 引進(jìn)新技術(shù)、新方法。隨著煤炭開采行業(yè)相關(guān)科技、理論水平的提升，目前在水害防治方面也有了不少成熟的新技術(shù)和新方法。就轄區(qū)煤炭企業(yè)水害防治方面來說，目前最為合適的就是槽波地震勘探技術(shù)和突水監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。槽波地震勘探就是利用在煤層中激發(fā)和傳播的導(dǎo)波，以探查煤層內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和巖性、采空區(qū)的一種地球物理方法，該方法已經(jīng)在國內(nèi)外多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于解決長治市采空邊界探測、構(gòu)造探測等方面會(huì)起到很好的作用。

突水監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是通過監(jiān)測巷道掘進(jìn)或者工作面回采時(shí)周邊環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)，當(dāng)有突水預(yù)兆時(shí)能夠提前自動(dòng)判別并做出警示和報(bào)警的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)相當(dāng)于在井下工作現(xiàn)場設(shè)置了一名實(shí)時(shí)工作的“安全員”，當(dāng)現(xiàn)場確實(shí)存在水害隱患時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出通知和預(yù)警，而且能夠連續(xù)探測巷道前方水文地質(zhì)情況，對(duì)水害探測和預(yù)報(bào)有著很大的作用。

3) 充分應(yīng)用好煤礦防治水分區(qū)管理論證報(bào)告成果。煤礦企業(yè)要將防治水分區(qū)論證報(bào)告審定的可采區(qū)、緩采區(qū)和禁采區(qū)及時(shí)填繪到采掘工程平面圖上，同時(shí)按分區(qū)分別修訂煤礦防治水措施，作為今后煤礦生產(chǎn)銜接、安全管理的基礎(chǔ)。煤礦可采區(qū)、緩采區(qū)和禁采區(qū)范圍或防治措施發(fā)生變化時(shí)，煤礦要及時(shí)重新修訂煤礦防治水分區(qū)管理論證報(bào)告，并按程序上報(bào)審核。承壓開采礦井要通過專門水文地質(zhì)勘查，分析評(píng)估礦井受承壓水威脅程度，將全井田劃分為非突水危險(xiǎn)區(qū)、突水威脅區(qū)和突水危險(xiǎn)區(qū)。在承壓區(qū)域內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的，應(yīng)論證當(dāng)前承壓水治理工程和防治措施下是否滿足安全開采要求，并編制承壓開采專項(xiàng)設(shè)計(jì)。

4) 加快防治水新設(shè)備新技術(shù)的運(yùn)用。重點(diǎn)推廣王莊煤業(yè)人工智能煤礦探放水管理系統(tǒng)，王莊煤業(yè)作為晉能集團(tuán)防治水示范礦井，聯(lián)合科研單位開發(fā)了人工智能煤礦探放水管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用行進(jìn)的云、邊、端系統(tǒng)架構(gòu)，基于人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)識(shí)別整個(gè)探水打鉆過程視頻，準(zhǔn)確識(shí)別鉆探深度，實(shí)現(xiàn)鉆孔數(shù)據(jù)與視頻信息關(guān)聯(lián)，自動(dòng)量化打鉆數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)煤礦探放水過程中從探水設(shè)計(jì)、計(jì)劃、執(zhí)行、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)的電子化全流程管理。該系統(tǒng)具備判別是否真探和準(zhǔn)確驗(yàn)收進(jìn)尺功能，并利用鉆孔定位儀及手機(jī)拍照等功能，把鉆孔定位及鉆孔驗(yàn)收的關(guān)鍵數(shù)據(jù)(鉆孔方位、鉆孔傾角)上傳，系統(tǒng)快速自動(dòng)判斷鉆孔角度是否在允許偏差范圍，超出范圍則不允許施工。用報(bào)警提示的方法，要求重新定位鉆孔。

5) 開展針對(duì)性技能培訓(xùn)和多形式的技術(shù)交流。長治市水害防治工作在近幾年取得了巨大的進(jìn)步，通過前幾年的基礎(chǔ)性培訓(xùn)和現(xiàn)場鍛煉，目前防治水人員已經(jīng)有了基礎(chǔ)的專業(yè)素質(zhì)，接下來需要開展針對(duì)性比較強(qiáng)的專業(yè)培訓(xùn)?？梢愿鶕?jù)煤礦企業(yè)的主要水患問題和現(xiàn)場需要，開展老空水、承壓水、頂板水防治等專項(xiàng)的培訓(xùn)和物探技術(shù)培訓(xùn)，也可以進(jìn)行某項(xiàng)防治水工程的專業(yè)培訓(xùn)，如鉆探注漿、底板改造、頂板兩帶實(shí)測等更具體的專業(yè)培訓(xùn)。多形式的技術(shù)交流和溝通對(duì)于地區(qū)防治水工作水平的提升有著重要的作用，要開展各種形式的技術(shù)交流，可以是全區(qū)的，也可以是局部的，可以是普遍性的，也可以是針對(duì)某一問題的，可以在當(dāng)?shù)亻_展，也可以走出去，到其他地方參觀學(xué)習(xí)。