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关键字:矿井水害;防治水措施;应急措施
中图分类号: X752 文献标识码: A
我国是一个煤炭资源丰富的国家,在煤炭开采过程中,突水频率与水害伤亡人数居高不下,矿井水害仍然是威胁矿井安全生产的重大隐患。在已建成和正在开采的矿井中,多数矿井受周边小窑及老空水威胁,水害十分严重。煤矿水害给国家和人民生命财产造成巨大的损失。所以水害的威胁就成了煤矿生产的重大灾害之一,我们必须提高警惕,做好煤矿防治水工作。
一、煤矿矿井水害发生的原因
总结过去发生的矿井水灾,往往对矿井水害防治的重要性认识不到位,现场管理薄弱,预防措施不当所致。其主要原因有:
对采空区积水和关闭废弃的小煤窑积水特征及其潜在的突水危险性认识不足,导致对废弃矿井采掘空间颁布及其积水淹没情况不清楚。
雨季“三防”工作不到位,地面防洪、防水措施不当或管理不善,地表水(多为雨季降水)大量灌人井下,造成矿井水灾。
水文地质情况不清,许多矿井特别是乡镇煤矿缺乏水文地质专业人员,地下水活动条件的监测监控不到位。井巷位置设计不当,防水煤岩柱的留设不合理,造成断层,措施不当,盲目施工。
针对隐蔽型导水构造的精细探查预测技术落后,测量错误,导致巷道穿透积水区。井巷施工质量伪劣,排水设备能力不足或设备不完好,导致顶板含水透水。
6、井下无防水闸门或虽有但,造成透水时无作用而淹井。
7、出现透水预兆未觉察或未被重视或处理不当造成透水。
8、排水设备平时维护不当。
二、矿井水害的防治措施
矿井防治水工作在矿山建设和生产过程中起着重要作用。矿井防治水必须坚持十六字原则:预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采。综合治理措施:防、堵、疏、排、截。各煤矿的自然情况各不相同,可以有针对性地选择相应防治水措施。
l、明确煤矿水害防治工作责任,健全工作体系,煤矿主要负责人是水害防治工作的第一责任人,要对本单位的水害防治工作全面负责;总工程师负责对水害防治相关技术工作的日常管理。配备专职水害防治人员和专职技术负责,做好职工的教育培训。
2、制定矿井防治水规章制度和实施细则,完善煤矿水害防治工作机制,严格落实相关措施,把防洪、防治水工作落到实处。
3、加强矿井水文地质观测工作,煤矿水文地质资料准确与否直接影响到矿井的生产安全。注意收集整理资料,以便进行采掘工程时制定采取相应防范措施。建立健全地下水动态观测系统,煤矿地下的地质条件是复杂的,地下水的情况也很复杂,根据现有资料,对无法确保没有水害威胁地区,探水后消除了水害威胁再向前掘进
地面防治水:查清矿井及附近地面水流系统的汇水情况、疏水能力和有关水利工程情况,建立地面防治水系统。矿井井田范围如有季节性河流,对矿井有危害,有透水的可能,而且不可能排干,就留设防水煤柱;对塌陷区存在积水,须将积水排干,而且在生产过程中要定期查看地面积水;为确保雨季安全,避免矿井周围洪水及山洪爆发的影响,须加高井口标高。
5、老窑水防治:查明周围矿井及小窑采空区积水情况,并绘制图纸,整理相关资料,然后制定方案并实施。在有老空水威胁地区必须进行探放水,控防水设备与钻孔布置必须满足控放水的需要。如有透水征兆,不能起钻,就尽快汇报处理。在控放水时要安装水泵和排水管路,清理好水仓。在未弄清情况、上层煤采空区水未疏干前,禁止顶水采煤。
采空区积水和老巷道积水防治:测量填图要及时、准确,采煤工作面回采时,采空区和老巷道积水对生产有威胁,要打钻把水疏干。巷道掘进工作面必须边探边掘。平巷掘进一般可对正前和巷道上帮进行钻孔探水,一般为三组钻孔,每组l一2个孔;在上山掘进时,一定要在巷道正前和左右两帮进行探水,钻孔不少于5组。
钻孔水害防治:查清钻孔的平面所在位及钻孔的封孔质量。如果钻孔穿透富水层,封孔质量不好,为确保安全需重新封孔。
断层水防治:可用留设断层防水煤柱的办法。采用物探、钻探或化探等手段进行工作面底板富水性异常区的探查工作,然后是根据水量大小采取注浆固定,防治断层面出水发生透水事故。
雨季防水:雨季前须对防治水工作进行全面检查,应当制定雨季防治水措施。同时组织抗洪抢险队伍储备足够的防洪抢险物资。如暴雨威胁矿井安全,必须立即停止生产并撤下全部人员,确认江水隐患彻底消除后才可恢复生产。
加强排水设备检修维护,保持完好。
三、矿井突水事故的应急措施
当井下出现突水征兆时,必须停止作业。矿井一旦发生突水事故,事故地点人员应及时汇报矿调度室,立即报警,矿调度室用电话联系所有受水威胁地点的人员,按规定的避灾路线撤离到安全地点,电话联系时首先通知中央泵房工作人员。矿调度室接到事故电话后应向矿领导汇报,并通知救护队及相关部门。成立救灾指挥部,有组织按步骤处理灾害。救灾指挥部成立后,应迅速判定突水性质、突水点的位置、突水形式、影响范围、突水量等情况,搞清事故前人员分布、统计撤离出井人员,分析被困人员躲避地点;根据突水量大小和矿井排水能力,积极采取措施进行堵水、排水。就地加固工作地点的支架,尽可能设法堵住出水点,阻止范围扩大。在人员撤出后,要及时关闭防水闸门。
在撤离人员的同时,有关技术人员要定时观测水量变化情况,取样进行水质化验,对所有井上、下水文地质观测点及井下各出水点进行定时观测、分析水源、估算预计水量、测定水位上涨速度、计算淹没时间和淹没范围,并及时向矿上汇报。
同时尽快恢复灾区通风,防止瓦斯和其他有害气体积聚和发生熏人事故。排水后,进行侦察抢险时,要防止冒顶,掉底和二次突水事故的发生。
透水事故发生后常常有人被困井下,指挥人员应本着”救人是第一任务”的原则,正确判断遇险人员可能躲避的地点,科学分析该地点是否具有人员生存的条件。对可能生存的遇险人员,应利用一切可能的方法向他们输送新鲜空气、饮料和食物,以延长待救时间。
作为透水事故的抢救人员还有必要掌握井下被困人员的生存条件(空气条件、食物条件等)。在抢救长期被困井下的人员时,如不采取相应措施幸存人员也会死亡。禁止用灯光照射他们的眼睛,保持体温,进行体检并给予必要的治疗(包扎、输液等);不能立即抬出井口,让其逐渐适应环境;不能吃硬食和过量食物,以免损坏消化系统;短期内不要让其亲友探视,以免过度兴奋造成血管破裂。
一、提高认识,切实加强对汛期安全工作的领导
当前,雨季即将来临,各煤矿企业要牢固树立“安全第一、预防为主、综合治理”的理念,为进一步加强对汛期煤矿安全生产工作的领导,镇政府成立了以镇长周树云为组长,副镇长胡伟、宣传委员黄顺林为副组长,王鲲鹏、秦先彬、王杨、李宏图、秦科友为成员的***镇煤矿雨季防洪防汛工作领导小组,领导小组下设办公室于镇安监办,由王鲲鹏任办公室主任。各煤矿主要负责人(法人代表、矿长、主要控制人)特别是负责同志要切实负起安全生产的领导责任,认真研究部署本煤矿汛期的安全生产工作;要全面落实主要负责人防汛和安全生产第一责任人的责任,建立健全责任制,做到任务明确,责任到人,;要有“防大汛、救大灾、抢大险”的观念,煤矿企业应设立专门的防治水机构或配备水文地质专业技术人员,建立健全矿井水害防治工作责任制和管理制度,主要负责人要组织制定有针对性的矿井水害防治工作方案和安全技术措施,并要严格组织落实,严禁违法、违规组织生产。
二、突出重点,立即开展深入细致的汛期安全检查
一方面,各煤矿企业在安全检查中,要突出雨季防洪、防排水、防雷电“三防”工作重点,认真查找各类事故隐患,及时发现防汛工作中存在的问题和薄弱环节。对安全检查中查出的隐患和问题,要落实隐患整改责任制,按照定整改完成时间、定整改责任人、定整改资金和物资、定整改安全措施的“四定”要求,及时彻底排查事故隐患,做到防范于未然,确保煤矿不因汛而淹井和死人;另一方面,煤矿必须在依法批准的开采范围内从事采掘活动,并按规定留足煤柱,禁止违法越层越界开采,禁止开采和破坏保安煤柱,特别是防水煤柱。各煤矿企业要进一步摸清矿井周边小煤矿(包括已关闭矿井)及本矿井范围内的水文地质情况,在工作中切实做到“有疑必探,先探后掘(采)”的规定,严禁违章指挥,违章作业;再一方面,各煤矿应加强对煤矿矸石山的管理,排查并治理各类隐患,制定切实有效的防范措施,落实监管责任,安排专人对矸石山实施监控,一旦有险情发生,要立即启动应急预案,通知周边居民在第一时间撤出危险区域,确保安全。
三、强化各项措施,确保煤矿安全度汛
(一)各煤矿要按照分级管理、分级负责和谁管理谁负责的原则,认真执行防治水有关规定,健全防治水责任制,落实防治水措施。对矿井内的采空区积水、矿井周边小煤窑的积水要进行调查、观测、监控,掌握第一手资料。凡矿井水文地质和老窑(小窑)不清,有发生透水可能的采掘面坚决禁止采掘;各煤矿要制订矿井防治水和防汛紧急处置预案,补充和储备防排水设备和物资,确保矿井排水设备及设施完好,切实做到领导、组织、队伍、预案、物料“五落实”。
(二)加强宣传教育工作,提高公众安全意识。各煤矿要加大汛期煤矿安全生产工作的宣传力度,广泛宣传和普及有关煤矿防汛、度汛的基本安全知识,切实提高煤矿企业和职工的防汛、防灾的思想意识,提高广大干部、职工和公众的抗灾、减灾和自救能力,切实做到常备不懈,万无一失,安全度汛。
(三)制定暴雨灾害天气预警撤出预案,加强汛期值班工作。一是各煤矿要加强与气象部门和主管部门的联系,建立煤矿安全汛期预报制度,负责利用气象公益服务电话、报纸、广播、电视手机短信等媒介定时气象信息,重点对强降雨和汛情情况进行,提供预警等级。凡出现强降水暴雨灾害天气,应立即将情况通知到各位职工。二是各煤矿应完善防汛值班制度,实行24小时值班,及时收集和通报防汛工作情况,一旦接到重大汛情通报,要立即启动防汛工作预案,确保将防汛指令在第一时间传达到每一位职工。三是要各煤矿企业保证汛情信息和调度指令的畅通,严禁在暴雨灾害天气安排工人下井作业,一旦有重大险情发生,必须立即撤出井下作业人员;各煤矿的领导要坚守岗位,在汛期坚持干部昼夜值班制度,随时掌握雨情汛情动态,努力做到靠前指挥,发现重要情况及时处理并报告镇政府。
Abstract:This paper analyzes the water damage incident characteristics and the causes. The effective way to reduce the coal mine water hazards is enhancing scientific exploration and comprehensive management of coal mine water hazards. Detection is the basis;management is the key to prevent coal mine water damage. The strategies and suggestions to prevent and treat water hazards incident are given which have important guiding significance to mine production.
关键词:煤矿水害;探测;防治水管理
Key words:coal mine water hazard;detection;control of water management
中图分类号:TD74 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)09-0035-01
1煤矿水害源及类型
1.1 煤矿水害源矿井水害是伴随生产而发生的,往往具有突发性和地点的不确定性。水害造成的损失是既成事实和无法挽回的,一旦发生水害,虽然危害程度不同,但通常都使生产中断、财产损失,严重者造成人员的重大伤亡。2005-2009年五年中全国发生各类透水事故215起,死亡1373人。不难发现,煤矿透水事故下降幅度较大,人员死亡数量大幅下降。
1.2 水害源类型矿井水害的充水水源一般有下列几种:地表水、第四系水、岩溶水、裂隙水、煤层顶底板含水层水和采空区积水。根据2005年到2009年上半年统计,全国215起透水事故中,老窑、采空区透水占81%,说明老窑、采空区透水是主要水害类型。
2煤矿水害源的探测技术
2.1 煤矿水害源的构造探测技术地质报告是煤矿设计的依据,是煤矿投产后水文地质工作的技术指导性文件。近年来,地质报告的编制质量很低。
在煤矿生产的困难时期,防治水工作被削弱。表现为投入不到位,缺乏必要的防治水设备,防治水基础设施损坏未得到及时修复。近年来,虽然煤炭市场形势好转,但由于思想重视不够,历史欠账又多,一时还没有彻底改变,矿井抵抗灾害的能力非常脆弱。
2.2 相对富水性探测技术重视程度不够、认识不高、技术人员缺乏、防治水措施编制不科学、无操作性和针对性是当前普遍存在的问题。
另外,一些煤矿为了追求效益而忽视安全,主管部门以产量和效益做为考核成绩的标准,致使煤矿主要负责人心存侥幸,冒险生产。再有,责任不明确,没有建立以总工程师为首的技术管理体系,技术人员没有地位,说话没人听。
3防治水害的综合管理
3.1 切实加强防治水基础工作煤矿要编制中长期防治水规划和年度防治水计划,并认真组织实施。各类矿井要采用适合本矿井的物探、钻探、化探等先进适用技术,查明矿井或采区水文地质情况。
重视地球物理技术在煤矿水害方之中的地位,在采取设计阶段坚持利用三维地震勘探技术和瞬变电磁技术进行补充勘探,查明落差大于5m的断层及富水性。
3.2 认真做好井下探放水工作凡采掘工作面受水害影响的矿井,要开展充水条件分析,坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则,落实“防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施。矿井有透水征兆时,受水害威胁的区域要立即停止作业,撤出作业人员到安全地点,分析原因,采取有效措施。井下探放水必须使用专用的探放水钻机,严禁使用煤电钻探放水。
3.3 加强“雨季”三防工作煤矿企业必须就防范暴雨洪水进行隐患排查和专项整治,彻底消除隐患。井口标高低于历史最高洪水水位的矿井要有应急措施;对洪水可能淹没的废弃老窑井口必须按规定填实封死,或在井口浇注1个大于井筒断面的坚实的钢筋混凝土盖板,严防地表水倒灌井下导致淹井。雨季要安排专人负责对本井田范围及可能波及的周边废弃老窑、地面塌陷坑、采动裂隙,以及可能影响矿井安全的水库、湖泊、河流、涵闸、堤防工程等重点部位进行巡视检查,特别是接到暴雨灾害预警信息和警报后,要实施24小时不间断巡视。建立暴雨洪水可能引发淹井等事故灾害紧急情况下及时撤出井下人员的制度,发现暴雨洪水灾害严重,可能引发淹井时,必须立即停产撤人,只有在确认隐患已彻底消除后方可恢复生产。
3.4 加强水害应急救援和职工防治水安全知识培训各产煤地区相关部门要制订完善水害应急预案,建立区域抢险排水基地,增置各类排水设备,定期对设备进行检修,保证设备完好,以提高抢险救灾能力和效果。煤矿企业也要储备足够的抢险物资和设备,确保抢险救灾时能够及时到位并发挥作用。煤矿企业要结合典型水害案例,加强对职工水害防治知识的培训和教育,提高安全生产技能和综合素质。制定并不断完善矿井水害应急预案,开展应急预案的演练,使职工掌握逃生的路线。煤矿企业发生透水后,要立即启动矿井水害应急预案,并按规定及时上报有关部门,积极开展救援工作。
3.5 加强防治水监管监察工作力度地方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职责,加强对辖区内煤矿的监督检查力度。凡防治水措施不落实、没有开展水害隐患排查治理、超层越界开采的煤矿,必须责令其立即停产整改;经整改仍不合格的,要向当地政府报告并依法予以关闭。驻各地煤矿安全监察机构要对受老空水、地表水、承压水或溶洞水威胁的煤矿进行重点监察。凡存在重大水害隐患的煤矿,要责令其停产、限期整改;经整改仍不合格的,提请地方政府依法予以关闭。
对发生水害事故的矿井,要按照“四不放过”原则和“依法依规、实事求是、注重实效”的基本要求,认真调查事故原因,严肃追究事故责任,及时公布处理结果,接受社会和群众监督。对重大未遂透水事故,也要彻查原因,促使煤矿吸取教训,举一反三,提高防治水工作水平。
[关键词]煤矿 地质环境问题 防治措施
[中图分类号] X752 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-11-169-1
煤炭资源是人类社会赖以生存和发展的主要能源,被称之为黑色金子以及工业粮食,为人类经济社会的发展与进步提供了重要的能源保障。但是随着煤炭资源的开发与利用,对人类社会也产生了相应的负面影响,不仅污染了矿区环境,在一定程度上,还会威胁人们的生命安全。
1煤矿主要地质环境问题
1.1占用和损坏土地
根据我国国土资源部门的相关统计显示,全国矿业开发占用以及损坏的土地大概占据了166万公顷,其中尾矿堆放大概占据了91万公顷,露天采坑大概占据了52万公顷,采矿塌陷大概占据了20万公顷,同时为采矿提供服务的矿区、厂房、交通设施等也占据了大量的土地。由此可以看出,煤矿占据并且损坏了大量的土地。
1.2引发地质灾害
在开采矿山的时候,一般都是井下作业,并且相应的开采活动也比较剧烈,进而对矿区的地质环境产生了影响,在一定程度上还会进行相应的改变,尤其是对矿区围岩应力平衡的改变,导致整个矿区的应力情况发生变化,进而破坏地下岩体,导致出现各种地质灾害。井下开采引起的地质灾害主要包括地面沉降、矿井突水以及地面坍塌等,其主要发生在铜、铁等金属矿床以及磷、硫等非金属矿床的开采中。露天开采引起的地质灾害主要包括泥石流、滑坡等,一般均发生在建材类的矿山开采当中。
1.3破坏地下水资源
在开采煤矿的时候,通常都会破坏地下水平衡系统,致使部分区域出现地表水与地下水渗漏的现象,甚至部分区域还会出现地下水位下降的情况,最大可以达到数十米的深度,导致出现大面积的疏干漏斗,致使地表出现严重缺水的现象,对农作物的生长有着一定的影响,从而对人们的生活、工作也有着一定的影响,经常导致出现众多的社会问题与经济问题,影响了社会的和谐、可持续发展。
1.4“三废”问题加剧
随着煤矿的不断开采,产生的废气、废水、废渣也越来越多,对矿区环境的污染也越来越严重,已经成为了污染矿区环境的主要污染源。“三废”中含有很多的有毒、有害物质,比如硫、铅、氯、砷等元素,假如将这些有害元素与物质直接排放到空气或者地表当中,不展开相应的处理,一定会使空气、农作物、土壤等受到严重的污染,进而对人们的生活产生一定的污染,以此威胁人们的身体健康。
1.5破坏地貌景观
在我国,露天开采的矿山非常多,并且范围非常广。部分矿山的开采严重破坏了当地的山体与自然景观,比如,大量建筑石材的露天开采,导致破坏了大面积的森林植被,出现一些的岩石,随着时间的不断延续,以前的青山绿地就会变成荒山秃岭,特别是在城市周边与交通干线附近的矿山开采,产生的负面影响会不断增加。
2煤矿地质环境问题的防治措施
2.1管理措施
首先,加强宣传,逐渐增强全社会对保护以及恢复治理矿山地质环境的意识。尤其是要逐渐提高矿山业主遵纪守法的意识,并且严格按照相关的规范标准开发相应的煤矿资源,具有自觉保护矿区地质环境的意识,转变管理方式,采取积极防护的措施。
其次,加强调查矿区的地质环境,并且对相应的恢复治理进行一定的规划。通过详细的调查,了解矿区发生的地质环境问题,之后根据目前矿区的实际情况,制定科学、合理的恢复治理措施。
其三,一定要严格落实相关的环境影响评价制度以及环境保证金制度。针对全部矿区开展环境影响评价工作,并且将相应的评价结果当成是开发矿区的准入凭证以及常态的监督方式。
其四,一定要加强对矿区地质环境问题严重区域的监控,在开展相关监控工作的时候,主要的监控内容就是开采范围、工艺以及“三废”处理等相关方面的情况。
最后,一定要加强环保部门以及地质环境管理部门的监管力度。要求政府以及有关的管理部门加强执法,并且按照相关规定制定严格的监管对策,增强监管的力度,确保企业开展工作的合法、规范,进而形成保护矿区地质环境的良好习惯。
2.2技术措施
首先,恢复矿区的生态环境。在开展恢复矿区生态环境工作的时候,主要注重的内容包括矿区生态植被的恢复、地下水的恢复、水土流失的恢复、排土场整治等方面。对于具体矿区的实际情况,采取适合的技术措施,如平整坡面、植树造林、充填采空区等,进而恢复矿区的生态环境。针对含水层破坏情况的治理而言,可以采取防渗墙以及防渗帐幕等措施,防止地下水的溢出,降低疏干排水量,进而确保地下水循环的有序进行。
其次,加强防治矿区的地质灾害。针对泥石流的治理而言,可以采取清理泥土、固化物源、疏导等措施,避免发生泥石流的灾害;针对滑坡的治理而言,可以采取减载、锚固、截水、抗滑等措施,对矿区进行加固,进而消除相应的安全隐患;针对采空区坍塌以及沉降的治理而言,可以先采取预警、监测等措施,对相应的安全隐患予以清除;针对已经逐渐稳定的坍塌与沉降现象而言,可以采取回填整平、防渗处理、恢复植被等措施展开相应的防治;针对裂缝的治理而言,可以采取封填、排水等措施予以防治。
最后,加强对“三废”的治理。根据相关规范标准的规定,在排放一些有毒、有害物质的时候,一定要先进行相应的处理,降低其对环境的污染。通过对“三废”的处理,降低污染物对矿区生态环境的污染,保护生态环境。
3小结
总而言之,随着煤炭资源开发与利用形势的日益严峻,我们一定要坚持可持续发展的战略,在全国矿区实施相应的防治规划,同时还要增加物力、人力、财力的投入,逐渐缓解矿区开采与生态环境之间日益激烈的矛盾,确保社会经济与自然环境的和谐、可持续发展。
参考文献
[1]何芳,徐友宁,袁汉春.矿山环境地质问题综合评价客观权值确定方法探讨[J].中国地质,2008(02).
一、瓦斯的生成及涌出形式
1.瓦斯的生成
煤是由古代的植物变质生成的,在形成煤的过程中,也产生了很多种有害气体,这些气体同煤层一起被封闭埋藏在地下。随着采矿深入地下和生产活动,被封闭在地下的瓦斯也随之涌出,和矿井气体中的沼气、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫及二氧化氮等混在一起,统称为矿井瓦斯,但是最常见、含量最大的是沼气,一般所讲的矿井瓦斯主要是指沼气。
2.瓦斯的存在状态
沼气以吸附和游离两种状态存在于煤层,以游离状态存在于围岩中。吸附沼气量的多少取决于煤体内的沼气压力、温度和煤质。煤体中的游离沼气和吸附沼气在一定条件下处于动平衡状态,井下煤层开采时,受采动影响,卸压范围内的游离沼气首先涌出,同时一部分吸附沼气解吸转化为游离沼气,并涌入采掘空间。
3.瓦斯的涌出形式
瓦斯的涌出形式一般有 3 种,即瓦斯一般涌出、瓦斯喷出、煤与瓦斯突出。
一般涌出最常见,是指井下开采过程中通过煤层或岩层表面中的微小孔隙中缓慢地释放出来的瓦斯。这种涌出形式范围广泛,井下随时随地发生。
瓦斯喷出是指大量瓦斯突然喷出的现象,喷出时间可长可短。随着煤矿开采深度加深,瓦斯瞬间释放的能量也会随之加大。
煤与瓦斯突出是在矿山压力和瓦斯压力的综合作用下,在很短时间内,煤和瓦斯突然大量喷出,不但瓦斯危害人们健康,而且突出的煤炭会冲垮和堵塞巷道,因此危害性极大。
二、瓦斯的性质
矿井瓦斯主要是沼气,化学名称叫“甲烷”,它是碳和氢化合生成的一种气体,化学符号为 CH4。矿井瓦斯的主要特性是无色、无味、无毒、无臭,比空气轻,微溶于水,有很强的扩散性,具有燃烧和爆炸性,所以是煤矿井下主要的自燃性灾害。因为瓦斯没有颜色和特殊气味,所以就看不见、摸不着,鼻子也闻不出来,只有凭借瓦斯检查仪器才能发现,因此更增加了它的危险性。
三、瓦斯爆炸的危害
高温。瞬时高温可达1850~2650℃。
高压。瓦斯爆炸后压力可达911.7kPa(9个大气压)左右。
冲击波。爆炸时产生的高温高压可促使爆炸源附近的气体和爆炸火焰以极高的速度(每秒几百米甚至数千米)向外冲击而形成冲击波。冲击波通常出现两种情况:
正向冲击:由爆炸点向四周扩散,在所经过的地方形成的冲击,称为正向冲击。
反向冲击:由于爆炸生成物冷却,水蒸气很快凝结,在爆炸地点形成空气稀薄的低压区,而引起因爆炸冲击的气体连同爆源的气体又以高速度返回爆源地形成的冲击,称为反向冲击。
(4)有害气体。瓦斯爆炸后产生的大量有害气体,使氧气浓度降低。出现大量的CO,如果有煤尘参与爆炸,CO的生成量将更大,这是造成人员伤亡的主要原因。
四、瓦斯爆炸的预防和控制
1.控制井下瓦斯的浓度
(1)建立合理的通风系统,稀释井下空间的瓦斯浓度
通风是排放瓦斯最主要的手段。做好通风安全技术管理是防治煤矿主要事故的先决条件和关键环节。因此,所有矿井都必须要建立安全可靠的、独立的矿井通风系统,能够保证井下所有工作地点有足够多的风量将井下涌出的瓦斯及时冲淡并排出井外,避免瓦斯聚集,所以建立合理的通风系统是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。
(2)搞好瓦斯抽放,降低煤层瓦斯涌出量
抽放瓦斯是防止瓦斯聚集的有效措施。随着煤矿开采不断加深,瓦斯涌出量变得越来越大,通风系统越来越复杂,通过通风的方法来使瓦斯的浓度降低到煤矿安全规程要求范围内。实行瓦斯抽放是控制采掘空间瓦斯浓度,减少瓦斯聚集,也防止煤与瓦斯突出的根本措施,同时还减少瓦斯对大气的污染和增加资源与能源。
(3)加强瓦斯日常管理
加强瓦斯日常管理是煤矿安全工作的重要组成部分。瓦斯日常管理就是建立巡回检查瓦斯制度,就是要瓦检员不间断地下井检查通风情况和瓦斯的浓度,当发现局部积聚瓦斯问题时,要即时处理。对于突出矿井,还应做好瓦斯突出预测工作。瓦斯日常管理是预防瓦斯爆炸事故的重要措施之一。
(4)建立瓦斯监控系统和瓦斯爆炸阻爆系统
建立瓦斯监控系统,对控制瓦斯的浓度具有非常重要的作用。瓦斯监控系统能够实现连续监测瓦斯,及时掌握瓦斯浓度的变化,同时也可能为事故应急救援决策和事故调查提供参考依据。在井下安装瓦斯监控仪器,对井下主要巷道瓦斯的异常情况实行连续监控,能够达到预防和控制瓦斯爆炸事故的发生。
建立瓦斯爆炸的阻爆系统,通过传感器感应到爆炸冲击波或爆炸温度,然后把信号传输到阻爆装置上,通过单片机动作启动阻爆装置,达到阻爆效果。
2.防止瓦斯爆炸事故范围扩大
如果并下局部地区一旦发生瓦斯爆炸,就应使其波及范围尽可能缩小,不致引起全矿井的瓦斯爆炸。为此,平时要做好下工作:(1)每一生产水平、每一采区都要布置单独的口风道,实行分区通风。(2)通风系统力求简单,总进风道与总回风道布置间距不得太近,以防发生爆炸时使风流短路。报废的巷道应及时封闭。(3)装有主要扇风机或分区扇风机的出风井,必须安装防爆门,以防发生爆炸时扇风机被摧毁,造成救灾和恢复生产的困难。(4)矿井主要扇风机必须装有反风装置,要能在10分钟内改变矿井风流的方向。(5)在连接矿井的两翼、相邻的采区、相邻的煤层和采掘工作面等处的巷道中,设置“隔爆水棚”或“岩粉棚”,水幕或撤布岩粉,以阻止爆炸火焰的传播。(6)编制周密的矿井灾害预防和瓦斯爆炸事故处理计划。
参考文献:
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【关键词】煤矿防治水;现状;措施
1、煤矿防治水工作的现状
我省煤炭开采历史悠久,由于历史开采遗留大量隐患,以及重组整合后现有矿井复杂的水文地质条件,煤矿开采的多是不安全储量,自然灾害威胁严重,特别是水害隐患威胁带有普遍性和严重性,历史上事故多发。矿井生产过程中防治水工作难点比较多,突出的是水文地质条件复杂,水害类型多,历史遗留隐患多,情况不明,千年开采历史的部分地层破坏生成隐患,近百年来大量开采的古井与古空的积水隐患,都对现有开采生产构成威胁。受水害影响的矿井带有普遍性。
从新形势下出现的新问题分析,煤矿防治水工作基础还不牢固。开采条件逐年恶化,经过多年开采,部分煤矿资源枯竭,井深巷远,系统复杂,接续紧张,生产区域正在向浅部上限转移,向煤柱转移,向深部水平转移,向村下转移,向极薄煤层转移,矿井水害隐患突出,给搞好防治水工作增加了难度。近年来各地虽然关闭了大量小煤矿,但隐患并没有消除,这些小矿大多位于国有大矿的浅部,关井后遗留下的大量采空区积水对周边生产矿井构成严重威胁;一些现有小矿依附大矿残余资源生存,安全隐患大量存在。衰老矿井生产系统复杂,环节多、水平多、战线长、人员多的问题没有得到有效解决。部分受水害威胁矿井防治水机构尚不健全,防治水专业技术人员不足,特别是从实践中锻炼成长起来的专家人才严重短缺,成为制约当前煤矿防治水工作的“瓶颈”。个别煤矿非法越界开采,以及煤矿井田内及周边非煤矿山非法生产行为,并没有从根本上得到控制,由此带来的水害隐患并没有从根本上杜绝。迫于安全责任追究的压力,一些单位发生水害事故后,不是按规定时间如实报告,而是盲目组织排水、施救,贻误时机,给事故救援工作埋下了隐患。
前车之鉴,后事之师。必须深刻汲取这些惨痛的事故教训,充分认识当前煤矿防治水工作面临形势和问题,克服松懈麻痹思想,进一步增强忧患意识,时刻保持清醒头脑,深谋远虑,超前工作,全面应对,防患于未然。
2、突出重点多措并举扎实做好煤矿防治水工作
2.1严格落实防治水责任制
煤矿主要负责人是防治水工作的第一责任人,必须建立健全专门的防治水机构,进一步强化以总工程师为核心的安全技术管理体系,按规定配备防治水专业技术管理人员及专门的探放水作业队伍,严格落实分管副总工程师、地测防治水专业部门及工程技术人员责任,特别是受水害威胁矿井和水文地质条件复杂矿井,必须配齐配强防治水管理人员和专业技术人员,做到人员到位、职责到位、工作到位。建立健全水害防治工作各级岗位责任制、水害防治技术管理、水害预测预报和水害隐患排查治理制度等,对防治水安全技术措施、作业规程、设计等严格进行审查,定期组织会审和复查。认真做好防治水管理人员和专业技术人员培训工作,保证其具备必要的防治水知识,提高防治水工作的技能和抵御水灾的能力。
2.2认真做好防治水基础工作
贯彻《煤矿防治水规定》,结合工作实际,制定实施具体方案或细则。做好矿井水文地质工作。查清矿井水文地质类型,并依此类型制定相应防治水措施。进一步查明矿井或采区水文地质情况,定期收集、调查核对本矿及相邻煤矿的废弃老窑情况,及时、准确编制《矿井综合水文地质图》等基础图纸和资料,准确掌握矿井水害隐患威胁情况,对矿井生产区域的地质构造情况、水害类型等进行预测预报,提出预防和处理水害的针对性措施。
加强防排水设施管理。加强井下水闸门、水闸墙管理与维护,井下需构筑水闸墙的,由具有相应资质单位设计,按设计进行施工,并按规定进行竣工验收。建立健全矿井主排水、采区及工作面排水系统,确保排水能力达到要求;对进入下组煤开采或即将转入下组煤开采的矿井,必须先健全完善排水系统,再组织生产活动。
加大水害防治安全投入。积极推广应用新技术、新工艺、新设备,逐步实现水文自动监测和预警、先进物探技术探测老空水体、防治水信息网络管理,以及推广实施井下涌水量、水压、井下突(出)水点、挡水墙、水闸门等监测的自动化管理。
2.3全力开展水害隐患排查
各类矿井要专门组织专家进行全面、细致、深入的水情水害排查分析,查清各类水害的水量大小、水情变化、联通关系、生产采动情况、危害程度等,建立健全水情水害档案。对于情况不清的,要采取调查、探查等针对性措施,查清危害,制定并实施相应防治措施。突出抓好矿井老空水、承压水害的排查。
2.4全面落实防治水工作措施
老空水害防治方面:在接近水淹或可能积水的井巷、古空、老空、老窑或邻近矿井边界等区域施工时,必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”原则,按规定编制探放水设计,落实责任和措施,严格按批准设计要求,采用符合规定的物探、化探或钻探等方法,查明施工区域四周、上下方积水情况,采取相应防范措施,坚决做到不安全不施工。井下探放水必须使用专用的探放水钻机,严禁使用煤电钻探放水。凡受井巷、古空、老空、老窑或相邻矿井积水威胁的作业地点,未进行探放并消除事故隐患的或资料不清的区域,不得进行采掘作业。矿井探放水时,必须撤出受水害威胁区域内的所有无关人员;有突水预兆时,必须立即撤出井下受水害威胁区域内的所有人员。矿井探放水工程必须由矿总工程师组织地测、技术、安监、施工单位等有关人员,对工程质量进行验收、评价。对相邻矿井采空区与本矿井相透,无法留设防水安全隔离煤(岩)柱的,本矿井必须在矿井内部采取有效措施,确保安全。承压水害防治方面:查明矿井水文地质条件,包括徐奥灰水的富水性与富水区域、隔水层岩性、承压水导升高度等,在对底板突水可能性(危险性)进行评价基础上,确定开采方案,并合理选择带压开采、疏干降压、充填开采或缩面开采等措施。对可能存在的隐伏导水构造,逐面逐条查明;对导水断层或经分析可能的导水断层,按规定留足防水煤柱;对突水危险性大的矿井,采取分区隔离措施。
2.5加强防治水科技攻关
要充分发挥大专院校、科研机构、防治水技术专家和煤矿工程技术人员的作用,形成不同层次、不同层面、保障有力的技术网络,开展典型事故案例分析、专家技术讲座、经验交流。要针对煤矿防治水重大课题和关键性技术难题,组织科学技术攻关,适时组织专家进行会诊。水文地质条件复杂的矿井,要建立地下水动态观测系统进行定期预测、预报;水文地质条件不清的矿井要补充勘探;水体下采煤必须按规定报批,按要求进行岩移观测;受底板承压水威胁严重的矿井,要加强高承压岩溶水防治及底板破坏规律研究,选取合理采煤方法,减少底板破坏深度;提高开采上限的矿井,必须查清矿井水文地质条件和上覆隔水层的隔水性能;其它矿井也要结合各自实际,积极开展水害防治分析研究工作。
2.6突出做好汛期防治水工作
汛期历来是煤矿防治水工作的特殊时期。每年汛期前,组织对工程计划完成情况进行全面检查,对地处河道水库、泄洪区、低洼地及有古井、沙井煤矿隐患治理情况实施全方位排查。汛期期间,严格落实24小时调度值班制度、领导带班制度和紧急情况下停产撤人制度,及时掌握汛期安全生产动态,保证安全生产信息上下畅通。下大雨时安排专人负责对本井田范围及可能波及的周边废弃老窑、地面塌陷坑、采动裂隙,以及可能影响矿井安全的水库、湖泊、河流等重点部位进行巡视检查,特别是接到大雨以上灾害预警信息和警报后,实施24小时不间断巡视。汛期主要行洪河道及河堤下不得进行采掘活动;受水害威胁严重且难以采取有效根治措施的,严格控制井下生产水平个数,原则上只允许一个水平生产。
2.7强化应急处置管理
关键词:煤矿;抗灾排水;潜水电泵;防治水
引言
水患是煤矿生产重大灾害源之一。在煤矿生产中,每年都有透水事故发生,透水事故一旦发生,会造成人员伤亡,并给救灾抢险带来比较大的难度,严重威胁人生及财产安全。为了避免透水事故发生,在矿井生产中加强防治水的管理是必不可少的。为此,研究人员对矿井水的治理作了大量研究,其中一些研究人员对矿井透水事故早期预警进行了研究,研究表明,煤矿安全监控系统对于矿井透水事故可以起到早期预警作用;一些研究人员对矿井透水事故救援预案进行了研究,研究表明,事故发生后,及时启动救援预案,科学施救,可以将损失降到最低;一些研究人员对应急救援技术和设备进行了研究,研究表明,现有的技术及设备能有效地防范事故的发生。一些研究人员对生产矿井新增潜水泵进行了设计研究。以前大部分是对老矿井的防治水进行改造和灾后抢险治理进行了研究。本文主要针对新建矿井按照现行有关防治水的规程及设计规范在矿井设计中对防治水做了相应的设计研究。在矿井防治水生产实践中潜水电泵的使用被证实是一种有效的措施,本文对新建矿井抗灾潜水电泵的选型设计作了具体的设计探讨。
1矿井概述
金家渠煤矿生产能力设计为4.0Mt/a,井田采用斜井、立井联合开拓方式。矿井投产时共布置5个井筒,分别为主斜井、副斜井、回风斜井及中部副立井、回风立井,3个斜井井筒位于北部工业场地,中部工业场地布置1个副立井、1个回风立井。中部工业场地集中布置大部分地面辅助生产、生活设施,北部场地布置以主井生产系统为主。主、副、回风斜井兼作11采区上山,13采区为下山开采,布置有轨道、运输及回风下山,矿井投产时在11、13采区各布置1个综采工作面保证矿井4.0Mt/a的设计生产能力。本矿井在+920m水平中部副立井井底附近设置主排水泵房,沿中部副立井井筒敷设排水管路至地面。根据本矿井的水文地质情况及本矿井的实际情况,设计在本矿主排水泵房附近设置潜水电泵排水泵房。
2矿井水文地质类型
按规范要求,结合本区具体情况,分别采用了狭长水平巷道水动力学法、富水系数比拟法、大井法3种方法计算了矿区涌水量,计算结果为最大涌水量725.76m3/h,正常涌水量604.08m3/h。同时根据《煤矿防治水规定》第十一条规定,矿井水文地质类型划分应按照表1中各项划分指标进行综合评定,根据表1各项指标,按照就高不就低的原则,本矿井水文地质条件为复杂类型。
3金家渠煤矿主排水设备
在副立井井底车场附近设置主排水泵房,选用5台MD500-57×10型矿用耐磨离心式排水泵作为主排水设备,每台水泵配套1台矿用防爆型电动机,电机参数为10kV、1250kW,所选水泵额定扬程为570m,额定流量为500m3/h,矿井主排水设备运行方式为正常涌水期2用2备1检修,矿井最大涌水期3用1检修。排水管路选用3排准377mm×18mm无缝钢管经管子道沿副立井敷设至地面,分段选择壁厚。正常涌水期2排工作,1排备用,最大涌水期3趟工作。矿井主排水设备运行工况详如表2所示。
4金家渠煤矿抗灾排水系统设计
本矿井水文地质条件为复杂类型,按照现行《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》,本矿井副立井井底附近应设抗灾排水系统或设置防水闸门。本矿井采用立、斜井综合开采,且立井和斜井布置在不同的工业场地,井下采用上、下山开采,以两区两面实现矿井设计生产能力。从井田开拓及开采布置来看,分别在+920m水平以上布置1个上山采区及+920m水平以下布置1个下山采区,如果采用设置防水闸门,需要在+920m轨道石门、采区上部车场和采区下部车场等多处设置防水闸门才能够起到多区域拦截矿井来水。井下对防水闸门要求有较好的抗压及防水密封性能,其制造成本较高;如果矿井发生突水透水事故后,要在多处同时关闭防水闸门,而在透水时,一般来水快、水量大,井下根本来不及进行多处操作防水闸门,同时安装防水闸门后会与其他生产系统有相互干扰,因而管理复杂;防水闸门主动抢险排水能力差,故事发生后还需要后续安装设备进行抗灾排水。综上所述,本矿井设计在卧泵排水系统基础上增加抗灾排水系统而不采用设置防水闸门,抗灾排水系统排水能力满足最大涌量的排水要求。根据本矿井最大涌水量,排水高度,排水管路走向等因素,进行了抗灾排水设备的方案比较,方案比较如表3所示。方案1选用2台BQ550-574/15-1400/W-S型矿用防爆潜水电泵,每台泵配1台潜水泵专用电机,其电机参数为4极、10kV、1400kW,潜水泵参数为额定扬程574m,额定流量550m3/h,抗灾时2台潜水电泵同时工作;方案2选用3台BQ300-595/7-800/W-S型矿用防爆潜水电泵,每台泵配1台潜水泵专用电机,其电机参数为4极、10kV、800kW,潜水泵参数为额定扬程595m,额定流量300m3/h,抗灾时3台潜水电泵同时工作。由表3可知,两方案设备运行工况均较理想,方案1选用2台潜水电泵排水设备,设备少,设备管理简单,基建投资稍低,设备运行效率高,节能省电。方案2选用3台排水设备,设备台数多,设备管理、维护较复杂,基建投资稍高,且运行效率低,电耗高。经方案比较,推荐选用投资低、设备少、节能省电的方案1,排水管路选用2排准325mm×16mm型无缝钢管,2泵2管工作。抗灾排水设备运行工况如表4所示。由表4抗灾排水设备运行工况参数可知,抗灾排水系统在新管运行时,其工况扬程为558.8m,工况流量556.3m3/h,运行效率在80%左右,轴功率1078.7kW,小于电机额定功率1400kW,且留有1.298的富裕系数,在旧管时其工况流量534.8m3/h,排水时间为16.28h/d,满足规程规范所规定的排水时间,设备满足设计要求。根据现行《煤矿安全规程》、《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》和《矿山电力设计规范》要求,抗灾排水系统供电电源的配置应符合矿井一级负荷的要求。本矿井井下抗灾潜水电泵供电由地面直接供电,地面设置10kV潜水电泵专用配电室及控制室,潜水电泵下井电缆选用防水性能电缆,为了防止启动潜水泵时对电网的冲击,潜水泵采用软启动。本矿井抗灾排水系统控制采用手动控制和自动控制相结合的2种控制方式,手动控制能在地面控制室内手动操作,也可以在井下就地操作,以便于设备维护维修。同时系统设计采用PLC完成数据采集与自动控制,在水仓安装有液位计,设置有开泵及停泵水位开关,能达到根据水位自动启停潜水泵,在泵出水口排水管路上安装有多种传感器,如测压传感器和流量传感器等,在地面总出水管路上安装电动闸阀,液位、流量、压力等监测水量参数的传感器通过模拟量信号接入PLC,收集的各传感器信号作为自动调节的参考反馈量,通过PLC系统进行自动控制。潜水泵电机温度保护、电机内腔贫水保护、动静态绝缘监测保护均通过开关量信号接入地面控制系统PLC。抗灾潜水泵房10kV配电室继电保护和自动装置均按国家标准给予配置,选用分散式微机保护装置,交流AC220V操作(经UPS供电),并设置通信总控单元,通过通信总控单元与集控中心连接,可完成遥控、遥信、遥测等功能,从而实现抗灾潜水泵的自动化及无人值守。
5结语
在新建矿井中,对于水文地质条件复杂的矿井,较多情况下要进行抗灾潜水泵的选型设计,本文用设计实例给出了抗灾潜水电泵选型设计的基本方法和步骤,使矿井的防治水设计达到规范的要求。
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