老空透水事故抢险救援方案与钻孔救援探析

毛振西 毛小鸥

(1.山西省煤炭职工培训中心，山西省太原市，030012；2.山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，山西省太原市，030012)

★ 煤矿安全 ★

老空透水事故抢险救援方案与钻孔救援探析

毛振西1毛小鸥2

(1.山西省煤炭职工培训中心，山西省太原市，030012；2.山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，山西省太原市，030012)

老空透水事故是近年来煤矿水害事故的主要类型，通过分析透水事故救援案例认为，了解煤矿安全监控系统数据变化是分析透水后井下态势和制定抢险救援方案的基础，明晰老空区积水水压是制定井下排水和地面钻孔救援方案实施步骤的关键，同时，在井下排水过程中配合使用压风系统送气能够扩大受困人员生存空间，为救援赢得时间。

透水事故 监控系统 积水水压 井下排水 钻孔救援 压风系统

煤矿发生透水事故后，抢救被困人员是事故抢险救援的第一要务，而这中间正确分析透水水源和通道，推演透水事故发生过程，透水后井下灾变影响范围、生存人员可能的位置等现场情况是合理实施抢险救援应该理性考虑的问题，尤其是目前情况下，钻孔救援成为矿井水害事故发生后普遍采用的一种快速救援方式。但是如果不进行井下条件的正确分析，不深入考虑钻孔在钻入井下空间后引起环境条件的变化，匆忙决策，有可能因不合理使用钻孔导致救援失败，甚至造成对受困人员的伤害。

1 水灾事故早期抢险救援

1.1 基础分析

矿井水灾事故发生后，对于透水地点、透水水源的分析判断是制定抢险救援方案最为重要的基础工作。一般情况下透水地点的分析判断大多是基于事发时调度电话记录等资料，但是这些资料都是点状和片面的信息，不能全面反映事发后井下总体态势，为此，可以利用常常会忽略的一个非常重要的能够反映透水过程的重要装备——矿井安全监控系统，通过矿井安全监控系统传感器早期数据异常出现的地点、数据异常变化过程、停止数据传输的传感器地点和时间顺序等现场资料综合分析，可以在一定程度上分析推演事故发生过程、出水速度等灾变区状况，对于制定人员救援方案非常有益；对于透水水源要结合透水地点、水质快速分析、透水地点地质及水文地质条件等进行综合分析，通过分析结合现场情况迅速判定透水水源、透水事故后井下破坏程度、影响范围等。

1.2 透水地点地质条件与透水水压分析

就目前煤矿透水事故类型来看，大多数造成人员伤害的水害事故都属于老空区透水事故。老空水易造成井下伤害事故主要是因为矿井在实际工作中对老空区分布及积水情况等探查不清，或者是由于对其危害程度认识不足、处理措施不到位等造成，而在透水事故的抢险救援中，应该对老空区情况进行基本的分析，尤其是针对老空区积水水压更应该做到清晰明白，这关系到透水后抢险救援方案的制定。

在老空区积水造成的透水事故中，老空区积水水量控制透水后淹没区域的范围，而积水高度或者说水压才是造成透水事故以及事故伤害的最主要因素。在老空区积水水压高的地区，透水事故发生时瞬间突水强度高、破坏力大、人员逃生时间短，事故点附近人员生存概率小，同时还会造成透水点附近巷道支护被冲毁、围岩被严重破坏、大量冲出物堵塞巷道空间等现象。许多情况下，在抢险救援阶段无法确定老空区积水水量，但是却可以对老空区积水水压(积水高度)进行基本分析。老空区积水水压与老空区范围、老空区积水水量有关，但是影响老空区积水水压的最大因素是老空区(或充水巷道)倾斜程度，或者说是区域内的煤层倾角。在煤层倾角较大的区域，一旦有老空区存在，容易形成老空区积水向一个方向的聚集，从而形成水压高的积水区域；在煤层倾角较小的区域，老空区积水更容易向不同方向呈分散状态分布，伴随煤层的起伏变化形成水压不高的积水区域。而在水压较小的透水事故中，人员生存概率大，可以采取井下排水和地面钻孔救援同时进行的救援方式，但是，在水压较高的透水事故中，井下排水和地面钻孔救援应该采取分步实施的方式，也就是首先应该通过井下排水降低淹没区域水压，之后才能考虑通过地面钻孔钻进至人员受困区域实施钻孔救援。

1.3 水灾事故早期救援方案

煤矿发生透水事故后，启动和新增排水设备加速排水、控制水势是当务之急，在排水的同时安排专人观测记录透水后水位上升速度、排水后水位上升或下降速度，也是作为后期抢险救援方案制定的重要依据。

由于透水事故后灾变区大多都处于停风停电状态，井下风路被水阻断或者是灾变区内无法进行正常送风，这种情况下，灾变区唯一能运行或者是部分段落能够运行的就是压风系统，且无论井下环境如何，如果有人员生存，一定会是在井下相对较高或局部相对周边较高的位置，而压风系统带去的气体也正是灾变区内受困人员所需要的，通过压风管路进入到水淹区内的气体会在井下向高点方向运移，并沿运移路线在沿途局部巷道起伏地段的相对高点位置形成聚集，通过压风管路向灾变区送气可以挤压有储气条件的地段积水水位下降，增加可能有受困人员地段的生存空间和空气量。

2 遇险人员生存条件判断及水灾事故跟进救援

透水事故发生后，抢险排水系统的建立和生存人员的救援是第一时间应该进行的工作，是事故救援工作的主要内容。而抢险排水系统的建立又是生存人员救援的关键，但是由于井下条件的限制，井下抢险排水系统只能在有限的工作地点内实施，为此，在抢险救援的后续跟进救援过程中，还可以利用快速、定向钻进技术通过地面或井下施工大口径钻孔进行钻孔抽水、钻孔泄水或井下放水；也可以向被淹的没有受困人员的上山巷道聚气区域打钻，通过钻孔释放聚气区域内被压缩的高压气体以降低井下水淹区水位，钻孔排气降水位示意图如图1所示。

图1 钻孔排气降水位示意图

从而增加其他区域内的受困人员生存空间，实现尽快打通救援通道的目的。在受灾区域如果存在有大量被封堵气体，通过钻孔放气可实现迅速降低灾变区域水位的作用，但需要注意的是采用钻孔释放气体降低水位的方法应提前制定措施防止钻孔快速放气，防止快速放气泄压后造成水体大幅度震荡，从而使受困人员受到伤害。

2.1 人员生存条件判断

在水灾抢险救援中，遇险人员的生存位置、生存条件的判断是十分重要的。透水事故发生后，应正确判断遇险人员可能躲避的地点，科学分析是否具有人员生存的条件。当受困地点位置比外部水位高时，受困人员具备生存的空间条件；当受困地点比外部最高水位的标高低时，如果被淹区域基本为平巷或下山巷道，被淹区域内是不具备生存条件的；但是，当被淹区域内有上山独头巷道或平巷段内有一定范围的巷道向上凸起的地段，在这些地点很可能还是具备生存条件的，人员生存条件分析示意图如2所示，但是这种情况下这些地段在救援早期应禁止实施打钻救援，防止受困点压缩气体通过钻孔泄压导致水位上升，淹没受困人员生存空间，而最好的办法是通过排水降低水淹区水位。

图2 人员生存条件分析示意图

2.2 钻孔在水灾抢险跟进救援中的合理使用

水灾事故的抢险救援中，钻孔技术是目前经常被采用的救援技术，但是，钻孔在抢险救援早期更主要的目的应该是降低水位，而不是承担救援通道的作用，尤其在煤层倾角较大的情况下发生的矿井水灾事故，其中的受困人员生存空间内被封堵的气体由于周边的水压较高，必然会有更高的气体压力，这种情况下施工钻孔更要谨慎，必须把握好钻通受困区域的时间，防止因受困区域被封堵的高压气体快速泄压以及泄压后水位大幅度升高造成对受困人员的伤害。

3 结论

(1)由于透水事故发生后受从老空区内溃出的水流和溢出的气体的影响，必然会使事故点及周边的气体成分、浓度等环境因素发生变化，同时被各点的监控系统传感器采集，而随着灾变区水淹范围的扩大，传感器逐个被水淹没而停止正常数据传输，这个过程对于客观地推演分析井下灾变过程、分析人员生存状况、制定总体救援方案具有很好的参考意义。

(2)地质条件的分析是制定早期救援方案和跟进救援方案的重要依据，在煤层倾角较小的情况下，如果具备在钻孔钻进到受困人员地点不会引起水位剧烈抬升的条件，可以采用井下排水和地面钻孔救援同时进行的方式；而在煤层倾角较大的情形下，应该是先行排水，只有在人员受困区域气压与外界水压基本平衡时救援钻孔才能钻通受困位置。

(3)压风系统是灾变区唯一能够运行的装备，通过压风管路向灾变区压风可以产生气压挤压水体的作用，增加高点位置和局部相对较高地段具备人员生存条件的生存空间和氧气量，为人员救援赢得时间。

[1]卜昌森.煤矿水害探查、防治实用技术应用与展望.中国煤炭，2014(7)

[2]孙继平.煤矿安全监控技术与系统.煤炭科学技术,2010(10)

[3]姜福兴,王存文,杨淑华等.冲击地压及煤与瓦斯突出和透水的微震监测技术.煤炭科学技术,2007(1)

[4]何报生.荷叶煤矿透水事故抢险技术过程分析.煤炭科学技术,2005(9) 毛德兵,尹希文,张会军.我国煤矿顶板灾害防治与监测监控技术.煤炭科学技术,2013(9)

[5]孙继平.煤矿信息化与智能化要求与关键技术.煤炭科学技术,2014(9) 周长龙.煤矿透水灾害生存条件探讨.现代企业文化,2010(2)

[6]王思鹏. 采场周围水文地质钻孔高压力大流量透水事故的封堵技术研究与实践.中国煤炭，2004(1)

[7]刘国林,潘懋,尹尚先. 煤矿采空区水害特征及其防治技术.中国煤炭，2009(1)

(责任编辑 张艳华)

Study on emergency rescue plan and borehole drilling rescuing for mine flooding accidents in mined areas

Mao Zhenxi1, Mao Xiaoou2

(1. Shanxi Coal Worker Training Center, Taiyuan, Shanxi 030012, China;2. Coal Resource Geology Bureau, Shanxi Coal Engineering Department, Taiyuan, Shanxi 030012, China)

Mine flooding accidents in mined areas were major kinds of water accidents of coal mines in last several years. Analysis confirmed that data changes in coal mine safety monitoring system was the basis of analyzing underground conditions after accidents and planning emergency rescue, and analyzing water pressure in mined areas was the key to formulate underground pumping and ground drilling rescue procedures. In addition, utilizing compressed-air system during underground drainage could expand the living room for trapped individuals, earning time for rescue.

flooding accident, monitoring system, water pressure, underground drainage, drilling rescue, compressed-air system

TD77

A

毛振西(1964-)，男，内蒙古赤峰市，高级工程师，从事煤矿防治水、矿井水害事故调查等工作。