矿井井下水害事故应急救援研究

摘 要：随着矿井采掘深度增加，煤炭在回采过程中受到水害影响更为突出。对矿井水害进行预防并对采取合理的事故应急救援技术方案对矿井生产安全及降低水害事故损失具有重要意义。根据井下水害发生情况，确定最佳的排水方式、排水设备并快速完成设备安全、运行，可实现水害快速救援。以山西某矿为工程实例，对矿井应急救援系统应用情况进行简单阐述。研究成果为矿井水害应急救援工作开展可提供一定参考。

关键词：煤炭开采;水害;应急救援;排水设备

0 引言

随着矿井开采深度的不断增加，在煤炭回采过程中受到水害影响更为明显，现阶段水害已成为煤矿开采中的主要灾害之一[1]。

根据有关研究结果，我国煤炭资源储量中约有1/5受水害影响，其中内蒙古骆驼山矿、山西王家岭矿出现的严重透水事故造成严重的人员伤亡及财产损失[2-3]。因此，根据矿井开采煤炭赋存条件、水文地质条件采取针对性水害防治以及水灾应急救援对提升矿井生产安全具有重要意义。

1 矿井水害应急救援体系构建

1.1 构建原则

水害不仅影响煤炭开采安全而且会污染矿区环境，当煤矿井下出现水害后即应根据水害以及井下情况制定针对性应急救援预案，并根据已有救援设备、材料等情况对预警救援预案进行动态修正。优化后的方案可形成有效的井下积水排水方案，通过物质、设备、动力供应等方面协调，切实保证应急救援体系高效运行。当井下出现水害时应根据受灾情况制定合理应急救援预案，对救援人员、救援设备及物质等进行科学调配，方可实现最佳救援效果。

应急救援工作应根据井下受灾情况，对应急救援设备、救援人员分工等均应体现出现实性;采用的应急救援系统方案应简单、明了，清楚的反应救援现场实际情况。

1.2 应急救援系统框架

当井下出现水害事故需要应急救援后，应首先掌握井下情况，如掌握井下巷道布置、水害发生位置、水害发生原因、以及突水水源等，从而根据掌握情况制定应急救援方案。应急救援应对救援人员分工、后勤保障、设备选择及运输等环节进行安全，其中救援设备运输、安装工作应高效进行，从而为救援工作开展赢取时间。

矿山应急救援体框架应包括有水害救援决策、排水设备安设、井下水量监测，在排水设备安装前应对井下水量进行仿真分析，从而确定排水设备最佳安设位置，提高排水效率，并掌握各种排水设备性能。通过编制排水设备安装、拆除作业规程，设备维护、保养措施方可应对井下突水情况。矿井井下出现突水后，首要各种即为排水、搜寻井下被困人员以及被困人员解救等。如河南某煤矿井下出现突水事故后，井下未存在被困人员，采用排水方式进行应急救援具体为：安装功率为1600kW大功率排水水泵，设备排水流量在800m3/h、扬程最大为500m，排水系统总重量达到80t，现场应用后取得显著的救援效果;

2 突水应急救援决策系统框架

2.1 系统设计

通过构建矿井井下突水应急救援决策系统可为应急救援人员制定合理的救援方案提供指导建议。因此，决策系统应具备科学、快速、精准特点，便于给救援人员提供直观的水灾险情变化情况及时调整人员分工。应急救援决策方案制定后，还需要通过模拟对方案可行性进行分析。设备运输、存储应能满应急救援需求，能够快速调用设备。

2.2 决策系统组成

根据矿井应急救援决策系统功能组成可细分为矿井资料管理、矿井地图、排水方案以及应急救援设备管理等方面。矿井应急救援决策系统应具备有设备选型、排水设计、灾情动态显示等，系统的各个功能即可独立运行又可相互配合，为矿井水害应急救援制定正确决策提供指导。

2.2.1 井下水害灾情显示

采用的灾情显示系统可为应急救援人员提供直观数据及画面，为应急救援人员提供井下巷道、采面布置情况，排水、通风等机电设备位置以及水文地质信息，掌握井下水害发生点位置以及突水量、原因，便于为后续的应急救援工作开展提供指导。

2.2.2 排水设计

排水设计是整个水害应急救援决策系统中的重要部分，排水设计应依据决策系统功能并结合以往经验、井下水位地质条件以及水害情况进行，通过相关救援专家指导，为排水系统设计提供科学指导，以便为人员科学部署、救援指令的科学制定提供建议。

3 工程实例分析

3.1 工程概况

山西某矿所采煤田地质条件复杂、煤层埋深较深、构造发育，在开采过程中受承压水以及顶板裂隙水影响。所采煤田具有多年开采历史，小煤窑分布范围广、数量多，给矿井水害预防工作带来一定的影响。该矿通过对矿井水害因素进行综合分析，采用采用快速排水技术方案、构建地区排水系统为矿井水害应急救援提供了良好条件。

3.2 排水系统设确定及决策系统

若井下出现水害时通过在决策系统内输入下述参数即可自动形成应急救援预案，具体参数为：突水發生点位置、突水量、排水泵及排水管路排水能力、各段排水管路尺寸、转弯点数、通风情况、坡度等。应急救援预案形成后，通过计算机模拟分析即可对形成的预案根据现场情况进行修正，在对排水能力进行校对，最终形成适应井下情况的应急排水救援方案。

3.3 排水设备运行工况监测

排水设备运行后应通过布置监测系统掌握排水设备运行情况。通过布置监测传感器可实现对水泵轴承温度、电动机温度、转速、电流、电压、功率，排水泵流量、是否漏水等参数。在排水水泵出口位置布置压力表可对水泵是否正常运行进行判定，并可监测排水水泵的扬程。

3.4 排水设备快速安装

（a）排水设备安装示意图          （b）排水设备监控示意图

通过采用合理的技术即可实现大大型排水设备的快速安装，对井下积水进行快速排出，具体排水设备快速安装见图1。

3.5 决策诊断系统

决策诊断系统运行见图2所示，通过该系统即可监视排水水泵运行情况，并对运行过程中出现的故障进行排查。

4 结束语

水害是煤矿安全生产面临的安全隐患，当井下出现突水事故时应急救援是抢救被困人员以及减少矿井损失的重要举措。排水系统是应急救援主要方面，在矿井应急救援开展时应制定切实可行的方案及预期救援目标，具体可通过网格化、集中化管理，提高排水方案制定效率及针对性，从而使得应急救援工作开展更为规范，不仅可降低事故影响、缩短救援周期，而且可在一定程度上降低矿井人员伤亡及财产损失。

参考文献：

[1]韩成基.矿井水灾事故的应急救援分析[J].自动化应用，2020（09）：153-154.

[2]许建军.煤矿水害应急预案在应急救援中的重要性[J].内蒙古煤炭经济，2017（11）：93-94.

[3]毛振西，毛小鸥.老空透水事故抢险救援方案与钻孔救援探析[J].中国煤炭，2016，42（12）：122-124.

作者简介：

李吉耀（1986- ），男，山西孝义人，2015年07月毕业于东北大学，安全工程专业，本科，助理工程师。