煤矿防治水工作分析及展望

纪亚萍

四川省煤矿抢险排水站 四川 成都 610000

引言

矿井水害是我国煤矿开采过程中五大灾害之一，其造成的生命和财产损失通常也较为严重[1]。2014年云南曲靖下海子煤矿“4.7”重大透水事故造成21人遇难，1人失踪；2019年四川宜宾杉木树煤矿“12.14”透水事故造成5人遇难，13人被困井下80多个小时。这些事故的发生不仅造成人员伤亡和财产损失，更引起社会的广泛关注。防治水工作的有序开展可以提高煤矿整体工程安全，还能有效保证矿井生产安全，确保煤矿企业实现较好的经济效益和社会效益。但目前很多煤矿企业没有认识到防治水工作的重要性，缺乏健全的煤矿水害研究和治理体系，防治水措施不完善或落实不到位，使得煤矿水害事故频发。本文着重对矿井水害成因进行了详细分析，介绍煤矿防治水工作中存在的问题及防范措施，并对如何优化煤矿防治水工作提出展望，以对煤矿防治水工作提供参考。

1 矿井充水水源分析

我国煤矿开采水文地质条件较为复杂，受自然因素和人为因素共同影响，可将矿井充水水源分为以下四种：①含水层充水，含水层多为矿井直接充水水源，煤矿开采中常表现为渗水、滴水、淋水等方式，遇富水性强含水层，易形成持续稳定涌水，而岩溶裂隙水具有富水性好、水压高等特点，突水量大、持续时间长、疏排水困难，对矿井安全生产威胁性大；②地表水，在大型地表水体，如：江、河、湖、水库分布区域，采矿活动受地表水体影响较大，地表水体分布特点为集中且水量大，采矿活动及影响范围一旦与其形成水力联系，多造成较大安全隐患；③采（老）空区积水，由于本矿或相邻矿井开采遗留的采空区，是人为造成的储水空间，因常年接受地下水或大气降水补给，逐渐形成采（老）空区积水，该类型水源往往水质呈酸性，腐蚀性强，一旦贯穿，水头冲击力大，破坏力较强；④大气降水，大气降水是各类充水水源的直接或间接补给来源，同时，高强度连续降水极易造成洪水倒灌淹井事故，带来较大经济损失[2]。

2 透水事故成因分析

根据调查统计，煤矿透水事故主要是由于人的因素、管理因素、物的因素造成。人为因素包括：非法开采、越界开采、违章作业、探放水措施落实不到位、矿井水文地质条件调查不清及发生事故迟报瞒报等；管理因素包括：煤矿企业安全防范意识不强、安全管理制度不完善或落实程度不够、从业人员安全培训走过场、发现透水征兆不及时撤人等；物的因素包括：防治水技术力量匮乏，专业人员短缺、设备排水能力不足、探放水设备不合理和巷道位置不当等[3]。

具体在工作中，常表现为以下行为：①煤矿企业偏重生产，忽视安全，矿井水患现状调查不清，矿井实际地质和水文地质条件掌握不准确，后期采掘工作中盲目推进；②现场管理不严格，防治水工程质量差，防隔水煤柱宽度不够，探放水设计钻孔数量和间距不符合《煤矿防治水细则》相关规定，实际操作中不按照设计进行探放水，工作过程无人监管；③违规开采防隔水煤柱或采空区水淹区域下急倾斜煤层，冒险掘进；④发现透水征兆不立即撤人，对事故发生前出现的工作面湿润、煤壁“挂汗”“挂红”、水量加大、水色变浑等征兆视而不见，继续违规组织生产，存在侥幸心理；⑤忽视从业人员安全培训，应急处置不当，当透水事故发生时，无法在第一时间组织作业人员有序、安全撤离。

3 煤矿防治水措施

要做好煤矿防治水工作，应当结合多方面因素，精确制定防治水工作措施。有研究人员指出，在复杂水文地质条件下开展防治水工作要从管理和技术两方面入手，管理上，加强从业人员培训教育，坚持做好水文条件变化的监测和分析，确定工作重点内容，技术上，要做好地表和井下物探，查明充水水源和过水通道，合理留设防隔水煤岩柱，严格落实探放水措施，做好排水设计[4]。另有研究人员指出，要从提高防治水工作效率，强化专业队伍能力建设，做好矿井水害探测及预防，掌握区域内水情动态变化，有针对性制定防治水措施，同时采取矿井采掘控制措施，进行科学合规的采掘工作[5]。还有研究人员指出，要严格执行水害防治监管监察执法要点，严禁在水体下开采急倾斜煤层，严禁在暴雨和洪水期间入井作业，经常性开展水害事故警示教育等措施[3]。总体而言，对区域煤矿防治水工作要按照“普查-现状调查-水患治理”三个阶段开展防治水工作。

4 煤矿防治水工作体系

构建科学合理的防治水工作体系有助于提高矿井安全生产效率，减少重特大透水事故发生和生命财产损失。近年来，已有很多研究人员对矿山水害防治工作体系进行了探索和研究，本节重点对已有研究成果进行总结和回顾。

张志龙等研究认为，多数矿井只着眼当前利益，煤矿防治水工作仍处于被动的、临时的防治方法，要从根本上解决矿井水害的防治问题，就要构建立体防治技术体系，建立包括勘探探查、井巷生产系统、矿井立体防排水、矿井水文地质数据库、矿井水害立体致灾要素、矿井水害预防、地表水害立体防治、矿层顶底板水害防治等子体系，根据矿区实际情况，制定侧重点不同的防治技术，极大优化防治水效果[6]。朱承敏等通过水害监测数据分析及处理软件系统，以地质、地表水、地下水和矿井排水线路等为基础数据，模拟矿山生产过程中水害形成机制，并形成智能化治理决策，实现矿山水害的智能管理[7]。冯涛提出煤矿井下综合防治水体系的构建思路，建立分为由数据和部门构成的协同元素，由共享机制、约束机制等构成的协同机制，以及由组织机构、岗位责任制等构成的协同实现三个层面的体系框架，消除因信息和数据共享程度低所导致“孤岛效应”，达到协同工作，综合防治的效果[8]。张慕宇提出构建科学高效的地测防治水管理体系，强调加强组织管理、加大投入保障力度、加强技术落实、多元组合排查治理等多个单元，完善防治水工作措施[9]。任占昌以典型煤矿为例，探讨了以“体制建设、勘察研究、预测预报、超前防探、应急管理”为基础的综合防治水管理体系，使矿井防治水工作科学化、规范化、程序化，有效防止水害事故发生[10]。

5 工作重点及创新发展方向

在当前的工作实际中，人们常按照充水水源的不同对水害类型进行划分，针对不同的水害类型，应采取侧重点不同的防治措施，才能使防治水工作效果达到最优。笔者认为，在防治水工作中应划分出以下工作重点：一是要加强基础调查工作，对含水层富水性、采（老）空区积水程度、地表水体季节变化特点、导水通道等基础信息进行精确掌握；二是要加强矿井水害发生原因统计分析，对普遍存在的共性问题进行重点监察监管，将人为因素造成的不利影响降到最低；三是建立区域水文研究系统，综合考虑煤矿水文特征和区域内水害发生特征及频率，制定有针对性的防治水措施；四是巩固安全防范措施，按规定设置防隔水煤柱，定期开展输水降压，减少顶底板安全威胁；五是加强水患探测预防，确定积水区位置以及具体的分布情况，同时对积水量、水压、标高等数据进行测量与分析；六是科学制定应急预案，加强人员培训和演练，确保全体从业人员正确掌握预案内容，提高应急处置的安全性和有效性。

伴随信息技术的不断发展，高适应性、高安全性的先进技术应当为矿山安全生产提供有力支撑。为了提高防治水工作开展的高效性、科学性，应当探索多种先进技术和防治水工作相融合的发展思路，促使防治水工作实现信息化、智能化、网络化。针对煤矿水害防治技术研究可以从以下几个方面开展：a.加强综合物探技术的开发应用，采（老）空区积水是对煤矿安全生产威胁最大的透水水源，如何精准定位积水区域是防治工作重中之重，应结合应用物探技术实现精细探查；b.加强水情监测和灾害预警平台的研发，充分利用数据信息，并对关键部位实施连续监测，实现透水事故的预警预报；c.建立矿山防治水技术信息库，结合大数据技术，实现信息共享，提供经验借鉴，进而提高防治水工作效率。与此同时，在煤矿防治水工作体系的建立上要充分考虑管理因素和人为因素，减少因管理不当和人为失误造成的透水事故，构建以管理和技术为双核心的水害防治工作体系。

6 结束语

综上所述，煤矿水害受到煤炭开采历史、煤层地质和水文地质条件、区域水文条件等因素的影响，应当将煤矿水患的防治作为一项系统工程统筹开展，建立起矿井水害防治工作体系，加强物探技术、信息技术在防治水工作中的应用，提高水患普查的准确性，并采取切实有效的防治措施，制定科学的应急预案，实现矿山透水事故的预防和治理双重保障，确保煤炭资源的安全、高效开采，为行业安全保驾护航。