煤矿灾害及“一通三防”治理研究

2022-03-25张汉桥

科技创新导报 2022年8期

张汉桥

（黑龙江省龙煤集团鹤岗矿业有限责任公司峻德煤矿黑龙江鹤岗 154101）

我国煤矿开采与生产过程普遍经历了低位运行期、异常高峰期、持续恶化期、高位波动期以及稳定下降期，因此，各方更需要加强对煤矿开采过程的安全生产管理意识和灾害防治意识。在煤矿灾害日益严重的时期，所产生的安全事故数量和类型比较集中，并且对各地煤矿开采质量造成了不良影响。在治理各类煤矿灾害的过程中，监督管理工作是非常关键的切入点。

1 煤矿灾害的主要特征

1.1 一通的发展过程

由于各地煤矿灾害事故普遍具有突发性、灾难性、破坏性以及继发性等基本特征，因此，很多煤矿企业会将一通（通风系统）作为煤矿开采过程中防灾治灾的主要手段之一，并且还会对煤矿开采通道内部的各项地质和空气流通因素进行全面解析，及时排出具有有害气体的爆炸燃烧残留气体和粉尘［1］。在煤矿企业的初步发展时期，对通风系统的研发和应用力度普遍不够强，很容易形成局部区域空间内部旋风的情况，并不能根据具体的开采范围选择和配置各类通风设备以及操作系统参数。功能不够完善的煤矿通风系统装备对矿井的实际生产过程的安全性能产生深远的影响，并且还会缩短设备装置的实际使用寿命。尤其对于比较偏僻的煤矿开采作业环境和区域而言，通风系统装置和设备是否发挥预期效果，会直接影响隧道煤矿以及矿井内部空间和环境地质条件的稳定性和安全性，还会对煤层的结构性能造成一定影响［2］。根据“一通三防”的关键技术应用现状，很多露天煤矿以及井下煤矿的开采效率普遍呈现动态变化趋势，但是部分煤矿企业对通风系统装置的安全性能和环保性能指标并不重视，也会间接增加较多施工安全隐患因素。通风系统装置的科学配置过程需要建立在煤矿开采作业现场各项基础设施配置完善的基础之上，并需要合理调控风向和风速等核心操作参数，避免影响到煤矿开采作业区域的环境安全和人员安全。

1.2 瓦斯爆炸以及冲击地压

在判别和分析各类煤矿灾害和安全事故问题的过程中，瓦斯爆炸类灾害事故的数量和频率相对比较高，并且还会直接影响到煤矿开采通道内部地质条件的稳定性，对人员和设备的整体安全造成严重威胁。瓦斯爆炸灾害事故与煤矿开采作业位置有关，浅表煤层所产生的瓦斯量并不多，但是随着煤矿矿井开采作业的逐步深入，其散发出的瓦斯量会越来越多，并且直接影响到对矿井地质条件的全面观测效果和设备调控精确度［3］。在煤矿开采期间，冲击地压的现象也比较容易产生，这与工作面埋深、煤层厚度顶板岩性特征等相关作业因素有关，也与煤矿企业的顶板管理办法、煤柱留设尺寸等技术条件相关联。瓦斯爆炸和冲击地压等灾害问题，所产生的影响非常深远，其能够直接影响到相对高程等勘查数据指标的正确性以及误差统计的精度。煤矿开采期间针对冲击地压的支护措施不够完善，不能够按照规定落实安全生产制度。瓦斯爆炸事故以及冲击地压事故问题的频发特性非常显著，对地质灾害的监测力度不强，是产生较多安全隐患的主要原因之一，并且“一通三防”治理体系的建设过程相对比较漫长，对开采作业经验有限的施工单位非常不利。很多煤矿开采和挖掘作业过程往往伴随着较多不可控因素，也是产生瓦斯爆炸以及冲击地压现象的主要原因。

1.3 煤尘爆炸灾害

在综合治理煤矿灾害以及安全事故问题的过程中，煤尘爆炸灾害问题的发生概率也比较高，并且还会直接影响到现场技术人员和管理人员的生命安全，直接影响到相关仪器设备和材料资源的实际利用质量。煤尘爆炸灾害往往与火源有关，还与过载仪器设备所产生的电火花有关［4］。在全面勘探煤矿开采环境是否安全稳定的过程中，需要重点排除明火和火源因素的干扰，并对煤尘爆炸灾害的危险系数进行定期评估，及时监测和分析煤矿开采通道内部的煤尘分布情况，以免影响到施工技术人员和管理人员的生命财产安全。当发生煤尘爆炸灾害事故问题时，需要及时预防继发性危险因素的连续干扰过程，并对煤尘含量超标的施工作业环境进行及时处理和通风控制。部分煤矿企业会实时监测和分析矿井内部环境是否具备不稳定的煤尘爆炸风险因素，并在同一安全管控的条件下，对明火和电光火源因素进行严格管理。在预防和处理煤尘爆炸灾害事故问题的过程中，煤矿企业需要根据实际开采条件以及地质数据指标，对矿井环境进行及时改善，避免发生更多安全灾害事故。

1.4 煤矿自燃以及水害

在综合治理各项煤矿灾害事故问题的过程中，煤矿自燃灾害也比较常见，并且时间周期比较短，若煤矿企业的灾害治理能力不足或者现场安全监管力度不够强，都会被煤矿自燃灾害事故所影响。在处理煤矿自燃灾害事故的过程中，煤矿企业需要根据具体的自燃位置，选择对应的处理措施，并对采空区煤柱、掘进巷道火灾以及浮煤火灾事故等重大危险源进行定期排查［5］。在预防煤矿自燃灾害事故的过程中，需要将其内因和外因对此次灾害造成的影响进行全面度量，并及时按照“一通三防”的基本生产监管原则，及时处理煤矿开采作业现场中的主客观风险因素。

在煤矿进行地下开采作业的过程中，防治水措施的不完善，会出现较多水害问题，尤其存在越界开采以及技术资源配置不足等情况时，相关施工部门不能够精准把控降水以及导水含水结构的勘查数据指标，对矿井水害的前兆特征并不明确。水灾害的防治措施若不能够衔接灾害勘察进展，也会影响到防治水工作的实施进展。很多煤矿工程项目的开采作业时间比较长，自然环境的复杂性非常显著，水害的防治措施并不完善的情况非常普遍，并且会直接影响煤矿施工作业成果的可约束性。尤其在对矿井进行分层掘进作业的过程中，煤矿自燃物质以及地下水系的复杂性非常显著，也是各项安全防护措施落实效果不佳的主要原因之一。煤矿自燃以及水害等显著的地质现象，其呈现的基本特征与其他灾害比较类似，但是也会受限于该地区的地理地质条件。

2 煤矿灾害及“一通三防”的有效治理措施

2.1 矿井通风系统的建设和维护

对于煤矿企业而言，高效的煤矿灾害治理措施以及现场安全监管措施能够有效提升整体生产效率，还能够充分保障人员和材料设备的完整性和安全性。在建设和维护矿井通风系统的过程中，煤矿工程项目的相关参与方需要对防灾抗灾条件和自身能力水平进行客观评估和分析，并根据矿井作业现场的实际情况，合理调配各类安全监管资源和保障措施。在建设和维护矿井通风系统设备的过程中，煤矿施工企业需要按照自身生产需求，动态调整通风装置的各项操作参数和自动控制系统管理模式，并及时引进先进的局部通风机器设备，精准适配各项煤矿资源的开采作业环境和地质条件［6］。在建设和维护各类矿井通风系统设备和装置的过程中，煤矿施工企业需要定期检查设备运转状态和基础数据参数是否存在异常和安全隐患因素，并按照“一通三防”的基本安全监管原则，进一步加强对施工作业现场的安全监督检查工作力度。建设和维护各类矿井通风系统，也需要充分保障煤矿开采巷道中地质条件和通风条件的稳定性，还需要实时采集各类空气质量监测传感器设备的基础数据信息，并及时构建和完善较为安全稳定的矿井通风环境。

2.2 瓦斯爆炸的治理措施

针对比较频发的瓦斯爆炸灾害事故而言，有效的治理措施和预防措施都是必不可少的，并且还需要根据具体的开采区域和煤层分布条件，动态监测各项地质条件因素和自然资源分布情况，并将相关数据信息同步到数据中控平台之中，并合理调配现场安全技术资源和保障措施。针对瓦斯爆炸灾害事故的有效治理措施，需要全面观测煤矿开采作业面的各项数据指标，并在材料设备进场之前，严格检查防火防烟措施是否配备齐全，在实际开采作业期间，严禁明火，并对可能产生机械以及电火花情况的各类设备装置进行全面防护，以免其影响到后续施工作业内容的完整性和可靠性。针对瓦斯爆炸灾害的治理措施，主要集中在安全防护以及通风排烟等不同维度上，并且也需要科学调控现场各类技术资源和物料资源，并严格执行高标准、高要求的安全监管和教育培训工作措施。在全面整合各类灾害治理措施和防灾抗灾方案资源的过程中，需要对瓦斯爆炸灾害问题的实际评估结果进行严格审核，并对煤矿开采作业过程中的各项基础数据信息指标进行标准化处理，结合施工作业现场制定的各项应急处理方案，快速疏散现场人员和材料设备。瓦斯爆炸的有效治理措施，其实际应用效果主要取决于煤矿企业对矿井开采作业面以及周边地质环境条件的全面综合判断与分析能力。

2.3 煤尘爆炸的治理措施

在不同煤矿资源的实际开采作业过程中，煤尘爆炸类灾害事故问题的发生频率和概率会存在非常明显的差异，因此，其对应的有效治理措施和预防手段也有所不同。此类煤矿灾害事故问题的危害性和破坏性比较大，防治难度级别比较高，因此，对煤矿企业的硬件条件限制较多。针对煤尘爆炸灾害事故问题的有效治理措施，主要涵盖合理配风、煤层注水、自动喷雾除尘等各类技术手段，并且也能够将煤矿开采的作业面进行综合管理，实现自动化和智能化防治管理目标。在全面预测和分析煤尘爆炸灾害风险因素的过程中，需要合理选用长压短抽的通风方法，实时监测除尘率等各项基础数据指标。在煤层注水、在工作面回采过程中，利用回风巷和运输巷瓦斯预抽钻孔向煤层注水，一孔两用，增加煤体水分，使煤体得到预先润湿，增强煤层的整体塑性。煤矿企业的相关技术人员和管理人员需要定期检查和核验各项煤尘含量百分比是否处于可控范围之内，并需要协同施工作业现场的安全监督检查人员，协商和制定后续煤矿资源的开采工序步骤，以免影响到煤层地质条件的稳定性和可靠性。

2.4 煤层自燃的治理措施

在对煤矿灾害事故以及“一通三防”进行综合治理的过程中，需要合理制定和完善煤层自燃的有效治理措施，并对应急处理方案的模拟实施效果进行全面评估和质量检验，避免其在事故灾害发生期间不能发挥出预期效用。针对煤层自燃灾害事故问题的有效治理措施，可以将其分类为预防措施以及灭火措施，其中，灭火措施主要涵盖注浆灭火、注氮灭火以及封闭灭火3 个实施方向。预防灭火措施种类相对比较多，可以根据煤矿地质条件是否稳定和安全进行组合和筛选应用。预防措施主要涵盖均压防火、堵漏风、注浆注氮防火、快采快撤快闭等各类技术手段，并且需要对火灾区域进行实时监测，及时评估和评价各类防火灭火措施的实际应用效果。矿井应建设防火、灭火体系，将矿井防火作为指导思想，加强对煤矿火灾引发条件的分析与研究。管理人员应保证生产环境的密闭情况，确保通风系统的正常运行并进行均压调整；同时，企业应强化监督与控制的力度，提高防火与灭火的注浆量。

2.5 加强应急管理以及隐患检查能力

在综合治理煤矿灾害事故问题以及“一通三防”内容的过程中，加强应急管理以及安全隐患的检查能力是非常必要且关键的，会直接影响到后续煤矿资源开采作业面的综合整治效果以及资源开采效率。但是在对各类煤矿开采作业位置进行全面的地质条件分析以及安全隐患因素排查的过程中，需要合理选择自动化以及智能化的应急管理技术方案和管理手段，并协同相关业务管理部门和安全监管部门，共同制定和完善各项灾害防治技术手段。在完善“一通三防”建设体系的前提下，企业应保障通防安全的标准化及通防质量的统一化，在煤矿企业“一通三防”的建设环节中，管理人员应积极分析可能出现的安全隐患进行预测，并及时提出治理措施，应引进先进的技术及生产设备提高生产的安全性。

2.6 建立健全专业化的防治队伍

通过进一步建立健全专业化的煤矿灾害防治队伍，能够实现专业技术和安全监管手段之间的动态平衡效果，还能够及时供给矿井作业面中的相关安全保障措施和技术资源，实现可持续发展目标和达到综合整治效果。针对“一通三防”的建设管理过程，建立健全更加专业化的灾害防治队伍，能够间接提升煤矿企业的人力资源管理水平，并对实际生产模式进行适度调整，进一步优化和完善各项现场安全监管规程以及应急处理策略。在进一步完善煤矿施工作业现场的安全责任制度体系基础之上，不同专业领域内的技术人员和管理人员都能够及时正视各项煤矿灾害事故和对应的安全隐患因素，并对煤矿开采作业面和地面系统中的各项重大危险源进行及时排除，充分保障煤矿开采工序的完整性和安全可靠性。在建立健全防治专业人才队伍的过程中，还需要及时构建立体化的安全技术培训网络，协同科研院所，定期开展安全演练活动，从中获取更多煤矿灾害防治技术的应用思路。