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矿井水灾害:原因·对策·出路

2023-03-01尹尚先王玉国李文生

煤田地质与勘探 2023年1期
关键词:水害水文地质矿井

尹尚先,王玉国,李文生

(1.华北科技学院 河北省矿井灾害防治重点实验室,北京 101601;2.鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司西部水害重点实验室,内蒙古 鄂尔多斯 010300;3.山西焦煤集团有限责任公司,山西 太原 030024)

根据国家矿山安全监察局年报统计[1],2000 年到2020 年的20 年间,经历了2012 年前的煤炭十年黄金高速增长期,全国煤炭供给由2000 年的10 亿t 增加到45 亿t[2],增长4 倍多,而事故起数由2000 年的4 344 起减少到2020 年的122 起(图1),下降35.6 倍。煤矿事故总量逐年下降,但下降幅度趋缓;较大以上事故总起数、死亡人数总体呈下降趋势,重特大事故呈锯齿形下降趋势,波动幅度较大;上述事实充分说明,煤矿安全形势总体向好,事故由多发、频发甚至群发,重特大事故时有发生,到单发、偶发,特别重大事故得到有效遏制,表明事故可防可控。

图1 2001−2020 年全国煤矿事故起数及死亡人数统计Fig.1 Statistics of coal mine accidents and deaths in China from 2001 to 2020

统计表明(图2),瓦斯和水害仍为我国煤矿的两大类主要灾害类型,水害事故是仅次于瓦斯灾害的第二大杀手。从2000 年到2006 年,煤矿水害事故总起数为“三位数”的几百起,以后降为“两位数”的几十起,到2016 年下降为“个位数”的几起事故,形成了台阶式梯级下降。特别是,2010 年神华集团乌海能源骆驼山煤矿“3·1”以及山西华晋焦煤王家岭煤矿“3·28”特别重大水害事故以后,全国再未发生过特别重大水害事故,大事故得到了有效遏制,这是国家监察、地方监管、企业负责共同努力的成果,成绩来之不易[3]。

图2 2001−2020 年全国煤矿水害事故起数及死亡人数统计Fig.2 Statistics of coal mine water hazards and deaths in China from 2001 to 2020

随着煤炭战略向西部转移,采深加大、开采强度不断增强,瓦斯、水害、冲击地压将成为我国未来煤矿三大灾害类型[4]。

为实现矿井水安全形势的根本好转,依据大量水害事故调查报告,笔者剖析灾害主要因素及技术原因,提出相应对策措施,从规范技术管理流程到新技术应用,全面梳理防治水技术要点,为遏制水害事故时有发生提供技术及管理规范支撑。同时,为实现矿井水可防可控的终极目标,明晰防治水理论技术体系及学科特点,指出未来防治水学科的发展方向及业界突围出路。

1 矿井水灾害发生主要原因

新中国成立以来,全国煤矿一次死亡30 人以上的特别重大水害事故共32 起[5],其中老空水害类型占57%,岩溶水害占24%,地表水害(含顶板水害)占19%。上述统计结果与其他统计结果[6-8]基本一致,水害事故的类型以老空水害为主,大约占60%,地表水和岩溶水害各占20%左右。因此,我国矿井水害仍以老空水害的防控为主。

我国水害事故发生的原因,由2 个方面因素决定,一是客观条件,整体上煤田地质及水文地质条件复杂,二是主观因素,主要表现为思想认识上重视程度不够,导致投入不足,专门专业技术人才匮乏[9]。

1.1 客观条件

与世界主要产煤国家的地质条件相比,我国采煤地质环境可谓“恶劣”[10]。我国南北方主产煤区石炭−二叠纪煤田[11],煤层开采受到顶、底板含水层夹击,受水威胁严重,华北型煤田煤层底板存在岩溶裂隙发育、富水性强、承压水头高的奥陶纪灰岩(简称奥灰)强含水层,加之构造破坏严重,底板水长期困扰下组煤解放及深部开采[12];华南型煤田煤层开采同时受到顶板二叠系长兴灰岩和底板二叠系茅口灰岩的双重威胁[13];而西北和东北侏罗−白垩纪煤田[14],通常受顶板巨厚砂岩含水层影响,虽然其富水性弱到中等,但静储量丰富,导致矿井涌水量大,易发生顶板溃水或突水溃砂事故;新近纪煤田受第四系松散含水层及地表水威胁严重[15]。

客观存在的严酷自然条件,加之长期无序开采的人为破坏,使现代采矿环境进一步恶化。我国采煤历史可以追溯到几千年前,非正规的采煤活动,留下了千疮百孔的老窑老巷老采空区,叠加本已复杂的地质条件,井田范围及周边到处隐伏“雷区”。由于老采空区分布毫无规律可循,即使全面探查,以目前的技术水平,在技术可行经济合理范畴,也不一定能够完全查清探明,这也是我国水害事故以老空水害为主要类型的主要原因[4]。

1.2 主观因素

统计表明,绝大多数水害事故为责任事故,即使是自然事故,也无一例外存在管理或技术管理的失误或漏洞。(1)风险意识淡薄。“赌一把”的侥幸心理根深蒂固,管理层的危机意识缺位,从业人员安全风险意识淡薄。(2)企业主体责任不落实。重生产轻安全,人财物投入不足,地质保障疲于应付。(3)规章制度落实不到位。防治水工作体系流于形式,流程缺失或不规范,违章作业。(4)隐患排查处置不彻底。查不全、探不清、治不净。(5)监管监察有漏洞。表面文章多,实质检查少。

1.3 技术原因

虽然灾害类别种类繁多,原因各不相同,但从技术角度考察,每一起灾害,都与“三道关”失守有关。第一关,地质勘探应查明井田地质水文地质条件。这一关失效,意味着地质基础不牢固,隐患将伴随矿井建设及生产全过程。第二关,探查治理应查明隐患消除风险。这一关失守,意味着工作面采掘安全失控,“查不明探不清患未消”风险随时“暴雷”,酿成事故。第三关,风险辨识应判识临灾突水征兆。临近灾害往往会有一些突水征兆,如果漠视、未能识别或者不会识别,错失最后阻断灾害的机会,此乃第三道关失守,最终酿成人员财产损失惨剧。大部分事故的直接原因或间接原因,无一例外地包含了这“三道关”的失守。事实上,如果能守住其中“一关”,灾害链即可阻断,事故依然可以避免。

2 矿井水害防控技术对策

针对矿井水害的主、客观及技术原因,现阶段管理措施仍是预防事故的重要手段,夯实企业主体责任、政府监管责任及行业监察责任,建立健全防治水管理体系,照章办事,杜绝违章,才能保障技术措施充分发挥作用。进入21 世纪以来,安全监管监察高压态势下事故的急剧减少,正是管理及技术管理水平不断提升的结果。当技术不再“卡脖子”,管理不再容错,水害事故可防可控将不再是遥不可及的梦想。

管理对策[4]非本文重点,下面就灾害技术原因,提出3 项针对性技术措施。

2.1 依规勘查查清条件

2.1.1 条件勘查要求

《煤矿安全规程》[16](简称《规程》)第285 条和《煤矿防治水细则》[17](简称《细则》)第8 条都有相似表述:“当矿井水文地质条件尚未查清时,应当进行水文地质补充勘探工作。在水害隐患情况未查明或者未消除之前,严禁进行采掘活动”。《煤矿重大事故隐患判定标准》[18]第9 条:“有严重水患,未采取有效措施”,重大事故隐患,包含未查明矿井水文地质条件和井田范围内采空区、废弃老窑积水等情况而组织生产建设的情形;“未查明条件”列为重大事故隐患的头条。

《规程》第285 条[16]规定了7 种情形应当开展水文地质补充勘探,可以归纳为3 种情况:第一种是勘探工作量不足的,包括(1)和(2)款;第二种情况是地质条件发生重大变化的,包括(3)、(4)和(5)款;第三种情况是采掘特殊地质条件的,包括(6)和(7)款。

上述后2 种情况的阐述非常清晰,第一种情况中,勘探工作量不足是指什么呢?GB/T 12719−2021《矿区水文地质工程地质勘查规范》[19]对此作出了明确规定,可以按照“孔隙裂隙充水为主的矿床水文地质工作基本工程量表”和“岩溶充水为主的矿床水文地质工作基本工程量表”进行比对,工作量是否达标非常清楚,不足者应当进行水文地质补充勘探。

2.1.2 勘查新理论新技术支撑

近年来,矿山水文地质勘查新理念、新理论、新方法、新技术层出不穷,逐步体系化,为查清矿山水文地质条件奠定了坚实基础。

1)勘查理论技术体系日趋完善

以绿色、可持续、人与自然协调为发展目标,以水资源开发、水害防治、环境保护三位一体的全链条全过程矿井水文地质勘查新理念为引导,以水文地质预测以及水文地质条件评价为理论支撑,建立了“空−天−地”一体化立体勘查模式,完善了由遥感探测技术、高精度物探技术、定向钻探技术、透明地质技术、智能预警技术等五大核心技术构成的矿井水文地质综合勘查技术体系[20]。

2)新技术[21]助力勘查精细化

(1)遥感技术,大量高效地获取地貌、地形、植被、水系、土壤、地层岩性、地质构造、地表变形、人类活动等信息数据,采用人工智能方法,在地质调查评估、隐患排查、水文地质单元补径排条件及水资源转化解译等方面异军突起,颠覆了传统意义上的地质调查。

(2)水化学及同位素测试,提供了地下水起源、补径排条件示踪、组分来源、岩−水交换环境等新的分析技术,为水循环及水源溯源辨识带来新机遇。

(3)地理信息系统(GIS),为勘探提供了信息便捷高效获取、存储、修改、分析及处理等技术支撑平台,是通往数字化、信息化、智能化的桥梁。

(4)磁共振技术,岩层介质中含水直接对应磁共振信息,且可定位可定量,为水源量化定位探测提供了新途径。

(5)测氡技术,氡气异常反映构造运动与地下水循环,为分析补径排条件及构造作用提供了辅助手段。

(6)地球物理测井,采用电法测井、声波测井、放射性测井、地层倾角测井、气测井、地层测试测井、钻气测井等,鉴别地层岩性、构造及岩石物理性质,甚至岩石介质中的流体性质,其中流量测井,划分含(隔)水层,测量断面流量,丰富了定量研究含水层及参数手段。

(7)抽(放)水试验,一个水文地质钻孔中测定不同含水层组的水文地质特征,即“一孔多层分抽技术”;水力层析非均质性渗透系数抽水试验优化技术,为抽(放)水试验赋予新使命;大型放水试验,充分暴露井田水文地质条件,在大水矿区推广应用。

(8)定向钻探技术,在构造及水害探查、注浆治理、疏放水等防治水工程中,应用不断拓展,效果显著;随着技术进步,不同岩性岩层钻进效率不断提升,钻进难点不断突破、不断刷新纪录,测量数据及数据采集、轨迹控制、随钻测量、分段压裂、分段注浆等功能不断扩展,定向技术将推动勘查技术升级换代。

(9)透明地质技术,采用钻探、采掘揭露和物探、监测数据体等各种已知信息构建精准的透明工作面三维模型,且不断动态更新调整,与GIS 结合为智能开采、地质保障、安全监控等提供了空间信息基础平台。

(10)智能预警技术,通过各种感知手段获取地质体及属性动态信息,在三维透明地质模型基础上,应用大数据、云计算、深度学习等技术,实现地质异常的智能辨识[22]。

2.2 照章探放消除疑点

2.2.1 探放水程序

把探放水工作流程规范划分为4 个阶段,称之为“四阶段”超前探放水工作步骤。

1)第一阶段:查疑

(1)预测预报找疑点

《细则》第3 条规定,煤矿防治水工作应当坚持预测预报、有疑必探,明确指出,用地质预报查找有“疑问”的区域(点),再行探查。

(2)隐患排查作为预测预报手段

《细则》第37 条规定了如何开展水害预测预报和隐患排查工作:每年年初全面隐患排查;常规情况下,水文地质类型复杂矿井至少每月一次隐患排查,其他类型矿井每季度一次;日常工作中,采掘过程中不断排查[23]。

(3)对标确定探放水目标

按照煤矿水害防治监管监察执法要点(2020 年版)[24]:八、井下探放水,煤矿井下水文地质条件“不清或有疑”的地区要采取物探、钻探的方法进行探放水;未进行探放水的,按重大隐患处罚。

《煤矿重大事故隐患判定标准》第9 条也有相似表述:(三)在需要探放水的区域进行采掘作业未按照国家规定进行探放水的。

那么上述表述中什么是“不清或有疑”,或者哪些情况“需要探放水”呢?《细则》[17]第38 条规定,采掘工作面遇有8 种情况之一的(篇幅所限,在此省略具体8 种情况内容),必须进行探放水,即8 种“不清或有疑” “需要探放水”的情形。对标上述情形,找到了探水的目标[25]。

2)第二阶段:设计

找到疑点后应“有疑必探”,探放水施工前应编制设计。《细则》第42 条规定:采掘工作面探水前,应当编制探放水设计和施工安全技术措施,……按设计和措施进行探放水。

设计[26]应包含探放水区老空积水情况、地质水文地质条件、巷道布置施工及参数等,探放水钻孔孔组布置、单孔施工参数和探放水设施设备及参数,施工保障及安全技术措施等,施工用图件、图表及其他。

需要指出,探放水钻孔一般按扇形布置[27],应符合 《细则》第43 条之规定,探放水钻孔超前钻距和止水套管长度,应当符合《细则》第48 条规定。需要指出的是,如果老空位置不清楚时,探水钻孔按扇形布置不再合适,应按终孔水平和竖直间距不大于3 和1.5 m控制。

探放水钻孔孔径越大越难以控制,危险性越大,故 《细则》对孔径作出了一定限制,一般不得大于94 mm,放宽了《煤矿防治水规定》[27]限制孔径不大于75 mm的条件。应当指出,由于探水目标体很难精确控制,故探水操作存在危险性,而放水多针对已经探明的水体,孔径限制是针对目标不明确、危险程度不确定的探水操作而设定的。

3)第三阶段:施工

(1) “三专”“两探”

《细则》第39 条明确了井下探放水“三专”要求:由专业技术人员编制探放水设计,采用专用钻机进行探放水,由专职探放水队伍施工;严格执行井下探放水 “两探”要求,采掘工作面超前探放水应当同时采用钻探、物探2 种方法,做到相互验证。

需要特别说明的是,专用钻机是指具有孔口套管及封孔装置或功能的坑道钻机,水压大于0.1 MPa 小于1.5 MPa 时,套管固结配套闸阀,水压大于1.5 MPa时,还应具有反压和有防喷装置及防止孔壁漏水措施。

(2)安全技术措施

井下探放水应按照施工组织设计进行,现场应编制钻探施工组织并遵照执行[28]。探水前安装钻机,应当符合《细则》第45 条规定;钻进过程中异常情况及有毒有害气体处置应当符合《细则》第49 条和第50 条。

4)第四阶段:评价

(1)掘前评价,先探后掘

《细则》第40 条规定:矿井受水害威胁的区域,巷道掘进前,地测部门应当提出水文地质情况分析报告和水害防治措施,由煤矿总工程师组织生产、安检、地测等有关单位审批方可进行施工。

(2)采前评价,先治后采

《细则》第41 条规定:工作面回采前,……地测部门应当提出专门水文地质情况评价报告和水害隐患治理情况分析报告,经煤矿总工程师组织生产、安检、地测等有关单位审批后,方可回采……。

2.2.2 探查治理新理论新技术支撑

1)探查治理技术体系基本成型

工作面采掘尺度的探查治理,正在向探治、探放(放水)、探疏(疏水降压)一体化方向发展,由过程治理向源头预防、局部治理向区域治理、井下治理向井上下结合治理、措施防范向工程治理、治水为主向治保结合的“五个转变”,构建理念先进、基础扎实、勘探清楚、科技攻关、综合治理、效果评价、应急处置 “七位一体”,防治水工作体系趋于成熟[23],为查清条件及消除隐患奠定了基础。

2)新理念新技术推动行业更新换代

超前区域探查治理在华北型煤田中广泛应用,全时空立体超前区域探查治理深部底板水(包括构造水)在邯邢矿区示范应用,底板灰岩帷幕截流技术在淮北矿区成功实施[12];顶板巨厚砂岩水精准超前疏放技术,定向钻探精准探查治理离层及顶板水技术,在西部矿区推广应用[14];定向钻探探查治理老空水技术,在实践示范探索,理念的转变带来了安全生产质的飞跃。

3)新技术引领科技进步

定向钻探及大口径快速钻探技术,随钻测量及随钻测试技术蓬勃发展,钻孔窥视、分段压裂、孔中电法、孔间透视等,逐步走向实用成熟。适用井下全空间及复杂环境的物探技术,如槽波、瞬变电磁、电法等,在抗干扰、精细解译等方面进展迅速,为精细探查提供了技术支撑[9-10]。

2.3 辨识异常及时撤人

2.3.1 征兆辨识

《细则》明确“三专两探一撤”,存在水害威胁时,将“先报告再预警后撤人”的程序,修改为“先撤人再报告后预警”,把撤人排在首位,是生命第一的具体体现。当然,“威胁”必须依据探测分析判断或特定征兆分析辨识,目前紧急情况撤人容易理解,可操作性强,执行就到位,比如受暴雨、洪水等极端天气影响时的撤人,处于受水威胁区域的撤人,有突水时的紧急撤人等;但一些并非显而易见的情况,如突水征兆,在具体透(突)水过程中,有些明显,有些隐蔽,并不一定全部表现出来,需要细心观察,认真分析、判断。如果威胁或者“异常”拿不准,也应执行隐患排查,确认无危险时,再组织生产。为提升突水征兆辨识能力,总结如下:

(1)一般透(突) 水征兆。工作面顶底板压力显现增大,出现折梁断柱、顶板下沉或底鼓等现象,煤岩层变潮湿、松软,煤帮出现滴水、淋水,且水量由小变大明显,有时煤帮出现铁锈色水迹。

(2)底板岩溶含水层突水征兆。矿压增大,发生片帮及底鼓,有时伴随涌水,且水量台阶式增大;工作面气温降低,有时可听到水的“嘶嘶”声或刺耳水声。

(3)煤层顶板松散孔隙含水层的突水征兆。突水部位发潮,滴水、淋水逐渐增大,水中含有少量细砂,水色时清时浊,水量、砂量逐渐增大,直至出现大量溃水、溃砂[29]。

(4)老空积水区透水征兆。煤岩壁挂红挂汗,井下滴水、淋水并伴有铁锈色水迹或含有H2S 及瓦斯等气体,有臭鸡蛋味,水质呈酸性,突水时水势迅猛,水量衰减快。

2.3.2 感知辨识新理论新技术支撑

(1)灾变预兆感知及辨识,正经历由人的感观定性感知识别向机器的智能精准感知辨识转变[30]。传统技术不断创新完善,新兴技术方兴未艾,图像感知辨识技术,激光、红外扫描监测技术,物联传感探测监测技术,万物互联新技术为水灾前兆辨识提供了多种选项。水位(水压)、水温、流量等传统水文动态监测技术,水质传感监测技术使水源辨识水环境演化推演等成为可能;微震监测技术,在采动破裂及通道形成、水压裂感知辨识方向有所斩获;应力应变(矿压)监测技术,井巷工作面环境感知,温湿度、风速风压、气体浓度等环境参数监测,可以代替人的感知,成为精确定量可辨识信息。

(2)信息拾取方式方法,由人工智能不断优化,取得可靠有效信息;获取的信息,采用大数据、深度学习等智能方法,分析异常,辨识灾变征兆。

3 出 路

新中国成立以来,煤矿企业主观上提升管理能力,客观上依靠技术进步,矿井水害防控总体形势根本性好转,特别重大事故得到有效遏制,但实现可防可控的终极目标,还有很长的路要走,需要矿井水防治基础理论及技术的整体提升和各环节局部重点突破。

3.1 基础理论及技术体系

在讨论理论及技术突破之前,先梳理矿井水防治的基础理论及技术体系。

矿井水防治,俗称矿井防治水,是预防、防止和治理水(体)涌入矿井、巷道、采区等采掘空间危害采矿活动所采取的措施。虽然强调的是工程技术措施,但离不开理论基础支撑。即,以地质学为基础,采矿为目的,解决水文地质问题为目标,研究开采过程中水文及水文地质问题的一门学科。为消除矿井水威胁,查明条件(探)、预防治理(治)、工程保障(保),构成了矿井水防治的技术体系;与之配套或提供基础理论支撑的是涌(突)水机制(机理)、安全评价(评价)、灾变预测(预测),3 项理论构成矿井水防治理论体系;上述3 项理论和3 项技术即构成矿井水防治理论技术体系[13]。

地质学关注的是相对静态的地质体。水文地质学研究的是瞬态时变的流体在相对静态的地质介质当中的运移规律。而矿井水防治关注的不仅仅是静态的地质体和瞬态的流体之间的耦合关系,且考虑动态的采矿活动对地质体和流体的扰动影响。因此,水文地质学是一门传统的地质科学,而矿井水防治是一门交叉学科,表面上是为采矿直接服务的工程技术,但其深层次的基础却是地质学、水文地质学和采矿学等交叉或者延展形成的学科群[9]。

由于复杂地质环境、流体瞬态时变以及开采动态扰动的多模态非线性随机耦合作用,使矿井水运行具有偶发性、突发性及难预测等特点[31]。

3.2 基础理论挑战

由于开采和水的双重动态特性叠加,地质体常常具有非均质各向异性特征且不连续,造成获得其确定性本构关系,用精确数学力学语言描述水灾的形成过程和灾变机制可能性极低,水灾发生的风险到底有多大,灾害是否发生、在哪里发生、何时发生、灾害的量级如何等,都无法精确表达。

(1)地质模型是精确本构理论的基础。从理论上讲,地质体原型中每一点都与另外一点的结构、组成以及属性参数不同,即,地质原型是随机的地质介质点的复合结构体,地质模型只是地质原型的近似。当二者的相似度远远超出了工程允许的误差范围,数值模拟就不再能够代替地质原型。事实上,数值模拟本身没有问题[32],而是数值模拟的对象地质体(介质加流体),由于其随机性无法精确表达,用局部平均代替随机性,所得模拟结果与实际情况差距太大,直接动摇人们对精确理论基础地位的信心。

(2)深度学习将改变解决矿井水运行机制的传统认知方式[33],事物发展的内在机制,不再是关注焦点,捕捉输入和输出的表象信息,通过数据或图像等表象提取地质体及其属性的复杂特征,发挥刻画高维、非线性、多模态数据(图像)分布的优势[34],将传统随机模型通过图像学习训练,建立充水含水层结构生成模型,大大提高结构识别精度与效率;建立岩相结构与状态变量分布场之间的替代模型,更好地考虑岩相的非均质性对状态分布场的影响,解决不确定性分析过程;通过数据驱动的方式来识别观测数据与模型之间的复杂关系,从而实现模型参数的快速矫正。

(3)解决多孔介质非均质各向异性的挑战,地质建模及模拟的网格粗化升尺度方法也极具前景[35]。为反映精细地质结构对地质体宏观特性的影响,在微观及实验层面获得的网格单元参数分布,在粗化网块经升尺度处理为等价参数,以等效介质刻画地质体(介质加流体)的宏观规律[36]。

(4)借助感知技术万物互联物联网[30],捕捉地质体的表象信息,应用大数据、深度学习等技术,建立输入和输出的关联关系,智能感知异常因素,精准获取有效信息源。

3.3 技术突破

技术上,对地质体(介质加流体)的探查技术依然是解决矿井水安全问题的瓶颈。钻探可以实际揭露地质体,因此是最可靠的隐患探查技术手段,近年来钻探技术突飞猛进,定向钻进随钻测量测试,可以做到“指哪儿打哪儿”“打哪儿知哪儿”。但钻探实际揭露的面积有限,穷尽地质体的属性,钻探的工程量会巨大,虽然从技术上讲,高密度钻探换取精度是可行的,但从经济上和时间维度上来看,是不可接受的。

地球物理勘探和化学勘探具有非接触、省时省力特点,并且能够从三维空间维度对地质体进行超前探查,广泛应用于隐患探查,近年来物探化探技术进展迅速[37],但由于理论上的多解性、技术上受环境干扰和分辨率限制等缺陷,探测成果的确定性及精度难以满足精细勘探的现场需求,加之安全问题不允许漏报误报,因此其只能作为辅助探查技术手段。

地球物理方法的瓶颈在于[37],理论上解决全空间与半空间、多解性问题,技术上解决地质体本身岩性特征及对应岩石物理特征、地质体的物理特征响应以及噪声干扰的抑制。为此,攻克解唯一性、提升高分辨率是未来物探方法的发展走向,研发清晰表达“三维透明地质体”及其属性(应力场、流场、温度场等多属性)的探测技术装备,是未来攻关重点。

物探和钻探相结合是目前比较有效的综合探查手段[37],二者耦合、补充、验证的效果并未充分发挥。未来应大力发展定向钻探的随钻物探技术,实现物探钻探技术的完全耦合,充分发挥物探近距离探测、物探和钻探结果交互校验的优势,提高探查效率及精度,达成精细勘探的目标。

4 结论

a.煤矿安全总体形势向好,水害事故由多发、频发甚至群发,重特大事故时有发生,到单发、偶发,特别重大事故得到有效遏制,说明事故可防可控。

b.过去、现在以及未来相当长时期内,水害事故仍将是威胁我国煤矿安全生产的主要灾害类型,客观上开采环境复杂以及主观上重视不够,是事故发生的主要原因,加大投入查清条件,吸引人才留住人才,是事故控制的必由之路。

c.从技术角度考察,条件清楚、隐患消除、异常辨准“三道关”失守,为水害事故发生的主要技术原因;相应地,把好“三道关”即为遏制事故的主要手段,遵守探放水流程是必要技术管理措施,勘查理论技术体系和防治水工作体系及其各环节的技术进步,以及智能精准感知辨识技术,是管理的技术保障。

d.把好“三道关”只是现阶段应急措施,长远来看,达到事故可防可控的终极目标,理论上,当运行机制的确定性方法研究出现瓶颈时,深度学习、升尺度方法等有望取得全新认知方式的变革;技术上,突破“三维透明地质体”及其属性探测方法,是解决地质体的随机性、流体的时变性和采矿的动态性的根本出路。

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