礦井重大水害預警與救援探討

鞏文斌（冀中能源峰峰集團有限公司，河北`邯鄲`056500）

礦井重大水害預警與救援探討

鞏文斌
（冀中能源峰峰集團有限公司，河北`邯鄲`056500）

分析我國煤礦重大水災的預測預警現狀，提出了解決方案。

重大水災；預測預警；動態檢測；快速恢復

一、我國礦井水害現狀

我國煤礦的水文地質條件相對復雜，采掘活動受到各種水害威脅，水災事故頻繁發生。水災是我國煤礦的第二大殺手，水災所造成的經濟損失高于煤礦其他自然災害。

由于礦井突水事故頻繁，淹井事故嚴重，造成了巨大的經濟損失。因此，我國的科學工作者開展了廣泛的科學研究和現場測試工作，對煤礦底板突水有了較深入的認識，取得了大量研究成果，為礦井安全生產作出了巨大貢獻。

20世紀80年代后，由煤炭科學研究總院西安分院、重慶分院、唐山分院、北京開采所、山東礦業學院等單位先后進行了“華北型煤田奧灰巖溶水綜合防治工業性試驗”國家大型工業性試驗項目。在開灤、邯鄲、焦作、渭北等地廣泛開展了奧灰水文地質條件調查、水文地質試驗、采礦對底板破壞的現場觀測等工作。在理論研究的同時，我國也重視水害防治的探測技術研究。“七五”期間，煤科總院、西安分院、重慶分院、唐山分院、中國礦業大學、山東科技大學等單位先后引進、研制出多種物探儀器，如EM－1型磁偶源頻測儀、DYSD－1型槽波數字地震儀、礦井地質雷達、水位遙測儀、聲波測深儀、瞬變電磁探測儀、EH4連續電導率剖面儀等。近年來，我國在礦井物探儀器試驗研制和數據處理智能軟件開發等方面取得了重大進展。

二、解決方案

首先，進行井下工作面圍巖含水探測和監測。其次，當發生水災時，對突水的水量水位、流速水質、夾雜物和分布的適時檢測監控；進行出水量動態檢測和預警。第三，早期注漿加固、陷落柱等通道，巷道封堵、地區隔離應對措施。第四，搶險排水追水快速恢復。

1.系統構架

系統構架：井下探水動態監測預警系統；巷道突水水力檢測和視頻監視系統；動力配電防水耐壓系統；井下設備和人員無限定位及調度系統；排水設備狀態監控系統；搶險排水追水快速恢復系統。

2.水災探測、預警

（1）井下水災探測、預警及即時判斷

煤礦突水的影響因素主要有4個：含水層巖溶發育程度（KT）、水壓（WP）、隔水層厚度（T）和斷裂構造的復雜程度（DF）。煤礦突水水量Q=f（KT，WP，T，DF）。應用于在煤礦底板突水等地質災害預測中，通過遙感、瞬變電磁儀等技術，在井下巷道內建立采掘面周圍巖層，瞬變電磁場呈全空間分布。瞬變電磁儀發射機通過加大發射功率增強二次場，從而增加勘探深度，接收系統通過多次脈沖激發，重復測量疊加和空間域多次覆蓋技術提高信噪比，從而應用于井下頂、底板和超前探測，實現對煤礦井下頂、底板和超前探測，構造含水采空區及廢棄的充水小煤窯突水水源勘查，煤層底板巖溶含水層、巖溶陷落柱及巖溶塌落洞勘查；掘進過程中隱伏導水構造勘查；回采過程中遇到工作面內部隱伏的點狀導水構造（陷落柱、封閉不良鉆孔等）勘查；頂底板采礦擾動誘發的導水破裂帶導通勘查。

（2）突水水流檢測和視頻監視

常用的坑道突水的工程防治措施，基本上分為地面和地下兩類針對性設施和手段，包括排水疏干、工程與水源之間保留防水礦柱、修建水閘墻、門、灌注水泥漿、堵塞可能的滲透途徑和通道等。目的是盡可能地保持固有地質體及其水文地質的平衡狀態，強化抗突能力，削弱突水條件。同時在主要巷道和水艙布置探測水流參數的儀器和傳感器等，采取應急預防措施，一旦發生突水時，對水流深度、水壓、流量、流速、溫度、水質、夾雜物等參數進行探測，以及視頻信號遠程顯示，為地面控制和指揮中心提供在線監測井下各工作面、各水平、主要巷道的水情變化，為指揮準確判斷出水位置和決策提供技術支持。

（3）井下設備和人員無線定位功能以及通信調度

在搶險時，井下設備和入井人員無線定位，調度通信系統也是重要環節，系統具有人員監測、管理功能。建立與地面現代公眾無線通信技術平臺并網，提高井下無線通信裝備的技術水平，使井下無線通信裝備能同步于地面現代無線通信技術。以上井下硬件和通信網絡需要適用于井下突水時工作環境狀況，并能在浸水和巷道排水退水后迅速恢復通信功能。

（4）電力配電防水耐水壓

現代化的礦井生產的每一個環節均離不開機電設備，井下的主要動力依靠地面提供的動力配電，因此，提高井下抗水災能力，有賴于對井下排水的動力電纜和電控系統進行防水處理和實現潛水、耐水壓供電。該項技術措施的建立和完善，對受水患威脅的大水礦井尤其重要。

（5）主排水設備狀態信息監控功能和故障診斷功能，遠程控制運行

對排水設備的狀態進行監測。排水設備在運行過程中會出現磨損、振動、噪聲、溫升、潤滑介質失效損失，電機的電流、電壓、溫度、絕緣等參數變化情況，以及管路的水流壓力、流量，水質和攜帶雜質等參數的監測，各運行狀態數據通過各型傳感器采集后，通過GPRS無線傳輸到遠程監測管理平臺進行數據分析處理，實現在線的設備狀態監測。

對電器、機械部分故障特性進行詳細的分類匯總，故障診斷系統數據庫服務器對各項采集數據實時工況進行分析、處理，以便更為全面的掌握設備運行參數，向運維人員提出故障情況及處理決策意見，并通過顯示器顯示出來，相關數據也可同時通過環網或是無線網絡發送至相關人員處，以方便運維人員及時掌握故障數據和處理策略。

（6）主排水設備快速搶險排水復產

礦用離心水泵兩棲運行，便于大水礦井形成連續排水能力，一旦發生透水，在泵房進水或被淹的情況下，避免主排水系統崩潰，喪失排水能力，延緩或避免淹井事故。通過對礦井主排水系統潛水技術改造，可有效避免水患帶來的嚴重安全隱患和損失，減少因出水造成的停產甚至淹面或淹井，為穩產高產做好堅實的技術支撐。

TD76

B

1671-0711（2015）09-0059-02

（2015-05-21）