礦井井下水害事故應(yīng)急救援研究

摘 要：隨著礦井采掘深度增加，煤炭在回采過程中受到水害影響更為突出。對礦井水害進行預(yù)防并對采取合理的事故應(yīng)急救援技術(shù)方案對礦井生產(chǎn)安全及降低水害事故損失具有重要意義。根據(jù)井下水害發(fā)生情況，確定最佳的排水方式、排水設(shè)備并快速完成設(shè)備安全、運行，可實現(xiàn)水害快速救援。以山西某礦為工程實例，對礦井應(yīng)急救援系統(tǒng)應(yīng)用情況進行簡單闡述。研究成果為礦井水害應(yīng)急救援工作開展可提供一定參考。

關(guān)鍵詞：煤炭開采;水害;應(yīng)急救援;排水設(shè)備

0 引言

隨著礦井開采深度的不斷增加，在煤炭回采過程中受到水害影響更為明顯，現(xiàn)階段水害已成為煤礦開采中的主要災(zāi)害之一[1]。

根據(jù)有關(guān)研究結(jié)果，我國煤炭資源儲量中約有1/5受水害影響，其中內(nèi)蒙古駱駝山礦、山西王家?guī)X礦出現(xiàn)的嚴重透水事故造成嚴重的人員傷亡及財產(chǎn)損失[2-3]。因此，根據(jù)礦井開采煤炭賦存條件、水文地質(zhì)條件采取針對性水害防治以及水災(zāi)應(yīng)急救援對提升礦井生產(chǎn)安全具有重要意義。

1 礦井水害應(yīng)急救援體系構(gòu)建

1.1 構(gòu)建原則

水害不僅影響煤炭開采安全而且會污染礦區(qū)環(huán)境，當(dāng)煤礦井下出現(xiàn)水害后即應(yīng)根據(jù)水害以及井下情況制定針對性應(yīng)急救援預(yù)案，并根據(jù)已有救援設(shè)備、材料等情況對預(yù)警救援預(yù)案進行動態(tài)修正。優(yōu)化后的方案可形成有效的井下積水排水方案，通過物質(zhì)、設(shè)備、動力供應(yīng)等方面協(xié)調(diào)，切實保證應(yīng)急救援體系高效運行。當(dāng)井下出現(xiàn)水害時應(yīng)根據(jù)受災(zāi)情況制定合理應(yīng)急救援預(yù)案，對救援人員、救援設(shè)備及物質(zhì)等進行科學(xué)調(diào)配，方可實現(xiàn)最佳救援效果。

應(yīng)急救援工作應(yīng)根據(jù)井下受災(zāi)情況，對應(yīng)急救援設(shè)備、救援人員分工等均應(yīng)體現(xiàn)出現(xiàn)實性;采用的應(yīng)急救援系統(tǒng)方案應(yīng)簡單、明了，清楚的反應(yīng)救援現(xiàn)場實際情況。

1.2 應(yīng)急救援系統(tǒng)框架

當(dāng)井下出現(xiàn)水害事故需要應(yīng)急救援后，應(yīng)首先掌握井下情況，如掌握井下巷道布置、水害發(fā)生位置、水害發(fā)生原因、以及突水水源等，從而根據(jù)掌握情況制定應(yīng)急救援方案。應(yīng)急救援應(yīng)對救援人員分工、后勤保障、設(shè)備選擇及運輸?shù)拳h(huán)節(jié)進行安全，其中救援設(shè)備運輸、安裝工作應(yīng)高效進行，從而為救援工作開展贏取時間。

礦山應(yīng)急救援體框架應(yīng)包括有水害救援決策、排水設(shè)備安設(shè)、井下水量監(jiān)測，在排水設(shè)備安裝前應(yīng)對井下水量進行仿真分析，從而確定排水設(shè)備最佳安設(shè)位置，提高排水效率，并掌握各種排水設(shè)備性能。通過編制排水設(shè)備安裝、拆除作業(yè)規(guī)程，設(shè)備維護、保養(yǎng)措施方可應(yīng)對井下突水情況。礦井井下出現(xiàn)突水后，首要各種即為排水、搜尋井下被困人員以及被困人員解救等。如河南某煤礦井下出現(xiàn)突水事故后，井下未存在被困人員，采用排水方式進行應(yīng)急救援具體為：安裝功率為1600kW大功率排水水泵，設(shè)備排水流量在800m3/h、揚程最大為500m，排水系統(tǒng)總重量達到80t，現(xiàn)場應(yīng)用后取得顯著的救援效果;

2 突水應(yīng)急救援決策系統(tǒng)框架

2.1 系統(tǒng)設(shè)計

通過構(gòu)建礦井井下突水應(yīng)急救援決策系統(tǒng)可為應(yīng)急救援人員制定合理的救援方案提供指導(dǎo)建議。因此，決策系統(tǒng)應(yīng)具備科學(xué)、快速、精準(zhǔn)特點，便于給救援人員提供直觀的水災(zāi)險情變化情況及時調(diào)整人員分工。應(yīng)急救援決策方案制定后，還需要通過模擬對方案可行性進行分析。設(shè)備運輸、存儲應(yīng)能滿應(yīng)急救援需求，能夠快速調(diào)用設(shè)備。

2.2 決策系統(tǒng)組成

根據(jù)礦井應(yīng)急救援決策系統(tǒng)功能組成可細分為礦井資料管理、礦井地圖、排水方案以及應(yīng)急救援設(shè)備管理等方面。礦井應(yīng)急救援決策系統(tǒng)應(yīng)具備有設(shè)備選型、排水設(shè)計、災(zāi)情動態(tài)顯示等，系統(tǒng)的各個功能即可獨立運行又可相互配合，為礦井水害應(yīng)急救援制定正確決策提供指導(dǎo)。

2.2.1 井下水害災(zāi)情顯示

采用的災(zāi)情顯示系統(tǒng)可為應(yīng)急救援人員提供直觀數(shù)據(jù)及畫面，為應(yīng)急救援人員提供井下巷道、采面布置情況，排水、通風(fēng)等機電設(shè)備位置以及水文地質(zhì)信息，掌握井下水害發(fā)生點位置以及突水量、原因，便于為后續(xù)的應(yīng)急救援工作開展提供指導(dǎo)。

2.2.2 排水設(shè)計

排水設(shè)計是整個水害應(yīng)急救援決策系統(tǒng)中的重要部分，排水設(shè)計應(yīng)依據(jù)決策系統(tǒng)功能并結(jié)合以往經(jīng)驗、井下水位地質(zhì)條件以及水害情況進行，通過相關(guān)救援專家指導(dǎo)，為排水系統(tǒng)設(shè)計提供科學(xué)指導(dǎo)，以便為人員科學(xué)部署、救援指令的科學(xué)制定提供建議。

3 工程實例分析

3.1 工程概況

山西某礦所采煤田地質(zhì)條件復(fù)雜、煤層埋深較深、構(gòu)造發(fā)育，在開采過程中受承壓水以及頂板裂隙水影響。所采煤田具有多年開采歷史，小煤窯分布范圍廣、數(shù)量多，給礦井水害預(yù)防工作帶來一定的影響。該礦通過對礦井水害因素進行綜合分析，采用采用快速排水技術(shù)方案、構(gòu)建地區(qū)排水系統(tǒng)為礦井水害應(yīng)急救援提供了良好條件。

3.2 排水系統(tǒng)設(shè)確定及決策系統(tǒng)

若井下出現(xiàn)水害時通過在決策系統(tǒng)內(nèi)輸入下述參數(shù)即可自動形成應(yīng)急救援預(yù)案，具體參數(shù)為：突水發(fā)生點位置、突水量、排水泵及排水管路排水能力、各段排水管路尺寸、轉(zhuǎn)彎點數(shù)、通風(fēng)情況、坡度等。應(yīng)急救援預(yù)案形成后，通過計算機模擬分析即可對形成的預(yù)案根據(jù)現(xiàn)場情況進行修正，在對排水能力進行校對，最終形成適應(yīng)井下情況的應(yīng)急排水救援方案。

3.3 排水設(shè)備運行工況監(jiān)測

排水設(shè)備運行后應(yīng)通過布置監(jiān)測系統(tǒng)掌握排水設(shè)備運行情況。通過布置監(jiān)測傳感器可實現(xiàn)對水泵軸承溫度、電動機溫度、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、功率，排水泵流量、是否漏水等參數(shù)。在排水水泵出口位置布置壓力表可對水泵是否正常運行進行判定，并可監(jiān)測排水水泵的揚程。

3.4 排水設(shè)備快速安裝

（a）排水設(shè)備安裝示意圖? ? ? ? ? （b）排水設(shè)備監(jiān)控示意圖

通過采用合理的技術(shù)即可實現(xiàn)大大型排水設(shè)備的快速安裝，對井下積水進行快速排出，具體排水設(shè)備快速安裝見圖1。

3.5 決策診斷系統(tǒng)

決策診斷系統(tǒng)運行見圖2所示，通過該系統(tǒng)即可監(jiān)視排水水泵運行情況，并對運行過程中出現(xiàn)的故障進行排查。

4 結(jié)束語

水害是煤礦安全生產(chǎn)面臨的安全隱患，當(dāng)井下出現(xiàn)突水事故時應(yīng)急救援是搶救被困人員以及減少礦井損失的重要舉措。排水系統(tǒng)是應(yīng)急救援主要方面，在礦井應(yīng)急救援開展時應(yīng)制定切實可行的方案及預(yù)期救援目標(biāo)，具體可通過網(wǎng)格化、集中化管理，提高排水方案制定效率及針對性，從而使得應(yīng)急救援工作開展更為規(guī)范，不僅可降低事故影響、縮短救援周期，而且可在一定程度上降低礦井人員傷亡及財產(chǎn)損失。

參考文獻：

[1]韓成基.礦井水災(zāi)事故的應(yīng)急救援分析[J].自動化應(yīng)用，2020（09）：153-154.

[2]許建軍.煤礦水害應(yīng)急預(yù)案在應(yīng)急救援中的重要性[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2017（11）：93-94.

[3]毛振西，毛小鷗.老空透水事故搶險救援方案與鉆孔救援探析[J].中國煤炭，2016，42（12）：122-124.

作者簡介：

李吉耀（1986- ），男，山西孝義人，2015年07月畢業(yè)于東北大學(xué)，安全工程專業(yè)，本科，助理工程師。