煤礦水害事故分析與防治對策研究

李芳瑋

(應急管理部信息研究院，北京市朝陽區，100029)

自我國垂直管理的煤礦安全監察體制建立以來，國務院和有關部門陸續出臺了一系列重大政策制度措施，煤礦安全生產形勢逐漸實現穩定好轉，特別是2015年以來，煤礦智能化建設逐步推進，煤礦機器人也在井下探索應用，煤礦基礎建設水平不斷提高，煤礦工人的工作環境持續改善[1]。據有關部門統計，2021年全國煤礦事故共發生91起、死亡178人，同比分別下降26%、21.9%。經過20多年的努力，煤礦安全生產狀況持續穩定好轉。而我國煤炭生產安全事故仍時有發生，特別是近3年來水害事故呈現抬頭趨勢，煤礦安全生產形勢依然嚴峻。筆者對2019-2021年全國礦井水害事故進行了調查和統計分析，目的是根據事故發生的特點，從注重預防、強化改進的角度，重點在技術、裝備、工藝、材料、科技管理等方面，總結分析水害事故特點規律、致災原因，分析預測同類事故發生的風險，并提出“十四五”期間在技術和管理方面防范事故發生的對策建議，旨在為國家制定能源和安全戰略性決策提供技術支撐。

1 事故統計與分析

1.1 2019-2021年全國煤礦水害事故情況

我國煤礦地質賦存條件較為復雜，是世界上遭受煤礦水害最嚴重的國家之一。根據國家礦山安全監察局統計，2008 年以來，煤礦水害事故起數逐年增加，至 2010 年達到峰值，但隨著國家煤炭產能政策的整體調控，煤礦企業進行了兼并重組并關閉不達標煤礦，使得煤礦水害事故發生情況顯著好轉[2-3]。2017-2021年間我國發生煤礦水害事故28起，死亡人數113人。2017-2021年煤礦水害事故統計如圖1所示。

圖1 2017-2021年煤礦水害事故統計

由圖1可看出近兩年我國煤礦水害事故起數和死亡人數一改以往持續減少的趨勢，相比往年顯著增加，特別是2021年發生的煤礦重大生產安全事故中以水害事故居多[4-6]。值得注意的是，近3年水害涉險事故不斷增加，且帶來很大的破壞性和較大的經濟損失，更應引起重視，本文將涉險事故(2019年以來)一并進行分析。

根據國家礦山安全監察局官方網站以及煤礦安全網公布的數據資料，2019-2021年，煤礦共發生水害重大事故3起，死亡54人；發生較大事故5起，死亡22人；發生一般事故7起，死亡9人；發生涉險事故12起。具體事故數和死亡人數統計見表1。

表1 2019-2021年煤礦水害事故數和死亡人數統計

1.2 水害事故的特征分析

(1)老空透水依然是近期水害事故的主要類型。2019-2021年的27起水害事故(含涉險事故)中，老空水為危險源的有9起，死亡51人，另外3起重大事故中有2起、5起較大事故中有3起事故的危險源為老空水。2019-2021年水害事故類型和死亡人數如圖2和圖3所示，由圖2可以看出，老空透水是水害的主要事故類型。

圖2 2019-2021年水害事故類型起數(含涉險事故)

圖3 2019-2021年水害事故死亡人數

由于存在著未知邊界、未知水量的采空區，使正在推進的工作面成為主要透水部位[7]。特別是掘進工作面老空水害頻繁，發生的直接原因是以往小煤窯都分布在淺部，因此遺留的采空區都位于現有基建礦井或生產礦井的上方，現掘進工作面有一部分處于頂水掘進狀態，在沒有探明老空積水區的情況下，直接將巷道掘進到老空積水區，造成突水。例如，2020年9月9日，廣西省環江縣下金煤礦進風巷上山掘進放炮后，巖柱變薄，老空積水突破巖柱發生透水，造成1人死亡；在山西萬通源煤業事故中，由于老空區積水邊界勘查不清、老空水“三線”標注不合理、礦井未按照相關規定進行探放水、未做到“三專兩探一撤”和“探掘分離”、對井田內老空區分布和積水范圍不掌握，在施工中造成透水事故，死亡5人。

(2)水害事故區域分布呈現新的特點。2019-2021年水害事故地區分布如圖4所示。由圖4可以看出，新疆、青海等省(區)水害事故凸顯；地質條件復雜的河南、四川、湖南等省水害事故占比也較大。2021年發生的4起煤礦水害事故中有3起發生在西北地區，這與當地的氣候和地質條件有關系，煤礦水害防范意識和措施還有待于提高。

圖4 2019-2021年水害事故地區分布

(3)事故救援難度普遍較大。根據國家礦山安監局的有關報道，在2021年的水害事故中，搶險救援均持續較長時間，事故救援難度普遍較大，比如新疆豐源煤礦事故歷時35 d，陜西郝家梁煤礦事故歷經37 d后才搜尋出5名遇難人員，四川大楓樹煤礦歷經30 d，仍未搜尋到遇險人員。

(4)洪水倒灌涉險事故突出。2019-2021年共發生洪水倒灌類事故7起，其中涉險事故5起，從地域上看，河南發生4起、四川發生2起、重慶發生1起。盡管未發生重大人身傷亡事故，但此類事故集中頻發還需引起足夠重視。

2 事故發生原因分析

2.1 水文地質條件不清

部分煤礦企業存在技術管理不規范、地質資料不全等問題，礦區周邊停產關閉的煤礦大都沒有留下相關圖紙、臺賬等水文地質資料，有的煤礦留下的資料與現場施工情況完全不一致。一些礦區水文地質勘探水平偏低、勘探工作嚴重不足。同時，由于隱蔽致災因素普查不落實，治理不重視，預測預報水平嚴重偏低，從而造成水害事故。在新疆豐源煤礦事故中，在隱蔽致災地質因素普查不到位、采區及周邊水文地質情況沒有完全掌握、相鄰煤礦老空積水情況不明的情況下，便將鄰近工作面劃為可采區域，導致事故發生；廣西環江下金煤礦開采歷史較長，采空區和老巷道較多，在沒有詳細掌握舊巷分布的情況下違法違規施工，導致透水事故發生；四川杉木樹煤礦發生事故前，礦井平均涌水量較大，且礦井周邊存在大量相鄰煤礦采(老)空水，采(老)空水范圍、積水量均未查清，并且未經過充分論證，仍將礦井水文地質類型劃分為中等，從而導致發生透水事故。

2.2 探放水措施落實不到位

《煤礦安全規程》和《煤礦防治水規定》(以下簡稱《規程》和《規定》)要求，對于采掘工作面受水害影響的礦井，應當堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則；對于水文地質條件復雜、極復雜的礦井，也做出了加強探放水措施的相關規定。由2019-2021年水害事故的分析發現，發生事故煤礦的掘進工作面大都沒有按照《規定》進行探放水，或者探放水的工程不夠。新疆豐源煤礦事故中，探放水設計照抄照搬，未按《規程》和《規定》的相關要求設計鉆孔，設計編制滯后于探放水作業，在施工中探放水與掘進同步進行，嚴重違反規定；廣西環江下金煤礦也存在類似情況，在設計中已經明確巷道掘進方向有采空區，且老空積水情況不明，《規定》中要求探水鉆孔要打到采空區，可在實際施工中并未打探水鉆孔。

2.3 物探代替鉆探致使探放水工程量不足

部分煤礦對“探”的理解發生很大偏差，他們將經過驗證的物探結果直接用于老空水探查。有的煤礦甚至用探煤鉆孔代替探水鉆孔，造成探放水鉆孔嚴重不足，引發水害事故。目前，國內外地球物理勘探設備在煤系地層中探查礦井水文地質條件尚無法達到生產要求的精度。如果將物探代替鉆探或部分代替鉆探將導致探水鉆孔工程量不足，漏掉對老空積水區的探查。山西長治西故縣煤業公司事故中，物探結果已經表明在發生事故的地點附近有低阻異常區域，懷疑有采空區存在，但該礦仍然組織施工，未通過鉆探等方法進行驗證，導致事故發生。

2.4 違法違規組織開采

在劃定礦界煤柱的情況下，為了擴大礦井儲量，采出更多的煤炭，一些企業特別是小煤礦非法開采煤柱，甚至越界盜采而進入采空區，導致水害事故發生。山西西故縣煤業公司事故中，在沒有編制相關設計、規程和安全技術措施的情況下，非法組織開采，而且采用巷道式采煤，以掘代采，嚴重違法違規；湖南源江山煤礦事故中，超深越界開采周邊煤礦的資源，通過篡改施工數據和圖紙等方式逃避檢查，隱瞞非法行為。另外，《規程》明確要求，礦井探放水工作應當使用專用鉆機、由專業人員和專職隊伍進行設計和施工，但研究發現有些煤礦不符合“三專”要求，并沒有配備探水專用鉆機，也沒有探放水專職人員和專業隊伍。

2.5 透水征兆重視不夠

通過分析2019-2021年水害事故還發現，有些事故在發生前已經出現透水征兆，但個別煤礦不夠重視以及專業人員結構不健全、不懂得相關征兆等原因，仍然組織生產導致事故發生。新疆豐源煤礦事故發生前，已經有技術人員發現淋水、短探孔出水、煤壁掛汗等典型透水征兆，但未引起足夠重視，依然組織生產，人員也沒有撤出，在掘進施工中導通老空水發生事故；陜西郝家梁煤礦在事故發生前也出現了架前漏矸，架后掉紅土塊等現象；青海柴達爾煤礦事故發生前也有征兆，工作面發生了多次冒頂，出現潰水、潰砂現象，工作面施工人員發現后向上級舉報，但礦方沒有理睬，仍組織生產，最終導致事故發生。

2.6 應對極端天氣能力薄弱

一些煤礦雨季“三防”措施落實不到位，防排水系統不完善。2021年河南省遭遇歷史罕見特大暴雨，發生嚴重洪澇災害，7月20日至28日接連發生4起涉險事故，大部分煤礦都未按規定配備防排水系統，排水設施配備不足。四川大楓樹煤礦特大暴雨后洪水倒灌，堵塞逃生通道，礦工未及時撤出；同時，事故也存在人為因素，事故發生前，相關責任人已經接到暴雨預警，但未通知值班人員，沒有執行停產撤人指令，違法違規組織入井進行抽水作業，導致2名水泵司機被困失聯。

3 安全、技術與管理問題分析

3.1 探測技術與裝備的準確性、實用性不夠

近年來我國礦井常用的水文地質物探設備的國產化率大大提高，采樣方法和數據處理方法也進一步完善，但探查精度和抗干擾能力并沒有提高。探查煤礦水情的準確性嚴重不足，導致探測結論存在誤導現象。目前國有大中型煤礦都建立了專門探水隊伍、購買了探水鉆機，開展頂板、底板和掘進工作面超前探水工作，對企業探查老空積水發揮了較大作用。但由于鉆探速度慢、工程量大、工期長，嚴重影響掘進速度，使得許多煤礦在急功近利的思想驅使下，不采用鉆探工程，或者偷工減料，減少鉆孔數量，使得探查老空積水的工程量不足。

3.2 礦井水害監測預警技術還不成熟

準確的水害預警不僅能為掘進工作面的工作人員提供逃生時間，還可以為身處礦井深處(例如暗斜井或下山掘進工作面)的工作人員提供逃生機會。但一直以來，我國對老空透水預警技術研究較少，沒有可靠的預警技術和設備，無法實現有效的預測預報。據調查和觀測，老空區水害實質上具有細微的前兆，例如存在微弱的滲流和硫化氫氣體等化學征兆，可以開展針對化學特點進行預警的相關理論和技術研究。

3.3 救援技術不規范、救援設備不配套

我國現有快速鉆進等救援裝備和設備費用較高，使用不便捷，一些大型救援設備因距離太遠，加上交通不便，不能及時到達災區，造成救災速度慢、效率低。地面大直徑救援鉆孔是煤礦事故救援的有效方式之一，但相關技術和裝備還需要進一步發展完善。現有水閘門因為不可移動，或因障礙物無法自動關閉而起不到作用。從近3年事故救援情況看，有些設備很少用或不用，在救援中未發揮應有的作用。

3.4 監管監察技術力量薄弱

由于煤礦事故多發，煤監部門采取了多種方法對煤礦、特別是對整合煤礦和發生傷亡事故的企業進行了監管，主要的監督方法是依據國家《規程》和《規定》，對煤礦防治水工程進行審批和監督，并委派專門人員駐礦盯守。但據調查，駐礦盯守人員大多沒有經過正規院校培養，沒有監管的技術能力，難以及時發現煤礦越界開采的弄虛作假行為。

4 事故防范的對策建議

4.1 加大對水文地質管理的監管監察力度

對于生產礦井，要進一步強化煤礦水文地質管理的基礎性工作，開展隱蔽性致災因素勘查，規范、完善水文地質圖紙和臺賬，加大監管監察力度，提高煤礦防治水基礎資料的準確性、完整性；對于整合煤礦，應嚴格根據其水文地質條件，合理準確地劃分煤礦水文地質類型，對水文地質條件中等及以上的煤礦，應請有資質的單位進行水害治理設計。各生產煤礦和在建煤礦要和相鄰煤礦保持業務聯系，定期和相鄰煤礦交換圖紙，保證資料及時更新，防止誤揭采礦積水區。

4.2 監督煤礦主體嚴格落實探放水措施

要針對轄區內水害狀況有針對性地開展監管監察工作，如防治水工程布置、程序、技術人員配置，探放水技術和設備等是否符合《規程》和《規定》中的要求。特別是防治水技術人員配置如果不符合要求，是否委托中間機構執行，探放水制度和應急預案是否有效，水害防治措施是否落實等。根據隱蔽致災因素普查的結果，實施水害可采區、緩采區、禁采區分區管理，嚴格落實“三專兩探一撤”措施，緩采區要組織編制探查設計，查明隱患，提出治理措施并經過論證后，才可將緩采區轉為可采區，對于采取措施后仍然無法保證施工安全的，要將該區域設為禁采區，禁止在該區域進行采掘施工。

4.3 研究制定應對極端天氣的防范技術措施

近3年洪水倒灌事故及涉險事故頻發，尤其是西北地區，要加強雨季防范洪水倒灌技術措施，要將可能與地表連接的地方封閉或采取相應措施，有效阻擋地表水涌入礦井。位于山區的煤礦，要注意防范暴雨引發的山體滑坡，應在危險區域設置堅實且有排水孔的墻。要嚴格按照《規程》規定設置水倉，配備足夠的水泵，嚴格落實三防工作，保證排水設備、供電裝置的穩定運行。同時要加強安全監察、氣象、國土、海洋等部門的協調聯動，建立和完善自然災害引發生產安全事故的預報、預警和預防機制。

4.4 加強防治水專業人才隊伍建設

在水文地質條件復雜、受老空水威脅的煤礦，應配備正規院校畢業的防治水技術人員或委托具備此類資質的機構為其進行防治水技術服務。建立防治水專業人員培訓制度，培養更多探放水專業技工，彌補我國目前探放水技術工人的不足，保障井下探放水工程質量。從事煤礦水害監管監察的工作人員應取得與煤礦防治水相關的工程師證，或正規院校畢業的學歷證明，同時還要附加煤礦防治水工作經驗證明，對專業技術人員不足的監管監察部門，應積極聘請專家，依靠專家的技術經驗開展相關監管監察工作。

4.5 不斷提高事故救援技術及裝備水平

進一步提高救援速度和效果，建立國家級水害救援中心和省級、市級和礦區級水害救援分中心，各分中心應能夠滿足《煤礦安全規程》對救援隊伍的要求。支助排水和救援設備研發機構和企業，支持新技術、新材料和新工藝應用，鼓勵性能可靠、使用輕便、經久耐用、拆裝方便的潛水泵等配套設備研發[8]。加強專職化和集中化救援隊伍建設，培養一批能夠操作先進救援設備、技術過硬的快速反應救援人才，組織省級、市級政府分管安全的領導干部和企業安全高管進行救援指揮技術培訓，掌握指揮設備運用和救援程序。