煤礦提升水害應急救援能力的技術途徑研究

句世偉

（山西省朔州市應急救援隊，山西 朔州 036025）

自2005 年至2020 年，我國煤礦重大水害事故造成了較高的人員死亡和嚴重的財產損失。2020 年11月11日，山西朔州茂華萬通源煤業發生透水事故，造成井下5 位礦工失去生命。隨著我國煤礦防治水工作的逐步完善以及煤礦水害應急預案的實施，全國煤礦水害事故發生率和死亡人數都呈逐年下降趨勢。以茂華萬通源煤業為案例，結合其水患特征，對水害事故應急預案進行分析，提出了該礦提高水害應急救援能力的技術途徑[1-2]。

1 礦井水文特征

1.1 工程概況

山西朔州平魯區茂華萬通源煤業有限公司礦井位于朔州市平魯區井坪鎮南，由原山西晉能二鋪煤業有限公司、原山西朔州萬通源二鋪煤業有限公司和原山西朔州萬通源安太堡煤業有限公司重組整合而成，整合后井田面積為15.400 9 km2，可采儲量9676 萬t，生產能力210 萬t/a，礦井服務年限32.9 a，礦井正常涌水量45 m3/h，井田內煤層自然發火期為8～10 個月。礦井現主采4#和10#煤層，開采水平為+1235 m，綜采放頂煤采煤工藝。

1.2 煤礦水患特征分析

萬通源煤業在整合之前，井田范圍內已經對2#煤層和10#煤層進行了部分回采（包括淺部小窯），采空區煤層回采后頂板垮落，導水裂隙帶溝通含水層（地表水），使采空區含有大量積水。通過對以往礦井生產資料調查可知，該井田2#煤層采空區積水區20 處，積水量541 538 m3，10#煤層采空區積水區2 處，積水量383 m3。從采空區積水區相關數據可知，開采范圍內積水嚴重，在開采10#煤層時必須要做好防治水措施，防止突水事故的發生；同時應該加急煤礦水害應急體系和水害應急預案建設，提升煤礦水害應急救援能力。

2 煤礦水害應急體系的建設

煤礦水害發生具有速度快、破壞性大等特點。因此，煤礦水害應急體系的建設是煤礦應急預案的先決條件，是發生水害事故后進行應急救援的硬件措施，有著至關重要的作用。根據對萬通源煤業水害分析可知，老空水對煤礦開采威脅嚴重，針對此情況建設了煤礦水害應急體系，可有效提升水害應急救援能力。

2.1 排放水系統

礦井正常涌水量45 m3/h，最大涌水量95 m3/h。井下主排水泵房、主副水倉設置在大巷車場北側，主、副水倉容積分別為700 m3、500 m3，總有效容積1200 m3，能容納礦井6 h 的正常涌水量。主水泵房裝設有3 臺MD155-30×5 型離心式水泵，其中1臺工作，1 臺備用，1 臺檢修，配套防爆電動機功率為110 kW。主排水管敷設兩趟Φ194 mm×6 mm鋼管，通過副斜井將水排出地面，主排水泵實現了雙回路供電。礦井編制有年度防治水計劃，并認真組織實施。

2.2 安全避險系統

2.2.1 監測監控系統

礦井安裝1 套KJ95N 型煤礦綜合監控系統。該系統主要是用來監控礦井上下各類安全、生產參數及電力參數，匯接管理多個安全與生產子系統，實現對信息共享和局部環節的自動化控制，為煤礦綜合自動化系統的重要部分。

2.2.2 人員定位系統

人員定位系統采用1 套KJ725（A）型井下人員定位管理系統，系統采用UWB 精確定位與WiFi相結合的方式進行定位，不僅能夠進行精確定位，還可以進行WiFi 信號的覆蓋以及WiFi 橋接。系統信號覆蓋距離達數百米，精度達到厘米級。系統同時具有全面視頻聯動、三維地圖展示、下發文字轉語音等功能，搭配使用的智能電源能夠實現8 h 以上的待機，并且擁有遠程供電、就地重啟等功能。精確人員定位管理系統的正式啟用，實現了生產系統智能調度、應急處置快速響應、重大災害超前預警，為礦井安全生產提供了強有力的智能支撐。

2.2.3 壓風系統

空壓機房安有2 臺SRC-250SAG 型雙螺桿空壓機，功率180 kW，配套4 m3立式風包。壓風管路采用DN159×4.5 mm 和兩DN89×4 mm 無縫鋼管，在主斜井通風行人巷、警戒人員地點、人員疏散地點等均設置1 組煤礦用ZYJ（C）型壓風自救器。

2.2.4 供水施救系統

供水施救水源為地面靜壓清水池，水源為生活飲用水，水質達到飲用標準。供水施救管路與消防灑水管路共用，在地面設有轉換閥門可進行切換，后生活水源通過靜壓水池、管路、閥門、供水施救設備到達井下各地點供被困人員飲用。在主斜井通風行人巷、警戒人員地點、人員疏散地點等均設置1 組KGS-2 型礦井供水施救裝置。供水施救裝置與壓風自救裝置聯合布置，為避險人員供水或提供營養液。

2.2.5 通信聯絡系統

礦井采用KTJ104 數字程控調度電話交換機用于煤礦調度通信系統，擔負井上下生產協調、行政管理和重要場所的通信任務。礦井在調度中心機房安裝KT62 型礦用無線通信系統主機一套，地面工業廣場及井下安裝有礦用無線基站，信號覆蓋井上所有辦公場所及井下所有區域，可滿足生產協調及調度應急指揮需要。選用一套KTK113 型礦用智能網絡音頻廣播系統，井下共安裝有31 臺語音廣播，當出現緊急情況時，可根據事先設定預案指揮人員進行有序撤離。

2.2.6 緊急避險系統

礦井在井下集中膠帶大巷與集中軌道大巷之間設有可容納100 人的永久避難硐室一個，9101工作面兩順槽400 m 處各設一個臨時避難硐室。避難硐室可以為幸存人員提供一個安全的避難空間，給搶救時間起緩沖作用，有效減少災害帶來的人員傷亡。

3 煤礦水害應急預案

礦井水害事故發生后，必須要按事先制定的水害應急預案進行搶險救災，將水害事故的損失降低到最小。

3.1 水害后的緊急處置

（1）發生煤礦水害后，通知煤礦主要領導，并以煤礦領導和科研力量為核心成立搶險救援小組，迅速組織開展搶險救援工作，向上級部門通報事故情況，并尋求援助。

（2）通過與井下作業人員聯系和井下定位系統，確定被困人員數量及安全問題，做好被困人員及其家屬的安撫工作，通過供水施救系統和風壓系統向被困人員輸送飲用水及新鮮空氣。

（3）根據煤礦地質資料及井下人員描述，對礦井突水情況作出判斷，并通過相應的儀器分析突水水源與突水范圍。立即通知泵房人員加強主排水泵房排水，降低水倉水位，以爭取較長的緩沖時間。

（4）水害事故救援時間長、難度大，應根據井下水害情況與被困人員位置，迅速制定救援路線，調集專業隊伍和裝備進行施救，在地面隨時配備醫療人員與設備。

（5）在保證被困人員安全的情況下，科學治理與排水。

3.2 現場作業人員的自救與互救

（1）現場作業人員發現涌水后，立即開啟排水泵進行排水，并及時通知隊長及相鄰工作面工作人員；跟班隊長帶領現場人員按照避災線路撤離，并告知調度中心避災行走路線和目的地。

（2）撤退時要服從命令，沿規定避災路線出井；行進中，必須抓緊支架，防止被礦石和木料撞傷。

（3）若水害事故水源為老空積水時，在撤離時還需要戴好自救器，防止有毒氣體對人員造成中毒或窒息。

（4）若出路被水隔斷，必須迅速轉移至井下最高位置臨時躲避，并發出求救信號等待援救。

3.3 現場應急演練

結合萬通源煤業生產實際，現場作業人員的自救與互救情況，以該煤礦9101 綜采工作面發生水害事故為例，進行了水害事故的應急救援演練。

（1）當9101 工作面發生水害事故后，現場作業人員利用通信設備通知跟班隊長以及相鄰9103工作面的作業人員；隊長初步分析水害事故情況，若水害事故較小，利用就近通信設備通知調度中心，然后按以下逃生路線迅速撤離到地面。

① 9101 綜采工作面→9101 膠帶順槽→采區軌道巷→集中軌道巷→通風行人斜巷→主斜井→地面。

② 9101 綜采工作面→9101 軌道順槽→9101軌道順槽聯絡巷→采區軌道巷→集中軌道巷→副斜井→地面。

（2）假如水害事故較大，撤退路線被切斷，應該盡可能前往位于9101 進風巷的移動救生艙或者位于集中軌道巷（中央變電所旁邊）的永久避難室，等待救援。

（3）地面調度中心接到通知后立即聯系煤礦礦長以及防治水總工，通知上級單位和相鄰煤礦。在礦長和總工的帶領下迅速組織應急救援小組，首先判斷井下作業人員安全問題，如果井下作業人員安全撤離，應立即研討排水救險工作，恢復礦山正常生產；如果井下存在被困人員，應爭取盡快開展井下救援工作，在地面準備好醫療人員，積極救治井下被困人員。

（4）如果水害過大，煤礦無法獨立排水救險或井下被困人員救治工作存在困難，應立即向相關人員申請援助。

4 結論

本文通過萬通源煤業水患分析，對如何提升萬通源煤業水害應急救援能力進行了深入研究，主要結論如下：（1）必須掌握煤礦水患特點，針對性制定防災救援方案。（2）必須做好煤礦應急救援體系建設，是提升水害應急救援能力的前提與硬件基礎。（3）必須做好水害應急預案，井下作業人員必須明確應急預案中逃生路線以及避險系統，并組織作業人員對應急預案和救援方案進行學習，并加強應急救援演練，加強水害應急救援能力。