礦井井下水害事故應急救援研究

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。對礦井水害進行預防并對采取合理的事故應急救援技術方案對礦井生產安全及降低水害事故損失具有重要意義。根據井下水害發生情況，確定最佳的排水方式、排水設備并快速完成設備安全、運行，可實現水害快速救援。以山西某礦為工程實例，對礦井應急救援系統應用情況進行簡單闡述。研究成果為礦井水害應急救援工作開展可提供一定參考。

關鍵詞：煤炭開采;水害;應急救援;排水設備

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，現階段水害已成為煤礦開采中的主要災害之一[1]。

根據有關研究結果，我國煤炭資源儲量中約有1/5受水害影響，其中內蒙古駱駝山礦、山西王家嶺礦出現的嚴重透水事故造成嚴重的人員傷亡及財產損失[2-3]。因此，根據礦井開采煤炭賦存條件、水文地質條件采取針對性水害防治以及水災應急救援對提升礦井生產安全具有重要意義。

1 礦井水害應急救援體系構建

1.1 構建原則

水害不僅影響煤炭開采安全而且會污染礦區環境，當煤礦井下出現水害后即應根據水害以及井下情況制定針對性應急救援預案，并根據已有救援設備、材料等情況對預警救援預案進行動態修正。優化后的方案可形成有效的井下積水排水方案，通過物質、設備、動力供應等方面協調，切實保證應急救援體系高效運行。當井下出現水害時應根據受災情況制定合理應急救援預案，對救援人員、救援設備及物質等進行科學調配，方可實現最佳救援效果。

應急救援工作應根據井下受災情況，對應急救援設備、救援人員分工等均應體現出現實性;采用的應急救援系統方案應簡單、明了，清楚的反應救援現場實際情況。

1.2 應急救援系統框架

當井下出現水害事故需要應急救援后，應首先掌握井下情況，如掌握井下巷道布置、水害發生位置、水害發生原因、以及突水水源等，從而根據掌握情況制定應急救援方案。應急救援應對救援人員分工、后勤保障、設備選擇及運輸等環節進行安全，其中救援設備運輸、安裝工作應高效進行，從而為救援工作開展贏取時間。

礦山應急救援體框架應包括有水害救援決策、排水設備安設、井下水量監測，在排水設備安裝前應對井下水量進行仿真分析，從而確定排水設備最佳安設位置，提高排水效率，并掌握各種排水設備性能。通過編制排水設備安裝、拆除作業規程，設備維護、保養措施方可應對井下突水情況。礦井井下出現突水后，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突水事故后，井下未存在被困人員，采用排水方式進行應急救援具體為：安裝功率為1600kW大功率排水水泵，設備排水流量在800m3/h、揚程最大為500m，排水系統總重量達到80t，現場應用后取得顯著的救援效果;

2 突水應急救援決策系統框架

2.1 系統設計

通過構建礦井井下突水應急救援決策系統可為應急救援人員制定合理的救援方案提供指導建議。因此，決策系統應具備科學、快速、精準特點，便于給救援人員提供直觀的水災險情變化情況及時調整人員分工。應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。設備運輸、存儲應能滿應急救援需求，能夠快速調用設備。

2.2 決策系統組成

根據礦井應急救援決策系統功能組成可細分為礦井資料管理、礦井地圖、排水方案以及應急救援設備管理等方面。礦井應急救援決策系統應具備有設備選型、排水設計、災情動態顯示等，系統的各個功能即可獨立運行又可相互配合，為礦井水害應急救援制定正確決策提供指導。

2.2.1 井下水害災情顯示

采用的災情顯示系統可為應急救援人員提供直觀數據及畫面，為應急救援人員提供井下巷道、采面布置情況，排水、通風等機電設備位置以及水文地質信息，掌握井下水害發生點位置以及突水量、原因，便于為后續的應急救援工作開展提供指導。

2.2.2 排水設計

排水設計是整個水害應急救援決策系統中的重要部分，排水設計應依據決策系統功能并結合以往經驗、井下水位地質條件以及水害情況進行，通過相關救援專家指導，為排水系統設計提供科學指導，以便為人員科學部署、救援指令的科學制定提供建議。

3 工程實例分析

3.1 工程概況

山西某礦所采煤田地質條件復雜、煤層埋深較深、構造發育，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、數量多，給礦井水害預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方案、構建地區排水系統為礦井水害應急救援提供了良好條件。

3.2 排水系統設確定及決策系統

若井下出現水害時通過在決策系統內輸入下述參數即可自動形成應急救援預案，具體參數為：突水發生點位置、突水量、排水泵及排水管路排水能力、各段排水管路尺寸、轉彎點數、通風情況、坡度等。應急救援預案形成后，通過計算機模擬分析即可對形成的預案根據現場情況進行修正，在對排水能力進行校對，最終形成適應井下情況的應急排水救援方案。

3.3 排水設備運行工況監測

排水設備運行后應通過布置監測系統掌握排水設備運行情況。通過布置監測傳感器可實現對水泵軸承溫度、電動機溫度、轉速、電流、電壓、功率，排水泵流量、是否漏水等參數。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，并可監測排水水泵的揚程。

3.4 排水設備快速安裝

（a）排水設備安裝示意圖? ? ? ? ? （b）排水設備監控示意圖

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

3.5 決策診斷系統

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

4 結束語

水害是煤礦安全生產面臨的安全隱患，當井下出現突水事故時應急救援是搶救被困人員以及減少礦井損失的重要舉措。排水系統是應急救援主要方面，在礦井應急救援開展時應制定切實可行的方案及預期救援目標，具體可通過網格化、集中化管理，提高排水方案制定效率及針對性，從而使得應急救援工作開展更為規范，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損失。

參考文獻：

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

[2]許建軍.煤礦水害應急預案在應急救援中的重要性[J].內蒙古煤炭經濟，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月畢業于東北大學，安全工程專業，本科，助理工程師。