在我國許多老礦區(qū)的淺部,老采空區(qū)(包括被淹沒的井巷)星羅棋布,且其中充滿大量積水,它們大多積水范圍不明,連通復(fù)雜,水量大,酸性強(qiáng),水壓高。若現(xiàn)在生產(chǎn)井巷接近或崩落帶達(dá)到老采空區(qū),便會造成突水,給人民的生命財產(chǎn)帶來巨大的危害,且酸性老窯水的存在直接損害周圍的環(huán)境,開采的機(jī)械設(shè)備及工作人員的身體健康。
1、老窯水及其水源
老窯水是指在已采掘的舊巷及空硐內(nèi)含有的大量積水,又稱為老空水。
老窯水依然參與著地下水系統(tǒng)的循環(huán),主要來自大氣降水,部分來源于地下水常年累月地滲透積聚;另外礦區(qū)臨近地帶的河湖在某些特定條件下也可以大規(guī)模瞬時補(bǔ)給老窯水??偟膩碚f,老窯水充水水源有以下幾種形式:一是只有通過大氣降水地表滲透補(bǔ)給而聚集形成的;二是與地表水體、地下含水層或儲導(dǎo)水?dāng)嗔褞в兴β?lián)系的,一旦勾通,老窯采空區(qū)壓力變化,這些水可能補(bǔ)給;三是與臨近其它老窯水體有水力聯(lián)系的。
2 、老窯、老空水的充水特征
我國煤礦開采歷史悠久,許多礦區(qū)淺部都有廢棄的老窯,礦井范圍內(nèi)也分布有廢棄了的采空區(qū)。
大部分廢棄的老窯沒有留下較為詳細(xì)的地質(zhì)開采資料,其開采邊界、分布范圍、積水空間均不清楚,甚至很不清楚。必須做到及時收集小煤窯開采位置,或詢問當(dāng)?shù)乩瞎と嗽谛∶焊G工作過的,然后經(jīng)過井下鉆探驗證,最后經(jīng)過地面巡查準(zhǔn)確判斷出小煤窯的位置及開采范圍及開采標(biāo)高。巷道在開采前就要求我們在施工中必須堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原則,全面落實日常探放水工作。
廢棄的老窯、老空積水后便形成老窯、老空水,它們象小型水庫一樣,分布于生產(chǎn)礦井周邊,對礦井安全生產(chǎn)威脅很大,因此我們必須了解老窯、老空積水充水的特征。老窯、老空積水的充水特征如下:
2.1 、老窯、老空水積存于生產(chǎn)、開拓水平周圍,雖然水量不是很大,一般不會造成淹井事故,但水量集中、來勢兇猛,一旦掘透隔水層予以揭露,就會以“有壓管道流”形式突然潰出,迅猛異常,具有很大的沖擊力和破壞力,同時伴有大量煤(石)塊、炭泥涌出而堵塞巷道,對人身安全危害極大。
2.2 、因開采圖件的缺失,老窯、老空積水區(qū)的空間位置一般都很隱蔽,形狀很不規(guī)則,深度和層位不一,大小各異。既有連成一片,較易探明的較大積水區(qū),也有深入腹地孤立存在,很難用鉆探查找的較小積水區(qū)。老窯、老空積水區(qū)的位置、深度不易準(zhǔn)確確定。
2.3 、有的老窯、老空積水補(bǔ)給缺乏,是一坑死水,有的可以得到大氣降水的補(bǔ)給,并以泉的形式排泄,有的相鄰老窯、老空中的水可能相互連通。沒有補(bǔ)給水源的老窯、老空水,短期內(nèi)即可排干,但當(dāng)老窯、老空水突然潰入礦井,而且與地表水連通或者因暴雨中大量雨水注入老窯、老空滲入井下時,則可造成淹井事故。如2007年8月17日山東新泰華源煤礦“8?7”潰水事故,死亡172人,是建國以來的最大一起煤礦透水事故。事故原因是當(dāng)?shù)剡B降大暴雨,導(dǎo)致紫汶河水暴漲并漫溢,沖毀了約65m紫汶河河岸,東部河床被沖毀發(fā)生潰口,洪水進(jìn)入西部沙坑后潰入華源煤礦井下,造成礦井被淹,透水量多達(dá)1260萬m3之多。
2.4 、由于老窯、老空中煤層及頂、底板巖層中黃鐵礦的氧化作用,老窯、老空水可能形成酸性的強(qiáng)腐蝕水,對礦山機(jī)械、電氣設(shè)備破壞大,特別是那些頂、底板磷酸鹽巖類較少而以砂頁巖為主,交替循環(huán)條件較差的老窯、老空水更易形成強(qiáng)酸性地下水。老窯、老空水的化學(xué)成分很復(fù)雜,主要取決于老窯、老空水的補(bǔ)給、排泄條件,老窯、老空水的深度,老窯、老空所開采煤層的煤質(zhì)及頂、底板巖性和氣候條件。老窯、老空積水之所以呈酸性,一般均為黃鐵礦氧化所致。在煤層開采以前,處于還原條件下的黃鐵礦,是比較穩(wěn)定的礦物,但在煤層開采后,老窯、老空中的這些黃鐵礦將會遇到溶有氧氣的水,從而使黃鐵礦被氧化,而且老窯、老空積水的氧化條件不同,黃鐵礦氧化的結(jié)果也不同。這種水質(zhì)特征可以作為突水后判斷水源的一個主要標(biāo)志。
2.5 、老窯、老空積水除了突然潰入礦井外,在采區(qū)接近老窯、老空時,老窯、老空水也會以淋水、滲水、滴水等形式進(jìn)入礦井。一旦誤穿隔水層就會造成淹井事故。
2.6 、老窯、老空水突水過程中瞬時的大量涌出,能量大,攜帶煤塊和石塊,甚至炭泥,有時還可能會有大量的有毒、有害氣體,危及工人生命安全。
3 、老窯、老空積水水害原因
通過對老窯、老空積水事故的分析,發(fā)現(xiàn)造成這類事故的主要原因有如下幾個方面:
3.1 、水文地質(zhì)情況不清。有些井田范圍內(nèi)水文地質(zhì)情況不清楚、資料不全,對老窯、老空水心中無數(shù),就盲目開采或采掘;有的積水巷道位置測量有誤或資料遺漏;有的知道有水源,但對其賦存狀態(tài)及補(bǔ)給關(guān)系不清楚;有的對老窯、老空分布較廣的地區(qū),對水源位置、水情不清卻盲目掘進(jìn),結(jié)果釀成突水事故。如1998年5月15日內(nèi)蒙古赤峰市碾坊鄉(xiāng)第三煤礦“5?5”透水事故,即為地質(zhì)資料不清,老塘位置及積水情況不清時,工人在打眼放炮時將積水老塘打透,導(dǎo)致透水發(fā)生,死亡17人,直接經(jīng)濟(jì)損失150多萬元。
3.2 、沒有樹立“安全第一、預(yù)防為主”的思想,沒有堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原則。有些企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)或業(yè)主和作業(yè)人員存在僥幸心理,也有人圖省事、怕麻煩,更有甚者嚴(yán)重超強(qiáng)度、超能力亂采濫挖,不惜采掉礦界煤柱(隔水煤柱),結(jié)果造成抽、冒透水事故。如2005年8月7日13時,廣東省梅川市大興煤礦發(fā)生特別重大透水事故,造成121人死亡,直接經(jīng)濟(jì)損失4700多萬元。事故的直接原因就是超強(qiáng)度、超能力違規(guī)開采,34個采煤工作面、12個掘進(jìn)工作面同時作業(yè),致使-290m水平至-180m水平防隔水煤柱抽冒,導(dǎo)通了-180m水平至+262m水平的水淹區(qū)(積水區(qū)),水淹區(qū)積水大量潰入礦井以下,導(dǎo)致事故發(fā)生。
3.3 、煤礦職工技術(shù)素質(zhì)差,安全意識淡薄。有的礦井發(fā)生突水事故前已有明顯的征兆,但職工安全意識淡薄或經(jīng)驗不足,沒有引起業(yè)主和職工的足夠重視和采取相應(yīng)的措施,更有甚者為了趕工期趕進(jìn)度,作業(yè)人員過度集中作業(yè)。如2010年3月28日山西王家?guī)X特大透水事故,就是基建礦井在施工中存在著嚴(yán)重違規(guī)違章行為。該礦井下施工的201012工作面的回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面探放水措施不落實,工作面出現(xiàn)透水征兆后未按規(guī)定及時撤人和采取有效的應(yīng)對措施掘進(jìn)導(dǎo)通采空區(qū)積水,致使+583m水平以下巷道被淹,153人被困,幸好經(jīng)過八天八夜的抽水救援,4月5日成功救出115人,38名工人遇難。
3.4 、許多礦井周圍大量的小煤窯給礦井防排水帶來許多困難。有的在礦井保安煤柱、防水煤柱上采煤,有的與大礦采通,一到雨季山洪暴發(fā),山洪從小煤窯灌入井下,使礦井造成透水事故。如1989年6月20日貴州遵義煤礦三號井“6?0”透水事故,造成11人死亡。位于三號井29-Ⅱ采區(qū)南西方向的陳家灣煤窯,由于不執(zhí)行協(xié)議和法院裁決,把原劃定的28m隔離煤柱偷采去27m,形成了容積9840m3的采空區(qū),為大量積水創(chuàng)造了條件,為這起事故的發(fā)生埋下了禍根。
4 、老窯、老空積水事故的預(yù)防措施
從近幾年來,特別是2005年水害事故的統(tǒng)計分析看(見2005全國煤礦水害特大以上事故情況表),老窯、老空水事故在透水事故中占第一位。老窯、老空水事故發(fā)生的原因有:不能真正地嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦防治水規(guī)定》;缺乏水文地質(zhì)及防治水工作人員,對地質(zhì)情況不清楚;煤礦職工安全技術(shù)素質(zhì)不高,亂采濫挖(掘)等。因此,對老窯、老空水害應(yīng)遵循預(yù)防為主、防治并舉的原則,必須采取如下具體的預(yù)防措施:
4.1 、必須嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦防治水規(guī)定》,必須堅決貫徹執(zhí)行“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原則,嚴(yán)格落實“防、堵、疏、排、截”的綜合治理措施,必須制定切合實際的探放水措施。對需要排除的積水,必須預(yù)先排出。魯能煤礦近幾年成功地探出老窯、老空積水無數(shù)次,其中重要的一條就是堅持了探放水的十六字方針,落實了探放水的五字綜合治理措施,在此基礎(chǔ)上切實貫徹了“逢掘必探”的原則,較之原先“逢煤必探”更進(jìn)了一步。
4.2 、必須配備從事水文地質(zhì)及防治水工作的專業(yè)技術(shù)人員,真正加強(qiáng)水文地質(zhì)工作,做好防治水的基礎(chǔ)工作。對礦井水文地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查研究,用鉆探或物探技術(shù)等手段查清礦井充水水源和涌水通道,明確劃出積水區(qū)域,編制好完整的水文地質(zhì)資料,做到心中有數(shù)。
4.3 、建立健全防治水管理制度,需要審批的,必須嚴(yán)格按程序進(jìn)行審批,必須認(rèn)真執(zhí)行相關(guān)的管理制度。
4.4 、除了配備從事水文地質(zhì)和防治水工作人員外,還必須對全員強(qiáng)化安全及技術(shù)培訓(xùn),真正掌握透水前的各種預(yù)兆及其規(guī)律,并掌握發(fā)生透水事故時的避災(zāi)路線和方法。
4.5 、對礦井周圍的水患情況進(jìn)行認(rèn)真地摸底排查,定期收集、調(diào)查和核對相鄰礦井和廢棄的老窯、老空情況,及時填繪采掘工程平面圖。接近積水區(qū)域掘進(jìn)前必須編制探放水設(shè)計,堅持“有疑必探、先探后掘”的探放水原則,采取切實可行的措施。
4.6 、嚴(yán)禁超層越界開采,嚴(yán)禁開采礦井防隔水煤柱,認(rèn)真制定雨季“三防”具體措施并認(rèn)真組織實施,建立完善的井下排水系統(tǒng)。
5 、結(jié)語
煤礦井下生產(chǎn)必須加強(qiáng)突水風(fēng)險預(yù)控的管理,應(yīng)堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則,落實“防、堵、疏、排、截”的綜合治理措施,必須深刻認(rèn)識到生產(chǎn)是動態(tài)的,生產(chǎn)條件是不斷變化的,各種復(fù)雜情況不斷出現(xiàn),不安全因素伴隨而生,必須要對事故致因有一個充分的認(rèn)識,嚴(yán)格做好老窯、老空積水的防治措施,有效地避免老窯、老空積水對礦井安全生產(chǎn)的不利影響,進(jìn)一步合理地開采煤炭資源,提高礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
我們每年都應(yīng)該進(jìn)行建筑消防設(shè)施檢測電氣消防檢測