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空间分布无规律,一旦发生透水,其来势迅猛,破坏性强甚至极强。老空水多为酸性水并具有腐蚀性,但也有含有诸如硫化氢等有害气体的老空水。
老空水事故约占总水害事故的80%以上,因此,在矿井水文地质类型划分中,老空水分布状况作为类型划分的一个重要指标。
(3)矿井涌水量。考虑矿井正常涌水量和最大涌水量。我国西北地区矿井涌水量明显偏小,因而分类表中西北地区矿井涌水量界线值不同于其它地区。
(4)矿井突水量。含水层或含水体中的水突破隔水体而突然进入采掘系统空间的水量,往往造成灾害,因此,将突水量作为分类指标之一。
(5)开采受水害影响程度。主要根据矿井是否经常突水,以及突水的频率和突水量的大小进行分类。
(6)防治水工作难易程度。主要根据防治水工作工程量及经济效益等进行分类。如果投入的防治水工程量太大,经济效益差,目前就不宜开采,待将来科技进步了再进行安全高效开采。
根据以上分类依据,把矿井水文地质类型划分为简单、中等、复杂和极复杂四种类型。
记者:为什么《煤矿防治水规定》加大了对煤矿违反规定的处罚力度?
董:《煤矿防治水规定》第九章罚则共十一条,具体而详细的规定了对各种违犯《规定》条款的惩处办法。与1986年原煤炭部颁布的《煤矿防治水工作条例》比较,惩处力度明显加大。制订罚则和加大处罚力度的主要目的是:
1、使煤矿企业、矿井更加重视防治水工作,建立健全防治水岗位责任制、水害防治技术管理制度,水害预测预报制度和水害隐患排查治理制度,做到防治水工作任务明确,责任清楚。
2、使《规定》与前期颁布的有关安全生产法律、法规能够更好的衔接和协调。
3、为煤矿安全监察机构与煤矿安全监管部门的安全执法工作提供依据。
记者:煤科总院西安研究院的煤矿防治水技术优势?
董:煤科总院西安研究院是煤矿防治水技术的专业研究机构,依托水文地质研究所、电法勘探研究所、物探仪器研究所、地震勘探研究所、钻探研究所和工程地质研究所等专业研究所在煤矿防治水领域形成集水害探测、水情监测、水文地质条件试验与评价、煤矿水灾治理一体化技术。经过40多年的发展,煤科总院西安研究院生产的全液压坑道探放水钻机、巷道掘进超前直流电法探测仪、工作面顶底板含水性探测的音频电穿透仪、地下水位远程监测仪等在各大水矿区和主要煤炭生产基地得到普遍应用和推广。水文地质研究所经过承担两期工业性试验、联合国资助项目及国家科技攻关项目等而形成和完善的带压开采技术、采区多阶段联合放水试验技术、水化学与同位素测试技术、采场突水预测及评价技术在煤矿安全生产中发挥了积极作用,成为中国煤矿企业防治水的主流和实用技术。目前,各专业研究所在不断发展和完善现有防治水技术的基础上,结合不同煤矿的实际情况,继续朝着精细化、实用化和高效性方向发展。针对煤矿主要水害类型,从地面到井下、从采区到工作面,发展多元化的矿井水害探测、评价、治理、监测技术,力争在煤矿防治水技术实践中取得新的突破。
记者:近年来,煤科总院西安研究院取得了哪些重大科研成果?
董:近年来,西安研究院紧紧围绕矿井水害探测和治理技术,结合一些煤矿企业的具体水害问题,开展了大量的研究工作,取得了一些有较大影响的研究成果,为各类煤矿的防治水工作起到了明显的科技支撑作用。
在巷道掘进超前探测方面,研制开发成一套可有效探测掘进工作面前方60~100m(最远达118m)含导水异常体的直流电法仪及资料解释软件,填补了我国矿井巷道超前探测预报含、导水构造的空白,为煤矿防治水工作提供了先进的探测手段,尤其对于大水矿区防治水具有重要的推广应用前景。
在导水陷落柱突水治理方面发展了快速封堵巷道、建造止水塞、切断突水水源的综合堵水技术;形成了以高密度电法、三维地震精细解释、瞬变电磁和定向钻探为组合技术的陷落柱综合探查技术;在快速封堵巷道和建造止水塞方面,形成了旋喷加固、充填升压、引流加固等多阶段综合注浆技术。
采场多阶段放水联合示踪试验技术为深受奥灰岩溶水困扰的下组煤开采矿井的水文地质条件评价,即含水层富水性分区、不同含水层之间水力联系通道的确定等问题的最终解决乃至矿井防治水方案的形成奠定了良好的基础。
许多煤矿深受老空水害的严重困扰,安全生产工作举步维艰,我院电法所工程技术人员应用瞬变电磁方法开展了大量的探测和研究工作,积累了丰富的老空水探测经验,同时,我院钻探所研制的全液压坑道钻机在老空积水探放方面发挥了积极的作用,特别是定向钻进工艺与技术的采用,解决了疏放老空水的技术难题,为煤矿井下老空水防治提供了强大的技术支撑手段。
记者:近年来,煤科总院西安院是如何推广这些重大科研成果的?
董:煤科总院西安研究院的一些重大科技成果通过如下途径向国内煤矿企业进行推广:
1、建立新技术推广应用示范基地。
在我院防治水技术产业的形成和发展过程中,几个主要的大水矿区起到了关键作用。一些重大科技成果的研发和立项的依据就是各典型矿区一些共性的问题。我们在几个关键技术的研发过程中,始终没有脱离开煤矿生产的具体实际,包括每一个技术细节都在不断地强调与现场实际的紧密结合。应该说,这些重大技术成果的取得凝结着西安研究院技术专家与有关煤矿生产一线工程技术人员的心血和汗水,有关重点煤矿企业是我院新技术孵化和推广示范基地。
2、建立和利用新技术交流平台及时推广科技成果。
根据国内煤炭行业技术交流和推广活动的总体安排,我院每年年初提出新技术交流活动安排,如2007北方十省和南方八省防治水技术研讨会、2009青岛全国煤矿防治水技术研讨会、西部国际煤炭大会等。
西安研究院是中国煤炭学会煤田地质专业委员会和中国煤炭工业劳动保护科学技术学会矿井水害防治专业委员会的挂靠单位,通过各专业委员会在学术年会上举办的学术交流活动,西安研究院的技术和产品信息会得到及时发布。
西安研究院非常重视信息化系统建设,2010年全新的网页已经面世,西安研究院希望通过不断更新网页内容,向社会各界及时传递煤矿防治水技术及产品的最新信息,努力通过我们的工作为煤矿企业做好技术服务工作。西安研究院是《煤田地质与勘探》期刊的主办单位,我们鼓励广大工程技术人员积极撰写科技论文,在包括期刊在内的相关专业刊物上,探讨和交流防治水技术难题和成果,这也是我们进行技术成果推广的一种形式。
3、加强营销团队建设,促进技术交流和技术成果推广工作。
长期以来,西安研究院与国内煤矿企业建立广泛的联系,在不断解决煤矿生产过程中遇到的防治水技术难题的过程中,形成了一支技术交流团队。具体地讲,通过各专业研究所技术人员的技术服务,将煤矿生产一线遇到的技术难题及时地反馈到西安研究院,我们不定期地组织院内不同领域的专家开展技术讨论,形成统一意见,再将这些意见及时传递到煤矿企业。因此,通过技术咨询和技术服务带动技术交流和技术推广工作,在此基础上逐渐形成了一支日臻成熟的新技术营销团队,为西安研究院防治水技术产业的发展和壮大做出了突出贡献。
记者:近年来,煤科总院西安研究院在防治水工作中,有哪些典型工程案例及其发挥的作用?
董:近年来,西安研究院完成的防治水工程案例很多,现列举其中几个较典型的:
1、继河北邢台东庞矿下组煤9103工作面奥灰承压水上安全回采以后,2006~2007年,东庞矿委托西安研究院承担下组煤9201工作面奥灰承压水上采煤的防治水技术咨询工作,西安研究院具体承担9201工作面防治水工程设计及为期一年的现场技术指导,在东庞矿周边同样面临奥灰水威胁的小煤矿普遍发生突水或淹井事故的情况下,采用我院提出的综合防治水技术路线,实现了安全回采。
2、西安研究院在河南神火集团新庄煤矿继2002~2003年开展-600m水平放水试验进行防治水工程技术咨询工作解放受水威胁的煤炭资源以后,2006~2007年该矿又委托西安研究院进行-700m水平放水试验对该水平防治水技术方案进行综合研究,目前,这一水文地质试验成果正在指导新庄矿井下安全生产。
3、在受奥灰突水威胁的邢台、峰峰矿区的大型突水淹井事故中,西安研究院始终把抢险救灾作为第一要务,2003年邢台东庞突水淹井、2004峰峰牛儿庄突水淹井、2009年峰峰九龙矿突水后,西安研究院工程技术专家均在第一时间赶赴现场,积极研究抢险救灾方案,上述受灾矿井的堵水工程均是在西安研究院专家精心编制设计的基础上完成的,为这些矿井快速恢复矿井生产做出了巨大贡献,西安研究院这种急现场所急快速反应的举动受到煤矿生产单位的高度赞扬。
记者:煤科总院西安研究院的“十二五”及今后科研重点和科研方向?
董:我国即将进入第十二个五年计划(简称“十二五”)的发展阶段,煤矿防治水工作也将进入一个新的发展时期。应该说,伴随着我国煤炭工业的高速发展,制约煤矿高效生产的一些防治水技术问题日益凸显,需要我们在“十二五”期间很好地加以研究和解决,比较突出的问题表现在如下几个方面:
1、通过对煤矿水害事故的统计分析,老空水害事故仍然作为发生次数最多、死亡人数最多、损失最大、影响恶劣的一类水害事故,扼制老空透水是今后相当长一段时期煤矿防治水工作的重中之重。做好老空水防治工作除了贯彻好新颁布的《煤矿防治水规定》外,发展实用、有效的物探技术以及做好井下的超前预测工作尤为重要。在这里,在不同矿井、不同物探方法物性特征的对比分析的基础上形成老空水探测的技术组合是今后一个主要的发展方向。
2、华北聚煤区许多矿区(井)普遍发育岩溶陷落柱,对煤矿安全生产带来了巨大的影响,一些发生突水淹井的陷落柱是在掘进或回采过程中才被发现的。虽然在陷落柱定点探测方面取得了一定的进展,但是,针对矿井、采区等大尺度范围内陷落柱探查仍然没有多少实质性突破,应该说,陷落柱探测及导水性研究至今还是一个重大的技术缺陷,这一技术问题可以说是今后重点研究方向。
3、在一些开展带压开采的矿区,煤层底板薄层灰岩的注浆改造技术是一种受到普遍重视的实用技术,已经成为肥城、永城、焦作、邢台等矿区在奥灰高承压水上开采下组煤的主要防治水技术。但是,随着这一技术的广泛推广和应用,也发现存在施工效率低、缺乏有效的工程效果检测手段等问题,主要表现在一些开展注浆改造的工作面仍然发生了突水,甚至发生600~800m3/h的大型突水。因此,注浆工艺、注浆孔优化、浆液配比、注浆效果检测手段等方面研究是深化注浆改造技术的重要方向。
记者:煤科总院西安研究院可以帮助煤矿在防治水等方面解决哪些问题?
董:煤科总院西安研究院可以帮助煤矿企业解决如下方面的防治水问题:
1、为煤矿企业编制中、长期防治水规划。
通过分析煤矿以往地质、水文地质工作中所积累的资料,对矿井水文地质条件开展整体研究,在此基础上,查找矿井生产中存在的主要水文地质问题,结合矿井未来采掘接续计划,对各个阶段的防治水工程做出合理设计和安排。
2、为矿井水文地质补充勘探工程进行总体设计和技术服务。
煤矿水害发生的一个主要原因是矿井水文地质勘探程度不足,导致水文地质条件不清,因此,水文地质补充勘探工程是随着矿井不断延伸而经常开展的一项工作,对煤矿防治水工作具有重要意义。近年来,煤科总院西安研究院已在兖州兴隆庄、东滩、鲍店,山西霍州干河,河北金牛能源股份有限公司邢台矿等煤矿承担矿井水文地质补充勘探工程设计、施工、监理等技术服务和技术咨询工作。
3、受淹矿井注浆堵水快速恢复矿井生产技术服务。
煤科总院西安研究院近年来先后完成了邢台东庞矿、峰峰牛儿庄矿、峰峰九龙矿等受淹矿井注浆工程设计、施工技术指导等,为快速恢复煤矿生产起到了重要作用。经过多年实践,煅炼和造就了一支集突水水源快速分析、突水通道快速探测的专家队伍,能够根据突水淹井事故的具体情况,在较短时间内,迅速拿出一个可行的堵水注浆方案,帮助煤矿快速恢复生产。
4、掘进工作面顶底板岩体含水异常体探测技术服务。
我院电法勘探研究所专门承担巷道前方、回采工作面顶底板岩体含导水性探测技术服务,其中包括老空水探测等。近年来,电法所业务范围不断扩大,不仅深入晋、陕、蒙、冀、豫、皖等矿区,还延伸到东北、新疆、南方等地区。
煤矿的需求,就是我们的任务。煤矿有什么技术难题提出来,西安研究院都可以及时解决好。
记者:煤矿水害防治专业委员会、煤田地质专业委员会挂靠在煤科总院西安研究院,如何充分发挥专业技术人员的积极性,提高技术水平,整合全国资源,协调一致,攻克技术难题,解决基层实际问题,并充分利用《煤田地质与勘探》杂志发表学术论文,开展学术交流,提升技术和管理水平?
董:煤科总院西安研究院是中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会和中国煤炭学会煤田地质专业委员会的挂靠单位,按照专业委员会活动章程,根据煤矿防治水技术的阶段性特点和企业在某一时期的技术需求,确定好主题后,举办反映这一主题的学术年会,如2007年我们在新疆乌鲁木齐举办了以“安全高效煤矿地质保障技术及应用”为主题的学术年会。
《煤田地质与勘探》是反映煤炭地质与勘探等的新技术发展水平与现状的重要学术期刊,其中每期都刊载多篇反映煤矿防治水技术装备、工程实例、问题探讨、煤矿排水诱发的环境问题、煤矿水灾治理技术、矿井水文地质条件研究、矿井涌水量计算等方面的科技文献,是煤矿水文地质工作者及其相关专业技术人员进行技术交流的平台。我院一直十分重视《煤田地质与勘探》期刊的建设和发展工作。为了提高刊物质量,近年来,由国家科学出版社出版。今后,我们将继续发挥《煤田地质与勘探》这一平台的优势,更好地为广大煤矿水文地质工作者提供防治水新技术、新工艺、新方法交流的机会。
总之,我们要充分利用两个专业委员会学术年会的机会,同时办好《煤田地质与勘探》,使其成为煤矿企业与科研院所之间信息交流的平台,以此为基础,整合国内现有资源,进一步推动煤矿防治水技术创新工作,更好地为煤矿企业解决生产实际问题,为煤炭工业可持续发展做出应有的贡献。
记者:煤科总院西安研究院是国家安全生产技术保障体系矿山水灾事故预防与鉴定分析中心,是国家矿山救援中心矿山水害防治救援中心研究分中心,您对煤矿水害事故救援的建议?
董:我曾经讲过,煤矿水害重在预防,我们宁可把有限的资金花在预防上,也不愿意花在救援上,救灾实在是迫不得已而为之的下策。当然,一旦水灾事故发生了,首先我们应该正确面对和科学施救;其次,我们一定要从水灾事故中汲取教训,使同类事故不再发生,后者才是我想真正强调的。煤矿发生突(透)水淹井后,首要的任务是进行排水,为营救井下被困矿工赢得宝贵的时间。在进行抢险排水的同时,一定要对矿井突水水源、导水通道做出分析,为治理方案设计提供技术依据。估算积水量及分析井下涌水与其它水源之间的水力联系也是抢险救援工作的一个重要方面,这将直接决定着排水进度。应该说,国内各排水站装备无论从扬程和排水量上讲,基本能够满足现场需要,抢险排水工作的最大问题是缺少更多的可以布设排水设备巷道,尤其是对于一些乡镇和地方煤矿,在这种情况下,快速施工地面大直径救援孔显得非常重要。因此,应该进一步发展适合不同地层特点的大直径钻探设备和钻探机具,改进和提高现有防治水救灾装备的整体水平。