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地测防水
牢记安全职责、实施科学治水 全面提升矿井老空水防治工作水平
发布人:煤矿安全网    浏览:   发布时间: 2019-07-22   稿件来源:煤矿安全网

中煤华晋集团有限公司(以下简称中煤华晋)于2011年9月8日成立,是中国中煤能源集团有限公司核心骨干企业,属中央企业;现有矿井4座,设计生产能力1420万吨/年,其中生产矿井3座,公示生产能力1020万吨/年,基建矿井1座(设计大发体育娱乐生产能力400万吨/年),项目开工手续已获批准,目前正在施工准备。

中煤华晋3座生产矿井分别为王家岭矿、崖坪矿、韩咀矿,位于河东煤田乡宁矿区西南部,井田边界相邻,均为资源整合矿井,先后于2014年、2015年、2016年投产,全部实现了当年投产,当年达产。现开采二叠系下统山西组2号煤层,平均煤厚6.1m,区内构造相对简单,褶曲、挠曲和断层发育,但影响采区划分和工作面布置的大构造较少,未见火成岩和陷落柱;主要含水层有第四系含水层、石炭—二叠系砂岩裂隙含水层、石炭系岩溶裂隙含水层以及奥陶系岩溶裂隙含水层,根据地质勘查成果和开采实践,主要水害威胁为小窑老空水。

王家岭矿井田南部(约7.5km2)、崖坪矿井田东部(约8.1km2)和韩咀矿全井田(25.2245km2)范围内老窑、小煤矿开采历史悠久,破坏严重,采空分布错踪复杂、杂乱无序,有巷道、柱式、短壁、分层、全层等各式采空,防治水任务十分艰巨。2010年3月28日,在建的王家岭矿发生特别重大透水事故大发体育娱乐就是三期工程施工中遇到小窑巷道造成的。

中煤华晋成立后,上下齐心,痛定思痛,深刻吸取事故教训,确定了“查清水患,科学根治”、“水患不除、矿无宁日、老空水害是可防可控可治”的工作理念,不折不扣的执行国家和地方各项防治水政策,充分借鉴兄弟单位防治水工作经验,从制度、机构、人员、投入、装备、素质、现场管理等方面全面对标,建立健全了适合我公司实际情况的防治水管理体系,有效治理了老空水害,迅速扭转了防治水工作的被动局面,保证了安全生产。2015年7月,在国家安监总局组织的全国煤矿大发体育娱乐水害防治现场会上我公司做为5家水害治理先进单位之一进行了经验交流。近几年来,我们以经验为起点,精益求精,科学治水,防治水工作迈上了新台阶。现将我公司防治水主要做法汇报如下:

1.高度重视防治水工作

老空水害防治关键不在技术问题,而是认识和管理问题。我们做到了凡是防治水需要的人员很快能到位,防治水制度与现场脱节的立即能得到修改,防治水资金需要投入的一分不少、一刻不拖,没有一个管理人员觉得防治水工作影响了生产而违章指挥的,现场作业人员做到了一旦出现可疑立即报告、停产撤人。要做到这些,首先是提高政治站位,公司、矿党政一把手站到“讲政治”的高度重视防治水工作,确实把水害防治摆在企业安全生产首要位置之一。二是充分发挥总工程师技术决策权,防治水要求就是绝对命令,就是高压线,通过严要求,强考核,做到了坚决落实,不打折扣。三是各级、各专业管理人员协同配合,齐抓共管。

大发体育娱乐2.机构、人员设置到位

公司及各矿均成立了以党政一把手为组长,副职为副组长的防治水领导机构,各矿均配了防治水专职副总工程师,专门防治水机构设在地测部门,防治水副总工程师均为地质专业、本科以上原始学历、高级工程师以上职称,地测科长原始学历均在大专以上、工程师以上职称,配备了24名专职防治水技术人员,技术人员年龄、学历、工作经验等结构合理,组建了99人的专业防治水队伍,探放水工全部做到持证上岗,具备独立完成采掘工作面钻探等工作能力,防治水队伍实现了标准化、专业化管理。

3.制度建设到位

我们建立了以企业主要负责人为第一责任人,总工程师为技术负责人的防治水管理体系。建立健全了水害防治岗位责任制、水害防治技术管理制度、煤矿防治水基础资料模板等32项管理制度。在严格按照相关规定进行探放水达到要求后,我们又给防治水加了一把安全锁----短探,制定了《短探补充规定》,要求掘进工作面每天检修班必须采用专用钻机短探,每次不少于6个短探钻孔,单次有效探测距离不小于15m,同时对短探设计、施工、验收、成果分析大发体育娱乐利用等各个环节作了具体规定。

4.投入到位

八年以来,我们累计完成矿井防治水专项投入达4.5亿元(不含在建矿井),年均投入5625万元。

大发体育娱乐(1)配备了先进、高效、满足工作需要的探放水设备,购买ZYW-1200型(8台)、ZYW-2000型(1台)、ZLJ4000D型(1台)、ZDY1200S型(2台)、ZDY1900S型(2台)、ZYWL4000型(1台)、ZYJ1280型(6台)等钻进能力大于200m的钻机共21台,12台ZQJC1-180矿用短探钻机,矿井地质探测仪和全方位水文探测仪各1台;委托中煤科工集团西安煤科院等行业标杆队伍采用直流电法、瞬变电磁、音频电透、槽波、无线电坑透方法等进行井下超前物探。

(2)全方位进行矿区隐蔽致灾因素勘查,查清老空区分布条件。对矿区南部及东南部54平方公里的小窑采掘活动区域及其造成的隐蔽致灾因素拉网式调查,对查出的17个封闭不良小窑井口全部按规定重新回填封堵,切断了地表水与小窑井筒之间的直接联系,每旬进行一次小煤窑巡查,雨季等特殊时段加大巡查频次,发现异常及时处理。持续不断专人负责问探并采取有偿措施大发体育娱乐,每年都能收集到有价值的小窑资料。

大发体育娱乐投入6891.8万元完成了各矿井首采区和接续采区89.3723平方公里(约占矿区面积的53%)的地面综合物探探查(三维地震+瞬变电磁),并对21.44平方公里的物探成果进行精细解释与研究。投入6263.9万元完成了矿井水文地质补充勘查和小窑采空区地面钻探验证。施工各类钻孔154个,钻探工程量83593m,其中采空区验证孔25个,钻探工程量8853m,地质孔110个,钻探工程量63531m,水文孔19个,钻探工程量11209m,补充勘查控制面积约90平方公里(约占矿区面积的53%)。地面补勘和综合物探覆盖面积已至少满足未来20年的生产需要。

完成了矿区的地形航测及地形地质图修编,摸清了地表水分布、流向、库存情况及小窑采空造成的地表塌陷、滑坡、地裂缝分布。

5.强化现场管理

时刻摸清水情水害是我们防治水现场管理永恒的主题。重点把握关键时段、关键区域、关键环节,突出小窑老空水预防治理是我们防治水现场管理重中之重;紧紧围绕技术保障、现场执行、安全监管体系建设,形成安全、生产、技术良性互动、相互监督保障机制。

一是加强水患排查治理力度。认真排查治理矿井及其周边受威胁的水害隐患,重点包括采掘工作面是否接近小煤矿或老窑破坏区、采掘区域老窑开采范围及积水状况是否清楚、采掘工作面是否落实“有掘必探,有采必探”规定、是否执行允许掘进(停掘)通知单制度、物探异常区是否进行强钻探验证等。对查出的水害隐患按危险程度大小,分类制定整改计划措施,做到责任、措施、资金、期限和预案“五落实”。

二是坚持开展“日排查、周分析、旬评价、月总结、季通报、年考核”工作机制,形成“个人无违章、班组无三违、区队无隐患、矿井无事故”良性循环。区队、矿井严格按照工作机制、管理流程、时间节点,对采掘进度、水情水害进行排查、分析评价,制定措施、落实责任、全程跟踪、闭合管理。

三是严格执行“有掘必探、有采必探”探放水规定,坚持“物探先行、化探跟进、钻探验证、长短结合、探掘分离”原则查明采掘工作面水害情况。受小窑老空水威胁区域,除了分析老空的空间位置、积水量和水压、划定“三区”(安全区、警戒区、危险区)管理外,专门采取防止小窑老巷漏探、误探针对性措施,实行全方位、立体探测。建立探放水施工现场视频监控管理系统。

对于回采工作面内和距掘进巷道30m内探测到的小窑巷道只要具备条件的,均及时揭露、修复,派专业技术人员进入探查,测准位置、断面等情况,及时组织排出积水,并按标准封闭。

四是严格执行探放水作业优先机制。在安排各类生产计划的同时,首先安排探放水计划,所有采掘工程施工前必须完成探放水工作并确认安全签字移交程序,在开拓、掘进、回采及排水设施安装等设计、规程大发体育娱乐和措施编制中,必须有地测部门审查意见,做到优先介入、全程跟踪。

五是细化标准、提升管理、保证质量。为了保证探放水规定真正落实到现场,从设计、施工、现场管理、工程验收、资料提交、效果验证等严格规范:探放水设计由矿地测部门编制、矿总工程师组织审查后方可实施;探放水作业实行挂牌施工、通知单界定管理,每次探水结束后,施工单位只有收到允许掘进通知单,履行安全确认签字移交程序后方可恢复掘进;工程验收严格实行“谁验收、谁签字、谁负责”制度,确保零漏洞、零失误、零缺陷。

八年来,我们累计完成井下掘进工作面超前物探1412次,钻探56.8万m;回采工作面超前物探:电透10.49km,槽波19.32km,直流电测深3.4km,瞬变电磁4.28km,钻探验证19.1万m;在不计算自有探放水人员工资的情况下,井下探放水投入达10438.572万元,年均1491.22万元,吨煤探放水费用2.06元。有计划疏放小窑老空水114.3万m3、自身采空区积水53.1万m3;2018年,我公司施工超前钻探14.8392万m,疏放小窑老空水49.8923万m3,自身采空区积水3.2806万m3。

6.注重科研,加大新装备、新技术应用

我们以问题为导向,完成了多项水害防治研究课题,其中《高精度地质模型及重大危险源预警系统研究》、《王家岭煤矿充水条件与底板水害预测评价综合研究》分别获煤炭工业协会科技进步一等奖、二等奖。

(1)科研攻关,优化钻探设计

我们认为,目前老空水害防治没有更好的办法,只有认认真真、规规矩矩、实实在在的打好钻,但实践中,受装备性能、施工条件等限制,钻孔轨迹与设计存在偏差,甚至误差很大,会造成盲区,虽然我们初期采用钻孔内窥仪测量孔斜、孔深,加强钻孔施工参数验证,但由于探放水工作频繁,人工分析对比工作量大、耗时长、效率低、可视化程度差,不能够准确分析实际打钻情况,为此,我们与北京龙软科技公司合作开发了矿井掘进超前探测保障系统,实现了将矿用钻孔轨迹测量仪硬件设备与龙软煤矿地理信息系统软件相融合,建设了一套从超前探设计全参数标准化一键成图->超前探钻孔轨迹采集与管理->任意超前位自动剖切->剖切面盲区分析大发体育娱乐扫描及扫盲钻孔反演设计->二三维一体化展示,提高了矿井掘进超前探工程的工作效率和成果质量。

图1 系统自动生成的超前探设计五种图示意图

大发体育娱乐图2 超前位置任意剖切示意图

大发体育娱乐图3 钻孔轨迹、巷道、煤层顶板、老空区三维示意图

(2)引进新技术、新装备,加快老空水疏放速度

韩咀矿32101主运巷于2017年6月掘进(上山掘进)至411m停掘探放水,迎头施工探查钻孔21个(工程量1113 m)钻孔放水量平均约40m³/h,为加大探水量,在迎头左帮又开了钻场,施工钻孔48个(工程量2182 m),虽然出水钻孔有变化,但出水量没有增加,由于断面限制,已无法再增加钻孔。至2018年7月,由于有动态水源补给,13个月水位从10m才下降至8m,一直不能掘进,据此,我们经过再三调研,决定在煤层底板施工长距离定向钻孔,实施远距离、高精度、大流量引流掘进工作面前方的老空水。2018年7月第一个定向钻孔开钻(位于北横贯钻场),施工至526.4m孔深时钻孔出水,初始涌水量为134m³/h,截至2018年12月,钻孔水量衰减至零,该孔共放水85232m³,该孔出水10天后,32101主运巷迎头钻场钻孔涌水量骤减至0.3m³/h,水位下降到1m以下,恢复了掘进。2018年11月我们又陆续施工了五个定向钻孔,截至2019年5月8日,通过定向钻孔已累计疏放老空水21.6万m³,大幅缩短了掘进工作面老空积水的疏放时间。截止2019年4月底,32101主运巷已安全掘进1100m,剩余200m(平距)贯通,水害已基本得到控制。

图4未施工定向钻孔前老空水分布图

大发体育娱乐图5第一个定向钻孔平面轨迹示意图

大发体育娱乐地面钻孔验证采空区工程量大,孔位布置受地形影响大,见空后判清是否积水十分困难,通过定向钻在32101工作面的成功使用,给我们新的启发,我们拟利用定向钻机施工距离长并可沿主孔开分支的特点,结合引进、研发孔内窥视、物探等技术,用于区域水害的探测和防治。

7.提升防治水人员素质

我们通过组织标准、规定宣贯,定期培训、专题培训等多种形式来提高防治水相关人员和生产一线员工业务素质。

印刷了《防治水相关规定汇编》、《地测防治水管理制度》、《煤矿防治水专项技术管理体系》等小册子,做到人手一册。人人配备了岗位防治水应知应会卡,简明扼要标识透水征兆、应急措施。通过“一日一题,一月一考”的形式对防治水技术人员和生产一线职工进行培训学习,使职工进一步精通地测防治水工作的相关要求,确保了各项技术措施能够落实到现场。八年来共组织防治水专项培训1500人次。

图6 防治水小册子


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