牢記安全職責(zé)、實(shí)施科學(xué)治水 全面提升礦井老空水防治工作水平
中煤華晉集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中煤華晉)于2011年9月8日成立，是中國(guó)中煤能源集團(tuán)有限公司核心骨干企業(yè)，屬中央企業(yè)；現(xiàn)有礦井4座，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1420萬(wàn)噸/年，其中生產(chǎn)礦井3座，公示生產(chǎn)能力1020萬(wàn)噸/年，基建礦井1座(設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力400萬(wàn)噸/年)，項(xiàng)目開(kāi)工手續(xù)已獲批準(zhǔn)，目前正在施工準(zhǔn)備。
中煤華晉3座生產(chǎn)礦井分別為王家?guī)X礦、崖坪礦、韓咀礦，位于河?xùn)|煤田鄉(xiāng)寧礦區(qū)西南部，井田邊界相鄰，均為資源整合礦井，先后于2014年、2015年、2016年投產(chǎn)，全部實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年投產(chǎn)，當(dāng)年達(dá)產(chǎn)?，F(xiàn)開(kāi)采二疊系下統(tǒng)山西組2號(hào)煤層，平均煤厚6.1m，區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，褶曲、撓曲和斷層發(fā)育，但影響采區(qū)劃分和工作面布置的大構(gòu)造較少，未見(jiàn)火成巖和陷落柱；主要含水層有第四系含水層、石炭—二疊系砂巖裂隙含水層、石炭系巖溶裂隙含水層以及奧陶系巖溶裂隙含水層，根據(jù)地質(zhì)勘查成果和開(kāi)采實(shí)踐，主要水害威脅為小窯老空水。
王家?guī)X礦井田南部(約7.5km2)、崖坪礦井田東部(約8.1km2)和韓咀礦全井田(25.2245km2)范圍內(nèi)老窯、小煤礦開(kāi)采歷史悠久，破壞嚴(yán)重，采空分布錯(cuò)蹤復(fù)雜、雜亂無(wú)序，有巷道、柱式、短壁、分層、全層等各式采空，防治水任務(wù)十分艱巨。2010年3月28日，在建的王家?guī)X礦發(fā)生特別重大透水事故就是三期工程施工中遇到小窯巷道造成的。
中煤華晉成立后，上下齊心，痛定思痛，深刻吸取事故教訓(xùn)，確定了“查清水患，科學(xué)根治”、“水患不除、礦無(wú)寧日、老空水害是可防可控可治”的工作理念，不折不扣的執(zhí)行國(guó)家和地方各項(xiàng)防治水政策，充分借鑒兄弟單位防治水工作經(jīng)驗(yàn)，從制度、機(jī)構(gòu)、人員、投入、裝備、素質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)管理等方面全面對(duì)標(biāo)，建立健全了適合我公司實(shí)際情況的防治水管理體系，有效治理了老空水害，迅速扭轉(zhuǎn)了防治水工作的被動(dòng)局面，保證了安全生產(chǎn)。2015年7月，在國(guó)家安監(jiān)總局組織的全國(guó)煤礦水害防治現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上我公司做為5家水害治理先進(jìn)單位之一進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)交流。近幾年來(lái)，我們以經(jīng)驗(yàn)為起點(diǎn)，精益求精，科學(xué)治水，防治水工作邁上了新臺(tái)階。現(xiàn)將我公司防治水主要做法匯報(bào)如下：
1.高度重視防治水工作
老空水害防治關(guān)鍵不在技術(shù)問(wèn)題，而是認(rèn)識(shí)和管理問(wèn)題。我們做到了凡是防治水需要的人員很快能到位，防治水制度與現(xiàn)場(chǎng)脫節(jié)的立即能得到修改，防治水資金需要投入的一分不少、一刻不拖，沒(méi)有一個(gè)管理人員覺(jué)得防治水工作影響了生產(chǎn)而違章指揮的，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員做到了一旦出現(xiàn)可疑立即報(bào)告、停產(chǎn)撤人。要做到這些，首先是提高政治站位，公司、礦黨政一把手站到“講政治”的高度重視防治水工作，確實(shí)把水害防治擺在企業(yè)安全生產(chǎn)首要位置之一。二是充分發(fā)揮總工程師技術(shù)決策權(quán)，防治水要求就是絕對(duì)命令，就是高壓線，通過(guò)嚴(yán)要求，強(qiáng)考核，做到了堅(jiān)決落實(shí)，不打折扣。三是各級(jí)、各專(zhuān)業(yè)管理人員協(xié)同配合，齊抓共管。
2.機(jī)構(gòu)、人員設(shè)置到位
公司及各礦均成立了以黨政一把手為組長(zhǎng)，副職為副組長(zhǎng)的防治水領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，各礦均配了防治水專(zhuān)職副總工程師，專(zhuān)門(mén)防治水機(jī)構(gòu)設(shè)在地測(cè)部門(mén)，防治水副總工程師均為地質(zhì)專(zhuān)業(yè)、本科以上原始學(xué)歷、高級(jí)工程師以上職稱(chēng)，地測(cè)科長(zhǎng)原始學(xué)歷均在大專(zhuān)以上、工程師以上職稱(chēng)，配備了24名專(zhuān)職防治水技術(shù)人員，技術(shù)人員年齡、學(xué)歷、工作經(jīng)驗(yàn)等結(jié)構(gòu)合理，組建了99人的專(zhuān)業(yè)防治水隊(duì)伍，探放水工全部做到持證上崗，具備獨(dú)立完成采掘工作面鉆探等工作能力，防治水隊(duì)伍實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、專(zhuān)業(yè)化管理。
3.制度建設(shè)到位
我們建立了以企業(yè)主要負(fù)責(zé)人為第一責(zé)任人，總工程師為技術(shù)負(fù)責(zé)人的防治水管理體系。建立健全了水害防治崗位責(zé)任制、水害防治技術(shù)管理制度、煤礦防治水基礎(chǔ)資料模板等32項(xiàng)管理制度。在嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行探放水達(dá)到要求后，我們又給防治水加了一把安全鎖----短探，制定了《短探補(bǔ)充規(guī)定》，要求掘進(jìn)工作面每天檢修班必須采用專(zhuān)用鉆機(jī)短探，每次不少于6個(gè)短探鉆孔，單次有效探測(cè)距離不小于15m，同時(shí)對(duì)短探設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、成果分析利用等各個(gè)環(huán)節(jié)作了具體規(guī)定。
4.投入到位
八年以來(lái)，我們累計(jì)完成礦井防治水專(zhuān)項(xiàng)投入達(dá)4.5億元(不含在建礦井)，年均投入5625萬(wàn)元。
(1)配備了先進(jìn)、高效、滿足工作需要的探放水設(shè)備，購(gòu)買(mǎi)ZYW-1200型(8臺(tái))、ZYW-2000型(1臺(tái))、ZLJ4000D型(1臺(tái))、ZDY1200S型(2臺(tái))、ZDY1900S型(2臺(tái))、ZYWL4000型(1臺(tái))、ZYJ1280型(6臺(tái))等鉆進(jìn)能力大于200m的鉆機(jī)共21臺(tái)，12臺(tái)ZQJC1-180礦用短探鉆機(jī)，礦井地質(zhì)探測(cè)儀和全方位水文探測(cè)儀各1臺(tái)；委托中煤科工集團(tuán)西安煤科院等行業(yè)標(biāo)桿隊(duì)伍采用直流電法、瞬變電磁、音頻電透、槽波、無(wú)線電坑透方法等進(jìn)行井下超前物探。
(2)全方位進(jìn)行礦區(qū)隱蔽致災(zāi)因素勘查，查清老空區(qū)分布條件。對(duì)礦區(qū)南部及東南部54平方公里的小窯采掘活動(dòng)區(qū)域及其造成的隱蔽致災(zāi)因素拉網(wǎng)式調(diào)查，對(duì)查出的17個(gè)封閉不良小窯井口全部按規(guī)定重新回填封堵，切斷了地表水與小窯井筒之間的直接聯(lián)系，每旬進(jìn)行一次小煤窯巡查，雨季等特殊時(shí)段加大巡查頻次，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。持續(xù)不斷專(zhuān)人負(fù)責(zé)問(wèn)探并采取有償措施，每年都能收集到有價(jià)值的小窯資料。
投入6891.8萬(wàn)元完成了各礦井首采區(qū)和接續(xù)采區(qū)89.3723平方公里(約占礦區(qū)面積的53%)的地面綜合物探探查(三維地震+瞬變電磁)，并對(duì)21.44平方公里的物探成果進(jìn)行精細(xì)解釋與研究。投入6263.9萬(wàn)元完成了礦井水文地質(zhì)補(bǔ)充勘查和小窯采空區(qū)地面鉆探驗(yàn)證。施工各類(lèi)鉆孔154個(gè)，鉆探工程量83593m，其中采空區(qū)驗(yàn)證孔25個(gè)，鉆探工程量8853m，地質(zhì)孔110個(gè)，鉆探工程量63531m，水文孔19個(gè)，鉆探工程量11209m，補(bǔ)充勘查控制面積約90平方公里(約占礦區(qū)面積的53%)。地面補(bǔ)勘和綜合物探覆蓋面積已至少滿足未來(lái)20年的生產(chǎn)需要。
完成了礦區(qū)的地形航測(cè)及地形地質(zhì)圖修編，摸清了地表水分布、流向、庫(kù)存情況及小窯采空造成的地表塌陷、滑坡、地裂縫分布。
5.強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管理
時(shí)刻摸清水情水害是我們防治水現(xiàn)場(chǎng)管理永恒的主題。重點(diǎn)把握關(guān)鍵時(shí)段、關(guān)鍵區(qū)域、關(guān)鍵環(huán)節(jié)，突出小窯老空水預(yù)防治理是我們防治水現(xiàn)場(chǎng)管理重中之重；緊緊圍繞技術(shù)保障、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行、安全監(jiān)管體系建設(shè)，形成安全、生產(chǎn)、技術(shù)良性互動(dòng)、相互監(jiān)督保障機(jī)制。
一是加強(qiáng)水患排查治理力度。認(rèn)真排查治理礦井及其周邊受威脅的水害隱患，重點(diǎn)包括采掘工作面是否接近小煤礦或老窯破壞區(qū)、采掘區(qū)域老窯開(kāi)采范圍及積水狀況是否清楚、采掘工作面是否落實(shí)“有掘必探，有采必探”規(guī)定、是否執(zhí)行允許掘進(jìn)(停掘)通知單制度、物探異常區(qū)是否進(jìn)行強(qiáng)鉆探驗(yàn)證等。對(duì)查出的水害隱患按危險(xiǎn)程度大小，分類(lèi)制定整改計(jì)劃和措施，做到責(zé)任、措施、資金、期限和預(yù)案“五落實(shí)”。
二是堅(jiān)持開(kāi)展“日排查、周分析、旬評(píng)價(jià)、月總結(jié)、季通報(bào)、年考核”工作機(jī)制，形成“個(gè)人無(wú)違章、班組無(wú)三違、區(qū)隊(duì)無(wú)隱患、礦井無(wú)事故”良性循環(huán)。區(qū)隊(duì)、礦井嚴(yán)格按照工作機(jī)制、管理流程、時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對(duì)采掘進(jìn)度、水情水害進(jìn)行排查、分析、評(píng)價(jià)，制定措施、落實(shí)責(zé)任、全程跟蹤、閉合管理。
三是嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探、有采必探”探放水規(guī)定，堅(jiān)持“物探先行、化探跟進(jìn)、鉆探驗(yàn)證、長(zhǎng)短結(jié)合、探掘分離”原則查明采掘工作面水害情況。受小窯老空水威脅區(qū)域，除了分析老空的空間位置、積水量和水壓、劃定“三區(qū)”(安全區(qū)、警戒區(qū)、危險(xiǎn)區(qū))管理外，專(zhuān)門(mén)采取防止小窯老巷漏探、誤探針對(duì)性措施，實(shí)行全方位、立體探測(cè)。建立探放水施工現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。
對(duì)于回采工作面內(nèi)和距掘進(jìn)巷道30m內(nèi)探測(cè)到的小窯巷道只要具備條件的，均及時(shí)揭露、修復(fù)，派專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)入探查，測(cè)準(zhǔn)位置、斷面等情況，及時(shí)組織排出積水，并按標(biāo)準(zhǔn)封閉。
四是嚴(yán)格執(zhí)行探放水作業(yè)優(yōu)先機(jī)制。在安排各類(lèi)生產(chǎn)計(jì)劃的同時(shí)，首先安排探放水計(jì)劃，所有采掘工程施工前必須完成探放水工作并確認(rèn)安全簽字移交程序，在開(kāi)拓、掘進(jìn)、回采及排水設(shè)施安裝等設(shè)計(jì)、規(guī)程和措施編制中，必須有地測(cè)部門(mén)審查意見(jiàn)，做到優(yōu)先介入、全程跟蹤。
五是細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)、提升管理、保證質(zhì)量。為了保證探放水規(guī)定真正落實(shí)到現(xiàn)場(chǎng)，從設(shè)計(jì)、施工、現(xiàn)場(chǎng)管理、工程驗(yàn)收、資料提交、效果驗(yàn)證等嚴(yán)格規(guī)范：探放水設(shè)計(jì)由礦地測(cè)部門(mén)編制、礦總工程師組織審查后方可實(shí)施；探放水作業(yè)實(shí)行掛牌施工、通知單界定管理，每次探水結(jié)束后，施工單位只有收到允許掘進(jìn)通知單，履行安全確認(rèn)簽字移交程序后方可恢復(fù)掘進(jìn)；工程驗(yàn)收嚴(yán)格實(shí)行“誰(shuí)驗(yàn)收、誰(shuí)簽字、誰(shuí)負(fù)責(zé)”制度，確保零漏洞、零失誤、零缺陷。
八年來(lái)，我們累計(jì)完成井下掘進(jìn)工作面超前物探1412次，鉆探56.8萬(wàn)m；回采工作面超前物探：電透10.49km，槽波19.32km，直流電測(cè)深3.4km，瞬變電磁4.28km，鉆探驗(yàn)證19.1萬(wàn)m；在不計(jì)算自有探放水人員工資的情況下，井下探放水投入達(dá)10438.572萬(wàn)元，年均1491.22萬(wàn)元，噸煤探放水費(fèi)用2.06元。有計(jì)劃疏放小窯老空水114.3萬(wàn)m3、自身采空區(qū)積水53.1萬(wàn)m3；2018年，我公司施工超前鉆探14.8392萬(wàn)m，疏放小窯老空水49.8923萬(wàn)m3，自身采空區(qū)積水3.2806萬(wàn)m3。
6.注重科研，加大新裝備、新技術(shù)應(yīng)用
我們以問(wèn)題為導(dǎo)向，完成了多項(xiàng)水害防治研究課題，其中《高精度地質(zhì)模型及重大危險(xiǎn)源預(yù)警系統(tǒng)研究》、《王家?guī)X煤礦充水條件與底板水害預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)綜合研究》分別獲煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)。
(1)科研攻關(guān)，優(yōu)化鉆探設(shè)計(jì)
我們認(rèn)為，目前老空水害防治沒(méi)有更好的辦法，只有認(rèn)認(rèn)真真、規(guī)規(guī)矩矩、實(shí)實(shí)在在的打好鉆，但實(shí)踐中，受裝備性能、施工條件等限制，鉆孔軌跡與設(shè)計(jì)存在偏差，甚至誤差很大，會(huì)造成盲區(qū)，雖然我們初期采用鉆孔內(nèi)窺儀測(cè)量孔斜、孔深，加強(qiáng)鉆孔施工參數(shù)驗(yàn)證，但由于探放水工作頻繁，人工分析對(duì)比工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)、效率低、可視化程度差，不能夠準(zhǔn)確分析實(shí)際打鉆情況，為此，我們與北京龍軟科技公司合作開(kāi)發(fā)了礦井掘進(jìn)超前探測(cè)保障系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了將礦用鉆孔軌跡測(cè)量?jī)x硬件設(shè)備與龍軟煤礦地理信息系統(tǒng)軟件相融合，建設(shè)了一套從超前探設(shè)計(jì)全參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化一鍵成圖->超前探鉆孔軌跡采集與管理->任意超前位自動(dòng)剖切->剖切面盲區(qū)分析掃描及掃盲鉆孔反演設(shè)計(jì)->二三維一體化展示，提高了礦井掘進(jìn)超前探工程的工作效率和成果質(zhì)量。
圖1 系統(tǒng)自動(dòng)生成的超前探設(shè)計(jì)五種圖示意圖
圖2 超前位置任意剖切示意圖
圖3 鉆孔軌跡、巷道、煤層頂板、老空區(qū)三維示意圖
(2)引進(jìn)新技術(shù)、新裝備，加快老空水疏放速度
韓咀礦32101主運(yùn)巷于2017年6月掘進(jìn)(上山掘進(jìn))至411m停掘探放水，迎頭施工探查鉆孔21個(gè)(工程量1113 m)鉆孔放水量平均約40m3/h，為加大探水量，在迎頭左幫又開(kāi)了鉆場(chǎng)，施工鉆孔48個(gè)(工程量2182 m)，雖然出水鉆孔有變化，但出水量沒(méi)有增加，由于斷面限制，已無(wú)法再增加鉆孔。至2018年7月，由于有動(dòng)態(tài)水源補(bǔ)給，13個(gè)月水位從10m才下降至8m，一直不能掘進(jìn)，據(jù)此，我們經(jīng)過(guò)再三調(diào)研，決定在煤層底板施工長(zhǎng)距離定向鉆孔，實(shí)施遠(yuǎn)距離、高精度、大流量引流掘進(jìn)工作面前方的老空水。2018年7月第一個(gè)定向鉆孔開(kāi)鉆(位于北橫貫鉆場(chǎng))，施工至526.4m孔深時(shí)鉆孔出水，初始涌水量為134m3/h，截至2018年12月，鉆孔水量衰減至零，該孔共放水85232m3，該孔出水10天后，32101主運(yùn)巷迎頭鉆場(chǎng)鉆孔涌水量驟減至0.3m3/h，水位下降到1m以下，恢復(fù)了掘進(jìn)。2018年11月我們又陸續(xù)施工了五個(gè)定向鉆孔，截至2019年5月8日，通過(guò)定向鉆孔已累計(jì)疏放老空水21.6萬(wàn)m3，大幅縮短了掘進(jìn)工作面老空積水的疏放時(shí)間。截止2019年4月底，32101主運(yùn)巷已安全掘進(jìn)1100m，剩余200m(平距)貫通，水害已基本得到控制。
圖4未施工定向鉆孔前老空水分布圖
圖5第一個(gè)定向鉆孔平面軌跡示意圖
地面鉆孔驗(yàn)證采空區(qū)工程量大，孔位布置受地形影響大，見(jiàn)空后判清是否積水十分困難，通過(guò)定向鉆在32101工作面的成功使用，給我們新的啟發(fā)，我們擬利用定向鉆機(jī)施工距離長(zhǎng)并可沿主孔開(kāi)分支的特點(diǎn)，結(jié)合引進(jìn)、研發(fā)孔內(nèi)窺視、物探等技術(shù)，用于區(qū)域水害的探測(cè)和防治。
7.提升防治水人員素質(zhì)
我們通過(guò)組織標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定宣貫，定期培訓(xùn)、專(zhuān)題培訓(xùn)等多種形式來(lái)提高防治水相關(guān)人員和生產(chǎn)一線員工業(yè)務(wù)素質(zhì)。
印刷了《防治水相關(guān)規(guī)定匯編》、《地測(cè)防治水管理制度》、《煤礦防治水專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)管理體系》等小冊(cè)子，做到人手一冊(cè)。人人配備了崗位防治水應(yīng)知應(yīng)會(huì)卡，簡(jiǎn)明扼要標(biāo)識(shí)透水征兆、應(yīng)急措施。通過(guò)“一日一題，一月一考”的形式對(duì)防治水技術(shù)人員和生產(chǎn)一線職工進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，使職工進(jìn)一步精通地測(cè)防治水工作的相關(guān)要求，確保了各項(xiàng)技術(shù)措施能夠落實(shí)到現(xiàn)場(chǎng)。八年來(lái)共組織防治水專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)1500人次。
圖6 防治水小冊(cè)子
