吴红雅   刘静文日前,河南陕县支建煤矿透水事故中获救的69名矿工已经全部康复出院。但煤矿水害依然不能让人掉以轻心。山东新汶煤矿特大透水事故,172名矿工遇难;广西田东县右江矿务局那读煤矿36名矿工因透水事故丧生……面对一系列透水事故,我们应该如何认识它们?如何辨别其发生的前兆?如何开展相关的防治工作,尽力避免类似的悲剧发生?为了解答这些问题,记者采访了煤炭科学研究总院西安研究院院长董书宁和山东科技大学地质科学与工程学院副院长施龙青。按照水源类型将煤矿水害事故分为地表水、地下水和老空水三类记者:煤矿水害事故有哪些类型?董书宁:按照不同的分类标准,煤矿水害事故的分类方案是不同的,按照水源类型划分,煤矿水害事故可分为地表水、地下水和老空水。第一类是地表水引起的煤矿水害事故。地表水作为煤矿充水水源,主要包括江、河、湖、海、池塘、水库和大气降水多种类型。2005年8月19日,吉林舒兰矿业集团五井由于矿井附近地面的“莲花泡”水体,通过相邻煤矿封闭不良的主井灌人井下引起的透水事故;2007年8月17日,洪水通过煤矿废弃砂立井和煤层露头空洞裂隙,溃入山东新泰市华源矿业有限公司井下造成的特别重大淹井事故,都属于地表水引起的灾害。第二类是地下水引起的煤矿水害事故。地下水包括松散层孔隙水、基岩裂隙水和岩溶溶隙(洞)水。当采掘工作接近或穿透地下含水层时,往往就会造成透水事故。我国典型的煤矿地下水害事故以华北型煤田奥陶系灰岩岩溶水为代表。2003年4月12日,河北邢台东庞煤矿发生的特大陷落柱突水淹井事故,则属于地下水引起的灾难。第三类是老空水引起的煤矿水害事故。老空水是采煤形成的采掘空间积存的大量水体。在后续采煤活动中,由于防水煤(岩)柱尺寸相对不足或人为破坏容易诱发透水事故。近年来,较为典型的老空水透水事故有两起,一起发生在广东梅州兴宁市大兴煤矿,属上覆老空水透水事故;另一起发生在山西大同左云张家场乡新井煤矿,属侧向老空水透水事故。中国煤矿水文地质条件复杂,给防治水害增加了难度记者:近年来,全国煤矿水害事故多发的具体原因有哪些?查书宁:我国煤矿水文地质条件复杂,水害类型多样,客观上给防治水害工作增加了很大的难度。特别是近年来,随着煤炭工业的快速发展,煤炭资源大规模、超强度的开发,也加剧了煤矿水害事故的复杂性。首先,是对水文地质条件认识不清。一些煤矿未采取有效的手段对充水水源进行探查,在水害隐患没有排除的情况下盲目组织生产,致使煤矿发生水害事故。其次,是对突(透)水机理研究还不够深入:限于目前的研究水平,尽管有时水源是确定的,但对采矿诱发的导水通道的形成机理还缺乏足够认识,导致煤矿水害事故时有发生。再其次,在探测技术方面仍存在着不足,尤其在导水构造探查方法上存在较大缺陷。目前,对垂向导水构造,尤其是导水陷落柱缺乏有效的探测手段,致使此类水害事故仍然时有发生。最后,是管理工作不到位,监管不力。一些煤炭企业面临采掘接替紧张的局面。不严格执行《矿井水文地质规程》和《煤矿防治水工作条例》,最终导致煤矿水害事故的发生。记者:造成煤矿水文地质条件复杂的因素是什么?施龙青:我国煤矿水文地质复杂的地质条件是由其所处的复杂区域地质环境决定的。我国东部、西北部和西南部分别受到太平洋板块、欧亚板块和印度板块的俯冲和挤压,这就造成了断裂和谐皱构造在整个中国境内非常发青。我国煤田在地质历史演化过程中经过了多次的构造运动洗礼和磨练后,不仅形成了支离破碎的断块式煤田,而且不同程度地加大了煤层的埋藏深度,同时也增加了煤田水文地质条件的复杂性。我国煤矿水文地质条件的复杂性是美国、澳大利亚、德国等一些产煤大国不可同日而语的。例如,澳大利亚的煤层无断层,呈水平状态,而我国的煤层是倾斜的。此外,不管是华南还是华北地区,地下水比较充足,对煤炭开采也有一定的影响。同时,我国还是能源大国,煤炭开采向深部进行。而深部开采的水文地质条件更加复杂了。当然复杂性还是由客观条件决定的,同时也有不能忽视的人为因素。记者:如何预防煤矿水害事故的发生?查书宁:煤矿水害防治重在预防,而预防必须重视煤矿水文地质基础工作。查清矿井水文地质条件,重点确定与煤矿开采有关的充水水源,各类水源的赋存条件(分布范围、边界、与采掘空间的相对位置)。分析水文地质条件,编制切实可行的水害防治规划方案和工程设计,编制水害防治预案及在必要时进行演练,按照“绕避原则”进行隔离,如对采空区水进行疏放或留设防水煤柱等。同时,做好水位动态监测和突水量估算工作。对前期物探方法确定的含水异常体或异常带应施工井下钻孔验证,确属含水异常体应采取放水疏降或注浆法通过。此外,要最大限度地利用现有技术手段开展水源和导水通道探查。绝大多数情况下,煤矿水害事故的发生都是有征兆的,如煤壁挂汗、底鼓以及含水层地下水位变化等,捕捉突水发生的前兆信息,是做好矿井水害防治工作的一个重要环节。中国煤矿防治水害水平处于世界领先地位记者:目前我国煤矿水害防治水平如何?施龙青:我国的煤矿防治水工作从上世纪朋年代开始,80年代以来形成了各具特色的矿井水害防治理论和学术,主要包括“午三带”理论、原位张裂与零位破坏理论、板模型理论、关键层理论、采场底板“四带”划分理论、“强渗通道说”、“岩水应力关系说”等。中国的煤矿水害事故在复杂性上是世界上各采煤国中少有,甚至是罕见的。因此,中国的煤矿防治水水平足以代表世界水平。例如在华北型煤田奥灰岩溶水上带压开采技术、水害事故诊断与治理技术以及在电法超前勘探、音频电穿透、高密度直流电法、并上下瞬变电磁勘探、示踪试验方面等科研成就受到了国际上的广泛好评。但我国地质和水文地质条件复杂,南北条件差异很大,水害类型多种多样,不可能有一种理论像牛顿定律那样放之四海而皆准。因此,任何一个受到水害威胁的矿区、都应该进行水害防治的具体研究工作,而不能完全以“规程” 或“理论”为准绳来指导矿井水害防治工作。记者:我国煤矿水害防治还有哪些科学技术问题亟待解决?董书宁:通过一些科研项目,我们要在开发煤矿水害防治技术方法、地质异常体超前探测、矿井水害监测、老空区水害探测与防治关键技术及装备、深部煤炭资源开发突水机理及水害防治关键技术、快速封堵大型导水构造的关键技术及工艺研究、煤矿水害实时监测及预警系统开发与研制等方面继续研究。目前,有四个具体的科研难题。第一,巷道掘进过程中的超前探测问题:探测距离不能满足掘进速度的要求。第二,导水陷落柱的探查问题:导水陷落柱诱发的突水事故往往损失巨大,对陷落柱的探查手段和方法尚不成熟,此类实水淹并事故时有发生。第三,老窑水、采空区水的探测问题:急需开发老窑水、采空区水探测技术及装备,为煤矿企业提供强有力的技术支持。第四,华北型煤田下组煤开采下限问题:随着浅部煤炭资源的枯竭,受水害威胁严重的下组煤开发已经提到重要的议事日程。按照突水系数理论,突水系数小于《矿井水文地质规程》规定的临界值时,一般可以实现安全开采,大于临界突水系数的通过实施水害防治工程进行带压开采可以解放大量的煤炭资源,那么,突水系数在超过规程多大范围内才是安全的,涉及开采下限的确定问题。上述问题已经立项并着手解决,以巷道掘进过程中超前探测为例,过去只能探测前方30~50米范围内的异常地质体,现在对前方80米范围内的异常地质体已能够控制,为了配合快速掘进作业的要求,下一个目标是对前方120米范围的含水异常作进行控制。(2008.11.22,地质勘查导报,3版)

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