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煤矿水害应急救援预案探讨 第31 卷第4期煤炭学报V ol. 31 No. 4 2006 年8月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY Aug. 2006 武强, 管恩太 11中国矿业大学北京 水资源与环境研究所,; 21郑州煤业集团, 摘要 煤矿水害应急救援预案的制订对有效遏制煤矿水害事故频发和减少水害事故造成的人员伤亡和财产损失具有极其重要的意义. “预防为主、防救结合”是我国煤矿水害应急救援预案制订的“八字”基本原则. 煤矿水害应急救援预案应包括水害发生前的事故预防和水害发生后的事故抢险救援两大部分. 事故预防主要包括在事故发生前的扎实的基础防治水工作和透突水危险预兆的有效辨识两部分; 而事故抢险救援主要包括在事故发生后启用预定的紧急处置程序和现场开展的自救互救方法两部分. 关键词 水害; 应急救援预案; 防治水; 危险预兆辨识; 紧急处置程序; 自救互救 就我国目前煤矿安全装备和技术水平现状, 无论水害预防工作做的如何周密, 由于采煤环境的水文地质条件的复杂性、水害影响因素和形成机理的多样性以及人们对水害危险认识的局限性等, 煤矿水害事故总是难以避免的. 为了避免或减少水害事故的发生频率, 或者在重大水害事故发生后能及时予以控制以免灾害蔓延, 能有效地组织抢险救助, 就应居安思危, 提前制定科学的煤矿水害应急救援预案, 编制包括应急组织、精干的应急队伍、灵敏的突水预报报警系统和完备的应急救援设施等周密的应急计划[1, 2 ] . 煤矿水害应急救援预案制定的基本原则是“预防为主, 防救结合”. 应急救援预案的主要内容应包括水害发生前的事故预防和水害发生后的事故抢险救援两大部分. 事故预防是通过在水害发生前的扎实的基础防治水工作和对透突 水危险预兆的有效辨识, 最大限度地降低水害事故发生的可能性, 且使可能发生的水害事故控制在局部工作面、局部采区或局部水平, 防止水害事故的无限蔓延; 事故的抢险救援是通过在水害事故发生后启用预定的紧急处置程序和现场自救互救方法, 快速反应处理水害事故或将事故消除在萌芽状态, 最大限度地控制或减少水害事故造成的人员伤亡和财产损失. 1水害前的防治水基础工作 1.1加强领导, 完善矿井防治水组织机构、队伍和资金保障 大水矿区都要成立防治水工作领导小组, 集团公司总经理和矿长分别是防治水工作的第一责任人,相应的总工程师负责技术管理, 在集团公司和下属各矿分别设地测副总工程师, 专职负责矿井防治水技术工作, 每个矿均要设地测科和钻探队. 地测科视矿井充水水文地质条件复杂程度均要配备一定数量从事矿井地质和水文地质的专职技术人员, 负责矿井水害的监测、预防和治理等技术研究工作; 钻探队负责水害治理工程的设计与施工等工作. 大水矿区各矿井要从煤价中提取吨煤防治水专项资金, 作为矿井防治水的资金保障. 1.2做好区域、井田和工作面不同空间尺度的充水水文地质条件分析研究工作 由于煤炭企业自身的特点, 他们往往只注意井田或工作面自身范围的充水水文地质条件, 对与其存在密切水力联系的区域水文地质条件未能给予足够关注. 事实上, 一个井田或一个工作面范围仅仅是一个区域完整地下水系统的一部分或一小部分, 不站在区域完整的水文地质系统高度去研究局部充水水文地质条件, 显然是不合适的, 有时甚至造成分析结果的错误. 因此, 在研究井田或工作面小空间尺度的充水水文地质条件时, 一定要注意考虑区域大空间尺度的水文地质条件的分析研究工作. 1.3建立健全防治水管理制度, 严格执行防治水有关规程 由于煤炭的赋存地质条件和矿井开采历史等客观因素的影响, 我国煤矿的充水水文地质条件类型繁多, 机理复杂, 无论从受水害威胁的展布面积, 还是水害威胁的严重程度, 均是国际上罕见的. 所以, 煤炭资源的开发就必须贯彻“预测预报, 有疑必探, 先探后掘, 先治后采”的煤矿水害防治的“十六字”原则和“防、堵、疏、排、截”的5项综合治理措施. 按照矿井水文地质规程和煤矿防治水工作条例的要求, 制定切实可行的防治水措施, 加强煤矿水害监测和预警系统的研发及新技术、新方法、新装备的推广应用, 构建矿井水害防治工作的长效机制. 1.4建立隐患排查制度, 切实完善防治水工程设施 集团公司和下属矿要定期开展以水患为重点的隐患排查制度, 对发现的水患问题, 要现场落实并解决. 每年都要编制防治水工程计划, 并认真组织实施. 对防治水工程所需的资金要予以保证. 矿井的水仓、水泵能力必须与其最大涌水量相适应, 并要留有备用. 要坚持不懈地进行雨季“三防”大检查. 有突水危险的矿井或有突水危险的地区, 都要设置防水闸门. 在正常生产期间, 要定期对防水闸门进行检查和维修, 保证随时可以顺畅关闭. 大水矿井要做到水平和采区隔离. 要积极采用新的探放水技术, 准确发现前方水体和导水通道, 探明充 水情况. 对在自然条件下无法进行安全回采的采煤工作面, 要通过人为注浆加固和人为注浆改造等人为干预技术实施安全采煤. 1.5大力实施“科技治水”战略, 提高煤矿水害防治技术水平 煤矿防治水工作一定要坚持以科技为先导, 依靠科学技术进步, 大力实施“科技治水”战略. 各高等院校、科研单位和煤炭企业要密切合作, 进行产、学、研联合科技攻关, 不断探索矿井防治水工作的新途径, 提高我国防治水工作的科技含量和水平. 1.6加强职工技术培训、增强抵御水害的能力 要通过不同形式的教育培训, 使职工熟悉透水前的各种预兆及其规律, 做到发现透水预兆, 能立即停止生产, 并采取措施, 进行处理. 为防止突水事故造成人员伤亡, 井下要建立完善的通讯系统, 要设置安全出口, 标出避灾线路, 一旦发生突水事故, 可以安全撤出险区. 矿井发生突水事故后, 应立即通知救护队组织抢救. 同时, 根据事故水源, 启动全部排水设备加速排水, 防止整个矿井被淹[3, 4 ] . 2水害前的透突 水预兆辨识 导致煤矿水害的矿井充水水源, 无论是来自地面还是地下, 均有源头可寻; 充水水源聚集起来对煤矿坑形成威胁, 需要一定的充水通道和充水过程; 有了充水水源和充水通道是否能够溃决成灾, 需要一定的充水强度和前提与条件. 因此, 水害事故发生前一般均会显现出各种各样的透突 水预兆, 有时这些透突 水预兆还非常明显, 只要能够有效辨识, 就可避免重大透突 水事故的发生或大大减少人员伤亡和财产的损失[5 ] . 1 工作面顶、底板显现压力增大, 出现折梁断柱、顶板下沉和底板臌起等现象, 煤层变潮湿、松软, 煤帮出现滴水、淋水现象, 且滴、淋水量由小变大明显, 有时煤帮出现铁锈色水迹. 这是一般的突水预兆. 2 矿压增大, 发生片帮及底臌, 工作面气温降低, 有时可闻到水的“嘶嘶”或刺耳水声, 这是工作面底板岩溶含水层的突水预兆. 3 突水部位发潮, 滴水、淋水逐渐增大, 仔细观察可发现水中含有少量细砂, 水色时清时混, 总的趋势是水量、砂量逐渐增大, 直至出现大量溃水、溃砂, 这是煤层顶板松散孔隙含水层的突水预兆. 4 如果井下滴水、淋水含有大量H2 S气体, 并多呈酸性, 突水水势迅猛, 水流速度快, 这是老采空积水区的透水预兆. 3水害后的紧急处置 1 成立现场应急救援指挥部. 水害事故一旦发生, 应立即成立现场应急救援指挥部, 指挥部应本着“积极抢救”的原则, 争分夺秒组织救援队伍在现场实施紧急救援行动, 与此同时, 要向上级领导部门汇报, 并向毗邻单位通报事故情况, 必要时向有关单位发出救援请求. 2 初步分析基本灾情. 救援指挥部应迅速有效地判定水灾的性质, 了解透突 水地点、时间、透突 水源、透突 水通道、事故影响范围、估计透突 水水量等. 要掌握水灾范围, 搞清事故前井下作业人数及人员分布情况, 判断遇险人员可能避灾的地点, 科学地分析这些地点是否具有人员生存的条件, 然后积极组织力量进行抢救. 3 分析判断井下遇险人员可能的避灾场所. 当分析判断遇险人员可能避灾地点位置高于外部透突 水位时, 这些地点应该有一定量空气存在, 遇险人员具有可能生存的环境. 对于这种情况, 应迅速利用打钻或井下掘进巷道等一切可能的方法, 向他们及时输送新鲜空气、必要的饮料和食物等; 如果现场不具备打钻或井下掘进巷道的条件, 且井下积水又无法及时疏干时, 为保障他们的生命安全, 可考虑由潜水救护队员潜水进入水灾区进行紧急救护, 将携带的氧气瓶、饮料、食物和药品等生存必需品送给遇险人员, 以提供他们的基本生存条件. 当分析判断遇险人员可能避灾地点位置低于外部透突 水位时, 透突 水源很可能直接涌入位置较低的平巷或下山等巷道, 将他们淹没, 在一般情况下, 这些地点已不具备人员生存条件, 误入这些地点避灾的人员, 生还可能性不大; 然而在这样极其不利的条件下, 曾经也出现过矿工成功获救的案例. 这些成功案例的根本原因就是低于外部透突 水位的那些平巷或下山等巷道均为封闭不漏气的独头巷道,当低于外部透突 水位的那些独头巷道全断面被水涌入后, 封闭的独头巷道中原有空气被高度压缩,压缩后的空气形成高气压屏障, 与外部透突 水压形成流体压力平衡面, 因而独头巷道内不可能全部被水淹没, 仍有空气和气泡存在, 在这些地点避灾的人员应该具备生存的基本条件, 如果避灾的自救互救措施得当, 则完全存在生还的可能. 但特别应该提到的是, 在救助这些避灾地点的遇险人员时, 严禁一切类如打钻或井下掘进巷道等破坏原有封闭不漏气环境的救援措施, 如果独头巷道的封闭条件被打破, 使高度压缩空气外泄, 呈高水压的外部透突 水流会立即快速涌入低位置的巷道, 淹没致死遇险人员, 因此在这种条件下的最好、最有效的救援方法就是加速排水. 4 加强通风. 防止硫化氢、瓦斯和其他有害气体的积聚和发生熏人等意外事故. 5 综合抢险救援. 根据透突 水量的大小, 要积极采取措施, 实施疏、排、堵、截等水害事故抢险救援措施. 6 抢险救援污水排放过程中要注意环境保护和卫生防疫工作. 由于矿井的透突 水水源有时本身就是污染水源如老采空区积水, 或虽然透突 水水源本身是非污染水源但透突 入煤矿坑后被二次污染, 所以这些污染水被排放地面后极易污染地表和地下水环境以及土壤环境. 7 防止二次灾害事故发生. 在井下排水疏干后, 开始下井侦察并实施抢险救援, 由于透突 水水流迅猛, 水压较大, 故对巷道支护形成了破坏, 同时由于水淹区井下采掘工程长时间被水浸泡, 采掘工程极易发生冒顶、垮塌和边帮破坏等现象, 导致抢险救援过程中二次灾害事故的发生. 8 避免生存环境的突然改变. 由于井下遇险人员长期处于一种缺氧环境, 在抢险和运送这些遇险人员时要特别采取措施, 防止突然改变他们已适应的井下生存环境和条件, 造成不应有的二次伤亡[5 ] . 4水害后的自救互救 1 及时快速地通告灾情. 井下透突 水事故一旦发生, 透突 水点附近作业人员应立即用最快的通讯方式告知毗邻地区人员一起按照矿井灾害应急救援预案所规定的撤退路线撤出. 如果有些透突 水事故涌水速度较慢, 利用快速的通讯方式及时通告井下作业人员撤退, 有时可避免恶性事故的发生, 如发生在2006-05 -18 山西大同左云县新井煤矿一次死亡达56 人的特别重大透水事故, 如当时在14-2号煤层煤眼处安装一部可运行的电话并有人及时通报14-1号煤层发生了透水事故, 在14 -2号煤层死亡的40 人就完全有可能及时撤出而生还. 2 首选逃生撤退路线. 在突水初期, 水势很猛, 冲力很大, 撤退人员一定要首先选择联接主、副井筒的大巷作为紧急逃生的首选路线. 3 确定临时避灾场所. 如果在逃生撤退路线过程中发现退路已被透突 水隔断, 就要立即寻找井下地理位置最高的地方作为临时躲避场所, 并同时在撤退路线中和躲灾场所的轨道或水管上定时敲打发出求救信号. 人员撤退向高处走或沿上山方向进入上一个水平, 仅仅是一个有条件的选择, 决不应该是一个首选的逃生撤退路线. 如河南洛阳新安县寺沟煤矿在2005 -12 -02 特别重大老采空区透水事故发生之前, 就已连续发生了3次老采空区透水事 故, 由于老采空区积水有限, 井下作业人员在这 3 次透水事故中由于均采取了向井下地理位 置最高地方逃生的避灾路线, 因而均安全脱险, 但不幸的是由于发生第 4 次透水事故的老采 空区积水量太大, 继续选择向井下地理位置最高地方逃生的作业人员全部遇难, 而选择向联 接主、副井筒的大巷作为紧急逃生的人员全部升井获救. 4 利用防水闸门或防水墙分区隔断水源. 如透突 水区已修建了防水闸门或防水墙 时, 在作业人员撤出后, 要立即紧紧关闭水闸门或防水墙, 使透突 水水流被完全隔断. 5 启动所有排水设备, 加大排水能力. 水泵房工作人员在接到透突 水事故报警后, 要立即关闭泵房两侧的密闭门, 启动所有水泵, 把透突 出的水尽快排出. 在未接到现场抢 险救灾指挥部领导人的撤退命令之前, 绝对不可擅自离开工作岗位. 6 采取有效的自救互救措施. 在井下躲避的生还人员, 一定要立即启动积极主动的自 救互救预案,要充分利用有限的避灾空间保持必要的体力, 采取必要的自救互救措施, 心情 平静, 适量呼吸, 禁止活动, 躺卧待救, 相互帮助. 7 防止有害气体的中毒和窒息. 透突 水后, 特别是老采空区的积水透出后, 往往会 从积水的空间释放出大量有害气体, 如硫化氢或瓦斯等, 所以在避灾自救互救过程中要一定 注意防止有害气体中毒或窒息. 5 结 论 1 水害发生前的事故预防和水害发生后的事故抢险救援是煤矿水害应急救援预案的 两大部分. 2 事故预防主要内容包括在水害事故发生前的扎实的基础防治水工作和透突 水危 险预兆的有效辨识两部分. 扎实的基础防治水工作主要包括加强领导、 做好不同空间尺度的 充水水文地质条件分析研究、建立健全防治水管理制度和隐患排查制度、大力实施“科技治 水”战略和加强职工技术培训等内容;透突 水危险预兆主要包括一般预兆、底板水突水预 兆、顶板孔隙水突水预兆和老采空积水区透水预兆等. 3 事故抢险救援主要包括在水害事故发生后启用预定的紧急处置程序和现场开展的 自救互救方法两部分. 紧急处置程序主要包括成立现场应急救援指挥部、 初步分析判断基本 灾情和井下遇险人员可能的避灾场所、 加强通风、 综合抢险救援、 注意环境保护和卫生防疫、 防止二次灾害事故发生和避免井下生存人员的环境突然改变等; 现场自救互救方法主要包 括及时快速通告灾情、选择井下逃生路线或临时避灾场所、隔断水源、加大排水能力、防止 有害气体和节省体力等. 参考文献 [1] [2] 国家煤矿安全监察局. 安全评价修订版 [M ]. 北京 煤炭工业出版社, 2004. 卞耀武, 李适时, 黄淑和, 等. 中华人民共和国安全生产法[M ]. 北京 煤炭工业出版 社, 2002. 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