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贵州煤矿水害事故特点及提升救援能力分析

更新时间:2009-03-28

贵州是我国南方最大的产煤省份,有“西南煤海”之称,煤炭资源储量居全国第5位[1],探明煤炭资源2588亿t,保有储量589.16亿t。经清理整顿、资源整合、兼并重组,乱挖滥采严重的状况得到遏制,有证煤矿从2005年2338处降至2016年1171处(正常生产建设矿井428处)。计划到2020年,煤矿将降至800处、产量控制在2亿t左右,30万t以下小型煤矿退出市场。由于水文地质条件复杂,一旦发生水害事故,救援难度大,救援时间长,对排水装备及排水技术要求高,采取针对性技术措施提高水害救援能力,有效处置水害事故具有重要意义。

1 煤矿水害事故特点

贵州水害类型有地表水、老空水、岩溶水、断层水、勘探钻孔水。黔北煤田和黔东煤田等受岩溶水威胁较大的地区[2]。复杂和极复杂矿井数量是全国最多的省份,在全国905处水文地质类型复杂和极复杂煤矿中,贵州省有112处,占全国12.04%[3]

1.1 煤矿水害事故多发

2005年前,水害事故死亡人数占2%以下;2005-2010年,共发生煤矿事故2229起,死亡3342人,水害事故90起死亡239人,死亡人数占7.15%;2011-2015年,发生煤矿事故244起,死亡566人,水害事故10起死亡68人,死亡人数占总的12%。2016年发生各类事故6起,死亡16人,水害事故1起,死亡3人,死亡人数占18.8%。还有洪水淹井的2起非生产性事故:2016年兴义市纳省煤矿"06 20"水害事故死亡8人,2016年正安县铁钉岩煤矿"06 29"水害事故死亡7人,水害事故总死亡人数比各类煤矿生产安全事故死亡人数还多2人。水害事故成为煤矿瓦斯事故后第二大灾害,要高度重视煤矿水害事故救援工作。

从以上公式可知,高k栅介质材料的k值是影响EOT的关键因素。在相同的物理厚度的条件下,高k栅介质材料k值越大,COX越大,EOT越小。另外,对于实际的MOSCAP样品,由于SiOx界面层的存在,也对EOT的微缩产生不利影响。所以,高k栅介质材料k值和界面层厚度的控制是影响EOT的关键因素。

1.2 水害事故多为较大以上事故

水害事故一旦发生容易造成较大以上事故。2011-2015年,发生各类较大以上事故27起,死亡156人,其中较大以上透水事故8起,死亡65人,起数占29.6%,死亡人数占41.7%;较大透水事故起数和死亡人数占80%和95.6%;2016年发生水害事故3起(2起为非生产性)死亡18人,都是较大事故。

有线电视网络资源管理系统的建设是一项长期的工程,且建设过程中涉及各方面的问题,而网络普查和数据录入作为系统建设的关键因素,需要在设计系统前来完成,从而对网络资源的类型、规模、数量以及使用情况有基本调查。通常选择代表性较强的网络资源作为普查试点,其目的是对普查工作在装备、成本等方面有足够的了解,做好普查工作的协调分工,从而有效发挥公司内部工作的职能,促进有线电视网络资源普查的科学性和可靠性。

1.3 水害事故多为老空水事故

按照情景贴近实际、方案计算精准、操作快速有序、点评不留情面的总体要求,连续多年组织全省8支救护大队到省级救援基地进行排水演练。救护队根据事故矿井开采深度、突水量、补给水量、水位标高、矿井排水系统、供电系统、人员存在条件等,能迅速分析、计算、确定最佳排水系统,潜水泵、电缆及排水管型号、数量;熟练掌握排水设备的调运、安装等操作方法;形成了多种潜水泵组合排水方式:①单台潜水泵排水方式;②2台潜水泵串联排水方式。1台潜水泵扬程低于矿井垂深时,采用2台潜水泵串联,1台水泵放入水中,另1台水泵安设于巷道中部;③2台潜水泵并联排水方式。1台潜水泵流量小于需要排水量,用2台排水泵向一趟排水管供水;④1台或2台喂水泵向潜水泵供水方式。垮塌或有泥砂杂物的巷道排水时,边清理边移泵,为减少潜水泵移泵次数,喂水泵放入水中给潜水泵供水,喂水泵多次移动到一定的距离再移主潜水泵;⑤巷道内同时安2台潜水泵排水方式。先用绞车将一台潜水泵放入水中,用葫芦将潜水泵固定在轨道上,再用绞车吊另一台潜水泵放入水中形成2趟独立排水系统排水。

1.4 岩溶水害事故时有发生且威胁增大

由图4可知,当加热温度为460 ℃时,薄壁铜管的延伸率随着保温时间的延长而变化不大,随保温时间延长存在轻微波动。当保温时间为30min时,延伸率为49%;保温时间为35min时,延伸率为51%;当保温时间增至40min时,延伸率稍有降低为50%;保温时间45min时,延伸率增至52%。但是,在保温时间为30min时,延伸率波动较大,为12%,这可能与该工艺条件下没有完全发生再结晶,存在部分变形组织有关,见图1(a);在保温时间为35min、40min和45min时,铜管的延伸率波动仍较大,试样微观结构也存在部分变形组织,见图 1(b)、(c)、(d)。

2 提升事故救援能力的主要技术措施

提升煤矿水害事故救援能力,是有效处置煤矿事故的重要内容,分析总结十多年来贵州煤矿水害事故救援能力不断提升的过程,煤矿水害事故救援能力,与救援理念、应急机构及人员配备、应急响应及救援机制、排水装备、矿山救护队伍救援能力、煤矿企业供电排水系统等基础条件密切相关,但决定水害救援能力提升的关键因素是排水装备、救援队伍和科学救援等技术措施。

2.1 储备适宜的潜水泵和排水管

判断有人生存的可能后,指挥部立即从省级应急救援基地调集DN100快速接头钢丝编织软管等排水物资,经38小时全力抢救,拱背处3名被困人员救出生还,再次创造了救援史上的奇迹。体现了精准判断,科学施救在水害救援中的重要性。

将11处储备点调整为毕节市、六盘水市、黔西南州3处,每处配备3~5台100~300m3/h潜水泵和DN100-200排水管等装备;水文地质条件复杂的矿井,井底车场或井下中央泵房附近应安装配备能够抵御灾害水量的潜水泵排水系统[2]

随着现代媒体的不断发展,声乐演唱的形式更加多样化,人们对声乐演唱的要求也越来越高,尤其更加注重在演唱过程中的表演因素,如何能够更有情感地将一首歌曲“演”出来,这成为当代声乐演员追求的一个更高境界。演唱过程中,加入手势、眼神、面部表情等,可以更真挚地表达出作品的情感与内涵,也是对唱功的一个提升。“演”与“唱”的相辅相成,可以更加展现出音乐的魅力。

(2)改进潜水泵和排水管。水害事故救援中,暴露出排水装备存在主要问题有:①巷道条件差,大型排水装备入井、安装、移泵非常困难;②开采深度加大,超过小型潜水泵单台扬程;③部分矿井水质酸性大;④排水管用法兰盘联结,安设困难;⑤潜水泵一次入水垂深小,移泵频繁,严重影响排水进度;⑥排水巷道存在杂物或垮塌,需边清理边移泵,移泵频繁。针对存在的问题,提出改进潜水泵和排水管的具体技术要求,经与潜水泵生产企业合作,2012年生产并投入1000万元储备改进的BQS200-200/2-200/N、BQS200-120/2-132/N 潜 水泵、DN100-150×6000高压钢丝编织软管(带K型)等。其主要特点:①潜水泵可以水平、倾斜和竖直安装使用;②具备排沙、耐磨、泵体强度高等安全技术性能;③潜水泵与电动机采用同轴传动方式,泵体及主要零部件(叶轮、导叶、导流壳等)材质能适应PH=3~10的矿井水;④潜水泵配套电动机为干式防爆电机,串联保用时不用先注水;⑤潜水泵为顶部轴向出水,底部吸水,吸水端可拆卸,有可连接水管的吸水底盖,吸水底盖与排水管相连后,进而连接到另一台潜水泵的出水端;⑥潜水泵电动机的引出电缆满足380V/660V或者660V/1140V 2种电压等级,自带电缆加长至30m,可减少移泵次数;⑦高压钢丝编织软管两端带高效密封快速接头,装拆方便,适应起伏转弯巷道,转弯时有效断面变化小;⑧潜水泵和排水管同比体积小、重量轻、质量可靠,经久耐用。

  

图1 潜水泵和吸水底盖组合示意图

改进后的潜水泵和排水管,在云南下海子煤矿等多起较大水害事故救援中发挥了重要作用,得到国家应急救援中心及省政府领导的充分肯定。

2.2 加强排水演练,提升矿山救护队水害救援能力

关闭的大量无证煤窑和小型煤矿采空区积水,年长久远,水文资料不全,不严格执行探放水规定,导致老空水事故多发。2005年以来,老空水事故起数和死亡人数分别占水害事的98%、90%。相当长时间内,老窑水害事故救援仍是煤矿水害事故救援的主要类型。

2011年平塘县牛棚煤矿"7 2"死亡23人、12年福泉市岩脚煤矿"9 11"死亡8人,2起岩溶水事故虽占比仅2%,但死亡人数却占了10%,煤矿损失大,事故救援困难。随着开采深度增加,部份煤矿开采到最低侵蚀基准面以下,岩溶水害威胁将越来越严重,应引起高度重视,做好岩溶水害事故救援准备。

  

图2 潜水泵串联排水示意图

  

图3 两台水泵并联排水示意图

  

图4 喂水泵并联排水示意图

另外演变了不同组合的排水方式若干。

2.3 科学进行施救

发生透水事故后,首先应立即收集与透水相关的资料,判断井下被困矿工是否存在生存空间,分析透水水源及水量、透水通道,查明水害类型。老空水应以排水为主,尽量发挥原有的排水系统,增加潜水泵排水;老空水若呈强酸性,要调集耐酸泵;地表水,首先切截断流入矿井的水源,同时安装水泵进行排水;底板岩溶水,应进行注骨料、注浆堵水,切断突水通道或隔离突水水源,适时开展排水。有条件时,可在井下积水最深的地点对应地面位置打大孔径钻孔装泵进行排水,或在相邻沟通的矿井、废弃井筒装泵排水。如果井下有被困矿工,还可考虑在可能被困处施工地面救生孔,利用救生钻孔向井下输送信息、食物和氧气或从钻孔将人救出地面,但要防止钻孔沟通上部积水和破坏矿工生存的空气柱[4]

要充分发应急救援专家技术支撑作用,科学制定救援方案并根据情况变化随时进行调整。

2016年水城县弘财煤矿“7 3”6人被困水害事故救援中。开始采用法兰盘联结排水管,严重影响排水进度。贵州煤监局领导赶到后,详细分析1301回风巷顶底板标高(如图5所示),了解突水量、井下逃生人员突水情况。经估算,水淹至右侧最低点顶板处,约有平均高0.9m、长15m、宽3m、体积42m3的空气被封闭在拱背处;按O2浓度降到10%、每人O2消耗0.237L/min计算,6人可能生存时间49h;按CO2含量增加到10%、每人CO2呼出量0.197L/min计算,6人可能生存时间为56h。取其中最小值确定救援时间,同时,还应考虑O2和CO2共同叠加、有毒害气体涌出、食物断绝等多方面因素。

贵州煤矿水害威胁严重、事故多发,煤炭产业是贵州的支柱产业,周边省市煤矿数量大幅减少,国家在贵州储备大型排水泵、排水管、救生钻机、注浆堵水等救援物资具有重要的战略意义,既可有效处置贵州水害事故,也可辐射周边省市。

  

图5 1301回风巷顶底板标高示意图

(1)根据开采状况及水害救援需要,不断补充提升储备的潜水泵和排水管等,形成了以省级救援基地为中心,11处储备点为重点,煤矿企业为补充的水害救援体系,水害事故救援能力逐步提升。

3 改进方向

3.1 持续补充储备适宜的排水装备

开采规模扩大,开采深度增加,涌水量增大,岩溶水威胁增大,应急排水装备既要考虑救援老空水等静态水的需要,也要考虑满足救援岩溶动态水的需要,及时改进补充储备的排水装备。在省急救基地需储备300~500m3/h流量,扬程250~500m的潜水泵,直径DN200-350快速接头排水软管;储备流量500~1000m3/h,扬程 300~500m 深水潜水泵,用于救援和拦截下水平灰岩水,并配备救生钻机、注浆堵水等装备。

She worked for a man.The man used to be an athlete.She admired the man a lot.

2004年12月12日,思南县天池煤矿发生特大透水害事故,36人被困,救援中暴露排水能力极为薄弱,给抢险救援带来极大困难。2005年启动了煤矿抢险救援物资储备工作。2006年投入400万储备QXN100-66-30潜水泵、DN200X6000玻璃钢排水管等;2007年投入1030万元储备BQS100-100-55kW潜水泵、DN100消防水龙带等;2008年投入2900万元在林东救护大队建设省级应急救援基地,并成立“林东救护大队抢险排水特勤中队”,配备专职指战员14人,其中 1000万元用于储备YQ550-225/6-560/W-GS潜水泵、BQS-200-120-140潜水泵等;2011年投入 500万元储备BQW100-136-75潜水泵,PE100排水管等排水物资。煤矿排水、供电系统完善,至少安设一趟DN200以上的排水管,部分煤矿储备了流量50~100m3/h、扬程50~100m潜水泵,30余处水文类型复杂以上煤矿配备了2套流量200~300m3/h,扬程150~300m的应急排水系统。2009年晴隆县新桥煤矿"6 17"透水事故16人被困,救援中,在救援时间远远超过“生命极限指标”的情况下,仍然不抛弃、不放弃,想尽千方百计、调动一切资源、克服一切困难,争分夺秒,全力以赴组织抢救。先后调集BQ(W)100-108/3-45等各种型号潜水泵30余台,DN200X6000玻璃钢排水管、DN100型消防水龙带等排水管2000多米等投入到救援中,经过25天奋力施救,被困604小时的3名矿工成功获救生还,创造了煤矿救援史上的又一奇迹。

3.2 建设国家级西南排水救援基地

南方数码iData数据工厂是一款采编一体的内业成图软件,具有基于三维模型的采集功能。相较于立体像对,三维模型更加直观的反映了地表的几何形状与颜色信息,视角也不再局限于俯视状态,可以从任意角度观察,判读地物地貌更轻松。具有相同功能的国产软件还有清华山维EPS。

3.3 建设省级救援基地地下排水演练巷道

在省级救援基地建设地下排水演练系统。定期组织受水害威胁的煤矿、救援队,开展水害事故应急救援排水知识培训、交流与抢险演习,确保队伍的战斗力和装备安全可靠[5]

3.4 建立基地经费保障机制

要体现排水基地的公益性,克服重配备装备,轻维护保养的思想,省或国家排水基地人员及排水装备维护保养费每年纳入同级财政按预算,确保排水基地指战员收入不低于当地事业单位同等水平,保持人员稳定,排水装备维护保养和演练到位。3处储备点各市(州)财政给予资金支持。

3.5 研发新的排水装备

积极与排水设备研究、生产企业合作,采用新技术、新工艺、新材料,研发性能可靠、重量轻便、经久耐用、拆装方便的潜水泵、排水管及配套设备。

要尽快实现潜水泵电缆防水性、自带电缆长度、潜水泵入水深度、接线盒封闭关键性技术的研究与突破,减少排水时移泵的次数。

研发小型灵活的挖掘设备,能伸入倾斜巷道5m以上水中刨出煤矸杂物等;研发强度高、方便、适用处理水害冒顶的快速支架。

4 结语

经过十多年的实践与探索,贵州已具备一定的煤矿水害事故救援能力,但装备配备与布局尚不能满足发展的需求,应当进一步提高装备的技术水平和应急救援队伍的救援能力。

一个地区的环境容量决定了在相应的旅游资源中能够承受的游客量,超过了环境容量的旅游发展,则会导致各种突发状况的发生,造成环境的严重破坏,降低地区的旅游资源价值,对此,需要旅游业在发展的过程中,能够把握好旅游资源的环境容量问题,防止因为过度旅游造成的环境破坏和损失。

参考文献:

[1]芦庆和,刘萍.2008-2011年贵州煤矿透水事故分析及防治措施[J].采矿技术,201212(1):51-53.

[2]贵州省煤矿防治水规定,黔府办发(2009)64号.

[3]武强,赵苏启,孙文洁,等.中国煤矿水文地质类型划分与特征分析[J].煤炭学报.2013 ,38(6):902.

[4]赵苏启,武强,尹尚先.煤矿水害事故科学快速救援[J].煤炭工程,2016,48(S2):9-11.

[5]姚源、平立华,宋占松.提高我国煤矿水害事故救援能力对策措施[J].煤矿安全,2015,224-226,229.

 
丁发超
《煤矿现代化》 2018年第04期
《煤矿现代化》2018年第04期文献

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