煤矿提升水害应急救援能力的技术途径研究

句世伟

（山西省朔州市应急救援队，山西 朔州 036025）

自2005 年至2020 年，我国煤矿重大水害事故造成了较高的人员死亡和严重的财产损失。2020 年11月11日，山西朔州茂华万通源煤业发生透水事故，造成井下5 位矿工失去生命。随着我国煤矿防治水工作的逐步完善以及煤矿水害应急预案的实施，全国煤矿水害事故发生率和死亡人数都呈逐年下降趋势。以茂华万通源煤业为案例，结合其水患特征，对水害事故应急预案进行分析，提出了该矿提高水害应急救援能力的技术途径[1-2]。

1 矿井水文特征

1.1 工程概况

山西朔州平鲁区茂华万通源煤业有限公司矿井位于朔州市平鲁区井坪镇南，由原山西晋能二铺煤业有限公司、原山西朔州万通源二铺煤业有限公司和原山西朔州万通源安太堡煤业有限公司重组整合而成，整合后井田面积为15.400 9 km2，可采储量9676 万t，生产能力210 万t/a，矿井服务年限32.9 a，矿井正常涌水量45 m3/h，井田内煤层自然发火期为8～10 个月。矿井现主采4#和10#煤层，开采水平为+1235 m，综采放顶煤采煤工艺。

1.2 煤矿水患特征分析

万通源煤业在整合之前，井田范围内已经对2#煤层和10#煤层进行了部分回采（包括浅部小窑），采空区煤层回采后顶板垮落，导水裂隙带沟通含水层（地表水），使采空区含有大量积水。通过对以往矿井生产资料调查可知，该井田2#煤层采空区积水区20 处，积水量541 538 m3，10#煤层采空区积水区2 处，积水量383 m3。从采空区积水区相关数据可知，开采范围内积水严重，在开采10#煤层时必须要做好防治水措施，防止突水事故的发生；同时应该加急煤矿水害应急体系和水害应急预案建设，提升煤矿水害应急救援能力。

2 煤矿水害应急体系的建设

煤矿水害发生具有速度快、破坏性大等特点。因此，煤矿水害应急体系的建设是煤矿应急预案的先决条件，是发生水害事故后进行应急救援的硬件措施，有着至关重要的作用。根据对万通源煤业水害分析可知，老空水对煤矿开采威胁严重，针对此情况建设了煤矿水害应急体系，可有效提升水害应急救援能力。

2.1 排放水系统

矿井正常涌水量45 m3/h，最大涌水量95 m3/h。井下主排水泵房、主副水仓设置在大巷车场北侧，主、副水仓容积分别为700 m3、500 m3，总有效容积1200 m3，能容纳矿井6 h 的正常涌水量。主水泵房装设有3 台MD155-30×5 型离心式水泵，其中1台工作，1 台备用，1 台检修，配套防爆电动机功率为110 kW。主排水管敷设两趟Φ194 mm×6 mm钢管，通过副斜井将水排出地面，主排水泵实现了双回路供电。矿井编制有年度防治水计划，并认真组织实施。

2.2 安全避险系统

2.2.1 监测监控系统

矿井安装1 套KJ95N 型煤矿综合监控系统。该系统主要是用来监控矿井上下各类安全、生产参数及电力参数，汇接管理多个安全与生产子系统，实现对信息共享和局部环节的自动化控制，为煤矿综合自动化系统的重要部分。

2.2.2 人员定位系统

人员定位系统采用1 套KJ725（A）型井下人员定位管理系统，系统采用UWB 精确定位与WiFi相结合的方式进行定位，不仅能够进行精确定位，还可以进行WiFi 信号的覆盖以及WiFi 桥接。系统信号覆盖距离达数百米，精度达到厘米级。系统同时具有全面视频联动、三维地图展示、下发文字转语音等功能，搭配使用的智能电源能够实现8 h 以上的待机，并且拥有远程供电、就地重启等功能。精确人员定位管理系统的正式启用，实现了生产系统智能调度、应急处置快速响应、重大灾害超前预警，为矿井安全生产提供了强有力的智能支撑。

2.2.3 压风系统

空压机房安有2 台SRC-250SAG 型双螺杆空压机，功率180 kW，配套4 m3立式风包。压风管路采用DN159×4.5 mm 和两DN89×4 mm 无缝钢管，在主斜井通风行人巷、警戒人员地点、人员疏散地点等均设置1 组煤矿用ZYJ（C）型压风自救器。

2.2.4 供水施救系统

供水施救水源为地面静压清水池，水源为生活饮用水，水质达到饮用标准。供水施救管路与消防洒水管路共用，在地面设有转换阀门可进行切换，后生活水源通过静压水池、管路、阀门、供水施救设备到达井下各地点供被困人员饮用。在主斜井通风行人巷、警戒人员地点、人员疏散地点等均设置1 组KGS-2 型矿井供水施救装置。供水施救装置与压风自救装置联合布置，为避险人员供水或提供营养液。

2.2.5 通信联络系统

矿井采用KTJ104 数字程控调度电话交换机用于煤矿调度通信系统，担负井上下生产协调、行政管理和重要场所的通信任务。矿井在调度中心机房安装KT62 型矿用无线通信系统主机一套，地面工业广场及井下安装有矿用无线基站，信号覆盖井上所有办公场所及井下所有区域，可满足生产协调及调度应急指挥需要。选用一套KTK113 型矿用智能网络音频广播系统，井下共安装有31 台语音广播，当出现紧急情况时，可根据事先设定预案指挥人员进行有序撤离。

2.2.6 紧急避险系统

矿井在井下集中胶带大巷与集中轨道大巷之间设有可容纳100 人的永久避难硐室一个，9101工作面两顺槽400 m 处各设一个临时避难硐室。避难硐室可以为幸存人员提供一个安全的避难空间，给抢救时间起缓冲作用，有效减少灾害带来的人员伤亡。

3 煤矿水害应急预案

矿井水害事故发生后，必须要按事先制定的水害应急预案进行抢险救灾，将水害事故的损失降低到最小。

3.1 水害后的紧急处置

（1）发生煤矿水害后，通知煤矿主要领导，并以煤矿领导和科研力量为核心成立抢险救援小组，迅速组织开展抢险救援工作，向上级部门通报事故情况，并寻求援助。

（2）通过与井下作业人员联系和井下定位系统，确定被困人员数量及安全问题，做好被困人员及其家属的安抚工作，通过供水施救系统和风压系统向被困人员输送饮用水及新鲜空气。

（3）根据煤矿地质资料及井下人员描述，对矿井突水情况作出判断，并通过相应的仪器分析突水水源与突水范围。立即通知泵房人员加强主排水泵房排水，降低水仓水位，以争取较长的缓冲时间。

（4）水害事故救援时间长、难度大，应根据井下水害情况与被困人员位置，迅速制定救援路线，调集专业队伍和装备进行施救，在地面随时配备医疗人员与设备。

（5）在保证被困人员安全的情况下，科学治理与排水。

3.2 现场作业人员的自救与互救

（1）现场作业人员发现涌水后，立即开启排水泵进行排水，并及时通知队长及相邻工作面工作人员；跟班队长带领现场人员按照避灾线路撤离，并告知调度中心避灾行走路线和目的地。

（2）撤退时要服从命令，沿规定避灾路线出井；行进中，必须抓紧支架，防止被矿石和木料撞伤。

（3）若水害事故水源为老空积水时，在撤离时还需要戴好自救器，防止有毒气体对人员造成中毒或窒息。

（4）若出路被水隔断，必须迅速转移至井下最高位置临时躲避，并发出求救信号等待援救。

3.3 现场应急演练

结合万通源煤业生产实际，现场作业人员的自救与互救情况，以该煤矿9101 综采工作面发生水害事故为例，进行了水害事故的应急救援演练。

（1）当9101 工作面发生水害事故后，现场作业人员利用通信设备通知跟班队长以及相邻9103工作面的作业人员；队长初步分析水害事故情况，若水害事故较小，利用就近通信设备通知调度中心，然后按以下逃生路线迅速撤离到地面。

① 9101 综采工作面→9101 胶带顺槽→采区轨道巷→集中轨道巷→通风行人斜巷→主斜井→地面。

② 9101 综采工作面→9101 轨道顺槽→9101轨道顺槽联络巷→采区轨道巷→集中轨道巷→副斜井→地面。

（2）假如水害事故较大，撤退路线被切断，应该尽可能前往位于9101 进风巷的移动救生舱或者位于集中轨道巷（中央变电所旁边）的永久避难室，等待救援。

（3）地面调度中心接到通知后立即联系煤矿矿长以及防治水总工，通知上级单位和相邻煤矿。在矿长和总工的带领下迅速组织应急救援小组，首先判断井下作业人员安全问题，如果井下作业人员安全撤离，应立即研讨排水救险工作，恢复矿山正常生产；如果井下存在被困人员，应争取尽快开展井下救援工作，在地面准备好医疗人员，积极救治井下被困人员。

（4）如果水害过大，煤矿无法独立排水救险或井下被困人员救治工作存在困难，应立即向相关人员申请援助。

4 结论

本文通过万通源煤业水患分析，对如何提升万通源煤业水害应急救援能力进行了深入研究，主要结论如下：（1）必须掌握煤矿水患特点，针对性制定防灾救援方案。（2）必须做好煤矿应急救援体系建设，是提升水害应急救援能力的前提与硬件基础。（3）必须做好水害应急预案，井下作业人员必须明确应急预案中逃生路线以及避险系统，并组织作业人员对应急预案和救援方案进行学习，并加强应急救援演练，加强水害应急救援能力。