矿井透水事故抢险救灾实践与启示

朱明辉

由于矿井开采受地质条件的影响，可能会发生各类透水事故，直接影响矿井安全生产，给矿工带来生命危险，而且影响范围大，灾后恢复时间长，特别是奥陶系灰岩水含水层的涌出，造成的经济损失特别巨大。矿井透水抢险具有情况紧急，条件多样、复杂等特点。事故抢险工作是一个科学规范、操作性强的应急救援工作，避免初期混乱无序局面，提高抢险工作的效率。就矿井在人员撤离，地面打钻注浆，井筒排水及井下恢复等方面的经验进行总结。

2013年2月3日凌晨00:35，淮北矿业股份有限公司桃园煤矿1035机巷切眼处突发重大透水事故，最大突水量达30000m3/h，远远超过煤矿最大排水能力，造成矿井淹没。透水事故发生后，立即开展事故抢险工作，就矿井在人员撤离，地面打钻注浆，井筒排水及井下恢复等方面的经验进行总结。

几点启示：

一、透水时的应急处理

由于瞬时突水量巨大，应急处置时的注意事项：要保持矿井通风，由于巷道内的水量增加，巷道断面减少，造成主通风机负压大，这时要采取降低风机转速、对旋风机单机运行或稍许打开备用风机风门，让风流稍许短路等措施降低风机负压，保持通风，稀释风流中的有毒有害气体，为遇险人员逃生争取时间。由于水灾事故受困遇险人员往往具有较大的生存空间，无高温高压环境，有毒有害气体浓度不会迅速增大，相对爆炸、火灾、突出事故，遇险人员具有较大存活的可能性。遇险人员开展自救，按照发生水害时的避灾路线，就近从各工作地点撤离到地面。当时井下作业人员分布较广，有443在井下作业，分别从北部混合井、新、老副井乘罐笼升井，71人进入总回风巷，撤离到风井下口，从梯子间爬梯子到地面，5人从老副井梯子间升井。爬梯子间时要手要抓牢，脚要蹬稳。水灾发生后，遇险人员因避险离开工作地点，撤离到较安全位置，撤离中切实注意自己和他人的安全，禁止慌乱和争抢，如果在井下迷失方向，遇险人员应朝着有风流通过的上山巷道、回风巷道方向撤退。不能撤离时，及时躲避到独头巷道或井筒内，这些地点生存空间大，其中主井下口信号工就是躲避到主井井筒中，然后被营救上来的。

二、地面打钻注浆

桃园煤矿突水灾害发生，由于瞬时突水量巨大，突水通道形态以及位置不明，增大了治理难度，集团公司、矿方和相关专家对多家方案进行比较、讨论和咨询后，决定委托西安研究院水文所承担此次堵水工程中的巷道截流部分。为了早日完成巷道截流工程，保障矿井安全排水，在透水点的上部地面进行打钻注浆。此次透水是10煤层底板存在隐伏陷落柱，当1035切眼掘进工作面接近该陷落柱时，在承压水和掘进机扰动下，奥陶系灰岩承压水突破有限隔水岩柱，形成集中过水通道造成底板突水。

此次巷道截流注浆堵水工程面临的难题：一是突水点位于煤巷切眼，煤质相对松软，加上瞬时突水量巨大，水流冲毁煤壁，携带大量物质向井下巷道冲积，机巷内极有可能淤积大量煤泥，影响堵水墙强度；二是71煤采空区距离1035机巷顶91m~110m，推测“三带”裂隙发育，坍塌破碎严重，钻探过程中可能会遇到一系列的困难，影响施工进度。三是时间紧迫。

随即迅速开始整理前期资料、制定治理方案、协调三通一平、钻机进场、注浆站建设等一系列具体问题。 西安研究院调派的美国雪姆公司生产的T130XD钻机，在工地道路条件极其恶略的情况下，克服重重困难顺利进入工地的预设孔位。经过一天的电路安装、钻机调试、开挖泥浆池等钻前准备工作，充分发挥技术优势，钻探工程的成功实施，为整个堵水抢险工程争取了宝贵的时间。随着各截流孔逐渐顺利完成透巷任务，开始对巷道进行大量连续的充填注浆。为防止在注浆过程中水位差过大导致水压增大突破前期注浆形成的阻水体，并向井筒中有序的灌水，确保水位差稳定，保证阻水体的安全，截流注浆近20万吨，提前完成巷道截流工程，保证矿井强排水安全。

三、 矿井抢险排水

矿井排水方案要安全可靠，投入最少、效率最高、工期最短。

桃园煤矿矿井抢险排水方案

可安装水泵的井筒共有三条：主井、新副井和老副井。最终选用方案是：考虑到要用老副井作为抢险救灾恢复通道，确定在主井和新副井井筒各安装四台大功率潜水电泵，作为第一方案进行强行排水，新副井井筒直径6.5m，井口标高25米，井底标高—800米。提升机为落地式摩擦式提升机，罐笼提升，将新副井上口宽罐尾绳留在井梁上，把罐笼拆除，利用井筒两侧罐笼的空间安装四台电潜泵进行排水，使用河南郑州抢险中心的排水设备，其中两台为ZQM3200，杨程810m，流量1000mm3/h，电压6kv，功率3200kw，两台为2600kw潜水泵，扬程650m。流量1000mm3/h，额定电压6kv，功率2600kw。管路选用直径325*14—Q345B。主井为井塔式结构，箕斗提升，主井井筒直径5m，装载位置—550m，主井以唐山开滦救援中心为主，使用由德国引进的重型潜水泵，水泵扬程650m，流量1000mm3/h，电机功率2600KW，管路直径325mm, 供电电缆选用高压3*150mm2橡套电缆和3*185mm2橡套电缆。安装前对各井筒深度进行探测，确定电潜泵安装深度。潜水电泵供电电源取自矿井工业广场地面35kv变电所不同母线段，井口安装潜水泵配电柜，设置启停控制。矿变电所过流保护甩掉，正常启动电流按5～7倍计算，抢险救灾要求水泵启动要按10～11倍进行计算。按开关的操作规程进行操作，送上高压电源，观察电源电压是否正常，开启电潜泵，观察电潜泵的运行电流是否正常，观察出水口的流量是否正常。如不正常，需要潜水泵电气调整反转。开接力泵要观察接力泵开关电流是否正常，如不正常，需要调整接力泵的转向，保证电压、电流都符合潜水电泵的基本要求。一水平水平标高—520m，二水平标高—800m。矿井排水的基本要求是，必须将矿井内的水位排至—520m以下，方能完成对矿井井下一水平中央泵房主排水系统和主供电系统的恢复。首先泵房恢复部分排水能力，矿井水排到老副井下口—520大巷时，矿井已经自然进行通风。然后开启风机进行机械通风。检修人员从老副井梯子间下到老副井下井口进行探查，检查下井口的情况，确认无影响罐笼走钩的障碍后，利用罐笼进行慢速提升，确认安全无异常，再进行人员上下，疏通井口周围的水沟，使水流进入老副井锅底。然后通过联通的巷道进入主井井筒，通过电潜泵排到地面。让泵房内的水位低于-520m，从地面下一台高爆开关和一台水泵配套电机，安装就位，利用井筒中入井四个回路电缆其中一趟电缆连接控制高爆开关，控制水泵启停，进行排水，部分排水能力的恢复，为全面恢复一水平中央变电所和中央泵房提供先决条件,这标志着抢占泵房工作的结束。再分两步走：对一水平进行灾后恢复工作开始，二水平继续排水，新副井排水后期，电潜泵损坏和故障较多，缺少备用泵，又使用合肥恒大江海型号BQ1100—850/10—4000/W/S和山东鑫源两家生产的4000kw的大型电潜泵。

存在问题及预防措施：电潜泵的备用量不够，电潜泵故障率高，影响排水，同时更换工作量巨大。故障的主要原因有：电潜泵水泵轴抱死损坏无法启动、电机或电缆接地故障、电机电缆头拉脱、电机杂间短路，操作不规范造成电潜泵连接管断裂等。井筒安装电潜泵时由于井筒空间小，出现电潜泵刮碰现象，注意探查调整。电潜泵安装时应注意电源线不可过长。电缆线要在架空下水时不可受力，以免引起电源线断裂。电潜泵与管理连接有松脱现象，注意做好放松。井筒—500米的高度压力大，影响绝缘，损坏水泵，直接启动要注意避免频繁性的启停，电潜泵停止时，由于惯性会产生回流，若立即开机，则会使电动机带负载启动，导致启动电流过大而烧毁绕组。

整个排水方案的实施准备及安装排水设备时用14天，排水工作仅用了33天。排除矿井静水量和动水量共385万余立方米。他的成功实施为矿井恢复生产打下坚实的基础，同时也为矿山救护、排水工作积累了宝贵的经验。这次大型潜水电泵复合排水技术的应用、结果的总结和体会，为类似的矿井排水提供的借鉴，供大家参考，随着应用条件不断变化，排水设施制造技术的不断提高，科技人员不断潜心钻研和大胆创新世界，今后的排水技术必将更加完善。