劉守強(qiáng)，武 強(qiáng)，曾一凡

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 國家煤礦水害防治工程技術(shù)研究中心，北京 100083)

《煤礦防治水規(guī)定》(簡稱《規(guī)定》)自2009年12月頒發(fā)以來，在礦井水害的探查、預(yù)測預(yù)報(bào)、防控治理和應(yīng)急救援等方面，發(fā)揮了重要作用，提升了全國煤礦防治水工作水平，有效防范了水害事故[1]。近年來，全國煤礦水害事故呈逐年下降的態(tài)勢，較大以上水害事故從2010年的19起、死亡197人，下降到2017年的4起、死亡9人。但是，煤礦充水水文地質(zhì)條件隨煤炭資源開采條件的復(fù)雜化也變得日趨復(fù)雜；尤其是煤層開采深度逐漸增加，高水溫、高水壓和高地應(yīng)力的“三高”采掘地質(zhì)環(huán)境逐漸顯現(xiàn)，煤礦突水類型和機(jī)理更為復(fù)雜[2，3]；“三下”特別是地表水體下和周圍的采掘工程活動日益增多，突水的潛在威脅逐步增大。現(xiàn)代化采煤方法和工藝，特別是超大采高一次采全高(7.5m)、放頂煤一次采全高(采放厚度最高達(dá)20m左右)等綜合機(jī)械化采煤法的應(yīng)用，也增加了影響煤層突水的因素；另外，我國煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，中西部煤礦開采規(guī)模與強(qiáng)度、充水水文地質(zhì)條件、防治水理念、煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)等均與前9年相比，發(fā)生了明顯變化，具體表現(xiàn)為[4，5]：

1)隨著西北煤田和華北型煤田西部礦井?dāng)?shù)目逐漸增多，開采規(guī)模和開采強(qiáng)度逐漸增大(年產(chǎn)量30Mt礦井、上千萬噸工作面)，大水礦井逐漸增多，許多礦井正常涌水量和礦井突水量已逐漸逼近甚至超過中東部礦井的水量，原來認(rèn)為水文地質(zhì)條件簡單的礦井和礦區(qū)已經(jīng)或正在復(fù)雜化[6]。

2)蒙陜接壤地區(qū)單個(gè)礦井范圍大，開采面積和采區(qū)或盤區(qū)面積逐漸增大，相鄰采區(qū)或盤區(qū)之間距離、各采區(qū)或盤區(qū)的超前疏放水量和正常涌水量均在增加，且煤層近似水平，礦井水井下自流條件差，造成傳統(tǒng)的單一集中排水系統(tǒng)的礦井需多級泵站排水，成本大幅提高，并且管理復(fù)雜。

3)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，礦井防治水理念、工作體系、評價(jià)預(yù)測預(yù)報(bào)方法、水害探測手段和長期動態(tài)監(jiān)測預(yù)警技術(shù)、儀器以及防治水工程與裝備等有了長足發(fā)展和進(jìn)步[7-12]；如可控源大地電磁法等地面勘探技術(shù)，井下掘進(jìn)巷道鉆孔物探法等超前探放水技術(shù)與裝備，井下回采工作面槽波，井下微震、微震與電磁法耦合等監(jiān)測預(yù)警技術(shù)，評價(jià)預(yù)測方法等[13-20]。同時(shí)，防治水工作中成功的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，要在新的規(guī)定中被吸納進(jìn)來。例如，河北省采用地面區(qū)域治理技術(shù)和微震監(jiān)測預(yù)警技術(shù)防治奧灰水，基本控制和消除了奧灰水威脅[21-23]；河北、山西、黑龍江等省實(shí)行分區(qū)管理(可采區(qū)、緩采區(qū)、禁采區(qū))受老空水威脅的區(qū)域，防范效果顯著。

4)新版《煤礦安全規(guī)程》已于2016年以國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局第87號令頒發(fā)[24]，煤礦防治水專項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需要與其相統(tǒng)一和配套。

基于上述分析，原有《規(guī)定》已不能完全適應(yīng)新形勢下煤炭工業(yè)的發(fā)展，不能支撐與之相應(yīng)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步修訂和完善。

1 《煤礦防治水細(xì)則》編寫指導(dǎo)思想和原則

1)編寫的指導(dǎo)思想：牢固樹立以人為本，安全發(fā)展的理念，堅(jiān)持“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，依據(jù)國家相關(guān)法律和法規(guī)，遵循煤礦安全生產(chǎn)的客觀規(guī)律，吸收現(xiàn)代科技進(jìn)步成果，體現(xiàn)煤礦防治水的十六字原則“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”，落實(shí)七項(xiàng)綜合防治措施“探、防、堵、疏、排、截、監(jiān)”[4-7]。

2)編寫的基本原則：①遵循2016年版《煤礦安全規(guī)程》，對防治水工作進(jìn)行細(xì)化；②充分吸收科技攻關(guān)成果和借鑒防治水成功經(jīng)驗(yàn)，緊密結(jié)合煤礦防治水工作實(shí)際，體現(xiàn)先進(jìn)性和適用性；③提前采取針對性防治水措施，推進(jìn)源頭預(yù)防；④樹立主動治理水患的理念，推進(jìn)防治水的區(qū)域治理；⑤樹立綜合治理和治保結(jié)合的防治水理念，推進(jìn)防治水工作轉(zhuǎn)向井上下結(jié)合治理、工程治理和治保結(jié)合，推廣充填開采、保水開采和煤水協(xié)調(diào)開采等綠色開采技術(shù)，促進(jìn)煤炭工業(yè)安全、綠色、清潔發(fā)展；⑥堅(jiān)持煤礦安全監(jiān)管、監(jiān)察部門、煤礦企業(yè)、科研設(shè)計(jì)單位與大專院校相結(jié)合，做到普遍征求意見和重點(diǎn)征求意見相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，共同做好編寫工作。

2 《煤礦防治水細(xì)則》編寫要點(diǎn)

《煤礦防治水細(xì)則》(簡稱《細(xì)則》)共分8章138條，比《規(guī)定》減少了2章4條[25]。其中，刪除1章(《規(guī)定》第9章“罰則”)，合并1章(《規(guī)定》第6章“水體下采煤”并入《細(xì)則》第5章“礦井防治水技術(shù)”)?！都?xì)則》內(nèi)容齊全，主要包括礦井水文地質(zhì)類型劃分及基礎(chǔ)資料、礦井水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探、井下探放水、礦井防治水技術(shù)、露天煤礦防治水、水害應(yīng)急處置等有關(guān)規(guī)定，能夠全面、科學(xué)指導(dǎo)煤礦防治水工作。

1)提出新的防治水理念和工作體系。為貫徹2015年全國煤礦水害防治工作現(xiàn)場會精神，提高防治水工作的科學(xué)性、系統(tǒng)性和前瞻性，結(jié)合新時(shí)代社會和煤炭工業(yè)發(fā)展的新形勢，需要轉(zhuǎn)變防治水工作理念，明確防治水工作新思路。為此，《細(xì)則》第三條規(guī)定煤礦必須落實(shí)防治水的主體責(zé)任，推進(jìn)五大防治水轉(zhuǎn)變理念，構(gòu)建系統(tǒng)的七位一體工作體系。

2)完善煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)測技術(shù)是落實(shí)“預(yù)防為主”的防治水理念的重要手段之一。煤礦長期動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主要包括地下水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和突水監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，地下水動態(tài)(水位、水質(zhì)、水溫等)能夠直觀反映充水水源情況，建立地下水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，對防治水害具有重要意義。而對礦井充水通道一直缺少有效的監(jiān)測手段，隨著科技的進(jìn)步，用于監(jiān)測巖體裂隙的微震技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用到煤礦充水通道的監(jiān)測工作，特別是微震與電磁法耦合技術(shù)，能夠同時(shí)監(jiān)測充水水源和充水通道，實(shí)現(xiàn)對突水的預(yù)警。另外，規(guī)定對老空積水情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，以及對其采取措施后的安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。在監(jiān)控方面推廣的井下泵房地面遠(yuǎn)程監(jiān)控，鑒于監(jiān)測監(jiān)控的重要性，并在綜合防治水措施中增加了“監(jiān)”的技術(shù)方法。

3)完善礦井水文地質(zhì)類型劃分依據(jù)。礦井水文地質(zhì)類型是指導(dǎo)礦井防治水工作的基礎(chǔ)，一般從井田內(nèi)受采掘破壞或者影響的含水層及水體、井田及周邊老空水分布狀況等六大方面進(jìn)行分析。對于礦井涌水量，近年來，隨著西北煤田和華北型煤田西部礦井?dāng)?shù)目逐漸增多，開采規(guī)模和開采強(qiáng)度逐漸增大，礦井涌水量大幅增加，如陜西彬長礦區(qū)個(gè)別礦井涌水量已超過3000m3/h，內(nèi)蒙古烏海能源駱駝山煤礦突水量最大時(shí)達(dá)7.2萬m3/h；為此，礦井涌水量(正常Q1、最大Q2)取消《規(guī)定》對西北地區(qū)單獨(dú)定標(biāo)準(zhǔn)的做法，這樣也有利于全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；原簡單類型突水量Q3為“無”，不科學(xué)，結(jié)合突水點(diǎn)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，重新劃定為簡單類型突水量Q3≤60m3/h。對于井田及周邊老空水分布狀況，取消老空積水量作為劃分依據(jù)，由于積水量不管大小，只要條件清楚，留足煤柱或超前探放都是安全的。

4)加強(qiáng)探放水工作。探放水是井下防治水的重要手段。探水工作不到位，基礎(chǔ)充水水文地質(zhì)條件就不清楚，防治水工作難以開展。在這方面，近幾年發(fā)生了多起突水事故，例如，2011年貴州富宏煤礦因采掘揭穿老空區(qū)積水，發(fā)生重大透水事故，導(dǎo)致12人死亡、1人失蹤，其中的重要原因是：煤礦未建立專門的探放水作業(yè)隊(duì)伍，沒有探放水設(shè)計(jì)，雖有2臺探水鉆機(jī)，但不實(shí)施探放水作業(yè)。2017年11月，濟(jì)源一礦在探放采空區(qū)積水之前，未配合采用物探等方法查清采空區(qū)積水情況，設(shè)計(jì)探放水鉆孔位置平距和垂距均不符合規(guī)定；探放水時(shí)未撤出探放水點(diǎn)標(biāo)高以下受水害威脅區(qū)域的所有人員，探放水人員非專業(yè)人員，未安裝止水套管，裸孔放水，導(dǎo)致老空水潰出，造成2人死亡。為此，《細(xì)則》再次明確“三專兩探”工作，規(guī)定探放不同類型水的鉆孔布置等；并在綜合防治措施中加入“探”，強(qiáng)調(diào)“探”在水害防治措施中的核心地位和先導(dǎo)作用，落實(shí)2017年全國煤礦水害防治工作視頻會要求。需要注意的是，綜合考慮探放水現(xiàn)場的圍巖穩(wěn)定性、鉆孔的可靠性等，規(guī)定探放水鉆孔終孔孔徑由以往的75mm修改為94mm。

5)規(guī)定不同水害類型的防治水技術(shù)。礦井水害有多種類型，不同類型水害的防治水技術(shù)也有所不同，為此，在礦井防治水技術(shù)中明確提出地表水、頂板水、底板水、老空水四種水害類型的防治技術(shù)。礦井可以針對水害威脅類型實(shí)際，明確水害防范重點(diǎn)，提前采取針對性治理措施。近幾年多種類型水害均發(fā)生過事故，例如：2011年7月，貴州牛棚煤礦發(fā)生的由地表水灌入井下，引發(fā)斷層破碎帶和擋水墻，導(dǎo)致突水事故，造成2人死亡，21人失蹤；2013年2月，淮北桃園煤礦南三采區(qū)1035切眼掘進(jìn)工作面發(fā)生底板奧灰突水事故，造成全礦井被淹，1人失蹤；2016年10月，山西平安煤業(yè)有限公司掘進(jìn)工作面發(fā)生頂板突水事故，造成3人死亡。2017年，山西美錦集團(tuán)東于煤業(yè)有限公司發(fā)生老空水透水事故，造成6人死亡，5人受傷。在頂板水防治方面，近幾年出現(xiàn)了多起頂板離層水事故。例如，2016年4月，陜西照金礦業(yè)有限公司發(fā)生頂板離層水重大水害事故；2015年1月，淮北朱仙莊煤礦頂板離層水事故等，為此，第六十九條增加了關(guān)于離層水的判定和防治的規(guī)定。

在底板水防治方面，對于華北型煤田，隨著開采深度的增加，奧灰水壓逐漸增大，對礦井開采的威脅越來越大；結(jié)合多年來治理奧灰的經(jīng)驗(yàn)，地面區(qū)域治理在冀中能源峰峰集團(tuán)九龍礦等礦井實(shí)施后效果顯著。為此，在規(guī)程中第七十條、第七十二條和第七十四條新增區(qū)域治理的防治理念以及區(qū)域治理的要求。

在老空水防治方面，由于多年來老空水事故發(fā)生比例較高。為此，總結(jié)近年來老空水透水事故教訓(xùn)，借鑒成功的經(jīng)驗(yàn)和有效的技術(shù)手段，對受老空水害影響煤層實(shí)行分區(qū)管理，《細(xì)則》第七十七條規(guī)定了老空水害分區(qū)管理的要求。鑒于近幾年有些礦井對老空水采取疏放措施后仍發(fā)生突水事故，例如，2012年4月，吉林省豐興煤礦掘進(jìn)工作面重大透水事故，主要原因是對老空水疏放后，未對放水效果進(jìn)行總結(jié)評估，沒有掌握探放水實(shí)際效果就盲目安排掘進(jìn)。為此，《細(xì)則》第八十條規(guī)定疏放老空水結(jié)束后，要進(jìn)行驗(yàn)證。

6)加強(qiáng)水體下采煤“兩帶”高度實(shí)測分析。當(dāng)煤層頂板存在富水性中等及以上含水層或者其他水體時(shí)，若煤層頂板同時(shí)存在導(dǎo)水通道，則會引發(fā)突水事故；而煤層開采后在其頂板產(chǎn)生的垮落帶和導(dǎo)水裂隙帶是良好的導(dǎo)水通道，為此，《細(xì)則》第八十七條規(guī)定在確定防隔水煤(巖)柱尺寸，消除煤層頂板存在富水性中等及以上含水層或者其他水體的威脅時(shí)，應(yīng)當(dāng)實(shí)測垮落帶、導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度，進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，確保防隔水煤(巖)柱的有效性。

在采掘過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件變化，需要縮小防隔水煤(巖)柱尺寸時(shí)，為確保剩余防隔水煤(巖)柱的有效性，必須保證煤層開采后引發(fā)的垮落帶和導(dǎo)水裂隙帶未導(dǎo)通對應(yīng)含水層或者含水體，為此，《細(xì)則》第九十條規(guī)定試采階段，必須開展垮落帶和導(dǎo)水裂隙帶的實(shí)測工作。

7)建立分區(qū)排水系統(tǒng)?？紤]到現(xiàn)在特大型礦井范圍大，若采用中央泵房集中排水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)線路長，排水成本大大增加，管理復(fù)雜，且存在安全風(fēng)險(xiǎn)。而采用分區(qū)排水系統(tǒng)可縮短排水路徑，減少排水環(huán)節(jié)，降低排水系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)和維護(hù)費(fèi)，也提高了系統(tǒng)的安全性。分區(qū)排水系統(tǒng)在補(bǔ)連塔、錦界、烏蘭木倫、石圪臺和哈拉溝等千萬噸礦井中已經(jīng)成功應(yīng)用[26]。為更切合實(shí)際情況，增強(qiáng)《細(xì)則》的可行性，第一百一十條規(guī)定特大型礦井可以建立分區(qū)排水系統(tǒng)，排水能力根據(jù)分區(qū)涌水量計(jì)算匹配，同時(shí)，泵房總體設(shè)計(jì)要滿足第一百零六條至第一百零九條要求。

8)以人為本，安全第一。近幾年煤礦發(fā)生的多起突水事故，在出現(xiàn)突水征兆的情況下，礦工防治水知識欠缺，安全防范意識淡薄，透水征兆辨識能力不強(qiáng)，仍然繼續(xù)施工；礦井一旦發(fā)生突水，因未開展水害事故專項(xiàng)應(yīng)急演練工作，礦工自救互救和避險(xiǎn)逃生技能不足，造成了人員傷亡的悲劇。例如，2018年7月，淮北朱莊煤礦發(fā)生老空水透水事故，礦工不熟悉避水災(zāi)路線，透水后部分人員仍從采區(qū)軌道下山撤離，造成2人死亡、7人受傷。2016年4月，銅川市照金煤礦未開展水害事故專項(xiàng)應(yīng)急演練工作，在工作面出現(xiàn)透水征兆的情況下，繼續(xù)冒險(xiǎn)作業(yè)，發(fā)生頂板水害事故后造成11人死亡。同時(shí)，礦井突水事故發(fā)生后，也存在經(jīng)應(yīng)急救援，科學(xué)施救成功的案例。例如，2011年8月，黑龍江恒太礦業(yè)公司四井發(fā)生老空透水事故，26人被困井下，經(jīng)過應(yīng)急救援，22名礦工獲救[27]。為此，《細(xì)則》編寫堅(jiān)持“以人為本”的理念，突出對井下人員防治水知識教育和培訓(xùn)，開展水害應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急知識、自救互救和避險(xiǎn)逃生技能培訓(xùn)，提高有效處置水災(zāi)的應(yīng)急能力；賦予調(diào)度員和班組長等緊急撤人的權(quán)利，發(fā)現(xiàn)突水(透水、潰水)征兆或重大險(xiǎn)情，立即撤人；加強(qiáng)應(yīng)急預(yù)案演練并對其不斷修訂完善，明確避水災(zāi)標(biāo)識的設(shè)置要求；以上在第六條、第十條、第四十九條、第一百二十三條、第一百二十四條和第一百二十五條等條文中均有體現(xiàn)。

3 結(jié) 論

1)《細(xì)則》的修訂編寫充分吸收了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步成果，系統(tǒng)總結(jié)了煤礦水害事故的教訓(xùn)，科學(xué)借鑒了防治水的成功經(jīng)驗(yàn)，緊密結(jié)合煤礦防治水工作實(shí)際，修訂后的條款適用性和可操作性更強(qiáng)。

2)為科學(xué)防治煤礦水害，有效遏制煤礦重特大水害事故，同時(shí)為了銜接2016年《煤礦安全規(guī)程》中防治水部分，《細(xì)則》修編及時(shí)，對提高礦井防治水技能和水平意義重大。

3)《細(xì)則》在防治水理念和工作體系、煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、礦井水文地質(zhì)類型劃分依據(jù)、探放水工作、不同水害類型的防治水技術(shù)、水體下采煤“兩帶”高度實(shí)測、分區(qū)排水系統(tǒng)、以人為本的理念等方面進(jìn)行了修訂和完善，對實(shí)現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。