大庆二号井水灾原因分析及防治

　　文章摘要：本文从技术的角度，分析了大庆二号井2007年7月28日至8月19日发生淹井停产事故的原因，阐述了雨季矿井防水灾的预防方法。
　　关键词：水灾 原因分析 防治途径
　　1．概况。
　　大庆二号井位于后所矿区一井田范围，现生产能力为18万吨／年，是后所煤矿主要产煤井之一。该井西部与大庆一号井（1995年初报废）相邻，以﹢1800米水平为界；北部与煤炭湾矿井（1989年9月报废）相邻，以﹢1740米水平为界；北西部与迤山口煤矿相邻，以﹢1725米水平为界；北东部与杨家沟煤矿相邻；南西部与中安镇大井边煤矿相邻，以﹢1770米水平为界。一采区1601、1901工作面上部与大湾头煤矿（已关闭）、煤炭硐煤矿相邻；二采区浅部与四屯煤矿相邻。因种种原因，周边小煤矿均与大庆二号井多处打通过，小煤矿之间也曾多处打通，小煤矿与报废的大庆一号井、煤炭湾井也曾多处打通。
　　从以上矿井分布情况看出，大庆二号井四邻关系及采掘工程分布都很复杂，相邻小煤矿均为斜井开拓，矿井水都渗透或排放到大庆二号井井下，大庆二号井间接承担着四邻小煤矿、私挖乱采老窑、两个报废矿井的排水工作，水文地质条件由简单变的日渐复杂。
　　大庆二号井2004年至2006年，井下最小涌水量为2643.36m3／昼夜（2005年6月30日），最大涌水量为19003.46m3／昼夜（2004年7月12日），一般涌水量为6709m3／昼夜，2007年1月至8月，最小涌水量为3046.8m3／昼夜（4月20日），最大涌水量为27560m3／昼夜（8月2日），一般涌水量为4900m3／昼夜，最大涌水量是最小涌水量的9.05倍，是一般涌水量的5.62倍。2007年最大涌水量是前三年最大涌水量的1.45倍，最小涌水量的10.43倍，一般涌水量的4.11倍。以上统计数据表明，2007年1月至8月最大涌水量是前三年最大涌水量的1.45倍，而一般涌水量比前三年的小，这主要是2007年7月下旬至8月上旬该地天气连续降中大暴雨，雨量集中渗透到井下产生的结果。从以上统计数据反映出：一是矿井涌水量的大小与地表降雨量关系密切，连续降雨量越大，井下涌水量也越大；二是矿井涌水量与开采面积变化有关，井下涌水量随开采面积的增加而增加。主要原因是采动后引起采空区上部地层下沉，下沉过程中产生大量的裂隙，裂隙勾通了更多更广的含水层，上覆煤层采空区积水和地表水，使先前相对孤立的水源产生了水力联系。
　　2．水灾原因分析。
　　2.1．天气因素。2007年7月下旬至8月上旬，该地天气连续降中大暴雨，降雨量集中，水量增加迅猛。大气降水有的通过采动裂隙渗透到井下，有的汇聚到山涧冲沟，直接灌入废弃老窑流到井下采空区。
　　2.2．采动面积增大。大庆二号井与相邻老矿井、小煤矿、私挖乱采老窑井，到目前为至，采动平面积以达572万m3。在这个采动范围内，地层裂隙发育，是大气降水向下渗透的良好通道。据实测统计，2007年1月至8月，该井田单位面积最小涌水量为5.33m3／万m3.日，单位面积最大涌水量为70.03m3／万m3.日，一般涌水量为8.57 m3／万m3.日，水灾期间平均单位面积涌水量为40.93m3／万m3.日。雨季与枯季相差13.13倍。
　　2.3．水力联系复杂。该区地表露头煤、风氧化带私挖乱采老窑数量较多，一些分布在山涧冲沟两侧低洼处，雨季山沟洪水容易直接灌入。废弃老窑采空区大多与地方小煤矿连通，小煤矿采掘工程又相互勾通，小煤矿巷道又多处与大庆一号井、煤炭湾井、大庆二号井采空区和采区主巷打通。再加之该区采动裂隙和大中型断层构造发育，它们成为该区水力联系的良好通道。每年雨水季节，少部分大气降水通过采动裂隙和断层裂隙直接渗透到大庆二号井井下，大部分是灌入老窑硐，流入小煤矿采空区，再流入煤炭湾井和大庆一号井采空区，最后汇聚涌入大庆二号井最低水平。
　　2.4．排水能力不足。7月下旬至8月5号，每天都有中到大雨，甚至暴雨，过大的降雨量造成大庆二号井涌水量增大迅猛，7月28日被迫停产抗洪。至8月2日，涌水量创该矿井最高历史记录，达27560m3／昼夜，是枯季涌水量的十倍多，是全年一般涌水量的四倍多。8月1日至9月，该井涌水量稳定在24144m3／昼夜至27560m3／昼夜。大庆二号井水泵排水额定流量累计为930m3／时，有效功率75%左右，实际排水能力流量为697.5m3／时（16740m3／昼夜），低于矿井最大涌水量10820m3／昼夜，排水能力明显不足。
　　3．防治途径及措施。
　　3.1．增加水泵和管线，加大排水能力。大庆二号井现有水泵排水能力总流量为16740m3／昼夜，而矿井涌水量出现异常情况，最大为27560m3／昼夜，约有11000m3／昼夜无法及时排至地面，淹井灾难迫在眉睫。
　　对于斜井和竖井开拓的矿井而言，井下水排至地面的唯一途径就是增加水泵和管线，加大排水能力，使矿井排水能力超过矿井最大涌水量。大庆二号井对淹井的严峻形势，有关领导、部门沉着冷静，及时组织组织人力、物力，增加了水泵和管线安装。新增水泵额定流量共计650m3／时.实际排水流量为487.5m3／时，全井水泵排水流量实际达1185m3／时（28440m3／昼夜），超过矿井最大涌水量880 m3／昼夜。增大了排水能力，再加上8月5日以后天气以晴为主，中到大雨天气大大减少，井下涌水量也逐日减小，仅用了约半个月时间，井下积水就基本排干，之后全面转入恢复生产工作。
　　3.2．分段截流，确保水泵正常工作。大庆二号井涌水量变化异常，增大迅猛，除少部份经﹢1800米副井平巷自然排到地面，其余水量大都汇聚涌入最低水平的﹢1650米运输大巷。﹢1650米运输大巷积水线上升较快。为了确保井下水泵房不被淹没，有关领导果断采取措施，立即组织实施了以竖井井底中央水仓泵房、三采区水仓泵房二采区临时水仓为中心，筑坝堵住通往水仓的入水通口，将﹢1650米运输大巷积水截为三段，积水深达1.8米左右。控制好注入各水仓的水量，保证了各水泵房正常工作排水。
　　3.3．堵地表老窑水。由于历史原因，该井地表煤层露头和风氧化带曾被私挖乱采严重破坏，一些废弃老窑分布在山涧冲沟两边低洼处，非常隐蔽。这些山沟，天不下大雨时是干沟，一旦天下中大暴雨时，几面的山水汇聚到一起，好似洪水猛曾，水量不可小看。该井抗洪救灾期间，经地表调查组细心调查，发现有20多个废窑，无充填，大量山水可直接灌入老窑硐。大暴雨天，灌入老窑的水量最大时每昼夜可达一万余方。
　　大气降雨是大庆二号井井下水的主要补给来源，老窑硐是山洪水向下灌水的主要通道。连降中大暴雨期间，事先堵住老窑硐，疏通洪水沟，杜绝山洪水直接灌入老窑硐，是从源头上减少该井涌水量的主要手段之一。该井抗灾初期，及时堵住地表易灌水的20余个老窑硐，使井下水得到相应的减少。总之，矿井雨季防治水灾工作，调查地表废弃老窑灌水、积水情况，堵截地表水直接灌入井下，是雨季矿井防水灾必不可少的途径之一。
　　3.4．加强统一战线，联合共抗水灾。由于历史原因，在大矿四周常分布着一些布局不合理的小煤矿。这些小矿均位于大矿浅部，为了争夺资源，绝大多数把矿井安全隔离煤柱开采破坏，超层越界现象普遍存在，采掘巷道相互打通时有发生。更有少数矿主缺乏职业道德，故意打通深部矿井巷道和采空区，只采煤，不排水，损人利己。自己省去了排水设备和排水费用等，但在其深部的矿井却深受其害，日复一日，年复一年，不得不为其间接承担排水工作。特别是每年一到雨季，如遇大中暴雨连绵不断，持续时间较长时，浅部众多小矿井下水都向下排放，那么深部矿井淹井事故可能发生。
　　在雨季，为了战胜矿井水灾，把水灾消灭在隐伏状态之中，大矿与周边小煤矿必须建立排水统一战线，联合共同防御水灾发生。小煤矿开拓系统相对简单，距地表近，排水管道短、扬程较小，单位排水费用相对较低。每个小矿应及时堵住通往深部矿井的排水通道，各自担负起自己开采范围的排水责任。严禁做出故意打通深部矿井巷道和采空区，蓄意向下排水的缺德事。
　　大庆二号井在8月1日至19日抗洪期间，排水需从﹢1650米水平抽至﹢1800米副井平巷排到地面和从﹢1650米水平沿竖井抽到井口（1850米水平）至地面，管道长，扬程较大，排水受制约。经多方协商，与周边小矿达成共同排水共识。周边五个小煤矿，在我矿的帮助下，全部从自己的井下抽水至地表，排水流量共计544m3／时（13056m3／昼夜），相当于大庆二号井总排水流量的45.9%。小煤矿同时排水，大大减小了大庆二号井的涌水量，至8月15日，﹢1650米运输巷积水基本排干。8月1日至13日，大庆二号井排出井下水25.17万方，周边小矿共排出井下水约5.26万方，为大庆二号井战胜水灾，8月20日顺利恢复生产奠定了基础。
　　4．存在问题及建议。
　　4.1．目前仍有少数不法分子昼伏夜行，利用井田地表起伏大，偏僻好隐蔽之地势，私挖乱采露头煤，可能造成新的废窑灌水通道产生。建议各级地方政府继续对私挖乱采进行严厉打击，坚决取缔开小井挖露头煤。
　　4.2．每年雨季前必须对矿区井田范围内的、有水力联系的季节性河床、山沟、河谷区域进行全面调查，对有导水可能的老窑及时充填、筑坝堵水，对堵塞的沟谷进行疏通，谨防山洪水直接灌入老窑进入井下。
　　4.3．透视大庆二号井淹井事故，假如周边小煤矿不超层越界，矿界隔离煤柱没被破坏，各小煤矿井下水不向下排放，那么大庆二号井本身的涌水量只是现在的1／6至1／5，淹井现象绝不可能发生。假如大庆二号井﹢1800米副井平硐留设了水平隔水煤柱，利用﹢1800米平硐截住其上水平的采空区涌水和小煤矿的排放水，那么大庆二号井的涌水量也只是现在的1／6左右，水灾也绝不会发生。
　　建议：一是新建矿井，设计布局一定要科学合理；二是要严格按照《矿井水文地质规程》、《煤矿防治水工作条例》的要求，合理留设矿井安全隔离煤柱，水平隔水煤柱，河流、水库等地表水体保安煤柱。
　　4.4．对矿井水文地质条件的变化认识不清。矿井随着开采时间的推移，开采范围和开采深度的不断延伸，采空面积的不断增加，与周边小煤矿开采关系的恶劣变化，各种安全隔离煤柱、隔水煤柱被不断开采破坏，私挖乱采对露头煤和风氧化带隔水地层的破坏，地层导水通道的大量增加，水力联系的范围也在不断扩大等因素，造成矿井水文地质条件由当初的相对简单变得日趋复杂。但矿井决策层和管理层仍把其当作简单类型对待，稍有麻痹大意，透水淹井事故就可能发生。建议矿井管理层认清矿井水文地质条件的复杂性，重视矿井防治水安全工作。
　　4.5．建立水文观测系统。生产矿井必须分水平，分采区建立水文观测站，并按规定时间进行观测。对观测数据进行定性、定量综合分析，及时掌握水文地质报考变化情况。对有水患的地方及时进行预报和向上级有关部门汇报，提出合理处理意见和制定有效防治措施。
　　4.6．做好预测预报工作。矿井必须做到年度有水情水患分析预报，月度有水情水患分析预报，特殊情况水文地质预报。预报过程中加强采掘工程与地表水体（水库、河流等）的水力联系分析，加强生产地点与浅部积水采空区和上覆煤层积水采空区的水力联系分析，加强工作面与相连煤矿的积水分析，加强工作面与地面废弃老窑积水情况的水力联系分析，对生产地点的水害隐患逐一排查，从而做出准确可靠的预测预报。
　　4.7．合理使用专业技术人才。将一些懂地测防治水技术，工作踏实成熟，经验丰富，责任性强，德才兼备的专业技术人员推向有关领导岗位，使他们分兵把口，确保矿井水灾事故消灭在萌芽状态之中。不对之处，敬请指正。