【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 識(shí)結(jié)果 通過(guò)對(duì) 我礦 的重大危險(xiǎn)辨識(shí)， 我礦 存 在的重大危險(xiǎn)源為礦井水災(zāi)。 礦井水危險(xiǎn)、有害因素辨識(shí)與分析 一、水文地質(zhì)基礎(chǔ)資料 地表水 井田位于太行山脈西麓，沁水煤田的南緣，地貌劃屬為剝蝕低山地，以低山丘陵為主。井田內(nèi)地勢(shì)變化較大，地形呈東高西低，海拔最高點(diǎn)在原伏巖煤業(yè)有限公司井田中北部，標(biāo)高，最低點(diǎn)在井田中南部府底村南，標(biāo)高 ，相對(duì)高差 。 井田內(nèi)無(wú)常年性地表徑流及大的地表水體。井田內(nèi)最高洪水水位均低于歷史最低洪水水位標(biāo)高，雨季不會(huì)順井筒灌入井下。 井田內(nèi) 主要含水層： （ 1）第四系松散沉積物孔隙潛水含 24 水層；（ 2）二疊系上、下石盒子組及山西組砂巖裂隙含水層；（ 3）石炭系太原組灰?guī)r及砂巖巖溶裂隙含水層；（ 4）奧陶系中統(tǒng)巖溶含水層。 井田內(nèi)主要隔水層：（ 1）本溪組及太原組底部泥巖、鋁土質(zhì)泥巖隔水層組；（ 2）石炭、二疊系灰?guī)r、砂巖含水層之間的層間隔水層。 地下水的補(bǔ)給與排泄條件 中奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r為區(qū)內(nèi)富水性相對(duì)較強(qiáng)的含水層，主要接受大氣降水補(bǔ)給，局部接受河道地表水滲透補(bǔ)給及上覆含水層的越層補(bǔ)給，集中向東南方向的延河泉排泄。 石炭系、二疊系地層由于具有含水層、隔水層相間成層的特點(diǎn)，對(duì)大氣降水及地表水對(duì)地下水的 補(bǔ)給存在不利因素，只有少部分垂向補(bǔ)給深部含水層。 第四系松散含水層多沿溝谷低凹地帶分布，在山麓及基巖附近的第四系殘坡積含水層主要接受大氣降水補(bǔ)給及基巖風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給，向地形低凹處排泄。 充水因素分析 （ 1）礦坑充水通道 據(jù)井田水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件分析 ，礦坑充水通道主要為巖土層的孔隙、裂隙、井筒及斷層構(gòu)造等。 （ 2）大氣降水對(duì)礦坑充水的影響 降水通過(guò)不同成因的基巖裂隙及松散沉積物孔隙在裂隙溝 25 通的情況下進(jìn)入礦坑，成為礦坑充水的間接但重要的補(bǔ)給來(lái)源。礦坑涌水量受降水的季節(jié)變化影響，具有明顯的動(dòng)態(tài)變化特征，且有 延后特征。 （ 3）地下水對(duì) 礦坑充水的影響 二疊系下統(tǒng)山西組砂巖裂隙含水層含多層中細(xì)粒砂巖，局部裂隙較發(fā)育，該含水巖組砂巖裂隙水為 3號(hào)煤層開采的主要直接充水水源。礦井巷道頂板冒裂帶將溝通其影響高度范圍內(nèi)各含水層之間的水力聯(lián)系，使地下水進(jìn)入井巷，成為礦井充水的主要來(lái)源。 二疊系石盒子組砂巖裂隙含水層，由二疊系上、下石盒子組含多層中、粗、細(xì)不同粒級(jí)砂巖構(gòu)成，直接接受大氣降水補(bǔ)給和上部第四系松散孔隙水滲透補(bǔ)給，該含水層及第四系松散孔隙水含水層一般構(gòu)成 3 號(hào)煤層的間接充水水源。 經(jīng)計(jì)算，本井田 3 號(hào)煤層開采后，導(dǎo)水裂隙帶高 度 30～。 對(duì)照地層綜合柱狀圖、剖面圖與地形地質(zhì)圖，井田開采后 3號(hào)煤層導(dǎo)水裂隙帶最大高度可達(dá)二疊系下石盒子組地層中下部，在井田中部 3號(hào)煤層埋藏淺的地段（溝谷與 3號(hào)煤層露頭附近），導(dǎo)水裂隙帶會(huì)溝通與地表水的聯(lián)系，在埋藏深的地段會(huì)使 3號(hào)煤層上部山西組砂巖含水層受到破壞。 （ 4）采（古）空區(qū)積水對(duì)礦坑充水的影響 我礦 為開采 3號(hào)煤時(shí)間較長(zhǎng)的老礦， 3號(hào)煤層采空區(qū)較多，現(xiàn)礦區(qū)范圍內(nèi)采空區(qū)面積較大，采空區(qū)如同“水庫(kù)”一樣存蓄地 26 下水，在巷道勾通及臨近勾通時(shí)，可對(duì)底板較低的巷道產(chǎn)生不同程度的充水；在礦井頂板巖石冒 落導(dǎo)水裂隙帶等不同溝通渠道的作用下，可對(duì)下方的煤層井巷產(chǎn)生不同程度的充水。由于未對(duì)周邊礦井采空區(qū)積水情況尤其是臨近 我礦 的采空區(qū)積水進(jìn)行調(diào)查，是今后開采的隱患，應(yīng)引起高度重視，盡快進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查。 礦井涌水量預(yù)算 3 號(hào)煤層兼并重組后礦井涌水量為 600～ 750m3/d。 但礦井涌水量不能局限于本次預(yù)算，應(yīng)根據(jù)礦井實(shí)際情況正確對(duì)待， 做好應(yīng)有的準(zhǔn)備和預(yù)防， 尤其是難以較準(zhǔn)確的把握采空區(qū)積水及周邊采空區(qū)積水等對(duì)礦坑所產(chǎn)生充水量。 二、礦井防治水系統(tǒng)現(xiàn)狀 （一）地面防治水系統(tǒng) 防治水機(jī)構(gòu) 礦方成立了防治水組織機(jī)構(gòu)。探 放水配備了探水鉆機(jī) 。 我礦編制有探放水設(shè)計(jì)，有探放水記錄，有水文地質(zhì)資料，儲(chǔ)備有防洪搶險(xiǎn)物資。 地面防洪 各井口標(biāo)高均位于當(dāng)?shù)刈罡吆樗灰陨?，雨季洪水一般不?huì)直接涌入井筒，造成水害事故。 礦井地面設(shè)有防洪溝渠，準(zhǔn)備有防洪搶險(xiǎn)物資，雨季地表水通過(guò)防洪溝渠和較為發(fā)育的自燃溝谷排出礦區(qū)；有雨季前的防洪檢查記錄，雨季前礦方按規(guī)定組織“三防”檢查。 27 （二）井下防治水系統(tǒng) 主要排水系統(tǒng) 我礦 建有獨(dú)立完善的排水系統(tǒng)，礦 井 涌水采用一級(jí)排水的方法。 礦井設(shè)計(jì)在副斜井井底設(shè)置主排水系統(tǒng)，現(xiàn)正在開拓井下主水泵房、主副水倉(cāng)，主 排水系統(tǒng)還未形成。現(xiàn)井下主斜井井底設(shè)置有臨時(shí)排水系統(tǒng)，臨時(shí)水泵房安裝有 3 臺(tái) 4DA8 7 型水泵，配用電機(jī)功率為 37kW， 1 臺(tái)工作， 1 臺(tái)備用， 1 臺(tái)檢修， 2 趟φ100mm排水管沿主斜井布置， 2趟管路 1趟工作， 1 趟備用。 以上 3 臺(tái)水泵均經(jīng)山西煤礦設(shè)備安全技術(shù)檢測(cè)中心檢測(cè)合格，檢測(cè)主要參數(shù)： 3臺(tái)水泵流量揚(yáng)程分別為 、 、 、 、 。 探放水 （ 1）探放水隊(duì)伍建設(shè)情況 我礦 有探放水組織機(jī)構(gòu) ,探放水隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)及探放水隊(duì)隊(duì)員落實(shí)探放水 設(shè)計(jì)。 （ 2）探放水設(shè)備 我礦 井下配備有 2臺(tái) ZDY1900S型全液壓鉆機(jī)作為探水鉆機(jī)，鉆機(jī)配用電機(jī)功率為 37kW。配備有鉆桿 600m。 （ 3）探放水記錄 探放水設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 :采用 ZDY1900S 型液壓架柱式回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，電機(jī)功率 37KW，鉆桿直徑 36 ㎜ 。探水最大距離 200米。本工作面共設(shè)計(jì)布置 3個(gè)鉆孔（一個(gè)中心孔，兩個(gè)外斜孔），沿掘 28 進(jìn)方向呈扇形布置，中心孔位于巷道中心，離底板 1m 處，沿掘進(jìn)方向鉆進(jìn)，兩個(gè)外斜孔分別位于中心孔兩側(cè)各 50 ㎝ 處，和中心孔呈 22176。水平夾角鉆進(jìn)，中心孔深度 50米，兩個(gè)外斜孔深度53米。 保 持超前距離水 大 于 60m。 探放水記錄由地測(cè)科、跟班礦長(zhǎng)、參加驗(yàn)收的有關(guān)人員、分管探放水的礦領(lǐng)導(dǎo)簽字。 三、礦井水危險(xiǎn)、有害因素辨識(shí)過(guò)程 （一）突水事故模型 突水事故模型的建立 依據(jù)煤礦突水原理和能量意外釋放與人為失誤理論，煤礦突水事故的發(fā)生是由于不合理的生產(chǎn)過(guò)程使地表或地下水系統(tǒng)能量向井巷工程意外釋放造成的，不合理的生產(chǎn)是能量意外釋放的誘因，不合理的排水、不合理的救助措施加重了突水事故的災(zāi)難性，煤礦突水事故概念模型如圖 331： 突水水源其能量以勢(shì)能為主，地下水、地表水和老空水水位、水壓、水量表明危險(xiǎn)物 能量的大小；突水通道包括斷層、陷落柱等天然突水通道及頂?shù)装宀蓜?dòng)裂隙、井筒、地表塌陷、封閉不良的鉆孔等人為突水通道，是釋放能量的途徑；二者構(gòu)成礦井水能量意外釋放的物質(zhì)條件，使礦井處于“不安全狀態(tài)”。突水誘因即生產(chǎn)過(guò)程中技術(shù)、管理和操作漏洞、失誤等“不安全行為”，它們是導(dǎo)致突水水源能量增高、天然突水通道活化、人為通道形成、非正常涌水量增加的人為“突水誘發(fā)因素”。排水與應(yīng)急措 29 施的失效，它們將非正常涌水惡化成了造成生命和財(cái)產(chǎn)損失的突水事故。 煤礦突水事故類型多種多樣，但礦井突水是煤礦安全事故中最難預(yù)測(cè)與防治、危害最 大的事故。 圖 331 突水事故模型定性分析方法 煤礦突水事故樹可直觀、清晰的反映突水事故發(fā)生的因果關(guān)系，定性分析包括最小割集、最小徑集和結(jié)構(gòu)重要度分析。 最小割集是導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的最起碼、最基本事件的組合，是系統(tǒng)發(fā)生故障的充要條件。分析煤礦突水事故樹最小割集的目的在于：①最小割集數(shù)量越多，煤礦突水可能性越大，系統(tǒng)突水通道 突水誘因 突水水源 排水應(yīng)急措施失 效 不安全狀態(tài) 不安全行為 能量意外釋放 非正常涌水量增加 煤礦突水事故 30 越危險(xiǎn)；②最小割集是煤礦發(fā)生突水的基本事件組合，通過(guò)最小割集的分析，可評(píng)估煤礦突水途徑；③通過(guò)分析最危險(xiǎn)的突水途徑可針對(duì)性的提出預(yù)防措施。 最小徑集是使事故不發(fā)生的最低限度的基本事件的集合。分析突水事故樹最小徑集的目的在于：①通過(guò)最小徑集數(shù)量評(píng)估系統(tǒng)的安全性；②通過(guò)最小徑集中基本事件的數(shù)量評(píng)估突水防治的難易程度；③評(píng)估基本事件對(duì)突水事故的重要程度。 結(jié)構(gòu)重要度是在不考慮基本事件發(fā)生概率或假設(shè)各基本事件的發(fā)生概率相等的情況下，基本事件發(fā)生對(duì)頂上事件所產(chǎn)生的影響程度。分析方法是利用最小割集和最小徑集比較基本事件結(jié)構(gòu)重要系數(shù)大小。依據(jù)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，找出煤礦防治水系統(tǒng)中的最薄弱環(huán)節(jié)，確定煤礦突水防治措施的優(yōu)先順序和提出突水防治優(yōu)選方案。 （二）事故樹分析法 根據(jù) 我礦 提供的地質(zhì)報(bào)告和對(duì) 我礦 的實(shí)際調(diào)查分析，可造成我礦 礦井透水重大危險(xiǎn)源的因素只有采空或老空積水的突水，因此本次 我礦 井水重大危險(xiǎn)源的評(píng)估只針對(duì)采空或老空積水的突水，以老空積水或采空積水透水事 故為頂上事件建立事故樹如圖322。 （ 1）最小徑集的求解 根據(jù)最小割（徑）集最多個(gè)數(shù)的判定式，可得該事件的最小割集個(gè)數(shù)有 588 個(gè)，最小徑集數(shù)僅 10個(gè)。所以采用最小徑集進(jìn) 31 行分析較為方便。最小徑集求解采用電子計(jì)算機(jī)法。輸入成功樹的全部信息如表所示。經(jīng)計(jì)算，得 10個(gè)最小徑集如下所示： P1={x4,x5,x6,x7,x8,x9,x10} P2={x1,x2,x3} P3={x11,x14,x15,x16,x17,x20,x18,x19,x21,x22,x23,x24,x41,x25,x27,x28,x29,x30,x31,x32,x33,x34,x35,x36,x37,x39,x40} P4={ x11,x14,x15,x16,x17,x20,x18,x19,x21,x22,x23,x24,x41,x25,x27,x28,x29,x30,x31,x32,x33,x34,x35,x36,x37,x39,x40} P5={ x11,x14,x15,x16,x17,x20,x18,x19,x21,x22,x23,x24,x41,x26,x27,x28,x29,x30,x31,x32,x33,x34,x35,x36,x37,x39,x40} P6={ x11,x14,x15,x16,x17,x20,x18,x19,x21,x22,x23,x24,x41,x26,x27,x28,x29,x30,x31,x32,x33,x34,x35,x36,x37,x39,x40} P7={ x12,x14,x15,x16,x17,x20,x18,x19,x21,x22,x23,x24,x41,x25,x27,x28,x29,x30,x31,x32,x33,x34,x35,x36,x37,x39,x40} P8={ x12,x14,x15,x16,x17,x20,x18,x19,x21,x22,x23,x24,x41,x25,x27,x28,x29,x30,x31,x32,x33,x34,x35,x36,x37,x39,x40} P9={ x12,x14,x15,x16,x17,x20,x18,x19,x21,x22,x23,x24,x41,x26,x27,x28,x29,x30,x31,x32,x33,x34,x35,x36,x37,x39,x40} P10={ x12,x14,x15,x16,x17,x20,x18,x19,x21,x22,x23,x24,x41,x26,x27,x28,x29,x30,x31,x32,x33,x34,x35,x36,x37,x39,x40} 32 圖 332 圖中各符號(hào)表示事件如下： T— 老空積水區(qū)透水； A1— 井巷接近水體； A2— 巖柱承水壓失效； A3— 井巷位置布置不合理； A4— 礦井事先探明水體失效； A5— 安全技術(shù)措施失效； A6— 施工失效； A7— 圖上標(biāo)定的位置失效 。 A8— 沒(méi)采區(qū)安全措施； A9— 措施執(zhí)行不力； 33 A10— 探水失效； A11— 井巷打通水體； A12— 違章施工； A13— 忽視安全隱患； A14— 沒(méi)及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患； A15— 管理不善； A16— 作業(yè)文件失誤； A17— 強(qiáng)行作業(yè)； A18— 工人發(fā)現(xiàn)隱患仍置若罔聞； X1— 水文地質(zhì)情況不清； X2— 水文地質(zhì)資料錯(cuò)誤； X3— 沒(méi)留足夠的防水巖柱； X4— 有疑沒(méi)探 水； X5— 水體位置測(cè)量錯(cuò)誤； X6— 無(wú)填圖； X7— 沒(méi)及時(shí)在圖上標(biāo)出； X8— 填圖錯(cuò)誤； X9— 沒(méi)調(diào)查井田范圍內(nèi)水體布置； X10— 調(diào)查水體分布走過(guò)場(chǎng)； X11— 發(fā)現(xiàn)隱患未及時(shí)采取措施處理； X12— 工人發(fā)現(xiàn)隱患不及時(shí)匯報(bào)； X13— 為生產(chǎn)而冒險(xiǎn)作業(yè)； X14— 工人缺乏安全知識(shí)； X15— 安監(jiān)部門監(jiān)察不力； X16— 領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)員下井少； X17— 領(lǐng) 導(dǎo)、技術(shù)員工作馬虎； X18— 安全責(zé)任制不落實(shí)；