武警某部交通第一支队 北京 102100
摘要：矿井开采过程中大气降水、采空区老窑积水、地下水等通过渗入、淋入以及突入等多种方式进入矿井开采空间内，给矿井生产安全带来一定的影响。近些年来，随着矿井采掘深度增加，矿井生产受到水害制约更为明显，承压水、采空区老窑积水成为制约矿井生产安全的重大隐患。若矿井生产过程中出现突水事故，水害发生后的快速抢险救援对减少矿井损失或者人员伤亡具有重要意义。
关键词：矿井开采；水害事故；应急救援；生存条件；决策指挥
矿井水害事故发生后救援主要包括3个阶段，依次分为抢险救灾、治水保矿以及治水复矿等阶段，其中前两个阶段尤为关键，通过进行现场紧急处理，最大限度地降低人员伤亡及财产损失，从而为后续的矿井复工生产创造条件。另外，矿井水灾事故救援涉及各个方面，是一项烦琐、复杂且困难的系统工程，采取合理的应急救援技术可以提升水害应急救援效果。通过对矿井水灾事故的应急救援特点以及指挥要点进行详细分析，总结归纳矿井水害发生后应采取的紧急处置措施、注意事项，为采取合理的应急救援策略提供参考。
1.矿井水害事故的应急救援特点
当矿井发生大型透水事故时会淹没采区甚至整个矿井，严重时会造成大量的人员伤亡以及财产损失，给矿井带来灾难性影响。矿井出现水害事故后，水流动时具有较大水头压力，会冲垮巷道或者淹没人员，给后续的抢险救灾带来较大难度。井下机电设备、供电电缆等遭受水侵蚀，给其自身绝缘性能造成较大影响，设备无法保持正常运转，给井下的正常通风、运输、疏排水等抢险救灾工作带来不利影响[5]。在井下出现透水事故的过程中，会携带大量的矸石、泥沙，大量的淤积物充填在巷道内给救援人员正常行进带来影响，延误应急救援时间，透水时可能会携带大量的瓦斯、硫化氢等有害气体，给井下人员安全带来较大威胁。透水事故发生后，遇难人员的位置难以确定，后续应急救援增加难度。
2.水害事故发生后的应急处置
2.1地面指挥中心充分掌握井下灾害情况
当井下出现水害事故后，矿井相关值班领导应迅速启动应急救援预案，掌握井下事故情况并进行应急救援抢救。（1）应掌握井下突水点位置、标高、时间以及突水点具体地质情况，突水水流流经区域以及附近巷道的支护形式，判定巷道是否已被冲垮，以及巷道可能遭受的破坏程度。（2）掌握受灾人员的分布情况以及数量，对遇险人员可能的逃生路线以及避难点进行判定；（3）掌握受水害威胁区域内的人员撤离以及分布情况；（4）掌握井下疏排水设备运行情况以及排水能力。
2.2指挥救援决策要点：(1）快速、有效地撤出水害威胁区域内的人员，并及时清点人数；（2）探查突水事故发生前的人员分布情况、井下具有的生存地面条件以及进入这些地点的路线；（3）掌握井下突水位置影响范围，判断突水性质，判定出水水源、补给条件，并安排专人对井下水量变化情况进行监测，以便后续采取应急救治措施；（4）发生突水后禁止任何人员在不佩戴防护器具的情况下进入灾区，避免发生次生灾害；（5）安排矿山救护人员下井进行侦察，抢救被困人员，在救援过程中应注重管路保护，避免溃水冲垮巷道，并采取防冒顶措施；（6）重点保护井下水泵房及变电所，确保井下提升、运输、排水、供电等系统可以正常运行，当通风系统遭到破坏时应及时切断破坏区域内的供电；（7）确保主要通风机、空压机等可以正常运转，若发现井下有被困人员可通过清理淤煤、冒落煤矸石或者掘进探巷营救被困人员，若无法靠近时可采用压风、压水及水管等向被困人员提供救助；（8）提升井下排水能力，确保排水量大于涌水量，从而控制井下水位上升速度；（9）在事故救援过程中应强化通风管理，避免瓦斯或其他有害气体涌出、聚集造成事故扩大。
3.透水事故发生后被困人员的生存条件分析
3.1生存空间分析：(1）井下被困人员位于透水水位以上时生存且获得救援的可能性大幅增加；(2）井下被困人员位于透水水位之下时，存在下述两种可能：水充满整个巷道并把巷道内的空气全部挤出，造成井下无生存空间；透水水流将下部水平巷道以及倾斜巷道下部完全淹没，在巷道上部存在一定的独头空间，该空间密闭且不漏风，在有压力空气支撑下形成生存空间，当井下被困人员被封堵在倾斜独头巷道内时，无论水位是否超过该位置，均会在空气压力下形成一定的空间，如图1。
设定独头巷道迎头垂高为h1，该巷道倾角为α，巷道斜长为L，断面积为S，未被淹没的巷道斜长为X，依据波义耳定律，V1•P1=V2•P2
具体为：
将公式（1）、（2）方程联立即可求得未被淹没的巷道体积空间V，具体V=S•X。
3.2被困空间空气质量分析
空气是井下被困人员得以生存的必要前提，在密闭空间内随着人员呼吸、煤岩层瓦斯释放等向密闭空间释放，会使得密闭空间内的二氧化碳、瓦斯等有害气体浓度增加，氧气浓度降低。当密闭空间内的瓦斯、二氧化碳浓度增加至40%、10%以上，空间内的氧气浓度会降低至10%以内，此时空间内的被困人员即会存在生命危险。为判定被困人员的存活状态提供依据，可以通过下述公式对被困人员生存时间进行确定，以确定的最短时间作为被困人员救援的生存时间，以便为指挥部制定救援措施提供参考。
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图1 独头空间示意图
3.2.1按氧气消耗量计算
式中：T3为按瓦斯浓度上升量计算得到的被困人员生存时间；C2为被困空间原始瓦斯浓度；q为被困人员空间瓦斯涌出量。
3.3维持人体生存的能源分析
维持人体生存除去空气之外，还需要从食物中获取糖类等维持人体正常新陈代谢，人在无食物、无水状态下最多生存时间为7d；在有水无食物情况下，被困人员生存时间能大幅度提升，根据有关资料记载，某矿井井下被困人员透水仅依靠喝水存活时间达到32d。
结束语
矿井出现水灾后的事故救援涉及各个方面，是一个烦琐、复杂的系统工程。井下出现突水事故后，救援指挥人员严格按照预先设定的紧急救援方案，进行科学决策，矿山救护人员通过计算得到被困人员的生存时间及生存条件，为后续采取的被困人员营救措施制定提供一定的依据。通过采取高效应急救援措施，可以在一定程度上降低矿井水害发生时造成的损失。
参考文献
[1]韩秋林.水灾事故的应急救援[J].中州煤炭,2018,040(011):34-36,40.
[2]连会青,杨俊文,韩瑞刚,等.基于"情景-应对"的矿井水灾事故应急决策机制[J].煤田地质与勘探,2020,048(001):120-128.