浅析井下大水矿山应急水仓建设

石桂安

摘要：近些年来，在很多矿山都频繁出现了井下突水灾害事故，给井下工作人员的生命安全和财产安全带来了极大威胁，在这种大背景下，应急水仓的概念被提出，目前已经具备多种形成方案。通过水仓的建立，一旦突水事故发生时，就能获得更多的时间进行事故应急处理，能够很大程度上降低作业人员被淹被埋的几率，为矿山提供安全性保障。

关键词：井下突水;应急水仓建设

一、应急水仓基本原理以及实施的主要方案

（一）应急水仓基本原理

应急水仓的基本原理，就是在正式进行矿井作业之前，在作业水平的下部位置，将矿体开采后留下的空区或者是组合空区群，并对该空区采取相应的措施，扩大容积，进行稳定性加固，一旦矿井内发生突水或者透水事故，就可以作为临时涌水存放地，从而避免出现积水淹井事故，达到避灾的效果。

（二）应急水仓实施方案

1.建设应急水仓应考虑的前提条件

进行应急水仓建设前，必须要考虑应急水仓地段的设置和稳定性因素。就应急水仓地段设置而言，尽可能地将应急水仓设置在井田边界靠近风井部位，这样设置不仅可以减小上部矿体开采受到的影响，而且还能够方便水流汇集时排气，同时还能为水仓内的水进行外排处理提供方便。就稳定性而言，首先就要确保水仓体积足够大，至少在服务期间内应保持稳定，通常应根据矿井具体状况选择合适的方法，并在开采前做好设计论证工作。一般其开采的矿柱参数要比正常留设的更加保守、尽量降低采高，这样就能使空区保持稳定，同时还应该采用切顶、锚索，喷浆等方法对局部不稳定地段进行加固支护。

2.应急水仓形成方案

目前应急水仓主要存在3种形成方案：第一种就是多中段开采。当矿山拥有超过2个开拓中段，并且开采顺序是自上而下时，可以先对最下部的中段局部进行开采作业，确保形成的采空区足够大，也可做应急水仓使用。第二种就是上向充填开采，这种开采方法多用于大水矿山开采。当采用由下而上的顺序进行上向分层开采时，可以在主体矿的最下部中段预留适当高度不进行开采作业，同时利用空场法在局部进行开采，所留下的空區即可做应急水仓使用。第三种就是零星（边角）矿体开采。这种方案主要适用于有零星或边角矿体的矿床，并利用盲斜井在最低开拓水平之下开拓一套小生产系统，一旦零星和边角矿体被采空后，所形成的空区同样能够作为应急水仓使用。

（三）应急过程

1.事故后的再排水

一旦突水事故发生，如果突出的水量足够大，应急水仓是完全有可能被注满。这个过程能够很多延缓井下水位的上升，为井下作业人员赢得了宝贵的安全撤离时间，当突出事故停止后，要根据矿井实际情况对应急水仓中的水进行外排处理，这样下次出现突水事故仍可以继续作为应急水仓使用。

2.设置位置要求

通常在考虑应急水仓位置设置时，需要考虑以下几个方面：首先必须确保应急水仓位于主要作业水平面以下，这样突水出现时，突出的水就能向水仓汇集，同时，还应考虑矿体分布结构，采用何种开采顺序。除此之外，矿床开拓以及中段布置，还有矿岩石稳定性这些都会对应急水仓位置设置造成影响。对应急水仓而言，必要的两个条件就是容积大，稳定性强。所以说，一般来讲，都会利用矿体开采后的稳定遗留区域作为应急水仓的主体，并将位置设置于矿体边界部位，同时还要保证该处岩体具有较好的地质条件，尽量能够接近风井，这样能够更顺利的将应急水仓中的积水排出去。

（四）容量及缓解时间设置

据国外有关资料显示，矿井一旦发生突水事故，总突水量一般在几千到几十万立方米不等，透水速速度也比较快，通常在800到1 500 ，因此，如果要使避灾时间长达8h以上，那么至少应保证应急水仓容量在1.2万 左右。结合对以往事故的分析以及矿山的实际突水量分析，我们了解到，如果应急水仓容积超过了2万 ，应急避灾时间至少10h以上，这样就赢得了宝贵的救援时间，不至于造成重大人员伤亡。实际上，很多矿山为了尽快形成初期效益，往往会保持较高的开采率，所形成的空区要远远大于2万 ，甚至超过3万 ，这样能够争取充足的避灾时间。对于应急水仓的容积，可以采取以下公式进行计算：

其中，Q表示水仓容积大小，V表示透水速度快慢，通常V取值大致介于800到2 000 之间，T表示的是应急救援保障时间，一般考虑的是8到12h，具体时长应视具体情况而定，情况复杂时可取最大值;最后K指的是安全系数，多取1.3到1.5，具体取值也应视实际情况加以调整。

二、相关配套措施

（一）巷道坡度

对于应急水仓而言，应尽量保证上部入口水平，同时还要对巷道长度与坡度的关系加以适当考虑，如有必要，可以将向主井下坡的坡度设置在3‰到5‰之间。有时候，应急水仓与主井之间的距离较远，这时候设计坡度就要比正常巷道坡度低，基本维持在1‰到2‰之间，这样一旦发生突水事故，水能够更加顺利的进入应急水仓。同时对于其余运输巷道坡度来说，只需按正常设计即可。

（二）稳定性保障

通常，在进行应急水仓建设时，就要求体积要足够大，但是体积大有一个弊病，就是很难保障有较强的稳定性。因此，在应急水仓设计时，就要将其设计成空区组合型，并保证空区具有较好的贯通性，同时还应结合岩体工程地质条件进行采高设计论证，并且在采矿后空区内设置矿柱或人工矿柱，以保证应急水仓稳定，同时还应采取支护措施对不稳定部位进行加固。

（三）积水外排

当应急水仓被水注满后，就要及时进行积水外排，可以通过大功率潜水泵及时降低井筒水位，一直低到底部中段运输巷，在应急水仓的吸水井的作用下，就可以实现将积水排至地表的目的。

（四）积泥处理

通常情况下，水仓只是用来应急的，平时并不存在积泥，也就没有必要设计排泥系统了。但是当突水事故发生后，等到水仓中的积水被排干，就要动用机械或者人工挖掘的方式将水仓中的泥沙和碎石清理处理。

（五）透气排压与容量的全部利用

当突出的水汇集至水仓后，水仓水位就会与主、副井内的水位保持一致，同时水仓标高最大值与底部中段运输巷道持平，这样的好处就是能让水仓容量得到充分利用。此外，还有大量天井布置在应急水仓的运输巷道中，并与风井形成连通，因此，当突出的水流入水仓时，就能达到透气排压的效果。

（六）设置安全闸门

一旦矿井出现突水或透水事故时，在水仓水平位置，往往需要安排少量的运输或者信号人员进行作业，为了对其人身安全起到安全防护的作用，就需要设置安全闸门。

（七）水位监测系统

通过在应急水仓设置水位检测系统，就可以对水位变化情况加以了解，同时掌握水仓内可利用容量大小。

参考文献：

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[2]陈进朝.大水矿井水仓设计中问题分析及解决对策[J].内蒙古煤炭经济，2015（3）：122-122.

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