煤與瓦斯突出事故分析與對策

程 磊，李自松

（河南理工大學，河南 焦作 454000）

2010年6月13日，平煤十三礦施工的己15－17－11111機巷低位抽放巷過煤工作面發(fā)生一起較大煤與瓦斯突出事故，突出煤量1 133 t，突出瓦斯量27.2萬m3，導(dǎo)致8名礦工遇難。

1 礦井基本情況

十三礦位于平頂山市東北17 km的襄、郟兩縣交界處。于2002年5月投產(chǎn)，服務(wù)年限為74.6 a。該礦井采用分區(qū)抽出式通風方式，每個采區(qū)都布置有專用回風巷。2009年，全礦井瓦斯絕對涌出量39.55 m3/min，二氧化碳絕對涌出量13.38 m3/min；全礦井瓦斯相對涌出量14.23 m3/t，二氧化碳相對涌出量4.81 m3/t。

2 事故經(jīng)過及搶險救援

2.1 事故經(jīng)過

2010年6月13日早上，井下工作人員開始打最后一個措施孔第15號鉆孔。打鉆過程中通過監(jiān)測瓦斯探頭顯示瓦斯?jié)舛葹?.18%左右，打到14 m深時，瓦斯?jié)舛茸兓炔淮?，濃度?.2%。約10∶30左右，第11根鉆桿打到約16 m左右時，發(fā)生噴孔現(xiàn)象，煤和瓦斯從鉆桿后噴出。工人發(fā)現(xiàn)突出預(yù)兆后，立即撤離工作面，隨后發(fā)生了煤與瓦斯突出事故。

2.2 搶險救援過程

事故發(fā)生后，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)立即啟動了煤與瓦斯突出的搶險應(yīng)急救援預(yù)案并成立應(yīng)急救援指揮部的命令，組織救援力量，全力以赴地開展搶險救援工作。并指示井下生產(chǎn)單位全部停產(chǎn)。經(jīng)救援，有21人安全升井，發(fā)現(xiàn)5名遇難人員，3人下落不明。該事故造成8人死亡，直接經(jīng)濟損失354.63萬元，是一起較大煤與瓦斯突出事故。據(jù)突出煤堆積和己一采區(qū)總回風瓦斯傳感器數(shù)據(jù)計算，突出煤量為1 133 t，突出瓦斯量27.2萬m3，為特大型煤與瓦斯突出。

3 事故原因分析

經(jīng)分析，造成此次特大型煤與瓦斯突出的原因是：己15－17－11111機巷高抽巷所揭己15－17煤層煤與瓦斯突出危險性嚴重，在高瓦斯區(qū)和高構(gòu)造應(yīng)力區(qū)施工局部防突措施孔時誘導(dǎo)了煤與瓦斯突出。

3.1 事故直接原因

3.1.1 揭煤地點具有嚴重瓦斯突出危險性

2002年3月12日，同屬己一采區(qū)且毗鄰己15－17－11111機巷高抽巷揭煤地點的11090工作面，在切眼掘進時曾發(fā)生一起瓦斯突出事故，突出煤量195 t，涌出瓦斯3 840 m3。根據(jù)煤炭科學研究總院撫順分院提交的《己一采區(qū)瓦斯突出危險性區(qū)域預(yù)測》，己15－17－11111機巷高抽巷揭己15－17煤地點處于瓦斯突出危險區(qū)，具有瓦斯突出危險性。

3.1.2 揭煤工作面前方400 m處存在斷裂構(gòu)造，揭煤區(qū)域存在異常高構(gòu)造應(yīng)力區(qū)

根據(jù)對十三礦地應(yīng)力的測定研究，與瓦斯突出事故地點鄰近的11091回風巷488 m垂深處最大水平構(gòu)造應(yīng)力為11.92 MPa。揭煤地點的標高－525 m，垂深609 m，推測其構(gòu)造應(yīng)力可能更高，說明揭煤地點附近區(qū)域存在異常高構(gòu)造應(yīng)力區(qū)域。

據(jù)礦井二維地震勘探成果，己15－17－11111機巷高抽巷揭煤工作面前方約400 m處，存在一條方位角77 °、落差24 m的F17斷層。F17斷層及其次生小斷層的構(gòu)造應(yīng)力，增加了揭煤區(qū)域煤體的破壞程度和應(yīng)力集中程度。

3.1.3 打鉆作業(yè)誘導(dǎo)煤與瓦斯突出

在施工最后一輪局部防突措施孔的最后一個孔（15號）時，出現(xiàn)噴孔現(xiàn)象，并伴有煤炮聲，2～3 min后發(fā)生了煤與瓦斯突出。工作面瓦斯傳感器顯示，工作面瓦斯?jié)舛葟?0時30分49秒的0.19 %上升到10時32分05秒的0.54 %，然后在10時32分18秒回落到正常。隨后，發(fā)生了瓦斯突出。從突出預(yù)兆到突出發(fā)生，間隔大約2分6秒。局部防突措施孔的施工，雖然使工作面應(yīng)力集中帶前移，但造成了揭煤工作面前方煤體的強度降低，打鉆過程發(fā)生的噴孔，破壞了揭煤工作面前方煤體應(yīng)力平衡，誘導(dǎo)了揭煤工作面的煤與瓦斯突出。

3.2 事故間接原因

3.2.1 煤層透氣性低，預(yù)抽瓦斯區(qū)域防突措施未能整體消除揭煤地點的瓦斯突出危險性

己15－17－11111采取了穿層鉆孔預(yù)抽揭煤區(qū)域煤層瓦斯的區(qū)域防突措施，對穿層鉆孔進行了瓦斯預(yù)抽，共抽采純瓦斯22 320 m3。按計算，揭煤區(qū)域平均瓦斯抽采率遠小于20%；區(qū)域預(yù)抽后，揭煤區(qū)域的平均殘存瓦斯含量還高于臨界值8.0 m3/t?？紤]到下向鉆孔孔底積水對瓦斯抽采效果的影響和瓦斯抽采效果沿鉆孔長度下降的特征，穿層鉆孔終孔段控制區(qū)域的煤體殘余瓦斯含量比揭煤區(qū)域的平均殘存瓦斯含量還高。鉆孔終孔段控制區(qū)域的煤體仍然具有瓦斯突出危險性。

3.2.2 下向長鉆孔孔口采集鉆屑，檢驗指標△h2測值偏小，不能真實反映揭煤區(qū)域區(qū)域防突效果

由于檢驗鉆孔較長且多為下向鉆孔，因此很難避免與預(yù)抽鉆孔靠近或交叉，采用孔口采集鉆屑的方式收集試樣，不能實現(xiàn)定點取樣，混樣現(xiàn)象嚴重，取樣時間無法準確確定，鉆屑瓦斯解吸指標△h2測值往往嚴重偏小。

己15－17－11111機巷高抽巷揭煤工作面采取穿層鉆孔預(yù)抽瓦斯區(qū)域防突措施后，雖然效果檢驗測得的鉆屑瓦斯解吸指標△h2最大值只有 80 Pa，并沒有真實反映揭煤區(qū)域的區(qū)域防突效果。

4 防治瓦斯突出措施建議

（1）加強瓦斯地質(zhì)工作，超前探測工作面地質(zhì)構(gòu)造和煤層變化情況，足量測定煤層瓦斯含量和壓力，編制工作面瓦斯地質(zhì)圖，準確評價和認識工作面突出危險性。

（2）加強工作面瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)（煤層透氣性系數(shù)、抽放半徑、衰減系數(shù)）的測定工作，結(jié)合工作面瓦斯地質(zhì)圖，合理布置抽放鉆孔，保證抽放效果。采用大流量、低負壓泵分源抽放，嚴格封孔措施，嚴格檢驗鉆孔長度，避免參差不齊，提高抽放措施效果。

（3）強化防突效果檢驗工作，對局部綜合防突措施的工作面突出危險性預(yù)測和效果檢驗應(yīng)按要求采用鉆屑指標法或復(fù)合指標法，保障效果檢驗結(jié)果的真實、可靠。

（4）合理安裝工作面瓦斯抽放計量裝置，準確計算預(yù)期抽放量，準確評價區(qū)域和局部預(yù)抽煤層瓦斯防突效果。

（5）根據(jù)礦井實際條件和本次突出的實際，合理設(shè)計避難硐室的位置和間距。加強安全防護工作，做到瓦斯專用回風巷專用，避災(zāi)路線明確，標示明顯。

（6）穿煤掘進過程，應(yīng)采取切實可行的措施，加強前探支護和特殊支護。

（7）加強職工培訓工作，確保職工掌握突出基本知識和前兆規(guī)律，勝任工作崗位，能采取正確的個人安全防護。