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楼主 2019-05-07 20:38:31
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丰城矿务局某矿煤与瓦斯突出典型事故案例分析

丰城矿务局建新煤矿6#采区1113东顺槽煤与瓦斯突出典型事故案例分析

2007年10月13日,丰城矿务局建新煤矿6#采区1113东顺槽发生煤与瓦斯突出事故,造成19人死亡,2人受伤,直接经济损失600.4万元。

一、矿井概况及事故工作面基本情况

㈠建新煤矿概况

建新煤矿位于丰城市上塘镇境内。井田走向长3.10km,斜长2.26km。始建于1958年7月,设计生产能力为60万吨/年。通过矿井改造后,2006年核定生产能力81万吨/年,2007年1~9月实际生产原煤60.6万吨。

矿井采用斜井开拓,混合式通风,矿井总风量8890m3/min,矿井负压3100~3400Pa。开采B4单一煤层,2006年矿井绝对瓦斯涌出量68.02m3/min,矿井相对瓦斯涌出量29.64m3/t,属煤与瓦斯突出矿井,现开采水平为-600m水平。矿井现有4个生产采区、3个回采工作面、5个煤巷掘进工作面、5个岩巷掘进工作面,其中事故所在的6#采区有1个综采工作面、2个煤巷掘进工作面、1个岩巷掘进工作面。

矿井装备了KJ-101安全监控系统和地面瓦斯抽放系统,每个采区装备移动抽放系统,矿井月抽放瓦斯纯量110万立方米。

该矿证照齐全,采矿许可证:3600000220876,煤炭生产许可证:203622020179,安全生产许可证(赣)MK安许证字:[2005]0705,工商营业执照:3622021325662,矿长周海军,矿长资格证20070910045,矿长安全资格证07036012202742。

㈡事故工作面基本情况

1113东顺槽位于6#采区6#皮带下山西侧,为由东向西掘进的工作面顺槽,巷道设计长度690m。1113顺槽标高-580m,开采深度约630m。巷道布置在B4煤层中,该区瓦斯压力约3.9MPa,瓦斯含量约18m3/t,属严重突出危险区。B4煤层平均煤厚2.5m,夹矸厚0.3m,顶板为深灰泥质粉砂岩,厚3-4m,底板为泥岩,厚1.2-1.5m。该巷采用2BKJ2*15对旋风机和Φ800毫米风筒,送风距离40米,风筒出口风量260m3/min。

2007年3月8日至3月12日建新煤矿综合队在1113东顺槽开门点沿巷道掘进方向共施工了14个抽放孔并接管抽放,深度为55.5m~67.5m,至7月31日,钻孔控制范围内的瓦斯抽放率33%。该工作面于2007年7月31日开工掘进,采用浅孔注水破煤掘进工艺。开门掘进37米后,于8月8日停止进尺,8月15日开始施工顺槽工作面抽放钻孔,至8月17日完成7个钻孔,钻孔深度为57m~73m。到10月11日共抽放55天,抽出率31.94%。期间8月8日至8月15日,在1113顺槽回风措施巷反揭石门,9月27日1113顺槽回风措施巷由下向上贯通,形成了1113东顺槽回风系统。

10月11日中班开始恢复掘进,至13日中班发生事故时共进尺12.1米,巷道从开门到事故发生累计进尺49.1米。此间,10月11日晚班到10月12日中班,在1113东顺槽回风措施巷巷口向顺槽掘进方向施工了3个巷帮抽放孔,孔深分别为55.5m、48m、60m,并开始抽放。

该矿抽放钻孔由综合队施工,由劳资科验收员验收。

二、事故经过及抢救、善后处理情况

㈠事故经过

10月11日中班1113东顺槽向西开始恢复进尺,至10月13日中班止共进尺12.1米。13日晚班,掘进二区1113东顺槽作业班组有14人上班,其中跟班副区长为付润根。21:00的进班会上布置进尺,至23:35综合队先后有7名作业人员进入1113东顺槽搬运钻机。矿调度室瓦斯监测显示,1113东顺槽迎头23:36信号中断,23:37回风瓦斯均突然上升到10%,矿调度员立即通知机电三队调度员切断该区域的电源。23:43,调度员接到汇报,该区域除风机以外所有电源被切断,23:50负责该当头的瓦斯员向矿调度室汇报,1113东顺槽风门打不开,好象被煤体堵住,迎头可能发生煤与瓦斯突出事故。风门内有掘进二区和综合队共计21名作业人员在作业。

㈡事故抢险救援情况

矿领导接到事故报告后,立即启动应急救援预案,成立救灾总指挥部,由矿长任总指挥,生产副矿长任现场总指挥。救护队于1:41赶到井下事故现场,按救灾指挥部的命令和行动计划对突出波及巷道进行全面侦察。2:51将3名遇险人员先后救出,其中一名已死亡,一名伤势较轻,一名伤势较重。整个抢险过程中共有4个小队48名救护队指战员参加抢险,截止15日12时52分,通过全力抢救,18名遇难矿工遗体全部找到,并搬运出井,抢救工作结束。

㈢事故特征

1.1113东顺第二道风门内及1113回风措施巷6m以内除顶部有0.2~0.3m的空间外,其余全部被煤炭填实。

2.抛出煤炭多为煤粒和碎块,煤粉较少,分选性不明显。

3.1113回风措施巷口往里0~9.5m、12.5m以后的顺槽巷道上帮1.5m高煤墙整体外移1m,并在顶部形成1+1m左右的空帮。

4.根据顶板锚杆弯曲方向等可以判断1113回风措施巷口往里9.5~12.5m巷道上帮深5m左右的孔洞为煤炭突出的孔洞。孔洞轴线与上帮的交点距工作面约8.5m,与巷道轴线夹角约50°,孔洞口宽约3m,孔洞呈口大腔小的拱形。

5.突出煤抛出距离约20m,动力效应较小(风门未破坏且风门内还有幸存者)。

6.突出煤量379t、瓦斯量13886m3。

7.19名遇难者中1人为部分掩埋窒息死亡、其它18人为掩埋窒息死亡。

三、事故原因分析

㈠直接原因分析

1113东顺槽位于严重突出危险区,工人进行破煤和打锚索作业的震动效应诱发了以地应力为主导的煤与瓦斯突出。

㈡间接原因分析

1113东顺槽开门点抽放钻孔实际施工图

1.对以地应力为主导的煤与瓦斯突出的复杂性认识不足。建新煤矿由于开采深度已达到630m,地压大、煤层瓦斯压力大(3.9MPa)、瓦斯含量高(18m3/t)。该矿在此之前未发生过以地应力为主导的煤与瓦斯突出事故,对此类事故认识不足,是造成事故的主要原因。

2.1113东顺槽开门点上帮施工的钻孔未达到设计要求,瓦斯预抽上帮5m控制范围虽然满足《防治煤与瓦斯突出细则》的规定要求(2m~4m),但不足以抵抗该区域地应力、瓦斯压力的破坏,是造成事故的重要原因。

3.生产组织、人员管理上存在漏洞。建新煤矿未制定统一协调各区队生产组织、人员管理的有关规定,事故前1113东顺槽27米巷道内有21人多工序平行作业,短时间内临时进入较多人员,是造成伤害人员较多的原因。

四、防范措施

1.提高对煤矿突出危害严重性的认识,针对矿井深部开采出现的以地应力为主导的煤与瓦斯突出灾害,开展防治技术的攻关研究。进一步完善防突技术措施,认真落实防突管理责任制。

2.强化瓦斯抽放工作,扩大抽放的控制范围,提高抽放效果,确保巷道两帮的控制范围达到技术规范的要求。加强钻孔施工、验收人员的管理,严格按设计施工,强化钻孔验收制度,确保钻孔施工质量。

3.制定统一的劳动组织管理制度,严格控制井下采掘工作面多工序平行作业,严格控制下井作业人员数量。

4.在巷道交岔处、构造变化带及地压增大带,加强支护,加长上帮锚杆(锚索)的深度。

5.进一步落实瓦斯抽采利用的有关规定,瓦斯防治措施由局部措施为主转到区域性措施在先,做到先抽后采、先抽后掘,达到抽、采、掘平衡。

2002年1月14日21时39分,娄底市资江煤矿3336回采工作面发生邻近层煤与瓦斯突出,死亡18人,直接经济损失:150万元。经湖南省人民政府同意,由湖南煤矿安全监察局牵头,成立了省、市联合调查组。调查组人员深入井下勘察,查阅有关资料,研阅专家组的技术鉴定报告,取得了大量证据,查清了事故原因,确认该起事故为责任事故。

一、矿井基本情况

1.矿井概况

矿井位于冷水江矿区向斜南部转折端的东翼,开采下石炭统测水组煤系。井田内构造简单,大、中型断层不发育,但小型断层较多,主要发育北东和北西走向的张扭性或压扭性断层,落差一般小于1m,少数大于2m,对煤层开采带来一定影响。含煤七层,均为无烟煤,其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ煤为可采煤层,Ⅴ煤局部可采,其余不可采。

Ⅱ煤层煤厚0-1.8m,一般0.89m,属较稳定煤层。

Ⅲ煤层煤厚0.49-4.24m,一般1.9m,属较稳定煤层。1987年《湖南省资江煤矿施茶亭矿井扩建初步设计说明书》中指出:“在资江区段东翼Ⅲ煤、Ⅳ煤都为煤与沼气突出煤层;资江区段西翼仅Ⅳ煤为煤与沼气突出煤层”,但实际开采中Ⅲ煤层在东、西两翼都发生过煤与瓦斯突出。因此,Ⅲ煤层应属煤与瓦斯突出煤层。

Ⅳ煤层煤厚0-3.01m,一般1.29m,赋存不稳定。属煤与瓦斯突出煤层

Ⅴ煤为局部可采煤层,煤厚0-1.97m,一般0.69m,赋存不稳定。属煤与瓦斯突出煤层。

Ⅱ煤层顶板为砂质泥岩、细砂岩,底板为砂质泥岩,Ⅱ煤与Ⅲ煤的层间距10-15m。Ⅲ煤层底板为薄-中厚状细砂岩,层间夹薄层泥岩。Ⅲ煤与Ⅳ煤的层间距平均3.43m,Ⅳ煤底板为细砂岩。

矿井水文地质条件属中等类型,无煤尘爆炸危险,煤层无自燃倾向。矿井瓦斯等级属煤与瓦斯突出矿井,矿井绝对瓦斯涌出量13.21m3/min,矿井相对瓦斯涌出量为33.83m3/t。

矿井采用斜井多水平开拓方式,走向长壁式采煤方法,全部陷落法管理顶板。扩建设计为三个水平开采。第一水平标高为-30m,已开采完毕;二水平标高为-200m,为现有生产水平,共分为301、303、305、307四个采区,现有303、305两个生产采区;第三水平标高-400m,尚未开拓。

矿井采用中央边界式通风方式,有2个进风井、1个回风井。矿井总进风量为3162m3/min。通风、排水、供电、提升运输、压风系统齐全。今年年初编制了《资江煤矿灾害预防和处理计划》,正在上报审批之中。

2.矿井防突情况

据该矿煤与瓦斯突出台帐记载:从1975年5月7日,至2002年1月13日,全井共发生突出269次,其中3煤突出157次(东翼突出106次,西翼突出51次),4煤层突出86次(东翼突出21次,西翼突出65次),其余煤层突出26次。特大型煤与瓦斯突出(≥1000吨)6次,其中有2次发生在3煤层的东翼,有3次发生在4煤层,有1次发生在5煤层。该矿最大一次突出是2000年8月27日发生在303石门(-153水平)揭穿5煤层时,突出煤岩量达4000余吨。

该矿从1969年开始采取开采Ⅱ煤层作为保护层的区域性防突措施,1998年10月部分停采Ⅱ煤,至2001年6月全部停采(3326工作面未开采)。石门揭煤采用深孔松动爆破排放瓦斯、配合远距离或全井撤人震动性放炮等措施。1979年矿井建立瓦斯抽放系统,断断续续进行了瓦斯抽放,1989年停止了瓦斯抽放。

3.303采区的基本情况

(1)地质情况

303采区位于矿井西翼,东邻301采区,西与305采区接界,南(浅)部为二水平203采区(已采完),北部为深部未开拓区,为一缓倾斜单斜构造,煤层倾角160-350,一般220,无大的地质构造,但小断层、小褶皱发育。含煤七层,其中Ⅱ煤、Ⅲ煤、Ⅳ煤赋存稳定,为可采煤层,Ⅴ煤为局部可采。303采区属资江河下开采,但与资江无直接水力联系,无突水危险,主要水源是煤层含水层通过裂隙导入回采空间。

(2)巷道布置情况

303采区为二水平上山采区,回风水平标高为-30m,运输水平标高为-200m,布置三条底板岩石集中上山,其中一条回风上山、一条进风轨道上山,一条皮带上山;设计4个区段,区段垂高44m,斜长约120m,1-3区段沿Ⅱ煤、Ⅲ煤、Ⅳ煤分别布置的3321、3322、3323、3331、3332、3333、3334、3341、3342等9个回采工作面均已开采完毕,现正在回采3336和3344工作面。

(3)通风、运输情况

303采区实际风量1134m3/min。分别供3344、3336回采工作面、3336第二电平巷、3325掘进头等主要地点用风。

3336回采工作面总进风356m3/min,总回风360m3/min。

3336第二电平巷靠局部通风机送风,11kw的局部通风机安装在距其开门地点的3336运输巷进风侧15m处,乏风经联络巷进入3336运输平巷串入3336回采工作面。

回采工作面乏风经3336回风巷进入3333回采面采止线维护的通风上山,再进入303通风上山、203通风上山,由五号风井(抽风机两台,型号为:2k60-4AN018-185、2k60-3AN0-18-185)排至地面。

3336回采工作面采用溜槽运输、电溜子巷采用刮板运输机运输,运输巷则采用轨道运输、人力推车方式。

4.3336回采工作面情况

3336回采工作面位于303采区-153区段东翼,其西邻的3335工作面还未布置,上段的3334工作面已经采完,下段的3338工作面还未布置。工作面运输巷标高为-148.4m,回风巷标高为-104.38m,走向长370m,倾斜长110m,倾角220,煤厚平均1.7m,顶板为黑灰色薄层状砂质泥岩与砂岩,平均厚度约8m,底板为细砂岩,厚度为4.8~5.35m,构造简单。

《3336回采工作面作业规程》指出:本工作面下部Ⅳ煤为突出煤层,且Ⅲ煤与Ⅳ煤层间距较小,在掘进运输巷时瓦斯涌出量大,预计回采过程中瓦斯涌出量较大,必须严格加强通风管理和瓦斯防范措施,保证工作面有效风量,确保工作面瓦斯不超限。同时规定:回采工艺采用MZ-12型电煤钻打眼,放炮地点设在离工作面100m的电平巷内,爆破装煤和人工攉煤相结合,单体液压支柱配绞接顶梁支护,全部陷落法管理顶板,采用“采四放一保三”循环放顶方式,工作面最大控顶距离为3.4m,最小控顶距2.6m,放顶步距0.8m,初次放顶控顶距离为5.8m。在“一通三防”方面有8条安全措施,但对防治煤与瓦斯突出缺乏具体规定。

该工作面于2001年5月开始布置巷道,2001年12月形成回采工作面,2002年1月8日早班正式投产。至事故发生时,工作面从开切眼沿走向上段(斜长50m)已向前推进了6m(含开切眼),下段(斜长60m)向前推进了7.2m(含开切眼),共产煤1290吨。1月14日早班,工作面开始初次放顶,分管生产安全技术的副矿长黄祖德和分管安全的矿长助理罗建松带领生产技术科、安全监察科等科室人员到工作面指挥。原切眼的木支架、工作面的两排木支柱及部分单体液压支柱被拆除,工作面下段斜长15m范围直接顶板部分垮落,15m以上直接顶板和老顶没有垮落下来,最大控顶距离达7.3m。

5.3336电溜子平巷(第二电平巷)掘进工作面情况

3336电溜子平巷于2002年1月8日开始掘进,与3336工作面回采同步相向进行,,采用局部通风机送风,乏风串入3336回采工作面。《3336电溜子平巷掘进工作面作业规程》规定:掘进采用电煤钻打眼,班中放炮,人工装煤矸,梯形木支架支护。至事故发生时,该掘进头已掘联络巷10m,平巷23m,与3336第一电平巷的联络巷还相差17m未贯通。

二、事故经过

2002年1月14日中班(16时至24时),3336回采工作面区域有38人在作业,其中采三队23人、开拓掘二队8人、快速掘一队(维修队)7人。

采三队23人在3336回采工作面作业。值班队长陈初华组织召开进班会后,带领安检员1人、打钻工1人、放炮员1人、大工5人(班长1人、副班长1人)、小工3人、推车工11人下井。

开拓掘二队8人,由班长彭春辉带领,在3336第二电平巷掘进。

快速掘一队7人,由刘选升分队长带领,在3336回采工作面回风巷维修巷道。

采三队人员进入3336回采工作面后,打钻工吴楚信首先打眼,放炮员刘新云于19时50分放了第一次炮,然后出煤、支架,接着继续打眼,21时24分左右,放了第二次炮(炮眼地点离上、下出口均约40米,放炮长度约30米)

放炮员和打钻工2人在放完第二次炮后,从3336工作面经回风巷出班。安检员蔡景云在放完第二次炮后,从回风巷站岗处返回3336工作面检查瓦斯,瓦斯浓度为0.9%,然后从回风巷出去到-30炸药库退交剩余雷管。

21时39分,在距回采面上出口180米处维修回风巷道的快速掘一队7人,突然感觉到“呼”的一下来了一股风,风速很大,意识到发生了瓦斯突出,立即往外撤退,安全脱险。

开拓掘二队1名职工,因脚受伤提前出班;还有1名职工在3336运输平巷推车至翻罐笼处脱险。

推车至-153石门翻罐笼附近的采三队8人(刘满红、姜勇彪、谢长富、张建华、钟建长、刘兴旺、吴明光、郭上松),发现风流逆转后立即往外撤退,安全脱险。

21时42分,从3336回风巷撤退至-109m水平翻笼处的快速掘一队班长曾长龙用电话向矿调度科报告:“3336电平巷瓦斯突出,-109水平翻笼处瓦斯达10%”。

三、事故原因分析

根据专家组技术鉴定,资江煤矿“1.14”事故类型是:回采工作面下邻近层煤与瓦斯突出。突出地点位于该矿3336回采工作面下出口往上29.3m~64.80m之间,底板窿起面积约200m2,涌出瓦斯量约4.1万m3,瓦斯逆流距离约400米。事故联合调查组经过认真调查分析,认定本次煤与瓦斯突出伤亡事故的原因如下:

1、直接原因

⑴资江煤矿开采的Ⅳ煤层具有煤与瓦斯突出危险性,且3336回采工作面开采的Ⅲ煤层与Ⅳ煤层层间距较近(间距为4.8m~5.35m),是本次事故发生的内在原因。

⑵3336工作面开采,底板形成了板状“岩梁”,随着回采面的推进,其岩梁跨度增大,作用在“岩梁”跨度两边的支承压力也不断增大;同时由于采空区面积逐渐增大,岩梁上承受Ⅳ煤瓦斯压力的向上作用力在逐渐增大;初次放顶支柱拆除后,改变了“岩梁”中部的受力状态,支柱对回采工作面放顶区底板的反作用力大大削弱。上述三种力的相互作用,使Ⅲ煤层底板抵抗能力不断削弱,直至达到极限。本次突出前放炮产生的震动,最终使底板“岩梁”拉裂破坏,并迅速弯曲窿起,直至与顶板相抵,破坏了回采工作面原有的通风系统,并伴生多条裂缝,急速涌出大量高浓度瓦斯,产生长距离瓦斯逆流,造成进风侧人员来不及撤出窒息死亡。

⑶因上部保护层Ⅱ煤层3324和3326采面未开采,致使其下部Ⅲ煤层的3336回采工作面和Ⅳ煤层的3346回采工作面未受到卸压保护,Ⅳ煤层中的瓦斯未能得到有效释放,这也是未能防止近距离的Ⅳ煤层初期卸压的瓦斯突然涌入本回采工作面的重要原因。

2、间接原因

(1)由于缺乏信息交流及技术水平的局限,煤矿管理人员对开采近距离保护层时,可能由被保护的下邻近煤层初期卸压导致向开采层突出造成人员伤亡事故缺乏认识和预见,故而忽视了采取相应有针对性的措施,是造成此次事故的认识原因。

(2)长期以来,对Ⅱ煤、Ⅲ煤作为保护层开采的效果缺乏细致的资料收集和技术论证,在没有采取其他有效的防突措施的情况下,错误地决定停止3326工作面开采,以致Ⅳ煤层的突出危险未能得到消除,是此次事故发生的主要管理原因。

(3)在没有充分依据证明并按规定审批程序审定三采区Ⅲ煤层是非突出危险煤层时,片面认为303采区Ⅲ煤层为不突出煤层,且在3336回采工作面进风巷安排电平巷掘进队,相向平行作业,串联通风,回风巷安排维修队,又未按《煤矿安全规程》的规定使用下井人员隔离式自救器,安装压风自救系统,是此次事故扩大的重要原因。

(4)3336回采工作面初次放顶,未按《作业规程》规定在切顶线加密支柱及沿切顶线一定距离打木垛,便继续采煤作业,是造成此次事故生产管理上的一个原因。

(5)未建立防治煤与瓦斯突出专门机构和配备必要的防突装备。

四、防范措施

(1)必须重新深刻认识资江煤矿各突出危险煤层在采掘过程中可能发生的灾害的危险性。要认真总结“1.14”事故的教训,研究并采取有效措施,防范近距离煤层群开采时邻近层瓦斯对本煤层工作面可能发生的突出事故;要明确Ⅲ煤层具有突出危险性,必须按突出煤层进行管理。

(2)在资江煤矿现有地质条件下,开采近距离有突出危险煤层群时,要首先开采Ⅱ煤层作为保护层,以解决Ⅲ、Ⅳ煤层近距离开采的瓦斯问题。要制定切实可行的实施方案,并予以实施。在无Ⅱ煤层开采保护的区域,可选择Ⅲ煤层作为Ⅳ煤层的保护层开采。在Ⅲ煤层回采工作面开采初期,应加密向Ⅳ煤层垂直走向布置抽放钻孔进行预抽。在开采Ⅱ煤层或Ⅲ煤层作为保护层的同时,可配合瓦斯抽放。

(3)要在认真吸取“1.14”事故教训的基础上,合理确定开采顺序,重新调整矿井采掘部署,改革巷道布置,以适应矿井防突工作的需要。建议改变回采工作面运输方式,改现在的刮板运输机与轨道运输混合方式为单一的刮板运输方式,彻底解决刮板运输机巷(该矿俗称“电平巷”)掘进与回采工作面相向平行作业、串联通风问题。

(4)结合“1.14”事故的教训,组织有关业务科室管理人员和井下作业人员认真学习《煤矿安全规程》中有关通风、瓦斯防治、煤与瓦斯突出防治的规定,加强安全教育和技术培训,努力提高现场管理人员及井下作业人员的技术素质。加大瓦斯防治方面的资金投入,设置专门的瓦斯防治机构,备配足够的专业技术人员,购置足够的防治瓦斯装备。对有突出危险煤层的开采,严格按《煤矿安全规程》的要求,采取“四位一体”综合防突措施。

(5)加强技术管理工作,对本矿各突出危险煤层的瓦斯压力、瓦斯含量以及开采保护层的有关参数进行试验测定,完善各种技术台帐,为矿井采取防突技术措施提供科学依据。

(6)鉴于资江煤矿系煤层群开采,且各煤层间距很近,煤与瓦斯突出危险性各不相同,必须按《煤矿安全规程》的要求,加强该矿瓦斯地质工作力度,对全矿井瓦斯分布、煤层赋存状况、地质构造状况、各煤层相互关系等进行研究分析,绘出相应的瓦斯地质图,以指导日常瓦斯防治工作。

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