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，服務年限為74.6 a。該礦井采用分區抽出式通風方式，每個采區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 事故經過及搶險救援

2.1 事故經過

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。打鉆過程中通過監測瓦斯探頭顯示瓦斯濃度為0.18%左右，打到14 m深時，瓦斯濃度變化幅度不大，濃度為0.2%。約10∶30左右，第11根鉆桿打到約16 m左右時，發生噴孔現象，煤和瓦斯從鉆桿后噴出。工人發現突出預兆后，立即撤離工作面，隨后發生了煤與瓦斯突出事故。

2.2 搶險救援過程

事故發生后，相關領導立即啟動了煤與瓦斯突出的搶險應急救援預案并成立應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。并指示井下生產單位全部停產。經救援，有21人安全升井，發現5名遇難人員，3人下落不明。該事故造成8人死亡，直接經濟損失354.63萬元，是一起較大煤與瓦斯突出事故。據突出煤堆積和己一采區總回風瓦斯傳感器數據計算，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，在高瓦斯區和高構造應力區施工局部防突措施孔時誘導了煤與瓦斯突出。

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，在切眼掘進時曾發生一起瓦斯突出事故，突出煤量195 t，涌出瓦斯3 840 m3。根據煤炭科學研究總院撫順分院提交的《己一采區瓦斯突出危險性區域預測》，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，具有瓦斯突出危險性。

3.1.2 揭煤工作面前方400 m處存在斷裂構造，揭煤區域存在異常高構造應力區

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

據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造應力，增加了揭煤區域煤體的破壞程度和應力集中程度。

3.1.3 打鉆作業誘導煤與瓦斯突出

在施工最后一輪局部防突措施孔的最后一個孔（15號）時，出現噴孔現象，并伴有煤炮聲，2～3 min后發生了煤與瓦斯突出。工作面瓦斯傳感器顯示，工作面瓦斯濃度從10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，發生了瓦斯突出。從突出預兆到突出發生，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，打鉆過程發生的噴孔，破壞了揭煤工作面前方煤體應力平衡，誘導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，預抽瓦斯區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采取了穿層鉆孔預抽揭煤區域煤層瓦斯的區域防突措施，對穿層鉆孔進行了瓦斯預抽，共抽采純瓦斯22 320 m3。按計算，揭煤區域平均瓦斯抽采率遠小于20%；區域預抽后，揭煤區域的平均殘存瓦斯含量還高于臨界值8.0 m3/t。考慮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域的煤體殘余瓦斯含量比揭煤區域的平均殘存瓦斯含量還高。鉆孔終孔段控制區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域區域防突效果

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，不能實現定點取樣，混樣現象嚴重，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抽瓦斯區域防突措施后，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域的區域防突效果。

4 防治瓦斯突出措施建議

（1）加強瓦斯地質工作，超前探測工作面地質構造和煤層變化情況，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參數（煤層透氣性系數、抽放半徑、衰減系數）的測定工作，結合工作面瓦斯地質圖，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測和效果檢驗應按要求采用鉆屑指標法或復合指標法，保障效果檢驗結果的真實、可靠。

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

（5）根據礦井實際條件和本次突出的實際，合理設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，避災路線明確，標示明顯。

（6）穿煤掘進過程，應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律，勝任工作崗位，能采取正確的個人安全防護。