應急預案在煤與瓦斯突出事故應急處置中的作用

朱同功

(平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦，河南省平頂山市，467000)

吸附于煤層中裂隙和空隙中的瓦斯，當受到采動卸壓作用的影響，靠近煤壁的煤體內(nèi)瞬間形成高動能的氣、煤顆粒混合體突入采場內(nèi)，造成煤層嚴重的坍塌破壞，隨著開采深度的增加，煤與瓦斯突出成為威脅煤礦安全生產(chǎn)的嚴重自然災害。2007—2016年期間全國發(fā)生各類瓦斯事故389起，死亡3307人，其中瓦斯突出150起，死亡人數(shù)1084人，分別占事故總數(shù)及死亡人數(shù)的39%和33%。關于突出事故發(fā)生后如何快速應急處置和如何科學避災、減少或杜絕人員傷亡，國內(nèi)外學者及工程技術人員做了大量研究。關維娟等基于煤與瓦斯突出防控“四道防線”理論，對突出預警管理、應急響應、應急決策與救援技術進行了系統(tǒng)研究；周心權通過分析瓦斯突出實踐導致特別重大瓦斯爆炸事故的新特點，分析了我國煤礦在突發(fā)事件應急處置方面存在的薄弱環(huán)節(jié)；為有效防治煤與瓦斯突出、瓦斯煤塵爆炸事故發(fā)生，張福旺提出了由“預測、預防、預警和應急救援”組成的“四道防線”。本文以平煤股份十礦己15.16-24110切眼掘進工作面發(fā)生的一起煤與瓦斯突出事故為研究對象，分析事故發(fā)生原因，啟動應急預案快速應急處置，成功營救出受困人員，避免了人員傷亡，揭示了突出事故應急處置的特點，為大埋深突出礦井煤與瓦斯突出事故應急救援方案的編制、執(zhí)行、科學救援提供了借鑒。

1 煤與瓦斯事故概況

1.1 事故發(fā)生地點概況

平煤股份十礦位于河南省平頂山煤田東部，主采戊組、己組煤層，煤種為主焦煤和1/3焦，均為突出煤層，屬煤與瓦斯突出礦井。發(fā)生煤與瓦斯事故的己15.16-24110工作面位于己四采區(qū)東翼第二區(qū)段，如圖1所示，該區(qū)段工作面標高-610 ～ -683 m，機巷切眼位置標高-655 m，埋深930 m。區(qū)段最大原始瓦斯壓力3.0 MPa，最大原始瓦斯含量20 m3/t。工作面設計包括機巷、底抽巷和偏外風巷，提前施工區(qū)域鉆孔抽采掩護機巷掘進。發(fā)生突出前機巷、偏外風巷已施工完畢；切眼設計長度260 m，煤層厚度3.0～4.5 m，設計斷面為4.0 m×3.0 m(寬×高)，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護，采用2×30 kW對旋風機、?1 m風筒供風，供風量450 m3/min。

圖1 己15.16-24110工作面布置示意圖

平煤股份十礦己15.16-24110工作面切眼采用掛耳抽放掩護掘進，每隔30 m施工一個掛耳鉆場，鉆場內(nèi)布置兩排、共8個孔深40 m、?75 mm的鉆孔，控制切眼兩幫4 m范圍、前方40 m范圍煤體，鉆孔施工后允許進尺30 m，保留10 m超前距。切眼掘進時執(zhí)行局部設計4排深10 m、?89 mm的鉆孔，每排7個，共計28個鉆孔，控制巷道兩幫4 m范圍。鉆孔施工后采用鉆孔瓦斯涌出初速度q、鉆屑量S雙指標進行突出危險性預測(臨界值分別為4 L/min和6 kg/m)，預測不超標允許進尺5 m，保留3 m超前距。工作面切眼瓦斯抽放鉆孔布置如圖2所示。

圖2 平煤十礦己15.16-24110切眼瓦斯抽放鉆孔布置示意圖

2 事故經(jīng)過及應急處置措施

2.1 事故發(fā)生過程

2007年3月2日零點班至次日四點班共計施工鉆孔34個，其中6#、7#、14#鉆孔打鉆時出現(xiàn)噴孔、響煤炮等異常，共補孔6個，當班進行突出危險性預測最大q值2.51 L/min，最大S值3.5 kg/m，均未超標，允許進尺5 m。3月3日四點時掘進工作面出現(xiàn)壓力顯現(xiàn)，超前支護設施出現(xiàn)較為明顯的變形，并采取補強支護。隨后實施12個深0.8 m爆破孔，爆破前人員全部撤至避難硐室，于19∶52起爆，爆破后隨即聽到連續(xù)煤炮、避難硐室內(nèi)照明燈突然熄滅，判斷發(fā)生煤與瓦斯突出，突出地點如圖3所示，避難硐室內(nèi)被困的9名人員打開壓風實施自救，并向調(diào)度室匯報。

圖3 己15.16-24110切眼突出孔洞及煤堆積情況示意圖

2.2 應急處置

調(diào)度室接到匯報后，結合瓦斯監(jiān)控中心甲烷傳感器數(shù)據(jù)，判定發(fā)生了煤與瓦斯突出事故，立即啟動應急預案。成立了以礦長為組長的應急指揮部，組織救護隊員快速到事故地點附近待命，并通知采區(qū)除被困人員外所有生產(chǎn)人員沿軌道和輸送機下山兩個進風巷撤離。

應急救援指揮部按應急預案指導意見，首先，與井下受困人員保持不間斷電話聯(lián)系，穩(wěn)定受困人員情緒，密切關注災害區(qū)域及硐室內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓雀鞣N異常信息，清點己四采區(qū)入井人數(shù)，確保應撤離人員全部撤出災害地點。隨后，核查采區(qū)斷電情況，確保應斷電源全部斷開，監(jiān)測切眼及機巷瓦斯傳感器變化情況，確定最佳救援時機；從現(xiàn)場受困人員反饋連續(xù)1 h災害區(qū)域沒有異常響聲、機巷回風流瓦斯?jié)舛确€(wěn)定下降等信息綜合研判后，22時47分指揮部下達指令，指派救護隊員10人進入避難硐室指導受困人員佩戴好自救器，于23時57分護送受困人員安全撤離至車場風門外，受困人員全部安全撤出。最后，指揮部召開會議，上報救援組織及傷亡情況，現(xiàn)場應急救援結束。

此次煤與瓦斯突出事故突出煤量385 t，涌出瓦斯21760 m3，巷道內(nèi)最高瓦斯?jié)舛?7%，突出煤量堆積造成32 m巷道堆滿，18.5 m堆積半巷。掘進頭右側頂板巖石冒落高1 m、長3.5 m、寬6 m，右前方采面?zhèn)瘸霈F(xiàn)深2 m、長3.5 m的孔洞。

3 事故原因及處置情況分析

3.1 事故時間效應分析

夜間井下作業(yè)工人由于疲勞導致安全防范意識松懈，工作能力下降，容易發(fā)生瓦斯突出事故。據(jù)統(tǒng)計2010-2015年期間全國共發(fā)生瓦斯突出事故76起，造成死亡人數(shù)602人，其中不同時間段事故發(fā)生次數(shù)及死亡人數(shù)所占比例如圖4所示，在0∶00～4∶00和20∶00～24∶00時間段發(fā)生事故次數(shù)和死亡人數(shù)較高。

圖4 2010-2015年不同時間段瓦斯突出事故及死亡人數(shù)統(tǒng)計圖

平煤股份十礦采用三班制的生產(chǎn)制度，在事故發(fā)生前一天1∶30～3∶30的時間段內(nèi)，6#、7#、14#鉆孔出現(xiàn)噴孔、響煤炮等瓦斯突出預兆現(xiàn)象，事故發(fā)生當日4時掘進工作面又出現(xiàn)壓力異常顯現(xiàn)，僅僅進行了補強措施，兩次較為明顯的突出事故前兆都發(fā)生在0∶00～4∶00的時間段內(nèi)，為瓦斯突出事故埋下隱患。因此，礦方應加強凌晨及換班前后1～2 h等井下工人容易松懈時間段組織相關職能單位加強排查，及時發(fā)現(xiàn)并處置事故隱患。

3.2 事故中人員不安全行為分析

據(jù)美國學者Heinrich對數(shù)萬件傷害事故的原因分析后得出的結論顯示，88%的事故是由于人的不安全行為引起的。同時，2000-2009年我國煤礦發(fā)生的201起重特大瓦斯爆炸事故中，大部分事故是由于瓦斯防治不當、礦井通風系統(tǒng)設計欠缺、井下爆破不當?shù)炔话踩袨樵斐傻模渲兄饕牟话踩袨榻y(tǒng)計結果如圖5所示，其中瓦斯防治措施不到位明顯是導致瓦斯事故的主要原因。

圖5 導致瓦斯事故不安全行為統(tǒng)計圖

(1)結合本文中平煤股份十礦所發(fā)生的瓦斯突出事故中第一次出現(xiàn)的鉆孔噴孔、響煤炮等為典型的瓦斯突出預兆現(xiàn)象，當時沒有引起工人及現(xiàn)場工程技術人員的足夠重視；第二次掘進工作面又出現(xiàn)了異常來壓現(xiàn)象，超前支護設施出現(xiàn)明顯變形，根據(jù)瓦斯突出機理可判斷此時已經(jīng)與煤體瓦斯活動劇烈區(qū)域非常接近，應立即采取預防瓦斯突出的相關措施，但現(xiàn)場僅僅進行了補強加固措施，仍然沒有考慮到瓦斯突出風險的存在。不安全行為已經(jīng)成為煤礦事故的潛在風險，時刻威脅安全生產(chǎn)，而降低不安全行為頻數(shù)需要提高煤礦從業(yè)人員對安全生產(chǎn)知識的學習和掌握，可通過加強安全培訓力度，在井下工人中形成良好的安全知識學習氛圍，從而達到減少不安全行為頻數(shù)的目的。

(2)區(qū)域瓦斯治理不到位。平煤股份十礦采取順層鉆孔掛耳抽放進行區(qū)域治理，鉆孔施工完后即在局部措施掩護下掘進，但預抽的時間不足、區(qū)域治理不達標，突出煤層上山施工增加了突出危險性。

3.3 應急處置情況分析

(1)各部門應急處置及時、果斷，為救援創(chuàng)造了條件。調(diào)度室結合監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場電話匯報判定發(fā)生煤與瓦斯突出事故，在應急救援指揮部未成立前及時通知撤人、停電、清點人數(shù)，最大限度減少了事態(tài)惡化，為應急救援贏得了寶貴時間。

(2)指揮部應急處置緊張有序，避免了事態(tài)惡化。在做好受災采區(qū)人員有序撤離的同時，第一時間與受困人員保持電話聯(lián)系，穩(wěn)定其情緒，杜絕了受困人員情緒失控，為安全撤離奠定了基礎。

(3)多元信息綜合分析確保安全脫困的正確決策。指揮部全程跟蹤、分析突出區(qū)域內(nèi)有害氣體變化情況、不間斷電話了解受災區(qū)域附近各種異響和異常情況、受困人員精神狀況、救援人員準備情況等。利用多元信息綜合分析確定最佳營救時機快速應急營救。

(4)職工日常應急演練成果得到檢驗。所有煤與瓦斯突出危險工作面開工之前施工單位均進行1～2次煤與瓦斯突出事故應急演練，模擬發(fā)生突出后快速自救避災。本次突出事故受困人員能準確判斷出發(fā)生了突出事故、保持情緒穩(wěn)定，在救護隊員指揮下安全、有序撤出，日常的應急演練效果得到了檢驗。

4 結論和建議

(1)多元信息耦合分析煤層突出危險性。及時收集工作面出現(xiàn)的噴孔、響煤炮、夾鉆、塌孔等異常信息；分析、掌握近一時期內(nèi)工作面瓦斯變化情況；了解爆破或割煤期間瓦斯增長情況；掌握現(xiàn)場煤巖層變化情況、頂?shù)装逋暾闆r、片幫情況等。利用多元信息綜合分析相互驗證存在危險時必須先停止施工，查清原因、采取針對性措施后方可復工。

(2)突出危險工作面施工人員應定期組織進行煤與瓦斯突出應急演練，熟知突出預兆、應急預案流程和井下避災路線，做到事故發(fā)生后應急處置有條不紊，提升職工防突自救能力和責任。

(3)應急處置過程應在多元信息分析基礎上精準決策，選準最佳應急時間節(jié)點后果斷行動，保障安全、快速營救受困人員。

(4)增設安全監(jiān)控系統(tǒng)中心站值班室，并與礦生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)度室緊密聯(lián)系，生產(chǎn)調(diào)度及時處理安全監(jiān)控系統(tǒng)反映的安全隱患，一旦發(fā)現(xiàn)井下瓦斯超限，鉆孔、壓力顯現(xiàn)異常等情況及時采取相應安全措施。