貴州某礦一次煤與瓦斯延期突出事故的調查與分析

0 前 言

1997年3月29日16時30分，貴州某煤礦二采區7529右采麵機巷距采麵煤壁12m處，放炮擴幫5小時20分後，發生一次煤與瓦斯延期突出，突出煤量480T，突出瓦斯量40564m³，死亡18人，輕傷8人，造成直接經濟損失170餘萬元，02manbetx.com 的教訓極為深刻。

1 礦井及采區概況

該礦原設計生產能力150Kt/a，改擴建後，礦井生產能力為300Kt/a，走向平硐分區開拓，單一煤層開采。通風方式為分區抽出式。礦井未建瓦斯抽放係統，瓦斯監控係統目前正在組織實施。建立了專業防突隊伍，采用“四位一體”防突措施防治煤與瓦斯突出。

礦井瓦斯等級為煤與瓦斯突出礦井，絕對瓦斯湧出量4.6m³/min，相對瓦斯湧出量為15.67m³/T·d。礦井1978年投產至今共發生突出86次，其中采麵突出51次，最大突出煤量544T。

7529右采麵為二采區最後一個采麵，斜長40～177m，走向長350m，煤層厚度2m，傾角21°，全部冒落法管理頂板。該工作麵延期突出發生時，已回采推進282m，剩餘68m，突出點距地表垂深467m。

202manbetx.com 經過

1997年3月29日8時，采煤隊原先安排在7529右采麵下段出口以上30m和工作麵上段SGW-34型運輸機段進行正常推進工作。由於運輸機故障不能出煤而臨時改為：一是在采麵下出口往上38m段進行回采推進，二是在采麵下出口往外25m段機巷內進行擴幫，擴寬人行道。當班共打50個炮眼，采麵、機巷各25個，眼深1.2～1.5m，裝藥15Kg，用同一段毫秒雷管一次起爆。11時10分放完炮後，工人開始攉煤、移溜，在拉線打柱接近尾聲時，16時30分(距放炮後5小時20分鍾)機巷距采麵下出口12m處發出了煤與瓦斯延期突出。在機巷和采麵下出口附近作業的18名工人被突出煤炭壓埋遇難。(突出地點見圖1)

圖1 突出現場示意圖

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煤與瓦斯延期突出是一種複雜的瓦斯動力現象，這種突出不是在剛剛爆破時發生，而是在爆破幾個小時後發生的，此時工作人員正好在進行作業沒有思想準備，所以延期突出具有極嚴重的危害性。該礦二采區7529右采麵具備了煤與瓦斯延期突出的必要條件和有利條件。

3.1 含瓦斯煤層可能發生煤與瓦斯突出的能量條件是：

W₁+W₂+W₃≥V+A (1)

式中：W₁——圍岩的彈性變形潛能；

W₂——煤的彈性能；

W——瓦斯內能；

V——煤被破碎至粉煤的能量；

A——碎煤拋出的能量。

由於7529采麵距地表垂深有467 m，在采麵上伏岩體中的自重應力(rH)及工作麵前方超前集中應力(3～5rH)的作用下，圍岩及煤體中儲存了較高的彈性能(W₁，W₂)；所采煤層本身的瓦斯含量較高，突出區域又正處於地質構造複雜帶，不僅殘存了較高的構造應力，而且瓦斯易於集聚。加之煤層的透氣性係數較低，使得瓦斯不易放散而使其內能(W₃)大幅度升高，從而在煤體內具備了使煤體破碎成粉煤的能量(V)及碎煤被拋出的能量(A)。因此該區域具備了煤與瓦斯突出的客觀條件。

3.2延期突出發生點所在區域采掘工程引起地應力發生變化。該區域回采工作麵距下出口38 m條段在進行采煤，而回采工作麵下出口機巷往外25 m條段同時在進行擴幫拓寬人行道，采用同一段毫秒雷管起爆，致使該區域應力影響相互交叉。回采工作麵前方的集中支承壓力和機巷擴幫引起的往工作麵一側的集中支承壓力相互迭加，造成一個應力高峰值；而且此處的煤體受到劇烈地應力作用，使得軟煤的透氣性係數按負指數規律降低，瓦斯運移的泄漏通道被阻斷，煤層中得以保存大量瓦斯而形成高壓瓦斯集聚。

3.3延期突出點所在的7529采麵區域，斷層和褶曲發育。其中落差大於30 m的斷層一條，落差為0.3～3 m的斷層四條；采麵煤壁至突出孔有小褶曲三個。由於在地質構造形成過程中，構造附近的煤層受到較大的破壞和柔皺，煤體強度大大降低，同時地質構造帶儲存著很高的構造應力，一般構造應力和岩體自重應力有如下關係：

σ_構=(1.1～1.2)σ_自(2)

式中：σ_構——構造應力；

σ_自——岩體自重應力。

這樣，使得煤體的彈性潛能增高。突出發生在該區域，符合突出井田多數具有構造複雜，小斷層發育，小褶曲發育的特點。地質構造運動造成了具有突出危險的軟煤，並使之形成區域展布，為突出的形成提供了必要條件。

3.47529采麵下出口往上38 m條段及機巷25 m條段同時放炮後並未立即引起煤與瓦斯突出，而是放炮後5個多小時在機巷12 m處發生延期突出，這說明該次突出經曆了一定時間的孕育準備階段，其中包括能量的逐漸儲備及煤體的相繼破碎。在采場的前方煤體內，由於上伏岩體的自重應力(rH)及超前集中應力(3～5rH)，使得煤、岩體具有很高的彈性潛能，而這種潛能更多的是儲存於圍岩厚度較大的砂岩或砂質頁岩中，傳遞給煤層並使之破壞，需要經曆一定的過程和延緩一定的時間，它是這次突出延期的一個重要原因。

3.5突出易發生在軟煤中。在地質構造力的作用下，煤層受到擠壓和搓揉，煤層層麵發生錯動，煤層結構發生變化。部分煤體變軟，強度降低並且形成結構不均的煤質。軟煤往往不是獨立存在而是與未被破壞的硬煤相互包裹共存於煤層中。爆破後還殘存的部分硬煤形成阻擋層，使得軟煤不能馬上暴露。盡管由於地應力施加在這部分硬煤上載荷高於硬煤的長期強度，但又與這部分硬煤的長期強度比較接近，硬煤不能馬上破壞，支撐著來自周圍岩體的集中應力。由於地應力傳遞的延續作用，隨著時間的延長，硬煤阻擋層發生流變破壞，此時軟煤暴露的麵積突然增大，當軟煤暴露的厚度達到發生延期突出所需的厚度時，便釋放出大量的初始釋放瓦斯膨脹能，延期突出便發生了。這時突出延期的時間與作用在硬煤上的地應力大小，硬煤的力學性質、產狀，瓦斯能的積儲等因素有關。

3.6沒有嚴格貫徹執行《煤礦安全01manbetx 》和《防治煤與瓦斯突出細則》。在7529右采麵下出口往上38 m左右回采和下出口25 m左右機巷擴幫時，沒有執行防突措施的效果檢驗，“四位一體”防突綜合措施不完善，形同虛設。

3.7作業01manbetx 執行不嚴，現場管理失控。02manbetx.com 當班由於SGW-34運輸機故障不能出煤，班長未征求調度同意，在措施未製定的情況下，擅自安排工人在機巷放炮擴幫，且未按01manbetx 進行超前支護。破碎帶的冒落，為具有突出危險的軟煤突然暴露創造了條件。

因此，是自然客觀因素和人為因素的共同作用，導致了這次煤與瓦斯延期突出事故的發生。

4 延期突出的防治對策

4.1認真貫徹“安全第一，預防為主”的方針，強化安全管理和安全監督檢查，堅決杜絕“三違”現象的發生。

4.2盡快建立瓦斯抽放係統，在抽放瓦斯的同時，進行煤體注水，使煤層的內在水分增大到5%時，可起到超前防止突出的作用，同時可以降低煤塵。

4.3通過打鑽準確了解工作麵前方的地質賦存條件，了解到軟煤的距離及軟煤厚度的變化，準確控製放炮尺寸。在工作麵與軟煤之間留下足夠厚的硬煤層。盡管這些硬煤在地應力作用下也會破壞，但隻要硬煤層的厚度大於工作麵前方硬煤中的破裂帶長度，突出則不會發生，待距軟煤2 m左右時，采用長進尺放炮，一舉揭開軟煤層，即使發生突出，也不會發生延期突出，避免發生人員傷亡事故。

4.4認真學習，嚴格貫徹執行《煤礦安全01manbetx 》和《防治煤與瓦斯突出細則》，規程和條例具有法律性質，必須強製執行，使安全管理納入法製的軌道。