煤矿瓦斯爆炸典型案例分析及防治

瓦斯爆炸事故案例分析俞启香(教授、博导、国家平安消费专家〕中国矿业大学国家煤矿瓦斯治理工程研讨中心主要内容瓦斯爆炸事故案例及其分析例1、阜新孙家湾煤矿海州立井2005年“2.14〞特别艰苦瓦斯爆炸事故例2、鹤壁二矿2005年“10.3〞特别艰苦瓦斯爆炸事故瓦斯爆炸事故案例分析〔例1〕2005年2月14日阜新孙家湾煤矿海州立井发生特别艰苦瓦斯爆炸事故，死亡214人,受伤30人，其中重伤8人。主要内容一、事故矿井根本情况二、事故发生时间认定三、爆源点的认定四、事故类别认定五、瓦斯来源分析六、引爆火源分析七、灾祸涉及范围分析八、爆炸强度分析九、事故结论十、事故的技术层面的反思十一、事故间接缘由分析孙家湾煤矿隶属于阜新矿业〔集团〕公司，系原孙家湾斜井和海州立井合并。消费才干2003年4月28日：孙家湾煤矿海州立井年设计才干150万t〔未经核定〕2004年：消费148.8万t，其中海州立井产95.1万t，孙家湾斜井产53.7万t〔04年8月后不产煤〕。2005年：方案150万t，1月已产15.5万t。回采工艺：综合机械化放顶煤和炮采放顶煤开采消费采区：331采区和242采区通风系统：两翼对角混合抽出式通风一、事故矿井根本情况通风系统表示图888m3/min801m3/min238m3/min578m3/min886m3/min2544m3/min孙家湾送833m3/min2970m3/min3108m3/min4957m3/min回孙家湾318m3/min2637m3/min187m3/min回孙家湾351m3/min4705m3/min242采区331采区平安根本情况绝对瓦斯涌出量：23.01m3/min相对瓦斯涌出量：13.7m3/t331采区相对涌出量：7.27m3/t矿井瓦斯等级：高瓦斯矿井煤尘爆炸指数：40.88%瓦斯抽放系统：3台挪动抽放泵抽放才干：140m3/minKJ75型矿井瓦斯监测监控系统

二、事故发生时间认定事故发生时间：2005年2月14日15时01分主要依据：--矿井平安监控系统监测信号中断时间为：2005年2月14日15时01分。--阜新地震台监测到的瓦斯爆炸震动波出现：时间为2005年2月14日15时01分三、爆源点的认定爆源点：-500m程度3316架子道内，距公用回风道8m处的配电点1.从冲击波呵斥的物体位移方向分析井下只需3316架子道配电点爆炸，其冲击波传播方向呈放射状2.从3316架子道配电点处的火源迹象分析有引爆火源的迹象〔详细见火源分析〕四、事故类别认定事故类别：瓦斯爆炸事故〔1〕高瓦斯矿井。〔2〕呵斥的冲击波破坏景象十清楚显。〔3〕有爆炸声及浓烟产生〔4〕有大量有毒有害气体产生〔5〕爆炸前有高浓度的瓦斯异常涌出，爆炸后有残存瓦斯〔6〕灾区内未发现煤尘结焦景象，可排除煤尘参与爆炸的能够。〔7〕事故前爆源点附近未储存、运用炸药等其它爆炸物品。五、瓦斯来源分析1.冲击地压〔矿震〕呵斥3316外风道部分区域瓦斯异常涌出并到达爆炸界限〔1〕从冲击地压监测报表及矿井平安监控系统监测数据方面进展分析据阜新市地震局提供的资料，2005年2月14日14时49分38.6秒阜新市孙家湾矿区发生了震级为ML2.7级冲击地压；冲击地压发生后11分发生瓦斯爆炸，思索到瓦斯从涌出点分散至爆源点、到达爆炸界限的时间，以及在该时间段内带电检修，那么冲击地压与瓦斯爆炸两者在时间上有因果关系。瓦斯爆炸呵斥的遇难人员分布22613936492335561爆点部分停风积聚瓦斯冲击地压底鼓顶冒帮片大量涌瓦斯＞4%高瓦斯矿井采区无公用回风下山；采区进回风下山皆未贯穿整个采区；3316风巷掘进从3315皮带巷开口，致3315采面和3316风巷掘进都不是独立通风。参与爆炸巷道

〔2〕冲击地压引起瓦斯异常涌出，冲击地压发生时间和3316风道的36#监测点，3316外风道53#监测点瓦斯浓度值的变化，在时间和空间有对应关系：①事故前，3316风道回风的36#监测点在14时49分瓦斯浓度为2%，已严重超限；3316外风道进风系其回风渗入新风〔53#监测点)，假设无其他瓦斯，瓦斯浓度应低于36#监测点瓦斯浓度；②3316外风道进风53#监测点从14时50分20秒已超限的瓦斯浓度1.29%，到14时52分29秒急剧添加至4%以上，阐明36#监测点与53#监测点之间因冲击地压有额外瓦斯源补充，且补充速度极为迅速。③据现场勘察，冲击地压导致的巷道底臌、冒顶、巷帮变形发生3316外风道53#监测点前后。〔3〕事故后，3316外风道仍有大量瓦斯涌出。〔4〕从3316外风道处地质构造情况进展分析：3316风道外侧正处于一背斜转向斜的构造地带，且3316架子道斜交于向斜轴部。冲击地压致使3316外风道刮板运输机支起插图冲击地压致使3316外风道底臌2.3316风道有积聚瓦斯排出〔1〕3316风道任务面〔37#甲烷传感器〕：14时40分监测信号恢复时，瓦斯浓度为2.09%左右；14时47分开场下降，于14时52分下降至0.3%。〔2〕在3316风道任务面瓦斯下降的同时，3316风道回风〔36#甲烷传感器〕于14时49分瓦斯浓度达2.04%峰值，阐明3316风道任务面集聚瓦斯排出。〔3〕瓦斯排放时间与回风侧3316外风道冲击地压发生时间〔14时49分38秒〕对应；结论：3316外风道因冲击地压异常涌出瓦斯与3316风道任务面排出的积聚瓦斯混合参与瓦斯爆炸。冲击地压前爆源点瓦斯已超限，与冲击地压过程喷出瓦斯叠加到达爆炸浓度。六、引爆火源分析引爆瓦斯的火源：-500m程度3316架子道内，距公用回风道8m处的配电点ZBZ-4.0M127V型照明信号综合安装接线腔内电火花。〔1〕3316架子道配电点ZBZ-4.0M127V型照明信号综合安装上方顶板，两排钢筋、锚杆托盘呈红锈色，有明显过火痕迹；相邻钢筋没有类似痕迹。(2)3316架子道照明信号综合安装接线腔内有两个接线端子的压紧螺帽松动，一个是接线腔内接地端子，另一个是一相动力电源线接线端子，开关在带电作业下电缆扰动可产生电火花。接线腔没有盖板。接线腔内两个接线端子有剩余长约2～2.5cm的二根铜芯丝，其端头圆滑有熔化迹象插图爆源点附近钻机控制手把煤尘附着情况〔3〕3316架子道配电点靠煤帮一侧附近发现该照明信号综合安装接线腔盖板和一只附着其上的螺丝，该螺丝中部弯曲120°内角、有扭丝和丝扣拉伤痕迹；接线腔盖板防爆结合面侧固定该螺丝的螺孔有明显压伤痕迹；接线腔防爆结合面处，固定该螺丝的螺孔也有明显向外拉伤凸起痕迹；阐明接线腔内爆炸压力大于配电点处环境压力。〔4〕3316架子道配电点附近有10人遇难，并发现两串钥匙和一个扳手，阐明事故现场有人作业。因冲击波和高温火焰的破坏范围：331采区：3315任务面及其进回风巷、3316风道、3316皮带道、331区轨道下山、331区运煤下山、331区回风斜下、扫泥道、太上一皮运煤道、四皮运煤道、-340盲 斜下山，程度大巷；242采区：部分巷道。事故呵斥伤亡人员及破坏情况如下图七、灾祸涉及范围分析瓦斯爆炸呵斥的遇难人员分布22613936492335561爆点部分停风积聚瓦斯冲击地压底鼓顶冒帮片大量涌瓦斯＞4%高瓦斯矿井采区无公用回风下山；采区进回风下山皆未贯穿整个采区；3316风巷掘进从3315皮带巷开口，致3315采面和3316风巷掘进都不是独立通风。参与爆炸巷道插图爆炸对盲斜下山支护的破坏情况八、爆炸强度分析1.参与爆炸的瓦斯源所在巷道3316外风道中水仓口至外风道掘进头；3316架子道；3316盲斜下山；331轨道下山中自盲斜下山巷口至3315风道口一段。2.瓦斯源所在巷道的瓦斯浓度3316架子道自公用回风道巷口以外一段巷道、331轨道下山中自盲斜下山巷口至3315风道口一段中：3.98%3316架子道自公用回风道巷口以里一段巷道：8.06%3.参与爆炸的总瓦斯量：246m34.爆炸前异常涌出的总瓦斯量：624m35.爆炸强度相当于705kgTNT炸药爆炸效应，(1kg碳氢化合物与空气混合的爆炸效应相当于4kgTNT炸药，甲烷的密度0.716kg/Nm3,即1m3甲烷与空气混合的爆炸效应相当于2.86kgTNT炸药)九、结论事故类别：瓦斯爆炸事故时间：2005年2月14日15时01分爆源点：-500m程度3316架子道内，距公用回风 道8m的配电点处；瓦斯来源：3316外风道因冲击地压呵斥的异常涌出 的大量高浓度瓦斯与3316风道停工掘 进任务面积聚的瓦斯排出混合；引爆火源：3316架子道内，距公用回风道8m的配电点处，带电检修ZBZ-4.0M127V型照明信号综合安装，接线腔内产生电火花。十、事故的技术层面的反思为什么现代化国有重点矿会发生这样大的灾祸？冲击地压特大瓦斯爆炸，与大平矿事故类似，应急救援才干弱，未能斩断原发性灾祸向继发性灾祸转化的致灾链1、瓦斯源：冲击地压防治、瓦斯异常涌出源，预抽措施失效：〔延伸到突出、采空区、盲巷违规排放的瓦斯异常涌出源控制〕；反思各矿出现瓦斯异常涌出防治与能否防止成灾。

2、瓦斯异常涌出信息的及时获取、诊断和快速呼应失效爆炸浓度瓦斯充溢千米巷道达近非常钟未能发现和采取应急措施；监测监控失效——不仅必需设置瓦斯监控系统，而且必需留意系统功能的有效性及运用可靠性；〔1〕瓦斯异常信息的获取〔井下便携式仪器的重要作用、监测点的正确布置、井上异常信息的处置〕；〔2〕瓦斯异常信息的快速呼应〔报警、断电、异地断电)；〔3〕监测信息的及时诊断〔疑心误报、井下、井上信息的处置程序)。3、火源：带电检修〔多次引起特大瓦斯爆炸事故的违规行为〕4、灾祸扩展化〔1〕通风系统的可靠性合理性〔开采与掘进接替紧张、为节省巷道而失去独立、合理性〕。①下山任务面；②331采区无公用回风巷道；③由上阶段任务面运输巷道中部开下阶段回 风巷。〔2〕人员密集，劳动组织混乱。5设备采购〔1〕“ZBZ-4.0M127V型照明信号综合安装〞样机正在进展电气性能检验，防爆性能尚未检验，不能够获得该产品的平安标志答应证。〔2〕该事故开关名牌标注的防爆合格证号在CMExC后无编号；平安标志“MA〞号〔20034172〕经网上查询为非该开关型号。十一、间接缘由分析1、超才干消费核定消费才干90万t/a，2005年1月实践消费15.5万t，加剧了采掘关系失调；风量缺乏，瓦斯浓度超限2、巷道布置不合理1〕采区无公用回风巷；2〕采区进、回风巷未贯穿整个采区，边消费边延伸；3〕3316风道掘进任务面是从3315皮带道与3316风道之间联络巷开口掘进的，致使3315综放面和3316风道掘进面都没有独立的通风系统。十一、间接缘由分析3、机电管理混乱1〕爆源处工人带电检修综保安装，严重违章；2〕运用电气产品不符合规定：〔1〕综保安装无有效平安标志答应证，无有效防爆合格证，〞MA〞标志系伪造；〔2〕安设在回风系统中的电气设备没有实现瓦斯—电闭锁，瓦斯超限时不能及时断电，致使工人无证违章带电作业引发瓦斯爆炸。4、劳动组织不合理，管理混乱1〕事故当班入井574人，在事故区多工种、人员密集、同时交叉作业，构成群死群伤隐患；2〕有3支外包工程队在井下进展采掘作业，以包代管，特殊工种无证上岗。十一、间接缘由分析5、未采取综合防治冲击地压措施矿井虽然有防治冲击地压办公室和防治冲击地压队，也制定了3316顺槽<防治冲击地压平安技术措施>，但未按<煤矿平安规程>第84条规定，“应根据预测预告等实践调查资料和积累的数据划分冲击地压危险程度等级并制定相应的综合防治措施。〞6、平安监控管理违规，应急处置不当1〕当3316风道瓦斯传感器发生通讯中断，无监测数据景象时，没有执行<煤矿平安规程>第162条规定“平安监控设备发生缺点时，必需及时处置，在缺点期间必需有平安措施。〞2〕从冲击地压发生，〔瓦斯异常涌出，瓦斯超限〕到瓦斯爆炸11分钟时间内，高浓度瓦斯充溢千余m巷道，回风系统的电气设备未能断电，井下现场有关人员未采取有效措施，监测中心值班人员失掉时机，处置不当。十一、间接缘由分析7、平安管理制度不健全，落实不到位矿井虽然配有便携瓦斯检测仪和自救器，但由于平安管理制度不健全、落实不到位，致使有关人员下井不带便携瓦斯检测仪，未执行<煤矿平安规程>第10条“入井人员随身携戴自救器〞的规定。8、职工队伍素质低，不符合平安消费的要求职工队伍文化根底低，专业知识弱，满足不了现代化复杂矿井平安消费的要求。矿长系小学文化程度，难以承当起现代化复杂矿井管理职责；工程技术人员流失严重，技术管理人才短缺；2000年以来，阜新矿业集团公司分配来的大专毕业生只需15人。

例2鹤壁煤业公司二矿采煤任务面“10.3〞特别艰苦瓦斯爆炸事故直接缘由的认定与分析 2005年10月3日4时36分，河南省鹤壁煤业〔集团〕公司二矿发生特别艰苦瓦斯爆炸事故，呵斥34人死亡、19人受伤。一、矿井及任务面概略二、事故直接缘由三、事故结论四、<规程>修正有关规定主要内容一、矿井及任务面概略河南省鹤壁煤业〔集团〕公司二矿，建于1956年，1958年投入消费，属国有重点煤矿，设计年消费才干60万t，2005年核定年消费才干84万t。2004年矿井消费原煤69.24万t，2005年1～9月份实践原煤产量达51.82万t。2005年8月份矿井瓦斯等级鉴定结果：绝对瓦斯涌出量为18.90m3/min，相对瓦斯涌出量为11.37m3/t，瓦斯等级为高瓦斯矿井。一、矿井及任务面概略1、矿井概略煤尘具有爆炸危险性，爆炸指数为16.21%。煤层自燃倾向等级为Ⅲ类，属不易自燃，最短发火期为148天。矿井开辟方式为立井、暗斜井多程度上、下山开辟，分为三个开采程度。目前，北翼一、二程度和南翼已全部终了，矿井开采均集中在北翼三程度。矿井建立了井下挪动式瓦斯抽放系统，安装2台2BEF-4002水环式真空泵。矿井建有地面注浆灭火系统和完好的防尘系统。矿井安装有KJ4煤矿平安消费监测监控系统。一、矿井及任务面概略1、矿井概略矿井采用混合式通风方式，由主、副井和北翼副井进风，北翼风井回风，配备2K60－24型轴流式主要通风机两台，其中一台备用。矿井采用炮采放顶煤和综合机械化放顶煤采煤方法，任务面采用走向长壁布置，用全部冒落法管理顶板。矿井现有三个采煤任务面和两个煤巷掘进任务面。一、矿井及任务面概略1、矿井概略38采区北煤柱1任务面位于3806任务面〔已采〕东北部，3804任务面〔已采〕东南部，F100N45号断层的西北部，东北与四矿井田相接。与3806任务面、3804任务面采空区之间分别留有20m、25m区段煤柱。任务面上、下顺槽沿底布置，采用倾斜长壁炮采放顶煤采煤方法，全部垮落法管理顶板。任务面走向长220m，斜长111.9m，开采二叠系山西统下部二1煤层,煤层平均厚度7.76m，平均倾角12°。由于煤层顶煤巩固，需采用预裂爆破，设计预裂爆破眼中心布置在距切顶线1.4m，垂直顶煤沿倾斜方向打一排爆破眼，爆破眼间距1.2m，要求1深1浅，眼深分别为5m和2.5m。一、矿井及任务面概略2、任务面概略该任务面制定了较为完好的任务面作业规程、任务面“一通三防〞设计、任务面瓦斯抽放设计、任务面初采初放平安技术措施、任务面回采期间保证通风稳定的平安技术措施和任务面回采期间防治瓦斯平安技术措施。一、矿井及任务面概略2、任务面概略任务面通风系统表示图二、事故的直接缘由1、事故概述2、瓦斯爆炸时间及爆炸类型3、瓦斯爆炸爆源点的认定4、爆炸瓦斯源的认定5、爆炸火源的认定二、事故的直接缘由1、事故的概述2005年10月3日4时36分，矿井38采区北煤柱1任务面接近上隅角的顶煤17#预裂炮眼附近采空区瓦斯浓度到达爆炸和熄灭浓度；顶煤预裂炮眼向采空区方向倾斜，呵斥装药中心位置至采空区一侧自在面的最小抵抗线缺乏，炸药起爆后产生爆燃，引燃采空区瓦斯，构成瓦斯爆炸。瓦斯爆炸冲击波主要涉及任务面、上顺槽、联络巷、中切巷、外切巷、回风巷和运输巷；任务面有冲击波作用和高温过火痕迹；冲击波对下顺槽和边境巷冲击作用不明显。据矿井平安监控系统运转记录，确定引发瓦斯爆炸时间为2005年10月3日4时36分。事故性质是瓦斯爆炸事故。二、事故的直接缘由2、瓦斯爆炸时间及爆炸类型瓦斯爆炸爆〔火〕源点在38采区北煤柱1任务面上隅角顶煤17#预裂炮眼附近采空区内，主要根据是：爆炸冲击波从任务面上隅角采空区内冲出，孔洞正对任务面上顺槽，致使爆炸冲击波主要沿任务面上顺槽向外传播；任务面有冲击波作用和高温过火痕迹。引火源是向采空区方向倾斜的顶煤预裂炮眼中的炸药，放炮炮火冲破顶煤采空区一侧最小抵抗线引爆瓦斯。现场勘察发现上隅角附近的17#及18#预裂炮眼曾经放过炮，炮眼下面有爆破震落的煤渣，在任务面找到了放炮器和雷管脚线；任务面逃生人员证明，当时正在上隅角附近进展预裂爆破作业，听到放炮声后，发现瓦斯熄灭火焰。二、事故的直接缘由3、瓦斯爆炸的爆源点认定事故牺牲人员中大多数为一氧化碳中毒死亡，也间接证明，瓦斯爆炸产生大量一氧化碳。爆源点有瓦斯源，现场实践测定，采空区内距底板3.1m高瓦斯浓度为5.5%,距底板3.8m高瓦斯浓度大于10％；任务面顶煤放煤过程中释放的瓦斯一部分在采空区漏风流的作用下向任务面上隅角附近的采空区积聚，使该处采空区顶部瓦斯浓度长期处于爆炸和熄灭浓度。二、事故的直接缘由3、瓦斯爆炸爆源点认定爆炸冲击波传播现场勘察证据图11图10图1图9图6图8图3图4图2图5图7在距上隅角32～35m的放煤口，对采空区内的瓦斯浓度进展了测定，在任务面后部1.5m处，距底板3.1m高瓦斯浓度为5.5%,距底板3.8m高瓦斯浓度大于10％。18个预裂炮眼内的瓦斯浓度测定结果中，有9个炮眼中瓦斯浓度大于5％。由任务面瓦斯涌出分析可知，该任务面相对瓦斯涌出量达18.