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涟源市安平镇新万三矿“5.30”煤与瓦斯突出事故技术鉴定报告

2009-04-10   来源:安全文化网    热度:   收藏   发表评论 0

  2007年5月30日3时05分,涟源市安平镇新万三矿5152超前机巷施工排放钻孔时,发生一起煤与瓦斯突出事故,造成6人死亡。受事故调查组的委托,由湖南省安全生产专家委员会指派李光明、朱宪、林亲贤、熊学仁组成技术鉴定组对本次煤与瓦斯突出事故进行技术鉴定。在对事故相关人员、资料进行调查了解和现场勘察后,就事故直接原因进行了分析。现对本次事故直接原因提出如下鉴定意见。

  一、矿井基本情况

  新万三矿位于涟源市安平镇新万村,距安平镇0.5km, 距涟源市14km,矿区有专用公路与镇相通。 1987年建井,1991年投产,2005年核定生产能力3万t/a,实际生产能力3万t/a左右。该矿属集体股份制企业,为证照齐全矿井。  

   1、矿井地质情况

  矿井位于晏家铺向斜东南翼渣渡矿区东段南部51线,地层走向北东—南西,倾向北西,倾角25°,呈单斜构造。矿井开采煤层位于石碳系测水组下段,测水组下段共含煤五层。由上而下分别命名为2、3、4、5、6煤层,其中3煤、5煤为可采煤层,3煤层受金盘仑断层控制,局部可采,其它煤层不可采。

  5煤层结构简单,较稳定,厚度平均1.5m,属黑灰至黑色粒状结构粉煤,镜面发育,以亮煤及镜煤为主。

  3煤层为粒状复杂结构,煤质软,局部夹有泥岩及碳质泥夹矸,平均煤厚1.8m,大部分被金盘仑断层断失,局部保留。煤层不稳定,厚度变化大。

  5煤层直接顶板为粉砂质泥岩,黑灰色,薄层状,一般厚5m;老顶为薄至中厚层状石英砂岩。底板为黑色泥岩及砂质泥岩。

  矿井开采金盘仑断层下盘煤层。金盘仑断层为一区域性层滑断裂,走向北东~南西,倾向北西,倾角200左右,略小于地层倾角,造成3煤层及以上部分地层缺失。

  金盘仑断层下盘地层呈一单斜构造,走向北东~南西,倾向北西,倾角170~250,次级构造以小断层为主,构造类型为中等。

  2、矿井瓦斯及通风情况

  矿井为煤与瓦斯突出矿井,有严重的煤与瓦斯突出危险。2002年至2005年底共发生煤与瓦斯突出20次(2006年至本次事故前没有发生煤与瓦斯突出),平均突出强度56吨,最大突出强度198吨。2006年瓦斯等级鉴定,矿井相对瓦斯涌出量43.7m3/t。煤层无自然发火危险,煤尘无爆炸危险。

  矿井采用中央边界式通风系统,抽出式通风。风井安装有YBK56-4№11型主通风机一台,电机功率30kw。备用通风机为YBK56-4№12型,电机功率为45kw。2007年5月15日矿井实测总进风量为827m3/min,总回风量为839m3/min。

  3、矿井开采情况

  矿井采用斜井开拓。主斜井布置于5煤底板,井口标高为+235m,落底标高为+146.2m;暗斜井落底标高为+25m,布置在5煤底板岩层中。开采时利用斜井分区段沿5煤层底板布置两翼底板运巷。回采工作面采用前进式开采,回采中机风巷预先贯通超前石门,形成局部后退。在底板运巷中每隔30~40m布置石门,先沿5煤层掘进工作面机、风巷,再掘联络下山与石门贯通。目前上部水平已开采完毕,现开采+25m~+50m的5煤层。+25m水平有5151、5152两个回采工作面;5151、5152两条超前机巷,南、北两条底板运输巷,共四个掘进工作面。

  矿井采用“三八”工作制。早班(8:00~16:00)、中班(16:00~24:00)、晚班(次日0:00~8:00)。早班、中班生产,晚班实施超前钻孔局部防突措施。两个煤巷掘进工作面和两个回采工作面均互为备用,一个采煤(掘进),另一个排放卸压瓦斯。

  二、矿井和5152超前机巷防突措施基本情况

  1、矿井防突基本情况

  矿井有防突领导小组,由矿长、技术负责人、生产副矿长、防突兼安全副矿长组成。矿井有专门防突机构和人员,配备专职技术人员1人,编制矿井防治煤与瓦斯突出措施,负责防突技术管理。配备安全副矿长兼防突值班长1人、防突组长1人、防突工6人。防突工负责突出危险性预测、措施效果检验、排放钻孔施工,另有专职人员负责防突头、面生产炮眼施工和放出班炮。安全副矿长兼防突值班长负责防突现场监督管理。矿井有防突施工现场记录、台帐和允许掘进通知单。突出危险性预测和防突措施效果检验使用MD-2型瓦斯解吸仪,采用钻屑指标法,测定△h2值和钻屑量两项指标。煤巷掘进和回采工作面防突措施选用∮42--75mm小孔密排。井下建有避灾硐室和反向风门,采用全井撤人,地面放炮。

  矿井建有井下移动式瓦斯抽放系统,配备ZB1101-OBD4型液压式真空抽放泵一台。现抽放泵站设在+50m车场,于今年3、4月份分别从上风巷向下打孔对5152、5151回采工作面上段进行过本煤层抽放。+25m水平没有进行机巷条带瓦斯抽放。

  矿井安装有瓦斯监测系统。

  2、5152超前机巷防突措施实施情况

  5152超前机巷编制有作业规程、防突措施。防突措施规定:防突措施选用密集排放,当密集排放措施达不到预期效果时,采取预抽瓦斯措施。密集排放设计孔深不小于10m,设计孔数为:当孔径为42mm的钻孔时,6~8个/m2;当孔径为60~75mm时,钻孔3~4个/m2,钻孔呈双排或多排布置。控制范围:上方不小于4m,下方不小于3m。突出危险临界值为:△h2<200Pa, Smax<6.0Kg/m。经检验措施有效后,必须留有8m的投影孔深超前距。从5月15日开始掘进至事故前,共实施孔径75mm超前钻孔排放措施7次,孔数分别为12-14个;进行效果检验7次,效检孔深均为10m,效检孔个数均为3个,△h2120~160Pa, Smax3.1~3.6Kg/m,结果均为无煤与瓦斯突出危险,每次措施循环后允许掘进距离均为1m。本次事故前,5月26~27日实施了超前钻孔排放措施,打了10m深、φ75mm钻孔14个,校检△h2为160Pa, Smax3.6Kg/m,于5月29日下午4点班掘进1.0m。

  在5152进风侧的一石门建有一组反向风门,在暗斜井下车场石门也有一组反向风门。在暗斜井井底和北大巷一石门分别设有避灾硐室,避灾硐室内有电话、压风管、水管、自救器等,有向外开启的隔离门。

  三、5152超前机巷施工情况

  5152超前机巷沿5煤掘进,采用梯形木支护,巷道上净宽为1.8m,下净宽2.7m,净高为1.8m,净断面4.05m2。巷道在斗口开门处煤厚为1.8~2.0m,事故前当头底板下插,煤厚为2.5m,煤层中上部有一层厚度约0.4m的泥岩夹矸。根据+50m南三石门切眼下山揭露情况,前方煤厚为3.8m(距本当头约90m),前方煤体呈增厚趋势。该巷当头距5152工作面下出口20m。巷道实施防突措施和掘进的作业班,回采工作面停止作业。

  四、事故当班情况

  5月30日凌晨0时左右,矿技术负责人金旭军主持召开进班会,要求施钻人员在瓦斯超限、喷孔及有其他突出预兆时必须停止作业,并交待了其他安全注意事项。矿井当班下井12人,其中5152超前机巷5人、5151工作面2人分别实施防突措施,+25m南、北底板运巷出矸各2人,+170m暗斜井绞车司机1人。

  凌晨0点三十分左右,安全矿长兼值班长吴显祥带领金旭文、吴建清、吴明礼、吴术文下井,于0点50分左右到达5152超前机巷打排放钻孔。打钻使用的是1.5kw的电煤钻。打钻前,当头瓦斯浓度为0.57%。当头揭露夹矸在煤层中上部,作业人员在下分层从右下帮开始打1号钻孔,当钻孔打到9.9m时,钻孔开始喷孔,瓦斯浓度为8%,喷出煤量约10kg。金旭文等5人往外撤退至一石门处休息,待瓦斯浓度降下来后,接着仍在下分层施工2、3、4号孔,没有发生喷孔现象。5号孔布置在巷道中部,离巷底0.4m,离夹矸0.7m。当钻进至9.6m时开始喷孔,并伴有“咝咝”的响声。于是,金旭文等5人立即撤到一石门,金旭文撤至风门处,其余4人撤至石门口。等了半分钟左右,声音越来越大,能听到喷出的煤打到风筒上“沙沙”的声音,煤尘也越来越大,金旭文立即大喊:快跑。吴显祥等四人跑在金旭文前面七、八米远,金旭文跑过第一道风门2m远后又返回把反向风门关上,慌乱这中第二道反向风门没关。

  在+25m南运巷出矸的吴长权和吴书权推空车刚过交叉点进入南运巷时,从里面跑出来的吴显祥等4人叫他们快跑,并对他俩说:我们到北边去撤人,随即去了北大巷。当吴长权和吴书权刚进入+25m车场避灾硐室时,金旭文也随即跑到了避灾硐室并关上了隔离门。金旭文立即打电话向地面汇报,说:要突出了。刚丢下电话,就发生了突出。金旭文等3人当即卧倒在地。

  +25m北运巷出矸的吴茂康和吴明举正在出矸装车,突然听到一声大响,当即往外跑,跑了约20m时,感到闭气,又立即跑回作业当头,在离当头4m处卧倒,等待营救。

  五、事故抢救经过

  因伤在值班室休息的生产副矿长龙顺元接到金旭文的电话后,当即喊来技术负责人金旭军和电工。金旭军立即跑到井口,看到风量减小,连忙叫电工立即开启压风机,并询问了井下供电情况。金旭军、龙顺元随即换好衣服下井,先到+50m检查风门和通风系统。进入+50m石门风门后,发现瓦斯探头显示瓦斯浓度为39.6%(最高显示值为40%)后立即返回,从暗斜井下到+25m车场。检查瓦斯浓度,只有1%多,随即打开车场避灾硐室隔离门把金旭文等3人叫出来协助抢救。用斧子等工具把车场的第一道反向风门劈开,两道风门间煤炭已堆到距棚顶1.2m,第二道反向风门又被一个矿车顶住,人员不能进去。砍开第一道反向风门后进风量有200m3/min左右。金旭军、龙顺元等人又来到+50m,但瓦斯还没有降下来。于是他们又赶到+25m车场,把第二道反风门周围的煤扒开一些后,增加了风量,但人还是不能进入底板运巷。于是他们又返回到+50m,这时瓦斯浓度降至18%。由于5152风巷没有风,瓦斯大,不能进入。同时,尚未撤出的作业人员分别在5151工作面和北大巷。于是金旭军、龙顺元等人从5151风巷进入工作面搜救,在上出口下去约18m处看到吴四平、吴庆才倒在地上,翻过他们的身子,已经没有脉搏和呼吸。他们从工作面下到北三石门看到有人在呼救,当即把在+25m北运巷当头的吴茂康、吴明举救出。

  涟源市煤炭局救护队接到事故电话后,立即出动赶赴矿井下井搜救,未找到失踪人员,将5151工作面两名遇难矿工运出。矿井随即在+25m组织人员清理突出煤,至5月31日凌晨5时许,在北运巷避灾硐室内外发现吴显祥等4人,其中一人在硐室门外被埋;一人被埋在隔离门处,被煤和倒下的门及门框埋住;两人在硐室内被煤掩埋。随即将遇难人员运出。至此,遇难人员全部找到,事故抢救结束。

  六、现场勘查情况

  七、事故地点的认定

  事故发生区域当班有5152超前机巷、5151回采工作面实施防突措施、+25m南底板运巷、北底板运巷出矸,5151回采工作面、5151超前机巷未作业。

  经查实:5151、5152两个回采工作面、5151超前机巷均未发生突出。而5152超前机巷在事故前打钻喷孔, 5152工作面下部、5152超前机巷、+25m底板运巷被突出物填满。因此,认定事故发生在5152超前机巷。

  八、事故时间的认定

  根据矿井安全监测系统实时记录, 5月30日3时05分,+50m底板回风巷中瓦斯传感器显示的CH4浓度突升至40%;+80回风上山瓦斯传感器显示的CH4浓度突升至39.8%。据此认定本次事故发生时间为2007年5月30日3时05分。

  九、事故类别的认定

  根据事故现场勘察情况,有下列现象:

  1、煤矸堆积在5152回采工作面下部、5152超前机巷、+25m底板运巷、+25m石门、+25m北三石门,堆积长度达200m,堆积角小于煤的自然安息角;

  2、堆积煤矸约580t左右;

  3、突出煤矸有明显的分选性,有大量无粒感的粉煤;

  4、+25m南运巷局部通风机被瓦斯流冲至石门交叉点,+25m运巷避灾硐室隔离门和+25m石门反向风门被破坏,有明显的动力现象;

  5、瞬间涌出瓦斯约60000m3,并出现瓦斯逆流现象。

  上述现象符合煤与瓦斯突出的基本特征。可以认定,本次事故是一起煤与瓦斯突出事故。

  十、煤与瓦斯突出直接原因分析

  通过调查了解和分析,我们认为本次煤与瓦斯突出有如下直接原因:

  1、矿井煤与瓦斯突出严重,5152工作面超前机巷所处地段,煤层具有严重的煤与瓦斯突出危险。

  受控制本井田的金盘仑断层影响,井田范围内构造较复杂。在构造作用下,煤层厚度变化大,煤层结构受破坏,且残存着强烈的构造应力;5煤层直接顶为粉砂质泥岩,底板为泥岩及砂质泥岩,封闭性能好,瓦斯富集。开采时,矿井瓦斯涌出量大,且多次发生煤与瓦斯突出。因此,矿井具有严重的煤与瓦斯突出危险。

  矿井煤与与瓦斯突出情况显示:由北向南突出危险性增大;由浅至深,突出危险性增大。本次事故前,强度最大的突出发生在+50m南翼二石门揭煤。

  5152工作面超前机巷在+25m水平的南翼,开采深度增加,地压增加;巷道又在南翼由北向南往二石门掘进,煤厚逐渐增大:在一石门斗口处煤厚约2m,在当头煤厚为2.5m,距当头90m的+50m切眼下山揭露,煤厚增至3.8m;同时,该地段5煤含0.4m左右的泥岩夹矸,发育连续完整。更强化了瓦斯封闭性能。采深增加、煤厚增大、封闭性能增强,为瓦斯富集创造了更有利的条件,更增加了5152超前机巷所处地段的煤与瓦斯突出危险性。

  2、5152工作面超前机巷处在集中应力区,增加了煤与瓦斯突出危险性。

  5152工作面回采,机巷采用超前掘进的方式布置。事故时,回采工作面距超前机巷20m,5152工作面超前机巷当头正处在工作面采动超前集中应力影响范围内。采动应力、地质应力与瓦斯应力的迭加,增加了煤与瓦斯突出危险性。

  3、实施超前排放钻孔钻进到原措施超前控制范围以外时发生喷孔,诱发了煤与瓦斯突出。

  5152工作面超前机巷于30日0点班实施超前钻孔排放。当本次措施钻孔钻进到9.6m,进入上一循环钻孔控制范围外没有卸压的煤体时(上循环钻孔剩余控制范围为9.0m),发生严重的喷孔。在高压瓦斯动力作用下,孔底及钻孔周边煤体被不断冲刷,钻孔不断扩大,其周边煤体不断被破坏,最终破坏了孔底及钻孔周边煤体极限应力平衡状态,诱发了煤与瓦斯突出。

  4、在先行施工的已有钻孔发生喷孔、有严重的突出预兆的情况下,盲目施工新的钻孔,以致发生煤与瓦斯突出。

  当班在施工第一个钻孔时,钻进将近10m到原措施控制范围外时,已发生了一次喷孔。作业人员只是暂时撤退,待停喷和瓦斯降低后取出了钻杆。在已发生严重的突出预兆的情况下在没有分析和研究的情况下,没有停止作业和撤人。盲目进行新钻孔施工,以致发生煤与瓦斯突出。

  5、对措施钻孔钻进时发生突出的危险认识不足,自救、互救方式选择不当,扩大了事故。

  矿井历年多次发生突出,但未发生过措施钻孔钻进时突出。本次钻孔突出强度达到580t,超过历年最大强度(198t);同时,喷孔延续了一段时间后才突出。实际上,对钻孔钻进过程中发生突出的强度和时间都是不能把握的,而作业人员对这种危险认识不足。4名作业人员在喷孔到突出前已撤退至+25m石门后,又转至突出后成为灾区的北大巷去通知作业人员撤退,在发生突出后遇难身亡,扩大了事故。

  6、突出后,防护设施遭到破坏,扩大了事故。

  本次煤与瓦斯突出强度大,突出后有巨大能量的瓦斯冲击波和煤流将南一石门的反向风门破坏后进入+25m南大巷,继而进入北大巷。高浓度瓦斯继而进入北翼5151回采工作面,使该处的2名防突人员窒息死亡。

  北大巷避灾硐室设置在距石门交叉点弯道终端15m处。该避灾硐室是利用原北一石门改建,北一石门与北大巷斜交,高能量冲击波和煤流突入时,隔离门承受了很大的正面冲击,门框嵌合处强度不够的隔离门被推倒。4名去北大巷撤人的作业人员,有一名在硐室外被埋死亡,另三名进入避灾硐室的作业人员,也被埋死亡。

  十一、建议

  针对本次事故的直接原因,提出以下防范措施和建议。

  1、有煤与瓦斯突出危险的掘进工作面,应避开本煤层或邻近煤层采煤工作面的应力集中范围。回采工作面机、风巷应提前作出,严禁在回采工作面应力集中范围作超前机、风巷。

  2、本次突出是钻孔钻进到前一循环排放钻孔控制范围之外后发生的突出,建议今后在掘进煤机巷前,先在底板巷打钻预抽。

  因此,建议综合编制矿井采掘工程、抽放工程及抽放计划并落实,逐步达到“掘、抽、采”平衡。同时,完善和改进瓦斯抽放工艺和技术,保证抽放效果。

  3、有煤与瓦斯突出危险的采掘工作面,实施卸压措施施工钻孔时,应制订因喷孔而诱导煤与瓦斯突出的安全技术措施。

  4、在发生突出预兆时,应停止作业,撤退人员,待研究并实施消除突出危险后再行施工。

  5、提高安全防护设施质量,加强安全防护设施强度,合理布置避灾硐室,提高防灾抗灾能力。

  6、加强职工的素质教育,提高职工的互保自保能力。