周利华——矿井瓦斯爆炸防治新技术(瓦斯班)

大平煤矿“10.20”瓦斯爆炸传播过程演示
核心教训是：
1、遇构造带无人汇报，技术管理不到位； 2、回风道严重堵塞，回风不畅； 3、各级领导责任制层层衰减； 4、职工缺乏必要的安全基本常识； 5、各级干部的工作作风飘浮，长期不下井； 6、安全监管失控，无应急救援体系。
第二节 陈家山矿11.28瓦斯爆炸事故
第二节 陈家山矿11.28瓦斯爆炸事故 一、事故经过
1、2004年11月23日10:20～10:30 415上隅角起爆松动顶煤，上隅角采空区发生瓦斯爆燃， 83#～89#架后溜槽处发现明火，并有大量青烟。 2、2004年11月24日 79#～80#支架间有少量烟；决定只割煤不放顶煤，加 快推进速度。 3、2004年11月28日07时10分 井下四泵房听到爆炸声、巷道烟雾大，安子沟风井防 爆门被摧毁，有黑烟冒出；事故死亡166人，受伤45人 (见图4) 。 4、2004年12月2日 3:25、6:15、7:45、10:53相继发生4次爆炸，没有造 成人员伤亡。
4.高瓦斯矿井放顶煤集约化生产的高可靠性安全保障 技术不配套，不能满足高效集约化生产的要求。建议政 府和企业加大科研投入研究新技术，建议高瓦斯突出矿 井应根据自身条件选择合理的开拓布局和产能，切忌无 条件追求高产高效和集约化开采。 5.玻璃钢抽放管抗冲击能力不能抵抗爆炸波的冲击， 致使爆炸时抽放管炸碎，管内大量高浓度瓦斯涌出，加 剧了爆炸威力。建议尽可能不采用玻璃钢抽放管。 6.采用预裂爆破措施有利于顶煤和顶板及时垮落，但 作为煤、气、油共生的高瓦斯矿井应特别注意防治预裂 爆破、特别是采空区附近预裂爆破诱发瓦斯与煤尘爆炸。 建议进一步完善爆破设计并健全安全施工的监督体制。
2004年11月28日07时10分井下听到爆炸声、巷 道烟雾大，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒 出。四采区发生爆炸事故，波及四采区下山至回 风井所有区域，涉及415回采工作面系统、416掘 进工作面系统、417掘进工作面、采区下山系统、 安子沟回风系统等，死亡166人，受伤45人。 2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53又发 生4次爆炸，没有再造成人员伤亡。
矿井瓦斯爆炸防治新技术 矿井瓦斯爆炸防治新技术
湖南科技大学
周利华 电话：0732-8290100 13975287819
主要讲授内容
矿井瓦斯是一种有害气体。瓦斯灾害也是矿井 五大自然灾害之一。
⑴当井下空气中瓦斯浓度较高时，会相对地降低空气 中的氧气浓度，使人窒息；⑵当瓦斯与空气混合达到一 定浓度时，遇火就能燃烧或爆炸；(3)瓦斯的存在易造 成煤与瓦斯突出，严重影响和威胁矿井生产安全，一旦 形成灾害事故，会给国家财产和职工生命造成巨大损失。
⑵3316架子道 照明信号综合装 置接线腔内有两 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
⑶3316架子道配电点靠煤帮一侧附近发现该照 明信号综合装置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；表 明接线腔内爆炸压力大于配电点处环境压力。 ⑷3316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，表明事故现场有人作业。
见示意图1所示：
10.20突出位置 21轨道下山
图1 2121轨道下山掘进头前方断层推测
第一节 郑煤集团大平矿10.20事故 突出导致瓦斯流逆流近2000多米，在大巷 电机车运行至大巷与21下山入口处由于电机 车取电弓产生的火花引发了瓦斯爆炸事故， 波及全矿井，范围大，人员死亡多。本次突 出煤岩量达到1894吨，瓦斯涌出量约25万立 方米，造成148人死亡的重特大恶性事故。
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： ⑴矿井安全监控系统监测信号中断时间为： 2005年2月14日15时01分。 ⑵阜新地震台监测到震动波出现时间为： 2005年2月14日15时01分。
三、爆源点的认定
爆源点：-500m水平3316架子道内，距专用回风 道8m处的配电点。
⑵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%；3316外风道进风系其回风渗入新风(53#监测 点)，若无其他瓦斯，瓦斯浓度应低于36#监测点瓦斯浓 度； ②3316外风道进风53#监测点瓦斯浓度从14时50分20秒 的1.29%，急剧增加到14时52分29秒的4%以上，表明36# 监测点与53#监测点之间有额外瓦斯源补充，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。
大平煤矿“10.20”事故瓦斯突出及扩散过程演示
22时32分16秒~22时39分45秒, 瓦斯浓度从0.5%升到6.3%.
21轨道下山岩石掘进 工作面,突出煤岩量约 1894t,瓦斯量25万m3
22时31分31秒~22时35分15秒, 瓦斯浓度从0.17%升到4.0%.
22时09分12秒～22时12分26秒 瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.
1.从冲击波造成的物体位移方向分析 井下只有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(具体见火源分析)。
四、事故类别认定
事故类别：瓦斯爆炸事故
⑴高瓦斯矿井。 ⑵造成的冲击波破坏现象十分明显。 ⑶有爆炸声及浓烟产生。 ⑷有大量有毒有害气体产生。 ⑸爆炸前有高浓度的瓦斯异常涌出，爆炸后有残存瓦 斯。 ⑹灾区内未发现煤尘结焦现象，可排除煤尘参与爆炸 的可能。 ⑺事故前爆源点附近未储存、使用炸药等其它爆炸物 品。
23日10时 40分,上隅角 放炮引起爆燃
24日12时10 分,上隅角再 次爆燃。
图4 415面爆源点
二、教训及建议
1.在工作面上、下隅角爆破落顶极易引燃、引爆采空 区瓦斯，建议严禁在上、下隅角爆破落顶。 2.实现一矿一面集约化生产的矿井，生产、人员非常 集中，发生事故造成重大伤亡。建议矿井实行安全合理 集中生产。 3.专用排瓦斯巷是在通风、瓦斯抽放等措施全力实施 前提下所采取的避免回风巷瓦斯超限的辅助措施，且易 自燃煤层不得采用专用排瓦斯巷。专用排瓦斯巷分段掺 入新风，降低瓦斯浓度至2.5%以内，但专用排瓦斯巷与 采空区相联，未掺新风段瓦斯仍可能处于爆炸限内，致 使专用排瓦斯巷成为重要危险源，巷道内尽管要求瓦斯 浓度控制在2.5%以内，但实际上出现瓦斯浓度超限现象 时有发生，控制难度较大，且一旦发生事故，2.5%以内 的瓦斯在强点火能量条件下也可能引起爆炸，尤其在有 油气和高浓度煤尘混入的条件下，应予以禁止。
第一节 郑煤集团大平矿10.20事故
郑煤集团大平矿2004年10月20日发生一起煤与 瓦斯突出引发瓦斯爆炸事故,导致148人死亡，32 人受伤(其中重伤5人),直接经济损失3935.7万元。 该事故发生在21下山岩巷掘进头，距地表垂深 约500米左右,距主采二1煤层底部约20到25米,掘 进过程中遇煤层向斜轴部，在掘进头正前方又遇 到一个落差为13到15米的逆断层。掘进过程中掘 进头已进入到断层破碎带的影响范围内，没有引 起各级领导干部及有关责任科室的高度重视，无 人监管，认为岩巷掘进无瓦斯，没有特别技术措 施，按一般的岩巷掘进办法施工。在放炮掘进时 引起了这一起特大瓦斯事故(相当于揭开石门)。
⑶事故后，3316外风道仍有大量瓦斯涌出。 ⑷从3316外风道处地质构造状况进行分析： 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。
图5
冲击地压致使3316外风道底臌
图6 冲击地压致使3316外风道刮板运输机支起
2.3316风道有积聚瓦斯排出
⑴3316风道工作面(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分开始下降，于 14时52分下降至0.3%。 ⑵在3316风道工作面瓦斯下降的同时， 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，说明3316 风道工作面集聚瓦斯排出。 ⑶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)相对 应。
结论：3316外风道因冲击地压异常涌出瓦斯与 排出的3316风道工作面积聚瓦斯混合参与瓦斯爆 炸。
六、引爆火源分析
引爆瓦斯的火源：
-500m水平3316架子道内，距专用回风道8m处的配电点 ZBZ-4.0M127V型照明信号综合装置接线腔内电火花。 ⑴3316架子道配电点ZBZ-4.0M127V型照明信号综合装 置上方顶板，两排钢筋、锚杆托盘呈红锈色，有明显过 火痕迹；相邻钢筋没有相似痕迹。
四 总 回
四 皮பைடு நூலகம்下
四 轨 下 415运顺 1号联络巷 415回风巷 415高位巷
工 作 面 推 进
24日16时起加快工 作面的推进度 , 事故 发生前推进27m。
23 日 10 时 50 分 ,85 架附近发现明火 。
24日12时14分 53 号尾梁着火,经洒 水火灭。
415工作面
415灌浆巷
注水、注浆、 注凝胶
五、瓦斯来源分析
1.冲击地压(矿震)造成3316外风道局部区域瓦斯 异常涌出并达到爆炸界限 ⑴从冲击地压波监测报表及矿井安全监控系统 监测数据方面进行分析
①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 2.7 地压； ②冲击地压发生后11分发生瓦斯爆炸，考虑到瓦斯从 涌出点扩散至爆源点、达到爆炸界限的时间，以及在该 时间段内带电检修，则冲击地压与瓦斯爆炸两者在时间 上有因果关系。