0 前 言

1997年3月29日16時(shí)30分，貴州某煤礦二采區(qū)7529右采面機(jī)巷距采面煤壁12m處，放炮擴(kuò)幫5小時(shí)20分后，發(fā)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(jīng)濟(jì)損失170余萬元，事故的教訓(xùn)極為深刻。

1 礦井及采區(qū)概況

該礦原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150Kt/a，改擴(kuò)建后，礦井生產(chǎn)能力為300Kt/a，走向平硐分區(qū)開拓，單一煤層開采。通風(fēng)方式為分區(qū)抽出式。礦井未建瓦斯抽放系統(tǒng)，瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)目前正在組織實(shí)施。建立了專業(yè)防突隊(duì)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(jí)為煤與瓦斯突出礦井，絕對(duì)瓦斯涌出量4.6m³/min，相對(duì)瓦斯涌出量為15.67m³/T·d。礦井1978年投產(chǎn)至今共發(fā)生突出86次，其中采面突出51次，最大突出煤量544T。

7529右采面為二采區(qū)最后一個(gè)采面，斜長(zhǎng)40～177m，走向長(zhǎng)350m，煤層厚度2m，傾角21°，全部冒落法管理頂板。該工作面延期突出發(fā)生時(shí)，已回采推進(jìn)282m，剩余68m，突出點(diǎn)距地表垂深467m。

2 事故經(jīng)過

1997年3月29日8時(shí)，采煤隊(duì)原先安排在7529右采面下段出口以上30m和工作面上段SGW-34型運(yùn)輸機(jī)段進(jìn)行正常推進(jìn)工作。由于運(yùn)輸機(jī)故障不能出煤而臨時(shí)改為：一是在采面下出口往上38m段進(jìn)行回采推進(jìn)，二是在采面下出口往外25m段機(jī)巷內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)幫，擴(kuò)寬人行道。當(dāng)班共打50個(gè)炮眼，采面、機(jī)巷各25個(gè)，眼深1.2～1.5m，裝藥15Kg，用同一段毫秒雷管一次起爆。11時(shí)10分放完炮后，工人開始攉煤、移溜，在拉線打柱接近尾聲時(shí)，16時(shí)30分(距放炮后5小時(shí)20分鐘)機(jī)巷距采面下出口12m處發(fā)出了煤與瓦斯延期突出。在機(jī)巷和采面下出口附近作業(yè)的18名工人被突出煤炭壓埋遇難。(突出地點(diǎn)見圖1)

圖1 突出現(xiàn)場(chǎng)示意圖

3 事故分析

煤與瓦斯延期突出是一種復(fù)雜的瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，這種突出不是在剛剛爆破時(shí)發(fā)生，而是在爆破幾個(gè)小時(shí)后發(fā)生的，此時(shí)工作人員正好在進(jìn)行作業(yè)沒有思想準(zhǔn)備，所以延期突出具有極嚴(yán)重的危害性。該礦二采區(qū)7529右采面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(fā)生煤與瓦斯突出的能量條件是：

W₁+W₂+W₃≥V+A (1)

式中：W₁——圍巖的彈性變形潛能；

W₂——煤的彈性能；

W­——瓦斯內(nèi)能；

V——煤被破碎至粉煤的能量；

A——碎煤拋出的能量。

由于7529采面距地表垂深有467 m，在采面上伏巖體中的自重應(yīng)力(rH)及工作面前方超前集中應(yīng)力(3～5rH)的作用下，圍巖及煤體中儲(chǔ)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(qū)域又正處于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜帶，不僅殘存了較高的構(gòu)造應(yīng)力，而且瓦斯易于集聚。加之煤層的透氣性系數(shù)較低，使得瓦斯不易放散而使其內(nèi)能(W₃)大幅度升高，從而在煤體內(nèi)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(qū)域具備了煤與瓦斯突出的客觀條件。

3.2 延期突出發(fā)生點(diǎn)所在區(qū)域采掘工程引起地應(yīng)力發(fā)生變化。該區(qū)域回采工作面距下出口38 m條段在進(jìn)行采煤，而回采工作面下出口機(jī)巷往外25 m條段同時(shí)在進(jìn)行擴(kuò)幫拓寬人行道，采用同一段毫秒雷管起爆，致使該區(qū)域應(yīng)力影響相互交叉?；夭晒ぷ髅媲胺降募兄С袎毫蜋C(jī)巷擴(kuò)幫引起的往工作面一側(cè)的集中支承壓力相互迭加，造成一個(gè)應(yīng)力高峰值；而且此處的煤體受到劇烈地應(yīng)力作用，使得軟煤的透氣性系數(shù)按負(fù)指數(shù)規(guī)律降低，瓦斯運(yùn)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(diǎn)所在的7529采面區(qū)域，斷層和褶曲發(fā)育。其中落差大于30 m的斷層一條，落差為0.3～3 m的斷層四條；采面煤壁至突出孔有小褶曲三個(gè)。由于在地質(zhì)構(gòu)造形成過程中，構(gòu)造附近的煤層受到較大的破壞和柔皺，煤體強(qiáng)度大大降低，同時(shí)地質(zhì)構(gòu)造帶儲(chǔ)存著很高的構(gòu)造應(yīng)力，一般構(gòu)造應(yīng)力和巖體自重應(yīng)力有如下關(guān)系：

σ_構(gòu)=(1.1～1.2)σ_自 (2)

式中：σ_構(gòu)——構(gòu)造應(yīng)力；

σ_自——巖體自重應(yīng)力。

這樣，使得煤體的彈性潛能增高。突出發(fā)生在該區(qū)域，符合突出井田多數(shù)具有構(gòu)造復(fù)雜，小斷層發(fā)育，小褶曲發(fā)育的特點(diǎn)。地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成了具有突出危險(xiǎn)的軟煤，并使之形成區(qū)域展布，為突出的形成提供了必要條件。

3.4 7529采面下出口往上38 m條段及機(jī)巷25 m條段同時(shí)放炮后并未立即引起煤與瓦斯突出，而是放炮后5個(gè)多小時(shí)在機(jī)巷12 m處發(fā)生延期突出，這說明該次突出經(jīng)歷了一定時(shí)間的孕育準(zhǔn)備階段，其中包括能量的逐漸儲(chǔ)備及煤體的相繼破碎。在采場(chǎng)的前方煤體內(nèi)，由于上伏巖體的自重應(yīng)力(rH)及超前集中應(yīng)力(3～5rH)，使得煤、巖體具有很高的彈性潛能，而這種潛能更多的是儲(chǔ)存于圍巖厚度較大的砂巖或砂質(zhì)頁(yè)巖中，傳遞給煤層并使之破壞，需要經(jīng)歷一定的過程和延緩一定的時(shí)間，它是這次突出延期的一個(gè)重要原因。

3.5 突出易發(fā)生在軟煤中。在地質(zhì)構(gòu)造力的作用下，煤層受到擠壓和搓揉，煤層層面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，煤層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。部分煤體變軟，強(qiáng)度降低并且形成結(jié)構(gòu)不均的煤質(zhì)。軟煤往往不是獨(dú)立存在而是與未被破壞的硬煤相互包裹共存于煤層中。爆破后還殘存的部分硬煤形成阻擋層，使得軟煤不能馬上暴露。盡管由于地應(yīng)力施加在這部分硬煤上載荷高于硬煤的長(zhǎng)期強(qiáng)度，但又與這部分硬煤的長(zhǎng)期強(qiáng)度比較接近，硬煤不能馬上破壞，支撐著來自周圍巖體的集中應(yīng)力。由于地應(yīng)力傳遞的延續(xù)作用，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，硬煤阻擋層發(fā)生流變破壞，此時(shí)軟煤暴露的面積突然增大，當(dāng)軟煤暴露的厚度達(dá)到發(fā)生延期突出所需的厚度時(shí)，便釋放出大量的初始釋放瓦斯膨脹能，延期突出便發(fā)生了。這時(shí)突出延期的時(shí)間與作用在硬煤上的地應(yīng)力大小，硬煤的力學(xué)性質(zhì)、產(chǎn)狀，瓦斯能的積儲(chǔ)等因素有關(guān)。

3.6 沒有嚴(yán)格貫徹執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》和《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》。在7529右采面下出口往上38 m左右回采和下出口25 m左右機(jī)巷擴(kuò)幫時(shí)，沒有執(zhí)行防突措施的效果檢驗(yàn)，“四位一體”防突綜合措施不完善，形同虛設(shè)。

3.7 作業(yè)規(guī)程執(zhí)行不嚴(yán)，現(xiàn)場(chǎng)管理失控。事故當(dāng)班由于SGW-34運(yùn)輸機(jī)故障不能出煤，班長(zhǎng)未征求調(diào)度同意，在措施未制定的情況下，擅自安排工人在機(jī)巷放炮擴(kuò)幫，且未按規(guī)程進(jìn)行超前支護(hù)。破碎帶的冒落，為具有突出危險(xiǎn)的軟煤突然暴露創(chuàng)造了條件。

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

4 延期突出的防治對(duì)策

4.1 認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，強(qiáng)化安全管理和安全監(jiān)督檢查，堅(jiān)決杜絕“三違”現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2 盡快建立瓦斯抽放系統(tǒng)，在抽放瓦斯的同時(shí)，進(jìn)行煤體注水，使煤層的內(nèi)在水分增大到5%時(shí)，可起到超前防止突出的作用，同時(shí)可以降低煤塵。

4.3 通過打鉆準(zhǔn)確了解工作面前方的地質(zhì)賦存條件，了解到軟煤的距離及軟煤厚度的變化，準(zhǔn)確控制放炮尺寸。在工作面與軟煤之間留下足夠厚的硬煤層。盡管這些硬煤在地應(yīng)力作用下也會(huì)破壞，但只要硬煤層的厚度大于工作面前方硬煤中的破裂帶長(zhǎng)度，突出則不會(huì)發(fā)生，待距軟煤2 m左右時(shí)，采用長(zhǎng)進(jìn)尺放炮，一舉揭開軟煤層，即使發(fā)生突出，也不會(huì)發(fā)生延期突出，避免發(fā)生人員傷亡事故。

4.4 認(rèn)真學(xué)習(xí)，嚴(yán)格貫徹執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》和《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》，規(guī)程和條例具有法律性質(zhì)，必須強(qiáng)制執(zhí)行，使安全管理納入法制的軌道。