摘 要：通過(guò)對(duì)我國(guó)第一例在石門(mén)巖柱達(dá)11．2m的情況下發(fā)生的特大煤與瓦斯突出——蘆嶺煤礦Ⅱ818—3*溜煤巖石斜巷掘進(jìn)工作面“4．7”突出事例的發(fā)生過(guò)程、發(fā)生原因及事故發(fā)生的條件分析，提出了特大型煤與瓦斯突出事故防治措施對(duì)策，對(duì)防治和杜絕同類(lèi)事故的發(fā)生具有重要的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：煤與瓦斯突出；發(fā)生條件；防范措施
2002年4月7日前，蘆嶺煤礦共發(fā)生煤與瓦斯突出14起，突出總煤量?jī)H為1 329 t，突出總瓦斯量為24 788m3；最大一次突出煤量314t，平均突出煤量95 t／次，瓦斯量1 770 m3／次，基本上均為小型突出，其中大多數(shù)為壓出和傾出類(lèi)型。2002年4月7日04：18，818—3#溜煤巖石斜巷掘進(jìn)工作面發(fā)生了突出煤量10．5 kt、瓦斯量930 km3、死亡14人的特大型煤(巖)與瓦斯突出，而且是在石門(mén)前方有11．2 m巖柱的條件下發(fā)生的，這在我國(guó)尚屬首次。因此，對(duì)這次事故的發(fā)生條件、發(fā)生原因、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)以及防范措施進(jìn)行分析，對(duì)防止類(lèi)似事故的發(fā)生具有重要的指導(dǎo)意義。
1 礦井概況
蘆嶺煤礦屬宿東煤田，井田東西走向長(zhǎng)8．2 km，傾斜寬3．6 km，面積29．5 km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1 500kt/a。從1988年起，對(duì)礦井進(jìn)行改擴(kuò)建，改擴(kuò)建后年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2 400 kt?a，2001年實(shí)現(xiàn)擴(kuò)建達(dá)產(chǎn)，實(shí)際生產(chǎn)能力為2 460kt／a。
礦井開(kāi)拓方式為立井石門(mén)開(kāi)拓，分3個(gè)水平，一水平標(biāo)高為—400 m，二水平標(biāo)高為—590 m，三水平標(biāo)高暫定—700 m。礦井為高瓦斯突出礦井， 2001年礦井絕對(duì)瓦斯涌出量129．25 m3／min，相對(duì)瓦斯涌出量31．49m3／t，礦井總進(jìn)風(fēng)量13 000m3／ min。
礦井開(kāi)采煤層有8煤、9煤、10煤3層。其中，8煤平均厚度9．0m，9煤平均厚度3；0 m，8煤、9煤間距平均為3．5m，采用聯(lián)合布置，在9煤底板巖石中布置采區(qū)上山及區(qū)段集中軌道平巷和集中運(yùn)煤平巷，采用斜上山與煤層的運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷聯(lián)絡(luò)。10層煤平均厚度2．1m，獨(dú)立布置。
2 事故區(qū)域概況
發(fā)生事故的Ⅱ81采區(qū)走向長(zhǎng)1 100 m，傾向?qū)?550m，開(kāi)采標(biāo)高下限為—590 m。采區(qū)可采儲(chǔ)量為 9 000 kt，采區(qū)共有2個(gè)采煤面、6個(gè)掘進(jìn)面(煤巷4個(gè)，巖巷2個(gè))，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為500 kt/a。在采區(qū)中部9煤底板布置有人行、運(yùn)輸、軌道3條上山(見(jiàn)圖1)，采區(qū)上山與區(qū)段巖石集中巷間通過(guò)石門(mén)聯(lián)接。采區(qū)沿傾斜方向劃分為4個(gè)區(qū)段。事故發(fā)生時(shí)，三區(qū)段為生產(chǎn)區(qū)段，四區(qū)段為巖巷準(zhǔn)備區(qū)段。采區(qū)從一水平和二水平同時(shí)進(jìn)風(fēng)，東、西2翼各布置了 1條回風(fēng)上山，采區(qū)總配風(fēng)量為5 417m3／min。
采區(qū)實(shí)測(cè)煤層瓦斯壓力為2．41—2．70MPa，按壓力梯度預(yù)測(cè)，三區(qū)段瓦斯壓力為3．68MPa，—590 m水平最大瓦斯壓力達(dá)4．10 MPa。至2002年3月底共施工鉆場(chǎng)30個(gè)，鉆孔295個(gè)，連孔抽放283個(gè)鉆孔。采區(qū)一至三區(qū)段生產(chǎn)揭露小型斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，四區(qū)段在突出前尚未發(fā)現(xiàn)較大的地質(zhì)構(gòu)造。
3 事取經(jīng)過(guò)
發(fā)生突出的是Ⅱ818—3#溜煤斜巷掘進(jìn)工作面。該巷在2001年6月施工Ⅱ818—3#聯(lián)巷時(shí)，已施工平巷4．7m，2002年4月2日恢復(fù)掘進(jìn)施工。4月6日23：30瓦檢員在迎頭裝藥前測(cè)定CH4濃度為：工作面0．20％，回風(fēng)流0．26％；23：40—24：00放炮，放炮后測(cè)定C1厶濃度為：工作面0．20％ ，回風(fēng)流0．26％。4月6日零點(diǎn)班(4月7日00：00— 06：00)該掘進(jìn)工作面出勤7人，4人在工作面打錨桿，2人在車(chē)場(chǎng)卸石子，1人看工具及充電。零點(diǎn)班人行下口風(fēng)門(mén)時(shí)，發(fā)現(xiàn)風(fēng)門(mén)有異常扇動(dòng)，隨即撤出；驗(yàn)收員在做炮泥時(shí)發(fā)現(xiàn)1股煙霧涌出；也隨即撤離； 2名在石門(mén)卸碴子的工人同時(shí)跟著撤離現(xiàn)場(chǎng)。跟班的1位區(qū)隊(duì)工會(huì)主席在Ⅱ817軌道巷發(fā)現(xiàn)風(fēng)筒有異響，遂帶領(lǐng)該工作面施工人員撤離，在經(jīng)過(guò)石門(mén)變電所時(shí)，發(fā)現(xiàn)該處煤塵較大，能見(jiàn)度很低，他將工人帶至副井下口向礦調(diào)度匯報(bào)后又只身返回，發(fā)現(xiàn)石門(mén)變電所段已被煤巖堵塞。此時(shí)，因風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，高濃度瓦斯已波及Ⅱ81和Ⅱ82 2個(gè)采區(qū)。瓦斯逆流3 120多米，事故發(fā)生2 h后(7日06：30)在風(fēng)井?dāng)U散口測(cè)定瓦斯?jié)舛葹?％，26h后降到1％，58 h后才降到事故前的正常值，即到4月9日10：00瓦斯?jié)舛炔沤档?．6％。
突出時(shí)煤層底板距工作面法線垂距達(dá)11．2 m，突出是以小斷層弱面帶為突破口的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這次突出煤巖量總計(jì)10 500 t，突出瓦斯量為938．2 km3；填堵全巷道總長(zhǎng)度796 m，堆積煤厚超過(guò)200 mm以上巷道34m(見(jiàn)圖1)；拋出50kg以上的巖塊達(dá)100多塊，其中重量超過(guò)5 t的有2塊：尺寸分別為2．15mX0．8mXl．35m和2．1mX0．8mXl．5 m.
由于突出強(qiáng)度大，瓦斯逆流往東沖毀Ⅱ818車(chē)場(chǎng)3道正反向風(fēng)門(mén)，進(jìn)入Ⅱ81軌道上山及Ⅱ81運(yùn)輸上山，然后彼及整個(gè)Ⅱ81采區(qū)；瓦斯流往西沖毀Ⅱ 818巖石軌道巷2道正反向風(fēng)門(mén)，逆流至Ⅱ81返煤下山，進(jìn)入301皮帶機(jī)巷和Ⅱ82返煤皮帶巷，至Ⅱ 82一區(qū)段皮帶機(jī)巷，波及Ⅱ822—2工作面及8413的隊(duì)里驗(yàn)收員于7日03：30到掘進(jìn)工作面，看到頂板完好，錨桿鉆眼已打完，正在安裝錨桿，工作面上部鉆眼已打完，2臺(tái)鑿巖機(jī)正在打下部鉆眼。
4月7日凌晨04：00，1名工人尋找炮棍至Ⅱ81等掘進(jìn)工作面，瓦斯逆流最遠(yuǎn)距離3 120m。

4 事故發(fā)生原因及發(fā)生條件分析
綜合事故工作面煤層瓦斯賦存、煤質(zhì)特征和地質(zhì)構(gòu)造等因素，分析認(rèn)為本次特大型突出發(fā)生的原因主要有：
(1)蘆嶺煤礦以往石門(mén)揭煤及機(jī)巷掘進(jìn)均在底板鉆孔預(yù)抽瓦斯2年以后進(jìn)行的，而事故地點(diǎn)前后 120 m范圍尚未進(jìn)行瓦斯抽放，而煤層原始瓦斯壓力達(dá)4．10 MPa，較高的煤層瓦斯壓力為特大煤與瓦斯突出提供了發(fā)生突出的基礎(chǔ)條件。
(2)本區(qū)段煤層為特厚煤層，煤厚達(dá)10m以上，煤層軟分層發(fā)育，f=0．17，且有連片發(fā)育的構(gòu)造煤存在，煤層瓦斯放散初速度△p達(dá)13．08，煤層破壞程度高，為在突出后形成搬運(yùn)突出物的瓦斯流提供了條件。
(3)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。盡管在巷道掘進(jìn)時(shí)預(yù)計(jì)煤層底板距工作面法線垂距達(dá)10m左右，但由于有與突出煤層相連的小斷層存在，斷層弱面帶在復(fù)雜、強(qiáng)大構(gòu)造應(yīng)力作用下，發(fā)生蠕變破壞，而掘進(jìn)中用風(fēng)鎬清底又加劇了破壞過(guò)程，使巖柱承載能力下降；同時(shí)，構(gòu)造使得煤層提前切人巷道。構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)為該次突出提供了破碎煤、巖所需要的彈性潛能，降低了巖柱抵抗突出的阻力。因此，地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力是此次突出的主要因素，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)為突出提供了應(yīng)力和煤強(qiáng)度條件。
(4)對(duì)Ⅱ81四區(qū)段煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性認(rèn)識(shí)不足，石門(mén)揭煤局部防治措施編制不嚴(yán)密，在Ⅱ81采區(qū)沒(méi)有按規(guī)定設(shè)置避難硐室和壓風(fēng)自救系統(tǒng)是煤與瓦斯突出導(dǎo)致傷亡事故的間接原因。
此次突出是煤巖層在構(gòu)造應(yīng)力作用下迅速、連續(xù)破壞，煤體內(nèi)的高壓瓦斯瞬間解吸，形成強(qiáng)大的瓦斯與煤粒風(fēng)暴，以斷層弱面為突出口，挾帶巖塊沖向采掘空間。從技術(shù)上分析，導(dǎo)致突出的走向小斷層在無(wú)鉆孔和巷道直接揭露條件下，客觀上難以預(yù)見(jiàn)和防治。
盡管煤與瓦斯突出機(jī)理目前尚未被人們完全認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致特大型突出的因素尚未被我們確知，但從此次事故可以初步認(rèn)為發(fā)生特大型突出至少具備以下條件：①地質(zhì)構(gòu)造及構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的存在。構(gòu)造產(chǎn)生構(gòu)造煤，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)為特大型突出提供破碎煤巖所需要的彈性潛能；②煤層內(nèi)高瓦斯壓力和厚度較大的構(gòu)造煤軟分層存在。高瓦斯壓力和放散能力強(qiáng)的軟分層是形成瓦斯流的基礎(chǔ)條件。
5 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
蘆嶺煤礦過(guò)去沒(méi)有發(fā)生過(guò)特大型突出，也是此次突出造成傷亡事故的原因之一。過(guò)去從未發(fā)生過(guò)特大型突出，不能證明現(xiàn)在和將來(lái)不會(huì)發(fā)生特大型突出。對(duì)于防突工作必須持科學(xué)而又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，應(yīng)嚴(yán)格按《煤礦安全規(guī)程》和《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》的要求進(jìn)行，不能存在半點(diǎn)僥幸和麻痹大意。
此次事故進(jìn)一步證明了煤層是非均質(zhì)體，瓦斯突出分布是極不均勻的，瓦斯突出強(qiáng)度增加并不二定是漸進(jìn)的。河南東平煤礦第一起突出發(fā)生在向斜軸附近，強(qiáng)度達(dá)1 000 t以上，因此在突出煤層采掘過(guò)程中加強(qiáng)地質(zhì)工作尤其重要。而此次事故，在三號(hào)溜煤眼東西共120 m范圍內(nèi)，未進(jìn)行煤層賦存情況、地質(zhì)構(gòu)造探明工作。該掘進(jìn)工作面在2001年6月施工的4．7m平巷時(shí)已見(jiàn)鋁土層位異常，2002年4月3日刷邦時(shí)又發(fā)現(xiàn)鋁土層，但未能引起足夠的重視，未能按《煤礦安全規(guī)程》第181條：“在突出煤層頂?shù)装寰蜻M(jìn)巖巷時(shí)，必須定期驗(yàn)證地質(zhì)資料，及時(shí)掌握施工動(dòng)態(tài)和圍巖變化情況，防止誤穿突出煤層”的規(guī)定及時(shí)探明、驗(yàn)證地質(zhì)資料?；A(chǔ)培訓(xùn)工作薄弱，部分職工對(duì)發(fā)生突出災(zāi)變后的避難知識(shí)掌握不牢固，不能自覺(jué)配帶自救器逃生，致使災(zāi)變發(fā)生后該區(qū)域多名作業(yè)人員因缺氧受到不同程度傷害；同時(shí)，由于Ⅱ81二區(qū)段五號(hào)溜煤眼的安全防護(hù)設(shè)施不完善，致使災(zāi)變發(fā)生后，掘進(jìn)二區(qū)副隊(duì)長(zhǎng)在組織工人逃生時(shí)誤墜該溜煤眼身亡。
6 防范措施
(1)在突出煤層采掘過(guò)程中加強(qiáng)地質(zhì)技術(shù)和管理工作，細(xì)致分析地質(zhì)和鉆孔資料，尤其是石門(mén)揭煤工作面前方的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)及構(gòu)造演化史研究分析工作，努力掌握本礦地質(zhì)構(gòu)造和煤與瓦斯突出之間的規(guī)律，更好地指導(dǎo)防突工作。揭煤前堅(jiān)持打構(gòu)造探測(cè)孔，確切掌握煤層的確切位置和地質(zhì)構(gòu)造情況。
(2)進(jìn)一步提高對(duì)煤與瓦斯突出規(guī)律的認(rèn)識(shí)，尤其是從事防突技術(shù)和管理工作的人員，認(rèn)真落實(shí)防突管理責(zé)任制的同時(shí)，善于總結(jié)本礦突出規(guī)律，借鑒國(guó)內(nèi)外科研成果和成熟經(jīng)驗(yàn)，提升自身專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平。
(3)在加強(qiáng)煤層瓦斯壓力、鉆孔有效排放半徑、煤層透氣性系數(shù)等瓦斯參數(shù)測(cè)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善防突技術(shù)措施；加強(qiáng)停開(kāi)工的技術(shù)管理，嚴(yán)格作業(yè)規(guī)程、措施審批程序，嚴(yán)格按計(jì)劃、規(guī)程和措施的規(guī)定施工，避免開(kāi)工、停工的隨意性。