煤与瓦斯突出典型案例分析

我国煤与瓦斯突出典型案例分析俞启香（教授、博导、国家安全生产专家）中国矿业大学国家煤矿瓦斯治理工程研究中心主要内容1.我国煤矿煤与瓦斯突出简况2.南桐鱼田堡矿1988“10.16”石门岩柱自破突出3.松藻同华矿2009“5.30”揭煤突出4.沈阳红菱煤矿1998“12.24”揭煤突出5.焦作演马庄矿1975“8.4”过煤门突出爆炸事故6.南桐鱼田堡矿+150m主石门两次突出事故7.天府磨心坡矿1970“3.10”石门对掘揭煤突出8.丰城建新矿2001“12.30”切眼炮掘突出9.南桐东林矿1983“6.20”煤门拆除支架突出10.峰峰大淑村矿2007“4.19”突出11.邯郸陶二矿2007“4.20”突出石门揭煤突出案例与分析1.我国煤矿突出简况1.11951~2003突出事故简况•全国国有重点煤矿192处矿井突出总次数：12164次•全国国有重点煤矿突出平均强度76.8t/次•最大突出：1975年8月8日三汇坝一矿+280m主平硐揭煤爆破突出煤岩量12780t,瓦斯140万m3。•我国16个省、自治区、直辖市有突出矿井600多处。主要分布在重庆、辽宁、湖南、河南、山西、江西、贵州、四川、黑龙江、安徽、河北、吉林、甘肃等省市。石门揭煤突出案例与分析1.我国煤矿突出简况1.21951~1981突出事故统计及石门突出的严重性•突出次数：9845次•掘进突出：8049次，占81.8%；•其中石门突出567次，占5.8%，平均强度316.5t/次最大强度12780t/次。•石门掘进在接近突出煤层尚有岩柱时、揭开岩柱时、掘煤过程和过完煤层进入顶（底）板等各阶段都有瓦斯突出危险，而且突出的煤岩量可达成千上万t,瓦斯量可达数百万m3。可使整个矿井甚至井口地面成灾，故揭煤全过程对其防范应慎之又慎，不可有丝毫麻痹。以下选出各阶段突出实例并进行分析。突出案例与分析1.我国煤矿突出简况1.31995~1996三人死亡以上突出事故统计年份国有重点煤矿国有地方煤矿乡镇煤矿合计次数人数次数人数次数人数次人次%人%次%人%次%人%199519964116.74.3311425.49.4268.326.111349.022.818167569.68010165.567.824231221491.42000～2004年死亡10人以上的突出事故统计表序号事故单位企业性质事故时间死亡人数1湖南涟邵局利民矿国有重点2000.9.18152甘肃兰州獐儿沟煤矿国有重点2000.10.11253湖南邵阳大园煤矿国有地方2001.5.26174江西丰城矿务局建新矿国有重点2001.12.30205湖南冷水江市资江煤矿国有地方2002.1.14186重庆南桐局南桐一井国有重点2002.1.31217安徽淮北芦岭煤矿国有重点2002.4.7138重庆中梁山南矿国有地方2002.4.22159河南焦作朱村矿国有重点2003.2.231910重庆天府三汇一矿国有重点2003.10.171011重庆松藻逢春矿国有重点2004.10.20131.5、2007年煤矿重大煤与瓦斯突出事故统计序号日期矿井名称所有制死亡/人煤岩量/t13.27贵州水城矿业集团汪家寨煤矿国有重点1024.19河北峰峰矿业集团大淑村煤矿国有重点171270t瓦斯9.3万m334.20河北邯郸集团陶二矿国有重点11475t瓦斯6.5万m345.24湖南郴州市临武县凤凰岭煤矿乡镇13510.13江西丰城矿务局建新煤矿国有重点19360t611.08贵州毕节地区纳雍县群力煤矿乡镇35堵巷长640m高0.1~1.8m711.12河南平顶山煤业集团公司十矿国有重点12突出案例与分析1.6、2008年煤矿重、特大煤与瓦斯突出事故统计序号日期矿井名称所有制死亡/人突出煤岩量/t11.18重庆南川县高桥煤矿煤巷掘进乡镇1323.14云南昭通威信县水洞坪矿煤巷乡镇14150t堵巷20m33.26湖南郴州永兴县张家洲矿煤巷乡镇13约10043.27贵州水城汪家寨矿4采区采面国有重点1055.4河南省荥阳市东升煤矿煤巷乡镇1668.1河南平禹煤电公司四矿煤巷国有重点2379.5四川宜宾市金河公司采面乡镇1889.21河南登封新丰二矿煤巷掘进地方国有37910.12四川宜宾市幸福煤矿煤巷掘进乡镇101012.17湖南涟源市挂子岩煤矿石门乡镇18800t堵巷120m突出案例与分析1988年10月16日14时20分，鱼田堡矿二水平东三采区+20m四石门岩柱厚度太薄，，用风钻打震动爆破炮眼时岩柱自然破坏发生煤与瓦斯突出。突出煤量8765t,岩石61m3,瓦斯201万m3，煤粉堵塞巷道1388m，瓦斯逆流1846m，波及井下两翼3个采区5个掘进工作面，死亡15人（煤粉埋没14人，瓦斯窒息1人）轻伤28人。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.1矿井概况鱼田堡煤矿于1956年建井，1959年投产。矿井设计能力为60万t/a。1988年实际生产能力为54万t/a。矿井开采晚二叠世龙潭组煤系，其地层总厚lOOm左右，含煤6层，自上而下4号与6号层全井可采，5号层局部可采。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.1矿井概况4号层平均厚2.5m。6号层厚1.1m，5号层厚0.5一1.Om。6号层距5号层15m，5号层距4号层25m，6号层距4号层约40m。煤层倾角为30一35o，两翼部分区域50-90o。井田两翼东受鸦雀岩扭褶带，西受鱼塘角扭褶带影响，中部开采八面山向斜部分，走向东西走向长约4.2km。形成了复杂而恶劣的开采条件。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.1矿井概况•矿井采用中央竖井、主石门、双翼底板集中茅口灰岩大巷、分区石门、阶段开采的开拓方式。•矿井第一水平+150m已采毕，正在开采第二水平-100m，采区内布置三条底板岩石上山，双石门双巷道形成独立通风系统。•在4号和5号煤层间的硅质灰岩中分段布置了4条抽放巷道，用于保护层开采后抽4号层卸压瓦斯。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.1矿井概况该矿是严重突出矿井。自1958年6月3日+150m水平主石门揭4号煤层发生第一次突出以来到1988年底止，共发生突出507次，突出煤量44474t，最大突出强度8765t，瓦斯涌出量350万m3，平均突出强度100t。4号煤层为普遍性强突出煤层，5号、6号为局部弱突出煤层。矿井相对瓦斯涌出量为61m3/t。瓦斯压力为3.92～5.88MPa（瓦斯压力梯度约为8m）。矿井选择先开采5号、6号煤层作为4号层的下保护层。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.1矿井概况发生事故的2-3区是井田东翼边界采区，处于猫岩背斜与鸦雀岩向斜之间的鸦雀岩扭褶带西翼。采区走向长700m，倾斜长400-450m，开采4号、6号煤层。该区东翼由于受扭褶构造影响，突出危险非常严重，从+150m水平到-100m水平都决定滞采。+20m石门是第三亚阶段的回风石门，要求石门揭穿4号煤层进入煤层布置第三亚阶段的回风巷。石门断面7M2，揭煤处距鸦雀岩向斜轴312m，距扭转轴150m。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.1矿井概况6号层（保护层）的第三、四亚阶段未跨石门开采（第三亚阶段采至石门边缘，第四亚段距石门水平距4.5m）。4号层西第二亚阶段采止线距+25m石门水平距30m，距+20m石门斜距37m，故石门揭穿口的4号煤层不受保护，决定采用水力冲孔作为揭开石门的防突措施。该区+94m、+86m、+25m、一26m的四个石门均用水力冲孔、震动爆破措施先后安全地揭开了4号煤层。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.1矿井概况1988年8月，+20m石门是从底板掘进接近4号煤层的。在制定石门掘进措施时认为十20m石门距十25m水平石门垂距仅为6.4m，斜长10.4m；安全揭+25石门是对4号煤层采用了水力冲孔和瓦斯预抽等措施，因此，在程序上未要求距煤层lOm处打地质探孔和距煤层5m外打测压孔，而采用4号煤层底板垂距4.8m、煤厚0.1m闷连煤层作标志层来控制层位并在此进行水冲钻孔，煤层瓦斯压力采用十25m石门测得的压力3.63MPa作为参考依据。+20m石门在掘至闷连层(厚0.1m)标志层时停头，此时左帮（西帮）棚顶距4号层矸下煤水平距为6.87m,岩柱真厚3.85m。矿防突区按照矿编制并批准的水力冲孔措施，实施了打钻和水力冲孔工作。南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故通风系统图1突出点距地表垂深445m;瓦斯压力3.7MPa;2受向斜与扭转构造影响以及开采应力叠加作用;3大面积构造煤。南桐鱼田堡矿石门自行破岩突出2.鱼田堡矿“10.16”石门自行破岩突出2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.2事故经过9月23日夜班，矿组织防突区专业队伍对+20m石门掘进工作面实施水力冲孔工作，至10月1日下中班，共打水力冲孔钻孔9个。10月3日上中班至10月5日下中班进行水力冲孔，总共冲出煤量7t，瓦斯5800m。冲孔时4号、7号孔发生中喷，6号、9号孔发生小喷，引排风流最大瓦斯浓度为3.92%。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.2事故经过冲孔工作完成后，矿技术负责人于10月6日召集生产技术、瓦斯、安监等部门对水力冲孔情况进行分析研究，最后作出了“本次水冲效果较好，冲孔时间充分，煤与瓦斯排放冲刷良好”和“该石门揭煤时突出可能性很小，即使突出，逆流也不会波及到相邻采区，只采取一般性震动爆破揭开4号煤层”等三点技术结论，并制定了《十20m石门震动爆破揭开4号煤层的措施》，于10月8日报局审批。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.2事故经过矿务局于10月]1日对措施作了“批复”，指出“该石门东翼仍为未受解放的煤层，钻孔控制有限，冲孔时间较短，一个班冲完2个孔的就有6个钻孔。因此，该石门揭煤过程中存在发生煤与瓦斯突出的危险性，对此要高度重视”。并强调“组织措施上要具体明确负贵人，落实责任。”10月15日下午，矿副总工程师受总工程师的委托召开会议，对震动爆破措施进行了研究、布置。准备于17日震动爆破揭开4号煤层。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.2事故经过10月15日早班，掘进103队开始刷斜面，每班棚顶炮眼逐渐下移，至16日早班，以巷道底部收尺计，共进2.7m。10月16日上中班，掘进103队开始在+20m石门打震动炮眼。当班出勤12人，其中5人打震动炮眼，7人清理材料上山。12时，掘进工作面的5人开始用两台风钻同时打眼。14时20分左右，十20m石门发生了煤与瓦斯突出事故。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.3事故原因（一）安全岩柱留设不合理在留设岩柱时，没有将+20m石门煤层中夹矸和矸下煤的厚度与其他石门作综合分析比较，也忽视了4号煤层底板铝土页岩遇水膨胀，强度降低且与砂页岩、矸下煤粘结性差等问题，而是沿袭历来均把夹矸作为岩柱处理的作法。虽然岩柱总厚度已达到，但实际安全岩柱厚度只有1.26m，未达到《煤矿安全规程》中规定的1.5m。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.3事故原因（二）刷斜面时预留的安全岩柱被超掘在掘进刷斜面过程中，从10月15日早班至10月16日早班停止掘进的位置（16日早班按最少进尺0.3m计算），在立面上已超越设计警戒线0.6m。斜面上距4号煤层矸下煤最近点岩柱真厚仅为0.88m，使本来就较为脆弱的安全岩柱因超掘受到了进一步削弱。2.南桐鱼田堡矿“10.16”石门岩柱自然破坏发生突出事故2.3事故原因（三）对+20m石门所处区域的特殊性认识不足酿成这次事故的原因是多方面的，究其根本原因，主要是对该区十20m石门所处区域的特殊性认识不足，对在这种情况下，仍有如此大的后续突出