大平煤矿瓦斯爆炸事故案例与分析

郑煤集团大平煤矿“10.20”特大型煤与瓦斯突出引发特别重大瓦斯爆炸事故案例与分析中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心教授博士生导师俞启香2004年10月20日，河南省郑煤集团大平煤矿发生一起特大型煤与瓦斯突出引发的特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受伤（其中重伤5人），直接经济损失3935.7万元。事故发生后，党中央、国务院极为重视，胡锦涛总书记、温家宝总理、黄菊副总理、周永康国务委员作出重要指示。国务委员华建敏、国务院副秘书长尤权及有关部委主要领导组成国务院工作组赶赴事故现场，指导抢险救灾工作和事故调查工作，并看望了事故受伤人员和慰问了参加抢险的救护队员。主要内容1、矿井基本情况2、事故情况及其分析2.1突出事故及其分析2.2瓦斯爆炸事故及其分析3、事故性质4、教训与建议1、矿井基本情况大平煤矿隶属于郑煤集团公司，位于登封市与新密市交界处（郑州市西南60km）。大平煤矿位于郑州市西南60km1、矿井基本情况1、矿井基本情况大平煤矿四证（即：采矿许可证、煤炭生产许可证、营业执照、矿长资格证）齐全。1982年开始建井，1986年建成投产。矿井原设计生产能力60万吨/年。2000年至2001年进行了矿井通风系统、提升系统改造，2003年矿井核定生产能力130万吨/年2004年1－9月份累计生产原煤96万吨。立井单水平上下山开拓方式;抽出式混合通风。2个采面，5个煤巷掘进面，3个岩巷掘进面03年为高瓦斯矿井煤尘具有爆炸性煤自燃发火期2－6个月井下建有瓦斯抽放系统。矿井安装有KJ90安全监控系统1、矿井基本情况2、事故情况及其分析2.1煤与瓦斯突出事故及其分析2.1.1突出事故简况2004年10月20日22时09分，21轨道下山岩石掘进工作面（距地表垂深612m）发生特大型延期性煤与瓦斯突出。22时09分12秒～22时12分26秒瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.大平煤矿“10.20”事故瓦斯突出及扩散过程演示22时31分31秒~22时35分15秒,瓦斯浓度从0.17%升到4.0%.21轨道下山岩石掘进工作面,突出煤岩量约1894t,瓦斯量25万m322时32分16秒~22时39分45秒,瓦斯浓度从0.5%升到6.3%.m2.1突出事故及其分析2.1.1突出事故简况：■突出地点21轨道下山岩石掘进工作面（标高-282m、距地表垂深612m）。■突出时间2004年10月20日22时9分。■突出类型特大型煤与瓦斯突出。■突出强度突出煤岩量为1894t，瓦斯量约25万m3。2.1突出事故及其分析2.1.1突出事故简况延期性特大型突出：当班为掘进班，放炮员领有炸药和雷管，但在事故后清理的现场却没有发现炸药和雷管，即在现场清理突出物过程中没有发现炸药或雷管；专家组与技术组在突出现场勘察时，发现该工作面的炸药箱内没有炸药（见照片）。说明炸药和雷管已用于放炮。突出现场的空炸药箱2.1突出事故及其分析2.1.1突出事故简况延期性特大型突出：突出的上一班是喷浆班，但据现场勘察，巷道壁锚喷的末端（即图中的锚杆处）到突出孔洞的距离尚有1～1.5m未锚喷新岩壁，表明这是当班放炮的进尺。突出孔洞与端头锚杆■锚杆端头延期性特大型突出：当班在上部车场的付忠义在突出的高浓度瓦斯到来之前先闻到了严重的刺鼻气味（炮烟味）。在距工作面迎头321m处发现了窒息牺牲的放炮员，他身上挎有一台放炮器，身下压着一盘放炮母线。这说明他已经完成了放炮、躲炮烟、收放炮母线等工序后，突出尚未开始，而是在他外撤过程中发生了突出，即从放炮到突出的发生之间存在有数十分钟的时间间隔——这就是这次突出的延期性。2.1.2煤与瓦斯突出的直接原因：突出地点具备了发生煤与瓦斯突出的条件：位于向斜构造的轴部；位于落差约10m的逆断层处。2.1.2煤与瓦斯突出的原因：■突出地点垂深达到了612m；■地层垂直应力达到15MPa左右；■推算煤层的瓦斯压力可能在2MPa以上；■煤质松软，煤的坚固性系数f仅0.12；■煤的瓦斯放散初速度快，△P达31；■煤的破坏类型为IV、V类煤。2.1.2煤与瓦斯突出的原因：■21轨道下山岩石掘进工作面地处矿井深部，放炮揭穿地质构造复杂的逆断层，■该矿为高瓦斯矿井，对矿井开采深度增加可能带来的瓦斯等级升高没有引起足够重视。■瓦斯地质预报工作不到位，没有及时预测到21岩石下山掘进工作面遇到的逆断层■煤与瓦斯突出是一种复杂的矿井瓦斯动力现象，到目前为止，各种地质、开采条件下煤与瓦斯突出发生的规律还没有完全掌握。2.1.3煤与瓦斯突出事故的应急预案要点调度室1、向矿长、总工报告；2、向公司调度室报告，向救护队报警3、按《预案》召集有关人员矿长总工决定根据灾情和总工意见做出决策命令1、切断突出区、瓦斯排放区及逆流区电源2、撤出灾区和受威胁区的全部人员3、派人到回风井口周围地面检查瓦斯设置警戒区熄灭区内火源，严禁机动车进入4、立即组织成立抢险救灾指挥部，指令各单位执行应变任务意见1、切断灾区电源2、撤出灾区和受威胁区的全部人员3、恢复通风、加速瓦斯排放，检测检测瓦斯、4、营救堵埋人员5、加强观测灾区通风主通风机，保证正常运行与警戒禁火管理判断1、瓦斯逆流波及范围2、突出煤量突出物抛掷距离3、通风系统与设施破坏程度查询1、突出地点及灾区范围2、灾区人员分布3、瓦斯逆流及范围4、通风系统破坏情况5、主通风机运行情况6、诱发瓦斯爆炸与火灾情况救护队1、建立井下救护基地2、侦查灾区灾情，抢救遇难人员3、恢复通风通风区1、检测灾区外和回风井口周围瓦斯与风量2、修复通风设施，恢复通风机电科1、切断灾区电源2、确保主通风机、空压机、瓦斯泵运行3、运输提升人员4、运送抢险物资医院抢救治疗伤员通讯恢复或建立通讯系统，保证信息畅通安全监测修复监测设施、确保系统正常运行其它部门按预案和矿长命令投入抢险救灾2.1突出事故及其分析2.1.4该案例应急处置失误分析事故发生后，没有立即成立抢救指挥部10月20日瓦斯监测系统显示：22时09分12秒，至22时12分26秒，短短3分14秒21岩石下山掘进工作面瓦斯浓度由0.1%突然增加到40%以上，随后13051上副巷掘进工作面、13121采煤工作面、13瓦斯抽放泵站、15下车场等地点相继瓦斯超限，22时30分矿调度室接到13121采煤工作面瓦检员汇报，13121工作面进风巷瓦斯超限，浓度达6％，矿调度员向值班矿领导和调度室主任做了汇报，但其间没有按《规程》规定立即成立抢救指挥部，。2.1突出事故及其分析2.1.4该案例应急处置失误分析事故区瓦斯浓度普遍严重超限，没有采取撤离人员与停电措施，没有果断采取控制事故、切断事故灾害链措施通风调度室值班员，在接到井下瓦斯超限的报警后，既没有按规定采取停电撤人的措施，也没有向矿领导和有关部门报告；通风科值班领导，不坚守值班岗位，擅离职守，致使安全监控系统长时间报警得不到及时有效的处理；矿调度室值班员，对21岩石下山等17处安全监控系统长时间报警，未按规定及时采取停电撤人的措施；约22时35分调度室值班员按调度室主任安排，通知通风科、安监大队及安监科查清瓦斯情况，仍没有按规定采取停电撤人的措施。电火源隐患引爆继发灾害22时45分接西风井主通风机司机汇报，西风井主通风机掉闸停风；22时47分接到井下中央变电所机电工汇报，听到一声响，西大巷有烟。随后调度室主任向郑煤集团公司调度室汇报发生事故，并通知大平矿救护队进行抢险救灾。2.1突出事故及其分析2.1.5另案例应急处置得当2005年8月23日1时21分焦作九里山矿东翼一水平下山采区15采区15051区段煤巷掘进工作面放炮诱导发生特大型煤与瓦斯突出，突出煤量2397t，瓦斯量23.25万m3，突出后造成15和13采区大面积逆流，逆流最大距离800多m，由于及时果断采取撤人停电切断事故灾害链措施，救灾方案得当，没有造成人员伤亡。2.1突出事故及其分析2.1.5另案例应急处置得当突出点瓦斯地质条件：突出地点标高-356m，距地表垂深450m。按上下区段煤层瓦斯含量测定结果推断突出点瓦斯含量为32m3/t，瓦斯压力为1.5MPa左右。（注：附近揭煤前实测瓦斯压力0.86MPa,瓦斯含量22.05m3/t。）突出点已掘过落差2.5m、倾角65o的正断层23.6m。该区段煤层平均厚度5.2m，突出点实测煤厚6.3m。煤层倾角10-12o。突出点整层为Ⅳ类破坏构造煤，f=0.16。2.1突出事故及其分析2.1.5另案例应急处置得当以往突出情况及瓦斯涌出量：工作面正常瓦斯涌出量2.1m3/min,最大涌出量2.7m3/min。15采区已发生突出6次。防突措施及参数：该巷前59.6m掘进采用小直径ф42mm排放孔措施（5排孔，每排12孔，共60孔，沿巷道中线投影长7m，终孔控制在巷道轮廓线外2-4m；该巷掘进59.6m后措施作用范围加大，孔径加大，孔数减少，由排变抽，即改为孔径ф89mm预抽瓦斯措施，3排孔，每排10孔，共30孔,孔深10m，终孔控制在巷道轮廓线外4m，底孔控制在巷道底板以下1.5m，黄泥封孔，封孔长度0.4m）2.1突出事故及其分析2.1.5另案例应急处置得当效检孔位不当，查不出实际危险：，突出前实测q1.5L/min,S=2.2L/m.实际上，突出前掘进头前方存有措施孔150-210个，效检孔难以避开措施孔，在停抽后煤体处于负压状态立即进行效检，指标反映不出巷道危险程度。（注：该巷道始终采用R值指标，进行效检41次，超标7次，检出率17%）突出预兆与动力现象显现：此次突出前4.2m处放炮时曾发生煤体外移0.2-0.3m,炮后瓦斯浓度13.6%，9h才降至1%，以后掘进期间发生响煤炮、喷孔现象严重。措施侧方上下方作用范围不够：此次突出孔洞位于巷道的上下隅角，表明措施孔未能将巷帮危险消除。2.1突出事故及其分析2.1.5另案例应急处置得当具体应急处置过程：8月23日零点班，放炮前掘进工作面瓦斯浓度0.32%，放炮撤人地点在15轨道下山五横贯口以上5m反向风门外1点21分拉炮，炮响后约1分钟，听到15051区段巷内又发出一声巨响，同时看到五横贯内一股黑烟冲出来，拉炮地点所有人员发现异常后立即撤到东轨道大巷安全地点。地面瓦斯监测站值班人员及时将15采区瓦斯异常情况向调度室汇报。调度员迅速向值班领导、矿长和总工程师汇报。矿领导决定：①从生产变电所切断东部采区所有电源，②调度室通知东部所有人员立即升井。2.2瓦斯爆炸事故及其分析2.2.1瓦斯爆炸事故简况：■瓦斯爆炸时间2004年10月20日22时40分。■瓦斯爆炸（火）源点在西大巷与11轨道石门交汇点附近的西大巷内，架线电机车取电弓与架线的电火花引发瓦斯爆炸。■瓦斯爆炸波及范围矿井西翼进风系统，13、15、11、21四个采区和矿井西翼回风系统。大平煤矿“10.20”瓦斯爆炸传播过程演示盖板托架取电弓残件主通讯电缆0.005.0010.0015.0020.0025.000100200300400500600700时间/min瓦斯浓度/%2.2瓦斯爆炸事故及其分析2.2.2瓦斯爆炸的原因：■局部通风设施管理混乱，２１岩石下山回风联络巷堆积物料，并有带有通风口的风墙,加大了突出瓦斯逆流，逆流到西大巷新鲜风流中的瓦斯达到爆炸浓度，由架线电机车取电弓与架线产生的电火花，引发了瓦斯爆炸。■瓦斯突出与瓦斯爆炸有31分钟的间隔时间，应急处置措施不当，没有按照事故应急预案要求，对瓦斯波及区域实施停电措施。■技术管理、安全责任不落实，重生产轻安全。2.2.3瓦斯爆炸事故的应急预案要点调度室1、向矿长、总工报告；2、向公司调度室报告，向救护队报警3、按《预案》召集有关人员矿长总工决定根据灾情和总工意见做出决策命令1、立即组织成立抢险救灾指挥部，指令各单位执行应变任务2、救护队迅速进入灾区侦查、抢救人员3、安全撤出灾区人员4、恢复通风系统，排除与控制有害气体5、灭火，灾区断电，防止再次爆炸意见1、提出建立井下基地地点和侦查路线2、恢复通风系统和抢救人员的措