特大型煤與瓦斯突出事故發(fā)生條件及防范措施

?2002年4月7日前，蘆嶺煤礦共發(fā)生煤與瓦斯突出14起，突出總煤量僅為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，而且是在石門前方有11．2 m巖柱的條件下發(fā)生的，這在我國尚屬首次。因此，對這次事故的發(fā)生條件、發(fā)生原因、經(jīng)驗教訓(xùn)以及防范措施進(jìn)行分析，對防止類似事故的發(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8．2 km，傾斜寬3．6 km，面積29．5 km2，設(shè)計生產(chǎn)能力為1 500kt/a。從1988年起，對礦井進(jìn)行改擴(kuò)建，改擴(kuò)建后年設(shè)計生產(chǎn)能力為2 400 kt?a，2001年實現(xiàn)擴(kuò)建達(dá)產(chǎn)，實際生產(chǎn)能力為2 460kt／a。
??? 礦井開拓方式為立井石門開拓，分3個水平，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年礦井絕對瓦斯涌出量129．25 m3／min，相對瓦斯涌出量31．49m3／t，礦井總進(jìn)風(fēng)量13 000m3／ min。
礦井開采煤層有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煤平巷，采用斜上山與煤層的運輸巷、回風(fēng)巷聯(lián)絡(luò)。10層煤平均厚度2．1m，獨立布置。

2? 事故區(qū)域概況

??? 發(fā)生事故的Ⅱ81采區(qū)走向長1 100 m，傾向?qū)?550m，開采標(biāo)高下限為—590 m。采區(qū)可采儲量為 9 000 kt，采區(qū)共有2個采煤面、6個掘進(jìn)面(煤巷4個，巖巷2個)，設(shè)計生產(chǎn)能力為500 kt/a。在采區(qū)中部9煤底板布置有人行、運輸、軌道3條上山(見圖1)，采區(qū)上山與區(qū)段巖石集中巷間通過石門聯(lián)接。采區(qū)沿傾斜方向劃分為4個區(qū)段。事故發(fā)生時，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)實測煤層瓦斯壓力為2．41—2．70MPa，按壓力梯度預(yù)測，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30個，鉆孔295個，連孔抽放283個鉆孔。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

??? 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，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，放炮后測定C1厶濃度為：工作面0．20％? ，回風(fēng)流0．26％。4月6日零點班(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人在車場卸石子，1人看工具及充電。零點班人行下口風(fēng)門時，發(fā)現(xiàn)風(fēng)門有異常扇動，隨即撤出；驗收員在做炮泥時發(fā)現(xiàn)1股煙霧涌出；也隨即撤離； 2名在石門卸碴子的工人同時跟著撤離現(xiàn)場。跟班的1位區(qū)隊工會主席在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)過石門變電所時，發(fā)現(xiàn)該處煤塵較大，能見度很低，他將工人帶至副井下口向礦調(diào)度匯報后又只身返回，發(fā)現(xiàn)石門變電所段已被煤巖堵塞。此時，因風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，高濃度瓦斯已波及Ⅱ81和Ⅱ82 2個采區(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，這次突出煤巖量總計10 500 t，突出瓦斯量為938．2 km³；填堵全巷道總長度796 m，堆積煤厚超過200 mm以上巷道34m(見圖1)；拋出50kg以上的巖塊達(dá)100多塊，其中重量超過5 t的有2塊：尺寸分別為2．15mX0．8mXl．35m和2．1mX0．8mXl．5?m.
??? 由于突出強度大，瓦斯逆流往東沖毀Ⅱ818車場3道正反向風(fēng)門，進(jìn)入Ⅱ81軌道上山及Ⅱ81運輸上山，然后彼及整個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，逆流至Ⅱ81返煤下山，進(jìn)入301皮帶機巷和Ⅱ82返煤皮帶巷，至Ⅱ 82一區(qū)段皮帶機巷，波及Ⅱ822—2工作面及8413的隊里驗收員于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臺鑿巖機正在打下部鉆眼。
??? 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。