細(xì)水煤礦特大瓦斯爆炸事故的處理與分析

2006/10/13 10:04:14

     2005年3月19日12時(shí)13分，朔州市平魯區(qū)白堂鄉(xiāng)細(xì)水煤礦發(fā)生與其爆炸事故，并波擊鄰近康家窯煤礦，造成72名礦工遇難。大同煤礦集團(tuán)公司礦山救護(hù)大隊(duì)共同完成了遇險(xiǎn)人員的搶救任務(wù)，并迅速恢復(fù)了礦井通風(fēng)系統(tǒng)，現(xiàn)就這起事故從事故處理進(jìn)行技術(shù)上的分析，以為今后類(lèi)似的事故救援提供參考。

    1 礦井概況

     細(xì)水煤礦隸屬朔州市平魯區(qū)，屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦。礦井位于朔州市平魯區(qū)南部約2.5km處，井田面積1.8408km²，地質(zhì)儲(chǔ)量27.72mt，可采儲(chǔ)量14.565mt。礦井始建于1993年，設(shè)計(jì)能力0.15Mt，2004年核定能力為0.186Mt/a。礦井采用斜井盤(pán)區(qū)開(kāi)拓方式，主斜井內(nèi)安裝有DX3-800/160型皮帶運(yùn)輸機(jī)1部，兼進(jìn)風(fēng)、運(yùn)煤、下料；副斜井回風(fēng)、行人。礦井主要開(kāi)采石炭二迭紀(jì)9^#近水平煤層，平均可采厚度8.5M。采煤方法為房柱式，采煤工藝為放炮落煤。

     礦井通風(fēng)方式為中央并列式，主通風(fēng)機(jī)工作方法為抽出式。礦井總回風(fēng)量為1456～1531m³/min。礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為0.09m³/min，相對(duì)涌出量為0.37m³/t，屬低瓦斯礦井。煤塵有爆炸危險(xiǎn)，自燃發(fā)火期為3個(gè)月，屬易自燃煤層（通風(fēng)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1）。

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     圖1 細(xì)水煤礦（康家窯礦）通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

    2 事故經(jīng)過(guò)

     細(xì)水煤礦事故前共有作業(yè)點(diǎn)10個(gè)，其中302盤(pán)區(qū)作業(yè)點(diǎn)7處，分別為：4^#、6^#、7^#、12^#、14^#、15^#采煤倉(cāng)和9^#掘進(jìn)倉(cāng)（見(jiàn)圖2）。303盤(pán)區(qū)有作業(yè)點(diǎn)4處，采煤倉(cāng)3處，掘進(jìn)倉(cāng)1處。事故當(dāng)班，細(xì)水煤礦入井56人，鄰近康家窯煤礦入井22人。根據(jù)安排，細(xì)水煤礦東翼工作面按照循環(huán)作業(yè)要求進(jìn)行放炮落煤。3月19日12時(shí)13分，一聲巨響，隨即主、副井井口均冒出黑煙，井口防爆門(mén)被催開(kāi)變形，礦井主扇停轉(zhuǎn)，主斜井井口皮帶房坍塌。同時(shí)鄰近的康家窯煤礦也有煙霧從井筒沖出。

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     巷道說(shuō)明：A－盤(pán)區(qū)巷道；B－盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷；C－302工作面運(yùn)輸巷；D－302工作面南回風(fēng)巷；E－302工作面北回風(fēng)卷

     工作面說(shuō)明：

     1、2、3－未采區(qū)，也未與302左回風(fēng)巷連通；4－掘進(jìn)50m就與5號(hào)峒室貫通，剩14m采完；5－采空區(qū)；6－剛開(kāi)采，沒(méi)有與302北回風(fēng)巷連通；7－剩約20m采完；8－采空區(qū)；9－正在掘進(jìn)工作面；10－只擴(kuò)了一茬幫，沒(méi)有與302右回風(fēng)巷貫通；11－2004年采空區(qū)；12－剩約20m采完；13－采空區(qū)；14－剩約20m采完與15回采峒單獨(dú)連通；15－剩8m采完。

     圖2 細(xì)水煤礦302工作面局部示意圖

    3 事故搶救經(jīng)過(guò)

     在接到事故召請(qǐng)后，朔州市礦山救護(hù)大隊(duì)立即出動(dòng)展開(kāi)救援進(jìn)行偵察，在進(jìn)風(fēng)斜井210m處發(fā)現(xiàn)井筒垮塌，人員無(wú)法入。回風(fēng)斜井CO濃度高達(dá)13000PPm，能見(jiàn)度僅2m，偵察受阻。在此情況下，決定集中力量通過(guò)康家窯煤礦進(jìn)行搶救。15時(shí)35分，同煤集團(tuán)礦山救護(hù)大隊(duì)派出兩個(gè)小隊(duì)，趕赴事故礦井增援。20時(shí)30分，朔州市救護(hù)大隊(duì)完成了對(duì)康家窯礦井下巷道的偵察，在西部邊界901運(yùn)輸大巷、90409、90306、90411工作面發(fā)現(xiàn)了19名遇難者，均為CO氣體中毒，尚有1名遇難者下落不明，巷道設(shè)施破壞不嚴(yán)重，從物體位移情況看，爆炸來(lái)自細(xì)水煤礦。

     由于細(xì)水煤礦的特殊情況指揮部決定，為保證救護(hù)過(guò)程人員的安全，盡快創(chuàng)造條件進(jìn)入細(xì)水煤礦井下實(shí)施救援。在確保災(zāi)區(qū)不再發(fā)生二次爆炸的前堤下，對(duì)細(xì)水煤礦實(shí)施反風(fēng)，解放細(xì)水煤礦回風(fēng)井筒及主要巷道。經(jīng)調(diào)查了解分析認(rèn)為：

     （1）細(xì)水煤礦和康家窯煤礦井下無(wú)火區(qū)，事故前未發(fā)生火災(zāi)，不存在火災(zāi)氣體連續(xù)爆炸的可能性；

     （2）從15時(shí)40分開(kāi)始每隔20分鐘，對(duì)細(xì)水煤礦回風(fēng)井口進(jìn)行一次氣體檢查，到22時(shí)CO氣體從4000PPm降為2800PPm，呈明顯下降趨勢(shì)。且細(xì)水煤礦和康家窯礦回風(fēng)井均未發(fā)現(xiàn)煙霧。因此，可以排除災(zāi)區(qū)內(nèi)有再生火源泉的可能性。

     21時(shí)，根據(jù)以上分析結(jié)果決定進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，即停止細(xì)水煤礦副井主扇運(yùn)轉(zhuǎn)，打開(kāi)井口防爆門(mén)，封閉康家窯礦進(jìn)風(fēng)井，康家窯礦回風(fēng)井主扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)，形成細(xì)水煤礦主、副井進(jìn)風(fēng)，康家窯礦回風(fēng)井回風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)。縮短窒息區(qū)，解放細(xì)水煤礦主、副井乃至所有井下巷道。同時(shí)，在康家窯回風(fēng)井定時(shí)觀測(cè)氣體變化情況（見(jiàn)表1）。

     表1 康家窯回風(fēng)井氣體變化情況

     見(jiàn)表

     調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)近10個(gè)小時(shí)后，觀察確認(rèn)井下無(wú)異常，救護(hù)隊(duì)員開(kāi)始入井，打風(fēng)帳，構(gòu)筑臨時(shí)木板密閉，解放井下巷道，尋找遇難人員。從20日7時(shí)30分開(kāi)始到24日凌晨5時(shí)此，在細(xì)水煤礦井下共找到遇難者51名，并搬運(yùn)出井。

     因康家窯煤礦尚有1名遇難者下落不明，25日，指揮部決定打開(kāi)康家窯煤礦進(jìn)風(fēng)井，形成“三進(jìn)一回”，即細(xì)水煤礦兩井筒及康家窯煤礦主井進(jìn)風(fēng)回風(fēng)井回風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)搜尋，在91410巷找到了第20個(gè)遇難者。之后，在對(duì)遇難人員重新核對(duì)的基礎(chǔ)上，救護(hù)隊(duì)再次對(duì)細(xì)水煤礦井下巷道偵察，在302盤(pán)區(qū)東翼工作面6^#采倉(cāng)堆積物下找到了最后1名遇難者（遇難人員分布見(jiàn)圖3）。

    4 事故原因分析

     通過(guò)對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)勘察，最后認(rèn)定爆源點(diǎn)位于302盤(pán)區(qū)東翼工作面4^#、5^#采煤倉(cāng)內(nèi)。由于細(xì)水煤礦通風(fēng)設(shè)施質(zhì)量低劣，風(fēng)流短路，且細(xì)水煤礦和康家窯煤礦貫通后，聚有高濃度瓦斯的4^#、5^#采煤倉(cāng)剛好位于細(xì)水煤礦和康家窯煤礦的角聯(lián)風(fēng)路上，放明炮產(chǎn)生火花引發(fā)瓦斯爆炸，同時(shí)從搶險(xiǎn)救災(zāi)過(guò)程中所搜索的及事后現(xiàn)場(chǎng)勘察情況看，巷道內(nèi)均未發(fā)現(xiàn)煤塵參與爆炸的特有產(chǎn)物-“粘焦”，故排除了煤塵爆炸因素。

    4.1 瓦斯積聚原因

     分析認(rèn)定，瓦斯來(lái)源于302盤(pán)區(qū)東翼工作面第4^#采煤倉(cāng)內(nèi)頂部及4^#、5^#煤倉(cāng)的采空區(qū)，第7^#采煤倉(cāng)和第8^#采煤子以及北回風(fēng)巷內(nèi)積存的瓦斯加劇了爆炸威力。具體分析如下：

     （1）2004年礦井瓦斯等級(jí)鑒定：細(xì)水煤礦絕對(duì)瓦斯涌出量為0.09m³/min，相對(duì)瓦斯涌出量為0.37m³/t，說(shuō)明礦井煤層內(nèi)含有瓦斯；

     （2）井下通風(fēng)設(shè)施質(zhì)量差，漏風(fēng)，風(fēng)流短路嚴(yán)重，局部通風(fēng)機(jī)部分拉循環(huán)風(fēng)，部分不運(yùn)轉(zhuǎn)，造成個(gè)別煤倉(cāng)長(zhǎng)期處于微風(fēng)、無(wú)風(fēng)或乏風(fēng)供給狀態(tài)從而形成瓦斯積聚；

     （3）細(xì)水煤礦與康家窯煤礦打通未進(jìn)行永久密閉，只采取放炮落頂煤自由封堵措施，封堵不嚴(yán)形成兩個(gè)礦井之間的主扇對(duì)302盤(pán)區(qū)東翼工作面角聯(lián)對(duì)拉，即所認(rèn)定的“爆源點(diǎn)”工作面處風(fēng)量、風(fēng)向不穩(wěn)定（如圖4）。

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圖3 細(xì)水煤礦（康家窯煤礦）遇難人員分布圖

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圖4 H形角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

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    4.2 爆源點(diǎn)確定

     根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，只有302盤(pán)區(qū)東翼工作面4^#、5^#采煤倉(cāng)內(nèi)破壞嚴(yán)重，設(shè)備損壞及移位嚴(yán)重，3位遇難人員重毒燒傷，肢體毀損，其余地點(diǎn)破壞程度一般，死者都屬一氧化碳中毒死亡。故認(rèn)定爆源點(diǎn)就是位于302盤(pán)區(qū)東翼工作面4^#、5^#采煤倉(cāng)內(nèi)。

    4.3 引爆火源確定

     由前分析認(rèn)定，爆源位于302盤(pán)區(qū)東翼工作面第4^#、5^#采煤倉(cāng)內(nèi)，根據(jù)有關(guān)記錄、現(xiàn)場(chǎng)勘察、質(zhì)詢有關(guān)人員，排除摩擦火花、自然火源、電火花、聲音吸煙因素。該礦井下放炮從不使用放炮泥充填，而是直接放明炮，火藥引爆后必然從炮眼中噴出火焰，引發(fā)瓦斯爆炸。

    4.4 災(zāi)害波及范圍分析

     由于采用房柱式采煤方法，采后形成寬為8～9m，高為8～10m的空間，302盤(pán)區(qū)東翼工作面第5^#倉(cāng)頂煤冒落后與北回風(fēng)巷貫通，第4^#倉(cāng)掘進(jìn)50m后又與第5^#倉(cāng)貫通，且回采后兩個(gè)倉(cāng)的采空區(qū)與北回風(fēng)巷形成暢通的大范圍的貫通通道，為爆波的傳播創(chuàng)造了有利條件。此外，北回風(fēng)巷內(nèi)無(wú)任何阻礙爆炸傳播的設(shè)施，是爆炸波迅速傳播的有利通道。101主運(yùn)輸大巷由于采用無(wú)腿棚支護(hù)，支護(hù)強(qiáng)度低，所以破壞程度相對(duì)嚴(yán)重。因此，第4^#倉(cāng)和第5^#倉(cāng)采空區(qū)爆炸波迅速通過(guò)采空區(qū)空間、北回風(fēng)巷向302盤(pán)區(qū)運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽、101主運(yùn)輸大巷、礦井總回風(fēng)巷和與康家窯連通的巷道傳播，波及細(xì)水煤礦及相信的康家窯煤礦全井。

    5 經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

    5.1 此次事故處理的成功經(jīng)驗(yàn)

     （1）及時(shí)成立了由救援機(jī)構(gòu)、安全管理部以及同煤集團(tuán)專(zhuān)家組成的事故搶救指揮部，統(tǒng)一進(jìn)行事故搶救方案制定、救災(zāi)隊(duì)伍調(diào)動(dòng)指揮，為事故搶救提供了強(qiáng)有力的組織保證和技術(shù)保證。

     （2）在對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，成功地運(yùn)用通風(fēng)技術(shù)手段，對(duì)細(xì)水煤礦實(shí)施反風(fēng)，縮短了窒息區(qū)，確保了救護(hù)隊(duì)的安全，為快速、有效搶救遇難人員奠定了基礎(chǔ)。首先，將細(xì)水煤礦和鄰近的康家窯煤礦兩個(gè)獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)看作一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行考慮，利用康家窯回風(fēng)井回風(fēng)，消除了兩個(gè)系統(tǒng)中間的角聯(lián)風(fēng)路，解放了細(xì)水煤礦的主要巷道；其次，通過(guò)對(duì)細(xì)水康家窯煤礦回風(fēng)風(fēng)流中CO氣體和煙霧進(jìn)行觀測(cè)，排除了災(zāi)區(qū)內(nèi)有再生火源的可能性，為實(shí)施反風(fēng)提供了依據(jù)；第三，在實(shí)施反風(fēng)后，對(duì)康家窯回風(fēng)風(fēng)流氣體進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，根據(jù)CO、CH₄氣體穩(wěn)定情況，決定派小隊(duì)進(jìn)入災(zāi)區(qū)的時(shí)間，使方案更加安全、穩(wěn)妥。

     （3）同煤集團(tuán)礦山救護(hù)大隊(duì)和朔州市所屬礦山救護(hù)隊(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)，相互支援、信息共享，保證了災(zāi)全過(guò)程的連續(xù)、統(tǒng)一、協(xié)調(diào)。

    5.2 此次事故處理的教訓(xùn)

     （1）事故礦井遇難人數(shù)和人員工作地點(diǎn)提供有出入，礦方技術(shù)資料不全，管理人員不了解現(xiàn)場(chǎng)情況，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的通病，給搶險(xiǎn)救災(zāi)工作帶來(lái)極大的困難。

     （2）救護(hù)隊(duì)在尋找遇難者時(shí)缺乏有效的搜尋手段，在偵察過(guò)的巷道，特別是堆積物下往往出現(xiàn)遇難者遺漏現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)手段和科技含量，提高事故搶救的有效性。

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