朱同功

(平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦，河南省平頂山市，467000)

吸附于煤層中裂隙和空隙中的瓦斯，當(dāng)受到采動卸壓作用的影響，靠近煤壁的煤體內(nèi)瞬間形成高動能的氣、煤顆?；旌象w突入采場內(nèi)，造成煤層嚴(yán)重的坍塌破壞，隨著開采深度的增加，煤與瓦斯突出成為威脅煤礦安全生產(chǎn)的嚴(yán)重自然災(zāi)害。2007—2016年期間全國發(fā)生各類瓦斯事故389起，死亡3307人，其中瓦斯突出150起，死亡人數(shù)1084人，分別占事故總數(shù)及死亡人數(shù)的39%和33%。關(guān)于突出事故發(fā)生后如何快速應(yīng)急處置和如何科學(xué)避災(zāi)、減少或杜絕人員傷亡，國內(nèi)外學(xué)者及工程技術(shù)人員做了大量研究。關(guān)維娟等基于煤與瓦斯突出防控“四道防線”理論，對突出預(yù)警管理、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急決策與救援技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究；周心權(quán)通過分析瓦斯突出實(shí)踐導(dǎo)致特別重大瓦斯爆炸事故的新特點(diǎn)，分析了我國煤礦在突發(fā)事件應(yīng)急處置方面存在的薄弱環(huán)節(jié)；為有效防治煤與瓦斯突出、瓦斯煤塵爆炸事故發(fā)生，張福旺提出了由“預(yù)測、預(yù)防、預(yù)警和應(yīng)急救援”組成的“四道防線”。本文以平煤股份十礦己15.16-24110切眼掘進(jìn)工作面發(fā)生的一起煤與瓦斯突出事故為研究對象，分析事故發(fā)生原因，啟動應(yīng)急預(yù)案快速應(yīng)急處置，成功營救出受困人員，避免了人員傷亡，揭示了突出事故應(yīng)急處置的特點(diǎn)，為大埋深突出礦井煤與瓦斯突出事故應(yīng)急救援方案的編制、執(zhí)行、科學(xué)救援提供了借鑒。

1 煤與瓦斯事故概況

1.1 事故發(fā)生地點(diǎn)概況

平煤股份十礦位于河南省平頂山煤田東部，主采戊組、己組煤層，煤種為主焦煤和1/3焦，均為突出煤層，屬煤與瓦斯突出礦井。發(fā)生煤與瓦斯事故的己15.16-24110工作面位于己四采區(qū)東翼第二區(qū)段，如圖1所示，該區(qū)段工作面標(biāo)高-610 ～ -683 m，機(jī)巷切眼位置標(biāo)高-655 m，埋深930 m。區(qū)段最大原始瓦斯壓力3.0 MPa，最大原始瓦斯含量20 m3/t。工作面設(shè)計(jì)包括機(jī)巷、底抽巷和偏外風(fēng)巷，提前施工區(qū)域鉆孔抽采掩護(hù)機(jī)巷掘進(jìn)。發(fā)生突出前機(jī)巷、偏外風(fēng)巷已施工完畢；切眼設(shè)計(jì)長度260 m，煤層厚度3.0～4.5 m，設(shè)計(jì)斷面為4.0 m×3.0 m(寬×高)，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)，采用2×30 kW對旋風(fēng)機(jī)、?1 m風(fēng)筒供風(fēng)，供風(fēng)量450 m3/min。

圖1 己15.16-24110工作面布置示意圖

平煤股份十礦己15.16-24110工作面切眼采用掛耳抽放掩護(hù)掘進(jìn)，每隔30 m施工一個(gè)掛耳鉆場，鉆場內(nèi)布置兩排、共8個(gè)孔深40 m、?75 mm的鉆孔，控制切眼兩幫4 m范圍、前方40 m范圍煤體，鉆孔施工后允許進(jìn)尺30 m，保留10 m超前距。切眼掘進(jìn)時(shí)執(zhí)行局部設(shè)計(jì)4排深10 m、?89 mm的鉆孔，每排7個(gè)，共計(jì)28個(gè)鉆孔，控制巷道兩幫4 m范圍。鉆孔施工后采用鉆孔瓦斯涌出初速度q、鉆屑量S雙指標(biāo)進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(臨界值分別為4 L/min和6 kg/m)，預(yù)測不超標(biāo)允許進(jìn)尺5 m，保留3 m超前距。工作面切眼瓦斯抽放鉆孔布置如圖2所示。

圖2 平煤十礦己15.16-24110切眼瓦斯抽放鉆孔布置示意圖

2 事故經(jīng)過及應(yīng)急處置措施

2.1 事故發(fā)生過程

2007年3月2日零點(diǎn)班至次日四點(diǎn)班共計(jì)施工鉆孔34個(gè)，其中6#、7#、14#鉆孔打鉆時(shí)出現(xiàn)噴孔、響煤炮等異常，共補(bǔ)孔6個(gè)，當(dāng)班進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測最大q值2.51 L/min，最大S值3.5 kg/m，均未超標(biāo)，允許進(jìn)尺5 m。3月3日四點(diǎn)時(shí)掘進(jìn)工作面出現(xiàn)壓力顯現(xiàn)，超前支護(hù)設(shè)施出現(xiàn)較為明顯的變形，并采取補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。隨后實(shí)施12個(gè)深0.8 m爆破孔，爆破前人員全部撤至避難硐室，于19∶52起爆，爆破后隨即聽到連續(xù)煤炮、避難硐室內(nèi)照明燈突然熄滅，判斷發(fā)生煤與瓦斯突出，突出地點(diǎn)如圖3所示，避難硐室內(nèi)被困的9名人員打開壓風(fēng)實(shí)施自救，并向調(diào)度室匯報(bào)。

圖3 己15.16-24110切眼突出孔洞及煤堆積情況示意圖

2.2 應(yīng)急處置

調(diào)度室接到匯報(bào)后，結(jié)合瓦斯監(jiān)控中心甲烷傳感器數(shù)據(jù)，判定發(fā)生了煤與瓦斯突出事故，立即啟動應(yīng)急預(yù)案。成立了以礦長為組長的應(yīng)急指揮部，組織救護(hù)隊(duì)員快速到事故地點(diǎn)附近待命，并通知采區(qū)除被困人員外所有生產(chǎn)人員沿軌道和輸送機(jī)下山兩個(gè)進(jìn)風(fēng)巷撤離。

應(yīng)急救援指揮部按應(yīng)急預(yù)案指導(dǎo)意見，首先，與井下受困人員保持不間斷電話聯(lián)系，穩(wěn)定受困人員情緒，密切關(guān)注災(zāi)害區(qū)域及硐室內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓雀鞣N異常信息，清點(diǎn)己四采區(qū)入井人數(shù)，確保應(yīng)撤離人員全部撤出災(zāi)害地點(diǎn)。隨后，核查采區(qū)斷電情況，確保應(yīng)斷電源全部斷開，監(jiān)測切眼及機(jī)巷瓦斯傳感器變化情況，確定最佳救援時(shí)機(jī)；從現(xiàn)場受困人員反饋連續(xù)1 h災(zāi)害區(qū)域沒有異常響聲、機(jī)巷回風(fēng)流瓦斯?jié)舛确€(wěn)定下降等信息綜合研判后，22時(shí)47分指揮部下達(dá)指令，指派救護(hù)隊(duì)員10人進(jìn)入避難硐室指導(dǎo)受困人員佩戴好自救器，于23時(shí)57分護(hù)送受困人員安全撤離至車場風(fēng)門外，受困人員全部安全撤出。最后，指揮部召開會議，上報(bào)救援組織及傷亡情況，現(xiàn)場應(yīng)急救援結(jié)束。

此次煤與瓦斯突出事故突出煤量385 t，涌出瓦斯21760 m3，巷道內(nèi)最高瓦斯?jié)舛?7%，突出煤量堆積造成32 m巷道堆滿，18.5 m堆積半巷。掘進(jìn)頭右側(cè)頂板巖石冒落高1 m、長3.5 m、寬6 m，右前方采面?zhèn)瘸霈F(xiàn)深2 m、長3.5 m的孔洞。

3 事故原因及處置情況分析

3.1 事故時(shí)間效應(yīng)分析

夜間井下作業(yè)工人由于疲勞導(dǎo)致安全防范意識松懈，工作能力下降，容易發(fā)生瓦斯突出事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)2010-2015年期間全國共發(fā)生瓦斯突出事故76起，造成死亡人數(shù)602人，其中不同時(shí)間段事故發(fā)生次數(shù)及死亡人數(shù)所占比例如圖4所示，在0∶00～4∶00和20∶00～24∶00時(shí)間段發(fā)生事故次數(shù)和死亡人數(shù)較高。

圖4 2010-2015年不同時(shí)間段瓦斯突出事故及死亡人數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

平煤股份十礦采用三班制的生產(chǎn)制度，在事故發(fā)生前一天1∶30～3∶30的時(shí)間段內(nèi)，6#、7#、14#鉆孔出現(xiàn)噴孔、響煤炮等瓦斯突出預(yù)兆現(xiàn)象，事故發(fā)生當(dāng)日4時(shí)掘進(jìn)工作面又出現(xiàn)壓力異常顯現(xiàn)，僅僅進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)措施，兩次較為明顯的突出事故前兆都發(fā)生在0∶00～4∶00的時(shí)間段內(nèi)，為瓦斯突出事故埋下隱患。因此，礦方應(yīng)加強(qiáng)凌晨及換班前后1～2 h等井下工人容易松懈時(shí)間段組織相關(guān)職能單位加強(qiáng)排查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置事故隱患。

3.2 事故中人員不安全行為分析

據(jù)美國學(xué)者Heinrich對數(shù)萬件傷害事故的原因分析后得出的結(jié)論顯示，88%的事故是由于人的不安全行為引起的。同時(shí)，2000-2009年我國煤礦發(fā)生的201起重特大瓦斯爆炸事故中，大部分事故是由于瓦斯防治不當(dāng)、礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)欠缺、井下爆破不當(dāng)?shù)炔话踩袨樵斐傻?，其中主要的不安全行為統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5所示，其中瓦斯防治措施不到位明顯是導(dǎo)致瓦斯事故的主要原因。

圖5 導(dǎo)致瓦斯事故不安全行為統(tǒng)計(jì)圖

(1)結(jié)合本文中平煤股份十礦所發(fā)生的瓦斯突出事故中第一次出現(xiàn)的鉆孔噴孔、響煤炮等為典型的瓦斯突出預(yù)兆現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)沒有引起工人及現(xiàn)場工程技術(shù)人員的足夠重視；第二次掘進(jìn)工作面又出現(xiàn)了異常來壓現(xiàn)象，超前支護(hù)設(shè)施出現(xiàn)明顯變形，根據(jù)瓦斯突出機(jī)理可判斷此時(shí)已經(jīng)與煤體瓦斯活動劇烈區(qū)域非常接近，應(yīng)立即采取預(yù)防瓦斯突出的相關(guān)措施，但現(xiàn)場僅僅進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)加固措施，仍然沒有考慮到瓦斯突出風(fēng)險(xiǎn)的存在。不安全行為已經(jīng)成為煤礦事故的潛在風(fēng)險(xiǎn)，時(shí)刻威脅安全生產(chǎn)，而降低不安全行為頻數(shù)需要提高煤礦從業(yè)人員對安全生產(chǎn)知識的學(xué)習(xí)和掌握，可通過加強(qiáng)安全培訓(xùn)力度，在井下工人中形成良好的安全知識學(xué)習(xí)氛圍，從而達(dá)到減少不安全行為頻數(shù)的目的。

(2)區(qū)域瓦斯治理不到位。平煤股份十礦采取順層鉆孔掛耳抽放進(jìn)行區(qū)域治理，鉆孔施工完后即在局部措施掩護(hù)下掘進(jìn)，但預(yù)抽的時(shí)間不足、區(qū)域治理不達(dá)標(biāo)，突出煤層上山施工增加了突出危險(xiǎn)性。

3.3 應(yīng)急處置情況分析

(1)各部門應(yīng)急處置及時(shí)、果斷，為救援創(chuàng)造了條件。調(diào)度室結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場電話匯報(bào)判定發(fā)生煤與瓦斯突出事故，在應(yīng)急救援指揮部未成立前及時(shí)通知撤人、停電、清點(diǎn)人數(shù)，最大限度減少了事態(tài)惡化，為應(yīng)急救援贏得了寶貴時(shí)間。

(2)指揮部應(yīng)急處置緊張有序，避免了事態(tài)惡化。在做好受災(zāi)采區(qū)人員有序撤離的同時(shí)，第一時(shí)間與受困人員保持電話聯(lián)系，穩(wěn)定其情緒，杜絕了受困人員情緒失控，為安全撤離奠定了基礎(chǔ)。

(3)多元信息綜合分析確保安全脫困的正確決策。指揮部全程跟蹤、分析突出區(qū)域內(nèi)有害氣體變化情況、不間斷電話了解受災(zāi)區(qū)域附近各種異響和異常情況、受困人員精神狀況、救援人員準(zhǔn)備情況等。利用多元信息綜合分析確定最佳營救時(shí)機(jī)快速應(yīng)急營救。

(4)職工日常應(yīng)急演練成果得到檢驗(yàn)。所有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)工作面開工之前施工單位均進(jìn)行1～2次煤與瓦斯突出事故應(yīng)急演練，模擬發(fā)生突出后快速自救避災(zāi)。本次突出事故受困人員能準(zhǔn)確判斷出發(fā)生了突出事故、保持情緒穩(wěn)定，在救護(hù)隊(duì)員指揮下安全、有序撤出，日常的應(yīng)急演練效果得到了檢驗(yàn)。

4 結(jié)論和建議

(1)多元信息耦合分析煤層突出危險(xiǎn)性。及時(shí)收集工作面出現(xiàn)的噴孔、響煤炮、夾鉆、塌孔等異常信息；分析、掌握近一時(shí)期內(nèi)工作面瓦斯變化情況；了解爆破或割煤期間瓦斯增長情況；掌握現(xiàn)場煤巖層變化情況、頂?shù)装逋暾闆r、片幫情況等。利用多元信息綜合分析相互驗(yàn)證存在危險(xiǎn)時(shí)必須先停止施工，查清原因、采取針對性措施后方可復(fù)工。

(2)突出危險(xiǎn)工作面施工人員應(yīng)定期組織進(jìn)行煤與瓦斯突出應(yīng)急演練，熟知突出預(yù)兆、應(yīng)急預(yù)案流程和井下避災(zāi)路線，做到事故發(fā)生后應(yīng)急處置有條不紊，提升職工防突自救能力和責(zé)任。

(3)應(yīng)急處置過程應(yīng)在多元信息分析基礎(chǔ)上精準(zhǔn)決策，選準(zhǔn)最佳應(yīng)急時(shí)間節(jié)點(diǎn)后果斷行動，保障安全、快速營救受困人員。

(4)增設(shè)安全監(jiān)控系統(tǒng)中心站值班室，并與礦生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)度室緊密聯(lián)系，生產(chǎn)調(diào)度及時(shí)處理安全監(jiān)控系統(tǒng)反映的安全隱患，一旦發(fā)現(xiàn)井下瓦斯超限，鉆孔、壓力顯現(xiàn)異常等情況及時(shí)采取相應(yīng)安全措施。