大興礦“2007.12.25”瓦斯燃燒事故案例分析

大興礦“2007.12.25”瓦斯燃燒事故案例分析
　　　2007年12月25日21時(shí)21分，鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司大興煤礦SV711工作面上尾巷綜采支架后發(fā)生瓦斯燃燒事故，造成在附近作業(yè)的瓦斯檢查員張××臉部淺Ⅱ°燒傷，面積為1%。事故發(fā)生后，集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)立即趕赴大興煤礦，經(jīng)公司和礦領(lǐng)導(dǎo)共同研究采取向工作面灌水措施，將采煤工作面封閉。遼寧煤礦安全監(jiān)察局遼北監(jiān)察分局得知事故后趕赴大興煤礦了解事故情況，并督促措施落實(shí)。為認(rèn)真吸取事故教訓(xùn)，查明事故的真實(shí)原因，遼寧煤礦安全監(jiān)察局遼北監(jiān)察分局、鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司及大興煤礦共同組成“12.25”瓦斯燃燒事故原因調(diào)查組，對事故原因進(jìn)行認(rèn)真調(diào)查分析，并形成報(bào)告如下：
　　　一、SV711工作面基本情況
　　?。ㄒ唬┑刭|(zhì)情況
　　　SV711工作面走向長757米，傾斜長180米，工業(yè)儲(chǔ)量：77.57萬t，可采儲(chǔ)量：72.14萬t。
　　　工作面開采7-2煤層，四周未采動(dòng)。工作面上鄰近層為4-2層煤，現(xiàn)已大部分回采完，4-2煤層與7-2煤層間距58米左右；工作面下鄰近煤層8層煤，煤厚1.15米，未采動(dòng)。7-2煤層中或下部受火成巖侵入比較嚴(yán)重，平面范圍較大。由于火成巖的影響，在切眼附近煤層厚度變薄（僅為2～3米）且部分變質(zhì)為天然焦。
　　?。ǘ╅_采情況
　　　SV711工作面采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化采煤方法，自然垮落法管理頂板。于2007年10月20日開采，開采后，由于瓦斯涌出量較大，放慢了開采速度，圓班產(chǎn)量控制在3刀（每刀截深0.8m），截止到2007年12月25日工作面運(yùn)順推進(jìn)192.3米，回順推進(jìn)186.2米。
　　　（三）通風(fēng)情況
　　　SV711工作面通風(fēng)方式為“U”型通風(fēng)，工作面配風(fēng)量為2370m3/min，回順使用2臺(tái)2×30KW對旋風(fēng)機(jī)供風(fēng)稀釋回風(fēng)流瓦斯，回順風(fēng)量2950 m3/min；在回順距離工作面200米的位置安裝一臺(tái)引排風(fēng)機(jī)，正負(fù)壓端分別接設(shè)1趟骨架風(fēng)筒，抽排上隅角瓦斯；2臺(tái)2×30KW對旋式風(fēng)機(jī)均安設(shè)在運(yùn)輸中巷新鮮風(fēng)流處，接設(shè)2趟∮800mm柔性風(fēng)筒，其中第一趟風(fēng)筒末端距工作面煤壁5米，另一趟距工作面煤壁100米。另外工作面還布置外錯(cuò)式治理瓦斯、自然發(fā)火專用巷道，布置在7-2上煤層中，與回順平距15～27米、高差6～8米，采用正壓通風(fēng)。
　　　二、事故前防治瓦斯、自然發(fā)火主要措施
　　　（一）防治瓦斯措施
　　　SV711工作面瓦斯含量較大，除采取加大工作面供風(fēng)量措施外，還采取了地面永久抽放站抽放，井下移動(dòng)泵抽放，工作面抽放瓦斯純量34.54 m3/min，風(fēng)排瓦斯量17.7 m3/min，抽放率66%。為了加強(qiáng)瓦斯治理及防突防塵工作，采取了工作面注水措施，平均每班施工30個(gè)注水孔,共計(jì)打注水孔2596個(gè)，注水孔深8米，開孔位置在天然焦處或煤變質(zhì)嚴(yán)重區(qū)域?？傆?jì)注水11600m3。另外，工作面回順瓦斯?jié)舛扔傻V調(diào)度指揮中心人工控制在0.9%，因此回順瓦斯?jié)舛染?.0%以下，工作面、上隅角瓦斯?jié)舛仍?.5%以下。
　　　（二）防治自然發(fā)火措施
　　　為加強(qiáng)采煤工作面防治自然發(fā)火工作，利用運(yùn)順埋管、尾巷消火孔向采空區(qū)充填河沙，運(yùn)順每10米通過采空區(qū)埋管充填河沙一次，回順每30米通過外錯(cuò)式治理瓦斯、自然發(fā)火專用巷道的消火孔充填河沙一次。累計(jì)充填河沙3450m3；在南風(fēng)井地面安設(shè)兩臺(tái)ZA250-W-7.5制氮機(jī)，制氮能力2000m3/h,通過運(yùn)順埋管對采空區(qū)進(jìn)行注氮，向采空區(qū)注氮量在1800 m3/h以上；每天三班對工作面上隅角、回風(fēng)流、抽放鉆孔等取樣化驗(yàn)分析，平均每班30個(gè)取樣點(diǎn)，截止到事故前共取樣5960次；每圓班用絲袋裝碎貨砌筑擋風(fēng)墻對前后三角點(diǎn)封堵1次，工作面前端頭支架鋪網(wǎng)、鋪風(fēng)筒布，并進(jìn)行架后注沙充填，減少向采空區(qū)漏風(fēng)。
　　　12月25日9時(shí)取樣化驗(yàn)結(jié)果：SV711工作面回順風(fēng)流中一氧化碳濃度為0ppm，上隅角高頂一氧化碳濃度為0ppm，溫度為25℃，采空區(qū)束管一氧化碳濃度為25ppm，抽放鉆孔一氧化碳濃度最大為50ppm。
　　?。ㄈ┓乐瓮庖蚧馂?zāi)措施
　　　為防止外因火災(zāi)，采煤機(jī)噴霧正常使用，水壓充足，霧化效果好，噴嘴及時(shí)透通。工作面接設(shè)水管每20米出三通接設(shè)10米長∮10mm膠管，工作面采煤過程中，安排專人全程對采煤機(jī)滾筒、支架、煤壁、頂板澆水，并且?guī)r石段或有高頂、裂隙區(qū)域加大澆水量；嚴(yán)禁支架生拉硬拽，機(jī)尾兩組支架及回順超前支護(hù)替棚支架拉架時(shí)上方墊木拌和膠帶輸送機(jī)，防止產(chǎn)生摩擦火花；輸送機(jī)尾輪處設(shè)噴霧執(zhí)行先噴霧后開機(jī)；工作面中部、采煤機(jī)、前后端頭各備2個(gè)干粉滅火器，割煤時(shí)綜采隊(duì)專人手持滅火器跟機(jī)行走；另外加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備使用管理，所有電氣設(shè)備入井均經(jīng)過失爆檢查，各區(qū)隊(duì)電工每班進(jìn)行一次電氣設(shè)備的防失爆檢查，并有記錄；機(jī)電科圓班進(jìn)行一次系統(tǒng)的防失爆檢查，并有檢查記錄。
　　　三、事故經(jīng)過
　　　2007年12月25日四點(diǎn)班，綜采二隊(duì)劉金和小班16時(shí)接班，當(dāng)時(shí)瓦斯傳感器顯示：回風(fēng)瓦斯?jié)舛?.73%、工作面瓦斯?jié)舛?.6%、上隅角瓦斯?jié)舛?.76%，回風(fēng)一氧化碳傳感器濃度0PPm，溫度24℃，采煤機(jī)位于40#支架處，工作面距回順最近鉆場還剩1.6米左右，機(jī)尾安全出口寬度為1.5米，機(jī)尾124#支架與硬幫間距為0.9米，工作面支架狀態(tài)良好。當(dāng)班的工人、跟班干部、安監(jiān)人員、瓦檢員陸續(xù)進(jìn)入工作面。本班工作安排是：采煤機(jī)從40#支架往機(jī)尾割煤，機(jī)尾割一遍后往機(jī)頭再割一遍，最后返到機(jī)尾割兩遍，任務(wù)為兩刀煤。因白班通風(fēng)區(qū)向工作面前三角點(diǎn)充填河沙，接班時(shí)因工作面機(jī)頭水大，不能開氣，人員先進(jìn)行抽水，至17時(shí)30分開始生產(chǎn)。采煤機(jī)從40#支架往機(jī)尾割煤，大約18時(shí)30分割到121#支架時(shí)，采煤機(jī)頂?shù)陡畹诫[含在煤壁上方的一根抽放封孔鐵管（規(guī)格φ76mm），導(dǎo)致采煤機(jī)剪切軸斷，隨后現(xiàn)場人員更換剪切軸，19時(shí)30分采煤機(jī)降頂?shù)侗荛_抽放管將機(jī)尾一遍割完，端頭工閆木華拉完一遍架，采空區(qū)留有一米左右的空間。采煤機(jī)從機(jī)尾又返到機(jī)頭做了一遍頭，20時(shí)55分退到30#支架停氣閉鎖（采煤機(jī)、輸送機(jī)、支架全部處于停止?fàn)顟B(tài)），作業(yè)人員開始進(jìn)行清貨、灑水等標(biāo)準(zhǔn)化工作。采煤機(jī)跟機(jī)瓦檢員羅××在120#架內(nèi)寫記錄，張××在機(jī)尾砌封堵墻，21時(shí)21分，當(dāng)封堵墻砌到第四層時(shí)（約0.8米），張××就聽到采空區(qū)內(nèi)“咔嚓”一聲，隨后看到采空區(qū)底部串出一火球，將其沖個(gè)側(cè)倒（臉部被高溫火燎了一下，經(jīng)鐵煤集團(tuán)總醫(yī)院診斷為淺Ⅱ°燒傷，面積為1%，于2008年1月3日痊愈出院），當(dāng)他爬起來準(zhǔn)備找水管滅火時(shí)，看到機(jī)尾后三組支架距底板一米以下的位置有明火，但瞬間又熄滅了，隨后找到載波電話，大喊：“后三角點(diǎn)出事了，有明火，趕緊撤人”。正在控制臺(tái)匯報(bào)工作的安監(jiān)員朱××聽到后，馬上下令所有人員迅速撤出工作面，并立即向礦調(diào)度匯報(bào)，隨后所有人員分別從運(yùn)回順撤出。
　　　鐵煤集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)得知事故后，立即趕赴大興煤礦。為防止事故擴(kuò)大，并根據(jù)SV711工作面的自然條件，決定采區(qū)內(nèi)人員全部撤出，采取注水措施將工作面封閉。
　　　四、事故原因分析
　　　這是一起發(fā)生在工作面上隅角附近采空區(qū)內(nèi)的瓦斯燃燒事故，造成事故的火源可分為自然發(fā)火和外因火源，下面從內(nèi)因和外因兩個(gè)方面分別進(jìn)行分析。
　　?。ㄒ唬﹥?nèi)因火災(zāi)分析如下：
　　　1.從監(jiān)測數(shù)據(jù)及氣體取樣化驗(yàn)結(jié)果分析
　　　該工作面開采前在回順安設(shè)了1臺(tái)CO傳感器和1臺(tái)溫度傳感器，對回風(fēng)流CO濃度和溫度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，同時(shí)在回采過程中每天3班對上隅角、回風(fēng)流、抽放鉆孔進(jìn)行人工取樣化驗(yàn)分析，分析CO、C2H4、O2、CH4、CO2、N2、C2H2、C2H6各種氣體成分變化情況，現(xiàn)場瓦斯檢查員每班對所有取樣點(diǎn)的CO濃度和溫度進(jìn)行檢查和匯報(bào)。
　　　在事故發(fā)生前的較長時(shí)間，SV711工作面及采空區(qū)各種氣體一直處于較穩(wěn)定狀態(tài)，監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)及人工檢測數(shù)據(jù)沒有顯示出自然發(fā)火征兆。從12月25日白班氣體取樣化驗(yàn)分析結(jié)果是：抽放鉆孔CO濃度最大為50PPm，回順風(fēng)流CO濃度為0 PPm，上隅角高頂CO濃度為0PPm。所有取樣點(diǎn)取樣化驗(yàn)均沒出現(xiàn)乙烯（C2H4）和乙炔（C2H2）。這些取樣點(diǎn)完全反映了采空區(qū)淺部、深部、底部和上部所有范圍的氣體成分。
　　　根據(jù)撫順煤研所SV七層煤樣試驗(yàn)：C2H4是我礦自然發(fā)火的標(biāo)志性氣體，C2H4出現(xiàn)證明煤炭自燃溫度已經(jīng)達(dá)到109。C，也是煤炭加速氧化階段，SV711工作面回采過程中始終未出現(xiàn)C2H4,證明采空區(qū)內(nèi)煤炭處于氧化的初級階段，更不可能引燃瓦斯。同時(shí)與我礦其它幾個(gè)綜采工作面如SV712、SV419工作面的 CO情況進(jìn)行對比，這兩個(gè)工作面條件與SV711工作面相似又相鄰，回采時(shí)采空區(qū)CO產(chǎn)生量均大于SV711工作面，SV712工作面回采時(shí)采空區(qū)鉆孔CO濃度60～209 PPm，后三角點(diǎn)CO濃度50～136 PPm，SV419工作面回采時(shí)采空區(qū)鉆孔CO濃度110～308 PPm，后三角點(diǎn)CO濃度70～244 PPm，另外SV712、SV419工作面回采時(shí)并未采取采空區(qū)注氮、充填和注泥等防火措施，均未發(fā)生自然發(fā)火事故，而SV711工作面每小時(shí)注氮量在1800 m3/h以上，充填密度為17.96 m3/米。
　　　2．從溫度變化方面分析
　　　工作面上隅角人工檢查溫度始終在24～25。C，沒有掛汗等溫度升高現(xiàn)象。
　　　3．從人的直觀感覺上分析
　　　根據(jù)現(xiàn)場人員敘述平時(shí)及當(dāng)班沒有聞到異常氣味（如：煤油味、汽油味等）。
　　　4．從煤炭自燃所需時(shí)間上分析
　　　根據(jù)煤炭自燃機(jī)理，煤炭自燃過程中CO濃度有一個(gè)逐漸上升的過程，其變化應(yīng)在回順CO傳感器上有顯現(xiàn)，而25日事故發(fā)生前CO傳感器顯示數(shù)值沒有上升趨勢，12月25日21時(shí)21分事故發(fā)生后，回風(fēng)一氧化碳傳感器顯示濃度瞬間急劇上升，其值大于50PPm。
　　　鑒于以上分析，故可排除因自然發(fā)火引起瓦斯燃燒的可能。
　　?。ǘ┩庖蚧馂?zāi)分析如下：
　　　1.引燃瓦斯外因火源的分析
　　　能夠引起瓦斯燃燒的外因火源有多種，這里主要可能有機(jī)電檢修、機(jī)械摩擦、電氣失爆、采煤機(jī)割抽放封孔鐵管、靜電、采空區(qū)錨桿（索）、金屬網(wǎng)受力摩擦拉斷產(chǎn)生火花。
　　　（1）排除機(jī)電檢修和機(jī)械摩擦及電氣失爆產(chǎn)生火花的可能
　　　本班從20時(shí)55分工作面停氣，所有人員都在干零活，沒有人進(jìn)行機(jī)電設(shè)備檢修，也沒有人拆卸礦燈，采煤機(jī)、輸送機(jī)、支架都處于停止?fàn)顟B(tài)，由于嚴(yán)格執(zhí)行電氣失爆管理措施，沒有電氣失爆。
　　?。?）排除采煤機(jī)割抽放封孔鐵管產(chǎn)生火花引燃瓦斯的可能
　　?、購臅r(shí)間上分析
　　　采煤機(jī)割抽放鐵管的時(shí)間是18時(shí)30分，而瓦斯燃燒時(shí)間是21時(shí)21分，時(shí)間相隔2小時(shí)51分。并且在此期間回順CO傳感器顯示值和上隅角CO濃度檢測都沒有變化。
　　?、趶牟僮鞣椒ㄉ戏治?br /> 　　　在采煤機(jī)割機(jī)尾時(shí)，煤壁已經(jīng)提前注水和澆水、采煤機(jī)內(nèi)外噴霧都完好并正常使用，并有專人（曹剛）手持水管負(fù)責(zé)向采煤機(jī)滾筒上澆水，采煤機(jī)割管時(shí)現(xiàn)場人員沒有看到產(chǎn)生火花和瓦斯燃燒現(xiàn)象。
　　?、蹚幕夭蛇^程中采空區(qū)頂板冒落情況分析
　　　割管后采煤機(jī)將機(jī)尾做完，又從機(jī)尾割到機(jī)頭，然后退到30#支架，這期間工作面架子整體往前拉了一遍，采空區(qū)的頂板出現(xiàn)新的冒落前移，采空區(qū)內(nèi)的瓦斯?jié)舛葘㈦S之增大，如果采空區(qū)內(nèi)由于割管已產(chǎn)生明火，這種變化會(huì)使火源和瓦斯進(jìn)一步接觸，CO濃度會(huì)有變化或明顯升高。
　　?。?）排除靜電產(chǎn)生火花的可能
　　　井下產(chǎn)生靜電必須具備干燥、絕緣或高壓等條件，而井下作業(yè)人員沒有人穿化纖衣服，也沒有能產(chǎn)生靜電的材料，所以靜電產(chǎn)生火花的可能性較小。
　　?。?）由于采空區(qū)頂板下沉引起錨桿（索）的鎖具脫落和金屬網(wǎng)從受力變形到拉斷過程中摩擦產(chǎn)生的火花可能性最大。
　　　①火源位置分析
　　　調(diào)查現(xiàn)場第一證人張××證實(shí)，當(dāng)時(shí)先聽到機(jī)尾采空區(qū)“咔嚓”一聲，接著從硬幫側(cè)采空區(qū)內(nèi)竄出一團(tuán)火。“咔嚓”聲說明是采空區(qū)內(nèi)頂板下沉產(chǎn)生的斷裂聲，并且看到瓦斯燃燒出現(xiàn)在機(jī)尾后三組支架的下部，說明引起瓦斯燃燒的火點(diǎn)范圍在124#支架后附近，寬度在122#支架與硬幫之間的采空區(qū)底部。
　　?、诮饘僦ёo(hù)材料摩擦斷裂產(chǎn)生火花
　　　在錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)和金屬棚支護(hù)的巷道內(nèi)，從事井下工作的很多人都看見過在頂板壓力作用下，錨桿（索）的鎖具突然崩脫能夠產(chǎn)生火花，金屬網(wǎng)撕裂過程中鐵線之間相互摩擦產(chǎn)生火花，可縮性金屬棚梁、腿搭接處用于緊固的棚卡子斷裂及棚梁棚腿受力縮進(jìn)摩擦過程中均能產(chǎn)生火花。
　　　2．瓦斯來源分析
　　　在回采過程中，隨著支架的前移，頂板發(fā)生自然垮落，由于回順頂板有錨桿（索）和金屬網(wǎng)支護(hù)，拉架后錨桿（索）斷裂，懸臂的頂板緩慢下沉，下沉的巖石碎貨被金屬網(wǎng)兜住，在下幫和底板之間形成一個(gè)未冒落嚴(yán)的空間。本層瓦斯和7-2上分層瓦斯及下鄰近層8、9層（與7層煤的層間距為20/25米）煤的瓦斯，均涌入到采空區(qū)內(nèi)，除大部分瓦斯通過抽放系統(tǒng)抽出，剩余部分積聚在未冒落嚴(yán)的空間，造成該空間內(nèi)局部區(qū)域瓦斯?jié)舛冗_(dá)到了燃燒的界限。
　　　3.氧氣濃度分析
　　　事故前氣體化驗(yàn)分析，架后底部空間內(nèi)的氧氣濃度均在12%以上，具備瓦斯燃燒及爆炸的條件。
　　　五、防范措施的幾點(diǎn)建議
　　　根據(jù)對以上事故原因的分析，為了防止類似事故的再次發(fā)生，建議采取如下防范措施：
　　?。ㄒ唬┎粩?a href=http://cltuan.cn/wdyy/gzzj/ target=_blank class=infotextkey>總結(jié)行之有效的防治瓦斯及防治自然發(fā)火措施，進(jìn)一步加強(qiáng)對瓦斯治理及防治自然發(fā)火措施的探索，使之更加完善。
　　?。ǘ┮剿鞑擅汗ぷ髅婊仨槼爸ёo(hù)形式，從工藝、材料上加以改進(jìn)，避免金屬材料等容易產(chǎn)生摩擦火花的材料留在采空區(qū)。
　　?。ㄈ┽槍Υ笈d煤礦自然災(zāi)害十分嚴(yán)重的實(shí)際情況，應(yīng)聘請國內(nèi)資深專家對大興煤礦瓦斯治理、防突、防治自然發(fā)火及防治外因火災(zāi)進(jìn)行論證，提出可行性治理方案。
　　?。ㄋ模τ赟V711工作面的現(xiàn)有狀況，要嚴(yán)格落實(shí)已制定的安全技術(shù)措施，確保工作面封死閉嚴(yán)。工作面啟封時(shí)，必須符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，制定安全措施，經(jīng)審批后方可啟封。
　　?。ㄎ澹┮晟啤兜V井災(zāi)害預(yù)防和處理計(jì)劃》，并組織全員進(jìn)行培訓(xùn)，提高防災(zāi)抗災(zāi)意識。同時(shí)要加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備防爆、靜電、雜散電流等外因火源管理，加大檢查力度，消除事故隱患。
　　?。┮怀鲎ズ梅乐巫匀话l(fā)火工作，充分利用現(xiàn)有的注氮、注沙系統(tǒng)，加強(qiáng)對采空區(qū)預(yù)防性的防火工作，積極與科研院所進(jìn)行防治自然發(fā)火的研究，掌握自然發(fā)火規(guī)律，完善防治自然發(fā)火措施，進(jìn)一步加強(qiáng)對自然發(fā)火的監(jiān)控和氣體化驗(yàn)分析，隨時(shí)掌握井下自然發(fā)火動(dòng)態(tài)。