芦岭煤矿“5.13”瓦斯煤尘爆炸事故分析

芦岭煤矿芦岭煤矿 5 135 13 瓦斯煤尘爆炸事瓦斯煤尘爆炸事 故分析故分析 事故基本情况事故基本情况 2003 年 5 月 13 日 16 时 03 分 芦岭矿 104 采区发生瓦斯 煤尘爆炸事故 波及 1048 风巷 改造切眼 1048 机巷 开 切眼掘进工作面 变电所 1046 采煤工作面和 590 大巷 死 亡 86 人 受伤 28 人 5 月 16 日成立事故调查专家组 在国务院 淮北矿业集团 公司芦岭煤矿 5 13 事故调查组和技术组 的领导下 根据查明 爆炸原因 爆炸地点 火源和瓦斯源的要求 专家组 2 次深入 现场进行勘察 查阅了有关的资料 访问了有关人员 并且对 事故原因进行了认真的分析和研究 事故地点在 104 采区 位于矿井 水平中部 走向长 630m 倾斜宽 670m 剩余可采储量 180 万吨 当时该采区有 1 个回采工作面 2 个掘进工作面 1046 工作面为生产工作 面 面长 180m 2002 年 10 月 10 日投产 至 2003 年 5 月 13 日风巷剩余 160m 机巷剩余 168m 准备面为 1048 工作面 切眼于 5 月 6 日在距风巷上口 22m 处停止掘进 保持正常通风 12 日 13 日安排人员进行清理和链板机调整工作 1048 风 巷于 5 月 12 日掘到预定终止位置 与 1048 工作面切眼掘进 工作面迎头煤壁保持 22m 贯通距离 13 日早班清理 中班拆链 板机 迎头正常通风 起爆源的确认起爆源的确认 确认起爆源的条件有 3 个 即瓦斯条件 火源条件和破坏 特征 最后确认爆源点在 1048 风巷改造切眼以西 33 5m 处 打开接线腔上盖板的电磁启动器处 见图 1 爆炸力作用方向以该点为分界 主要标志物 在爆炸力作 用下插入工字钢棚支护间隙中的风筒残片呈东 西两向分布 爆炸源点处的电磁启动器直立 没有位移 该点有引爆火源 打开上盖的电磁启动器 并且其接线腔 内电源侧接线端子上悬着的一根电缆芯线橡胶绝缘炭化 有烧 后的熔胶痕迹 绝缘电木板残片上有烧痕 该点有瓦斯源 从 1046 采空区挤压冲出的瓦斯 与空气 混合 形成爆炸性气体 爆炸类型及传播范围爆炸类型及传播范围 104 采区发生的事故是瓦斯煤尘爆炸事故 在 1046 工 作面综采支架上发现大量煤尘集结现象 有煤尘参与爆炸的现 象 定性为瓦斯爆炸事故是显然的 由破坏特征确认 为了确定是否有煤尘参与爆炸过程 分别在现场取样进行 了实验分析 煤样分析结果表明 1048 风巷 挤压冲出瓦斯 孔洞 改造切眼等处煤尘没有参与爆炸 1046 采空区吹落在 孔洞中的煤粉没有燃烧的痕迹 表明老采空区内无火源 1046 回采工作面焦疤煤样的挥发成份由 33 降到 15 16 下降了 50 表明在该工作面局部地点有煤尘参与 爆炸 爆炸发生后 迅速传播到 1048 风巷 改造切眼 1048 机巷及开切眼掘进工作面 1046 采煤工作面和 590 大巷的一 段巷道 瓦斯源的认定瓦斯源的认定 这次事故的瓦斯 来源于 1046 回采工作面跳采前老采空 区所积存的瓦斯 由于 1046 回采工作面老采空区顶板的矿山 压力突然活动 使得在采空区形成矿山冲击 并使 1m 2m 厚 的小煤柱承受冲击 煤柱出现片帮 局部地域将小煤柱冲击破 坏 并使采空区积聚的瓦斯受到挤压 从煤柱破坏处冲出 与 风巷中的空气混合 形成爆炸性混合气体 遇到火源即形成瓦 斯爆炸 1048 风巷改造切眼以西 有 14 个通向 1046 采煤工作 面跳采前老采空区的孔洞 其中有 6 个孔洞具有明显的气流冲 出的痕迹 尤其是在爆源点附近的 12 号 11 号 10 号气流冲 出的痕迹特别明显 表现为在孔口周围有片帮 对面煤壁有冲 击痕迹和孔口下部有大量的堆积物 1046 采面上部 35m 处的高位抽放巷道瓦斯抽放浓度发生 明显变化 从 5 月 13 日 9 时 34 分开始 瓦斯抽放浓度由 31 9 逐 步增加 至 16 时 4 分增加到 34 6 到 16 时 30 分达到最大值 37 5 然后 在 16 时 36 分迅速下降至 17 3 16 时 54 分回升 至 20 4 从中反映出 事故发生前与事故发生时 1046 采 空区顶板有较为明显的活动 16 时 36 分 瓦斯浓度下降的原 因主要是爆炸后井下抽放管路局部出现破裂 空气漏入管中所 致 2002 年 12 月 26 日 1046 工作面跳采前老工作面收作 老采空区形成 12 月 28 日 1046 现工作面开始从新开切眼往 东回采 直至 2003 年 1 月 15 日 老空区顶板 35m 处的高位瓦 斯抽放巷道仍未发生明显变形 在 1046 工作面回采期间无明 显周期来压现象 顶板属于坚硬难冒类型 尽管在回采期间采 用过两次强行放顶 但未达到预期效果 1048 切眼掘进到距 离老采空区 24m 时 发生夹钻现象 表明压力大 直至发生顶板 断裂 使顶部煤层瓦斯卸压 卸压瓦斯进入抽放巷道 使抽出 的瓦斯浓度提高 在顶板突然断裂时 原处于卸压区的隔离小 煤柱也受到冲击破坏 采空区气体受到压缩 并从薄弱处形成 的孔洞冲出 进入 1048 风巷 事故前监测系统对瓦斯异常没有反映 而该区 7 个瓦斯浓 度传感器在事故前 3 小时内经过标定调校 性能是稳定的 通 过访问当事人也表明 监测系统和传感器的使用一直正常 因 此说明 产生爆炸的瓦斯是从采空区瞬间冲出 与风流中空气 迅速混合达到爆炸界限 因为传感器感应时间为 30s 55s 难 以检测到瞬间冲出的瓦斯 爆炸发生后 传感器和分站已遭破 坏 导致信号中断 爆炸火源的认定爆炸火源的认定 认定这次瓦斯爆炸引爆火源是 392 号电磁启动器引起的电 火 392 号电磁启动器上方顶板有冒落形成的空洞 冒落物将 启动器掩埋近半 启动器接线腔呈敞开状 即盖板仅剩 1 颗螺 钉 盖板以此螺钉为轴心转向一边 使接线腔敞开显露 现场 的 422 号电磁启动器状态与 392 号一样 接线腔紧固螺钉只剩 1 颗 但盖子与接线腔法兰有错缝 在爆炸压力下 翻倒 90 度 紧固螺钉在上 挂住盖子 没有敞开显露 腔内没有冒落物 当 392 号和 422 号电磁启动器的上级电源开关 即瓦斯 电闭锁 开关 供电时 392 号和 422 号的电源侧接线端子都是有电的 冒落物就有可能引起接线端子 相 间短路和接线端子接地 放电 引爆瓦斯 392 号的接线腔落有冒落物 接线腔电源侧的接线端子防 护绝缘电木盖板被砸碎 电木盖板残片与其固定小螺钉连着 该电木残片有烧糊的痕迹 392 号的接线腔有电源输入电缆 动力线 3 芯 电源转 接电缆 动力线 3 芯 和负载电缆 动力线 3 芯 电源侧接 线端子上悬着的 1 根电缆芯线橡胶绝缘炭化 有烧后的熔胶痕 迹 如果是其它火源引起瓦斯爆炸将橡胶绝缘炭化 那么所有 电缆都是在同一爆炸条件下 该接线腔内的 9 根电缆芯线 出 现有选择性的烧焦现象是不可能的 经过询问相关人员和查看监测数据原始资料了解到 2003 年 5 月 13 日中班对该区域瓦斯传感器进行了调校 调校时证明 至少在 15 时 07 分 40 秒之前 392 号和 422 号电磁启动器电源 侧接线端子是带电的 事故引起的反思事故引起的反思 1 老顶久不冒落 应引起高度重视 1406 工作面里段由于煤柱的存在 老顶坚硬 未出现明 显矿压显现 给人造成矿压不大的假象 实际是老顶久不冒落 随着采空面积的扩大 形成突然来压 往往造成强烈冲击 极 易引发恶性事故 因此 此时应引起高度重视 2 小煤柱送巷时 必须高度关注采空区矿压 瓦斯 水 火等活动 对保护层开采 或为了减少巷道掘进时的矿山压力影响 小煤柱送巷是有利的 但此时极易引发采空区瓦斯 水的卸入 以及矸石串入 采空区漏风引起煤炭自然发火等事故 尤其在 采空区矿压显现不充分时 因此 采用这种工艺 应及时监测 控制相关灾害的隐患 3 必须加强信息监测和智能分析技术的研究 实现瓦斯灾 害预警和应急控制 引起瓦斯灾害的因素很多 靠常规技术难以完全有效控制 瓦斯正常涌出时 由于可能出现局部通风量减少 风流方向改 变等现象 造成瓦斯局部积聚 引发瓦斯事故 瓦斯异常涌出 时 往往是因为不能事先了解瓦斯赋存条件 矿压显现条件 构造分布等 使得不能事先掌握瓦斯异常涌出的动向 也就难 以制定相应的紧急处置措施 导致事故的发生 因此 研究超 前掌握相关信息的手段以及相关信息变化可能导致结果的预测 技术 控制异常现象产生的措施 实现对瓦斯灾害的预警和应 急控制是非常必要的 4 尽快研制高反应速度的监控系统和传感器 瓦斯异常涌出和瓦斯突出时极易在极短时间造成高浓度瓦 斯积聚 现有传感器和监控系统无法满足及时反映 及时控制 断电的要求 因此 应尽快研发快速反应和控制的传感器和监 控系统技术 5 必须高度重视通风系统的可靠性以及抗灾能力的研究