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一起钻孔瓦斯喷出事故

来源:233网校 2009年3月16日

    某矿在施工回采巷道轨道顺槽的过程中,发生一起比较严重的钻孔间歇性瓦斯喷出事故(以下简称喷孔),并伴有大量的水、煤泥的喷出,喷出点附近瓦斯达到6%以上。这次喷孔事故,累计喷出瓦斯约1000m3,水及煤泥约200m3,严重影响了安全生产。

    现场情况

     地质条件

     综采工作面,所开采煤层为煤与瓦斯突出煤层,瓦斯含量8m3/t。煤层直接顶板为泥岩、含炭泥及0.8 m薄煤层组成的复合顶板,煤层底板为泥岩。

     该工作面避开了2个逆断层Fs1 (落差H=0~10 m)和Fs2 (落差H=0~5m) Fs1与轨道顺槽斜交,把安全工程师站点加入收藏夹2断层均未曾揭露过,属封闭性逆断层。

     施工情况

     轨道顺槽沿煤层顶板施工,综合机械化掘进,巷道支护主要采用锚索网支护,构造复杂地点(断层、顶板破碎带等处)采用钢性U型棚支护,随着巷道的施工,巷道距离Fs1断层越来越近,矿压显现愈加明显,煤层顶板比较破碎,强底低,稳定性差,在距离设计切眼位置还有100 m时,巷道支护由原来的锚索网改为U型钢棚支护。由于开采煤层为双突煤层,巷道采用边抽边掘的方式掘进,每个小循环工作面迎头施工卸压钻孔8个,孔深40m,允许进尺30m;每进尺60m(2个小循环)后,巷道两帮施工顺煤层钻场,钻场内各施工顺层钻孔3个,孔深≥60m(迎头卸压钻孔仍为8个,孔深40m不变)。

     事故原因

    直接原因

    巷道开掘后,随着顶板下沉逐渐出现滴淋水现象,表明顶板的位移以及地下水的运动,巷道的变形、应力的重新分布、岩层的位移导致断层的活化是喷孔发生的主要原因。因为断层的活化是一个渐变的过程,所以出现滞后喷孔。

     间接原因

     为了最大限度地回收煤炭资源,合理布置工作面,尽可能延长顺槽长度,顺槽施工到设计位置后,采用钻探对Fs1断层进行控制和验证,施工卸压钻孔8个。巷道继续向前施工60m(其间施工1茬卸压钻孔,全部正常)后,专门施工2个探压(断层)孔,与巷道夹角均为30°,两孔施工中,钻孔内排出的煤渣比较潮湿(钻进中使用压风排渣,该顺槽施工钻孔时排出的煤渣始终比较潮湿),孔内无明显异常现象。2004年10月29日夜班20时,B孔先开始涌水,水呈稀泥浆状,紧接着出现喷孔,大量瓦斯气体携带着煤屑(块)、水泥浆以及少量岩石碎块从孔内喷射而出,最远达10多米,并且发出巨大的响声,导致工作面迎头及整个千米巷道回风流CH4浓度超限。由于间歇性喷孔,巷道内瓦斯浓度不稳定,且时常超限,夜班人员全部撤出停止生产。30日早班人员到达现场后,发现迎头20m全部被煤泥水淤积,最大水深达1.2 m,B孔仍有少量清水往外流出(水量<0.5m3/h)。清理现场后,恢复生产。31日17时,该孔再次出现大规模喷孔,至20时,共发生7次.喷出物超过第一阶段。11月1日早班在清理现场过程中发生最后1次轻微喷孔。喷孔结束后,孔内水流(<0.5m3/h)清澈,水温29℃.经检测水质为HCO3-CL-K+Na型,为煤系砂岩水。为保证安全生产,后期在停头位置又施工若干探放水(瓦斯)钻孔,均未发生喷孔现象,只放出极少量的水。

     事故教训

     从井下打钻资料分析, Fs1为逆断层,该断层实际平面位置略向南移。随着巷道的施工,巷道距离Fs1越来越近,且位于断层面的下方,顶板的下沉及底鼓,导致断层下盘岩层沿断层面发生滑移,断层活化,原始封闭性断层逐步演变为强性断层。断层面两侧岩石裂隙和含水层中封存的离压水、瓦斯以及煤层中的瓦斯(上盘煤层以及13-2、14、15层煤瓦斯等),开始沿断层面(带)运移聚集,穿过断层面的钻孔为其提供了良好卸压通道。当钻孔周围的岩体强度承受不了水和瓦斯的压力时,便沿钻孔喷出。在喷孔的过程中,水和瓦斯携带的固体(煤岩块)以及垮孔,容易造成钻孔暂时性堵塞,从而出现间歇性喷孔。

     预防措施

     1. 在断层情况比较清楚可靠的情况下,最好的预防措施是按有关规程规定留设足够断层保安煤柱,不要击捅“马蜂窝”。

     2. 如果要对断层必须面进行钻探验证和控制,应首先进行瓦斯引排或抽放。

     3. 当巷道要穿过此类断层时,应实施打钻引排或抽放措施,在确认无喷孔危险或喷孔危险消除后,方可施工巷道,并制定巷道过断层安全措施。钻孔施工完毕后应及时进行封孔(是否全孔封闭可根据断层煤柱的多少而定);打钻施工措施中,尤其是安全防护措施必须认真编制和落实,当在钻进过程中出现喷孔时,千万不得取出钻杆,并严禁转动钻杆。

     考试大注册安全工程师

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