瓦斯是煤矿最严重的危害。煤矿所发生的重特大事故中绝大多数是瓦斯爆炸事故。历年来, 煤矿重特大瓦斯爆炸事故的起数和死亡人数每年均占全国的80 %左右。
众所周知, 引起瓦斯爆炸的三要素是足够量的瓦斯、足够量的空气和引爆火源。三要素中足够量的瓦斯应该是最重要的因素。井下作业场所瓦斯达不到爆炸浓度, 再有足够的空气和引爆火源也不会引起爆炸。所以,讨论煤矿井下作业场所的瓦斯爆炸, 首先应该讨论作业场所瓦斯的积聚。
笔者在多次参加煤矿重特大瓦斯事故的调查和分析过程中体会到, 造成煤矿井下作业场所瓦斯积聚和超限的原因和条件是非常复杂的, 不是仅通过通风管理和瓦斯监控就能够解决的。作业场所的瓦斯积聚不但与周边地质构造和瓦斯地质状况有关, 同时与所在采区的巷道布置、巷道状况,作业场所所处的工作状态,开采工艺的变化和调整,甚至矿井的开拓部署和采煤方法的变革等, 都有着密切的联系。造成煤矿井下作业场所的瓦斯积聚具有其多元性和复杂性。把安全工程师站点加入收藏夹
某国有重点煤矿1994 年一采煤工作面发生过一起特大瓦斯爆炸事故。该工作面开采的15 号煤层, 煤厚9 米, 倾角8 度,为高沼气煤层。该矿属煤与瓦斯突出危险矿井。该区的15 号第一分层刚刚采过, 现采煤工作面沿底板使用单体液压支柱绞接顶梁, 利用放顶煤的方法开采上部煤炭。分析该工作面瓦斯积聚和超限的原因, 归结于积聚在采空区的瓦斯涌入工作面及通风管理混乱是一个方面, 必须充分考虑到当时工作面所处的特定情况:
（1）事故前工作面自开切眼起始仰采了12 米,事故时工作面恰好到达变为正倾斜开采的拐点位置, 处于采空区的斜上方, 整个采空区的瓦斯会向工作面空间汇集, 成为采场内瓦斯的重要（2） 采用单体液压支柱和绞结顶梁配合的非正规的方式进行放顶煤开采,瓦斯难于控制,安全又无保证;
（3）工作面上出口10 米向下左右的位置上有一个断层, 将下部有突出危险的18 号煤层抬起, 局部暴露在工作面,为18 号层的瓦斯大量涌入采场创造了条件;
（4）当班为采煤班, 采一趟帮后拉平底板,不但增加了工作面的瓦斯量,而且揭露了有瓦斯突出危险的煤层。
某地方煤矿(系高沼气有突出危险矿井) 采煤工作面发生了一起特大瓦斯爆炸事故。爆点通常应在工作面的上隅角, 但在现场实际勘察时发现爆点在工作面入风侧的运输顺槽外部溜煤眼口上方, 从正常的瓦斯涌出量和瓦斯积聚条件都无法解释。因此, 进一步分析该工作面所处的特定情况:
1．该工作面所采煤层一般厚度在7～8 米, 而工作面运输顺槽溜煤眼正处在地质构造带, 煤层变厚为20 米, 且无支护;
2．发生事故时顺槽溜煤眼距工作面开采位置约30 米左右,正处在工作面超前应力增加区的影响范围内;
3．当班为准备班, 刚刚放完顶, 工作面和工作面前方的地应力正在变化过程中, 溜煤眼内壁煤体和溜煤眼附近地应力的平衡状态受到冲击。经再次赴现场探查, 在溜煤眼内壁发现了一条长114 米、宽017 米的瓦斯喷出口,证实了上述特定情况的影响,确认: 工作面入风一侧溜煤眼口附近具备瓦斯积聚达到爆炸极限的条件。
通过上述实例说明, 煤矿井下形成瓦斯积聚的条件和因素是复杂的, 多元的。从矿井开拓部署到采区巷道布置,从采煤方法的确定到采掘工艺流程的调整, 从通风、防灭火管理到生产安排、煤料运输和巷道的维护, 无不与井下作业场所的瓦斯积聚有着密切的关系。要控制瓦斯积聚,减少瓦斯事故,加强通风管理, 被动的监控和报警是必要的, 但是从多方面分析造成煤矿井下瓦斯积聚的条件,寻求解决的途径,是摆在每个煤矿安全工作者面前的重大课题,
必须密切协作, 综合治理。笔者认为应该从以下几个主要方面进行考虑:
1．煤矿开采技术上的重大改革和应用, 必须充分研究解决矿井的瓦斯问题。要通力合作, 改变那种专业研究单位分兵把守, 各自攻关和局部不考虑条件盲目推广的状况。一项新的技术, 不仅在经济上合理、技术上可行,还必须组织有关安全方面的专家和人员进行充分的论证, 无十分把握不能实施。如无煤柱开采对降低巷道掘进率、提高煤炭资源回收率起到重要作用, 但给矿井通风管理、风流控制、采空区管理及防灭火造成极大困难,采空区范围大,不安全因素增加, 提高了发生灾变的机率。一旦发生事故,作业场所的人员难以生还,抢险人员又面临着二次和多次爆炸的威胁,给抢救工作带来困难。同样, 综采放顶煤开采方法的应用应该有其特定条件,不考虑限定条件盲目推广引发特大事故的教训,已够深刻的了。
2．在提出矿井或水平开拓部署和采区设计时在考虑技术经济指标的同时, 必须充分考虑有关部门提供的可靠的区域内局部地质构造、瓦斯赋存、瓦斯抽放以及其他的诸多因素和资料, 做到系统不但合理、简洁,而且安全、可靠,并确保一旦发生灾害能够将其控制在最小范围内,为安全开采打下牢固的基础。
3．把日常的矿井生产地质和测量工作摆在重要位置, 随时记录作业场所内地质、构造以及可能引起瓦斯活动的各种微小变化, 并结合周边的地质情况提出准确的地质资料, 为编制工作面作业规程、提出安全措施和现场指挥生产提供可靠依据。
4．现场组织生产、工艺安排和技术管理的失误往往是引发事故的导火索。随着开采活动的移动, 作业场所周围的地质和围岩情况、地应力分布和巷道状况、生产系统和通风网络等也在发生变化。现场管理人员必须及时掌握各种报考变化, 尽量避免各种变化的加剧和叠加,减少诱发瓦斯涌出的外部条件。
5．加强通风管理是预防瓦斯事故的重要措施,但通风问题绝不只是通风部门的责任。从上述可以看出,矿井开拓部署、开采方法、采区设计、地质测量、巷道及机电设备维护等都对矿井和作业场所瓦斯管理产生影响,不容忽视和淡化,现场组织生产必须综合考虑,协调指挥。
6．管好、用好控制和监测瓦斯行之有效的技术、方法和仪器、装备,加强对瓦斯的监控。
煤矿井下作业场所瓦斯积聚的条件是极其复杂的,但只要我们从科研设计到现场管理各个环节都切实充分予以重视,针对生产实际情况采取措施,进行综合预防,煤矿瓦斯事故是可以得到控制的。
