煤矿瓦斯爆炸典型案例分析及防治

瓦斯爆炸事故案例分析 （例1）
2005年2月14日阜新孙家湾煤矿海州 立井发生特别重大瓦斯爆炸事故，死 亡214人,受伤30人，其中重伤8人。
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煤矿瓦斯爆炸典型案例分析及防治
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主要内容
一、事故矿井基本情况 二、事故发生时间认定 三、爆源点的认定 四、事故类别认定 五、瓦斯来源分析 六、引爆火源分析 七、灾害波及范围分析 八、爆炸强度分析 九、事故结论 十、事故的技术层面的反思 十一、事故间接原因分析
– 冲击地压发生后11分发生瓦斯爆炸，考虑到瓦斯 从涌出点扩散至爆源点、达到爆炸界限的时间， 以及在该时间段内带电检修，则冲击地压与瓦斯 爆炸两者在时间上有因果关系。
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煤矿瓦斯爆炸典型案例分析及防治
•高瓦斯矿井采区无专用回风下山；
•采区进回风下山皆未贯穿整个采区；
•3316风巷掘进从3315皮带巷开口，
– （7）事故前爆源点附近未储存、使用炸药等其 它爆炸物品。
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• 五、瓦斯来源分析
1.冲击地压（矿震）造成3316外风道局部 区域瓦斯异常涌出并达到爆炸界限
• （1）从冲击地压监测报表及矿井安全监控系 统监测数据方面进行分析
– 据阜新市地震局提供的资料，2005年2月14日14 时49分38.6秒阜新市孙家湾矿区发生了震级为ML 2.7级冲击地压；
瓦 •致3315采面和3316风巷掘进都不是独立通风。 斯
爆
炸
造
成
•局部停
•5
的
风积聚瓦
6
遇
斯
难
人
•参与爆炸巷
员
道
分
•＞4%
布
•4 •爆点 •3 6
•2
3
•1
•冲击地压 •底鼓顶冒帮
•2
片大量涌瓦斯
•3
•9
5
•9
•2
•1
6
3
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• （2）冲击地压引起瓦斯异常涌出，冲击地压 发生时间和3316风道的36#监测点，3316外 风道53#监测点瓦斯浓度值的变化，在时间和 空间有对应关系：
– 2005年 ：计划150万t，1月已产15.5万t。 – 回采工艺：综合机械化放顶煤和炮采放顶煤开采 – 生产采区：331采区和242采区 – 通 风 系 统：两翼对角混合抽出式通风
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通 风 系 统 示 意 图
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•3108m3/min
•4957m3/min
进工作面积聚的瓦斯排出混合；
• 引爆火源：3316架子道内，距专用回风道8m的配
•
电点处，带电检修ZBZ-4.0M127V型照
•
明信号综合装置，接线腔内产生电火花。
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十、事故的技术层面的反思
为什么现代化国有重点矿会发生这样大的灾害？ 冲击地压 特大瓦斯爆炸，与大平矿事故类似， 应急救援能力弱，未能斩断原发性灾害向继发性灾害
煤矿瓦斯爆炸典型案例分析及防治
一、事故矿井基本情况
• 孙家湾煤矿隶属于阜新矿业（集团）公司，系原孙 家湾斜井和海州立井合并。
• 生产能力
– 2003年4月28日：孙家湾煤矿海州立井年设计能力150万 t（未经核定）
– 2004年 ：生产148.8万t，其中海州立井产95.1万t，孙 家湾斜井产53.7万t（04年8月后不产煤）。
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四、事故类别认定
• 事故类别：瓦斯爆炸事故
– （1）高瓦斯矿井。
– （2）造成的冲击波破坏现象十分明显。
– （3）有爆炸声及浓烟产生
– （4）有大量有毒有害气体产生
– （5）爆炸前有高浓度的瓦斯异常涌出，爆炸后 有残存瓦斯
– （6）灾区内未发现煤尘结焦现象，可排除煤尘 参与爆炸的可能。
– 3316外风道中水仓口至外风道掘进头； – 3316架子道； – 3316盲斜下山； – 331轨道下山中自盲斜下山巷口至3315风道口一段。
• 2.瓦斯源所在巷道的瓦斯浓度
– 3316架子道自专用回风道巷口以外一段巷道、331轨道 下山中自盲斜下山巷口至3315风道口一段中：3.98%
– 3316架子道自专用回风道巷口以里一段巷道：8.06%
• 结论： 3316外风道因冲击地压异常涌出瓦斯与3316风道工作面
排出的积聚瓦斯混合参与瓦斯爆炸。
• 冲击地压前爆源点瓦斯已超限，与冲击地压过程喷出瓦斯叠加达
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六、引爆火源分析
• 引爆瓦斯的火源：
-500m水平3316架子道内，距专用回风道8m处 的配电点ZBZ-4.0M127V型照明信号综合装置 接线腔内电火花。
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九、结论
• 事故类别：瓦斯爆炸事故
• 时 间：2005年2月14日15时01分
• 爆 源 点：-500 m水平 3316架子道内，距专用回风 道8m的配电点处；
• 瓦斯来源：3316外风道因冲击地压造成的异常涌出
•
的 大 量高 浓 度 瓦 斯 与 3316 风 道 停 工 掘
– KJ75型矿井瓦斯监测监控系统
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二、事故发生时间认定
• 事故发生时间：2005年2月14日15时01分 •主要依据：
-- 矿井安全监控系统监测信号中断时间为： 2005年2月14日15时01分。
-- 阜新地震台监测到的瓦斯爆炸震动波出现： 时间为2005年2月14日15时01分
– 242采区：部分巷道。
• 事故造成伤亡人员及破坏情况如图所示
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•高瓦斯矿井采区无专用回风下山；
•采区进回风下山皆未贯穿整个采区；
•3316风巷掘进从3315皮带巷开口，
瓦 •致3315采面和3316风巷掘进都不是独立通风。 斯
爆
炸
造
成
•局部停
Hale Waihona Puke Baidu
•5
的
风积聚瓦
转化的致灾链 1、 瓦斯源：冲击地压防治、瓦斯异常涌出源，预抽
措施失效： （延伸到突出、采空区、盲巷违规排放的瓦斯异常涌
出源控制）； 反思各矿出现瓦斯异常涌出防治与能否避免成灾。
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2、瓦斯异常涌出信息的及时获取、诊断和快 速响应失效
爆炸浓度瓦斯充满千米巷道达近十分钟未能发现 和采取应急措施；
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• 3.参与爆炸的总瓦斯量 ：246m3
• 4.爆炸前异常涌出的总瓦斯量 ：624m3
• 5.爆炸强度
– 相当于705kg TNT炸药爆炸效应，(1kg碳氢 化合物与空气混合的爆炸效应相当于4kg TNT 炸药，甲烷的密度0.716kg/Nm3,即1m3甲烷与 空气混合的爆炸效应相当于2.86kg TNT炸药)
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三、爆源点的认定
• 爆源点：-500m水平3316架子道内，距专用 回风道8m处的配电点
– 1.从冲击波造成的物体位移方向分析
• 井下只有3316架子道配电点爆炸，其冲击波传播方向 呈放射状
– 2.从3316架子道配电点处的火源迹象分析
• 有引爆火源的迹象（具体见火源分析）
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• 冲击地压致使3316外风道刮板运输机支起 煤矿瓦斯爆炸典型案例分析及防治
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•插图 冲击地压致使3316外风道底臌
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2. 3316风道有积聚瓦斯排出
– （1）3316风道工作面（37#甲烷 传感器）：14时40分监测信号恢 复 时 ， 瓦 斯 浓 度 为 2.09% 左 右 ； 14时47分开始下降，于14时52分 下降至0.3%。
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• （1）3316架子道配电点ZBZ-4.0M127V型照明信号综合装置上 方顶板，两排钢筋、锚杆托盘呈红锈色，有明显过火痕迹； 相邻钢筋没有相似痕迹。
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•(2) 3316架子道照 明信号综合装置 接线腔内有两个 接线端子的压紧 螺帽松动，一个 是接线腔内接地 端子，另一个是 一相动力电源线 接线端子，开关 在带电作业下电 缆扰动可产生电 火花。 • 接线腔没有盖 板。
6
遇
斯
难
人
•参与爆炸巷
员
道
分
•＞4%
布
•4 •爆点 •3 6
•2
3
•1
•冲击地压 •底鼓顶冒帮
•2
片大量涌瓦斯
•3
•9
5
•9
•2
•1
6
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•插图 爆炸对盲斜下山支护的破坏状况
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八、爆炸强度分析
• 1.参与爆炸的瓦斯源所在巷道
• （4）3316架子道配电点附近有10人遇难，并 发现两串钥匙和一个扳手，表明事故现场有人 作业。
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七、灾害波及范围分析
• 因冲击波和高温火焰的破坏范围：
– 331采区：3315工作面及其进回风巷、3316风 道、3316皮带道、331区轨道下山、331区运 煤下山、331区回风斜下、扫泥道、太上一皮 运煤道、四皮运煤道、-340 盲斜下山，水平大 巷；
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•接线腔内两个接线端子有剩余长约2～2.5cm
的二根铜芯丝，其端头圆滑有熔化迹象
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•插图 爆源点附近钻机控制手把煤尘附着状 况
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• （3）3316架子道配电点靠煤帮一侧附近发现 该照明信号综合装置接线腔盖板和一只附着其 上的螺丝，该螺丝中部弯曲120°内角、有扭丝 和丝扣拉伤痕迹；接线腔盖板防爆结合面侧固 定该螺丝的螺孔有明显压伤痕迹；接线腔防爆 结合面处，固定该螺丝的螺孔也有明显向外拉 伤凸起痕迹；表明接线腔内爆炸压力大于配电 点处环境压力。
•888m3/min
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• 安全基本状况
– 绝对瓦斯涌出量 ：23.01m3/min
– 相对瓦斯涌出量 ：13.7m3/t
– 331采区相对涌出量：7.27m3/t
– 矿井瓦斯等级
：高瓦斯矿井
– 煤尘爆炸指数
：40.88%
– 瓦斯抽放系统
： 3台移动抽放泵
– 抽放能力
：140m3/min
– （2）在3316风道工作面瓦斯下 降 的 同 时 ， 3316 风 道 回 风 （ 36# 甲烷传感器）于14时49分瓦斯浓 度达2.04%峰值，说明3316风道 工作面集聚瓦斯排出。
– （3）瓦斯排放时间与回风侧 3316 外 风 道 冲 击 地 压 发 生 时 间 （14时49分38秒）对应；
•242采区
•4705m3/min •2970m3/min
•187m3/min
•回孙家湾351m3/min
•886m3/min
•331采区
•578m3/min
•238m3/min •801m3/min
•2544m3/min
•2637m3/min
•孙家湾送833m3/min
•回孙家湾318m3/min
监测监控失效——不仅必须设置瓦斯监控系统，而 且必须注意系统功能的有效性及应用可靠性；
（1）瓦斯异常信息的获取（井下便携式仪器的重要作用、 监测点的正确布置、井上异常信息的处理）；
– ③据现场勘察，冲击地压导致的巷道底臌、冒顶、巷帮变 形发生3316外风道53#监测点前后。
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• （3）事故后，3316外风道仍有大量瓦 斯涌出。
• （4）从3316外风道处地质构造状况进 行分析：
3316风道外侧正处于一背斜转向斜的 构造地带，且3316架子道斜交于向斜 轴部。
煤矿瓦斯爆炸典型案例 分析及防治
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2020/11/21
煤矿瓦斯爆炸典型案例分析及防治
•主要内容
• 瓦斯爆炸事故案例及其分析 • 例1、 阜新孙家湾煤矿海州立井2005
年“2.14” 特别重大瓦斯爆炸事故
• 例2、鹤壁二矿2005年“10.3 ”特
别重大瓦斯爆炸事故
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煤矿瓦斯爆炸典型案例分析及防治
– ①事故前，3316风道回风的36#监测点在14时49分瓦斯浓 度为2%，已严重超限；3316外风道进风系其回风渗入新 风（ 53#监测点)，若无其他瓦斯，瓦斯浓度应低于36#监 测点瓦斯浓度；
– ②3316外风道进风53#监测点从14时50分20秒已超限的瓦 斯浓度1.29%，到14时52分29秒急剧增加至4%以上，表 明36#监测点与53#监测点之间因冲击地压有额外瓦斯源补 充，且补充速度极为迅速。