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鹤岗矿区煤与瓦斯突出的特点及控制

第四章鹤岗矿区煤与瓦斯突出的特点及控制

鹤岗矿区自1975年开始，至2011年12月末，已发生19次煤与瓦斯突出，其中：

益新矿8次、南山矿5次、兴安矿4次、兴山矿1次、峻德矿1次。

各次突出简要情况如下表：

鹤岗分公司煤与瓦斯突出情况统计表

编

号

矿别

突出地点

突出时间

煤层特征

巷

道

类

别

标

高

（m）

垂

深

（m）

强

度

（T）

瓦

斯

量

㎡

伤

亡

情

况

地质构造

突出预兆

层

别

倾

角

（°）

厚

度

（m）

硬

度

1

益新

三水平零石门皮带运输巷4石门

1975、5、23

22

岩上山33度

-75

366

408

6726

无

断层附近及采区下巷煤柱内采动压力集中带

工作面有轰轰隆隆响声

2

益新

C扩区后组大巷21层探煤上山

1978、1、1

21

35

4

岩上山35度

-27

318

27

1380

无

处于断层附近破碎带内

顶板掉渣，抽顶

3

益新

三水平暗井六层一段

1978、4、5

30

26

8

岩上山35度

-96

387

350

7325

工业广场煤柱压力集中带

4

益新

三水平暗井六层二段

1980、1、9

30

26

8

岩上山

-143

434

183

7467

无

同上

场子头有片帮，掉渣现象

5

益新

三水平北翼石门大巷

1980、5、19

21

25

4

石门

-250

541

37

270

无

处于两斜交正断层之间

有炸帮，掉渣现象

6

益新

大五层剃头区总机道七川

1983、4、5

30

22

8

35度上山

揭煤

-79

372

228

1521

无

处于断层带内

有放炮声，压力增大掉渣，片帮，抽顶

鹤岗分公司煤与瓦斯突出情况统计表

编

号

矿别

突出地点

突出时间

煤层特征

巷

道

类

别

标

高

（m）

垂

深

（m）

强

度

（T）

瓦

斯

量

㎡

伤

亡

情

况

地质构造

突出预兆

层

别

倾

角

（°）

厚

度

（m）

硬

度

7

益新

三水平零石门C区29层四段流煤川

1996、1、17

29

20

4

流煤上山

35度

-195

495

196

338

无

处于逆断层附近

有掉渣现象

8

益新

二水平楼下区18层探煤川

2001、1、2

18

22

13

煤上山

35度

-11

311

120

1640

无

处于反斜逆断层附近

有掉渣现象

9

兴安

三水平南四、五层一区探断层巷

2002年7月22日

18

22

12.8

中

岩石

上山

-290

538

35

600

无

场子头见断层

无

10

兴安

三水平南四、五层一区三段石门

2002年8月18日

17

28

11.6

中

岩平巷

-290

538

10

800

无

无

11

兴安

四水平中部一段机道石门

2002年11月25日

22

0.35

岩平巷

-384

632

15

1550

无

场头见断层见煤

场头上部有

轰轰响声

12

兴安

四水平南一石门

2004年9月11日

17-2

岩平巷

-500

754

56

3997

无

构造不清，场头见煤

无

鹤岗分公司煤与瓦斯突出情况统计表

编

号

矿别

突出地点

突出时间

煤层特征

巷

道

类

别

标

高

（m）

垂

深

（m）

强

度

（T）

瓦

斯

量

㎡

伤

亡

情

况

地质构造

突出预兆

层

别

倾

角

（°）

厚

度

（m）

硬

度

13

南山

西二区-110总机道

1983年7月18日

18号层

20

20

0.8

平巷

-110

430

627

11830

死亡

1人

过南14#断层

炮后瓦斯增大

14

南山

西二区15号层四段溜子道

1997年11月20日

18号层

18

18

0.8

平巷

-132

452

5

840

无

过南14#断层

炮后瓦斯增大

15

南山

西二区18-2层四号面外块入风上山

2002年6月1日

18号层

9

9

0.8

上山

-121

441

78.4

1971.6

无

有一节理面

无

16

南山

西二区18-2号层四段里块撤架子道

2003年12月21日

18号层

14

11

0.8

上山

-166.8

477

145

405

无

过断层

瓦斯增大

17

南山

西二区18-2号层四段里块撤架子道

2003年12月25日

18号层

14

11

0.8

上山

-166.8

477

120

768

无

过断层

瓦斯增大

18

兴山

三水平南二石门后组15层探煤巷

2009.11.21

15

10～17

5～13

平巷

-90

445

3089

10万以上

108

误揭煤层，火山岩出入

无

19

峻德

峻德三水平中央水仓1号仓

2010-4-27

30

30

5

下坡

-500

737

385

7584

无

误揭煤层和断层

无

4.1实例分析

案例一新兴煤矿11.21岩巷掘进突出事故案例

一、事故名称：

新兴煤矿11.21岩巷掘进突出事故

二、事故时间：

2009年11月21日1时36分

三、事故地点：

三水平南二石门15层探煤巷113岩掘工作面

四、伤亡情况：

死亡108人，伤65人

五、事故经过：

2009年11月21日1时36分，三水平南二石门15层探煤巷113工作面发生特大岩、煤与瓦斯突出，突出瓦斯量16.63万m3、煤量1123m3、岩石1975m3。

突出的瓦斯发生爆炸，事故造成108人死亡，65人受伤，这是一起特别重大岩、煤与瓦斯突出事故。

新兴矿矿井设计能力120万t/a，核定生产能力145万t/a，核定通风能力180万t/a，矿井开拓方式为皮带斜井多水平集中大巷分区石门开拓，矿井通风方式为中央与对角混合式，通风方法压入式，矿井设有主扇4台，南北两翼各2台，矿井主扇风量12606米3/分。

矿井总排风量11952米3/分，矿井有效风量11991米3，矿井有效风量率96%，南翼主扇风压2626帕、北翼主扇风压2352帕。

为高瓦斯矿井，2009年绝对瓦斯涌出量19.97米3/分，相对瓦斯涌出量7.98米3/吨，矿井主要分六个区，二水平一石门区、二水平三石门区、二水平四石门区、三水平一石门区、三水平二石门区、三水平北部区。

有生产水平2个（二水平标高±0米、三水平标高-100米，地面标高+302米）。

采掘工作面31个，其中采煤7个、煤掘16个、岩掘8个。

113岩巷掘进工作面于2009年2月15日进组施工三水平南二石门15层探煤道，设计340m,事故前已经施工完成215m，工作面风量175m3/min，瓦斯浓度0.12%，场子头全岩。

2009年11月21日1时36分，矿调度室监测到113工作面瓦斯报警，浓度6.13%，当班调度立即向值班矿领导汇报。

1时40分，16号掘进（南二石门182-2层边界）瓦检员报告工作面瓦斯超限，浓度2.89%，正在组织撤人。

1时50分，有瓦检员汇报三水平大巷瓦斯超限，矿领导判断是井下风流发生逆向，立即决定切断三水平电源，组织全矿所有作业人员撤离。

同时，通知救护队协助检查井下瓦斯来源。

2时18分，救护队赶到钢带机入井口时，井口内发生瓦斯爆炸，钢带机入口冒落无法入井，立即按指示赶到北部人车井入井探查灾害情况。

矿调度室向分公司报告矿井发生爆炸事故，接到报告后，2时50分，分公司有关领导先后赶到矿调度室，指挥开展救灾工作。

经探查，确定113岩巷掘进工作面发生岩、煤、瓦斯突出事故，并导致瓦斯爆炸。

瓦斯突出地点113场子受灾严重，进入220m以后全部被冒落的岩石和突出的煤粉堵严，煤粉突出长度540米（最厚已经堆满巷道、最薄也达靴子高），场子风筒全部被突出冲击波抛至大巷处，出口处被多辆矿车等杂物堆满。

事故造成三水平南二石门15层探煤道113队遇难9人，三水平南二石门区遇难19人，二段钢带机遇难7人，二水平三石门区域遇难5人，二水平循环车场与八剖面大巷遇难6人，二水平北大巷区域遇难13人，二水平四石门区遇难41人，皮带井一段钢带机区域遇难8人。

六、这起突出事故的特点

（一）突出能量巨大，破坏性强。

1、突出现场情况

①在探煤巷工作面迎头50m范围内的20多辆矿车（1.5t矿车）被突出能量冲到三水平南二石门与探煤巷交叉口附近（约为280m），许多矿车被拧成麻花形、变形严重（见图4）。

②距三水平南二石门与探煤巷交叉口外25m的三水平南大巷内的局部通风机，方向原来是向里并向探煤巷供风，风筒被突出气流破坏，残余风筒方向背向局部通风机（图5）。

③突出瓦斯逆流距离较远，突出瓦斯沿三水平南大巷经三水平二段钢带机巷进入二水平北大巷。

④突出孔洞处最小岩柱厚度达到10m,突出岩石量2148t、占突出煤岩量的56%，最大岩石尺寸为3.6×3.0×2.6m3。

2、突出煤岩分布情况，突出煤岩主要分布在三水平南二石门15层探煤巷（堆积长度278m），其次在三水平南二石门内（堆积长度34m），在三水平南二石门15层探煤巷回风配巷内有少量堆积（堆积长度5m）。

突出煤岩在三水平南二石门15层探煤巷内的堆积分布描述如下：

①距工作面迎头11m范围内，巷道基本被大块岩石堆满，堆积高度约3.8m，最大岩块直径达到2.0m，岩性以火成岩为主。

②距工作面迎头11m至121m范围内，巷道内堆积物主要为岩石，堆积高度波浪形逐渐减少，最大堆积高度为2.9m，最小堆积高度1.6m，岩性以火成岩为主。

③距工作面迎头121m至278m范围内，巷道内堆积物主要为煤，堆积分布呈两头高、中间低，堆积高度为1.2～1.6m，在巷道交叉口由于矿车阻挡、堆积物较厚，突出煤呈煤粉末状。

④突出煤粉在三水平南二石门内的堆积距离为34m，堆积高度为0.9～1.8m、在巷道拐弯处堆积较厚。

⑤突出煤粉在三水平南二石门15层探煤巷回风配巷内堆积长度5m，堆积高度为0.3～1.5m。

突出煤岩量共计3845t，其中煤量1697t、占突出煤岩量的44%，岩石量2148t、占突出煤岩量的56%。

（二）突出瓦斯量大、逆流强度大，波及范围广，最远距离达1800m。

通过分析，突出瓦斯主要通过南翼3个回风井（南1#付井、南2#付井和皮带井）排出，回风量按7000m3/min计算；突出时间为11月21日1时36分、瓦斯爆炸时间为11月21日2时18分，参考监控系统数据取突出时回风瓦斯浓度10%；经13小时后回风瓦斯浓度恢复到突出前的正常水平0.2%;突出瓦斯按负指数规律衰减，估算总突出瓦斯量为16.63万m3，其中从突出发生到瓦斯爆炸期间的42min内突出瓦斯量为2.93万m3。

1、突出瓦斯逆流路线

①三水平南二石门15层探煤巷（113岩掘回风三水平南二石门15层探煤巷25A2传感器1:

36:

28报警）→三水平南大巷→三水平二段钢带机巷→二水平北大巷（1102回风二水平三石门30层材料道32A2传感器1:

52:

15报警，浓度1.46%）。

②三水平南二石门15层探煤巷（113岩掘回风三水平南二石门15层探煤巷25A2传感器1:

36:

28报警）→三水平南大巷→三水平南一石门（三水平南一石门采区内所有传感器从1:

40:

53起陆续开始全部报警）。

③三水平南二石门15层探煤巷（113岩掘回风三水平南二石门15层探煤巷25A2传感器1:

36:

28报警）→三水平南大巷→三水平北部区大巷（三水平北部区采煤五队装煤站43A1传感器1:

42:

42报警）。

2、突出瓦斯波及区域

①三水平南二石门15层探煤巷口→三水平南二石门→三水平南二石门采区所有的采掘工作面（三水平南二石门采区内所有传感器从1:

36:

51起陆续开始全部报警）→三水平南二石门配风巷→三水平-80配风巷（部分经该采区内的回风道→二水平五石门及配风巷）→二水平八剖面配风巷→南1#付井（南2#付井）→地面。

②三水平南大巷→三水平南一石门→三水平南二石门采区所有的采掘工作面（三水平南一石门采区内所有传感器从1:

40:

53起陆续开始全部报警）→三水平南一石门配风巷（部分经二水平五石门及配风巷）→二水平八剖面配风巷→南1#付井（南2#付井）→地面。

③二水平北大巷→二水平八剖面大巷→皮带井→地面。

④二水平北大巷→二水平八剖面大巷→二水平八剖面配风巷→南1#付井（南2#付井）→地面。

⑤二水平北大巷→零水平四石门→零水平四石门30分层工作面区域（采煤三队泵站9A6传感器2:

13:

25报警）→零水平四石门配风巷→二水平八剖面配风巷→南1#付井（南2#付井）→地面。

⑥三水平北部区大巷→三水平北部区采掘区域（该区域内传感器从1:

42:

47起陆续开始全部报警）→三水平-60回风巷→北付井（部分经边界付井）→地面。

⑦二水平北大巷→二水平八剖面配风巷→二水平三石门（118岩掘工作面±0三石门材料道29A5传感器1:

52:

29报警）→二水平三石门配风巷→→边界付井→地面。

七、事故直接原因

113工作面岩巷掘进过程中发生岩、煤与瓦斯突出，大量瓦斯逆流造成二水平大巷瓦斯超限达到爆炸浓度，二水平循环车场架线产生明火，引爆瓦斯。

八、事故根本原因

1、对煤岩与瓦斯突出事故认识不足。

新兴矿是高瓦斯矿井，生产过程中没有认识到有突出危险性，没有采取防突安全措施。

2、113工作面地质情况不详，地质勘探和探瓦斯钻孔没有施工，没有对煤层位置做出准确判断，没有及时发现瓦斯动力现象。

113工作面制定有前探钻措施，9月24日审批完，9月25日钻机搬到位，由于矿二水平一石门30层需要进行打钻放水，9月27日将该钻机调走，从9月27日至11月21日突出，该面没有进行打钻工作。

3、在矿井救灾过程中，未采取全矿井断电措施，造成次生瓦斯爆炸事故。

发生突出时间是21日1时36分，发生瓦斯爆炸时间是2时18分，从发生突出到爆炸间隔42分钟，救灾过程中对二水平大巷及钢带机没有采取断电措施，如果全矿井断电，杜绝了瓦斯爆炸事故，这起事故死亡人数会降为28人（窒息死亡的113队9人和南二石门区19人。

九、吸取事故教训

1、认真贯彻落实《防治煤与瓦斯突出规定》。

2、采取先探后掘措施，无论突出矿井和高瓦斯矿井都要采取超前钻孔，长钻孔施工长度不少于100m，探煤层位置、探清地质构造、瓦斯量，测定钻孔压力防止误揭煤。

3、应急预案和救灾计划的编制要有针对性，并对应急预案进行演练。

4、上齐上全安全监测瓦斯、CO等各类传感器，突出矿井、高瓦斯矿井入风侧设置瓦斯传感器，加强系统的调试和维护，保证系统可靠，做到瓦斯超限报警断电功能灵敏可靠。

5、消灭剃头下山开采。

6、健全矿井防灾抗灾六大避险系统，在矿井井底、水平、采区入风侧、突出区域建立避难硐室。

7、开展煤层突出危险性鉴定和煤层参数测定，准确判定煤层突出危险性。

8、坚决做到先抽后采。

一是加大瓦斯预抽工作力度，从设计上制定年度预抽瓦斯计划，用瓦斯抽采消除突出危险。

二是对具备开采解放层条件的块段，要从设计入手，按程序首先开采解放层。

三是石门揭煤必须做到先抽瓦斯后揭煤。

图4三水平南二石门15层探煤巷口外风筒反向照片

图5三水平南二石门15层探煤巷口外风筒反向照片

案例二峻德矿041工作面煤与瓦斯突出事故

一、事故名称：

峻德矿4.27煤与瓦斯突出事故

二、事故发生时间：

2010年4月27日9时14分

三、事故发生地点：

峻德煤矿三水平中央1号水仓041工作面

四、事故经过：

2010年4月27日9时14分矿建施工的峻德矿三水平中央水仓炮后发生突出，突出煤量385立方米，瓦斯7584立方米，没有人员伤亡。

中央水仓总设计工程量942米（1号、2仓水仓合计），标高为-500m，地面标高235m，距地表垂深735m。

二号仓已施工完毕，现施工1号仓，水仓设计掘进断面11.2平方米，开门施工15.9米后变坡，坡度-20度，长度10.7米。

该面设FBDNO6.0/2×15kw对旋风机，供风距离220m，工作面风量224m3/min。

4月24日，041队进组施工1号水仓；4月26日，水仓已施工16米，工作面全岩。

4月27日新一班，在工作面前进方向打1个4m深的超前探眼后，没有发现异常情况，又将工作面炮眼打完。

探眼、炮眼均未见煤及异常，瓦检员检查探眼CH40.3%，工作面CH40.1%，回风CH40.1%。

27日8时50分，大班装药后开始放炮，第一炮放掏槽，炮后瓦检员商梦俊检查炮后工作面CH40.2%，回风CH40.2%；掏槽放完后，人员进入工作面进行敲帮问顶工作，然后开始连两帮辅助眼炮，接放炮母线，班长安排撤人、设警戒，9：

10～9：

12分，放第二炮。

放完炮后，瓦检员商孟俊和队长黄庆祝和刘洪宇、段友桥三人从警戒点向工作面方向走，距中央水仓口约25米时，听到巷道内有连续轰隆声（约二三声），人员随身携带便携开始报警。

再往前走，距中央水仓口10米时，煤尘太大，人员睁不开眼睛，发生了煤与瓦斯突出。

瓦检员商梦俊和队长黄庆祝带领人员迅速撤至三水平变电所处新鲜风流中，同时通知三水平各掘进队停电、撤人，人员大约9：

40～9：

50撤至入风井皮带井井底，三水平所有人员陆续从皮带井升井。

与此同时，9时14分42秒，地面监测系统主机显示矿建041工作面传感器报警，最初报警值CH41.33%，微机室值机员立即电话汇报通风区调度员和监测队，通风区调度员立即向矿调度员汇报，由矿调度汇报矿值班领导，指挥停电撤人。

9时14分54秒—9时31分25秒，地面监测系统主机陆续显示矿建041回风传感器、三水平回风暗井（猴车）传感器、矿建预备队回风传感器、-250抽放泵管路下风流传感器、二水平中部回风上山（-50）绞车处传感器、+140后组回风巷传感器、南风井+120总回风巷传感器等7处相继报警并自动切断传感器所控制回风流的一切非本质安全型电器设备，即041工作面及回风、回风暗斜井、中部回风上山绞车、-250瓦斯抽放泵的电源及回风巷设备的所有电源。

三水平回风暗井（猴车）传感器CH41.03%--CH48.11%，工作面传感器报警CH41.33%--CH49.39%，回风传感器报警CH43.21%--CH46.14%，约2个小时降至1.00%以下。

此次突出的煤堆在巷道35m范围内，平均突出煤高2.5m,事后清理突出煤量385立方米,突出的瓦斯量为7584m3。

这是一起重大伤亡未遂事故。

一是突出瓦斯导致工作面、工作面回风及三水平回风暗井（猴车）、-250抽放泵管路下风流、+140后组回风巷等6处瓦斯浓度5%以上，瓦斯浓度最高的达9.39%，达到瓦斯爆炸界限，最长持续时间27分37秒。

监测监控系统准确监测及时断电，共有6处40多台件电器设备断电。

如果当时有火源发生会造成重大瓦斯爆炸伤亡事故，后果不堪设想。

二是如果此次突出强度再大，可能导致突出点附近人员被掩埋或造成窒息死亡。

五、事故直接原因：

041施工水仓巷道放炮后误揭突出煤层和断层，导致突出。

六、根本原因：

1、认为不揭煤，没有按突出工作面进行管理，所以所有的措施中也没有防突措施的要求，没有施工前探钻进行探煤。

2、地质构造不详，判断不准。

2号水仓已施工结束，而且也没见煤层，1号水仓与2号水仓距离只有22.5米，041工作面与2号水仓距离只有10.2米，所以认为1号仓041工作面地质构造不会有什么变化。

七、应吸取的教训和今后要采取的措施：

1、岩石巷道施工要采取前探钻措施，探清工作面前方煤层赋存情况、探清工作面前方地质构造情况、探清工作面前方瓦斯情况，不误揭煤，探测有突出危险的要制定防突措施，并逐一落实。

2、地质部门要参与防治突出工作中，对掘进、采煤、开拓提供可靠的地质资料，如果资料不详，必须提出专门的钻探措施。

3、岩石掘进探煤后，由矿防突小组进行相应煤层突出危险性指标测试。

如果突出指标达到突出危险性临界值，要采取抽放卸压防突措施，并进行效果检验，只有各项突出指标降到《防突规定》以下才可以在采取安全防护措施后，进行揭煤。

不能盲目施工，盲目揭煤。

坚决做到不掘突出头，不采突出面，不消突不揭煤。

4、要加强对开拓掘进工作面防治煤与瓦斯突出的认识，提高思想认识，对地质构造及煤层赋存状况不清楚的，要真正重视起来，必须采取超前钻孔探煤探构造探瓦斯的措施，今后要杜绝发生误揭煤的问题。

4.2煤与瓦斯分类及影响因素

1、鹤岗矿区突出分类

（1）按突出强度分类

小型煤与瓦斯突出，突出煤岩量少于100吨。

中型煤与瓦斯突出，突出煤岩量100至500吨。

大型煤与瓦斯突出，突出煤岩量500至1000吨。

特大型煤与瓦斯突出，突出煤岩量大于1000吨。

鹤岗矿区发生的19次煤与瓦斯突出中，按突出强度分类，发生特大型突出1次，即兴山矿3089吨煤岩，大型突出1次，即南山矿1983年7月18日发生的煤与瓦斯突出，突出煤量627吨，瓦斯量11830立方米，中型突出8次，小型突出9次。

（2）突出特征分类

1.突出的基本特征

1）突出的煤向外抛出距离较远，具有分选现象；

2）抛出的煤堆积角小于是煤的自然安息角；

3）抛出的煤破碎程度较高，含有大量的煤块和手捻无粒感的煤粉；

4）有明显的动力效应，破坏支架、推倒矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设施；

5）有大量的瓦斯（二氧化碳）涌出，瓦斯（二氧化碳）涌出量远远超过突出煤的瓦斯（二氧化碳）含量，有时会使风流逆转；

6）突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等。

2．压出的基本特征

1）压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出距离都较小；

2）压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中，常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙；

3）压出的煤呈块状，无分选现象；

4）巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大；

5）压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞。

3．倾出的基本特征

1）倾出的煤就地按自然安息角堆积，并无分选现象；

2）倾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞轴线沿煤层倾斜或铅垂（厚煤层）方向发展；

3）无明显动力效应；

4）倾出常发生在煤质忪软的急倾斜煤层中；

5）巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量明显增加。

鹤岗矿区19次突出中，其中突出4次，倾出15次，没有压出。

2突出的影响因素

通过鹤岗矿区19次突出事故分析，突出的影响因素主要受地质和瓦斯压力控制，19次突出大多发生在地质构造带，瓦斯压力比较大，并且有2次误揭煤。

但是实际造成人员伤亡的突出事故都是因误揭煤，没有采取防突措施的地点。

4.3控制对策

针对煤与瓦斯突出规律和影响因素，要采取不同的防治措施，杜绝突出发生。

在鹤岗矿区地质构造极其复杂，要准确掌握揭煤、揭断层的位置成为当前工作的重中之重。

《防治煤与瓦斯突出规定》已经很明确说明两个“四位一体”防突措施，我们只需要做得准确掌握何时何地采取防突措施。

1煤与