应急预案在煤与瓦斯突出事故应急处置中的作用

朱同功

(平顶山天安煤业股份有限公司十矿，河南省平顶山市，467000)

吸附于煤层中裂隙和空隙中的瓦斯，当受到采动卸压作用的影响，靠近煤壁的煤体内瞬间形成高动能的气、煤颗粒混合体突入采场内，造成煤层严重的坍塌破坏，随着开采深度的增加，煤与瓦斯突出成为威胁煤矿安全生产的严重自然灾害。2007—2016年期间全国发生各类瓦斯事故389起，死亡3307人，其中瓦斯突出150起，死亡人数1084人，分别占事故总数及死亡人数的39%和33%。关于突出事故发生后如何快速应急处置和如何科学避灾、减少或杜绝人员伤亡，国内外学者及工程技术人员做了大量研究。关维娟等基于煤与瓦斯突出防控“四道防线”理论，对突出预警管理、应急响应、应急决策与救援技术进行了系统研究；周心权通过分析瓦斯突出实践导致特别重大瓦斯爆炸事故的新特点，分析了我国煤矿在突发事件应急处置方面存在的薄弱环节；为有效防治煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸事故发生，张福旺提出了由“预测、预防、预警和应急救援”组成的“四道防线”。本文以平煤股份十矿己15.16-24110切眼掘进工作面发生的一起煤与瓦斯突出事故为研究对象，分析事故发生原因，启动应急预案快速应急处置，成功营救出受困人员，避免了人员伤亡，揭示了突出事故应急处置的特点，为大埋深突出矿井煤与瓦斯突出事故应急救援方案的编制、执行、科学救援提供了借鉴。

1 煤与瓦斯事故概况

1.1 事故发生地点概况

平煤股份十矿位于河南省平顶山煤田东部，主采戊组、己组煤层，煤种为主焦煤和1/3焦，均为突出煤层，属煤与瓦斯突出矿井。发生煤与瓦斯事故的己15.16-24110工作面位于己四采区东翼第二区段，如图1所示，该区段工作面标高-610 ～ -683 m，机巷切眼位置标高-655 m，埋深930 m。区段最大原始瓦斯压力3.0 MPa，最大原始瓦斯含量20 m3/t。工作面设计包括机巷、底抽巷和偏外风巷，提前施工区域钻孔抽采掩护机巷掘进。发生突出前机巷、偏外风巷已施工完毕；切眼设计长度260 m，煤层厚度3.0～4.5 m，设计断面为4.0 m×3.0 m(宽×高)，锚网索联合支护，采用2×30 kW对旋风机、ø1 m风筒供风，供风量450 m3/min。

图1 己15.16-24110工作面布置示意图

平煤股份十矿己15.16-24110工作面切眼采用挂耳抽放掩护掘进，每隔30 m施工一个挂耳钻场，钻场内布置两排、共8个孔深40 m、ø75 mm的钻孔，控制切眼两帮4 m范围、前方40 m范围煤体，钻孔施工后允许进尺30 m，保留10 m超前距。切眼掘进时执行局部设计4排深10 m、ø89 mm的钻孔，每排7个，共计28个钻孔，控制巷道两帮4 m范围。钻孔施工后采用钻孔瓦斯涌出初速度q、钻屑量S双指标进行突出危险性预测(临界值分别为4 L/min和6 kg/m)，预测不超标允许进尺5 m，保留3 m超前距。工作面切眼瓦斯抽放钻孔布置如图2所示。

图2 平煤十矿己15.16-24110切眼瓦斯抽放钻孔布置示意图

2 事故经过及应急处置措施

2.1 事故发生过程

2007年3月2日零点班至次日四点班共计施工钻孔34个，其中6#、7#、14#钻孔打钻时出现喷孔、响煤炮等异常，共补孔6个，当班进行突出危险性预测最大q值2.51 L/min，最大S值3.5 kg/m，均未超标，允许进尺5 m。3月3日四点时掘进工作面出现压力显现，超前支护设施出现较为明显的变形，并采取补强支护。随后实施12个深0.8 m爆破孔，爆破前人员全部撤至避难硐室，于19∶52起爆，爆破后随即听到连续煤炮、避难硐室内照明灯突然熄灭，判断发生煤与瓦斯突出，突出地点如图3所示，避难硐室内被困的9名人员打开压风实施自救，并向调度室汇报。

图3 己15.16-24110切眼突出孔洞及煤堆积情况示意图

2.2 应急处置

调度室接到汇报后，结合瓦斯监控中心甲烷传感器数据，判定发生了煤与瓦斯突出事故，立即启动应急预案。成立了以矿长为组长的应急指挥部，组织救护队员快速到事故地点附近待命，并通知采区除被困人员外所有生产人员沿轨道和输送机下山两个进风巷撤离。

应急救援指挥部按应急预案指导意见，首先，与井下受困人员保持不间断电话联系，稳定受困人员情绪，密切关注灾害区域及硐室内瓦斯浓度变化等各种异常信息，清点己四采区入井人数，确保应撤离人员全部撤出灾害地点。随后，核查采区断电情况，确保应断电源全部断开，监测切眼及机巷瓦斯传感器变化情况，确定最佳救援时机；从现场受困人员反馈连续1 h灾害区域没有异常响声、机巷回风流瓦斯浓度稳定下降等信息综合研判后，22时47分指挥部下达指令，指派救护队员10人进入避难硐室指导受困人员佩戴好自救器，于23时57分护送受困人员安全撤离至车场风门外，受困人员全部安全撤出。最后，指挥部召开会议，上报救援组织及伤亡情况，现场应急救援结束。

此次煤与瓦斯突出事故突出煤量385 t，涌出瓦斯21760 m3，巷道内最高瓦斯浓度37%，突出煤量堆积造成32 m巷道堆满，18.5 m堆积半巷。掘进头右侧顶板岩石冒落高1 m、长3.5 m、宽6 m，右前方采面侧出现深2 m、长3.5 m的孔洞。

3 事故原因及处置情况分析

3.1 事故时间效应分析

夜间井下作业工人由于疲劳导致安全防范意识松懈，工作能力下降，容易发生瓦斯突出事故。据统计2010-2015年期间全国共发生瓦斯突出事故76起，造成死亡人数602人，其中不同时间段事故发生次数及死亡人数所占比例如图4所示，在0∶00～4∶00和20∶00～24∶00时间段发生事故次数和死亡人数较高。

图4 2010-2015年不同时间段瓦斯突出事故及死亡人数统计图

平煤股份十矿采用三班制的生产制度，在事故发生前一天1∶30～3∶30的时间段内，6#、7#、14#钻孔出现喷孔、响煤炮等瓦斯突出预兆现象，事故发生当日4时掘进工作面又出现压力异常显现，仅仅进行了补强措施，两次较为明显的突出事故前兆都发生在0∶00～4∶00的时间段内，为瓦斯突出事故埋下隐患。因此，矿方应加强凌晨及换班前后1～2 h等井下工人容易松懈时间段组织相关职能单位加强排查，及时发现并处置事故隐患。

3.2 事故中人员不安全行为分析

据美国学者Heinrich对数万件伤害事故的原因分析后得出的结论显示，88%的事故是由于人的不安全行为引起的。同时，2000-2009年我国煤矿发生的201起重特大瓦斯爆炸事故中，大部分事故是由于瓦斯防治不当、矿井通风系统设计欠缺、井下爆破不当等不安全行为造成的，其中主要的不安全行为统计结果如图5所示，其中瓦斯防治措施不到位明显是导致瓦斯事故的主要原因。

图5 导致瓦斯事故不安全行为统计图

(1)结合本文中平煤股份十矿所发生的瓦斯突出事故中第一次出现的钻孔喷孔、响煤炮等为典型的瓦斯突出预兆现象，当时没有引起工人及现场工程技术人员的足够重视；第二次掘进工作面又出现了异常来压现象，超前支护设施出现明显变形，根据瓦斯突出机理可判断此时已经与煤体瓦斯活动剧烈区域非常接近，应立即采取预防瓦斯突出的相关措施，但现场仅仅进行了补强加固措施，仍然没有考虑到瓦斯突出风险的存在。不安全行为已经成为煤矿事故的潜在风险，时刻威胁安全生产，而降低不安全行为频数需要提高煤矿从业人员对安全生产知识的学习和掌握，可通过加强安全培训力度，在井下工人中形成良好的安全知识学习氛围，从而达到减少不安全行为频数的目的。

(2)区域瓦斯治理不到位。平煤股份十矿采取顺层钻孔挂耳抽放进行区域治理，钻孔施工完后即在局部措施掩护下掘进，但预抽的时间不足、区域治理不达标，突出煤层上山施工增加了突出危险性。

3.3 应急处置情况分析

(1)各部门应急处置及时、果断，为救援创造了条件。调度室结合监测数据和现场电话汇报判定发生煤与瓦斯突出事故，在应急救援指挥部未成立前及时通知撤人、停电、清点人数，最大限度减少了事态恶化，为应急救援赢得了宝贵时间。

(2)指挥部应急处置紧张有序，避免了事态恶化。在做好受灾采区人员有序撤离的同时，第一时间与受困人员保持电话联系，稳定其情绪，杜绝了受困人员情绪失控，为安全撤离奠定了基础。

(3)多元信息综合分析确保安全脱困的正确决策。指挥部全程跟踪、分析突出区域内有害气体变化情况、不间断电话了解受灾区域附近各种异响和异常情况、受困人员精神状况、救援人员准备情况等。利用多元信息综合分析确定最佳营救时机快速应急营救。

(4)职工日常应急演练成果得到检验。所有煤与瓦斯突出危险工作面开工之前施工单位均进行1～2次煤与瓦斯突出事故应急演练，模拟发生突出后快速自救避灾。本次突出事故受困人员能准确判断出发生了突出事故、保持情绪稳定，在救护队员指挥下安全、有序撤出，日常的应急演练效果得到了检验。

4 结论和建议

(1)多元信息耦合分析煤层突出危险性。及时收集工作面出现的喷孔、响煤炮、夹钻、塌孔等异常信息；分析、掌握近一时期内工作面瓦斯变化情况；了解爆破或割煤期间瓦斯增长情况；掌握现场煤岩层变化情况、顶底板完整情况、片帮情况等。利用多元信息综合分析相互验证存在危险时必须先停止施工，查清原因、采取针对性措施后方可复工。

(2)突出危险工作面施工人员应定期组织进行煤与瓦斯突出应急演练，熟知突出预兆、应急预案流程和井下避灾路线，做到事故发生后应急处置有条不紊，提升职工防突自救能力和责任。

(3)应急处置过程应在多元信息分析基础上精准决策，选准最佳应急时间节点后果断行动，保障安全、快速营救受困人员。

(4)增设安全监控系统中心站值班室，并与矿生产系统调度室紧密联系，生产调度及时处理安全监控系统反映的安全隐患，一旦发现井下瓦斯超限，钻孔、压力显现异常等情况及时采取相应安全措施。