煤矿瓦斯爆炸典型案例分析及防治课件.ppt
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- 煤矿 瓦斯 爆炸 典型 案例 分析 防治 课件
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1、瓦斯爆炸事故瓦斯爆炸事故案例案例分析分析俞启香俞启香 (教授、博导、国家安全生产专家)教授、博导、国家安全生产专家)中国矿业大学中国矿业大学国家煤矿瓦斯治理工程研究中心国家煤矿瓦斯治理工程研究中心主要内容主要内容瓦斯爆炸事故瓦斯爆炸事故案例及其分析案例及其分析例例1 1、阜新孙家湾煤矿海州立井阜新孙家湾煤矿海州立井20052005年年“2.142.14”特别重大瓦斯爆炸事故特别重大瓦斯爆炸事故例例2 2、鹤壁二矿鹤壁二矿20052005年年“10.3”10.3”特别重特别重大瓦斯爆炸事故大瓦斯爆炸事故瓦斯爆炸事故案例瓦斯爆炸事故案例分析分析(例(例1 1)20052005年年2 2月月1414
2、日日阜新孙家湾煤矿海州阜新孙家湾煤矿海州立井发生特别重大瓦斯爆炸事故,立井发生特别重大瓦斯爆炸事故,死死亡亡214214人人,受伤受伤3030人,其中重伤人,其中重伤8 8人。人。主要内容主要内容 一、事故矿井基本情况一、事故矿井基本情况 二、事故发生时间认定二、事故发生时间认定 三、爆源点的认定三、爆源点的认定 四、事故类别认定四、事故类别认定 五、瓦斯来源分析五、瓦斯来源分析 六、引爆火源分析六、引爆火源分析 七、灾害波及范围分析七、灾害波及范围分析 八、爆炸强度分析八、爆炸强度分析 九、事故结论九、事故结论 十、事故的技术层面的反思十、事故的技术层面的反思 十一、事故间接原因分析十一、事
3、故间接原因分析 孙家湾煤矿隶属于阜新矿业(集团)公司,系原孙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。家湾斜井和海州立井合并。生产能力生产能力 2003年年4月月28日:孙家湾煤矿海州立井年设计能力日:孙家湾煤矿海州立井年设计能力150万万t(未经核定)未经核定)2004年年 :生产:生产148.8万万t,其中海州立井产其中海州立井产95.1万万t,孙孙家湾斜井产家湾斜井产53.7万万t(04年年8月后不产煤)月后不产煤)。2005年年 :计划:计划150万万t,1月已产月已产15.5万万t。回采工艺:综合机械化放顶煤和炮采放顶煤开采回采工艺:综合机械化放顶煤和炮采放
4、顶煤开采 生产采区:生产采区:331采区和采区和242采区采区 通通 风风 系系 统:两翼对角混合抽出式通风统:两翼对角混合抽出式通风设计终采线3 3 1 6 工 作 面 皮 带 道专 用回风道3 3 1 5 工 作 面 皮 带 道3 3 1 6 风 道3 3 1 5 工 作 面 风 道中 间 层 底 板 大 巷集 中 回 风 道 2 3 4区石门2 3 4区轨道上山盲斜下山太 上 一 皮 运 煤 道340盲 斜 下 山四 皮 运 煤 道3 3 1 区轨道下山 3 3 1 区运煤下山 东 翼 回 风 道扫 泥 道 回 风 斜 下 2 4 2 2 2 工 作 面 风 道2 4 2 2 2 工 作
5、 面 皮 带 道2 4 2 2 3 工 作 面 风 道2 4 2 2 3 工 作 面 皮 带 道2 4 2 区运煤下山 2 4 2 区轨道下山 架子道5 变电 所图 例风 机 及 风 筒入 风乏 风 密 闭风 门+3 0 0+5 0 0+7 0 0+9 0 0+1 0 0-1 0 0-3 0 0-2 4 9.7-2 6 4.4-2 7 8.2-2 9 5.4-2 3 0.1-2 9 7.7-2 8 7.4-2 8 5.4-2 6 5.1-2 4 3.2-3 5 4.6-3 4 8.5-3 3 7.8-3 5 6.6-3 5 6.2-3 5 6.0-3 5 6.7-3 0 3.3-3 0 3.2
6、-3 0 3.0-3 0 3.4-3 5 7.2-3 5 6.7-3 5 5.6-3 5 7.1-3 5 6.8-3 5 7.2-3 8 0.4-3 6 7 4.9-3 6 5.4-3 8 9.6-3 8 9.3-4 0 2.6-4 4 3.2-4 4 3.3-4 5 0.7-4 9 9.5-4 4 8.7-4 4 3.1-4 4 9.3-4 4 9.7-4 5 7.1-4 5 2.2-4 5 9.5-3 6 8.3-5 1 6.8-5 1 5.8-5 1 2.7-5 3 0.3-4 9 5.2-4 7 4.3-4 8 0.9-4 7 9.8-4 8 0.4-5 1 6.4-5 1 6.1-5
7、 2 6.1-5 2 9.5-5 3 3.3-5 3 3.2-5 0 3.2-5 0 3.1-5 1 2.7-5 2 6.4-5 2 3.1 阜 新 矿 业(集 团)有 限 责 任 公 司 孙 家 湾煤 矿 2.1 4 特 别 重 大 瓦 斯 爆 炸 事 故 示 意 图-1 6 0 0-1 4 0 0-1 2 0 0-1 0 0 0主 井运 煤岩 巷煤 巷-2 3 0.5-2 0 3.3-2 0 3.0-2 0 3.3-3 5 4.6-4 0 1.9-4 0 6.2-3 5 6.8-3 5 6.9+1 9 1.5+1 9 0.0副 井-8 0 0探 头TTTTTTTTT3 3 1 6 外 风
8、道888m3/min801m3/min238m3/min578m3/min886m3/min2544m3/min孙家湾送833m3/min2970m3/min3108m3/min4957m3/min回孙家湾318m3/min2637m3/min187m3/min回孙家湾351m3/min4705m3/min242242采区采区331331采区采区 安全基本状况安全基本状况绝对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量 :23.01m3/min相对瓦斯涌出量相对瓦斯涌出量 :13.7m3/t331采区相对涌出量:采区相对涌出量:7.27m3/t矿井瓦斯等级矿井瓦斯等级 :高瓦斯矿井:高瓦斯矿井煤尘爆炸指数煤尘爆炸
9、指数 :40.88%瓦斯抽放系统瓦斯抽放系统 :3台移动抽放泵台移动抽放泵抽放能力抽放能力 :140m3/minKJ75型矿井瓦斯监测监控系统型矿井瓦斯监测监控系统 事故发生时间事故发生时间:2005年年2月月14日日15时时01分分 主主 要要 依依 据据 :-矿井安全监控系统监测信号中断时间为:矿井安全监控系统监测信号中断时间为:2005年年2月月14日日15时时01分分。-阜新地震台监测到的瓦斯爆炸震动波出现阜新地震台监测到的瓦斯爆炸震动波出现:时间为时间为2005年年2月月14日日15时时01分分 爆源点:爆源点:-500m水平水平3316架子道内,距专用架子道内,距专用回风道回风道8
10、m处的配电点处的配电点 1.从冲击波造成的物体位移方向分析从冲击波造成的物体位移方向分析 井下只有井下只有3316架子道配电点爆炸,其冲击波传播方向架子道配电点爆炸,其冲击波传播方向呈放射状呈放射状 2.从从3316架子道架子道配电点处的火源迹象分析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)有引爆火源的迹象(具体见火源分析)事故类别:事故类别:瓦斯爆炸事故瓦斯爆炸事故(1)高瓦斯矿井。)高瓦斯矿井。(2)造成的冲击波破坏现象十分明显。造成的冲击波破坏现象十分明显。(3)有爆炸声及浓烟产生)有爆炸声及浓烟产生(4)有大量有毒有害气体产生)有大量有毒有害气体产生(5)爆炸前有高浓度
11、的瓦斯异常涌出,爆炸后)爆炸前有高浓度的瓦斯异常涌出,爆炸后有残存瓦斯有残存瓦斯(6)灾区内未发现煤尘结焦现象,可排除煤尘)灾区内未发现煤尘结焦现象,可排除煤尘参与爆炸的可能。参与爆炸的可能。(7)事故前爆源点附近未储存、使用炸药等其)事故前爆源点附近未储存、使用炸药等其它爆炸物品。它爆炸物品。五、瓦斯来源分析五、瓦斯来源分析 1.冲击地压(矿震)造成冲击地压(矿震)造成3316外风道局部外风道局部 区域瓦斯异常涌出并达到爆炸界限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)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统监测数据方面进行分析 据阜新市地震局
12、提供的资料,据阜新市地震局提供的资料,2005年年2月月14日日14时时49分分38.6秒阜新市孙家湾矿区发生了震级为秒阜新市孙家湾矿区发生了震级为ML 2.7级冲击地压;级冲击地压;冲击地压发生后冲击地压发生后11分发生瓦斯爆炸,考虑到瓦斯分发生瓦斯爆炸,考虑到瓦斯从涌出点扩散至爆源点、达到爆炸界限的时间,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。爆炸两者在时间上有因果关系。22613936492335561爆点爆点局部停风局部停风积聚瓦斯积聚瓦斯冲击地压冲击地压底鼓顶冒帮片底鼓顶
13、冒帮片大量涌瓦斯大量涌瓦斯4%高瓦斯矿井采区无专用回风下山;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;采区进回风下山皆未贯穿整个采区;3316风巷掘进从风巷掘进从3315皮带巷开口,皮带巷开口,致致3315采面和采面和3316风巷掘进都不是独立通风。风巷掘进都不是独立通风。参与爆炸巷道参与爆炸巷道(2)冲击地压引起瓦斯异常涌出,冲击地压冲击地压引起瓦斯异常涌出,冲击地压发生时间和发生时间和3316风道的风道的36#监测点,监测点,3316外外风道风道53#监测点瓦斯浓度值的变化,在时间和监测点瓦斯浓度值的变化,在时间和空间有对应关系:空间有对应关系:事故前,事故前,3316
14、风道回风的风道回风的36#监测点监测点在在14时时49分瓦斯浓分瓦斯浓度为度为2%,已严重超限已严重超限;3316外风道进风系其回风渗入新外风道进风系其回风渗入新风(风(53#监测点监测点),若无其他瓦斯,瓦斯浓度应低于,若无其他瓦斯,瓦斯浓度应低于36#监监测点瓦斯浓度;测点瓦斯浓度;3316外风道进风外风道进风53#监测点从监测点从14时时50分分20秒秒已超限的已超限的瓦瓦斯浓度斯浓度1.29%,到,到14时时52分分29秒秒急剧增加急剧增加至至4%以上以上,表,表明明36#监测点监测点与与53#监测点之间因冲击地压有额外瓦斯源补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。
15、充,且补充速度极为迅速。据现场勘察,冲击地压导致的巷道底臌、冒顶、巷帮变据现场勘察,冲击地压导致的巷道底臌、冒顶、巷帮变形发生形发生3316外风道外风道53#监测点前后。监测点前后。(3)事故后,)事故后,3316外风道仍有大量瓦外风道仍有大量瓦斯涌出。斯涌出。(4)从)从3316外风道处地质构造状况进外风道处地质构造状况进行分析:行分析:3316风道外侧正处于一背斜转向斜的风道外侧正处于一背斜转向斜的构造地带,且构造地带,且3316架子道斜交于向斜架子道斜交于向斜轴部。轴部。冲击地压致使冲击地压致使33163316外风道刮板运输机支起外风道刮板运输机支起 插图 冲击地压致使冲击地压致使331
16、63316外风道底臌外风道底臌2.33163316风道有积聚瓦斯排出风道有积聚瓦斯排出(1)3316风道工作面(风道工作面(37#甲烷甲烷传感器):传感器):14时时40分监测信号恢分监测信号恢复时,瓦斯浓度复时,瓦斯浓度为为2.09%左右;左右;14时时47分开始下降,于分开始下降,于14时时52分分下降至下降至0.3%。(2)在在3316风道工作面瓦斯下风道工作面瓦斯下降的同时,降的同时,3316风道回风道回风(风(36#甲烷传感器)于甲烷传感器)于14时时49分瓦斯浓分瓦斯浓度达度达2.04%峰值,说明峰值,说明3316风道风道工作面集聚瓦斯排出。工作面集聚瓦斯排出。(3)瓦斯排放时间与
17、回风侧)瓦斯排放时间与回风侧3316外风道冲击地压发生时间外风道冲击地压发生时间(14时时49分分38秒)对应;秒)对应;结论:结论:33163316外风道因冲击地压异常涌出瓦斯与外风道因冲击地压异常涌出瓦斯与33163316风道工作面排风道工作面排出的积聚瓦斯混合参与瓦斯爆炸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到爆炸浓度。到爆炸浓度。引爆瓦斯的火源:引爆瓦斯的火源:-500m水平水平3316架子道内,距专用回风道架子道内,距专用回风道8m处处的配电点的配电点ZBZ-4.0M127V型照明
18、信号综合装型照明信号综合装置接线腔内电火花。置接线腔内电火花。(1 1)33163316架子道配电点架子道配电点ZBZ-4.0M127VZBZ-4.0M127V型照明信号综合装置上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;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。相邻钢筋没有相似痕迹。(2)33163316架子道照架子道照明信号综合装置明信号综合装置接线腔内有两个接线腔内有两个接线端子的压紧接线端子的压紧螺帽松动,一个螺帽松动,一个是接线腔内接地是接线腔内接地端子,另一个是端子,另一个是一相动力电源线一相动力电源线接线端子,开关接线
19、端子,开关在带电作业下电在带电作业下电缆扰动可产生电缆扰动可产生电火花。火花。接线腔没有盖接线腔没有盖板。板。接线腔内两个接线端子有剩余长约接线腔内两个接线端子有剩余长约22.5cm的的二根铜芯丝,其端头圆滑有熔化迹象二根铜芯丝,其端头圆滑有熔化迹象插图插图 爆源点附近钻机控制手把煤尘附着状况爆源点附近钻机控制手把煤尘附着状况 (3)3316架子道架子道配电点靠煤帮一侧附近发现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,该螺丝中部弯曲上的螺丝,该螺丝中部弯曲120内角、有扭内角、有扭丝和丝扣拉伤痕迹;接线腔盖板防爆结合面侧丝
20、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。电点处环境压力。(4)3316架子道架子道配电点附近有配电点附近有10人遇难,并人遇难,并发现两串钥匙和一个扳手,表明事故现场有人发现两串钥匙和一个扳手,表明事故现场有人作业。作业。因冲击波和高温火焰的破坏范围:因冲击波和高温火焰的破坏范围:331采区:采区:3315工作面及其进回风巷、工作面及其进回风巷
21、、3316风风道、道、3316皮带道、皮带道、331区轨道下山、区轨道下山、331区运区运煤下山、煤下山、331区回风斜下、扫泥道、太上一皮区回风斜下、扫泥道、太上一皮运煤道、四皮运煤道、运煤道、四皮运煤道、-340 盲盲斜下山,水平大斜下山,水平大巷;巷;242采区:部分巷道。采区:部分巷道。事故造成伤亡人员及破坏情况如图所示事故造成伤亡人员及破坏情况如图所示 22613936492335561爆点爆点局部停风局部停风积聚瓦斯积聚瓦斯冲击地压冲击地压底鼓顶冒帮片底鼓顶冒帮片大量涌瓦斯大量涌瓦斯4%高瓦斯矿井采区无专用回风下山;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;采区
22、进回风下山皆未贯穿整个采区;3316风巷掘进从风巷掘进从3315皮带巷开口,皮带巷开口,致致3315采面和采面和3316风巷掘进都不是独立通风。风巷掘进都不是独立通风。参与爆炸巷参与爆炸巷道道插图插图 爆炸对盲斜下山支护的破坏状况爆炸对盲斜下山支护的破坏状况 1.参与爆炸的瓦斯源所在巷道参与爆炸的瓦斯源所在巷道 3316外风道中水仓口至外风道掘进头;外风道中水仓口至外风道掘进头;3316架子道;架子道;3316盲斜下山;盲斜下山;331轨道下山中自盲斜下山巷口至轨道下山中自盲斜下山巷口至3315风道口一段。风道口一段。2.瓦斯源所在巷道的瓦斯浓度瓦斯源所在巷道的瓦斯浓度 3316架子道自专用回
23、风道巷口以外一段巷道、架子道自专用回风道巷口以外一段巷道、331轨道轨道下山中自盲斜下山巷口至下山中自盲斜下山巷口至3315风道口一段中: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:架子道自专用回风道巷口以里一段巷道:8.06%3.参与爆炸的总瓦斯量参与爆炸的总瓦斯量:246m3 4.爆炸前爆炸前异常异常涌出的总涌出的总瓦斯量瓦斯量:624m3 5.爆炸强度爆炸强度 相当于相当于705kg TNT炸药爆炸效应,炸药爆炸效应,(1kg碳氢碳氢化合物与空气混合的爆炸效应相当于化合物与空气混合的爆炸效应相当于4kg TNT炸药,甲烷的密度炸药,甲烷的密度0.716kg/Nm3
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