综采工作面事故中有害气体涌出位置的确定及工作面防范措施

范世锦，王 亮

(1.吕梁市煤矿通风与瓦斯防治中心，山西 离石033000；2.北京高卓东升科技有限公司，北京100083)

2009年5月，山西离柳焦煤集团有限公司丈八井41105综放工作面在整修支架推进作业中，工作面有害气体涌出量突然增大，造成了大的经济损失及人员伤亡。针对这次事故，本文重点研究了回采工作面窒息事故中有害气体涌出位置的确定方法，提出了回采工作面防治措施。

1 矿井基本概况

山西离柳焦煤集团有限公司丈八井位于吕梁市孝义市兑镇镇，属吕梁市国营煤矿。矿井始建于1978年，1988年经山西省煤炭厅组织验收合格投产。2007年8月山西省国土资源厅颁发的采矿许可证，证载井田面积13.3323km2，批准开采3#、7#、9#、10#、11#煤层，保有储量16057万t，矿井设计能力为90万t/a。

井田位于吕梁山区，为侵蚀低山丘陵地貌。井田主要含煤地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组，其中可采煤层有位于太原组中下部的9#煤层和位于太原组中下部的10#和11#煤层。9#煤层厚度1.35～2.01m，平均1.59m，煤层结构简单，不含夹矸，顶板为K2石灰岩，底板为泥岩，井田范围内该煤层大部分已被小煤窑破坏。10#、11#煤层为合并层，上距9#煤层0.50～1.80m，煤层厚度6.09～9.91m，为井田稳定可采煤层，煤层结构复杂，含夹矸2～9层，煤层顶板为泥岩，底板大部为黏土泥岩，局部为砂质泥岩。

根据山西省煤炭工业局“晋煤安发〔2009〕88号”文批复，山西离柳焦煤集团有限公司丈八井2008年度瓦斯和二氧化碳涌出量鉴定结果为：瓦斯绝对涌出量为1.87m3/min，相对涌出量为0.83m3/t；二氧化碳绝对涌出量4.82m3/min，相对涌出量为2.15m3/t，属低瓦斯矿井。据山西省煤炭工业局综合测试中心煤层煤样的检验报告，9号、10#+11#煤层煤尘均具有爆炸危险性，煤层自燃倾向性自燃等级为Ⅱ级，均属自燃煤层。

该矿所采的10#、11#煤层上距小窑破坏的9#煤层0.50～1.80m，根据以往经验，工作面支架前移后，支架后方极易发生漏顶，与上覆小窑采空区(9#煤层采空区)沟通，从而导致小窑采空区内的有害气体窜至本工作面。为此，该矿特制订回采工作面作业规程补充措施，措施规定工作面采用正压通风方式。根据该规程，该矿在以前回采31125、31129、41101等工作面时，当工作面出现漏顶现象后，立即改用正压通风方式。

矿井通风方式为中央并列式，通风方法为机械抽出式。回风斜井井口安装两台主扇，型号为BD-Ⅱ-8-22轴流式对旋风机，电机功率为2×200kW，一台工作，一台备用。掘进工作面采用2台DBKJ-№5.3/2×7.5kW型局部通风机压入式通风,双风机双电源并能够自动切换。

该矿现有两个回采工作面，三个掘进工作面。现采煤层为10、11号合并层。工作面采用走向长壁、综采放顶煤采煤方法，采煤机选用MG200-W型，液压支架选用QZFS2400-16/24D型，全部垮落法管理顶板。

发生事故的工作面为41105综放工作面，工作面长135m，推进长度737m。工作面采用QZFS2400-16/24D型低位放顶煤支架，共87架。事故发生前该工作面仍采用负压通风方式，运输顺槽进风，材料顺槽回风，事故发生时该工作面处于设备调试阶段，尚未正式回采，事故发生后，该工作面立即改用正压通风方式。

矿井供电电源来自兑镇110kV变电站供矿区35kV变电所双回路供电，井下6kV供电电源来自离柳焦煤集团35kV变电所，双回路供至四采区变电所。矿井安全监控系统为KJ-90NB型监控系统，监控数据与集团公司、市煤炭工业局联网。

2 矿井事故原因分析

该矿刚安装的41105综放工作面在整修支架推进作业过程中，工作面顶板的锚杆支护系统受支架的挤压作用，支护效果下降，随着切眼跨度的增加导致顶板逐步断裂、垮落，与9#煤层已关闭小煤矿采空区连通，采空区中积聚的CO2等有害气体，在负压状态下大量涌向工作面，致使工作面机尾附近CO2浓度严重超限，使机尾附近处于严重缺氧状态。

3 有害气体涌出位置的确定

3.1 主要参数分析

事故发生后，对该工作面的CH4、CO2、CO、O2、H2S、温度、风速等参数进行了数次测定。从具体数据分析看，工作面全长内CH4、CO、O2、H2S、温度等无较大的变化，但CO2和风速变化较大，如图1、2所示。

图1 工作面CO2测定值

注：图中数据均为工作面采用正压通风方式后的测定值

救护队员对工作面事故后风量测定数据为：材料顺槽进风量为493m3/min，运输顺槽回风量为1040m3/min，从9#煤层采空区向本工作面漏风量为547m3/min。显然，大量的CO2是从采空区漏入工作面的。

3.2 现场情况分析

安全员靳占银走到60架处，感觉自己有点腿软；张世军走到70架时突然倒地。刘勇飞死于后部溜子机尾处。

经仔细分析事后CO2及风速数据随工作面长度变化曲线并结合当班工人叙述情况可以得出，本次事故是由于切眼支架后部顶板垮落沟通上覆小窑采空区，大量CO2窜入本工作面，造成工人窒息死亡，漏顶发生地点应在工作面机头至60架约90m范围内。

4 防范措施

1)对工作面上覆采空区二氧化碳的分布状况进行钻孔探测。探测钻孔应覆盖工作面上覆全部老空区，并适当向外扩展，考虑钻探工作量，可将钻场布置在工作面两顺槽。

2)加强工作面二氧化碳日常监测监控和人工检测工作。根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范AQ1029-2007》的相关规定，在工作面上隅角、中部、下隅角分别布置二氧化碳传感器，同时要加强工作面上隅角、中部、下隅角、回风顺槽、采区主要回风巷CO2浓度的人工检测工作，每班至少两次。

3)向采空区灌注氢氧化钙的过饱和液对二氧化碳有效吸收。

4)研究可靠有效的均压通风技术，彻底解决工作面开放式漏风问题。

5)根据现场勘察到自救器的使用情况，煤矿目前在用批次的化学氧自救器存在氧气发生器与过滤器连接管易断裂的致命缺陷，建议煤矿立即淘汰目前在用批次的化学氧自救器。