闫小军，武少鹏

(1.山西潞安环保能源开发股份有限公司 王庄煤矿，山西 长治 046000；2.潞安化工集团 安全管理部，山西 长治 046204)

瓦斯事故一直是国内外煤矿企业甚至煤炭专家共同面临的难题，如2017年5月3日，伊朗古莱斯坦省一处煤矿发生爆炸事故造成至少21名矿工死亡[1]；2021年3月25日，山西华阳集团石港煤业有限公司发生较大煤与瓦斯突出事故，造成4人死亡[2]。

瓦斯浓度超限是瓦斯爆炸的必要条件。因此，要从根本上预防瓦斯事故，杜绝瓦斯隐患，就必须首先找出瓦斯浓度超限的真正原因，并将其消灭在萌芽状态。现以D煤矿瓦斯超限为例进行分析论证。

D煤矿自2021年6月25日至7月1日一直处于停产停建状态。然而就在停产停建期间，7月1日零点班2：14许，二水平主、副水仓掘进工作面发生瓦斯超限事故，超限报警探头共4个(见表1)，最长持续时间12 min53 s，最大瓦斯浓度达到4%，13 min以后各地点瓦斯浓度全部自动恢复正常。

表1 瓦斯超限参数汇总

D煤矿现有两个水平，上水平处于生产状态，开采2号、3号煤层；下组煤处于基建状态，开采9+10号、10号、11号、11下号煤层。根据现有资料显示，矿井下组煤的瓦斯原始含量为2.6 m3/t，可解析量为1.1 m3/t，瓦斯量相对较低，超限可能不大。为消灭安全隐患，杜绝安全事故，那就需要精准找出瓦斯超限原因，针对原因制定针对性的安全管理措施。

1 瓦斯浓度超限原因分析

经井下现场勘查，发现主、副水仓掘进工作面现场支护完好，掘进工作面带式输送机胶带断开，4处原超限点的瓦斯浓度恢复至0.04%～0.06%，测定迎头钻孔1 m深处瓦斯浓度23%；据当班瓦检员描述，瓦斯超限时在巷道口听到煤炮响声；调度台监控显示，两处局部通风机均无停电停风情况发生。主、副水仓平面布置图见图1。

图1 主、副水仓平面布置图

1.1 局部通风机和瓦斯监控系统运行情况排查

经在调度台现场查看，主、副水仓的2台局部通风机和瓦斯监控系统的运行情况，发现通风机运行稳定，报警的4个瓦斯探头运行良好。

因此，主、副水仓掘进工作面瓦斯超限不是由局部通风机停运和瓦斯监控系统失效造成的。

1.2 瓦斯浓度超限原因的锁定

排除风机和监控系统故障的嫌疑后，经现场勘验，发现在主、副水仓的顶板上均出现崭新的裂隙(水仓顶板裂隙图见图2)，主水仓裂隙长约9 m，宽约60 mm；副水仓裂隙长约11 m，宽约65 mm。

图2 水仓顶板裂隙图

据测定，9+10号煤层原始瓦斯含量5.72 m3/t，可解吸量4.10 m3/t；10号煤层原始瓦斯含量5.15 m3/t，可解吸量3.53 m3/t；11号煤层原始瓦斯含量5.74 m3/t，可解吸量4.12 m3/t;11下号煤层的瓦斯原始含量为6.12 m3/t，可解吸量4.50 m3/t。4层煤的实测瓦斯参数均远远大于原预估值。经计算，9+10号、10号、11号、11下号煤层受主副水仓动压影响内的的煤量分别为1 448.9 t、769.27 t、947.36 t、612.99 t，瓦斯可释放量共达15 000 m3。

综上所述，考虑到瓦斯超限时伴有顶板响煤炮现象，且4个瓦斯探头几乎是同时报警，因此此次瓦斯超限是由于应力场发生改变引发煤炮，进而形成裂隙，煤层群中的瓦斯通过裂隙瞬间涌出所致。

2 顶板长条裂隙的形成原因分析

2.1 水仓所处地层松软

主副水仓均位于非常松软的泥岩、砂质泥岩和细砂岩中，且在掘进过程中要不断地穿岩层、揭煤层，锚杆、锚索的锚固质量差，加大了巷道的支护难度。

2.2 水仓所处区域顶板淋水大

水仓所处区域位于煤层等高线的最低处，且其上覆K2灰岩含水量巨大，大量淋水通过锚杆和裂隙侵入顶板，灌入巷道，使顶板泥岩、砂质泥岩和细砂岩遇水软化膨胀，降低了顶板的强度。目前，经过2周的疏放，顶板淋水已从8.2 m3/h降到了0.5 m3/h。

2.3 巷道布置不合理

主、副水仓之间的煤岩柱仅为9 m，且在两水仓交叉点牛鼻子往下约10 m处，还布置有措施巷，进一步破坏了煤岩柱的稳定性，加剧了应力集中的程度。

2.4 顶板管理不到位

根据现场勘验，2个在掘的水仓和已经沟通系统的水泵房，总长近150 m的巷道(包括交叉点和大断面处)均未打设顶板离层仪，现场目测就有多处顶板下沉现象。

2.5 严重安全理念

1) 牺牲安全算工期帐。二水平已开掘三期工程，但是主排水系统尚未形成。因此，为抢工期，赶进度，主副水仓同时掘进，且几乎齐头并进，造成二者掘进过程中均受对方采动影响。

2) 牺牲安全算经济账。为节省投资，主、副水仓的支护均采用了锚网喷方式，未采用砌碹支护，而软岩巷道的锚网喷支护难度大，效果差。(锚喷巷道掘进单价13 000元/m，砌碹巷道掘进单价18 000元/m)。

3 结 语

1) D煤矿二水平主副水仓掘进工作面“7·1”瓦斯超限的原因是：主副水仓齐头并进式掘进，造成应力叠加，出现动压现象，使两条掘进巷道顶板瞬间形成大面积裂隙，顶板中的瓦斯通过裂隙瞬间释放，最终形成瓦斯超限；顶板瓦斯释放完毕以后，瓦斯浓度恢复正常。

2) D煤矿主副水仓交叉点处的无效巷道(临时水仓)尽快进行了充填处理，并注浆加固；优化了主副水仓掘进工作面的施工顺序，主水仓掘进完毕后才进行副水仓的掘进。采用上述两个措施后，巷道动压现象消失，巷道顶板裂隙没有继续扩延，瓦斯涌出量保持在可控范围内，瓦斯浓度没有超限。