一起钻孔瓦斯喷出事故

某矿在施工回采巷道轨道顺槽的过程中，发生一起比较严重的钻孔间歇性瓦斯喷出事故(以下简称喷孔)，并伴有大量的水、煤泥的喷出，喷出点附近瓦斯达到6%以上。这次喷孔事故，累计喷出瓦斯约1000m3，水及煤泥约200m3，严重影响了安全生产。 现场情况 地质条件 综采工作面，所开采煤层为煤与瓦斯突出煤层，瓦斯含量8m3/t。煤层直接顶板为泥岩、含炭泥及0.8 m薄煤层组成的复合顶板，煤层底板为泥岩。 该工作面避开了2个逆断层Fs1 (落差H=0~10 m)和Fs2 (落差H=0~5m) Fs1与轨道顺槽斜交，2断层均未曾揭露过，属封闭性逆断层。 施工情况 轨道顺槽沿煤层顶板施工，综合机械化掘进，巷道支护主要采用锚索网支护，构造复杂地点(断层、顶板破碎带等处)采用钢性U型棚支护，随着巷道的施工，巷道距离Fs1断层越来越近，矿压显现愈加明显，煤层顶板比较破碎，强底低，稳定性差，在距离设计切眼位置还有100 m时，巷道支护由原来的锚索网改为U型钢棚支护。由于开采煤层为双突煤层，巷道采用边抽边掘的方式掘进，每个小循环工作面迎头施工卸压钻孔8个，孔深40m，允许进尺30m；每进尺60m(2个小循环)后，巷道两帮施工顺煤层钻场，钻场内各施工顺层钻孔3个，孔深≥60m(迎头卸压钻孔仍为8个，孔深40m不变)。 事故原因 直接原因 巷道开掘后，随着顶板下沉逐渐出现滴淋水现象，表明顶板的位移以及地下水的运动，巷道的变形、应力的重新分布、岩层的位移导致断层的活化是喷孔发生的主要原因。因为断层的活化是一个渐变的过程，所以出现滞后喷孔。 间接原因 为了最大限度地回收煤炭资源，合理布置工作面，尽可能延长顺槽长度，顺槽施工到设计位置后，采用钻探对Fs1断层进行控制和验证，施工卸压钻孔8个。巷道继续向前施工60m(其间施工1茬卸压钻孔，全部正常)后，专门施工2个探压(断层)孔，与巷道夹角均为30°，两孔施工中，钻孔内排出的煤渣比较潮湿(钻进中使用压风排渣，该顺槽施工钻孔时排出的煤渣始终比较潮湿)，孔内无明显异常现象。2004年10月29日夜班20时，B孔先开始涌水，水呈稀泥浆状，紧接着出现喷孔，大量瓦斯气体携带着煤屑(块)、水泥浆以及少量岩石碎块从孔内喷射而出，最远达10多米，并且发出巨大的响声，导致工作面迎头及整个千米巷道回风流CH4浓度超限。由于间歇性喷孔，巷道内瓦斯浓度不稳定，且时常超限，夜班人员全部撤出停止生产。30日早班人员到达现场后，发现迎头20m全部被煤泥水淤积，最大水深达1.2 m，B孔仍有少量清水往外流出(水量<0.5m3/h)。清理现场后，恢复生产。31日17时，该孔再次出现大规模喷孔，至20时，共发生7次．喷出物超过第一阶段。11月1日早班在清理现场过程中发生最后1次轻微喷孔。喷孔结束后，孔内水流(<0.5m3/h)清澈，水温29℃．经检测水质为HCO3-CL-K+Na型，为煤系砂岩水。为保证安全生产，后期在停头位置又施工若干探放水(瓦斯)钻孔，均未发生喷孔现象，只放出极少量的水。 事故教训 从井下打钻资料分析， Fs1为逆断层，该断层实际平面位置略向南移。随着巷道的施工，巷道距离Fs1越来越近，且位于断层面的下方，顶板的下沉及底鼓，导致断层下盘岩层沿断层面发生滑移，断层活化，原始封闭性断层逐步演变为强性断层。断层面两侧岩石裂隙和含水层中封存的离压水、瓦斯以及煤层中的瓦斯(上盘煤层以及13-2、14、15层煤瓦斯等)，开始沿断层面(带)运移聚集，穿过断层面的钻孔为其提供了良好卸压通道。当钻孔周围的岩体强度承受不了水和瓦斯的压力时，便沿钻孔喷出。在喷孔的过程中，水和瓦斯携带的固体(煤岩块)以及垮孔，容易造成钻孔暂时性堵塞，从而出现间歇性喷孔。 预防措施 1. 在断层情况比较清楚可靠的情况下，最好的预防措施是按有关规程规定留设足够断层保安煤柱，不要击捅“马蜂窝”。 2. 如果要对断层必须面进行钻探验证和控制，应首先进行瓦斯引排或抽放。 3. 当巷道要穿过此类断层时，应实施打钻引排或抽放措施，在确认无喷孔危险或喷孔危险消除后，方可施工巷道，并制定巷道过断层安全措施。钻孔施工完毕后应及时进行封孔(是否全孔封闭可根据断层煤柱的多少而定)；打钻施工措施中，尤其是安全防护措施必须认真编制和落实，当在钻进过程中出现喷孔时，千万不得取出钻杆，并严禁转动钻杆。