平煤集团四矿“5.15”矸石山自燃崩塌灾害分析
平煤集团四矿“5.15”矸石山自燃崩塌灾害分析
2005年5月15日19时40分和5月16日1时06分，平煤集团四矿矸石山先后发生两次自燃崩塌灾害，共造成8人遇难，123人受伤(其中6人伤势较重，15人因吸入热气流呼吸道受伤，手术处理后疗效明显，伤情稳定好转)，直接经济损失约1000万元。
一、矸石山概况
该矿于1955年11月开工，1958年8月建成投产。矿井设计能力1.2Mt/a，2003年核定生产能力2.9Mt/a，2004年实际生产原煤280.9万吨。该矿矸石山自1955年矿井开工以来，自北向南不断堆积。至2005年5月，矸石山堆积南北长约300m，东西宽约250m，最大堆积高度74m，占地面积5.4万m2，体积130万m3。矸石山以南20m毗邻市北环路，北环路以南80m为居民区平房。
二、灾害发生及抢险经过
2005年5月15日19时40分，该矿矸石山因降暴雨发生自燃崩塌，造成矸石山以南100m外居民区平房不同程度受损，其中，第一排18间平房受损严重，房中人员被埋压。矸石及粉尘被抛掷在东西宽80多米，从矸石山中心向西南方向最远310m的扇形范围内，矸石平均堆积厚度达0.3m，其中受损严重的平房附近矸石及粉尘量平均厚度达1.1m，崩塌矸石体积约1.7万m3。
灾害发生后，该矿立即成立了抢险救灾指挥部，制定了抢险救灾方案，调集矿山救护大队和该矿干部职工进行抢险，市消防支队也进行了抢险增援。抢险人员按照分组安排，每半小时轮班到平房中抢救被埋人员。在组织抢救被埋人员的同时，设立险情观察人员，遇险情及时发出警报。在现场条件复杂，险情依然存在的情况下，经过艰苦努力，至5月16日1时，共救出31名遇险群众，并被及时送往医院救治(其中3人经抢救无效死亡)。由于天黑下雨，埋压人员情况不明，抢救过程异常艰难。16日零时以后，再次骤降暴雨。1时零6分左右，矸石山突然再次发生喷发，大量热气浪夹带高温粉尘喷向抢救现场，尽管已发出紧急撤退信号，仍有部分抢险人员在撤退过程中不同程度被热浪灼伤。
5月16日18时，搜救抢险工作结束。这次灾害共造成36人受困，经全力抢救，28名受伤人员获救，其余8人遇难，另有95名抢险人员不同程度受伤。
三、灾害性质认定
1、煤矿矸石山自燃是一种比较常见的自然现象，甚至发生过一定的动力现象，多年来并没有引起人们的重视;
2、《煤矿安全规程》、《煤矿设计规范》等行业规章对矸石山设置只规定了与进风井口距离不小于80m，对于其它日常管理没有提出明确要求;
3、灾害调查组现场勘查认为，可以排除人为因素，本次灾害具有一定的不可预见性。
综上所述，可以认定这是一起煤矿矸石山自燃崩塌灾害。
四、灾害原因分析
1、由于矸石山内部长期自燃，积蓄大量热能，骤降暴雨时大量雨水注入火区，致使内部高温矸石遇水后发生物理化学反应：(1)高温使大量雨水变成水蒸气，使矸石山内部的压力迅速增高;(2)根据矸石燃烧后出现的铁红色现象分析，矸石山内部的温度至少达到800℃，因此，当雨水注入矸石山后，部分水分解，与CO、H2S等气体混合，产生爆炸，加之其它原因，导致矸石山崩塌、喷发。
2、第一次崩塌后，矸石山局部表层被剥离，内部高温矸石与大气大面积接触，燃烧加剧，5个小时后暴雨又一次骤降，致使矸石山上部的能量再次聚积，产生第二次喷发。
五、事故教训与对策
目前全国国有重点煤矿煤矸石的总积存量已达40亿t以上，形成矸石山1500多座，其中有200多座自燃，占地1.2万ha。平煤集团现有矸石山29座，其中正在使用的矸石山21座，废弃不用的8座，并有7座矸石山发生程度不同的自燃。尽管煤矿矸石山自燃崩塌灾害在国内外曾经有所发生，但对其发生机理、预防及治理方法等还没有深入研究，我国有关规程、规范对此未做明确规定，人们对其危害的认识与重视程度还不到位。本次矸石山自燃崩塌灾害的教训是：煤矿矸石山自燃崩塌灾害在国内外曾经有所发生，但对其发生机理、预防及治理方法等还没有深入研究，我国有关规程、规范对此未做明确规定，人们对其危害的认识与重视程度还不到位。教训非常深刻，为防止类似灾害发生，提出如下对策建议：
1、对自燃矸石山通过清除火源、降温、隔氧等途径进行综合治理，具体方法包括挖掘熄灭法、表面封闭法(覆盖法)、喷浆法、灌注法、深部注浆法、推平压实法等。
2、采用石灰乳灭火，可利用石灰中所含的CaO在遇水后生成的Ca(OH)2与煤矸石自燃产生的SO2、CO2等有害气体生成不溶于水的CaSO4、CaCO3等，而且在高温下，Ca(OH)2能与矸石中的Al2O3、Fe2O3等形成的胶体状物质同前述盐类形成一层较致密的隔氧层，达到灭火的目的。通过覆盖，一方面降低矸石的透气性、供氧量，另一方面可防止煤矸石自燃后的蔓延扩大。
3、对已发生自燃的矸石山，在初期发生局部自燃时，可采取挖掘法处理，清除自燃体，防止自燃蔓延扩大。
4、在矸石山上可采用深孔注入MEA-l等灭火材料进行灭火，然后采用注入黄土、石灰浆或乙炔渣与粉煤灰等混合浆液，以隔绝供氧，防止复燃。严禁直接注入大量清水灭火。
5、国内外资料表明，矸石堆放的自燃安息角一般为38-40°，如果矸石山堆积过高、坡度过大或受到人为开挖，当受到暴雨侵蚀、产生内部高压时，容易形成崩塌、滑坡、渣石流等灾害。因此，应注意避免上述现象出现，保持矸石山的自然稳定。
6、对正在自燃的矸石山，应建立预警制度，在矸石山一定范围设置警戒线，警戒范围内不得有工业和民用建筑，无关人员不得入内。
7、为防止类似灾害的发生，建议有关方面进行联合攻关，加大对煤矿矸石山自燃崩塌灾害发生机理、预防及治理方法等问题的研究，补充、完善有关规程、规范。
8、解决煤矸石危害的最主要途径还在于对其综合治理与利用。建议有关方面从落实科学发展观的高度，深入开展煤矿循环经济研究，加大对煤矸石利用工作的力度，研究开发有自主知识产权的新技术、新设备，逐步减少矸石山存量，化害为利，变废为宝，减少环境污染，促进人与自然的和谐发展。
