近10年我国煤与瓦斯突出事故统计规律与动力效应特征分析

近10年我国煤与瓦斯突出事故统计规律与动力效应特征分析

煤与瓦斯突出是煤矿生产中最为严重的灾害之一，其突发性和破坏性给煤矿安全带来了巨大威胁。本文基于近10年（2014-2023年）的事故统计数据，深入分析了煤与瓦斯突出事故的规律与动力效应特征，为煤矿安全防控提供了重要参考。

作者信息

曹偈

1. 煤矿灾害防控全国重点实验室
2. 中煤科工集团重庆研究院有限公司

基金项目

1. 国家自然科学基金项目 52104239
2. 国家自然科学基金项目 52274246
3. 重庆市自然科学基金项目 cstc2021jcyj-msxmX1149
4. 天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项项目 2023-2-TD-ZD001

研究背景与方法

挖掘历史事故案例特征可为准确认识煤与瓦斯突出机理及灾害防控预警提供更多支撑。分析近10年发生的煤与瓦斯突出事故统计数据尤其是较大及以上事故案例，探究突出发生规律及动力效应特征。

研究结果

突出事故总体情况

事故起数与死亡人数

近年来重大以上突出事故基本杜绝，但事故死亡人数占煤矿事故总死亡人数的比例仍较高，其平均死亡人数为煤矿事故的2.9倍。

事故等级及地域分布规律

表 1 2021年1月—2024年3月突出事故统计

较大及以上突出事故典型特征

事故地点、作业方式及赋存特征

表 2 不同地点突出事故起数与死亡人数

表 3 地质构造与煤层赋存异常

突出强度与瓦斯涌出量

图 2 瓦斯涌出量与突出强度的关系

图 3 近10年重大突出事故情况

突出前的预兆

表 4 突出前的预兆案例起数

突出典型动力效应的表现特征

突出动力效应的基本特征

表 5 突出事故发生过程中的冲击波

典型案例

案例1

图 4 事故发生地点视频监控画面

案例2

1. 风压及风速

图 5 总回风风压与风速

2. 瓦斯浓度(CH4体积分数)

图 6 巷道内的瓦斯浓度

先进的矿井安全监控手段为突出动力效应研究带来了更多、更准确的现场数据。根据突出在巷道空间的发展情况可将整个动力效应过程划分为3个阶段：①突出瞬间，高速涌出的瓦斯气体压缩巷道内空气形成冲击气流与冲击波；②大量破碎煤体在瓦斯作用下被抛出，形成煤—瓦斯两相流；③突出孔洞稳定，不再有煤体抛出，突出孔洞周围瓦斯不断逸散涌出。

结论

1. 近10年，我国发生煤与瓦斯突出事故56起、死亡人数296人，相比前10年分别下降80.5%、86.1%。但突出事故死亡人数比例仍较高，是煤矿事故平均死亡人数的2.9倍。突出事故仍然是煤矿灾害防治的重中之重。较大事故仍然占主导地位，重大以上事故基本杜绝，贵州省仍然是事故最为严重的地区。同时，随着安全防护技术的不断发展，灾害应急救援能力提升, 4次突出事故避免了人员伤亡。

2. 事故发生地点以煤层平巷为主，占43.2%，其次为石门与上下山工作面；随着煤矿机械化发展，综掘机割煤作业环节诱导突出事故比例显著上升，2019—2023年占比达57.0%。与其他地质构造相比，断层、煤层厚度变化易发生突出，突出地点附近为褶曲构造时的平均突出强度最大。38起事故平均突出强度与瓦斯涌出量分别为521.34 t、3.55万m3。9起重大突出事故中，突出煤炭与吨煤瓦斯涌出量均呈波动式减小趋势。钻孔喷孔是最常见的突出预兆，其次为响煤炮、夹钻。合理利用钻孔信息进行灾害的探测及预警是重要的发展方向。

3. 突出动力效应的表现特征包括冲击波、煤岩抛出、瓦斯逆流等。以典型案例分析证实了突出动力效应在巷道空间发展演化的3个阶段。瓦斯逆流往往会造成更大伤亡，瓦斯不仅会通过防突风门进入进风巷发生逆流，也可能会沿回风路线逆流进入其他采掘作业面。

曹偈. 近10年我国煤与瓦斯突出事故统计规律与动力效应特征分析[J]. 矿业安全与环保, 2024, 51(3): 36-42, 49.

CAO Jie. Analysis of the statistical laws and dynamic effect characteristics of coal and gas outburst accidents in China in recent 10 years[J]. Mining Safety & Environmental Protection, 2024, 51(3): 36-42, 49.