摘  要：通過對事故搶救情況的了解、查看相關系統的設計和管理文件，對所獲取的資料進行全
面深入的分析，基本查明了瓦斯爆炸事故發生的直接原因。
關鍵詞：瓦斯爆炸；事故分析；煤礦

1  事故區域概況
    某日7：32左右，某礦二號采煤工作面發生了瓦斯爆炸重大事故，死亡4人，重傷2人，輕傷1人。該工作面上部已回采完畢，為三角煤回收的殘采面。煤層傾角50°～60°，煤厚2～6 m，煤層下窄上寬，屬于急傾斜煤層，高瓦斯區域，瓦斯絕對涌出量3．72m3／min，相對涌出量為20．77m3／t。
    二號采煤工作面巷道布置方式見圖1。運輸斜巷坡度為25°，采用搪瓷溜槽自動溜煤；2臺11kW局部通風機向采煤工作面送風；在東一石門內安裝低爆開關和2．5l kVA干變向工作面2臺127V煤電鉆供電；回采點和回風流各裝1臺瓦斯監測監控系統傳感器。
2  相關系統設計及實際情況
    工作面采用斜坡采煤方法。落煤方式為打眼放炮、爆破落煤，鉆具為煤電鉆，人工操作，支護方式為木支架梯形支護，巷道斷面5．9 m2。采用全部冒落法管理頂板，放煤時利用擋矸閘防止采空區內頂底板矸石串出。工作面及聯絡巷采用局部通風機送風的方式，設計風量為670 m3／min，實際供風量約為480 m3／min左右。采區供電由中央變電所至—620m水平采區變電所，電壓為380V。采區主干線為D50 mm2橡套銅芯電纜，分支為D35mm2橡套銅芯電纜供局部通風機、干變、充電使用。工作面電源由采區變電所180 kVA變壓器引一電纜到工作面。
    設計及管理要求堅持使用撿漏繼電器、煤電鉆、電照明和信號綜合維護、堅持使用瓦斯和風電閉鎖。實際供電系統，局部通風機即使不開，也能啟動和關閉第二部刮板輸送機和煤電鉆，另外煤電鉆變壓器綜合保護裝置(其功能為煤電鉆不啟動，其供電電纜不帶電)已損壞，由KSGB—2．5干式變壓器代替。瓦斯監控系統(KJ95型)于3個月前安裝，正常運行，工作面設置了2個瓦斯智能探測器KGJl6(見圖1)，工作面作業點的瓦斯智

　   

能探測器僅聲光報警，不控制任何電源。工作面運輸巷的瓦斯智能探測器除聲光報警外，還能控制第1部刮板輸送機的電源。兩探測器每2min采集1次數據，傳輸至地面調度室。
3　　物證勘察結果及相關人員提供的資料分析
　  (1)瓦斯探測器。工作面探測器外表較為完整，與探測器直接連接的電纜連結較為完整，其他段電纜有拉斷跡象，斷口不規則。探測器外殼塑料顏色由藍色變為灰黑色，顏色均勻，該色不是煤灰，顯然是探測器外殼塑料受到了高溫氧化的結果。說明探測器未受到碰撞，也未受到爆炸沖擊波的影響。回風側探測器被沖擊波沖撞成碎片，但報警燈較為完整。探測器外殼塑料片維持原色。
    (2)煤電鉆。離工作面外附近約2m處的1＃煤電鉆破壞較大，電機外殼裂口較大，手柄一側斷裂不知去向，與煤電鉆相連的電纜保護密封套有明顯的不規則斷口，為強力拉斷，電纜不知去向，電纜與電鉆連接接線柱處的銅芯線銅絲有部分仍在接線柱的螺絲中，顯然電纜與煤電鉆是在強勁外力的作用下被拉出脫落的。而2號煤電鉆上殼及與連結的電纜均較為完整，基本無破壞。
    (3)瓦斯監控電纜。2根瓦斯監控電纜斷口不規則，為拉斷構造，外表皮粗糙、硬化，受到了高溫烘烤作用。
    (4)礦燈。4＃死者使用的礦燈無燈頭、無燈線，只有礦燈的電池，電池外殼完好。2＃死者使用的礦燈外殼較為完好，燈頭外殼稍有破碎。
    (5)風筒。取出的風筒撕裂現象嚴重，大部分裂口新鮮，無煤塵，可能取證時，從堆積物中拉出而形成。
    (6)安全帽。只有一頂安全帽，受外力而砸裂，受到高溫現象不明顯。
    (7)雷管盒。雷管木盒一般由2＃死者保管，盒子一角受到外力破壞，無雷管爆炸等現象。
    (8)死亡人員和傷者情況。各死者和傷者的位置見圖1。1＃死者頭發燒焦，面部燒傷嚴重，全身骨折，顯然受到爆炸產生高溫氣流的灼傷和沖擊波的嚴重沖擊，被推射到巷道壁而受傷至死。2＃死者體表燒傷跡象不明顯，腳、手、腿等處骨折明顯。3＃死者面部有輕微燒傷跡象，頭發卷曲，受到高溫現象。4＃死者面部及左肩燒傷嚴重，頭發卷曲，受到高溫現象。1＃死者燒傷面積達50％以上，2＃傷者燒傷面積達30％，主要是受到高溫氣流的燒傷。3＃傷者只受到輕傷，為沖擊波將其推倒所致，無燒傷跡象。
    (9)相關人員提供的資料。事故前部分曾在工作面的人員感覺頭昏，瓦斯味濃(與地面瓦斯監測系統提供的數據相符)。其他有關人員提供資料略。
4  事故直接原因分析
4．1  爆源分析
    根據現場搶救的情況，現場破壞程度的情況，相關人員提供的事故發生的巨響等各種資料，傷亡人員的傷勢情況，工作面瓦斯確實超限等情況看，本次事故發生的是瓦斯爆炸。爆炸的爆源(即起爆的準確地點)在工作面附近，該處也就是火源的產生地。
4．2  爆炸的必要條件
    瓦斯爆炸的必要條件是：瓦斯的濃度超過爆炸的下限，即已存在瓦斯積存；氧的濃度不低于12％；長于感應期和高于瓦斯最低點燃溫度的點火源。上述3個條件必須同時具備。本次事故爆源處，事故前在正常通風，氧氣濃度顯然大于12％。因此，必須分析瓦斯聚集到爆炸下限濃度的原因和產生火源的直接原因。
4．3  瓦斯聚集產生的原因
    (1)從事故發生前瞬間瓦斯傳感器傳輸到地面的數據看，工作面處瓦斯濃度由1．5％左右升到3．1％左右。回風處瓦斯濃度為1.9％。
    (2)從離開工作面人員的口述記錄看，他在工作面時，已感到頭昏，瓦斯氣味較濃，工作面瓦斯探測器在報警，讀數為3．2％，由此看，事故前工作面附近瓦斯濃度超過3％，已接近高溫條件下瓦斯爆炸的下限濃度，但尚不具備瓦斯爆炸濃度的條件。
    (3)采空區已形成了一個約130m3。的較大空間。綜合各種因素，引起瓦斯繼續升高的原因可能有：一是采空區冒落引起采空區瓦斯積聚；二是由于本殘采面位于向斜軸部和三角煤地帶，屬應力集中區，煤層的垮落，引起瓦斯涌出量增加；三是可能發生煤與瓦斯突出，引起瓦斯濃度急升。
4．4  火源產生分析
    根據已知相關資料，可以排除產生火源的有：煤層自燃、爆破、明火，靜電等。可能產生火源的有：①工人在當頭拆卸礦燈時產生電火花；②工人進行加強支護用斧子砍樹或挖樹腳窩時，鐵器工具撞擊巖石碰出火花。③采空區上部冒落大塊巖石砸壞煤電鉆電纜引起火花；④采空區上部突然垮落巖塊和煤，砸翻溜槽、工具、煤電鉆、鉆桿等金屬物相互碰撞或巖塊碰撞產生撞擊火花；⑤工人拖煤電鉆準備打眼，煤電鉆不防爆或接觸不良產生火花；⑥煤電鉆電纜帶電，被突然垮落的煤巖沖擊，拉斷、拉出煤電鉆接線柱處電纜，使電纜接線柱處裸露處產生短路火花。
    根據爆炸現場提取的各種物證，分布的傷者傷之情況，各種火花產生的條件及爆炸后形成的現場、相關人員提供的資料等綜合分析，①一⑤種情況火花產生爆炸前后的情況不符合相關條件，而第⑥種情況與產生爆炸前后的情況基本吻合，理由如下：
    (1)如果①、②、③的其中任一種情況產生火花引起爆炸，則死者中有一人即為離爆源最近處的，發生爆炸后，死者將面目全非，至少身體某一部分炸傷嚴重，從死者尸體均較為完整的情況看，這幾種情況完全可以排除。
    (2)由③、④任一種情況產生火花引起的爆炸，則爆炸時主要尚有一定空間，爆炸產生的沖擊波會撞擊現場最近的3位死者和工作面瓦斯探頭，死者會有大量骨折，同時瓦斯探頭也會撞擊粉碎，而爆炸產生的高溫氣流會對2＃、3＃、4＃死者燒傷最為嚴重，而這3位死者反而比2位重傷者燒傷面積小得多，瓦斯探頭也較為完整，不符合爆炸后形成的現場條件。
    (3)第⑥種情況產生的火花引起的爆炸，從以。下幾個方面分析：①煤電鉆的電纜在接線柱處的橡膠套斷口，接線柱銅芯脫落情況看，顯然電纜是被外力突然拉斷的。②從煤電鉆的破壞的程度看，煤電鉆離爆源應該很近。③從兩個不同位置的瓦斯探頭的破壞情況看，工作面的瓦斯探頭，爆炸前被煤掩埋，受沖擊波的破壞較小，只受到間接高溫影響，而回風測探頭主要受沖擊波的破壞成碎片。④從瓦斯探頭的電纜均有拉斷、表皮間接受高溫而粗糙，而非直接受高溫燒焦的現象看，電纜也是先埋人煤中的。⑤從4位不同位置的死者和重傷人員的比較看，1＃死者先是被沖擊波撞擊，后被高溫氣流的襲擊，而2#、3#、4＃死者先被煤、支護材料部分壓埋，而產生骨折，裸露部分被爆炸后產生的高溫氣流部分燒傷。而兩位重傷者在空曠處主要為高溫氣流燒傷。⑥根據離開(約20min后發生事故)工作面的人員提供的資料，他走時，1＃死者(班長)在2＃煤電鉆處順風筒，向工作面送風排瓦斯。從1＃死者的位置看可以判斷，死者是出來給煤電鉆干式變壓器電源合閘送電，為打眼放炮作準備的，為煤電鉆電纜帶電創造了條件。⑦該處為三角煤帶，向斜軸部，周邊均為采空區，形成局部應力集中，而上部又采空出較大空間，煤層傾角也較大，為煤巖垮落創造了條件，也為瓦斯突然聚升創造了條件。
    從以上各方面的條件看，火源的產生為：煤電鉆電纜帶電(而其綜合保護裝置已壞)，被突然垮落的煤巖沖擊，拉斷、拉出煤電鉆接線柱處電纜，使電纜接線柱處裸露處產生短路火花。
    根據上面的分析，瓦斯進一步積聚是由煤巖自然垮落引起的。
5  結  論
    (1)事故性質：該事故為瓦斯爆炸；
    (2)瓦斯爆炸的爆源，即起爆點在工作面附近；
  　(3)工作面瓦斯濃度在超限的情況下，工作面部分設備(包括煤電鉆等)工作電源未能切斷；
    (4)工作面為殘采面，應力集中，采面在已部分采空的情況下，造成煤巖自然垮落，引起工作面瓦斯濃度進一步上升，使瓦斯積聚達到爆炸濃度，同時，自然垮落的煤巖拉斷煤電鉆接線柱處電纜，使拉出的電纜裸露，形成短路火花，而此時，局部通風機在向工作面正常送風，有合適的氧氣濃度，符合了瓦斯爆炸的3個必要條件；從而引起了本次事故的發生。
    作者簡介：張世良(1965—)，男，高級工程師，1987年畢業于淮南礦業學院，現在中煤國際工程集團武漢設計研究院從事設計、研究工作，國家注冊安全工程師。
　（作者系中煤集團武漢設計研究院  摘自：《煤礦安全》2004.7）