煤礦瓦斯事故原因分析及預(yù)防對(duì)策

1、論文題目：煤礦瓦斯事故原因分析及預(yù)防對(duì)策 摘 要煤礦瓦斯是煤礦采掘空間及圍巖內(nèi)有害氣體的總稱，其主要成分為甲烷。長期以來，煤礦瓦斯是煤礦井下事故的主要隱患，至今也不能達(dá)到完全杜絕瓦斯事故的目的。煤礦瓦斯事故主要有三種表現(xiàn)形式：瓦斯燃燒、瓦斯爆炸、瓦斯噴出、瓦斯窒息及瓦斯突出。瓦斯局部積聚是瓦斯窒息和瓦斯爆炸的主要條件，煤巖層內(nèi)賦存有大量高壓瓦斯是發(fā)生瓦斯噴出和煤與瓦斯突出事故主要條件。礦井瓦斯事故頻繁發(fā)生是我國煤礦生產(chǎn)中常見的災(zāi)害事故，造成大量人員傷亡，而且嚴(yán)重摧毀井巷設(shè)施，中斷生產(chǎn)，甚至引起煤塵爆炸、礦井火災(zāi)、井巷垮塌等，二次事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)每年的事故統(tǒng)計(jì)中來看，煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大

2、事故中，絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數(shù)的71%左右，為此，瓦斯事故稱為煤礦災(zāi)害頭號(hào)殺手。為了探求煤礦瓦斯事故的發(fā)生機(jī)理，分析煤礦瓦斯事故發(fā)生的原因，提出預(yù)防對(duì)策，以指導(dǎo)我國煤礦安全生產(chǎn)工作，預(yù)防煤礦瓦斯事故的發(fā)生，從而改善我國煤礦安全生產(chǎn)狀況，保障廣大煤礦職工的人身安全。關(guān)鍵詞：煤礦瓦斯事故, 原因, 預(yù)防對(duì)策，安全監(jiān)管101 緒論1.1研究背景安全是人類最重要和最根本的需求，是人民生命健康和國家財(cái)產(chǎn)的基本保障，可以說，安全就是生命，安全就是效益，安全更是人類社會(huì)文明的標(biāo)志。做好煤礦生產(chǎn)安全管理工作，預(yù)防和控制煤礦瓦斯事故的發(fā)生，在確保煤礦礦工人的生命安全的基礎(chǔ)上尋求煤炭工業(yè)的發(fā)展，

3、是煤炭工業(yè)發(fā)展的不可逆轉(zhuǎn)的必然趨勢(shì)。目前，我國絕大部分煤炭是靠井下開采的。按照聯(lián)合國有關(guān)機(jī)構(gòu)幫助中國國土資源部按照聯(lián)合國資源分類方案制訂“資源及固體燃料和礦產(chǎn)分類方案”，我國的煤炭儲(chǔ)量約為1100億噸左右，居世界第三位。我國在能源生產(chǎn)和消費(fèi)中，煤炭能源約占70%以上，因此，煤炭作為主要能源的地位將會(huì)在相當(dāng)長的歷史時(shí)期中不會(huì)改變。煤礦生產(chǎn)與其他行業(yè)相比其工作場(chǎng)所處于井下深處有限的空間，環(huán)境條件惡劣、多變，隨著開采過程不斷移動(dòng)，采煤環(huán)境不斷改變和惡化，礦井環(huán)境條件惡劣、多變的固有屬性是引起煤礦瓦斯事故多發(fā)的潛在危險(xiǎn)因素。僅就國有重點(diǎn)煤礦來看，具有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井占89.5%，高瓦斯與瓦斯突出礦井

4、占49.2%，給改善安全環(huán)境帶來更大的困難，從而導(dǎo)致安全工作的惡性循環(huán)。同時(shí)，企業(yè)內(nèi)部管理失誤、國家監(jiān)管力度不足和國家政策扶持不足也是導(dǎo)致煤礦瓦斯事故的原因。世界上一些主要的煤炭生產(chǎn)國家，如美國、澳大利亞、南非等國家己經(jīng)在煤礦生產(chǎn)安全工作中取得了巨大的成功，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦瓦斯事故的有效控制，煤炭工業(yè)成為這些國家中最安全的行業(yè)之一。相比之下，我國的煤礦生產(chǎn)安全工作成效不甚理想，煤礦安全生產(chǎn)狀況十分嚴(yán)峻，煤礦瓦斯事故頻繁發(fā)生，雖然我國政府相繼采取了一系列措施，如加強(qiáng)了煤礦安全生產(chǎn)的科技攻關(guān)力度，提高了煤礦機(jī)械化開采水平，制定了相關(guān)的法律、法規(guī)、規(guī)章及其他規(guī)范性文件，規(guī)定了大量的煤礦生產(chǎn)安全管理制度和

5、措施，建立健全了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)，以及加大對(duì)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的監(jiān)督管理力度等等，然而成效并不明顯，煤礦瓦斯事故并未得到有效的控制，煤礦瓦斯事故依然不斷發(fā)生。因此，煤礦瓦斯事故問題現(xiàn)己成為我國煤炭工業(yè)發(fā)展的“瓶頸”問題。切實(shí)做好煤礦生產(chǎn)安全工作，有效預(yù)防煤礦瓦斯事故的發(fā)生，對(duì)于保障廣大煤礦職工的人身安全，保證煤炭工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展以及維護(hù)社會(huì)安定團(tuán)結(jié)具有十分重大的意義。1.2 研究問題的提出我國煤礦瓦斯事故之所以頻繁發(fā)生，究其原因在于人們對(duì)煤礦瓦斯事故發(fā)生的原因缺乏清晰和明確的認(rèn)識(shí)，缺乏全面的、系統(tǒng)的、整體宏觀的分析，因而不能找出導(dǎo)致煤礦瓦斯事故的根本原因，從

6、而不能采取行之有效的措施和對(duì)策來預(yù)防和控制煤礦瓦斯事故的發(fā)生。 我國的礦山安全生產(chǎn)出現(xiàn)如此嚴(yán)峻的現(xiàn)狀的原因主要有以下兩個(gè)方面:1.2.1技術(shù)原因一些煤礦企業(yè)由于采煤方法落后，引起礦井采掘布置不合理，通風(fēng)系統(tǒng)不完善，通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，采用落后的采煤生產(chǎn)工藝此外，作業(yè)規(guī)程編制不符合實(shí)際，針對(duì)性不強(qiáng)，給安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重隱患。礦山是采礦工業(yè)的主體，是直接從事有益礦物開采的工作地，是采掘工業(yè)企業(yè)。礦山直接面對(duì)大自然，向地球挑戰(zhàn)，索取人類財(cái)富，所以，采礦工業(yè)和其他工業(yè)相比，有其固有的艱巨性和特殊性。在煤炭開采過程中，瓦斯煤塵爆炸、火災(zāi)、煤與瓦斯突出、中毒、窒息等多種災(zāi)害事故時(shí)有發(fā)生，絕大多數(shù)是由于瓦斯事故造

7、成的。礦山的安全生產(chǎn)工作較其他工業(yè)部門就更為艱巨和復(fù)雜，并且隨著采礦工業(yè)向深度和廣度的開展，瓦斯治理工作的技術(shù)難度也將越來越大。企業(yè)為降低成本，在瓦斯治理方面，不投入新的檢測(cè)設(shè)備，不采用技術(shù)、瓦斯治理資金缺陷，管理不到位加上科技水平和技術(shù)裝備條件限制，因此，要搞好礦山的安全工作，首先從上述瓦斯治理災(zāi)害上搞好技術(shù)防范措施。1.2.2管理原因煤礦企業(yè)對(duì)瓦斯管理出現(xiàn)嘛屁思想，引不起重視不重視，尤其是一些小煤礦低瓦斯礦井，瓦斯治理不能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，還投入大量資金，安全管理方式滯后，“三違”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。瓦斯爆炸事故的發(fā)生與安全管理方式有一定的直接關(guān)系，對(duì)瓦斯的管理很多情況下往往是靠人的主觀和經(jīng)驗(yàn)。隨著

8、煤礦開采深度的不斷增加，瓦斯地質(zhì)條件越來越復(fù)雜多變，再加上這種傳統(tǒng)的安全管理方式受到人的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和責(zé)任心的限制，所以管理因素也是瓦斯事故多發(fā)的原因之。企業(yè)是以追求最大的經(jīng)濟(jì)利益為目標(biāo)的，煤礦職工的生活都很難維持的情況下，許多煤礦企業(yè)降低了安全投入，安全欠賬較多。許多礦存在不同程度的通風(fēng)系統(tǒng)及配套設(shè)施不完善、“一通三防”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不完善和設(shè)備設(shè)施老化等問題。這就決定了企業(yè)不可能很自覺的做到各個(gè)方面的安全技術(shù)保障及管理措施，許多事故分析發(fā)現(xiàn)，違章操作或管理不當(dāng)而造成了一些本可避免的事故，但未引起重視，最終釀成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和職工的安全意識(shí)對(duì)于煤礦的長期安全生產(chǎn)非常重要。目前我國煤

9、礦瓦斯事故總量居呈下降趨勢(shì)，但重特大災(zāi)害事故頻頻發(fā)生。其原因是多方面的，既有客觀方面的原因、技術(shù)上的原因，也有管理和政策上的原因；既存在與災(zāi)害事故發(fā)生的直接相關(guān)的因素，深入分析煤礦瓦斯事故頻發(fā)的深層次原因及問題。提出煤礦瓦斯防治的國家保障性措施和政策建議。2 煤礦瓦斯事故原因分析與防治對(duì)策2.1瓦斯爆炸原因分析2.1.1瓦斯爆炸的條件瓦斯爆炸的發(fā)生必須具備三個(gè)基本條件，一是瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi)，一般為516；二是有足夠能量的點(diǎn)火源；三是混合氣體中的氧氣濃度不低于12。三個(gè)條件缺少其中任何一個(gè)均不能發(fā)生瓦斯爆炸。2.1.2瓦斯爆炸事故特點(diǎn)根據(jù)多年對(duì)煤礦瓦斯爆炸事故統(tǒng)計(jì)分析，可以發(fā)現(xiàn)有如下一些特點(diǎn)

10、：瓦斯爆炸多為大事故；事故地點(diǎn)多發(fā)生在采煤與掘進(jìn)工作面；瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大；多為火花引爆；高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發(fā)生；瓦斯爆炸多發(fā)生在鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦；基建、技改礦井和轉(zhuǎn)制礦井瓦斯爆炸事故多發(fā)。2.1.3事故原因煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故與許多因素有關(guān)，但總的來說，主要與自然因素、安全技術(shù)手段、安全裝備水平、安全意識(shí)和管理水平等有關(guān)，發(fā)生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所導(dǎo)致的。 （1）煤礦開采條件差我國煤礦井下開采條件普遍較差。 （2）瓦斯積聚的存在瓦斯?jié)舛瘸e聚形成瓦斯爆炸事故的根源?？刂仆咚狗e聚主要是加強(qiáng)瓦斯管理，加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控、堅(jiān)持瓦斯巡檢制度，發(fā)現(xiàn)瓦斯超限及時(shí)匯報(bào)處理，引起瓦斯爆

11、炸的瓦斯?jié)舛仁怯蟹秶?，凡是濃度低于爆炸下限或高于爆炸上限的瓦斯混合物與點(diǎn)火源接觸時(shí)都不會(huì)引起火焰自行傳播。為促使煤炭工業(yè)的科學(xué)發(fā)展、安全發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展，國家應(yīng)制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和政策，提高煤礦有安全保障的生產(chǎn)能力，限制、淘汰落后的生產(chǎn)力。但主要有通風(fēng)系統(tǒng)不合理和局部通風(fēng)管理不完善是瓦斯積聚的主要原因. （3）引爆火源的存在火源是引起礦井瓦斯爆炸事故的必備條件之一?；鹪纯梢苑譃楸苹鸹?、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。但放炮和電器設(shè)備產(chǎn)生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源，因此嚴(yán)格放炮管理、杜絕電氣失爆、杜絕明火、摩擦撞擊火花及煤炭自燃產(chǎn)生，井下作業(yè)必須穿純棉工作服嚴(yán)禁穿化纖衣服以免產(chǎn)生

12、靜電。發(fā)生瓦斯爆炸其火源必須要達(dá)到足夠的能量,即溫度一般不低于650、能量一般大于0.28mJ和持續(xù)時(shí)間大于爆炸感應(yīng)期。這個(gè)條件通常很容易滿足的。在煤礦開采中，對(duì)一些不可避免的火源要采取措施，使其成為不能滿足點(diǎn)燃瓦斯的點(diǎn)火源。（4）氧氣的濃度 氧氣的濃度必須達(dá)到12以上,否則井下瓦斯爆炸反應(yīng)不能夠持續(xù)進(jìn)行。在井下的封閉區(qū)域、采空區(qū)內(nèi)及其它裂隙處由于有氧氣消耗或沒有供氧，可能會(huì)出現(xiàn)氧濃度低于12的可能性外，其它巷道和工作面等一般氧氣濃度都會(huì)高于12。 （5）裝備不足、管理不落實(shí)礦井安全裝備配置不足，“先抽后采，監(jiān)測(cè)監(jiān)控，以風(fēng)定產(chǎn)”方針未得到完全落實(shí)。有的礦井沒有安裝瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)或運(yùn)行不正常，如2

13、005年發(fā)生的41起特大瓦斯事故中，有的礦井雖安裝有監(jiān)控系統(tǒng)，但因傳感器數(shù)量不足、安裝位置不對(duì)、線路存在故障、顯示器不顯示數(shù)據(jù)等問題。此外鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦發(fā)生的特大瓦斯事故都沒有裝備瓦斯抽放系統(tǒng)或抽放系統(tǒng)不能有效運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)也不能有效發(fā)揮作用，不能有效發(fā)揮其應(yīng)有的作用。 （6）企業(yè)技術(shù)管理薄弱 安全投入對(duì)搞好煤礦安全來說是至關(guān)重要的。在前幾年，由于煤礦的經(jīng)濟(jì)效益不好，煤礦企業(yè)降低了安全投入，安全欠賬較多等問。 一些煤礦企業(yè)由于采煤方法落后，引起礦井采掘布置不合理，通風(fēng)系統(tǒng)不完善，此外，作業(yè)規(guī)程編制不符合實(shí)際，針對(duì)性不強(qiáng)，給安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重隱患。2.2控制瓦斯爆炸事故的技術(shù)措施從瓦斯爆炸條件看，氧氣

14、的濃度是引起瓦斯爆炸的因素之一，但在煤礦井下一般不存在氧氣濃度低于12%的情況。因此，搞好瓦斯爆炸的防治措施體現(xiàn)在兩個(gè)方面：嚴(yán)格控制礦井各區(qū)域的瓦斯?jié)舛?、杜絕火源和演習(xí)預(yù)案。瓦斯爆炸事故的防治可分為預(yù)防爆炸和抑制爆炸。預(yù)防爆炸主要有：優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)，防治瓦斯積聚，進(jìn)行瓦斯抽放，加強(qiáng)瓦斯?jié)舛群突鹪幢O(jiān)測(cè)，防止點(diǎn)火源的出現(xiàn)等；抑制爆炸主要采用隔爆抑爆裝置將瓦斯爆炸限制在一定范圍內(nèi)，從而減少人員傷亡和災(zāi)害事故所造成的損失。通風(fēng)是排放瓦斯最主要的手段。做好通風(fēng)安全技術(shù)管理是防治煤礦主要事故的先決條件和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，所有礦井都必須要建立安全可靠的、獨(dú)立的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)，能夠保證

15、井下所有工作地點(diǎn)有足夠多的風(fēng)量將井下涌出的瓦斯及時(shí)沖淡并排放出井外，避免瓦斯集聚，所以建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。2.2.1煤礦瓦斯抽放技術(shù)（1）我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占總礦井?dāng)?shù)的46。瓦斯抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同時(shí)也是開發(fā)利用瓦斯能源、保護(hù)大氣環(huán)境的重要手段。（2）為提高瓦斯抽放率，目前主要需解決長鉆孔定向鉆進(jìn)技術(shù)，包括測(cè)斜、糾偏技術(shù)；提高單一低透氣性煤層的抽放率；研制鉆進(jìn)能力更強(qiáng)的鉆機(jī)具；完善和提高擴(kuò)孔技術(shù)、排渣技術(shù)、造穴技術(shù)和封孔技術(shù)；開發(fā)新的瓦斯抽放技術(shù)及設(shè)備。（3）瓦斯抽放方法有本煤層抽放、鄰近層抽放和采空區(qū)抽放等

16、；抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。并研制出與之相配套的強(qiáng)力鉆機(jī)及配套機(jī)具，如MK型長鉆孔鉆機(jī)和ZSM順層強(qiáng)力鉆機(jī)等7。此外已研制出多種抽放泵及配套的監(jiān)控系統(tǒng)和儀表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全環(huán)境得到進(jìn)一步改善。（4）利用多分支羽狀適用技術(shù)，解決低滲煤層瓦斯治理問題，提高抽采率。（5）煤礦瓦斯治理也應(yīng)該與煤層氣產(chǎn)業(yè)化緊密結(jié)合起來。2.2.2礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪幢O(jiān)測(cè)技術(shù)礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪吹膶?shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)于防止瓦斯爆炸非常重要，當(dāng)發(fā)現(xiàn)瓦斯異常或有火源產(chǎn)生，立即采取措施可防止爆炸事故的發(fā)生。我國目前開發(fā)了KJ90、KJ92、KJ94、KJ95、KJ73、KJ

17、66等型號(hào)的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，以及各類檢測(cè)傳感器、報(bào)警儀和斷電儀。已有多個(gè)礦井安裝了礦井安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，并具有如下功能：礦井環(huán)境和工況參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控；主要通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)；巷道火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；礦井瓦斯抽放實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；沖擊地壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；煤與瓦斯突出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；煤層自然發(fā)火實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；瓦斯爆炸或燃燒實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；礦井電網(wǎng)監(jiān)測(cè)等多種功能。監(jiān)控系統(tǒng)的安裝極大地提高了煤礦的安全管理自動(dòng)化水平，防止了許多事故的發(fā)生。2.2.3優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)合理可靠的通風(fēng)系統(tǒng)是防止瓦斯事故和控制災(zāi)害擴(kuò)大的重要措施，為此，瓦斯防治工程與采掘工程，必須同時(shí)設(shè)計(jì)，超前施工，同時(shí)投入使用。2.2.4隔爆措施礦井隔爆抑爆裝置是控制瓦斯爆炸

18、的最后一道屏障，當(dāng)瓦斯爆炸發(fā)生后，依靠預(yù)先設(shè)置的裝置可以阻止爆炸的傳播，限制火焰的傳播范圍，主要有被動(dòng)式隔爆棚和自動(dòng)抑爆裝置。2.3煤（巖）與瓦斯突出及其預(yù)防2.3.1突出概述煤礦地下采掘過程中，在極短的時(shí)間內(nèi)（從幾秒到幾分鐘），從煤、巖層內(nèi)以極快的速度向采掘空間內(nèi)噴出煤（巖）和瓦斯的現(xiàn)象，稱為煤與瓦斯突出9。它是另一類型的瓦斯特殊涌出，也是煤礦地下開采過程中的一種動(dòng)力現(xiàn)象。它所產(chǎn)生的高速瓦斯流能夠摧毀巷道設(shè)施，破壞通風(fēng)系統(tǒng)，甚至造成風(fēng)流逆轉(zhuǎn)；噴出的瓦斯由幾百到幾萬立方米，能使巷道充滿瓦斯，造成人員窒息，引起瓦斯燃燒或爆炸；噴出的煤、巖由幾千噸到萬噸以上，能夠造成煤流埋人；猛烈的動(dòng)力效應(yīng)可能導(dǎo)

19、致冒頂和火災(zāi)事故的發(fā)生。2.3.2突出的外部特征突出的外部特征是：（1）突出的煤、巖在高壓氣流搬運(yùn)過程中，呈現(xiàn)分選性堆積，即近處塊度大，遠(yuǎn)處粒度小，堆積坡度小于煤的自然安息角；（2）突出過程中煤巖進(jìn)一步粉碎，產(chǎn)生極細(xì)的粉塵，有時(shí)突出的堆積物好似風(fēng)力填充一樣密實(shí)；（3）突出空洞口小肚大，其軸線往往沿著煤層傾斜向上延伸，或與傾向線成不大的夾角；（4）突出的相對(duì)瓦斯涌出量可以大于煤層的瓦斯含量。2.3.3突出的機(jī)理突出的機(jī)理是關(guān)于解釋突出的原因和過程的理論。突出是十分復(fù)雜的自然現(xiàn)象，它的機(jī)理還沒有統(tǒng)一的見解，假說很多，目前多數(shù)人認(rèn)為，突出是地壓、瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)和重力綜合作用的結(jié)果。2.3.4突出的一般規(guī)律（1）突出多發(fā)生在一定的采深以后；（2）突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶、應(yīng)力集中區(qū)；（3）突出的強(qiáng)度和次數(shù)，與煤層厚度、傾角、硬度、透氣性等有關(guān)；（4）突出與瓦斯關(guān)系，瓦斯壓力小含量低，可能發(fā)生突出；（5）突出大多發(fā)生在落煤、放炮工序；（6）突出前有預(yù)兆。 2.3.5預(yù)防煤與瓦斯突出的主要技術(shù)措施防突措施分為區(qū)域性防突措施和局部防突措施。（1）區(qū)域性防突措施區(qū)域性防突措施主要有開采保護(hù)層和預(yù)抽瓦斯兩種。開采保護(hù)層是預(yù)防突出最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施。1）開采保護(hù)層在突出礦井中，預(yù)先開采的、并能使其