煤礦重特大災害事故動態隱患治理

煤礦重特大災害事故動態隱患治理

簡介： 中國礦業大學(北京)
教授、 博士生導師，
享受政府特殊津貼，
第2、3、4屆國家安全生產專家組成員，
國家煤監局“一通三防”專家組組長，
人事部“653”工程煤礦安全領域首席專家，
中國煤炭工業協會技術委員會煤礦安全委員會副主任委員，
中國職業安全健康協會常務理事。
010－62331942（o）62331702(h)

簡曆：
1962－1967 重慶大學采礦係，
1967年－1982 在江西樂平礦務局沿溝礦工作，曾任通風區長和工程師，
1982年－1989年在美國密執安理工大學采礦係留學，獲碩士、博士學位，
1989年－1991年在中國礦業大學(北京) 從事博士後研究，後留校工作至今,
1993年－1995年在美國密執安理工大學合作科研。

近年來，國有重點煤礦安全生產形勢有較大的好轉，今年是“隱患治理年”，今後，煤礦安全生產應如何進一步提高安全技術管理水平？
事故總在安全技術管理最薄弱環節上發生
國有重點煤礦安全技術管理一般較好，但仍有可能存在安全生產的薄弱環節或盲區。根據反映安全生產狀況的“木桶”理論，一個礦井的安全狀況不是由安全管理最好的區域或環節來決定的，往往是由安全管理最差的區域或環節來決定的。

近年來煤礦重大事故的新特點：
在社會經濟發展水平提高，安全技術裝備水平提高，政府、人們、企業各級領導更重視安全，法律法規的約束、監察監管力度加強的情況下，
然而，從1980年到2005年，煤礦死亡百人以上的重大事故發生頻率卻加快，從10年（1起）－5年（1起）－4年（1起）－ 2年（1起）－1年（2起）－1年（4起）。
2000-2007重大和特別重大瓦斯爆炸事故 (按礦井瓦斯等級)

“禍兮福之所伏，
福兮禍之所依”

摘自《老子. 第五十八章》
形象的描述了安全與危險的辨證轉換關係

2004－2007，是1960年以來我國死亡百人煤礦特別重大事故的高發期
1、2004.10.22 6 鄭州大平礦難 死亡148人（突出引起進風區瓦斯爆炸）；
2、2004.11.27 4 銅川陳家山礦難 死亡166人 （下隅角強製放頂瓦斯爆炸）；
3、2005.2.14 1 阜新孫家灣礦難 死亡214人 （衝擊地壓引起原低瓦斯風道瓦斯爆炸）；
4、2005.7.4 梅州大興水災 死亡123人

5、2005.11.27 3 七台河東風礦瓦斯爆炸 死亡171人 （煤倉放炮引起煤塵爆炸）；
6、2005.12.7 唐山劉官屯礦瓦斯爆炸 死亡108人。（低瓦斯鄉鎮礦井）；
7、2007.8.17 山東新汶華源礦水災 2 死亡181人(定性為自然災害)。
8、2007.12.5 山西洪洞瑞之源煤礦瓦斯爆炸 瓦斯爆炸 死亡108人。（低瓦斯鄉鎮礦井）

第一部分 特大瓦斯爆炸、火災事故回顧及教訓
一、鄭州煤業集團大平煤礦“10.20”特大型煤與瓦斯突出引發特別重大瓦斯爆炸事故
2004年10月20日，鄭煤集團公司大平煤礦發生一起特大型煤與瓦斯突出引發的特別重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受傷（其中重傷5人），直接經濟損失3935.7萬元。

應注意：
“安全”區域的安全性的動態轉換；
1、岩石掘進工作麵的突出威脅性；
2、礦井由非突出危險過渡到突出危險的過渡階段時存在的易忽視的重大隱患；
3、原發性突出災害誘發繼發性爆炸災害的防治；
4、監測監控係統的可靠性；
5、突發性災害信息的發現、分析和決策的及時性

二、陳家山礦瓦斯爆炸事故
2004年11月28日07時10分井下彙報聽到爆炸聲、巷道煙霧大，隨之安子溝抽放泵站電話彙報，安子溝風井防爆門被摧毀，有黑煙冒出。四采區發生爆炸事故，波及四采區下山至回風井所有區域，涉及415回采工作麵係統、416掘進工作麵係統、417掘進工作麵、采區下山係統、安子溝回風係統等，死亡166人，受傷45人。
2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53又發生4次爆炸，沒有再造成人員傷亡。

虛擬現實係統需借助專用軟件顯示三維動態災變過程，因展示條件所限，本圖僅以二維靜態圖形顯示虛擬現實場景，雖然顯示效果差，但也較清楚地顯示出下隅角瓦斯爆炸的原因。所開發的虛擬現實係統能真實顯示三維動態災變過程，為事故調查和分析提供了有力的分析工具。

三、孫家灣煤礦瓦斯爆炸事故
2005年2月14日孫家灣煤礦海州立井發生特別重大瓦斯爆炸事故，死亡214人,受傷30人，其中重傷8人。
該事故為40年來最大的煤礦事故

四、貴州水城木衝溝礦瓦斯爆炸事故
2000年9 月27日20時38分，貴州省水城礦務局木衝溝煤礦發生瓦斯爆炸事故。事故波及除+1800水平大巷以外的所有井下地點。井下作業的224名礦工中，160人遇難，11人重傷，83人生還。
水城礦務局木衝溝煤礦位於貴州省六盤水市境內。井田走向長8km，傾斜寬為0.9-1.9 km，麵積約12.65 km2。礦井可采儲量9946萬噸，設計年生產能力90萬噸，服務年限為79年。1974年投入生產。該礦為高瓦斯突出礦井，相對瓦斯湧出量為19.9m3/t。
木衝溝礦事故（循環風＋違規排瓦斯＋打開礦燈）

五、技術層麵的事故反思
為什麼當前現代化國有重點礦會發生這樣大的災害？
集約化生產＋開采強度增大與未實現高可靠性安全保障的矛盾
高可靠性安全保障
1）傳統意義上的安全防範（正常狀態的重大隱患）
2）異常狀況對“安全狀態”的改變
3）應急救援能力弱，未能斬斷原發性災害向繼發性災害轉化的致災鏈
衝擊地壓 特大瓦斯爆炸，與大平礦事故類似。

總結瓦斯爆炸事故的致因

第二部分、對煤礦重大災害防治的幾點認識

特別關注礦井突發事件誘發重大災害事故
上述特別重大事故，顯示一個共同規律：
大部分事故並非發生在傳統意義上的高瓦斯區域，而往往發生在正常狀況下是“安全的”，但是由於突發事件的出現，如瓦斯異常湧出，使得原來的“安全”區域轉變為存在重大隱患的危險區域，然而這種動態變化未能為職工所發現，基於僥幸心理，違章作業，導致特別重大事故的發生。

二、高低瓦斯區發生瓦斯爆炸概率分析
思考：
1、高、低瓦斯礦井（區域），誰最容易發生瓦斯爆炸？
2、為什麼瓦斯突發事件最容易引起瓦斯爆炸？
3、高、低瓦斯礦井（區域），誰最容易發生瓦斯突發事件？
4、一旦瓦斯突發事件發生，對高、低瓦斯礦井（區域）中那一個致災影響最大？

結論：
1、高、低瓦斯區域發生瓦斯爆炸概率相近；而且，由於人們在安全條件下更容易違章，實際低瓦斯區域發生瓦斯爆炸概率更高；
2、突發事件（正常生產程序打斷）一旦發生，致災概率遠大於正常狀況；
3、高瓦斯礦井比低瓦斯礦井更容易發生轉變其“安全”區域安全性的瓦斯突發事件；
4、發生瓦斯突發事件後，低瓦斯區域致災概率更大

大部分煤礦重大事故未發生在高危險區域，說明多年來的煤礦安全工作發揮了重要的效果。
但特別重大事故的多次發生，說明在新生產形勢下出現了亟待解決的新的矛盾，即高度集中化、高強度生產與高可靠性安全保障的矛盾。
現在，安全技術管理，重點放在高瓦斯區域、存在重大危險源的區域，這無疑是正確的；
但忽視了異常條件下“安全”區域會變為“危險”區域的動態變化，而且因為人們往往麻痹，更容易違章，容易忽視如何及時發現和采取應對措施，其致災可能性更大。

因此，需要適應煤礦高度集中化生產的發展趨勢，為其提供高可靠性安全保障，
高可靠性安全保障：
1. 熟知的原發性災害的防治，含高瓦斯區域的重點防治；
2. 容易忽視的“安全”區域轉化為“危險”區域的動態致災可能性的預警和防治；
3. 原發性災害轉變為更大的繼發性災害的預防和防治。

三、低瓦斯不易自燃礦井安全性：
（一）大家認為“安全”的地方往往是安全管理的盲點
1、瓦斯爆炸仍可能發生在低瓦斯礦井
大雁、唐山礦瓦斯爆炸
低瓦斯礦井仍存在瓦斯積聚隱患，
低瓦斯礦井存在高瓦斯區、或瓦斯異常湧出隱患
低瓦斯礦井存在與瓦斯積聚的小窯相通的隱患

低瓦斯火區存在瓦斯爆炸危險
（自燃，煤幹餾生成的可燃氣體引爆；
富燃料類外因火災，富餘揮發性氣體引爆）
2、低瓦斯礦井不易自燃礦井存在相同的外因火災威脅；
3、不易自燃煤層仍存在自燃的可能；
4、低瓦斯礦井易應用非正規采煤方法；
5、低瓦斯礦井通風管理力度較高瓦斯礦小。
往往因安全管理較高瓦斯礦差，大家容易產生麻痹僥幸心理而易發生事故。

3、 唐山市開平區劉官屯煤礦“12.7”瓦斯煤塵爆炸事故（死亡108人）
該礦係低瓦斯礦井
事故發生於2005年12月7日15時14分；
其爆源位於1193（下）工作麵切眼。
回風下山風門打開風流短路，工作麵瓦斯積聚，回柱火花引爆瓦斯，煤塵參與爆炸。

4、山西省臨汾市洪洞瑞之源煤礦
“12.5”特別重大瓦斯爆炸事故
該礦係低瓦斯礦井
2007年12月5日23時07分，山西洪洞瑞之源煤業有限公司（原洪洞縣新窯煤礦）係低瓦斯礦井，井下發生特別重大瓦斯爆炸事故，造成105人死亡，受傷18人，直接經濟損失4275.08萬元。
瓦斯爆炸爆源位於9#煤40m掘采麵。
事故發生的直接原因是：40m掘采麵無風作業，造成瓦斯積聚，達到爆炸濃度界限；40m掘采麵放炮產生火焰，引爆瓦斯，煤塵參與爆炸。

特別關注礦井突發事件誘發重大災害事故
上述事故顯示一個共同規律：大部分事故並非發生在傳統意義上的高瓦斯區域，而往往發生在正常狀況下是“安全的”，但是由於突發事件的出現，使得原來的“安全”區域轉變為存在重大隱患的危險區域，然而這種動態變化未能為職工所發現，基於僥幸心理，違章作業，導致特別重大事故的發生。
四、瓦斯突發事件致災的防治是當前煤礦安全生產技術管理的薄弱環節
往往是瓦斯突發事件（如突出或瓦斯突然湧出，違章處理盲巷集聚瓦斯，大小礦連通集聚瓦斯湧入大礦，放頂煤采煤法頂煤塌落瓦斯大量湧出、突然停電停風或風門打開瓦斯集聚等）使得原來的低瓦斯區域轉變為存在重大隱患的高瓦斯區域所致。

傳統的煤礦安全技術管理認為，原發性災害誘發更大的繼發性災害或者防治突發事件的致災影響，因其發生概率小，為此采取安全技術管理措施，加大成本，“得不償失”；
高可靠性安全保障的安全技術管理認為，這是建立煤礦集中化生產的高可靠性安全保障機製所必須付出的生產成本。這往往是傳統安全生產觀與國外發達國家安全生產觀的重要差別。
改變傳統煤礦安全生產觀，建立高可靠性安全保障機製是進一步提高煤礦生產本質安全度、提高煤礦安全生產水平的必由之路。
高可靠性安全保障安全技術管理的建設
（1）以瓦斯爆炸防治技術管理為例，
即使在安全技術管理較好的礦區，傳統意義上的安全防範僅注意防止高瓦斯區域的瓦斯管理工作，往往忽視低瓦斯區域受到突發事件影響致使“安全”區域的狀態發生動態轉換這一重大隱患的防治，。
實現高可靠性安全保障，就應該考慮本礦各“安全”區域受各類突發事件（瓦斯突然湧出或突出，違章處理盲巷集聚瓦斯，大小礦連通集聚瓦斯湧入大礦，放頂煤采煤法頂塌落瓦斯大量湧出等）影響下，轉變為重大隱患的可能性及其防治；

災害預防處理計劃必須對於本礦不同易發災害區域，製定針對性、可靠性和可操作性強的不同的人員撤退、風流控製和災害處理的優化方案並防止或減少誘發繼發性災害的可能；
要做到高可靠性安全保障，采區、工作麵應有有效的隔爆、抑爆設施和措施，應設置避災峒室。

（2）以瓦斯突出礦井安全管理為例，
即使在安全技術管理較好的礦區，傳統意義上的安全防範僅注意防止瓦斯突出的發生，對於突出的發生後的致災影響，僅僅考慮安裝防突風門；
而建立異常狀況改變“安全狀態”重大隱患的防治，斬斷原發性災害向繼發性災害轉化的致災鏈等高可靠性安全保障，就應該考慮瓦斯突出後，監測監控係統的管理及其響應的及時性，高壓瓦斯流可能造成的瓦斯逆流入侵區域的判定及其致災隱患的防治，

應加強可能出現的瓦斯逆流入侵區域的信息偵知、分析和防災能力並加強對可能入侵區域的電器設備的防爆管理；
應注意設置防突風門並不一定能擋住高壓瓦斯流，事故案例顯示，高壓瓦斯流即使不會破壞防突風門，也可能穿過防突風門與巷壁、水溝等間隙，逆流一段距離；還應注意傳感器的相關參數（位置、數量、種類、響應時間）的合理選擇如何有助於及時發現並綜合分析瓦斯突出的相關信息，發出預警並及時采取防治措施。

（3）以火災防治技術管理為例，
即使在安全技術管理較好的礦區，傳統意義上的安全防範僅注意應用CO濃度了解、預警自燃，在膠帶輸送機巷安設CO或煙霧傳感器，設置沙箱、滅火器；
而建立異常狀況改變“安全狀態”的重大隱患的防治，斬斷原發性災害向繼發性災害轉化的致災鏈等高可靠性安全保障，就應該分析各處火災的可能影響範圍，並針對性的采取控風措施為救災、人員撤退提供安全保障；甚至在采區、工作麵設計時考慮風流控製的可能性；
就應該了解CO濃度作為火災預警標誌性氣體指標所存在的問題；傳感器的種類、數量和位置的合理選擇等。

（4）正確分析突發事件即災變信息
①. 注意氣樣濃度反映災情的局限性
在分析災區狀態變化時，必須注意有害氣體濃度是一種受風量影響十分大的參數。
注意較普遍存在的災害預警誤區：
瓦斯濃度——能直接判斷災區的瓦斯爆炸危險性，因為瓦斯爆炸危險性直接與瓦斯濃度相關；
一氧化碳濃度——不能直接判斷火區的燃燒狀態，必須加上風量，才能了解火區生成量，因為濃度會被風流稀釋

以上隅角為例，上隅角采空區的瓦斯濃度與上隅角附近回風風流中瓦斯，一氧化碳濃度相差可達100倍以上。
風量為2000M3/Min回風流中的20ppm的一氧化碳濃度往往使人容易忽視，實際上，它與采空區漏風量為20M3/Min的漏風風流中的2000ppm的一氧化碳濃度同樣嚴重。

② 火災的預警和火區狀態的分析－－－礦井火災標誌性氣體的選擇：
CO、 H2、 C2H4(乙烯)、C3H6(丙烯)、C2H2(乙炔)、CH4 C2H6( 乙烷） C3H8（丙烷）等；
各具有優缺點，
CO產生：燃燒＋環境，但產生早，便於預警。

煤類火災氣體產生順序：
烯烴和炔烴類氣體
t CO→H2→C2H4(乙烯)→C3H6(丙烯)→C2H2(乙炔)
60 .0005 0 0 0 0
120 .0265 .001 0 0 0
190 .65 .012 .004 .003 0
250 1.95 .008 .01 .004 0

減少單一co濃度值判斷火區狀態的誤差
濃度差值法—排除環境因素影響 CO 200ppm↑ 220ppm 220-200=20 ↓ ↓
150+50 150+70 70-50=20
濃度比值法—減少風量因素影響。
CO 200ppm↑ 風量增10倍 20ppm ΔO2 10% 風量增10倍 1%

③ 氧氣濃度低對氣體濃度測定準確性的影響：
氧氣濃度太低，便攜式電子(光學）檢測儀表誤差大，氧氣濃度需大於17％。

救災失誤案例
貝勒煤礦“8.21”火災（瓦斯爆炸）
事故處理經過
2006年8月21日2時27分，貴州貝勒煤礦1501首采麵發生火災。
23日救護隊在準備建擋水牆待料時，突然發生爆炸，造成8名救護隊員犧牲，2名指戰員受重傷和1名指揮員受輕傷的事故。
(1)、事故礦井概況
該礦設計能力15萬噸/年。
礦井采用斜井開拓，分區通風。西風井安設BDK54-6-NO19軸流風機2台；東風井安設BDK54-6-NO17風機2台，礦井安設安全監測監控係統一套，設有高低負壓瓦斯抽放係統一套。

1501回風巷與西風井下山口交岔點以西2m處瓦斯濃度為15％、一氧化碳濃度為0.012％、溫度為32℃、氧氣濃度為18.5％、二氧化碳濃度為0.26％；
往西100m處瓦斯濃度為40％、一氧化碳濃度為0.21％、溫度為48℃、氧氣濃度為13.1％、二氧化碳濃度為0.3％；
往西180m處瓦斯濃度為41％、一氧化碳濃度為0.32％、溫度為62℃、氧氣濃度為4.9％、二氧化碳濃度為1.2％； 由於溫度太高無法繼續往前偵查；
1501機巷低窪處瓦斯濃度為13.2％、二氧化碳濃度為0.2％，水已開始往外流。

搶險指揮部根據井下情況決定：
⑴在1501材料上山以西機巷3～5m處打一道密閉；
⑵打開材料上山上段老巷密閉通風；
⑶采用防塵管路由1501材料上山上口往西沿風巷逐步灑水降溫。
（4）決定由救護大隊隊員負責實施打閉方案，礦上組織人員運送材料,該礦救護隊待機。

改進措施
教訓深刻，值得深思和汲取。在今後的救護工作中做到：
1、接到召請，向省應急救援中心彙報，得到批準後，方可出動救援。
2、在搶險救護中，嚴格按照《煤礦救護規程》的有關規定製定救災方案，堅持以人為本，確保安全救護。
3、加強指揮員的培訓造，不斷提高指揮員的救災能力和水平。
4、在無須救人（無人員被困和遇難）的情況下，在處理火災事故時應該先遠距離封閉，在安全情況下再逐步鎖風縮封。堅持以人為本，安全救援。

點評：
從後果判斷決策的正確性或從決策時了解的信息判斷決策的正確性？
1、 在改進措施4、在無須救人（無人員被困和遇難）的情況下，在處理火災事故時應該先遠距離封閉，在安全情況下再逐步鎖風縮封。堅持以人為本，安全救援；
（水封、瓦斯超上限，鎖風縮封不安全）
2、搶險指揮部決定：
⑵打開材料上山上段老巷密閉通風；
（供氧，與瓦斯超爆炸限矛盾）
④正負壓通風對自燃嚴重 （或漏風大） 礦井的影響
負壓通風→回風道CO濃度高、易發現
正壓通風→不易發現、易造成突發性火災

均壓通風、進風區安全性、上隅角回風巷co濃度、取樣位置

五、應急救援預案和事故預防和處理計劃
我國煤礦重大事故頻發，在事故應急決策和救援中，麵對比西方發達國家更為複雜、危險和嚴重的局麵。
煤礦重大事故應急救援具有時間緊迫性、決策依據信息模糊性、災變狀態動態複雜性的特點，因此，應急救援決策與救災比麵對正常生產狀態的事故防治更為複雜而艱巨，需要更強的技術裝備支持。

災害應急救援預案和事故預防處理計劃的三大作用：
（1）提高事故防治水平；
（2）減少原發性災害的損失；
（3）減少或避免繼發性災害的損失。
重大事故的應急響應的三階段：
（1）事故發生的第一時間 （幾十分鍾）
（2）事故發生後的1～2天
（3）領導和專家到達現場後
大部分煤炭企業負責人和安全管理人員缺乏特別重大事故應急救援技術和經驗，需提高應急救援相關管理、技術和經驗水平。

救災決策的兩難性可操作性比較－－兩害相比取其輕－－安全管理、救災決策的藝術長期爭論的最終結果：早戀－未婚媽媽， 賣淫、吸毒－艾滋病（ 性安全教育） （針對性管理，免費注射器） 安全管理：關閉小煤礦－堵與疏救災決策諸方案的選擇：利弊分析，保護大多數，並把損失減到最小。
礦井進風區發生火災的全礦反風

六、事故發生的小概率事件特征
百次違章可能不發生一次大事故
人的本性－以最少的付出獲得最大的收益
違章→直接經濟效益＋省能心理→產生僥幸心理、繼續違章→產生大事故
嚴肅處理事故還不夠
必須嚴肅處理違章－關口前移、預防為主
越是“安全”的地方越需小心

七、關於安全生產法律法規的一些認識
1、法律法規的嚴格性與可操作性的矛盾 在一定條件下，法律法規越嚴格，安全生產的水平並不一定越好
法律法規嚴格性若超過可操作性，將會導致法律法規的嚴肅性受到影響，將會助長違規和重大隱患的有意無視。

2、 煤礦安全的重大隱患——違規重大隱患的暴露和無視的利弊，（中美對比）
正視違規行為並采取安全補救措施，事故發生後責任加大——知法犯法罪加一等——導致對違規的無視——安全隱患嚴重度增加；
對違規行為采取安全補救措施——減輕處罰力度——導致對違規的正視——安全隱患嚴重度減少
3、貫徹煤礦安全管理的群眾路線
群眾路線的中美對比