煤矿重大灾害防治与应急处置讲座

煤矿重大灾害防治与应急处置中国矿业大学（北京）周心权简介：教授、博士生导师，享受政府特殊津贴，第2、3、4届国家安全生产专家组成员，国家煤监局“一通三防”专家组组长，人事部“653”工程煤矿安全领域首席专家，中国煤炭工业协会技术委员会煤矿安全委员会副主任委员，010－62331942（办）62331702(宅)13651033545简历：1962－1967重庆大学采矿系，1967年－1982在江西乐平矿务局沿沟矿工作，曾任通风区长和工程师，1982年－1989年在美国密执安理工大学采矿系留学，获硕士、博士学位，1989年－1991年在中国矿业大学(北京)从事博士后研究，后留校工作至今,1993年－1995年在美国密执安理工大学合作科研。2003200420052006200720082009死亡人数6434602759384746378632102631百万吨死亡率3.7243.0172.762.041.4851.1820.8922009年不同煤炭企业百万吨死亡率煤矿安全状况逐年好转全国国有重点国有地方乡镇煤矿百万吨死亡率0.8920.3740.8091.689一、当前安全生产形势近年来，煤矿安全生产形势有较大的好转，今后，煤矿安全生产应如何进一步提高安全技术管理水平？注意“百密一疏”事故总在安全技术管理最薄弱环节上发生国有重点煤矿安全技术管理一般较好，但仍有可能存在安全生产的薄弱环节或盲区。根据反映安全生产状况的“木桶”理论，一个矿井的安全状况不（仅）是由安全管理最好的区域或环节来决定的，往往是由安全管理最差的区域或环节来决定的。温家宝总理在政府工作报告中提出，今年各行各业都要加强全员、全过程、全方位安全管理－安全生产的治本之策。（安全生产的时空领域）（山西焦煤屯南矿2.22瓦斯爆炸事故）二、煤矿瓦斯治理：瓦斯治理12字方针：“先抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理工作体系：“通风可靠、抽采达标、管理到位、监控有效”通风是基础,抽采是手段监控是保障管理是关键现场安全技术及管理的辩证分析的理念及应用：1、“安全”区域与危险区域的辨证转换关系2、正常生产安全技术管理与突发事件应对的关系3、正常生产与过渡时期安全技术管理的关系4、安全技术管理措施的正负面影响5、“两害相权取其轻”的辩证决策观6、防治及救灾知识技术的正确理解和应用“祸兮福之所伏，福兮祸之所依”摘自《老子.第五十八章》形象的描述了安全与危险的辨证转换关系近年来煤矿重大事故的新特点：在社会经济发展水平提高，安全技术装备水平提高，政府、人们、企业各级领导更重视安全，法律法规的约束、监察监管力度加强的情况下，然而，从1980年到2005年，煤矿死亡百人以上的重大事故发生频率却加快，从10年（1起）－5年（1起）－4年（1起）－2年（1起）－1年（2起）－1年（4起）。2000-2009重大和特别重大瓦斯爆炸事故(按矿井瓦斯等级)2000-2007年重大瓦斯爆炸事故矿井瓦斯等级低瓦斯矿井41%高瓦斯矿井48%高突矿井11%2000-2007年特别重大瓦斯爆炸事故矿井瓦斯等级低瓦斯矿井38%高瓦斯矿井45%高突矿井17%重大瓦斯爆炸事故特别重大瓦斯爆炸事故低瓦斯区域占到了66.7％低瓦斯区域占到了92.3％2000-2007年特别重大瓦斯爆炸事故原因打破正常生产秩序51%瓦斯异常涌出23%正常生产条件下重大隐患26%2000-2009重大和特别重大瓦斯爆炸事故(按事故原因)重大瓦斯爆炸事故特别重大瓦斯爆炸事故2000-2007年重大瓦斯爆炸事故原因打破正常生产秩序35%瓦斯异常涌出14%正常生产条件下重大隐患51%2004－2009，是1960年以来我国死亡百人煤矿特别重大事故的高发期1、2004.10.226郑州大平矿难死亡148人（突出引起进风区瓦斯爆炸）；2、2004.11.274铜川陈家山矿难死亡166人（下隅角强制放顶瓦斯爆炸）；3、2005.2.141阜新孙家湾矿难死亡214人（冲击地压引起原低瓦斯风道瓦斯爆炸）；4、2005.7.4梅州大兴水灾死亡123人5、2005.11.273七台河东风矿瓦斯爆炸死亡171人（煤仓放炮引起煤尘爆炸）；6、2005.12.7唐山刘官屯矿瓦斯爆炸死亡108人。（低瓦斯乡镇矿井）；7、2007.8.17山东新汶华源矿水灾2死亡181人(定性为自然灾害)。8、2007.12.5山西洪洞瑞之源煤矿瓦斯爆炸瓦斯爆炸死亡105人。（低瓦斯乡镇矿井）9、2009.11.21黑龙江鹤岗新兴煤矿瓦斯爆炸（突出逆流引起卸煤仓进风区域瓦斯爆炸）死亡108人。郑州煤业集团大平煤矿“10.20”特大型煤与瓦斯突出引发特别重大瓦斯爆炸事故2004年10月20日22时09分，郑煤集团公司大平煤矿21轨道下山岩石掘进工作面发生一起特大型煤与瓦斯突出，突出煤岩量为1894t，瓦斯量约25万m3。并于22时40分引发特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡。22时09分12秒～22时12分26秒瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.大平煤矿“10.20”事故瓦斯突出及扩散过程演示22时31分31秒~22时35分15秒,瓦斯浓度从0.17%升到4.0%.21轨道下山岩石掘进工作面,突出煤岩量约1894t,瓦斯量25万m322时32分16秒~22时39分45秒,瓦斯浓度从0.5%升到6.3%.大平煤矿“10.20”瓦斯爆炸传播过程演示陈家山矿瓦斯爆炸事故2004年11月23日10时、23日12时415工作面两次发生爆燃2004年11月28日07时10分井下汇报听到爆炸声、安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出。四采区发生爆炸事故，死亡166人，受伤45人。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53又发生4次爆炸，没有再造成人员伤亡。415面爆源点415运顺415回风巷415高位巷1号联络巷四总回四皮下四轨下415灌浆巷415工作面注水、注浆、注凝胶24日16时起加快工作面的推进度,事故发生前推进27m。28日7时06分,下隅角尾梁后部强制放顶放炮引起瓦斯爆炸.24日12时10分,上隅角再次爆燃。23日10时40分,上隅角放炮引起爆燃23日10时50分,85架附近发现明火。24日12时14分53号尾梁着火,经洒水火灭。工作面推进虚拟现实系统需借助专用软件显示三维动态灾变过程，因展示条件所限，本图仅以二维静态图形显示虚拟现实场景，虽然显示效果差，但也较清楚地显示出下隅角瓦斯爆炸的原因。所开发的虚拟现实系统能真实显示三维动态灾变过程，为事故调查和分析提供了有力的分析工具。爆炸性气体混合带采空区冒落带1号联络巷交叉口煤层炮眼新鲜风下工隅作角面陈家山煤矿特别重大瓦斯爆炸事故原因分析图孙家湾煤矿瓦斯爆炸事故2005年2月14日孙家湾煤矿海州立井发生特别重大瓦斯爆炸事故，死亡214人,受伤30人，其中重伤8人。该事故为50年来最大的煤矿事故孙家湾煤矿瓦斯异常涌出与瓦斯爆炸时间序列示意图风门回风风流进风风流图例533316外风道盲斜下山专用回风巷3316架子道3315进风巷3315回采工作面3315回风巷7号传感器36373316风道14时55分盲斜下山瓦斯浓度达4%。2%的积聚瓦斯于14时49分排出。配电点处14时53分瓦斯浓度达8%。15时01分发生瓦斯爆炸。爆炸前,瓦斯浓度0.2%。爆炸前，瓦斯浓度0.2%。瓦斯浓度达2.7%。14时49分38秒冲击地压发生；14时50分至14时52分瓦斯浓度由1.29%升至4%以上。“安全”区域安全性的动态转换新特点；1、灾害发生在突发事件影响下的“安全”区域；2、矿井由非突出、低瓦斯过渡到突出、高瓦斯的过渡阶段时存在的易忽视的重大隐患；3、岩石掘进工作面的突出威胁性；4、原发性灾害（突出、火灾、冲击地压）诱发继发性瓦斯爆炸灾害的防治；5、监测监控系统的可靠性(不相信监测系统）；6、突发性灾害信息的发现、分析和决策的及时性；（大平矿30分钟、孙家湾矿10分钟未能发现爆炸性瓦斯充满千米巷道的危险，井下八种人未带瓦检仪）。三矿井通风系统的可靠性可靠性：在正常生产条件下，矿井通风系统能保证矿井、采区、采掘工作面和各用风地点有足够风量供给的能力；在正常生产条件打破的情况下，安全地恢复通风的能力；在发生灾变情况下，控制风流流向、流量和抗灾减灾的能力。稳定性：矿井通风系统某一局部出现变化致使各风道风向变化可能性及风量变化的幅度；两者的关系：两者是不同的概念，但可以认为，矿井通风系统可靠，必具备较高的稳定性；但矿井通风系统稳定不一定包含系统可靠的所有内容；如何做到通风可靠——建立系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定、应急及时的通风系统。1）系统合理独立完整的通风系统，系统简单、稳定、可靠（白芨沟）；矿井生产水平和采区必须实行分区通风，采区进回风必须贯穿整个采区；（下山剃头）严禁一条巷道一段为进风一段为回风；（唐山）高突矿井、易自燃煤层、低瓦斯煤层群和分层开采联合布置的采区——采区专用回风巷；（孙家山）采区、工作面局部反风的可能性（平庄火灾）严禁无风、微风、循环风和不符合规定的串联风（瑞之源矿）；注意专用排瓦斯巷的应用条件U＋L等通风；（陈家山、宣东）2)设施完好保持通风设施完好、数量较少、装设位置恰当，风桥数量少，有足够巷道断面并不失修（白芨沟），注意设施的检修和正常运行；3）风量充足矿井、采掘工作面及用风地点配风足够；风速、有害气体浓度符合规定；严禁超能力组织生产；（孙家湾）风量富裕系数（1.8）；风量充足指正常生产条件下的风量保证，异常条件（如突发事件、原发性灾害、正常生产秩序被打破）条件下，难以保证。就必须加强对异常条件相关信息的发现、分析和处理4）、风流稳定按规定及时测风、调风，保证风量、风速稳定均衡，异常条件下对风量特别是风向影响尽可能小；了解突发事件和灾变对通风系统稳定性的影响；高突矿井掘进面——三专两闭锁、双风机双电源实现自动切换；严禁3台及以上局扇送一掘进面；不得1台局扇送2掘进面。5）、应急及时对正常生产秩序打破和突发事件能及时发现、正确分析、及时应对（大平、孙家湾）；恢复送风送电程序正确（大同轩岗），反风的可行性分析；事故主扇停风，救灾行为对通风系统的干扰（注惰、恢复通风）。通风可靠的应用1、矿井通风系统的合理性回风巷与尾巷合并的合法性尾巷应用的合法性尾巷管理的安全性风桥、风门的可靠性和数量反风供电及防爆门的可靠性NN222222F2F12401回风巷轨道巷回风巷南回风补巷南四轨道巷南四胶带巷巷风回南胶带巷轨道巷胶带巷轨道巷回风巷回风巷四四轨道巷胶带巷梁庄回风井南风巷回二北1240312405回风巷FF2山西焦煤屯兰矿“”事故区域通风示意图2.22双向风门单向风门风桥调节闭永久闭临时闭回风进风F2图例风机风筒1240212212南四采区通风系统示意图2、局部通风的合理性1）局部通风机及开关装设位置的合理性局部通风机穿过风门密闭安设状态可能存在的隐患（风速、瓦斯规定）12403尾巷料石密闭117,18569,6637m12403轨道巷风机开关2）屯南瓦斯爆炸事故直接原因四、技术层面的事故反思为什么当前现代化国有重点矿会发生这样大的灾害？集约化生产＋开采强度增大与未实现高可靠性安全保障的矛盾高可靠性安全保障1）传统意义上的安全防范（正常状态的重大隐患）2）异常状况对“安全状态”的改变3）应急救援能力弱，未能斩断原发性灾害向继发性灾害转化的致灾链冲击地压特大瓦斯爆炸，与大平矿事故类似。总结瓦斯爆炸事故的致因瓦斯源火源冲击地压通风不良突出采空区瓦斯火灾生成气体排出盲巷瓦斯与瓦斯积聚小窑相通高浓度瓦斯的发现和控制监测系统瓦检员井下八种人断电（传感器位置）摩擦撞击、电气设备失爆放炮、火灾带电检修第二部分、对煤矿重大灾害防治的几点认识一、特别关注矿井突发事件诱发重大灾害事故上述特别重大事故，显示一个共同规律：大部分事故并非发生在传统意义上的高瓦斯区域，而往往发生在正常状况下是“安全的”，但是由于突发事件的出现，如瓦斯异常涌出，使得原来的“安全”区