煤矿火灾典型事故案例剖析--周心权

煤矿火灾典型事故案例剖析中国矿业大学（北京）周心权简介：教授、博士生导师，享受国务院政府特殊津贴，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，中国煤炭工业技术委员会煤矿安全专家委员会副主任委员，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。概述一、火灾的灾变特点：1.长期性、动态性和大范围致灾特征与火灾救灾难度、危险性和技术性的关系。2.火灾救灾的特点和特殊危险性风流控制的需要，次生灾害的防治。3.灾害的相互转换特征：瓦斯爆炸与火灾的相互转化2009年-2011年，与火灾相关的煤矿事故有92起。单一矿井火灾20起，死亡233人；火灾诱发瓦斯、煤尘爆炸等继发灾害72起，死亡364人。2012~2013年发生重大和特别重大火灾事故以及火灾导致的特别重大瓦斯爆炸事故。*燃烧源高温*高温有毒烟流（中毒、爆炸）*风流紊乱、逆转加剧上述危害火灾的特点特性危害*高温烟流的长期、大范围影响—火灾*高温高压烟流的瞬间大范围影响—爆炸*高压气-固流的瞬间局部范围影响—突出*高压液-固流瞬间局部范围影响—水灾*地压作用下固体的瞬间局部影响—顶板灾害二、火灾的特点及治理难点(p2)三、沼气的燃烧和爆炸特性沼气的燃烧和爆炸限（着火）均为5～16％，燃烧－－爆炸（可燃气体的集聚量）含沼气5％以下的空气:进入正燃烧的火源仍可以燃烧，但不会在该类大气中蔓延。安全灯的原理含沼气16％以上的气体:在与空气的接触面上燃烧第一章、煤矿自燃事故案例分析采空区、巷道高冒区自燃的特殊危险性：救灾时相对容易转换为瓦斯爆炸；巷道高冒区位于进风区；容易预警失误一、xxxx集团xx煤矿采空区自燃转为瓦斯爆炸事故案例分析3:29:21:56，xx集团xx矿发生瓦斯爆炸事故，36人死亡(12)。4:1:10:12，xx矿再次发生瓦斯爆炸事故，17人死亡(8)，两事故公司总工、副总，矿总、矿生指主任、四副、安监处长、三中队长书记的53人死亡，其中队员26遇难。一次煤矿救灾史上少有的灾难。问题的提出：1.对生命的漠视与救灾指挥领导也遇难。2.矿难救灾的难点：采空区自燃处置的爆炸危险性，火区救灾存在的危险与安全性矛盾。3.采空区“响了”（爆炸）才封闭——目前，不少矿井是采空区“响了”才封闭!4.如何办？保矿与生命为天矛盾的技术分析！5.如何避免采空区自燃处置时发生爆炸？从采空区自燃防治具体理念、法规、技术方面进行分析如何避免事故发生。1.事故矿井概述：xx煤矿员工3061人，年生产核定能力300万吨，是当地首屈一指的国有大型现代化企业。目前，这家煤矿已全部实行现代化装备，采煤、掘进机械化程度达到100%；高瓦斯矿井、煤有自燃倾向性，开采煤层最短自然发火期5个月；煤尘有爆炸性。xx矿有4个生产的水采区，分别为：-415采区、-416采区、-418采区、-612采区；1个综采工作面是1304回采面（-740～-700m），已于3月11日回采结束。事故前共计4个回采工作面，16个煤巷掘进工作面，7个岩石掘进工作面。长期以来，该矿现代化的硬件设施和高效、安全的管理运营模式，一直在当地受到好评。2012年底，这个企业还获得了由国家安监总局评定的全国首批十家“煤矿安全文化示范企业”荣誉称号。2.事故经过－4164东水采工作面的六次爆炸1）3月28日16时10分-315石门密闭2）3月29日14时30分-315、380石门密闭该区域停产，局总工、副总来矿3）3月29日19时30分撤至井底后返回（井下367人）4）3月29日21点56分35人+1死亡，4月1日8点CO增加，9点多钟-315m以里150m有浓烟，能见度5m。5）4月1日10点12分17人死亡6）4月3日8时10分5.存在问题1）“3.29”事故存在问题：自燃防治问题（1）预警不力：29:8:30～14:30，-250石门6～13p，瞬间峰值16、28p，未引起足够重视，到14:56:30上升至峰值56p后才警觉而处理，贻误及时处理自燃的时机（1300）；（2）客观条件复杂：急倾斜煤层区段煤柱（6m）未隔离，采空区相连，水采工艺，采空区通风，增大了自燃爆炸隐患。（3）主观努力不够：自燃急倾斜煤层，注浆防灭火难度大，未能有效落实作业规程规定的注氮综合防灭火措施和老空区密闭维护和监测，导致自燃。救灾方面的问题（1）应急处置不当。在28-16、29-15和19:30增大爆燃，对自燃引爆极大危险性认识不足；投入大量人力时间构筑难度大的5密闭封闭采空区时，未能提供当时力所能及的安全措施；地面救灾指挥薄弱，对监控系统数据未能及时沟通、反应、决策。因此，在416采区-315石门正头（230）19:37:12到302，未能引起警觉而采取撤人措施，直到21：56分发生爆炸。违反《矿井密闭防灭火技术规范》（Q1044—2007）“5.2.3封闭火区时……做到边检测、边通风、边密闭；5.2.4密闭过程中必须严格掌握火区气体的爆炸危险趋向，采取正确的通风措施。”的规定；对《煤矿安全规程》240条开采容易自燃和自燃的煤层时，在采区开采设计中，必须预先选定构筑防火门的位置。当采煤工作面投产和通风系统形成后，必须按设计选定的防火门位置构筑好防火门墙，并储备足够数量的封闭防火门的材料；245条“封闭火区时，……指定专人检查瓦斯、氧气、一氧化碳、煤尘及其他有害气体和风向、风量的变化，还必须采取防止瓦斯煤尘爆炸和人员中毒的安全措施”；和528条***采用隔绝法封闭火区救灾时，应遵循下列原则：（五）密闭的火区中发生爆炸密闭墙被破坏时，严禁派救护队恢复密闭墙或探险，应在较远的安全地点重新建造密闭。的规定执行不到位。10.1.1.1.21在建造有瓦斯爆炸危险的火区风墙时，应做到：a）采取控风手段，尽量保持风量不变；b）注入惰性气体；c）检测进风、回风侧瓦斯浓度，氧气浓度、温度等；d）在完成密闭工作后，迅速撤到安全地点。10.1.1.1.23***火区风墙被爆炸破坏时，严禁立即派救护队探险或恢复风墙，如果必须恢复破坏的风墙或在附近构筑新风墙前必须做到：a）采取惰化措施抑制火区爆炸；b）检查瓦斯，只有在火区风可燃气体浓度已无爆炸危险时，方可进行火区封闭作业，否则，应在距火区较远的安全地点建造风墙。2）“4.1”事故救灾存在问题与教训：（1）“3.29”事故发生后，违反省政府和国家安监总局、国家煤监局工作组的决定，擅自派人下井冒险处理灾区，又造成17人死亡的重大事故。（2）对《防灭火技术规范》“5.2.4密闭过程中必须严格掌握火区气体的爆炸危险趋向”，《规程》245“封闭火区时，……指定专人检查瓦斯、氧气、一氧化碳、煤尘及其他有害气体和风向、风量的变化，还必须采取防止瓦斯煤尘爆炸和人员中毒的安全措施”等规定执行不到位。“3.29”事故已对4.1计划增设风障附近区域人员造成伤亡，但仍对该区域危险性认识不足，31日新设的O2、CH4、CO传感器布置爆源点的位置，难以反映4.1爆源点状态变化和爆炸危险性。（3）在28、29采空区三次爆燃事故，29的同一采空区自燃诱发特别重大爆炸事故，“4.1”发生前的一个多小时，发现-315m以里150m浓烟，能见度5m以下的情况下，不全部撤人，21下井风障减风，未发生爆炸也实属十分冒险。（4）深刻的教训，面对短短几天内连续发生的多起越来越严重的隐患和事故，面对“4.1”事故发生前出现的井下越来越严重的灾情，采空区自燃封闭引起爆炸的小概率事件已成为大概率事件。立足于不顾客观可能的冒险来保护矿井的主观动机很可能导致生命和矿井双输的客观后果。。**煤炭自燃过程***二、存在问题的进一步分析1.安全救灾前提：“不能让采空区着火”：为什么贻误采空区及时封闭？1）未能及时了解采空区自燃发展状态：在自燃预警方面存在问题；认识自燃指标气体的标准——唯一性认识自燃预警限受环境、风量稀释影响——浓度差值、浓度比值法校正。2）发现了采空区自燃发展状况，但不愿及时封闭正在生产工作面，避免影响生产。侥幸心理的作用20M3/Min2000ppm2000M3/Min20ppm以CO浓度预警煤自燃存在的问题2.自燃防治中安全与生产关系的三阶段分析：安全并不一定影响生产1）安全不影响生产，也不增加成本，观念问题：加强对容易忽视的老采空区自燃状态监测和密闭维护;2）安全不影响生产，但增加少量成本：按“规程”要求采取预防性防灭火措施，至少在CO开始出现或CO浓度开始增加（环境影响时）采取预防性防灭火措施；3）安全影响生产，注意“以人为本”上述两步未做好，就进入第三阶段，在开始出现CO浓度迅速增加时，及时封闭火区，采空区尚未着火，封闭较为安全，但导致该工作面停产。担心影响生产而贻误封闭时间——导致采空区着火才封闭——既严重影响安全（封闭时爆炸）和全矿生产。3.安全心理学和概率分析：1）为什么在现场往往安全会向生产让位？为什么采空区着火时才封闭？着火前封闭、停产（100%概率影响生产）＞着火后封闭爆炸（小概率影响生命）；故不愿着火前（浓度开始较快增高时）封闭，总拖到采空区着火甚至响了才封闭；侥幸心理使人总偏向于认为，既然着火后封闭爆炸是小概率事件，希望厄运不会降到自己身边，过去的经验又加大了此希望；这是目前仍有不少矿井拖到采空区着火（或小爆炸）后才不得不封闭的原因。墨菲定律：即使违规工作发生大事故的可能性很小，但当重复去做这件事时，事故总会发生。墨菲定律的中国版2）侥幸心理－－安全生产的大敌煤矿安全双保护层（隐患的叠加—事故）控制火源安全控制瓦斯安全安全控制瓦斯为什么大部分违章并不会发生事故但最终会发生事故？偶然———必然的转换100%概率影响生产＜小概率影响生命；孰轻孰重！！时代进步、社会经济发展的新时期“以人为本”，安全生产的主要原则是“以防万一”，安全理念的提升：既然不能有效保证封闭着火采空区的安全，不能有效避免封闭着火采空区发生爆炸，就必须关口前移，在采空区着火前封闭火区。4.xx矿封闭火区事故比前述更为严重：生产与安全的矛盾往往是安全让位！封闭火区后生产可继续（100%的概率）？封闭火区可能爆炸（小概率事件）+两天三次小爆炸（爆炸概率增加）+“4.1”事故前-315回风巷浓烟（爆炸概率进一步增加成为较大概率）出现特别重大瓦斯爆炸事故自燃防治：注意采取防灭火措施时间节点既然担心及时封闭火区会停产影响生产，就应该按规程规定随采随注，至少应在CO出现时采取防灭火措施；此时，既保证了安全，又不会影响生产，仅会因防灭火措施，少量提高成本；应注意自燃的及时预警和采空区状态的正确分析。5.采空区着火条件下如何安全封闭火区？1）理念：充分认识该条件下有可能发生爆炸，以安全封闭为主，到此时生产不得不让位不能急于求成！2）按法规办事：必须正确分析火区状态变化，及时采取对应措施（地面或井下安全地点钻孔注材料，尽量隔离火区，封闭前和进行时惰化火区，在了解火区已惰化前提下，实施火区安全封闭）。火区两端灌注的封闭材料会造成启封火区的困难，但这是该条件必须采取的不得已办法，所以，应避免着火封闭情况发生。三、教训和建议：1.自燃防治：1）理念的转换（1）自燃-----次生爆炸隐患严重，因此必须树立“不能让采空区着火”的预防为主的理念；（突出、不能短兵相接）（2）确定三个时间节点：A采用预防性防灭火措施;B进行自燃火区封闭;C人员撤退（范围）。（3）在特殊情况下必须有更严格的安全技术管理多种客观不利条件+各种主观努力不足（时空叠加——重大事故。客观：自燃、急倾斜煤层（煤柱隔离）水采（通风）等多种客观