煤矿瓦斯灾害事故频发的原因及其对策分析

   2023-11-15 互联网1730
核心提示:1 煤矿安全生产形势与现状我国是世界上灾害最严重的国家之一,近十年,每年平均灾害损失近1600亿元,相当于国民生产总值的3.8%,

1 煤矿安全生产形势与现状

我国是世界上灾害最严重的国家之一,近十年,每年平均灾害损失近1600亿元,相当于国民生产总值的3.8%,这一比例是发达国家的10倍以上。在众多的灾害中,伴随着矿业生产的动力现象(冲击地压、煤与瓦斯突出)、瓦斯、粉尘、水灾和火灾等灾害事故,不仅造成人民生产财产的巨大损失和环境问题,而且还制约着矿业生产的发展,乃至整个国民经济和社会的可持续发展。中国的矿业事故是所有工伤事故中最为严重,造成的死亡人数仅次于公路交通,在各种人为显性事故灾害中居第二位,矿业灾害中尤以瓦斯灾害最为突出,是我国矿业发展中亟待解决的重大问题。

煤炭是我国的主要能源,占一次性能源构成的75%,而我国煤矿开采松软低透气性高瓦斯煤层约占60%,属极难抽放瓦斯煤层,瓦斯灾害危及我国大部分矿区。近五年来,煤矿瓦斯灾害事故频发,造成严重的人员伤亡和社会影响。近五年煤矿灾害事故统计如下:

2000年死亡10人以上瓦斯爆炸事故69起,死亡1319人。

2001年死亡10人以上瓦斯爆炸事故49起,死亡1015人。

2002年1月~11月死亡10人以上瓦斯爆炸事故51起,死亡1067人。

2003年死亡10人以上瓦斯爆炸事故44起,死亡701人。

2004年中国有6009名煤矿工人因发生矿难而死亡。

2000年,我国百万吨煤死亡率为5.77人,2004年降低到3.08人,下降幅度确实较大。但是,还应看到,这一数字是美国的100倍,是俄罗斯和东欧国家的10倍以上。一方面,煤矿自然条件差、灾害源增多,使生产条件恶化,瓦斯煤尘爆炸和煤与瓦斯突出灾害对煤矿的安全生产威胁最严重。另一方面,由于产业结构的调整,煤炭生产正朝着高效集约化的方向发展,瓦斯煤尘爆炸和煤与瓦斯突出等灾害事故已成为制约高效集约化开采技术发展最重要的因素。2004年全国发生一次死亡30人以上的特别重大事故14起,其中煤矿特别重大事故有7起。特别是2004年10月20日~2005年2月14日,短短一百一十五天时间里,河南大平、陕西陈家山、辽宁阜新孙家湾连续发生三起死亡百人以上的特大恶性煤矿瓦斯爆炸事故(其中2004年10月20日河南郑州大平矿瓦斯爆炸造成148名矿工遇难;2004年11月28日陕西铜川陈家山煤矿井下瓦斯爆炸造成166名矿工遇难,2005年2月14日,辽宁阜新孙家湾煤矿瓦斯爆炸造成214名矿工遇难)。煤矿瓦斯灾害事故多发频发,是煤炭工业长期负重爬坡、近两年超常增长、多种矛盾和问题集中显现的结果,也集中反映了安全生产责任制不落实、措施不到位的问题。

2 煤矿瓦斯灾害事故类型及危害

2.1 我国煤矿瓦斯大,煤层透气性低,瓦斯涌出强度高,危险性大

我国所有煤矿均为瓦斯矿井。由于原始煤层瓦斯含量大,煤系地层煤层的原始透气性差,我国煤层渗透率一般在(0.001~0.1)×10-3μm2,国内渗透率最大的抚顺煤田也仅为(0.54~3.8)×10-3μm2,其渗透率比美国低2~3个数量级,致使原始煤层预抽难以实施,效果甚差。按美国地面煤层气开发标准,认为煤层渗透率在(3~4)×10-3μm2最佳,但不能低于1×10-3μm2。我国低透气性煤层在开采前抽放瓦斯很不容易。但是在采掘过程中,瓦斯容易放散,而且在一定的条件下,容易产生煤和瓦斯的突然喷出现象。

几十年来,国内针对低渗透原始煤层瓦斯抽放研究实施过相当多的技术方案。如大直径密集钻孔抽放、水力冲孔、水力压裂、水力割缝等等,可以说几乎用尽了可以想到的技术方案,但原始煤层瓦斯抽放收效甚微。至今未能形成有效的原始低透气煤层瓦斯抽放技术。

据2004年统计,全国657处重点煤矿中,具有煤与瓦斯突出危险和高瓦斯矿井占57.2%,有煤层自然发火倾向的矿井占54.9%;有煤尘爆炸危险的矿井占86.3%;随着开采深度的不断增加,机械化程度的不断提高,开采强度的不断增强,瓦斯涌出量还会进一步增大,瓦斯灾害的治理越来越成为煤矿灾害防治的重点。

2.2 煤与瓦斯突出严重

截止2004年底,我国大中型煤矿中共有突出矿井104处。其中重庆市100%、贵州省91.7%、江西省和湖南省50%、河南省40%的大中型煤矿具有煤与瓦斯突出危险。2002年国家煤矿安全监察局安全日志上统计发生伤亡事故的各类突出36起,占煤矿瓦斯灾害伤亡事故的11.1%,死亡270人,占煤矿瓦斯灾害伤亡事故的15.85%。随着我国煤矿开采深度的加大,开采强度的不断增强,煤与瓦斯突出的危险性也在增加,突出危险区域也在扩大,部分原无突出危险的煤矿也开始出现动力现象,部分未划分为突出矿井的煤矿也不得不按突出煤矿管理。我国煤与瓦斯突出危险矿井数目和突出强度、频度将随着开采深度的延深、开采强度的增大而逐渐增多。

2.3 瓦斯爆炸危害严重

在我国高瓦斯煤矿中,瓦斯爆炸危险普遍存在,危害严重。在煤矿安全事故中,瓦斯爆炸事故是经济损失重大、人员伤亡最多的事故,也是造成社会影响最大的重特大事故。2004年全国煤矿重大瓦斯事故起数和死亡人数分别占重大事故起数和死亡人数的54%,特大瓦斯事故起数和死亡人数分别占特大事故起数的76%和死亡人数的86%。由此可见,有效地防止煤矿瓦斯爆炸事故是改善我国煤矿安全状况的重中之重。

3 煤矿瓦斯灾害事故原因分析

我国煤矿安全生产的形势非常严峻,瓦斯灾害事故频繁,瓦斯爆炸等重特大事故也时有发生。其原因是多方面的,既有现实原因,也有历史原因,但主要还是煤炭工业长期负重爬坡、近两年产量超常增长、多种矛盾和问题长期积累的结果。

3.1 我国煤炭赋存和开采条件差,易发事故灾害

从自然条件来说,瓦斯含量的大小与地质条件有很大的关系。与其他国家相比,我国煤矿开采的煤层大多属于石灰岩二迭纪的煤层,这个时期煤层的特点就是瓦斯含量大、煤层透气性低,在开采前抽放瓦斯很不容易。但是在采掘中,瓦斯容易放散,导致瓦斯积聚;这种高瓦斯矿井的地质构造复杂,断层多,地应力大,煤层受到搓揉破坏严重,更容易产生煤与瓦斯突出现象。而且,我国的煤层多是地下开采,更增加了瓦斯治理的难度。海州立井、陈家山矿和大平矿都是高瓦斯矿井。随着煤矿生产发展和开采工艺进步,出现了新的瓦斯安全技术问题。矿井开采向深部发展,一些矿井的开采浓度已超过1000m。随着深度的增加,煤层瓦斯含量和矿井瓦斯涌出都将随之增大,煤与瓦斯突出危险性增大,从而加大了治理的难度;高产高效矿井的集中生产和综采放顶煤开采新工艺的推广应用,加大了矿井通风与防火综合治理的难度,增大了瓦斯灾害事故发生的几率。

3.2 投入严重不足,安全基础薄弱

我国煤矿的自然条件复杂,虽然我国煤矿的瓦斯灾害防治技术,如煤与瓦斯突出的预测及措施等处于世界先进水平,但防灾抗灾的安全仪表和装备与国外相比差距较大,如安全仪表中的初级仪表(敏感元件等)的加工水平大大低于国外先进水平,致使监测瓦斯数据的准确性和可靠性不足。由于煤矿井下湿度过大及爆炸气体环境等原因,煤矿的自动化技术应用水平与其它行业相比要落后10~20年。

我国煤矿矿井的寿命相对比较长,建井初,矿井的技术还是比较理想的。随着开采深度的加大,范围的延伸扩展,瓦斯的涌出量增多,地应力和瓦斯压力增大,危险性急剧增长,这样,原有的矿井系统就难以适应新环境的需要。由于资金等问题,原有的技术没有改建,这样矿井的抗灾能力下降,所以,不发生事故还好,一旦发生事故往往就是大事故。

煤炭行业多年来生产经营困难,企业安全投入欠账很多。许多国有煤矿经过几十年的开采,已进入衰老期,其中主要生产设备老化、超期服役的约占三分之一。一些老矿井下使用的通风、提升运输和防爆电器等设备,不能确保安全。我国煤矿安全技术与装备的研究与国外先进水平还有一定的差距。

长期以来,人们都认为煤矿是一个劳动密集型产业,所以对技术投入不足,技术装备不足,只是让千军万马在高危的环境中作业。这样的话,一旦发生瓦斯爆炸,矿井火灾,损失就非常巨大。例如,2005年2月14日阜新孙家湾煤矿瓦斯爆炸死亡214人的一个重要原因就是因为井下作业人员过于密集,一个采煤工作面就有70多人,事故当班下井人数高达574人,在机械化开采的矿井,只需要1/10的工人就可以满足生产需求了。

3.3 基础研究薄弱、专业技术人才严重匮乏

为了防止煤矿瓦斯灾害事故的发生,煤矿安全科学技术研究主要集中在瓦斯灾害的防治措施方面,对瓦斯灾害事故的发生和发展机理研究不够,防治措施单一,综合配套能力差。

安全科研投入对煤矿安全生产的健康发展是必须的,也是至关重要的。多年来国家对安全生产监管部门和安全生产科研工作的直接投入不足。从国家和行业的层面上来看,随着国家机构的改革,九五期间,原煤炭工业部和煤炭工业局的撤销,国家各类科技计划特别是科技攻关计划在煤矿安全科技方面的投入大幅度减少,行业性科技攻关和原煤炭基金的取消极大地影响了煤矿安全科技的发展。从煤炭企业的层面上来看,我国煤矿在安全科研上的投入较低。1999年的统计数据,全国大中型煤矿中只有191座有安全科研投入,仅占大中型煤矿总数的36.77%,安全科研投入总计5878万元,平均每矿10万元左右。美国2002年职业安全健康监察局经费预算总额为4.26亿美元,矿山安全健康监察局为2.46亿美元。合计6.72亿美元,我国在这方面的经费预算无法相比,2002年我国煤矿安全监察局的经费预算仅是美国的1/60,而煤矿数量约是美国的300倍。中国煤矿长期以来的安全投入不足、煤矿专业技术人才青黄不接、煤矿重大科技攻关课题难以实施、重大安全技术问题难以解决导致了各地煤炭安全事故频频发生。


 
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