事故案例之王家岭

王家岭基本资料王家岭煤矿项目是经国家发改委核准(发改能源1563号)，国务院第100次常务会议批准，由华晋焦煤有限责任公司投资开发的国家和山西省重点项目。王家岭煤矿是华晋焦煤有限责任公司在乡宁矿区建设的第一对矿井，位于山西省乡宁县和河津市境内，井田面积约180km2，地质储量23.42亿吨，可采储量10.36亿吨，主要开采2号煤、10号煤，其中2号煤平均厚度6.5米。煤种为中灰、低硫、特低磷的优质瘦煤，是极好的炼焦配煤。王家岭煤矿项目由中煤西安设计工程有限责任公司和中铁太原勘察设计咨询院有限公司等单位设计，项目严格按国家有关规定组织建设，由中煤一公司、中煤三公司、中煤建安公司、山西焦煤西山建筑（集团）有限公司、山西焦煤西山金信建筑有限公司、山西焦煤西山金城建筑有限公司等单位承建，北京康迪监理公司等单位进行施工监理。

华晋焦煤有限责任公司王家岭煤矿联合工业场地鸟瞰图

事故概况

时间：2010年3月28日14时30分许

矿名：华晋焦煤有限责任公司王家岭煤矿地点：山西省乡宁县和河津市境内

人员：下井261人，升井223人，38人死亡事故经过该矿井下施工的２０１０１工作面回风巷掘进工作面探放水措施不落实，掘进导通采空区积水，致使＋５８３米标高以下的巷道被淹，造成大量人员伤亡。从9名到115名，平安生还者的名单不断拉长。华晋焦煤王家岭煤矿“3·28”透水事故发生8天8夜后，153人中已有115条顽强生命平安获救。在王家岭煤场通风巷广场群众的含泪欢呼中，这个传统的清明节变成了百余名工人兄弟的“重生日”。这是一组令人感动的数据：被困人员在井下190多个小时，坚守生存希望，突破生理极限;3000多名抢险救援人员，日以继夜，抽水17万方;低洼积水巷道长达500多米，运送排水设施巷道长达600多米，倾角25度斜坡作业，工作最大断面只有30平方米……救援难度之大，丝毫没有阻碍全力救人的决心。

事故原因分析一是水文地质资料未查清，没有严格执行先探后掘、有疑必探的规定，井田内老窑积水情况未查清，就进行回采工作面巷道施工，没有按要求配备探放水钻机，未采取打钻探水措施；二是劳动组织管理混乱，为了抢工期、赶进度，井下安排１５个掘进面同时作业，当班作业人员过度集中，且领导干部带班制度不落实；三是现场管理不到位，单纯追究产值、速度，忽视安全生产；四是施工安全措施不落实，工作面出现透水征兆后，没有按照规定采取停止作业、立即撤人等果断有效措施；五是隐患排查治理不力，特别是今年３月份以来２０１０１工作面回风巷多次发现巷道积水、顶板淋水，但一直未采取有效措施消除隐患；六是施工组织不合理，违反施工组织程序，在矿井一、二期工程没有全面完成、主要排水系统没有建成的情况下，就强行施工三期工程；七是安全培训不到位，未对职工进行全员安全培训，新到职工未培训就安排上岗作业，部分特殊工种无证上岗。三问王家岭透水事故：不该发生的事故缘何发生工人施工经验绝大多数来自小矿

平时隐患重重先兆未获重视

施工中存在严重违规违章行为

国家安监总局局长骆琳说：“我们宁可不要王家岭矿事故抢险救援的‘奇迹’，少一些‘亡羊补牢’；要的是加强管理、有效预防、大幅度减少甚至杜绝事故发生，多一些‘防患于未然’。”这句话时过数日，仍让人感到记忆犹新。当我们为王家岭矿115名工人顽强的生命力感到敬佩、为救援奇迹的产生感到振奋的同时，更应该深刻吸取事故教训、举一反三。众多工人的鲜血和生命时刻在警示我们，要警钟长鸣、标本兼治，切实做好安全生产工作。屡屡发生的安全生产事故，原因多样。但最根本的是地方政府、部分企业对安全生产仍然不够重视，甚至存有麻痹、侥幸心理。有法律法规不执行，有制度标准不落实，有安全隐患不排查治理，安全检查甚至也走了过场。屡屡发生的安全生产事故，同样也表明我国在安全法规、制度、管理、惩处等各方面亟须完善，以及一些地方政府和企业在政绩观、效益观方面的偏差。在建项目安全生产事故的发生具有一些共同点一是安全责任难以切实落实。二是建设作业人员错误操作酿成事故。有法律法规不执行，有制度标准不落实，有安全隐患不排查治理，安全检查甚至也走了过场。【哀矿难】

——运城知心爱人

谁愿贫贱为矿民，为谋生计难谋身。

可怜命断年轻汉，犹是白发梦里人。

家中妻儿哭至亲，他乡工友悼亡魂。

血泪催生新老财，谁怜生命化埃尘！

2事故发生经过

2004年11月23日10:20～10:30

415上隅角起爆松动顶煤，上隅角采空区发生瓦斯爆燃，83#～89#架后溜槽处发现明火，并有大量青烟。

2004年11月24日12:10上隅角再次发生瓦斯爆燃，工作面烟雾很大。12:14发现53#架的尾梁下部着火，采用洒水灭火，12:36明火扑灭；决定只割煤不放顶煤，加快推进。2004年11月28日07时10分井下四泵房安检员韩朝云汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出；事故死亡166人，受伤45人（见图，遇难人员分布图和爆炸传播图）。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53相继发生4次爆炸，没有造成人员伤亡。

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。

工作面推进陈家山煤矿特别重大瓦斯爆炸事故经过上隅角放炮引起瓦斯爆燃上隅角瓦斯爆燃引起明火人员救灾下隅角瓦斯爆炸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号联络巷交叉口瓦斯流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三、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40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。(十一)、技术层面的事故反思为什么现代化国有重点矿会发生这样大的灾害？冲击地压特大瓦斯爆炸，与大平矿事故类似，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1、瓦斯源：冲击地压治理、瓦斯异常涌出源控制措施失效：（延伸到突出、采空区、盲巷违规排放、与小煤矿相通的瓦斯异常涌出源控制）；反思各矿出现瓦斯异常涌出能否避免成灾。

2、瓦斯异常涌出信息的及时获取、诊断和快速响应失效高浓度瓦斯充满千米巷道达近十分钟未能发现和采取措施；监测监控失效——不仅是否设置系统，必须注意系统功能的发挥及应用可靠性；（1）瓦斯异常信息的获取（井下便携式仪器的重要作用、监测点的布置、井上异常信息的处理）；（2）瓦斯异常信息的快速响应（报警、断电、异地断电)；（3）监测信息的及时诊断（怀疑误报、井下、井上信息的处理程序)。（4）调度室的及时反应（落实或决策）3、火源：带电检修（多次引起特大瓦斯爆炸事故的违规行为）－－2004年4月1日后，与外包工队没有续签合同，非法使用外包工队，且以包代管。4、灾害扩大化（1）通风系统的合理性－－“以风定产”（开采与掘进接替紧张、为节省巷道所致）。

①下山剃头工作面；

②331采区无专用回风巷道；

③由上阶段工作面运输巷道中部开下阶段回 风巷。（2）人员密集，劳动组织混乱。5设备采购

（1）“ZBZ-4.0M127V型照明信号综合装置”样机正在进行电气性能检验，防爆性能尚未检验，不可能取得该产品的安全标志许可证。（2）该事故开关名牌标注的防爆合格证号在CMExC后无编号；安全标志“MA”号（20034172）经网上查询为非该开关型号。(十二)、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、火灾带电检修四、贵州水城木冲沟矿瓦斯爆炸事故2000年9月27日20时38分，贵州省水城矿务局木冲沟煤矿发生瓦斯爆炸事故。事故波及除+1800水平大巷以外的所有井下地点。井下作业的224名矿工中，160人遇难，11人重伤，83人生还。水城矿务局木冲沟煤矿位于贵州省六盘水市境内。井田走向长8km，倾斜宽为0.9-1.9km，面积约12.65km2。矿井可采储量9946万吨，设计年生产能力90万吨，服务年限为79年。1974年投入生产。该矿为高瓦斯突出矿井，相对瓦斯涌出量为19.9m3/t。木冲沟矿事故（循环风＋违规排瓦斯＋打开矿灯）局部风机停风积存大量瓦斯巷道，正排放瓦斯

循环风新鲜风不够四台局部风机用，产生循环风,高浓度瓦斯回流，遇拆卸矿灯的火源引起爆炸。木冲沟矿因循环风引起瓦斯爆炸示意图五、宁夏白笈沟煤矿火灾、爆炸灾害事故教训开拓布置、采掘计划不遵循“合理通风规律”所致煤矿安全双保护层（隐患的叠加—事故）控制火源侥幸心理－－安全生产的大敌安全控制瓦斯安全安全控制瓦斯“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特别关注矿井突发事件在“安全”区域诱发重大灾害事故

煤矿低瓦斯“安全“区域存在重大隐患的危险区域特别重大事故突发事件原发性灾害安全区域人们更容易违章应对煤矿突发事件存在薄弱环节（未能及时发现、正确分析及及时应对）（状态动态变化）

2000-2007重大和特别重大瓦斯爆炸事故(按矿井瓦斯等级)

重大瓦斯爆炸事故

特别重大瓦斯爆炸事故

2000-2007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1）安全与危险在一定条件下的转换：

特别重大事故的发生，无瓦斯所潜伏的危险，进入火源邻近区域的安全性；2）安全措施的利与弊；陈家山密闭，反风；3）救灾的理念：两害相权取其轻；恢复通风系统，窒息性与爆炸性，第二章矿井通风概述一、矿井通风概述稀释排出有毒有害气体、矿尘、创造安全、健康的环境

矿井空气地面：氧――20.96％、氮――79％、二氧化碳――0.04％

井下：煤岩涌出气体和可燃物氧化，使成分、浓度变化

瓦斯――煤岩层涌出气体总称，主要成分是甲烷。*这些气体在《煤矿安全规程》最高允许浓度限时，能嗅出。气体色、味、嗅相对密度水溶性毒理燃烧爆炸性来源氧无1.11微无无大气氮无0.97微无无大气、爆破二氧化碳微酸臭1.52易刺激无氧化、燃烧、涌出甲烷无0.55微无有煤岩涌出一氧化碳无0.97微剧毒有爆破、燃烧、爆炸二氧化氮红褐色1.57易剧毒无爆破硫化氢*

臭鸡蛋1.19易剧毒有老空、涌出二氧化硫*

硫磺味2.32易剧毒无涌出、含硫矿氧化、燃烧氢气无0.07微溶无有火区、充电氨气*

氨水味0.6易剧毒无火灾、爆炸二、矿井通风系统

矿井通风系统的类型及其适用条件:

中央式：进回风井位于井田走向中央，风流在井下的流动路线是折返式。

中央并列式：进、回风井布置在井田中央工业广场。

特点：地面建筑和供电集中，便于管理，建井期较短，便于贯通，井筒延伸通风方便，但风流路径长，风阻较大，井底车场和进回风井间压差大，漏风大。

适用条件：井田走向长度不大（小于4km），瓦斯及自燃不严重的矿井。(a)中央并列式主井副井风井

中央分列式：

其进回风井沿井田倾斜方向相隔一段距离。回风井位于井田浅部边界沿走向的中央，不在工业广场内。

特点：进回风井巷间的漏风通过中央采区的采空区，工业广场不受抽出式主要通风机噪音的影响。

适用条件：与中央并列式相同。

(b)中央分列式风井主井副井

两翼对角式：进风井位于井田中央，回风井设在沿走向的两翼。

特点：通风路线较短，阻力和漏风较小，各采区间风阻较均衡，便于按需分风。工业广场不受回风污染和抽出式主要风机噪音危害。

适用条件：井田走向长，产量高，需风量大，易自燃，有突出危险的矿井。

（c）两翼对角式风井风井主井副井

分区式：

进风井位于井田中央，开采井田浅部，在每采区掘一个小回风井与采区回风巷相通，不必掘总回风巷。开采井田深部，往往转变为两翼对角式。

特点：基本与两翼对角式相同，浅部开采不掘总回风巷，加快投产时间，但开采深部煤田时，通风方式需变化，对生产有一定干扰。

适用条件：同两翼对角式，且煤层赋存浅，要求投产期短的矿井。

(d)分区式主井副井风井风井风井三、矿井主要通风机工作方式

及其特点

压入式：主要通风机设在入风井口，在压入式通风机作用下，矿井井巷大气处在高于当地大气压力的正压状态，矿井地面漏风是从矿内漏向地面。

特点：

A．井下巷道大气处于正压状态，有助于抑制煤壁和采空区瓦斯漏出。

B．压入式通风使采空区自燃生成有害气体通过塌陷区向外漏出，减小对井下生产和人员安全的影响。

C．压入式风机停止运转，井下巷道大气绝对静压下降，可能导致煤壁和采空区瓦斯涌出增大。

D．自燃生成气体直接经营者塌陷区漏出,可能导致自燃隐患难以及时发现。

E.火源具有指向供风方向蔓延特性,促进自燃向采煤工作面方向发展。

F.压入式通风的进风区装设的控风设施对生产有干扰,控风设置易损坏,漏风较大,通风管理较困难。

(a)压入式风井主井副井抽出式:

主要通风机设在回风井口,在抽出式通风机作用下,矿井井巷大气处在低于当地大气压力的负压状态,矿井地面漏风是从地面漏向矿内。特点:其优缺点与压入式相反。另外,在故井与小煤窑相通时,会把小窑积存的有害气体抽入矿井,同时,小窑发生事故也会对矿井造成威胁。（b）抽出式风井主井副井

压抽混合式：

主要通风机分别设置于进回风井口。主要用于压入、抽出互相转换的过渡期。

特点：因正压、负压均不大，漏风量较小。但通风管理复杂。(c)压抽混合式副井风井风井主井四、采区长壁工作面通风方式和特点

一进一回的工作面通风系统（U型、Z型）

U型后退：工作面进、回风巷布置在煤体侧，在我国应用普遍。

优点：系统简单、可靠、漏风小。

缺点：上隅角瓦斯易超限，巷道掘进提前量大。

U型前进：工作面进、回风巷布置在采空区侧。

优点：巷道掘进独头通风长度短，巷道掘进提前量小，采空区瓦斯不进入工作面。

缺点：漏风大，掘进对回采有干扰，进回风巷维护困难。前进式

U型

后退式

Z型后退：工作面进风巷布置在煤体侧，回风巷布置在采空区侧。

优点：采空区瓦斯不进入工作面。

缺点：漏风大，回风巷维护困难。

Z型前进：工作面进风巷布置在采空区侧，回风巷布置在煤体侧。

优点：巷道掘进提前量较小。

缺点：采空区瓦斯进入工作面，漏风大，进风巷维护困难。后退式前进式Z型

两进一回或一进两回的工作面通风系统（Y型、W型、双Z型）用于增加采区工作面的风量，减少上隅角瓦斯积聚。

Y型系统

工作面两端巷道均进风，其中一条越过工作面后成为回风巷，通往采区边界的回风巷。

后退式前进式型YW型系统工作面两端及中部分别与位于采空区侧（前进式）或煤体侧（后退式）三条巷道相联，其中选择二条巷道进（回）风，一条巷道回（进）风。

型W

双Z型系统

工作面两端与位于采空区侧（前进式）或煤体侧（后退式）的二条进风巷道相联，工作面中部与位于煤体侧（前进式）或采空区侧（后退式）的一条回风巷道相联。

双型Z两进两回的工作面通风系统（H型系统）

工作面两端分别与贯通煤体侧和采区侧的两条巷道相联，形成两条进风巷、两条回风巷的通风系统。其特点是工作面风量大，减少采空区工作面的瓦斯涌出量。H型

五、矿井供风标准

目的：保证向矿井各用风地点输送足够数量的新鲜空气，用以稀释有毒有害气体，排除矿尘和保持良好的工作环境，确保矿井安全生产。

供风标准：按下列要求分别计算并选取其中最大值按井下同时工作的最多人数计算；按井下采煤、掘进、硐室和其它地点需风量计算。各地点实际需风量，必须使该地点风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其它气体的浓度、风速以及温度、每人供风量符合《煤矿安全规程》的有关规定。煤矿企业应根据具体条件，制定风量计算方法，至少每5年修订1次。六、矿井反风

为防止灾害扩大和抢救人员的需要而采取的迅速倒转风流方向的措施

反风方式

全矿性反风：各主要风道风流全部反风。在矿井进风井、井底车场、主要进风大巷或中央石门发生火灾时常采用全矿性反风，避免火灾烟流进入人员密集的采掘工作面。

局部反风：采区内部发生灾害时，维持主要通风机正常运转，主要进风风道风向不变，调节风门使采区内部风流反向。在采区内部区域发生火灾采用局部反风。矿井反风注意事项矿井反风注意事项遵守《煤矿安全规程》规定。反风演习应注意井下各区域的供风量变化、瓦斯浓度以及对火区和采空区气体的影响。注意反风后影响区域人员的通讯联系和撤退。平常对井下人员进行反风知识的教育。反风-撤人-侦察-直接灭火的正确顺序。

巷道贯通（特别是延伸水平与上水平贯通）（108条）贯通前

应了解对矿井通风系统的影响贯通时的安全措施

停掘面、保持通风、设置警戒、检查瓦斯贯通后

停止影响区域工作、调整通风系统七、局部通风掘进工作面通风及其对瓦斯涌出的影响掘进安全技术装备掘进工作面瓦斯爆炸事故局部瓦斯积聚掘进工作面通风

及其对瓦斯涌出的影响必须采用全风压通风和局部通风机通风局部通风机工作方式也可分为压入式、抽出式、抽－压混合式严禁3机供1面和1机供2面

掘进安全技术装备

高、突、喷瓦斯矿：甲烷、风电闭锁装置、三专供电（专用变压器、专用开关、线路）甲烷断电仪。八、停工区的通风管理（存在重大安全隐患）

定义：临时或长期停止作业的区域，由于通风不良或未通风，在该区域积聚大量瓦斯，对相关作业构成隐患。

存在问题

临时停风掘进工作面，不检查瓦斯就恢复通风（141条）巷道积存瓦斯的违规排放（140、141条）巷道贯通封闭区（改变通风系统、瓦斯排放）（108、140条）

日常管理要点：遵守《煤矿安全规程》规定恢复临时停工区通风，必须先检查瓦斯，符合规定才能通风（140、129条）贯通停工区，应事先排放停工区积聚瓦斯（140.141条）停风后、立即停止作业、撤除人员、切断电源（129条）制止安全排瓦斯措施机电设备的管理、维护，减少故障性断电，保证电器防爆性能良好九、局部瓦斯积聚工作面上隅角瓦斯瓦斯尾巷、局部瓦斯抽放（移动式瓦斯泵）、风幛导风十、串联通风

存在问题扩大事故范围瓦斯突出和瓦斯异常涌出的隐患致灾

对串联回采工作面运输巷道造成影响

《煤矿安全规程》的规定114条

同采区、煤层、上下相连、同一风路的两个工作面采－采，采－掘，掘－掘可串连一次在特殊条件下（构通通风系统的掘巷，遇地质构造重掘巷）可串采面1次并要求构成独立通风系统后立即改掉串联风路+甲烷断电仪。突出煤层严禁串联。十一、下行风原规程采煤工作面<12º，现只限制突出煤层十二、通风—火灾－瓦斯爆炸的关联性漏风＋煤氧化－自燃＋供氧－爆炸供风＋火源－外因火灾＋瓦斯－爆炸瓦斯灾害防治的12字方针先抽后采、以风定产、监测监控十三、矿井通风管理的核心—以风定产，（一）“以风定产的两个主要内容”：

1、以矿井及采煤面实际风量来核定产量变化。风量不足的原因：矿井生产条件变化（如瓦斯涌出量预测值偏低）。矿井产量发生变化。

2、具备合理的通风方式和通风系统。

（二）“以风定产”—处理好生产与通风的关系遵循两原则

“通风为生产服务”的原则。“生产（含开拓、采掘设计、布置）必须服从合理通风规律”的原则。不遵循“合理通风”的规律为瓦斯爆炸、火灾灾害的发生和救灾带来很大的隐患。十四、、灾害防控的眼、手－监测监控1、传感器的合理布置数量、种类、位置

2、传感器的报警、断电功能的重要性瓦检员大量瓦斯涌出

3、监测信息的处理和报告的及时性大平矿、孙家湾矿

十五、正负压通风对自燃严重（或漏风大）矿井的影响负压通风→回风道CO浓度高、易发现正压通风→不易发现、易造成突发性火灾均压通风、进风区安全性、上隅角回风巷co浓度、取样位置十六、“通风与生产”关系没处理好的后果造成重大事故隐患、给救灾工作造成极大困难破坏“分区通风”→灾害防治带来困难通风系统复杂（复杂网络、通风构筑物多）→通风管理困难、隐患多、抗灾能力差、救灾困难不合理的通风方式→主、辅扇、正负压混合通风。地表漏风大→正压通风（把火引向采面、预警困难）第三章瓦斯爆炸事故的防治一、瓦斯爆炸的重要参数1。瓦斯爆炸的能量

来源于瓦斯与氧的燃烧反应，瓦斯爆炸的化学反应过程

CH4+2O2=CO2+2H20+882.6KJ/mol

在氧气不足的情况下：

CH4+O2=CO+H2+H20瓦斯完全燃烧放出的热是882.6/16=55MJ/kg，普通炸药的爆炸热为5MJ/kg;但是，瓦斯和炸药的能量密度却差别很大。典型梯恩梯炸药的密度为1600kg/m3，能量密度为1600*5=8000(MJ/m3)。浓度为9.51%的瓦斯空气混合气体，瓦斯密度为0.68kg/m3，能量密度为0.68*55=37.4(MJ/m3)，只有炸药的0.5%;1M3瓦斯爆炸相当于7.5kg炸药爆炸放出的热量。对于井下巷道半封闭系统，能量释放率一般可达50％－70%。2.瓦斯爆炸产生的有害气体不同浓度的瓦斯空气混合物爆炸产生的有害气体浓度不同，下表2给出了三种浓度下瓦斯爆炸产生的气体成分。由表可见，混合气体中瓦斯浓度超过当量比浓度（约9.5%）时，生成气体中一氧化碳的量大幅度增加。需要注意的是，瓦斯爆炸灾害调查时由于各种因素的影响，很难获得灾后气体的样本，且煤尘的参与等也会显著改变灾后气体的成分。

瓦斯浓度％爆炸后的气体组份％COCO2H2CH4O2N2Ar809.200.033.886.01.090.510.70.30.20.586.81.0128.05.98.50.40.575.80.9二、低瓦斯不易自燃矿井安全性：（一）大家认为“安全”的地方往往是安全管理的盲点

1、瓦斯爆炸仍可能发生在低瓦斯矿井

大雁、唐山矿瓦斯爆炸低瓦斯矿井仍存在瓦斯积聚隐患，低瓦斯矿井存在高瓦斯区、或瓦斯异常涌出隐患低瓦斯矿井存在与瓦斯积聚的小窑相通的隐患

低瓦斯火区存在瓦斯爆炸危险（自燃，煤干馏生成的可燃气体引爆；富燃料类外因火灾，富余挥发性气体引爆）2、低瓦斯矿井不易自燃矿井存在相同的外因火灾威胁；3、不易自燃煤层仍存在自燃的可能；4、低瓦斯矿井易应用非正规采煤方法；5、低瓦斯矿井通风管理力度较高瓦斯矿小。往往因安全管理较高瓦斯矿差，大家容易产生麻痹侥幸心理而易发生事故。

（二）低瓦斯乡镇矿井瓦斯爆炸事故案例

1、山西省忻州市宁武县贾家堡煤矿接替井“7.2”特别重大煤尘爆炸事故（死亡37人）该矿系低瓦斯矿井事故发生在2005年7月2日14时19分；爆源点位于接替井下采区511掘进工作面迎头；

宁武县贾家堡煤矿原接替井“7·2”瓦斯爆炸示意图

2、唐山市开平区刘官屯煤矿“12.7”瓦斯煤尘爆炸事故（死亡108人）该矿系低瓦斯矿井事故发生于2005年12月7日15时14分；其爆源位于1193（下）工作面切眼。回风下山风门打开风流短路，工作面瓦斯积聚，回柱火花引爆瓦斯，煤尘参与爆炸。

1193（下）工作面切眼示意图河南省平顶山市宝丰县周庄镇王庄煤矿“4.16”特别重大瓦斯爆炸事故

2007年4月16日19点53分，河南省平顶山市宝丰县周庄镇王庄煤矿（矿井设计生产能力6万吨/年，属低瓦斯矿井）。主井生产区域发生特别重大瓦斯煤尘爆炸事故，31人死亡，9人受伤，救护队井下救灾时发生二次爆炸，救护队员15人受伤，其中4人重伤，直接经济损失1312万元。事故发生时序图12:30冒顶,摧垮支架,巷口堵塞19:45明炮处理冒顶放炮明火引爆瓦斯，煤尘参与爆炸冒高、盲巷瓦斯积聚冒高、盲巷瓦斯积聚达到爆炸浓度第四章、矿井火灾防治与救灾一、矿井火灾概述1、概述定义：矿井火灾是指发生在矿井地面或井下、威胁矿井安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧。煤矿火灾的危害：产生高温，有毒、有害气体造成人员伤亡设备、资源烧毁或被封闭入采空区可能导致瓦斯爆炸事故影响矿井、采区生产造成极坏的社会影响2、火灾发生的三要素（1）可燃物的存在（2）热源（3）空气供给实践证明：3%氧浓度，燃烧不能维持

12%氧浓度，瓦斯失去爆炸性

14%以下氧浓度，蜡烛也会熄灭按引起火灾的热源分

外因火灾或称外源火灾内因火灾或称煤的自燃火灾4.

外因火灾的特点：突然发生、来势迅猛，如果不能及时发现和控制，往往会酿成重大事故。在矿井火灾的总数中，外因火灾所占比重虽然较小(4一10％)，但不容忽视。据统计，国内外有记载的重大恶性火灾事故，90％以上属于外因火灾。

外因火灾发生原因

1.存在明火

2.电气设备损坏、过负荷、短路

3.违规放炮

4.瓦斯、煤尘爆炸引发火灾

5.机械摩擦、撞击5.

内因火灾的发生，往往伴有一个蕴育的过程，根据预兆能够早期予以发现。但火源隐蔽，经常发生在人们难以进入的采空区或煤柱内，要想准确地找到火源确非易事。因此，难以扑灭，以致火灾可以持续数月、数年、甚至数十年之久。有时燃烧的范围逐渐蔓延扩大，烧毁大量煤炭，冻结大量资源。二、火灾防治技术、

1.燃烧的基本概念*燃烧的特征(p9)放热、发光和生成新物质。电灯：钨丝放热、发光，但未生成新物质。金属生锈，动物呼吸：放热、生成新物质，但无发光现象。所以，以上两种现象均非燃烧。*燃烧的条件(p9)燃烧三角形氧气链式反应可燃物热源燃烧四面体氧气可燃物热源*燃烧的形式(p10)扩散燃烧（气体可燃物燃烧）可燃气体从管道孔口，或巷道流出，在与空气的交界面燃烧。分解燃烧（固体和部分液体燃料燃烧）可燃物遇热分解－其产物氧化反应－火焰燃烧矿井火灾时期，着火带中燃烧带燃烧。表面燃烧（固体燃料燃烧的后期）固体燃料热分解后，剩余的焦炭与空气的接触表面燃烧。固体燃料呈红热表面，但没有火焰。矿井火灾时期，着火带中的焦化带燃烧。*预混燃烧（气体可燃物燃烧）可燃气体与空气预先充分混合的燃烧。燃烧在混合气体分布空间快速蔓延，在一定条件下会转变为爆炸。矿井火灾引起的爆炸事故往往由预混燃烧引起。有时因分解燃烧生成大量富余可燃挥发性气体，与空气混合形成预混气体，在一定条件下点燃而发生预混燃烧。在上述四燃烧形式中，预混燃烧范围最大。

*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2.*火灾的特点及治理难点(p2)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）但含沼气5％以下的空气进入正燃烧的火源仍可以燃烧，但不能被点燃。安全灯的原理

发展迅猛

—比内因火灾更迅速的预警、救灾持续时间长—较纯爆炸、突出等更危险长期、大范围风流紊乱—控风技术应用有效、但难度大技术推广的难点—外因火灾几率小，控风设施日常维修、购置费用大外因火灾治理难点和控风有效性3.矿井外因火灾燃烧特性3.1*富燃料燃烧和富氧燃烧(p14)

*高温(1000℃)、大量高温气体流向下风侧*形成再生火源（跳蛙现象）*产生爆炸隐患*引起风流紊乱(逆转、形成爆炸预混气体)3.2富燃料火灾的危险、燃烧条件及控制控制富燃料火灾条件危险液体燃料、量大、供氧不足（停、减风，巷塌）、空气预热温度高、断面小*减少火势：及时灭火、下风侧洒水*一般不能停风、减风，特别是忽然停、减风*条件许可时注惰气3.3

为什么富燃料燃烧引起再生火源和爆炸?下列情况直接灭火时，能否减少风速？4.矿井火灾预警0.01～0.12%0.02～2.6%17～20%0.1～0.5%3~5%15~18%少量H2少量H2COCOCO2CO2O2O2煤木材4.1矿井火灾燃烧生成产物富氧燃烧富燃料燃烧较少出现2～5%5～8%18~20%2%H2COCO2O2煤木材

*火风压--节流作用和上浮作用（定义）*低、微风的火源--烟流逆向蔓延*火源的顺风蔓延：井下风速下，火源蔓延速度与风速成正比4.2煤吸附氧气的能力—启封火区复燃*煤→常温吸附氧*封闭火区→大气和煤堆内氧浓度→阴燃现象4.3矿井火灾燃烧蔓延特征4.5CO的毒性

1).特性：CO＋血红蛋白－－－碳氧血红蛋白

结合易－－比与o2容易240倍分解慢－－在大气中减少50%需4h

在高压氧仓减少50%需30~40Min

2).危害：引起肺部感染－－呕吐物进入支气管、肺部注意：co中毒宜侧放，引起严重脑缺氧－－脑水肿（2~4h）1500100IDLH（立即威胁生命）40025STEL（短期）505TLV（8小时无危害）COppmHCl

ppm4.6*输送机胶带燃烧特性及产物-特殊危险性(p57)传感器选择（p60）燃烧三阶段煤升温出现冒烟燃烧煤与胶带混合燃烧阶段煤明火燃烧初期阶段必须及时报警*危险性大燃烧初期，HCl比CO更早出现HCl比CO的毒性大10倍以上胶带火灾常发生在进风区5.*火灾风流紊乱现象(p30)

不可压缩风流与稳定风流（p29）风流逆转浮力＋节流>机械风压，巷道全断面风流反向风流逆退浮力＋节流→巷道纵横断面温度和压力差。新风顺风向从巷底流入，热烟流沿巷顶流出。风流滚退由节流、温度和压力差引起浮力作用方向朝上；节流作用与风流流向相反，一般情况下，节流作用比浮力作用小得多。浮力作用节流作用机械风压上山浮力作用节流作用机械风压下山（1）风向浮力作用节流作用机械风压下山（2）风向*上、下山火灾风流逆转情况不同(p33)上山火灾—风流逆转后风向一般不变下山中小火灾—风流逆转后风向变化频繁火势大的下山火灾—风流逆转后风向较稳定火源位置对下山风流方向影响6.直接灭火的实用技术6.1CO对灭火人员身体状况的影响*防止烟流滚退的最小风速(p110)巷道高度（m)最小风速（m/s)倾角（0°）倾角（5.7°）倾角（11.3°）1.21.01.221.521.81.231.471.832.41.431.702.133.01.601.902.396.2防止烟流滚退风帘遮挡巷道下半部—提高风速巷道左右侧同时喷水反光镜的应用自关风门7、火灾的预警和火区状态的分析

7.1矿井火灾标志性气体的选择：

CO、H2、C2H4(乙烯)、C3H6(丙烯)、C2H2(乙炔)、CH4C2H6(乙烷）C3H8（丙烷）等；各具有优缺点，

CO产生：燃烧＋环境，但产生早，便于预警。*火区启封的规定：《安全规程》230条“方可认为”；《执行说明》“方可认定”(p141)CO2↑燃烧（火势增强），酸性水与酸性盐反应，缓慢氧化（吸收反应），煤岩自然涌出CO2↓火势减弱，溶于酸性水（风速大、碱性大），为炭黑、焦炭吸附CO↑燃烧（火势增强）、缓慢氧化、木材为真菌分解，CO↓火势减弱，湿煤吸收，为炭黑、焦炭吸附H2↑燃烧，水煤气反应，湿木材为真菌式厌氧类细菌分解C2H4↓C3H6↓燃烧，气样操作失误O2↑煤层原吸附氧气（使一些煤层本身含较多氧气）O2↓燃烧，缓慢氧化，煤或木材吸收或吸附O2

井下环境对所取气样成分的影响很大7.2煤类火灾气体产生顺序：（1）烯烃和炔烃类气体tCO→H2→C2H4(乙烯)→C3H6(丙烯)→C2H2(乙炔)

60.00050000120.0265.001000

190.65.012.004.00302501.95.008.01.0040

(2)不同温度烷烃类气体浓度和相对比例的关系7.3煤自燃熄灭程度的标志性气体：（1）、一氧化碳、乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）、乙炔(C2H2)浓度下降；（2）、煤温较高（150以上）乙炔趋于消失；煤温下降（90以上）乙烯、丙烯趋于消失；上述气体浓度下降呈线性变化性质，变化速率较高（3）、CO浓度下降呈指数变化性质，将保持较长时间才绝迹

7.4减少单一co浓度值判断火区状态的误差浓度差值法—排除环境因素影响

CO200ppm↑220ppm220-200=20 ↓ ↓ 150+50150+7070-50=20浓度比值法—减少风量因素影响。CO200ppm↑风量增10倍

20ppmΔO210%风量增10倍

1% 7.5、气体浓度的影响1.氧气浓度低对气体浓度测定准确性的影响：氧气浓度太低，便携式电子(光学）检测仪表误差大，氧气浓度需大于17％。2.CO的毒性

1).特性：CO＋血红蛋白－－－碳氧血红蛋白

结合易－－比与o2容易240倍分解慢－－在大气中减少50%需4h

在高压氧仓减少50%需30~40Min

2).危害：引起肺部感染－－呕吐物进入支气管、肺部注意：co中毒宜侧放，引起严重脑缺氧－－脑水肿（2~4h）3.CO对灭火人员身体状况的影响7.6、救灾失误案例贝勒煤矿“8.21”火灾（瓦斯爆炸）事故处理经过

2006年8月21日2时27分，贵州贝勒煤矿1501首采面发生火灾。

23日救护队在准备建挡水墙待料时，突然发生爆炸，造成8名救护队员牺牲，2名指战员受重伤和1名指挥员受轻伤的事故。

1501回风巷与西风井下山口交岔点以西2m处瓦斯浓度为15％、一氧化碳浓度为0.012％、温度为32℃、氧气浓度为18.5％、二氧化碳浓度为0.26％；往西100m处瓦斯浓度为40％、一氧化碳浓度为0.21％、温度为48℃、氧气浓度为13.1％、二氧化碳浓度为0.3％；往西180m处瓦斯浓度为41％、一氧化碳浓度为0.32％、温度为62℃、氧气浓度为4.9％、二氧化碳浓度为1.2％；由于温度太高无法继续往前侦查；

1501机巷低洼处瓦斯浓度为13.2％、二氧化碳浓度为0.2％，水已开始往外流。

抢险指挥部根据井下情况决定：⑴在1501材料上山以西机巷3～5m处打一道密闭；⑵打开材料上山上段老巷密闭通风；

⑶采用防尘管路由1501材料上山上口往西沿风巷逐步洒水降温。（4）决定由救护大队队员负责实施打闭方案，矿上组织人员运送材料,该矿救护队待机。

(3)、改进措施教训深刻，值得深思和汲取。在今后的救护工作中做到：

1、接到召请，向省应急救援中心汇报，得到批准后，方可出动救援。

2、在抢险救护中，严格按照《煤矿救护规程》的有关规定制定救灾方案，坚持以人为本，确保安全救护。

3、加强指挥员的培训造，不断提高指挥员的救灾能力和水平。

4、在无须救人（无人员被困和遇难）的情况下，在处理火灾事故时应该先远距离封闭，在安全情况下再逐步锁风缩封。坚持以人为本，安全救援。(4)点评：从后果判断决策的正确性或从决策时了解的信息判断决策的正确性？1、在改进措施4、在无须救人（无人员被困和遇难）的情况下，在处理火灾事故时应该先远距离封闭，在安全情况下再逐步锁风缩封。坚持以人为本，安全救援；（水封、瓦斯超上限，锁风缩封不安全）2、抢险指挥部决定：

⑵打开材料上山上段老巷密闭通风；（供氧，与瓦斯超爆炸限矛盾）

3、往西100m处瓦斯浓度为40％、一氧化碳浓度为0.21％、温度为48℃、氧气浓度为13.1％、二氧化碳浓度为0.3％；往西180m处瓦斯浓度为41％、一氧化碳浓度为0.32％、温度为62℃、氧气浓度为4.9％、二氧化碳浓度为1.2％；注意：氧气浓度太低，瓦斯、CO不准确8.火区状态分析(火区封闭顺序（p129））8.1火区内瓦斯爆炸性变化趋势分析(注惰气等防治措施的效果）O2浓度（%）211612

50t1t2t3t(h)CH4O20～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限0t1t2(t3)

t(h)0～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限O2浓度（%）211612

5CH4O20

t1t3t2t(h)O2浓度（%）211612

5CH4O20～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限0

t1t3t2t(h)O2浓度（%）211612

5CH4O20～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限0

t1t3t2t(h)O2浓度（%）211612

5CH4O20～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限0

t1t3t2t(h)O2浓度（%）211612

5CH4O20～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限0

t1t3t2t(h)O2浓度（%）211612

5CH4O20～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限0

t3t1t2t(h)O2浓度（%）211612

5CH4O20～t3O2浓度在爆炸限t1～t2CH4浓度在爆炸限8.2正负压通风对自燃严重（或漏风大）矿井的影响负压通风→回风道CO浓度高、易发现正压通风→不易发现、易造成突发性火灾均压通风、进风区安全性、上隅角回风巷co浓度、取样位置

1）煤矿井下自燃火灾火灾严重程度：国有煤矿72.86%存在自燃危险；经济损失：近百亿元/年；制约煤炭行业高产高效技术发展；安全生产问题：引发瓦斯爆炸；产生水煤气爆炸；

有毒有害气体沿一维井巷流动。9、煤矿内因火灾1、煤层自燃火灾状况火火火烟

如：阳泉矿区是全国闻名的高瓦斯矿区，近年来由于推行高产高效综采放顶煤技术，自然发火严重，曾多次发生由自燃引发的瓦斯爆燃及爆炸现象。1、煤层自燃火灾状况2）、高瓦斯矿自燃尤为可怕2、*致因及过程(p42)煤-氧复合作用学说：空气中O2+煤→常温氧化→自燃*自燃三阶段(p43)

准备期：缓慢氧化 温度逐渐↑ ；着火温度↓自热期：氧化速度↑热量积聚，温度↑ 煤的干馏（>60~80℃） 生成CO，碳氢化合物，H2等燃烧期 出现明火、烟雾以及燃烧生成物

3、煤的自燃倾向性煤本身具有自然发火本性的一种度量标志（内因）

《规程》分为：容易自燃，自燃，不易自燃；新建矿、生产矿延伸必须鉴定最短自然发火期:在矿井生产条件下，煤自燃的最短时期（内因＋外因）。自燃倾向性取决于

1、煤的化学成分炭化程度高、挥发份含量低、灰分高－倾向弱

2、煤的物理性质煤的破碎程度

3、煤岩成分亮