煤矿爆炸火灾防治与应急处置

中国矿业大学〔北京〕周心权简历：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。美国煤矿工业1910～2000年死亡数量曲线图2004200520062007200820092010死亡人数6027593847463786321026312433百万吨死亡率3.0172.762.041.4851.1820.8920.7492021年不同煤炭企业百万吨死亡率煤矿平安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0.7490.3740.8091.417二、当前煤矿平安生产形势20022007201020152020关键时期事故高发稳定好转明显好转显著好转根本好转第一局部煤矿重大灾害防治与应急处置的新理念二、2000-2021重大和特别重大瓦斯爆炸事故重大瓦斯爆炸事故

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％2004－2021，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、2021.11.21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。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，平安地恢复通风的能力；在发生灾变情况下，控制风流流向、流量和抗灾减灾的能力。

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平安性风桥、风门的可靠性和数量反风供电及防爆门的可靠性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〕风机开关2〕瓦斯爆炸事故直接原因四、陈家山矿瓦斯爆炸事故

2004年11月23日10时、24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总结瓦斯爆炸事故的致因瓦斯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〕带电检修第二局部、对煤矿重大灾害防治的几点认识1193〔下〕工作面切眼示意图特别关注矿井突发事件诱发重大灾害事故〔3/5+1/5)煤矿低瓦斯“平安“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平安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〕(理念4、预防为主与应急处置)往往是瓦斯突发事件〔如突出或瓦斯突然涌出，违章处理盲巷集聚瓦斯，大小矿连通集聚瓦斯涌入大矿，放顶煤采煤法顶煤塌落瓦斯大量涌出、突然停电停风或风门翻开瓦斯集聚等〕使得原来的低瓦斯区域转变为存在重大隐患的高瓦斯区域所致。灾害预防处理方案必须对于本矿不同易发灾害区域，制定针对性、可靠性和可操作性强的不同的人员撤退、风流控制和灾害处理的优化方案并防止或减少诱发继发性灾害的可能；要做到高可靠性平安保障，采区、工作面应有有效的隔爆、抑爆设施和措施，应设置避灾峒室。应加强可能出现的瓦斯逆流入侵区域的信息侦知、分析和防灾能力并加强对可能入侵区域的电器设备的防爆管理；应注意设置防突风门并不一定能挡住高压瓦斯流，事故案例显示，高压瓦斯流即使不会破坏防突风门，也可能穿过防突风门与巷壁、水沟等间隙，逆流一段距离；还应注意传感器的相关参数〔位置、数量、种类、响应时间〕的合理选择如何有助于及时发现并综合分析瓦斯突出的相关信息，发出预警并及时采取防治措施。三、“应急救援〞的内涵应急－提高应对突发事件的能力；救援－提高应对煤矿灾害的救灾能力。在原发性灾害、突发事件发生的第一时间的应对能力：1〕有限时间从有限信息——判定事故性质、影响范围和程度、可能诱发的灾害；2〕提出和实施防范措施〔两害相权取其轻〕3〕随时酌情调整和应对情况变化继续监测、分析和应对，加强联系能力为什么许多煤矿的矿井应急预案和灾害预防处理方案缺乏针对性、实用性？1、认为煤矿灾害或突发事件因时因地千变万化，应对策略没有一定之规。突发事件、灾害的发生开展及应对策略：1〕对灾害有一定之规局部－预先确定－职工了解处置，2〕对每次灾害特殊性－实时决策。减少突发事件发生后决策和处置的工作量和难度。

2、灾害或突发事件发生概率小，太关注应对，“得不偿失〞。1〕我国煤矿地质条件多变，开采条件复杂，灾害隐患严重，作为“小概率〞的突发事件出现的可能大大增加。2〕近年国有重点矿发生特别重大事故的特点彰显其重要性。继续重点注意正常生产条件下重大隐患的平安管理的同时，还应注意突发事件、原发性灾害诱发继发性灾害的预测、预警及防治建立高可靠性平安保障机制，提高矿井的防灾减灾和抗灾能力。11月21日1时37分突出煤〔岩〕量3100t16万m3瓦斯2时19分发生爆炸逆流至此逆流至此死亡9人死亡19人生还50人死亡41人死亡8人生还4人死亡8人死亡23人92人全部逃生事故后撤出420人突出窒息28人，爆炸遇难80人突发事件决策的特点：应对知识少、突发事件信息模糊、决策和实施人心理高度紧张、决策两难性、决策效果不清。启示：1〕、百人灾害的差异性2〕、对应急救援好的表彰：瓦斯检查员及时撤人，并积极参与救灾井下电工等待20分钟；3〕、灾害信息及时反响；

教训：1〕应急存在的薄弱环节〔决策正确性的判断，换位思考〕：〔1〕“两害相权取其轻〞的决策原那么；〔2〕灾害的巨大心理压力下，复杂决策思维的困难；〔3〕停电响应的困难性——进风区传感器、设备的隔爆性、停电及时性〔环节多、矿级干部响应能力的重要性);〔4〕信息的连续传递和应急通信的维持.2〕超前防卫思维的平安管理－－非突出区防突－－第一次突出防治〔新水平的定义〕3〕科学性、针对性强的应急预案与灾害处理方案的重要性4〕多重管理的弊端重大灾害破坏效应及其影响的动态模拟5分钟到达抽排泵站11分钟到达翻开风门五、事故发生的小概率事件特征百次违章可能不发生一次大事故人的本性－以最少的付出获得最大的收益违章→直接经济效益＋省能心理→产生侥幸心理、继续违章→产生大事故严肃处理事故还不够必须严肃处理违章－关口前移、预防为主越是“平安〞的地方越需小心墨菲定律：做任何一件事情，如果客观上存在着一种错误的做法，或者存在着发生某种事故的可能性，不管发生的可能性有多小，当重复去做这件事时，有某人按照错误的做法去做，事故总会在某一时刻发生。墨菲定律的中国版(理念7、防一万与防万一)侥幸心理－－平安生产的大敌煤矿平安双保护层〔隐患的叠加—事故〕安全控制瓦斯安全安全控制瓦斯为什么大局部违章并不会发生事故？六、应注意以下普遍容易无视的环节：1.突出矿井：1〕区域、工作面防突措施及其效果检验、区域验证、工作面预测、平安防护措施等均由本矿进行，应特别注意其参数测定的正确性和措施执行是否到位。即是有资质单位测试瓦斯参数的不正确却会呈现“平安〞的假象，且不易觉察。2〕高压瓦斯逆流造成窒息和爆炸等次生灾害的不同影响区域和应对措施。－－加固防突风门，进风区装传感器，提高机电设备防爆能力等。3〕严禁突出煤层突出危险区域采掘工作面回风直接切断其他工作面唯一平安出口现象〔12.5工作体系〕。4〕瓦斯巷道抽放的危险性，进风区瓦斯抽放管。5〕针对性的应急预案与灾害处理方案。6〕瓦斯地质图的及时补绘。2.高瓦斯矿井：1〕第一次突出的防治，新水平的概念，超前防卫－－构造带的探测预警，进风区装传感器，瓦斯逆流造成次生灾害的防治。2〕高瓦斯＋自燃的特殊危险性。3〕瓦斯动力现象出现，相关瓦斯参数的测定。4〕加强局扇与掘进面回风巷间巷道瓦斯检查。5〕地面瓦斯抽放站，巷道抽放瓦斯的危险性，进风区瓦斯抽放管。6〕针对性的应急预案与灾害处理方案。7〕瓦斯地质图的及时补绘。一、注氮期防治引发事故二、正负压通风对自燃严重〔或漏风大〕矿井的影响三、正确分析突发事件即灾变信息

20M3/Min2000ppm2000M3/Min20ppm黑龙江省鹤岗市富华煤矿通风系统示意图

(2)不同温度烷烃类气体浓度和相比照例的关系四、气体浓度的影响4.1.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％。采样时间t℃O2（％）CH4（％）CO2（％）大气压力色谱检定器检定器色谱6.22.145515.271.252.394.061055006.22.225011.102.124.08.46.161065006.23.165415.401.82.892.161060006.24.166210.401.233.276.85102500

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