煤矿重特大灾害事故动态隐患治理，山东华源矿难

煤矿重特大灾害事故动态隐患治理

简介： 中国矿业大学(北京)
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，
中国职业安全健康协会常务理事。
010－62331942（o）62331702(h)

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。

近年来，国有重点煤矿安全生产形势有较大的好转，今年是“隐患治理年”，今后，煤矿安全生产应如何进一步提高安全技术管理水平？
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。

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）。
2000-2007重大和特别重大瓦斯爆炸事故 (按矿井瓦斯等级)

“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

2004－2007，是1960年以来我国死亡百人煤矿特别重大事故的高发期
1、2004.10.22 6 郑州大平矿难 死亡148人（突出引起进风区瓦斯爆炸）；
2、2004.11.27 4 铜川陈家山矿难 死亡166人 （下隅角强制放顶瓦斯爆炸）；
3、2005.2.14 1 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、2005.11.27 3 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108人。（低瓦斯乡镇矿井）

第一部分 特大瓦斯爆炸、火灾事故回顾及教训
一、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，郑煤集团公司大平煤矿发生一起特大型煤与瓦斯突出引发的特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受伤（其中重伤5人），直接经济损失3935.7万元。

应注意：
“安全”区域的安全性的动态转换；
1、岩石掘进工作面的突出威胁性；
2、矿井由非突出危险过渡到突出危险的过渡阶段时存在的易忽视的重大隐患；
3、原发性突出灾害诱发继发性爆炸灾害的防治；
4、监测监控系统的可靠性；
5、突发性灾害信息的发现、分析和决策的及时性

二、陈家山矿瓦斯爆炸事故
2004年11月28日07时10分井下汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，随之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。四采区发生爆炸事故，波及四采区下山至回风井所有区域，涉及415回采工作面系统、416掘进工作面系统、417掘进工作面、采区下山系统、安子沟回风系统等，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。

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。

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

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0.9-1.9 km，面积约12.65 km2。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）

五、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

第二部分、对煤矿重大灾害防治的几点认识

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”区域转变为存在重大隐患的危险区域，然而这种动态变化未能为职工所发现，基于侥幸心理，违章作业，导致特别重大事故的发生。

二、高低瓦斯区发生瓦斯爆炸概率分析
思考：
1、高、低瓦斯矿井（区域），谁最容易发生瓦斯爆炸？
2、为什么瓦斯突发事件最容易引起瓦斯爆炸？
3、高、低瓦斯矿井（区域），谁最容易发生瓦斯突发事件？
4、一旦瓦斯突发事件发生，对高、低瓦斯矿井（区域）中那一个致灾影响最大？

结论：
1、高、低瓦斯区域发生瓦斯爆炸概率相近；而且，由于人们在安全条件下更容易违章，实际低瓦斯区域发生瓦斯爆炸概率更高；
2、突发事件（正常生产程序打断）一旦发生，致灾概率远大于正常状况；
3、高瓦斯矿井比低瓦斯矿井更容易发生转变其“安全”区域安全性的瓦斯突发事件；
4、发生瓦斯突发事件后，低瓦斯区域致灾概率更大

大部分煤矿重大事故未发生在高危险区域，说明多年来的煤矿安全工作发挥了重要的效果。
但特别重大事故的多次发生，说明在新生产形势下出现了亟待解决的新的矛盾，即高度集中化、高强度生产与高可靠性安全保障的矛盾。
现在，安全技术管理，重点放在高瓦斯区域、存在重大危险源的区域，这无疑是正确的；
但忽视了异常条件下“安全”区域会变为“危险”区域的动态变化，而且因为人们往往麻痹，更容易违章，容易忽视如何及时发现和采取应对措施，其致灾可能性更大。

因此，需要适应煤矿高度集中化生产的发展趋势，为其提供高可靠性安全保障，
高可靠性安全保障：
1. 熟知的原发性灾害的防治，含高瓦斯区域的重点防治；
2. 容易忽视的“安全”区域转化为“危险”区域的动态致灾可能性的预警和防治；
3. 原发性灾害转变为更大的继发性灾害的预防和防治。

三、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。

3、 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。

4、山西省临汾市洪洞瑞之源煤矿
“12.5”特别重大瓦斯爆炸事故
该矿系低瓦斯矿井
2007年12月5日23时07分，山西洪洞瑞之源煤业有限公司（原洪洞县新窑煤矿）系低瓦斯矿井，井下发生特别重大瓦斯爆炸事故，造成105人死亡，受伤18人，直接经济损失4275.08万元。
瓦斯爆炸爆源位于9#煤40m掘采面。
事故发生的直接原因是：40m掘采面无风作业，造成瓦斯积聚，达到爆炸浓度界限；40m掘采面放炮产生火焰，引爆瓦斯，煤尘参与爆炸。

特别关注矿井突发事件诱发重大灾害事故
上述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，使得原来的“安全”区域转变为存在重大隐患的危险区域，然而这种动态变化未能为职工所发现，基于侥幸心理，违章作业，导致特别重大事故的发生。
四、瓦斯突发事件致灾的防治是当前煤矿安全生产技术管理的薄弱环节
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打开瓦斯集聚等）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。

传统的煤矿安全技术管理认为，原发性灾害诱发更大的继发性灾害或者防治突发事件的致灾影响，因其发生概率小，为此采取安全技术管理措施，加大成本，“得不偿失”；
高可靠性安全保障的安全技术管理认为，这是建立煤矿集中化生产的高可靠性安全保障机制所必须付出的生产成本。这往往是传统安全生产观与国外发达国家安全生产观的重要差别。
改变传统煤矿安全生产观，建立高可靠性安全保障机制是进一步提高煤矿生产本质安全度、提高煤矿安全生产水平的必由之路。
高可靠性安全保障安全技术管理的建设
（1）以瓦斯爆炸防治技术管理为例，
即使在安全技术管理较好的矿区，传统意义上的安全防范仅注意防止高瓦斯区域的瓦斯管理工作，往往忽视低瓦斯区域受到突发事件影响致使“安全”区域的状态发生动态转换这一重大隐患的防治，。
实现高可靠性安全保障，就应该考虑本矿各“安全”区域受各类突发事件（瓦斯突然涌出或突出，违章处理盲巷集聚瓦斯，大小矿连通集聚瓦斯涌入大矿，放顶煤采煤法顶塌落瓦斯大量涌出等）影响下，转变为重大隐患的可能性及其防治；

灾害预防处理计划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；
要做到高可靠性安全保障，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。

（2）以瓦斯突出矿井安全管理为例，
即使在安全技术管理较好的矿区，传统意义上的安全防范仅注意防止瓦斯突出的发生，对于突出的发生后的致灾影响，仅仅考虑安装防突风门；
而建立异常状况改变“安全状态”重大隐患的防治，斩断原发性灾害向继发性灾害转化的致灾链等高可靠性安全保障，就应该考虑瓦斯突出后，监测监控系统的管理及其响应的及时性，高压瓦斯流可能造成的瓦斯逆流入侵区域的判定及其致灾隐患的防治，

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。

（3）以火灾防治技术管理为例，
即使在安全技术管理较好的矿区，传统意义上的安全防范仅注意应用CO浓度了解、预警自燃，在胶带输送机巷安设CO或烟雾传感器，设置沙箱、灭火器；
而建立异常状况改变“安全状态”的重大隐患的防治，斩断原发性灾害向继发性灾害转化的致灾链等高可靠性安全保障，就应该分析各处火灾的可能影响范围，并针对性的采取控风措施为救灾、人员撤退提供安全保障；甚至在采区、工作面设计时考虑风流控制的可能性；
就应该了解CO浓度作为火灾预警标志性气体指标所存在的问题；传感器的种类、数量和位置的合理选择等。

（4）正确分析突发事件即灾变信息
①. 注意气样浓度反映灾情的局限性
在分析灾区状态变化时，必须注意有害气体浓度是一种受风量影响十分大的参数。
注意较普遍存在的灾害预警误区：
瓦斯浓度——能直接判断灾区的瓦斯爆炸危险性，因为瓦斯爆炸危险性直接与瓦斯浓度相关；
一氧化碳浓度——不能直接判断火区的燃烧状态，必须加上风量，才能了解火区生成量，因为浓度会被风流稀释

以上隅角为例，上隅角采空区的瓦斯浓度与上隅角附近回风风流中瓦斯，一氧化碳浓度相差可达100倍以上。
风量为2000M3/Min回风流中的20ppm的一氧化碳浓度往往使人容易忽视，实际上，它与采空区漏风量为20M3/Min的漏风风流中的2000ppm的一氧化碳浓度同样严重。

② 火灾的预警和火区状态的分析－－－矿井火灾标志性气体的选择：
CO、 H2、 C2H4(乙烯)、C3H6(丙烯)、C2H2(乙炔)、CH4 C2H6( 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。

煤类火灾气体产生顺序：
烯烃和炔烃类气体
t CO→H2→C2H4(乙烯)→C3H6(丙烯)→C2H2(乙炔)
60 .0005 0 0 0 0
120 .0265 .001 0 0 0
190 .65 .012 .004 .003 0
250 1.95 .008 .01 .004 0

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 CO 200ppm↑ 220ppm 220-200=20 ↓ ↓
150+50 150+70 70-50=20
浓度比值法—减少风量因素影响。
CO 200ppm↑ 风量增10倍 20ppm ΔO2 10% 风量增10倍 1%

③ 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％。

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。
(1)、事故矿井概况
该矿设计能力15万吨/年。
矿井采用斜井开拓，分区通风。西风井安设BDK54-6-NO19轴流风机2台；东风井安设BDK54-6-NO17风机2台，矿井安设安全监测监控系统一套，设有高低负压瓦斯抽放系统一套。

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。

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。

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）
④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

五、应急救援预案和事故预防和处理计划
我国煤矿重大事故频发，在事故应急决策和救援中，面对比西方发达国家更为复杂、危险和严重的局面。
煤矿重大事故应急救援具有时间紧迫性、决策依据信息模糊性、灾变状态动态复杂性的特点，因此，应急救援决策与救灾比面对正常生产状态的事故防治更为复杂而艰巨，需要更强的技术装备支持。

灾害应急救援预案和事故预防处理计划的三大作用：
（1）提高事故防治水平；
（2）减少原发性灾害的损失；
（3）减少或避免继发性灾害的损失。
重大事故的应急响应的三阶段：
（1）事故发生的第一时间 （几十分钟）
（2）事故发生后的1～2天
（3）领导和专家到达现场后
大部分煤炭企业负责人和安全管理人员缺乏特别重大事故应急救援技术和经验，需提高应急救援相关管理、技术和经验水平。

救灾决策的两难性可操作性比较－－两害相比取其轻－－安全管理、救灾决策的艺术长期争论的最终结果：早恋－未婚妈妈， 卖淫、吸毒－艾滋病（ 性安全教育） （针对性管理，免费注射器） 安全管理：关闭小煤矿－堵与疏救灾决策诸方案的选择：利弊分析，保护大多数，并把损失减到最小。
矿井进风区发生火灾的全矿反风

六、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“安全”的地方越需小心

七、关于安全生产法律法规的一些认识
1、法律法规的严格性与可操作性的矛盾在一定条件下，法律法规越严格，安全生产的水平并不一定越好
法律法规严格性若超过可操作性，将会导致法律法规的严肃性受到影响，将会助长违规和重大隐患的有意无视。

2、 煤矿安全的重大隐患——违规重大隐患的暴露和无视的利弊，（中美对比）
正视违规行为并采取安全补救措施，事故发生后责任加大——知法犯法罪加一等——导致对违规的无视——安全隐患严重度增加；
对违规行为采取安全补救措施——减轻处罚力度——导致对违规的正视——安全隐患严重度减少
3、贯彻煤矿安全管理的群众路线
群众路线的中美对比