我國煤礦災(zāi)害特征及安全對策
我國煤炭資源占已探明化石能源總量的96%以上。2008年，全國煤炭產(chǎn)量27.93億t，約占世界煤炭產(chǎn)量的42%，其增量占2008年世界的80%以上，分別占一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)的76.7%和68.7%，與2002年相比增加92%。整個(gè)煤炭工業(yè)，正支撐著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、高速發(fā)展。
與此對應(yīng)的是，我國煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)形勢在我國工業(yè)生產(chǎn)中又最為嚴(yán)峻，煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)，歷來占據(jù)著全國生產(chǎn)事故總量和傷亡總量的大頭。近年來，隨著安全生產(chǎn)監(jiān)管力度的加強(qiáng)，全國煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)大幅下降，煤礦安全生產(chǎn)形勢也呈現(xiàn)出持續(xù)好轉(zhuǎn)趨勢，但談及全國1萬7352處各類煤礦的安全生產(chǎn)，依然是一個(gè)并不輕松的話題。
煤礦災(zāi)害及基本特征
我國煤礦主要災(zāi)害有瓦斯、頂板、沖擊地壓、火災(zāi)、水害、塵害、熱害等。其中，瓦斯事故危害性最高，被冠以煤礦“第一殺手”。2001-2006年，全國一次死亡10人以上的重大事故中，瓦斯事故占到80%;一次死亡30人以上的特別重大事故中，瓦斯事故占到83%;24起死亡百人以上的特別重大事故中，瓦斯煤塵事故21起，事故起數(shù)和死亡人數(shù)分別占88%和90%。瓦斯事故危害性最高，平均每起事故造成3.30人死亡。除此之外，幾乎全國所有的煤礦都有瓦斯涌出，年涌出量超過150億m3。全國高瓦斯礦井有4462處，突出礦井911處。國有重點(diǎn)煤礦中，高瓦斯突出礦井占到50%左右，約有250處為突出礦井。截至到2007年底，全國累計(jì)突出1萬6400余次，占世界總突出次數(shù)的40%左右。因此，我國是世界上煤與瓦斯突出最嚴(yán)重的國家之一。
除了瓦斯事故，煤礦頂板事故發(fā)生率最高，占到事故總起數(shù)的55%，死亡人數(shù)最多，占到總事故死亡人數(shù)的43%。頂板和瓦斯事故的發(fā)生起數(shù)和死亡人數(shù)，分別占全國煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)的66%和69%。在一次死亡3人以上的事故中，瓦斯、頂板和水害事故就占90%以上。
我國煤礦的塵害也很嚴(yán)重。由于采掘工作面產(chǎn)塵強(qiáng)度大，易導(dǎo)致礦工患塵肺病。據(jù)2007年不完全統(tǒng)計(jì)，全國累計(jì)塵肺病例有61.3萬人，其中煤礦塵肺病例約占一半。并且，87.37%的國有重點(diǎn)煤礦還存在煤塵爆炸危險(xiǎn)性。
我國幾乎所有產(chǎn)煤區(qū)還存在自然發(fā)火危險(xiǎn)，其中北方煤田火災(zāi)問題比較突出，露天礦也存在自然發(fā)火危險(xiǎn)。我國煤礦水文地質(zhì)條件也比較復(fù)雜，大中型煤礦中，水文地質(zhì)條件屬復(fù)雜或極其復(fù)雜類型的就占25.04%，屬于簡單的僅占39.49%，采空區(qū)、老窯積水已成為煤礦一大隱患。我國5%的礦井還存在沖擊地壓災(zāi)害，已有102處煤礦發(fā)生過程度不同的沖擊地壓，最大的達(dá)到了4.3級。
這些煤礦事故，多發(fā)生在采掘工作面。近年來的數(shù)據(jù)表明，國有煤礦發(fā)生的一次死亡3人以上的事故中，采掘工作面事故起數(shù)和死亡人數(shù)均占75%以上。其中，掘進(jìn)工作面事故起數(shù)和死亡人數(shù)，又分別占40.92%和42.62%。2008年17起重大以上瓦斯事故中，掘進(jìn)工作面發(fā)生11起，占到65%。25起較大的煤與瓦斯突出事故中，16起發(fā)生在掘進(jìn)工作面，也占到64%。
這些煤礦事故中，又以小煤礦事故居多、非法開采問題居多。2008年，全國鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)，分別占全國煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)的74%和73.4%。在2008年38起重大以上煤礦事故中，違法生產(chǎn)礦井事故就有20起，死亡361人，分別占重大以上事故總量的52.6%和51.1%;非法礦井3起，死亡73人，分別占重大以上事故總量的7.9%和10.3%。
全國煤礦安全生產(chǎn)發(fā)展也不平衡，存在著顯著的區(qū)域性差異。2008年，全國26個(gè)產(chǎn)煤省區(qū)中，有20個(gè)地區(qū)死亡人數(shù)在減少，6個(gè)省市同比上升。貴州、四川、山西、重慶、湖南、河南6個(gè)地區(qū)煤礦死亡率仍然較高，人數(shù)超過250人，6省市共死亡1925人。死亡人數(shù)占全國總數(shù)的60%。而神東等一大批礦區(qū)百萬噸死亡率已降至平均水平以下，神東、兗州等礦區(qū)安全生產(chǎn)還達(dá)到世界先進(jìn)水平。
煤礦災(zāi)害事故原因分析
我國大陸是由眾多小型地塊多幕次匯集形成，煤盆地經(jīng)受了多期次、多方面、大強(qiáng)度的改造，“先天性”條件較差，大地構(gòu)造決定了煤礦地質(zhì)條件的復(fù)雜性，井工礦的生產(chǎn)條件又增加了煤礦安全生產(chǎn)的難度。從而導(dǎo)致我國煤礦自然條件差、伴生災(zāi)害多，容易引發(fā)事故。
我國煤礦以井工礦為主，而美國統(tǒng)計(jì)資料表明，露天礦百萬噸死亡率是井工礦的4.54倍。這些煤礦每年以10~20m的速度延深，深井?dāng)?shù)量逐年增加，千米深井已超過20個(gè)。煤礦巷道呈管網(wǎng)式的空間布置，多種致災(zāi)因子共存于同一環(huán)境，容易發(fā)生重特大事故。
我國煤礦中97%的煤礦還是小煤礦，整體規(guī)模小，設(shè)施簡陋，開采方式落后，經(jīng)濟(jì)增長方式粗放。國有重點(diǎn)煤礦非機(jī)械長壁采煤的百萬噸死亡率分別為普采、高檔普采和綜采的2.26倍、4.18倍和6.44倍。生產(chǎn)力整體水平低。
我國煤礦災(zāi)害防治能力也不足，防災(zāi)系統(tǒng)不健全。近15%的國有煤礦在超通風(fēng)能力生產(chǎn)，技術(shù)會(huì)診的462處煤礦“三量”(開拓煤量，準(zhǔn)備煤量，回采煤量)合理的只占18.19%;存在“剃頭”(指通過增大掘進(jìn)量的方式進(jìn)行開采，不具備安全條件，對植被和地下水破壞嚴(yán)重)開采的礦井占16.54%;通風(fēng)富余系數(shù)比較合理的僅占38.32%;礦井瓦斯抽放率在20%以上的礦井只占40%;大部分礦井井下供電線路、機(jī)電設(shè)備仍然是建井時(shí)期的。
全國煤礦科技支撐能力不足。煤礦安全基礎(chǔ)理論研究也比較薄弱，對災(zāi)害發(fā)生機(jī)理、演化過程，尚不能全面認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致治標(biāo)技術(shù)多，治本技術(shù)少，災(zāi)害防治的許多技術(shù)難題沒有得到突破，先進(jìn)適用的災(zāi)害防治技術(shù)沒有得到全面推廣應(yīng)用。
再加上安全管理水平低，管理技術(shù)手段比較落后，大多煤礦仍然停留在事后總結(jié)教訓(xùn)的被動(dòng)管理模式上，安全管理體制有待完善，社會(huì)制約機(jī)制亟待建立。
另外，我國煤礦還存在安全投入不足問題，安全欠賬巨大;行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不能滿足安全生產(chǎn)需要;煤礦安全科技創(chuàng)新體系及運(yùn)行機(jī)制不健全，對安全生產(chǎn)支撐不足;職工素質(zhì)不高、技術(shù)人員匱乏等問題。煤礦基礎(chǔ)設(shè)施和安全保障能力不能滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對煤炭能源的需求等，也是造成我國煤礦事故多發(fā)的深層次原因。
煤礦安全技術(shù)對策
《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年(2006-2010年)規(guī)劃綱要》明確提出，煤炭工業(yè)的發(fā)展要“堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、立足國內(nèi)、煤為基礎(chǔ)、多元發(fā)展，優(yōu)化生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔、安全的能源供應(yīng)體系?！?要“有序發(fā)展煤炭，加強(qiáng)煤炭資源勘探，統(tǒng)籌規(guī)劃，合理開發(fā)，提高回采率，減少煤炭開采對生態(tài)環(huán)境的影響。”要“加強(qiáng)煤礦瓦斯綜合治理，加快煤層氣開發(fā)利用。”要將科技創(chuàng)新作為支撐煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展、安全發(fā)展、科學(xué)發(fā)展的主導(dǎo)力量。
為此，在國家安監(jiān)總局的組織和領(lǐng)導(dǎo)下，由煤炭科學(xué)研究總院牽頭，首先從建立示范點(diǎn)、推廣先進(jìn)適用技術(shù)入手，選擇了具有代表性和典型性的礦區(qū)(井)，優(yōu)先推廣瓦斯抽放技術(shù)、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)等5方面先進(jìn)適用技術(shù)，全面提高了礦井的安全保障能力。
在國家的重點(diǎn)支持下，總院先后啟動(dòng)實(shí)施了“煤礦瓦斯治理技術(shù)集成與示范”項(xiàng)目和“煤礦瓦斯治理與利用示范工程建設(shè)”項(xiàng)目。前者設(shè)置了煤礦瓦斯治理技術(shù)篩選及適用性、高瓦斯礦區(qū)瓦斯災(zāi)害診斷及治理方案、瓦斯治理適用技術(shù)完善提高及應(yīng)用、煤礦瓦斯治理技術(shù)管理規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)研究課題。并以研究成果為基礎(chǔ)，建立了沈陽煤業(yè)集團(tuán)、鄭州煤炭集團(tuán)等5個(gè)煤礦瓦斯治理技術(shù)示范工程。后者是優(yōu)選并根據(jù)示范點(diǎn)的具體條件，集成瓦斯治理與利用的先進(jìn)適用技術(shù)，并推廣應(yīng)用這種先進(jìn)適用技術(shù)。目前，全國已先后建立了龍煤集團(tuán)鶴崗分公司、淮南礦業(yè)集團(tuán)等10個(gè)煤礦瓦斯治理和利用示范工程。
其次，總院針對我國現(xiàn)階段煤礦防治中存在的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，凝煉出了開發(fā)紅外和光纖等原理的新型傳感器、煤礦災(zāi)害預(yù)警技術(shù)、礦用新產(chǎn)品檢測檢驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)等12項(xiàng)急需攻關(guān)的重點(diǎn)任務(wù)。經(jīng)過不斷的攻關(guān)研究，“十一五”前3年，總院已取得了煤礦瓦斯、火災(zāi)與頂板重大災(zāi)害防治關(guān)鍵技術(shù)，安全生產(chǎn)檢測檢驗(yàn)體系與技術(shù)規(guī)范，礦井老空區(qū)探測與水災(zāi)防治關(guān)鍵技術(shù)與裝備，礦井重大災(zāi)害應(yīng)急救援關(guān)鍵技術(shù)，煤礦瓦斯綜合治理與利用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和裝備研制，“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”國家科技重大專項(xiàng)等一批具有突破性的先進(jìn)技術(shù)成果。
此外，總院加強(qiáng)了防災(zāi)基礎(chǔ)研究。系統(tǒng)提出了開展煤與瓦斯突出、瓦斯抽采、礦井突水、礦井火災(zāi)、瓦斯煤塵爆炸等8方面理論研究課題。在國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“973”計(jì)劃)、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助下，系統(tǒng)開展了煤礦瓦斯災(zāi)害的地質(zhì)構(gòu)造作用機(jī)理、含瓦斯煤體物理力學(xué)特性及本構(gòu)關(guān)系、采動(dòng)裂隙場時(shí)空演化與瓦斯流動(dòng)耦合效應(yīng)、煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害的動(dòng)力學(xué)演化機(jī)理等的研究。同時(shí)，系統(tǒng)開展了礦井突水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式及形成條件、礦井突水的動(dòng)力學(xué)特征及控制因素、采動(dòng)巖體裂隙演化及隔水關(guān)鍵層的形成條件等研究。
在國家安監(jiān)總局的領(lǐng)導(dǎo)下，近年來，煤炭科學(xué)研究總院還強(qiáng)化了技術(shù)基礎(chǔ)性工作，依法建立和實(shí)施了礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志準(zhǔn)入制度。提升了煤礦安全管束監(jiān)察水平，提高了安全裝備的技術(shù)門檻，確保了礦用產(chǎn)品的安全性能。為加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制修訂，為煤礦安全管理和監(jiān)察提供基礎(chǔ)，煤炭科學(xué)研究總院逐步建立了煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)體系，并在AQ標(biāo)準(zhǔn)體系實(shí)施后，進(jìn)一步加強(qiáng)了對測試方法、規(guī)范等基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定。如《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》《煤與瓦斯突出礦井鑒定規(guī)范》《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》《煤礦井下粉塵綜合防治技術(shù)規(guī)范》等。今年，為進(jìn)一步貫徹實(shí)施瓦斯治理“先抽后采、以風(fēng)定產(chǎn)、監(jiān)測監(jiān)控”12字方針，加快構(gòu)建“通風(fēng)可靠、抽采達(dá)標(biāo)、監(jiān)控有效、管理到位”的瓦斯綜合治理16字工作體系，煤炭科學(xué)研究總院又聯(lián)合組織實(shí)施了煤礦瓦斯治理“雙百工程”。
