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煤礦事故救援分析

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煤礦重大事故防治與應急救援的關聯(lián)性分析
簡介： 中國礦業(yè)大學(北京)
  教授、 博士生導師，
  享受政府特殊津貼，
  第2、3、4屆國家安全生產專家組成員，
  國家煤監(jiān)局“一通三防”專家組組長，
 人事部“653”工程煤礦安全領域首席專家，
  中國職業(yè)安全健康協(xié)會常務理事。
010－62331942（o）62331702(h)
簡歷：
1962－1967 重慶大學采礦系，
1967年－1982 在江西樂平礦務局沿溝礦工作，曾任通風區(qū)長和工程師，
1982年－1989年在美國密執(zhí)安理工大學采礦系留學，獲碩士、博士學位，
 1989年－1991年在中國礦業(yè)大學(北京) 從事博士后研究，后留校工作至今,
1993年－1995年在美國密執(zhí)安理工大學合作科研。

第一部分  特大瓦斯爆炸、火災事故回顧及教訓
一、鄭州煤業(yè)集團大平煤礦“10.20”特大型煤與瓦斯突出引發(fā)特別重大瓦斯爆炸事故
2004年10月20日，河南省鄭州煤炭工業(yè)集團有限責任公司(簡稱鄭煤集團公司)大平煤礦發(fā)生一起特大型煤與瓦斯突出引發(fā)的特別重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受傷（其中重傷5人），直接經濟損失3935.7萬元。

22時09分12秒～22時12分26秒
瓦斯?jié)舛葟?.12%升到40%以上.
大平煤礦“10.20”事故瓦斯突出及擴散過程演示
22時31分31秒~22時35分15秒,
瓦斯?jié)舛葟?.17%升到4.0%.
21軌道下山巖石掘進
工作面,突出煤巖量約
1894t,瓦斯量25萬m3
22時32分16秒~22時39分45秒,
瓦斯?jié)舛葟?.5%升到6.3%.
大平煤礦“10.20”瓦斯爆炸傳播過程演示
應注意：
“安全”區(qū)域的安全性的動態(tài)轉換；
1、巖石掘進工作面的突出威脅性；
2、礦井由非突出危險過渡到突出危險的過渡階段時存在的易忽視的重大隱患；
3、原發(fā)性突出災害誘發(fā)繼發(fā)性爆炸災害的防治；
4、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性；
5、突發(fā)性災害信息的發(fā)現(xiàn)、分析和決策的及時性
二、陳家山礦瓦斯爆炸事故
  2004年11月28日07時10分井下聽到爆炸聲、巷道煙霧大，安子溝風井防爆門被摧毀，有黑煙冒出。四采區(qū)發(fā)生爆炸事故，波及四采區(qū)下山至回風井所有區(qū)域，涉及415回采工作面系統(tǒng)、416掘進工作面系統(tǒng)、417掘進工作面、采區(qū)下山系統(tǒng)、安子溝回風系統(tǒng)等，死亡166人，受傷45人。
   2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53又發(fā)生4次爆炸，沒有再造成人員傷亡。

三、孫家灣煤礦瓦斯爆炸事故
2005年2月14日孫家灣煤礦海州立井發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，死亡214人,受傷30人，其中重傷8人。
該事故為40年來最大的煤礦事故
四、貴州水城木沖溝礦瓦斯爆炸事故
2000年9 月27日20時38分，貴州省水城礦務局木沖溝煤礦發(fā)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點。井下作業(yè)的224名礦工中，160人遇難，11人重傷，83人生還。
該礦為高瓦斯突出礦井，相對瓦斯涌出量為19.9m3/t。
木沖溝礦事故（循環(huán)風＋違規(guī)排瓦斯＋打開礦燈）

局部風機
停風積存大量瓦斯巷道，正 排 放 瓦 斯
 循 環(huán) 風
新鮮風不夠四臺局部風機用，產生循環(huán)風,高濃度瓦斯回流，遇拆卸礦燈的火源引起爆炸。
木沖溝礦因循環(huán)風引起
瓦斯爆炸示意圖
 五、 唐山市開平區(qū)劉官屯煤礦“12.7”瓦斯煤塵爆炸事故（死亡108人）
   該礦系低瓦斯礦井
事故發(fā)生于2005年12月7日15時14分；
其爆源位于1193（下）工作面切眼。
    回風下山風門打開風流短路，工作面瓦斯積聚，回柱火花引爆瓦斯，煤塵參與爆炸。
圖3  劉官屯煤礦遇險、遇難礦工分布圖
六、寧夏白笈溝煤礦火災、爆炸災害事故教訓
開拓布置、采掘計劃不遵循“合理通風規(guī)律”所致

七、技術層面的事故反思
為什么當前現(xiàn)代化國有重點礦會發(fā)生這樣大的災害？
集約化生產＋開采強度增大與未實現(xiàn)高可靠性安全保障的矛盾
高可靠性安全保障
1）傳統(tǒng)意義上的安全防范（正常狀態(tài)的重大隱患）
2）異常狀況對“安全狀態(tài)”的改變
3）應急救援能力弱，未能斬斷原發(fā)性災害向繼發(fā)性災害轉化的致災鏈
      
總結瓦斯爆炸事故的致因
瓦斯源
火源
沖擊地壓
通風不良
突出
采空區(qū)瓦斯
火災生成氣體
排出盲巷瓦斯
與瓦斯積聚
小窯相通
高濃度瓦斯的發(fā)現(xiàn)和控制
監(jiān)測系統(tǒng)
瓦檢員
井下八種人
  斷電（傳感器位置）
摩擦撞擊、
電氣設備失爆
放炮  、 火災
帶電檢修
第二部分、對煤礦重大災害防治的幾點認識
一、近一年多以來，是1960年以來煤礦特別重大事故的第二個高發(fā)期
1、2004.10.22      鄭州大平礦難  死亡148人（突出引起進風區(qū)瓦斯爆炸）；
2、2004.11.27      銅川陳家山礦難  死亡166人 （下隅角強制放頂瓦斯爆炸）；
3、2005.2.14    阜新孫家灣礦難 死亡214人 （沖擊地壓引起原低瓦斯風道瓦斯爆炸）；
4、2005.7.4      梅州大興水災   死亡123人
5、2005.11.27        七臺河東風礦難死亡171人     （煤倉放炮引起煤塵爆炸）；
6、2005.12.7    唐山劉家屯礦難死亡108人。
特別關注礦井突發(fā)事件誘發(fā)重大災害事故 
    上述特別重大事故，顯示一個共同規(guī)律：
   大部分事故并非發(fā)生在傳統(tǒng)意義上的高瓦斯區(qū)域，而往往發(fā)生在正常狀況下是“安全的”，但是由于突發(fā)事件的出現(xiàn)，如瓦斯異常涌出，使得原來的“安全”區(qū)域轉變?yōu)榇嬖谥卮箅[患的危險區(qū)域，然而這種動態(tài)變化未能為職工所發(fā)現(xiàn)，基于僥幸心理，違章作業(yè)，導致特別重大事故的發(fā)生。
        結論：
1、低瓦斯礦井（區(qū)域）瓦斯超限概率低，但出現(xiàn)點燃源的概率比高瓦斯礦井高。所以，低瓦斯礦井（區(qū)域）與高瓦斯礦井發(fā)生瓦斯爆炸的概率在同一數(shù)量級，即概率相近； 
2、由于高瓦斯礦井發(fā)生瓦斯突發(fā)事件，影響其進風區(qū)（低瓦斯區(qū)域）的概率要比低瓦斯礦井發(fā)生瓦斯異常高，而兩者在火花控制措施相近，所以，因瓦斯異常，高瓦斯礦井的低瓦斯區(qū)域發(fā)生瓦斯爆炸的概率比低瓦斯礦井高；

3、 突發(fā)事件使高瓦斯礦井發(fā)生瓦斯爆炸事故的概率提高許多，使低瓦斯礦井發(fā)生瓦斯爆炸事故的概率提高更多。從上面的例子中，可以看到，發(fā)生突發(fā)事件，使高瓦斯礦井（區(qū)域）發(fā)生瓦斯爆炸事故的概率提高，使低瓦斯礦井（區(qū)域）發(fā)生瓦斯爆炸的概率提高更大。
大部分煤礦重大事故未發(fā)生在高危險區(qū)域，說明多年來的煤礦安全工作發(fā)揮了重要的效果。
     但特別重大事故的多次發(fā)生，說明在新生產形勢下出現(xiàn)了亟待解決的出現(xiàn)新的矛盾，即高度集中化、高強度生產與高可靠性安全保障的矛盾。
現(xiàn)在，安全技術管理，重點放在高瓦斯區(qū)域、存在重大危險源的區(qū)域，這無疑是正確的；
     但忽視了異常條件下“安全”區(qū)域會變?yōu)椤拔ｋU”區(qū)域的動態(tài)變化，而且因為人們往往麻痹，更容易違章，容易忽視如何及時發(fā)現(xiàn)和采取應對措施，其致災可能性更大。
因此，需要適應煤礦高度集中化生產的發(fā)展趨勢，為其提供高可靠性安全保障:
(1)熟知的原發(fā)性災害的防治，含高瓦斯區(qū)域的重點防治，
(2)容易忽視的“安全”區(qū)域轉化為“危險”區(qū)域的動態(tài)致災可能性的預警和防治，
(3)原發(fā)性災害轉變?yōu)楦蟮睦^發(fā)性災害的預防和防治。

二、瓦斯突發(fā)事件致災的防治是當前煤礦安全生產技術管理的薄弱環(huán)節(jié)
往往是瓦斯突發(fā)事件（如突出或瓦斯突然涌出，違章處理盲巷集聚瓦斯，大小礦連通集聚瓦斯涌入大礦，放頂煤采煤法頂煤塌落瓦斯大量涌出、突然停電停風或風門打開瓦斯集聚等）使得原來的低瓦斯區(qū)域轉變?yōu)榇嬖谥卮箅[患的高瓦斯區(qū)域所致。
    傳統(tǒng)的煤礦安全技術管理認為，原發(fā)性災害誘發(fā)更大的繼發(fā)性災害或者防治突發(fā)事件的致災影響，因其發(fā)生概率小，為此采取安全技術管理措施，加大成本，“得不償失”；
   高可靠性安全保障的安全技術管理認為，這是建立煤礦集中化生產的高可靠性安全保障機制所必須付出的生產成本。這往往是傳統(tǒng)安全生產觀與國外發(fā)達國家安全生產觀的重要差別。
   改變傳統(tǒng)煤礦安全生產觀，建立高可靠性安全保障機制是進一步提高煤礦生產本質安全度、提高煤礦安全生產水平的必由之路。
高可靠性安全保障安全技術管理的建設
（1）以瓦斯爆炸防治技術管理為例，
即使在安全技術管理較好的礦區(qū)，傳統(tǒng)意義上的安全防范僅注意防止高瓦斯區(qū)域的瓦斯管理工作，往往忽視低瓦斯區(qū)域受到突發(fā)事件影響致使“安全”區(qū)域的狀態(tài)發(fā)生動態(tài)轉換這一重大隱患的防治，。
實現(xiàn)高可靠性安全保障，就應該考慮本礦各“安全”區(qū)域受各類突發(fā)事件（瓦斯突然涌出或突出，違章處理盲巷集聚瓦斯，大小礦連通集聚瓦斯涌入大礦，放頂煤采煤法頂塌落瓦斯大量涌出等）影響下，轉變?yōu)橹卮箅[患的可能性及其防治；

災害預防處理計劃必須對于本礦不同易發(fā)災害區(qū)域，制定針對性、可靠性和可操作性強的不同的人員撤退、風流控制和災害處理的優(yōu)化方案并防止或減少誘發(fā)繼發(fā)性災害的可能；
要做到高可靠性安全保障，采區(qū)、工作面應有有效的隔爆、抑爆設施和措施，應設置避災峒室。

（2）以瓦斯突出礦井安全管理為例，
即使在安全技術管理較好的礦區(qū)，傳統(tǒng)意義上的安全防范僅注意防止瓦斯突出的發(fā)生，對于突出的發(fā)生后的致災影響，僅僅考慮安裝防突風門；
而建立異常狀況改變“安全狀態(tài)”重大隱患的防治，斬斷原發(fā)性災害向繼發(fā)性災害轉化的致災鏈等高可靠性安全保障，就應該考慮瓦斯突出后，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的管理及其響應的及時性，高壓瓦斯流可能造成的瓦斯逆流入侵區(qū)域的判定及其致災隱患的防治，
應加強可能出現(xiàn)的瓦斯逆流入侵區(qū)域的信息偵知、分析和防災能力并加強對可能入侵區(qū)域的電器設備的防爆管理；
應注意設置防突風門并不一定能擋住高壓瓦斯流，事故案例顯示，高壓瓦斯流即使不會破壞防突風門，也可能穿過防突風門與巷壁、水溝等間隙，逆流一段距離；還應注意傳感器的相關參數(shù)（位置、數(shù)量、種類、響應時間）的合理選擇如何有助于及時發(fā)現(xiàn)并綜合分析瓦斯突出的相關信息，發(fā)出預警并及時采取防治措施。

（3）以火災防治技術管理為例，
       即使在安全技術管理較好的礦區(qū)，傳統(tǒng)意義上的安全防范僅注意應用CO濃度了解、預警自燃，在膠帶輸送機巷安設CO或煙霧傳感器，設置沙箱、滅火器；
       而建立異常狀況改變“安全狀態(tài)”的重大隱患的防治，斬斷原發(fā)性災害向繼發(fā)性災害轉化的致災鏈等高可靠性安全保障，就應該分析各處火災的可能影響范圍，并針對性的采取控風措施為救災、人員撤退提供安全保障；甚至在采區(qū)、工作面設計時考慮風流控制的可能性；
        就應該了解CO濃度作為火災預警標志性氣體指標所存在的問題；傳感器的種類、數(shù)量和位置的合理選擇等。

三、礦井通風管理的核心—以風定產，
 “以風定產的兩個主要內容”：
  1、以礦井及采煤面實際風量來核定產量變化。
   風量不足的原因：
     礦井生產條件變化（瓦斯涌出量預測值偏低）。
     礦井產量發(fā)生變化
2、具備合理的通風方式和通風系統(tǒng)。
   
四、應急救援預案和事故預防和處理計劃
我國煤礦重大事故頻發(fā)，在事故應急決策和救援中，面對比西方發(fā)達國家更為復雜、危險和嚴重的局面。 
煤礦重大事故應急救援具有時間緊迫性、決策依據(jù)信息模糊性、災變狀態(tài)動態(tài)復雜性的特點，因此，應急救援決策與救災比面對正常生產狀態(tài)的事故防治更為復雜而艱巨，需要更強的技術裝備支持。
我國絕大多數(shù)礦井雖然制定了礦井應急救援預案和災害預防處理計劃，但都存在針對性不強、內容不具體、不具備可操作性的缺點。無法對重大事故應急救援決策提供技術支持和參考。
災害應急救援預案未能考慮應急救援演練，事故預防處理計劃未能考慮火災與爆炸等重大災害相互轉化以及瓦斯異常涌出等突發(fā)事件的防治。
制定具體、可操作性強的應急救援預案，可以提前以充裕的時間分析對比各種救災方案的可靠性和可操作性，可以通過安全教育培訓使職工實施救災、自救、控風、撤人等各項措施，從而，有助于救災決策的實施。否則，事故發(fā)生后，開關風門等救災控風措施將無人實施。

4。1災害應急救援預案和事故預防處理計劃的三大作用：
  （1）提高事故防治水平；
  （2）減少原發(fā)性災害的損失；
  （3）減少或避免繼發(fā)性災害的損失。
   重大事故的應急響應的三階段：
   （1）事故發(fā)生的第一時間 （幾十分鐘）
   （2）事故發(fā)生后的1～2天
   （3）領導和專家到達現(xiàn)場后
   大部分煤炭企業(yè)負責人和安全管理人員缺乏特別重大事故應急救援技術和經驗，需提高應急救援相關管理、技術和經驗水平。
第三部分  煤礦重大災害防治及救災技術
一、 注氮期防治引發(fā)事故
 注氮引起瓦斯爆炸
銅川陳家山煤礦事故, 注氮發(fā)生瓦斯爆炸.
火區(qū)封閉后,可燃氣體層可能成層分布,呈層流狀態(tài).
惰氣注入的活塞作用, 致使火區(qū)通風系統(tǒng)變化，推動可燃氣體層流入火源,引起爆炸.
應促進惰氣與火區(qū)大氣的迅速混合
救護人員撤退
二、正負壓通風對自燃嚴重 （或漏風大） 礦井的影響
負壓通風→回風道CO濃度高、易發(fā)現(xiàn)
正壓通風→不易發(fā)現(xiàn)、易造成突發(fā)性火災

均壓通風、進風區(qū)安全性、上隅角瓦斯，回風巷co濃度、取樣位置
謝謝大家！

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