通风是基础 抽采是手段通风是基础 抽采是手段监控是保障 管理是关键监控是保障 管理是关键

全国煤矿瓦斯治理现场会全国煤矿瓦斯治理现场会

中国矿业大学中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心煤矿瓦斯治理国家工程研究中心

程远平 教授

报告提纲报告提纲1 20071 2007 年煤矿事故简要分析年煤矿事故简要分析2 2 通风是基础通风是基础3 3 抽采是手段抽采是手段4 4 监控是保障监控是保障5 5 管理是关键管理是关键6 6 案例分析案例分析

2007 年煤矿事故简要分析1

20072007 年全国煤矿事故共死亡年全国煤矿事故共死亡 37863786 人人, 72,火灾

1. 9%, 255,水害

6. 7%, 1084,瓦斯28. 6%

, 241,其他6. 4% , 453,运输

12. 0%, 86,机电

2. 3%, 77,放炮

2. 0%

, 1518,顶板40. 1%

重大以上事故中，瓦斯事故起数和死亡人数占 78.6% 和 80.3%

1 20071 2007 年煤矿事故简要分年煤矿事故简要分析析 1.2 2007 年事故分类统计

20072007 年煤矿死亡人数分类统计年煤矿死亡人数分类统计,国有重点

475, 13%

,国有地方411, 11%

,乡镇2900, 76%

1 20071 2007 年煤矿事故简要分年煤矿事故简要分析析 1.2 2007 年事故分类统计

20072007 年煤矿重大瓦斯事故分类统计年煤矿重大瓦斯事故分类统计5, 22. 7%

69, 15. 0%

0 0 17, 77. 3%

391, 85%

050

100150200250300350400

//

/事故起数起死亡人数人

国有重点煤矿 国有地方煤矿 乡镇煤矿

事故起数死亡人数

1 20071 2007 年煤矿事故简要分年煤矿事故简要分析析 1.2 2007 年事故分类统计

20072007 年煤矿重大瓦斯事故原因统计年煤矿重大瓦斯事故原因统计

343, 74. 6%

117, 25. 4%

15, 68. 2%

7, 31. 8%

0 50 100 150 200 250 300 350

瓦斯爆炸

突出

/事故起数 起/ /死亡人数 人

事故起数死亡人数

1 20071 2007 年煤矿事故简要分年煤矿事故简要分析析 1.2 2007 年事故分类统计

20072007 年煤矿重大煤与瓦斯突出事故年煤矿重大煤与瓦斯突出事故1 20071 2007 年煤矿事故简要分年煤矿事故简要分析析 1.2 2007 年事故分类统计

序号 日期 矿井名称 所有制 死亡1 3.27 贵州水城矿业集团汪家寨煤矿 国有重点 10

2 4.19 河北峰峰矿业集团大淑村煤矿 国有重点 173 4.20 河北邯郸集团陶二矿 国有重点 114 5.24 湖南郴州市临武县凤凰岭煤矿 乡镇 135 10.13 江西丰城矿务局建新煤矿 国有重点 19

6 11.08 贵州毕节地区纳雍县群力煤矿 乡镇 35

7 11.12 河南平顶山煤业集团公司十矿 国有重点 12

5, 33. 3% 9, 60. 0% 1, 6. 7%

225, 65. 6%

90, 26. 2%28, 8. 2%

0

50

100

150

200

250

局部通风管理混乱 通风系统不合理 密闭内积聚

//

/事故起数起死亡人数人

事故起数死亡人数

20072007 年重大瓦斯爆炸事故瓦斯积聚原因分析年重大瓦斯爆炸事故瓦斯积聚原因分析

1 20071 2007 年煤矿事故简要分年煤矿事故简要分析析 1.2 2007 年事故分类统计

20072007 年重大瓦斯爆炸事故火源原因分析年重大瓦斯爆炸事故火源原因分析

1 20071 2007 年煤矿事故简要分年煤矿事故简要分析析 1.2 2007 年事故分类统计

5, 33. 3%

191, 55. 7%

9, 60. 0%

139, 40. 5%

1, 6. 7%13, 3. 8%

04080

120160200

//

事故起数起死亡人

/数人

违章放炮 机电设备失爆 吸烟

事故起数死亡人数

1.3 煤矿瓦斯治理存在的不足煤矿重特大事故中，瓦斯事故仍然为主要事故，瓦斯仍是煤矿第一杀手，乡镇煤矿是瓦斯事故的重灾区；通风系统不合理，通风系统管理混乱是造成瓦斯积聚的主要原因，特别是乡镇煤矿；电气火花和违章放炮是煤矿瓦斯爆炸事故的主要引火源，暴露出在煤矿安全管理方面还存在漏洞；煤与瓦斯突出灾害日趋严重，国有重点煤矿突出灾害加剧，乡镇煤矿突出事故增多。

1 20071 2007 年煤矿事故简要分年煤矿事故简要分析析

通风是基础2

2 2 通风是基础通风是基础 2.1 矿井通风的目的

（ 1 ）为井下工作人员提供必要的新鲜空气； —— 采掘工作面进风流中，氧气浓度不低于 20% ，二氧化碳浓度不低于 0.5% 等。（ 2 ）及时排出采掘空间内的有毒有害气体；（ 3 ）及时排出采掘空间的热量，降低温度；（ 4 ）防治灾害事故扩大，并为井下人员的安全疏散提供有利条件。

2 2 通风是基础通风是基础 2.1 通风系统应具备的条件

通风系统稳定和可靠通风系统具有抗灾能力

2 2 通风是基础通风是基础 2.2 通风系统稳定通风系统稳定和可靠 —— 采用正规通风系统 ——采用分区通风 ——降低矿井负压 ——通风阻力分布合理 ——控制通风构筑物的数量 ——保证通风设施的完好

2 2 通风是基础通风是基础 2.2 通风系统稳定

采用正规通风系统 非正规通风主要由非正规采煤方法所造成的，如 —— 以掘代采，大量使用局扇通风 ——没有专用回风巷，一段进风，一段回风 ——“剃头”下山开采

通风阻力分布合理性的建议—— 通风系统中：进风段阻力占总阻力 25% 、用风段阻力占总阻力 45% 、回风段阻力占总阻力 30% 为宜。——许多矿井回风巷通风阻力过大，原因是：通风断面小，巷道失修严重。回风段通风阻力过大，不利于灾变气体的排放，会因出现“阻塞效应”，使事故扩大。——每个风井的负压一般不应超过 2940Pa ，否则应采取降阻措施。

2 2 通风是基础通风是基础 2.2 通风系统稳定

提高通风系统可靠性的建议—— 矿井一翼回风巷、主要回风巷、采区回风巷道内不得设置调节风门。要合理安排生产布局和采掘接替，最大限度地减少通风设施数量，每个采区的风门总数一般不得超过 15组。——尽量减少内部漏风，矿井有效风量率要达到 87％以上。——矿井改变通风系统时，必须制定专门措施。

2 2 通风是基础通风是基础 2.3 通风系统可靠

提高通风系统抗灾能力的建议—— 严格实行分区通风；——尽可能减少减少通风构筑物的数量；——通风构筑物必须具备抵抗一定规模灾害，而不发生破坏的能力；——矿用主要通风机必须有反风设施，灾变时期能够根据灾害情况及时进行反风； ——矿井风机防爆盖应安全可靠。

2 2 通风是基础通风是基础 2.4 通风系统抗灾能力

抽采是手段3

影响我国煤矿瓦斯灾害的主要技术因素影响我国煤矿瓦斯灾害的主要技术因素 煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高、煤质松软、透煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高、煤质松软、透气性低，不易在采前抽采；开采过程过程中放气性低，不易在采前抽采；开采过程过程中放散速度快，易发生煤与瓦斯突出现象，并诱发散速度快，易发生煤与瓦斯突出现象，并诱发瓦斯爆炸。瓦斯爆炸。 我国煤矿地质构造条件复杂。我国煤矿地质构造条件复杂。 我国煤矿开采深度大，华东地区平均开采深度我国煤矿开采深度大，华东地区平均开采深度达到达到 650m650m ，且每年以，且每年以 2020 ～～ 50m50m 的速度下延。的速度下延。

3 3 抽采是手段抽采是手段 3.1 瓦斯抽采的必要性

2007 年底，共有 647 对突出矿井（其中国有重点煤矿 180 对，国有地方煤矿 64 对）。 ●● 突出矿区分布示意图突出矿区分布示意图

3 3 抽采是手段抽采是手段 3.1 瓦斯抽采的必要性

中国煤层透气性与美国对比中国煤层透气性与美国对比

0

100

200

300

400/m

透气性系数

2 /MPa

2 .d

抚顺龙凤

晋城寺河

鹤壁六矿

焦作朱村

红卫坦家冲

涟绍蛇形山

六枝地宗

重庆中梁山

北票冠山

天府磨心坡

淮北芦岭

阳泉北斗嘴

淮南潘一矿

Jan

Suan

美国 盆地煤层

3 3 抽采是手段抽采是手段 3.1 瓦斯抽采的必要性

我国煤矿瓦斯抽采实践证明我国煤矿瓦斯抽采实践证明 除沁水煤田等少数矿区外，我国绝大多数矿区除沁水煤田等少数矿区外，我国绝大多数矿区不易采用地面钻井、压裂抽采技术。不易采用地面钻井、压裂抽采技术。 我国煤矿瓦斯抽采主要技术方向应以井下和地我国煤矿瓦斯抽采主要技术方向应以井下和地面抽采相结合，预抽和采动卸压抽采相结合。面抽采相结合，预抽和采动卸压抽采相结合。 现阶段我国煤矿瓦斯抽采的目标应保证煤矿安现阶段我国煤矿瓦斯抽采的目标应保证煤矿安全生产，同时兼顾煤层气的开发和利用。 全生产，同时兼顾煤层气的开发和利用。

3 3 抽采是手段抽采是手段 3.1 瓦斯抽采的必要性

保障煤矿安全生产保障煤矿安全生产 ①① 变高瓦斯突出危险煤层为低瓦变高瓦斯突出危险煤层为低瓦斯无突出危险煤层；斯无突出危险煤层； ② ② 使工作面风流中（进风、回风、使工作面风流中（进风、回风、上隅角、尾巷）的瓦斯浓度不超限。上隅角、尾巷）的瓦斯浓度不超限。 利用高效洁净能源利用高效洁净能源 保护环境保护环境

瓦斯抽采的目的瓦斯抽采的目的3 3 抽采是手段抽采是手段 3.1 瓦斯抽采的必要性

局部瓦斯治理技术突出突出预测预测 防突防突措施措施 效果效果检验检验 安全安全防护防护

工作人员长期在突出煤层中作业，任何一环出现问题，都有可能发生突出事故，造成人员的伤亡；危险性较大。 突出煤层（危险源）

防突工程

煤层巷道

3 3 抽采是手段抽采是手段 3.2 区域性瓦斯治理技术

从安全区域向突出煤层施工防突工程

大面积消除突出危险性

安全开采突出煤层

瓦斯治理总体规划 瓦斯治理管理保障

煤与瓦斯突出矿井区域性瓦斯治理技术体系

突出煤层（危险源）

底板岩巷（安全区域）

瓦斯抽采工程

3 3 抽采是手段抽采是手段 3.2 区域性瓦斯治理技术

瓦斯治理总体规划

区域性瓦斯治理技术

瓦斯治理企业技术标准

确保瓦斯治理“时空”条件，做到“抽、掘、采”平衡

实现突出煤层的“先抽后采”

实现瓦斯治理的规范化和程序化

煤与瓦斯突出矿井区域性瓦斯治理技术体系

3 3 抽采是手段抽采是手段 3.2 区域性瓦斯治理技术

监控是保障4

4 4 监控是保障监控是保障 4.1 监控系统的作用

监控系统不仅可实时监控煤矿井下各作业地点瓦斯浓度等参数的实时变化，而且可以根据预案及时切断超限区域和可能影响区域的电源，保障这些区域不会因为电气设备失爆而造成瓦斯爆炸灾难。

4 4 监控是保障监控是保障 4.2 现场维护管理存在的问题监控系统现场维护和管理存在的问题装备不到位数据不准确断电不可靠擅自关机培训不到位

4 4 监控是保障监控是保障 4.3 近期出台的相关标准AQ6201-2006 《 煤矿安全监控系统通用技术要求》AQ1029-2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》

4 4 监控是保障监控是保障 4.4 新标准增加及修改的内容

接入系统的传感器的稳定性由 7天提高到 15天传感器到分站的传输距离由 1公里提高到 2公里。主菜单和一级子菜单显示格式统一。增加了异地断电、风电瓦斯闭锁、抗电磁干扰等功能要求

新标准增加的内容新标准增加的内容

4 4 监控是保障监控是保障

增加传感器数量，加大监控密度修改了部分报警值、断电值地面中心站值班增加规定对联网工作提出要求

新标准增加的内容新标准增加的内容4.4 新标准增加及修改的内容

管理是关键5

5 5 管理是关键管理是关键 5.1 瓦斯爆炸原因分析

瓦斯爆炸瓦斯氧气

火源

5～ 15％＞ 12％， CO2惰化＞ 9％， N2惰化

＞ 500℃

5 5 管理是关键管理是关键 5.2 防止瓦斯积聚加强通风系统管理加强局部通风管理提高瓦斯抽采效果加强监控系统管理防止煤与瓦斯突出

5 5 管理是关键管理是关键 5.3 控制瓦斯爆炸引火源煤矿瓦斯爆炸引火源包括 —— 电气设备失爆 ——违章放炮 ——煤炭自燃 ——吸烟等井下明火

5 5 管理是关键管理是关键 5.3.1 电气设备失爆

新疆阜康市神龙煤矿“ 7.11”特别重大瓦斯爆炸事故引火源为接线腔与巷道大气连通，钻机开关电源线绿相线对地绝缘下降，对地放电，放电电流产生电火花

5 5 管理是关键管理是关键 5.3.1 电气设备失爆

云南曲靖富源县昌源煤矿“ 11.25”特别重大瓦斯爆炸事故 引火源是煤电钻综合保护装置电缆绝缘损坏，造成芯线短路，产生电火花引爆瓦斯。

5 5 管理是关键管理是关键防止电气设备失爆的建议——使用正规厂家生产的，带有“ MA”标志的电气设备——加强井下电气设备管理，杜绝电气设备失爆——严禁井下带电作业

5.3.1 电气设备失爆

5 5 管理是关键管理是关键 5.3.2 井下违章放炮

河南鹤壁二矿 “ 10.3”特别重大瓦斯爆炸事故引火源是工作面顶煤预裂炮眼向采空区方向倾斜，造成装药中心位置至采空区一侧自由面的最小抵抗线不足，炸药起爆后产生爆燃，引燃采空区瓦斯。

5 5 管理是关键管理是关键 5.3.2 井下违章放炮

晋城寺河煤矿“ 2.1” 重大瓦斯爆炸事故发爆器和母线，母线是普通照明线，且破损严重

5 5 管理是关键管理是关键 5.3.2 井下违章放炮

煤 仓 下口清堵放炮后突然清出的煤

从给煤机腔体内掏出的乳化炸药残药放炮母线残段

煤仓下口发现的乳化炸药雷管脚线残段

黑龙江七台河东风煤矿 11.27特别重大煤尘事故 违规放炮处理皮带道主煤仓堵塞，导致煤仓给煤机垮落，煤仓内的煤炭突然倾出，带出大量煤尘并造成巷道内的积尘飞扬达到爆炸界限，放炮火焰引起煤尘爆炸。

5 5 管理是关键管理是关键井下放炮管理的建议—— 必须严格执行《规程》第 68 条有关放顶煤的管理规定，放顶煤工作面严禁挑顶煤爆破作业。 ——必须使用正规发爆器和与之配套的母线。——必须严格执行井下放炮作业管理程序（ “三人连锁爆破制”、 “一炮三检制”等）。——严禁井下违章放炮作业。

5.3.2 井下违章放炮

5 5 管理是关键管理是关键 5.3.3 防治煤炭自燃防治煤炭自燃的建议——回采工作面快速推进，快速搬家，及时封闭。——提高回采率，减少采空区遗煤。——降低矿井通风阻力，采用均压通风，提高密闭质量，减少采空区漏风。——及时灌浆、惰化采空区、采用防灭火新技术。

案例分析6

6 6 案例分析案例分析 6.1 事故简介

20042004 年年 1010月月 2020 日，河南省郑州煤炭工业集日，河南省郑州煤炭工业集团有限责任公司团有限责任公司 ((简称郑煤集团公司简称郑煤集团公司 ))大平煤矿发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，造成炸事故，造成 148148 人死亡。人死亡。

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20”煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示

14 采区

16 采区

井筒

13 采区

15 采区

西风井

东风井

282m

15-20m

+0m P=1MPa f=0.35△P=10

P>3MPa f=0.12△P=31

-282m( 突出地点垂深 612m)

2121 岩石下山岩石下山

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20” 煤与瓦斯突出过程演示煤与瓦斯突出过程演示

282m

15-20m

+0m P=1MPa f=0.35△P=10

P>3MPa f=0.12△P=31

-282m( 突出地点垂深 612m)

2121 岩石下山岩石下山

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20” 煤与瓦斯突出过程演示煤与瓦斯突出过程演示

282m

15-20m

+0m P=1MPa f=0.35△P=10

P>3MPa f=0.12△P=31

-282m( 突出地点垂深 612m)

2121 岩石下山岩石下山

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20” 煤与瓦斯突出过程演示煤与瓦斯突出过程演示

282m

15-20m

+0m P=1MPa f=0.35△P=10

P>3MPa f=0.12△P=31

-282m( 突出地点垂深 612m)

2121 岩石下山岩石下山

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20” 煤与瓦斯突出过程演示煤与瓦斯突出过程演示

282m

15-20m

+0m P=1MPa f=0.35△P=10

P>3MPa f=0.12△P=31

-282m( 突出地点垂深 612m)

2121 岩石下山岩石下山

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20” 煤与瓦斯突出过程演示煤与瓦斯突出过程演示

282m

15-20m

+0m P=1MPa f=0.35△P=10

P>3MPa f=0.12△P=31

-282m( 突出地点垂深 612m)

2121 岩石下山岩石下山

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20” 煤与瓦斯突出过程演示煤与瓦斯突出过程演示

282m

15-20m

+0m P=1MPa f=0.35△P=10

P>3MPa f=0.12△P=31

-282m( 突出地点垂深 612m)

2121 岩石下山岩石下山2121 岩石下山岩石下山

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20” 煤与瓦斯突出过程演示煤与瓦斯突出过程演示

282m

15-20m

+0m P=1MPa f=0.35△P=10

P>3MPa f=0.12△P=31

-282m( 突出地点垂深 612m)

2121 岩石下山岩石下山 突出煤岩量约1894t, 瓦斯量25万m3 。

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20” 煤与瓦斯突出过程演示煤与瓦斯突出过程演示

22 时 09 分 12 秒～ 22 时 12 分 26 秒瓦斯浓度从 0.12% 升到 40% 以上 .

14 采区

16 采区

井筒

13 采区

15 采区

西风井

东风井

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20”煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示

F

风筒

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20”煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示

22 时 09 分 12 秒～ 22 时 12 分 26 秒瓦斯浓度从 0.12% 升到 40% 以上 .

22 时 31 分 31 秒 ~22 时 35 分 15 秒 ,瓦斯浓度从 0.17% 升到 4.0%.

22 时 32 分 16 秒 ~22 时 39 分 45 秒 ,瓦斯浓度从 0.5% 升到 6.3%.

14 采区

16 采区

井筒

13 采区

15 采区

西风井

东风井

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20” 煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示

大平煤矿“大平煤矿“ 10.20”10.20”瓦斯爆炸传播过程演瓦斯爆炸传播过程演示示

报警时间： 22 时 9分爆炸时间： 22 时 40 分相差 31 分钟

6 6 案例分析案例分析 6.3 案例警示通风问题——通风系统可靠性差，在回风中设置调节风窗，导致突出瓦斯流不能顺利通过回风上山排出，冲破风门进入进风大巷，使矿井北翼全部处在爆炸浓度范围内。瓦斯问题——煤与瓦斯突出矿井没有及时升级，仍按高瓦斯矿井管理，是造成这次特大突出的主要原因（装备升级、装备升级、防突设计、煤层构造探测、防突措施防突设计、煤层构造探测、防突措施）。

监控系统问题——从监控系统报警到发生瓦斯爆炸共经历了 31 分钟时间，井下没有及时切断电源。管理问题——煤与瓦斯突出管理、通风系统管理、监控系统管理、应急响应预案等任何一个环节起作用，就可以避免或者减少灾害的损失。

6 6 案例分析案例分析 6.3 案例警示

感谢各位领导、专家