“十六字”瓦斯治理工作体系“通风可靠”-周心权 朱红青 中国矿业大学.ppt

“十六字”瓦斯治理工作体系“通风可靠”,中国矿业大学北京周心权、朱红青,周心权中国矿业大学（北京）教授，博士生导师第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协会技术委员会煤矿安全委员会副主任委员全国标准化技术委员会委员多次作为国务院事故调查专家组组长（副组长）参与煤矿重大事故的调查和救灾工作电话（010）62331942（O）Emailzxq,朱红青中国矿业大学（北京）资安学院，教授，博士生导师国家安全生产专家组煤矿组成员全国标准化技术委员会煤矿安全分技术委员会委员国家煤矿安全监察局煤矿安全生产专家人事部“653”工程首席专家多次作为国务院事故调查专家组成员参与煤矿重大事故的调查和救灾工作电话（010）62339035（O）Emaizhq,1前言－事故原因分析,据大量事故调查、统计分析，我国煤矿事故具有以下特点1）乡镇煤矿管理原因，与煤安规程相违背的多，救灾。2）国有大矿为什么同样的管理体系、同样的技术人员与装备、同样的开采条件，事故在特定的时间点发生呢即事故发生的普遍性（或必然性）和事故发生的特殊性（或偶然性）具体有三个方面的原因技术决策和技术措施体系难以应对井下突变性问题的出现煤矿安全管理、监察体系有漏洞，未发现已存在的隐患开拓、开采设计存在问题,事故原因直接表现出来即为人不安全行为和不安全环境（“三违”）为什么存在人的不安全行为事故发生必然性的管理原因的哲学基础1）安全哲学人的两大基本特性（取巧、理性）2）事故发生的小概率事件特征（取巧）100次违章可能不发生一次事故人的本性－以最少的付出获得最大的收益违章心理违章→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3）人的维护生命趋安避危的特征（理性）,1.1事故发生的必然性,1前言－事故致灾原因基础理论,事故发生必然性技术层面的原因一旦条件具备，事故一定发生事故发生的条件（以瓦斯爆炸为例）原因、安全双保护层（举例）,控制瓦斯,煤矿瓦斯爆炸事故的易形成性对于矿井，引发瓦斯爆炸的火灾众多自然发火、外因火灾、放炮火焰、电火花、摩擦火花、冲击碰撞火花、矿灯火花、电火焊、明火以及静电火花等火源。瓦斯积聚情形众多掘进工作面（揭煤、开掘）采煤工作面（回采）孔洞（冲击地压）采空区其它地方随着开采深度的增加，地质条件复杂化，瓦斯涌出的突变性增加。瓦斯积聚和火源条件具备，即形成爆炸所以，由于煤矿井下开采的复杂性、动态变化性，造成事故发生的必然性。,1.2事故发生的偶然性,事故发生的特殊性（偶然性）对于国有大矿，同样的管理体系、同样的技术人员与装备、同样的开采环境条件，为什么事故在特定的时间地点发生特定时间地点变化（或累加变化）→失误管理、技术体系没有应对这种失误的能力。,2007年不同煤炭企业百万吨死亡率,煤矿安全状况逐年好转,2当前瓦斯治理形势,近年来，煤矿安全生产形势有较大好转，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决定，往往是由安全管理最差的区域或环节来决定的。,安监总局王君局长（6.17）要求要立足于治大隐患、防大事故，扎实做好重点行业领域的安全防范工作。一是要抓好震后恢复重建的安全监管监察工作。要对受灾企业进行分类排队，逐级落实责任、措施和预案，确保在安全的前提下加快复产进度。二是要围绕建立“通风可靠、抽采达标、管理到位、监控有效”的瓦斯治理工作体系，继续深化煤矿瓦斯治理。,我国近年煤矿瓦斯治理思路的转变总体上说，根据不同形势的需要确定不同的总体思路瓦斯治理12字方针“先抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理工作体系“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”,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）。,2004－2007年，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108人（低瓦斯乡镇矿井）。,2000-2007重大和特别重大瓦斯爆炸事故（按矿井瓦斯等级）,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％,,2000-2007重大和特别重大瓦斯爆炸事故（按事故原因）,重大瓦斯爆炸事故特别重大瓦斯爆炸事故,3“通风可靠”涉及基本概念的诠释,1）通风系统的重要性“通风可靠”是实现本质安全的重要基础。从剖析国内近几年来煤矿各次重大灾害事故发生及扩大的原因和影响因素来看，都无不与矿井通风系统有着密切的关系。因此，建立一个能满足日常生产需风，保证系统简单、风向稳定、风质合格，并且灾害时期又能保持通风动力设备运行可靠、稳定、减少系统破坏、并能快速实现风流控制的通风系统是至关重要的。,2）矿井通风系统的可靠性通风系统的可靠性定义为通风系统在运行过程中保持其正常工作参数值的能力，以维持井巷中必须的满足要求的风量的供应；解释在正常生产条件下，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，安全地恢复通风的能力；在发生灾变情况下，控制风流流向、流量和抗灾减灾能力；系统可靠性指标体系由通风网络（结构）、通风动力（供电）、通风构筑物（牢固、位置）组成。,通风系统可靠性包含的内容（1）在生产时期利用通风动力，以最经济的方式，向井下各用风地点供给保质保量的新鲜风流；（2）保证作业空间有良好的气候条件；（3）冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘；（4）突发事件对系统影响小；（5）在发生灾变时，能有效、及时地控制风向及风量，并与其它措施结合，防止灾害的扩大，进而消灭事故。,3）通风系统的稳定性矿井通风系统某一局部出现变化致使各风道风向变化可能性及风量变化的幅度；系统稳定性包括风网的稳定性、通风动力的稳定性和通风设施的稳定性。4）可靠性和稳定性两者的关系两者是不同的概念，但可以认为，矿井通风系统可靠，必具备较高的稳定性（必要）；但矿井通风系统稳定不一定包含系统可靠的所有内容（不充分）；系统结构合理性指标体系由通风网络、通风动力、通风构筑物组成。,5）通风系统的合理性合理的矿井通风系统阻力分布是矿井正常生产接续，提高生产效率的重要保证。包括矿井进、回风段与用风段阻力合理配备，用风段各采区阻力分布的平衡情况，通风阻力分布对矿井生产的适应性。如何做到通风可靠建立系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定、应急及时的通风系统。,独立完整的通风系统，系统简单、稳定、可靠。明确通风系统合理的通风线路、通风阻力和阻力分布比例，通风系统不合理时，应当进行系统改造。关键内容解释合理的矿井通风系统阻力分布是矿井正常生产接续，提高生产效率的重要保证。对于多台主要通风机联合运转的矿井，为了提高通风系统稳定性，要求公共风路段风阻远小于较小主要通风机风压，一般要求约占到30。但对于单主扇运转矿井（分支）的进、回风段（公共风路段）与用风段阻力的配备应控制在多大比例，却没有定量分析。所以，系统阻力分布决定了矿井通风系统的稳定性。,3确保系统合理,矿井生产水平和采区必须实行分区通风，采区进回风必须贯穿整个采区（孙家湾事故）；严禁一条巷道一段为进风一段为回风（刘官屯事故）；高突矿井、易自燃煤层、低瓦斯煤层群和分层开采联合布置的采区采区专用回风巷；（陈家山事故－注意专用排瓦斯巷的应用条件U＋L等通风）；采区、工作面局部反风的可能性；严禁无风、微风、循环风和不符合规定的串联风（木冲沟煤矿事故、瑞之源矿事故）；,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,4确保设施完好,矿井主要通风机和局部通风机要按规定定期检测、检修和维护，实行挂牌管理，专人负责并持证上岗，按规定进行反风演习，保证通风设施完好、正常运行；要加强对风门、风筒、密闭等通风设施及构筑物设置的管理，明确构筑标准和验收程序，已有设施要建立检查和维护制度，定期检查其完好情况，保持通风设施完好可靠，防止风流短路、系统紊乱和有害气体涌出；总回风巷、主要回风巷不得设置风流控制设施。采区应尽量减少通风构筑物，减少漏风，提高有效风量率；要加强通风巷道维护，保证风流畅通。,关键内容解释保持风机、风门、风筒、密闭等井下通风设施及构筑物完好运行正常（王庄煤矿）。保持通风设施完好、数量较少、装设位置恰当（陈家山煤矿），风桥数量少，有足够巷道断面并不失修（白芨沟事故），注意设施的检修。,5.确保风量充足,矿井总风量、采掘工作面和各供风场所的配风量，必须满足安全生产的要求，风速、有害气体浓度等必须符合煤矿安全规程规定。不能满足用风需要时，应当进行系统改造，否则必须按实际供风量核定矿井和采区产量，严禁超通风能力组织生产；矿井主要通风机应当双机同能力配备，实现双回路供电；矿井开拓、准备采区以及采掘作业前，要准确预测瓦斯涌出量，制定通风风量计算和配风标准，编制通风设计，保证采掘面配风充足；硐室配风量要满足设备降温、空气质量符合规定、有害气体不超限的要求；矿井有效风量率应达到87％以上。,矿井风量应当在满足井下各工作地点、通风巷道和硐室等用风的前提下，加强通风能力配备，具备充足、合理的富余系数，提高矿井抗灾能力。开采自燃、容易自燃煤层的矿井和采区，风量配备要在满足防治瓦斯的前提下进行有效控制，满足防范自然发火的要求（陈家山矿事故）。,确保风量充足,关键内容解释矿井、采掘工作面及用风地点配风足够（瑞之源煤矿事故）；风速、有害气体浓度符合规定；严禁超能力组织生产（孙家湾煤矿事故）；风量富裕系数（1.8）；风量充足指正常生产条件下的风量保证，异常条件（如突发事件、原发性灾害、正常生产秩序被打破）条件下，难以保证。就必须加强对异常条件相关信息的发现、分析和处理）。,6确保风流稳定,严格按煤矿安全规程建立和执行测风制度，对井下用风地点和通风巷道定期测定风量，并根据生产变化及时对通风系统和供风量进行调整，保证采掘工作面及其他供风地点风流稳定可靠。废弃巷道、盲巷和与采空区联通的巷道要及时进行封闭（鹤壁二矿事故）；要尽量减少角联通风，对无法避免的角联通风巷道要进行有效控制，确保风向、风速稳定，严禁在角联通风网络内布置采掘工作面；要根据采掘进度及时施工永久通风设施，杜绝通风工程亏欠，并确保风流稳定，控制可靠。,掘进面必须采用局部通风机通风或全风压通风；高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井掘进工作面必须实行“三专两闭锁”，采用“双风机、双电源”，并实现运行风机和备用风机自动切换，保持局部通风机连续运转、均衡供风、风流稳定。低瓦斯矿井的煤与半煤岩掘进工作面要积极推广使用“双风机、双电源”，确保供风稳定、可靠。,确保风流稳定,关键内容解释按规定及时测风、调风，保证风量、风速稳定均衡，异常条件下对风量特别是风向影响尽可能小；高突矿井掘进面三专两闭锁、双风机双电源实现自动切换（焦家寨煤矿事故）；严禁3台及以上局扇送一掘进面；不得1台局扇送2掘进面。,6采煤工作面瓦斯治理的通风技术分析,1）Z型通风工作面进风巷布置在煤体侧，回风巷布置在采空区侧。优点采空区瓦斯不进入工作面，风量增大，解决上隅角瓦斯。缺点漏风大，回风巷维护困难。,2）Y型通风系统特点工作面两端巷道均进风，其中一条越过工作面后成为回风巷，通往采区边界的回风巷。防治瓦斯的优点（解决上隅角瓦斯、加大进风量）。防治瓦斯的缺点（沿空留巷支护困难，回风易受影响，易漏风自燃）。,3）专用排瓦斯巷的布置及优缺点分析（1）顶煤专用排瓦斯巷内错缺点①来压时排瓦斯巷巷口堵塞，易造成上隅角瓦斯超限，在工作面附近作业频繁区域存在爆炸性瓦斯区；②受规程限制，排瓦斯的能力有限；③巷道中瓦斯浓度不易控制；④防火不利，仅适用于不易自燃煤层。,3）专用排瓦斯巷的布置及优缺点分析（2）顶煤专用排瓦斯巷外错缺点①在两个联络巷转换之间，总有一段易造成上隅角瓦斯超限；②受规程限制，排瓦斯的能力有限；③对易自燃煤层防火不利。,3）专用排瓦斯巷的布置及优缺点分析（3）顶煤双专用排瓦斯巷（内错、外错）①来压时排瓦斯巷巷口堵塞，易造成上隅角瓦斯超限；②受规程限制，排瓦斯的能力有限；③巷道中靠切顶线一段瓦斯浓度不易控制；④防火不利。,3）专用排瓦斯巷的布置及优缺点分析（4）顶煤双专用排瓦斯巷（两条内错）①来压时排瓦斯巷巷口堵塞，易造成上隅角瓦斯超限；②巷道中瓦斯浓度不易控制；③防火不利。,3）专用排瓦斯巷的布置及优缺点分析（5）顶板高抽巷缺点成本高专用排瓦斯巷与高抽巷的区别分析,对正常生产秩序打破和突发事件能及时发现、正确分析、及时应对（大平事故、孙家湾事故）；恢复送风送电程序正确（大同焦家寨事故）；反风的可行性分析；事故主扇停风。,7应急及时,矿井反风为防止灾害扩大和抢救人员的需要而采取的迅速倒转风流方向的措施,矿井反风注意事项遵守煤矿安全规程规定,（富华煤矿）反风演习应注意井下各区域的供风量变化、瓦斯浓度以及对火区和采空区气体的影响；注意反风后影响区域人员的通讯联系和撤退；平常对井下人员进行反风知识的教育；反风-撤人-侦察-直接灭火的正确顺序。,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；绝大多数矿井制定了矿井应急救援预案和灾害预防处理计划，但都存在针对性不强、内容不具体、不具备可操作性的缺点；,灾害应急救援预案未能考虑应急救援演练，事故预防处理计划未能考虑火灾与爆炸等重大灾害相互转化以及瓦斯异常涌出等突发事件的防治；制定具体、可操作性强的应急救援预案，可以提前以充裕的时间分析对比各种救灾方案的可靠性和可操作性，可以通过安全教育培训使职工实施救灾、自救、控风、撤人等各项措施，从而，有助于救灾决策的实施。（Mfire现场应用）,通风可靠包括五个方面系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定、应急及时；从本质上来说，其五个方面的内容是统一的，相互关联的。,8总结与分析,“通风可靠”典型事故案例分析,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0.9-1.9km，面积约12.65km2。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）。,案例1贵州水城木冲沟矿瓦斯爆炸事故,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,局部风机,停风积存大量瓦斯巷道，正排放瓦斯,,,循环风,,新鲜风不够四台局部风机用，产生循环风,高浓度瓦斯回流，遇拆卸矿灯的火源引起爆炸。,,木冲沟矿因循环风引起瓦斯爆炸示意图,,,,,,,,案例2宁夏白笈沟煤矿火灾、爆炸灾害事故教训,开拓布置、采掘计划不遵循“合理通风规律”所致,案例3重大灾害破坏效应及其影响的动态模拟,距100号节点800米发生火灾,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5分钟到达抽排泵站,11分钟到达,潘三西二运输巷火灾控风前烟流迅速威胁到抽排泵站、1782（1）工作面、采区下部变电所和1481（3）工作面等工作地点。,打开风门,,潘三西二运输巷火灾控风后烟流直接进入回风巷道，不再威胁工作地点，为人员的撤退及继发性灾害控制提供支持。,,,,,,,,,,,,,,用MFIRE软件对火灾、爆炸、突出等事故进行动态模拟，定量分析灾害威胁范围及可能的继发性灾害，为灾害预防与处理计划及救灾决策提供技术支持，发挥控制原发性灾害、避免继发性灾害的作用。,案例4孙家湾煤矿“2.14”事故,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,应急及时,系统合理,风量充足,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,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,案例5陈家山煤矿“11.28”事故,,415下隅角局部剖面图,,,,415运巷,,,1号联巷与415运巷的交叉口,,,,转载机头,,顶煤,工作面采面煤壁位置,,工作面后梁位置,,,,1号联络巷,,,炮眼位置,,炮眼,,瓦斯通过裂隙流动,,工作面位置,,,,,,风量充足,系统合理,设施完好,,案例6云南昌源煤矿“11.25”事故,云南省富源县昌源煤矿“11.25”事故爆源1173运输巷内距40m上山眼口以里15m附近区域瓦斯积聚主要通风系统不合理、通风设施不合格，造成通风系统极不稳定；井下局部通风管理混乱，1173与1174作用区局部通风机串连通风，一台局部通风机同时向1174运输巷和1174北翼作业点供风；1174北翼作业点放炮落煤涌出高浓度瓦斯，被局部通风吹排到1173运输巷，再加上40m上山眼高浓度瓦斯溢出等因素综合作用导致瓦斯积聚，达到爆炸浓度界限。火源1173运输巷距40m上山眼口以里15m处煤电钻综合保护装置供电电缆绝缘损坏，造成芯线短路，产生火花，引爆瓦斯。,事故原因,图1东二盘区巷道布置及瓦斯爆炸冲击波作用方向示意图,案例7晋城寺河煤矿“2.1”事故,事故原因,瓦斯积聚原因调风方案没有经过科学分析论证，在不应该进行密闭的区域实施了密闭作业，导致在已经实现全负压通风的2306工作面的23063巷、23062巷和23064巷掘进区域、23061巷以南东二盘区巷道区域和2303工作面相关巷道区域形成92857m3的瓦斯库。引火源瓦斯爆炸引火源是由于违章放炮，放炮母线为450/750V的普通照明线，悬挂在金属网上，母线上存在多处漏电，在放炮瞬间2.5kV高压击穿放炮母线，漏电电压通过金属网在爆源点附近放电，产生火花。寺河矿对外包队安全生产管理措施不到位，以包代管。此外，寺河矿井下主要采用金属锚网支护，金属网没有接地，密闭处金属网未完全断开，也是导致本次事故的原因之一。,9煤层无通风系统,40m巷道无风作业,40m巷道瓦斯积聚达到爆炸界限,,,,案例8瑞之源煤矿“12.5”事故,风量充足,系统合理,案例9焦家寨煤矿“11.5”事故,900,掘二队停电，51108进掘停风；905送电,925，掘二队再停电停风；933再次送电,1105掘二队再次停电停风,51108进掘面瓦斯积聚达到爆炸浓度,约1130,51108进掘面再次送电,高浓度瓦斯自开切眼运移至四冒处；接线盒失爆,,1138,高浓度瓦斯在四冒处因接线盒失爆而爆炸,事故原因,瓦斯积聚原因局部通风机停风，造成瓦斯积聚，瓦斯浓度达到爆炸界限，在瓦斯－电不闭锁和未采取排放瓦斯措施的情况下，违章送电、送风；引爆火源51108进风掘进巷距巷口630m处的动力电缆两通接线盒失爆产生火花，引爆瓦斯。,存在的主要问题,1、爆源处的动力电缆两通接线盒为假冒伪劣产品，标注的生产单位是“沈阳防爆电器厂”，矿用安全标志编号为“920454”，经在安全标志网查询和安标办核实，既无沈阳防爆电器厂，又无该安全标志编号产品。2、瓦斯－电不闭锁；未按煤矿安全规程要求安装局部通风机开停传感器，被控设备开关负荷侧馈电状态传感器。3、多次发生无计划停电；停电后，不能做到查明原因、消除隐患后恢复送电。4、在停风、瓦斯超限情况下，没有将人撤到安全地点。,应急及时,风流稳定,案例10鹤壁二矿“10.3”事故,表工作面顶煤预裂炮眼参数及瓦斯浓度实测结果汇总表,事故的直接原因,事故发生的直接原因是38采区北煤柱1工作面施工顶煤预裂钻孔距切顶线较近且向采空区方向倾斜，最小抵抗线不足，违章打眼；实施17孔顶煤预裂爆破时，违章放炮，引起附近采空区内积聚的瓦斯爆燃、爆炸。,,,,,案例11大平煤矿“10.20”事故,,,,21轨道下山岩石掘进工作面,突出煤岩量约1894t,瓦斯量25万m3,,案例12平顶山王庄煤矿“4.17”事故,案例13黑龙江省鹤岗市富华煤矿通风系统示意图,,,,,