煤岩瓦斯动力灾害发生规律及致因分析

盛 武，高明中，杨 力，盛智愚

(1.安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室，安徽淮南 231001;2.中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院，北京 100083)

0 引言

煤岩瓦斯动力灾害的预防是世界性难题［1］，严重威胁煤矿井下人员的生命安全和高效开采。煤岩瓦斯动力灾害包括煤与瓦斯突出、瓦斯(煤尘)爆炸、冲击矿压及大面积冒顶事故等，受煤层赋存条件、井田布局、采掘技术及煤岩性质等因素影响。我国煤矿95%是井工开采，采深以10－25米/年的速度发展，2001年以来煤炭产量逐年增加，煤岩瓦斯动力灾害出现新变化［2－3］，已成为煤矿安全发展的瓶颈。国发(2010)23号提出安全避险“六大系统”建设及安全事故调查报告公告的要求，为灾害事故防治及事故致因案例分析提供了新依据。利用学科交叉理论，采用统计分析与案例分析方法，研究2001～2012年煤岩瓦斯动力灾害事故特征规律，分析瓦斯爆炸事故直接原因中的点火源诱因控制，从点火源控制角度探索治理煤岩瓦斯动力灾害的途径。

1 2001－2012煤岩瓦斯动力灾害事故规律

1.1 灾害事故起数及死亡数总量变化趋势

2001～2012年间煤炭产量增幅2.09亿吨/年，煤矿事故起数与死亡人数总量波动下降，死亡率逐年下降。2012年乡镇煤矿百万吨死亡率首次低于1，降至0.754，全国首次低于0.5，但仍是同期美国煤矿的22倍［4］。瓦斯事故减少48.58起/年，死亡人数2005年回升后趋于下降。顶板类事故起数与死亡人数2001～2002年上升增加，2002～2012年减少。可见煤岩瓦斯动力灾害总量上呈波动下降趋势，如表1、图1～图3所示。

表1 2001～2012年煤矿事故变化趋势分类

图1 煤炭产量及煤矿死亡率趋势对比

1.2 灾害事故等级占比变化特征

2001～2012年全国共发生较大以上事故2648起，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出两项合计占到48.15%。如图4，图5所示，瓦斯、顶板类事故起数与死亡人数占到总量的60%，且近五年所占比例上升，较大及以上事故占比趋势上升。这与煤矿采深逐年延伸，动力灾害防治难度增大有关联。2012年91起较大以上死亡事故中，瓦斯爆炸15起、煤与瓦斯突出14起，合计31.87%，突出事故成为诱发重大瓦斯爆炸事故的主要诱因。依据事故等级占总量比例，较大以上事故起数与死亡人数所占比例提高。

图2 煤矿事故起数对比趋势

图3 煤矿事故死亡人数变化趋势

图4 2001～2012年煤矿事故类型占比图

图5 2001～2012年煤矿各等级事故死亡人数占比趋势

1.3 单起事故死亡人数变化特征

2001～2012年单起瓦斯事故死亡人数由3.72人/起升到4.83人/起，顶板在1.17人/起左右，全国平均1.66人/起。如图6所示，全国较大以上死亡事故单起死亡数2001年4.76人/起波动上升到2012年6.99人/起，2005年高达12.85人/起。单起事故死亡人数趋于增加，较大以上煤岩瓦斯动力灾害防治成为煤矿灾害事故治理的重点。

图6 2001～2012年单起事故死亡数变化趋势

2 较大以上动力灾害致因分析

2.1 案例样本选择

国发(2010)23号提出公开煤矿事故调查处理报告的要求，为事故致因案例分析提供了样本数据。整理2010～2012年煤矿较大以上样本事故调查报告221份，2012、2011、2010年分别占样本案例28.5%、34.4%、37.1%，其中，瓦斯爆炸70起、煤与瓦斯突出65起，对瓦斯爆炸点火源直接致因案例分析，各直接诱因构成如图7所示。

图7 点火源诱因结构

2.2 点火源诱因分析

由图7可知，在瓦斯爆炸事故直接致因中的点火源样本诱因中，电缆短路、放炮、带电维修、炸药自然占据前四位。放炮形成点火源15起占比21.43%，10起煤层自燃性质的占比14.29%，电缆短路、带电维修、矿灯、电控柜诱发瓦斯爆炸的38起，占到样本案例的54.29%，在点火源诱因中占比最高。电气控制类、机械类直接诱因合计占比57.14%，超过一半以上的瓦斯爆炸事故直接致因是由机电类设备仪器诱发。随着煤矿采掘机械化程度的提高，点火源机电类诱因所占比例将提高。

2.3 案例分析

2012年8月29日，四川肖家湾煤矿非法违法开采，10号煤层提升下山采掘作业点和+1220m平巷下部8号、9号煤层部分采掘作业点无风微风作业，瓦斯积聚达到爆炸浓度。10号煤层作业点提升绞车信号装置失爆，操作时产生电火花并引爆瓦斯。在爆炸冲击波与高温作用下，+1220米平巷下部8号和9号煤层部分采掘作业点积聚的瓦斯发生二次爆炸，造成事故扩大，造成48人死亡、54人受伤，直接经济损失4980万元。案例中电火花构成了事故致因的直接原因，提升机绞车信号控制柜是产生电火花的点火源直接诱因，控制了信号控制柜失爆这一直接诱因，也就切断了瓦斯爆炸事故的致因链。

3 结论

1)2001～2012年煤岩瓦斯动力灾害事故特征规律是:起数与死亡人数波动下降、较大以上事故起数比重与死亡人数比例上升、单起事故死亡人数增加。

2)瓦斯爆炸事故点火源直接致因中机电类诱因占57.14%，随着开采深度及机械化程度的提高，这一比例还将提高。

3)较大及较大以上煤岩瓦斯动力灾害事故治理，应是煤矿安全防范的重点，提高电气控制设备的安全性及可靠性，是遏制灾害事故发生及切断事故扩大的切入点。

［1］ 何学秋.煤矿煤岩动力灾害监测预警技术进展［N］.科学时报，2011－10－31(A3).

［2］ 周心权，陈国新.煤矿重大瓦斯爆炸事故致因的概率分及启示［J］. 煤炭学报，2008，33(1):42－47.

［3］ 胡千庭，赵旭生.中国煤与瓦斯突出事故现状及其预防的对策建议［J］.矿业安全与环保，2012，39(5):1－7.

［4］ 国家安全生产监督管理总局.2012控制指标完成情况［DB/OL］. http://www.chinasafety.gov.cn/newpage/Contents/Channel_20715/2013/0314/199070/content_199070.htm.

［5］ MSHA.Mining Industry Accident，Injuries，Employment，and Production Statistics，Historical Data Tables for 1978– 2008.http://www.msha.gov/ACCINJ/BOTHCL.HTM.

［6］ MSHA.Mining Industry Accident，Injuries，Employment，and Production Statistics and Reports［DB/OL］.http://www.msha.gov/ACCINJ/accinj.htm.