煤矿事故原因分析及戒备对策文档格式.docx
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一、煤矿瓦斯事故原因分析与防治对策
（一）瓦斯爆炸原因分析
1、瓦斯爆炸的条件
瓦斯爆炸的条件是：
一定浓度的瓦斯、一定浓度的氧气以及高温火源同时存在。
2、瓦斯爆炸事故特点
根据多年对煤矿瓦斯爆炸事故统计分析[5]，可以发现有如下一些特点：
①瓦斯爆炸多为大事故；
②事故地点多发生在采煤与掘进工作面；
③瓦斯爆炸造成的破坏波及范围大；
④多为火花引爆；
⑤高瓦斯矿井、低瓦斯矿井均有发生；
⑥瓦斯爆炸多发生在乡镇煤矿；
⑦基建、技改矿井和转制矿井瓦斯爆炸事故多发。
3、事故原因
煤矿发生瓦斯爆炸事故与许多因素有关，但总的来说，主要与自然因素、安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关，发生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所导致的。
（1）煤矿开采条件差
我国煤矿井下开采条件普遍较差。
（2）瓦斯积聚的存在
煤矿井下造成瓦斯积聚的原因很多，但主要有通风系统不合理和局部通风管理不完善是瓦斯积聚的主要原因。
（3）引爆火源的存在
煤矿井下引爆瓦斯的火源有：
爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等。
但放炮和电器设备产生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。
（4）装备不足、管理不落实
矿井安全装备配置不足，“先抽后采，监测监控，以风定产”方针未得到完全落实。
有的矿井没有安装瓦斯监控系统或运行不正常，有的矿井虽安装有监控系统，但因传感器数量不足、安装位置不对、线路存在故障、显示器不显示数据等问题，不能有效发挥其应有的作用。
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（5）企业技术管理薄弱
一些煤矿企业由于采煤方法落后，引起矿井采掘布置不合理，通风系统不完善，此外，作业规程编制不符合实际，针对性不强，给安全生产带来了严重隐患。
（二）控制瓦斯爆炸事故的技术措施
瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。
预防爆炸主要有：
优化通风网络及通风系统，防治瓦斯积聚，进行瓦斯抽放，加强瓦斯浓度和火源监测，防止点火源的出现等；
抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内，从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。
1、煤矿瓦斯抽放技术
（1）我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的46％。
瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的重要手段。
（2）为提高瓦斯抽放率，目前主要需解决长钻孔定向钻进技术，包括测斜、纠偏技术；
提高单一低透气性煤层的抽放率；
研制钻进能力更强的钻机具；
完善和提高扩孔技术、排渣技术、造穴技术和封孔技术；
开发新的瓦斯抽放技术及设备。
（3）瓦斯抽放方法有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等；
抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等。
并研制出与之相配套的强力钻机及配套机具，如MK型长钻孔钻机和ZSM顺层强力钻机等[7]。
此外已研制出多种抽放泵及配套的监控系统和仪表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全环境得到进一步改善。
（4）利用多分支羽状适用技术，解决低渗煤层瓦斯治理问题，提高抽采率。
（5）煤矿瓦斯治理也应该与煤层气产业化紧密结合起来。
1、矿井瓦斯浓度及火源监测技术
矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要，当发现瓦斯异常或有火源产生，立即采取措施可防止爆炸事故的发生。
我国目前开发了KJ90、KJ92、KJ94、KJ95、KJ73、KJ66等型号的矿井安全监控系统，以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。
已有多个矿井安装了矿井安全综合监控系统，并具有如下功能：
（1）矿井环境和工况参数实时监控；
（2）主要通风机在线监测；
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巷道火灾实时监测；
（4）矿井瓦斯抽放实时监测；
（5）冲击地压实时监测；
（6）煤与瓦斯突出实时监测；
（7）煤层自然发火实时监测；
（8）瓦斯爆炸或燃烧实时监测；
（9）矿井电网监测等多种功能。
监控系统的安装极大地提高了煤矿的安全管理自动化水平，防止了许多事故的发生。
2、井下火源防治
对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都有一些相应的防治措施，除炸药安全性检验、电器防爆检验、摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地点出现，如放炮时检测瓦斯浓度，采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。
另外加强明火的管理，严格动火制度，消除引爆瓦斯的火源。
3、优化通风网络及通风系统
合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害扩大的重要措施，为此，瓦斯防治工程与采掘工程，必须同时设计，超前施工，同时投入使用。
4、隔爆措施
矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，当瓦斯爆炸发生后，依靠预先设置的装置可以阻止爆炸的传播，限制火焰的传播范围，主要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置。
（三）煤（岩）与瓦斯突出及其预防
1、突出概述
煤矿地下采掘过程中，在极短的时间内（从几秒到几分钟），从煤、岩层内以极快的速度向采掘空间内喷出煤（岩）和瓦斯的现象，称为煤与瓦斯突出[9]。
它是另一类型的瓦斯特殊涌出，也是煤矿地下开采过程中的一种动力现象。
它所产生的高速瓦斯流能够摧毁巷道设施，破坏通风系统，甚至造成风流逆转；
喷出的瓦斯由几百到几万立方米，能使巷道充满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸；
喷出的煤、岩由几千吨到万吨以上，能够造成煤流埋人；
猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。
2、突出的外部特征
突出的外部特征是：
（1）突出的煤、岩在高压气流搬运过程中，呈现分选性33
堆积，即近处块度大，远处粒度小，堆积坡度小于煤的自然安息角；
（2）突出过程中煤岩进一步粉碎，产生极细的粉尘，有时突出的堆积物好似风力填充一样密实；
（3）突出空洞口小肚大，其轴线往往沿着煤层倾斜向上延伸，或与倾向线成不大的夹角；
（4）突出的相对瓦斯涌出量可以大于煤层的瓦斯含量。
3、突出的机理
突出的机理是关于解释突出的原因和过程的理论。
突出是十分复杂的自然现象，它的机理还没有统一的见解，假说很多，目前多数人认为，突出是地压、瓦斯、煤的力学性质和重力综合作用的结果。
4、突出的一般规律
（1）突出多发生在一定的采深以后；
（2）突出多发生在地质构造带、应力集中区；
（3）突出的强度和次数，与煤层厚度、倾角、硬度、透气性等有关；
（4）突出与瓦斯关系，瓦斯压力小含量低，可能发生突出；
（5）突出大多发生在落煤、放炮工序；
（6）突出前有预兆。
5、预防煤与瓦斯突出的主要技术措施
防突措施分为区域性防突措施和局部防突措施。
（1）区域性防突措施
区域性防突措施主要有开采保护层和预抽瓦斯两种。
开采保护层是预防突出最有效、最经济的措施。
①开采保护层
在突出矿井中，预先开采的、并能使其他相邻的有突出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护层，后开采的煤层称为被保护层。
保护层开采后，由于采空区的顶底板岩石冒落，移动，引起的开采煤层周围应力的重新分布，采空区上、下形成应力降低区，在这个区域内的开采煤层地压减少，弹性潜能缓慢释放；
煤层膨胀变形，形成裂隙与孔道，透气性增加；
煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加。
②预抽煤层瓦斯
对于无保护层或单一突出危险煤层的矿井，可以采用预抽煤层瓦斯作为区域44
性防突措施。
这种措施的实质是，通过一定时间的预先抽放瓦斯，降低突出危险煤层的瓦斯压力和瓦斯含量，并由此引起煤层收缩变形、地应力下降、煤层透气系数增加和煤的强度提高等效应，使被抽放瓦斯的煤体丧失或减弱突出危险性。
（2）局部防突措施
大型突出往往发生于石门揭开突出危险煤层时。
所以石门揭开突出危险煤层，以及有突出倾向的建设矿井或突出矿井开拓新水平时，井巷揭开所有这类煤层都必须采取防止突出的措施，并制定专门设计。
局部防突措施主要有以下8种：
①松动爆破；
②钻孔排放瓦斯；
③水力冲孔；
④超前钻孔；
⑤金属骨架；
⑥超前支架；
⑦卸压槽；
⑧震动放炮。
（四）瓦斯喷出及其预防
1、瓦斯喷出概述
瓦斯喷出是指大量承压状态的瓦斯从煤、岩裂缝中快速喷出的现象[10]。
其特点是瓦斯在极短的时间内从煤、岩层的某一特定地点突然涌向采矿空间，而且涌出量可能很大，风流中的瓦斯突然增加。
由于喷出瓦斯在时间上的突然性和空间上的集中性，可能导致喷出地点人员的窒息、高浓度瓦斯在流动过程中遇到高温热源有可能发生爆炸、有事强大的喷出还可以产生动力效应并导致破坏作用。
2、瓦斯喷出的原因
产生瓦斯喷出的原因是，天然的或因采掘工作形成的孔洞、裂隙内，积存着大量高压游离瓦斯，当采掘工作接近或沟通这样的地区时，高压瓦斯就能沿裂隙突然喷出，如同喷泉一样。
因此，根据喷瓦斯裂缝呈现原因的不同，可把瓦斯喷出分成地质来源的和采掘卸压形成的两大类[11]。
喷出时的瓦斯涌出量很热持续时间，决定于积存的瓦斯量和瓦斯压力，从几立方米到几十万立方米，几分钟到几年，甚至几十年。
瓦斯喷出前常有预兆，如风流中的瓦斯浓度增加，或忽大忽小，嘶嘶的喷出声，顶底板来压的轰鸣声，煤层变湿、变软等。
3、瓦斯喷出的预防
预防瓦斯喷出，首先要加强地质工作，查清楚施工地区的地质构造、断层、溶洞的位置、裂隙的位置和走向、以及瓦斯储量和压力等情况，采取相应的预防55
或处理措施。
分为以下两种情况：
（1）当瓦斯喷出量和压力不大时，黄泥或水泥沙浆等充填材料堵塞喷出口。
井筒和巷道底板的小型喷出，多采用这种防治措施。
（2）当瓦斯喷出量和压力较大时，在可能的喷出地点附近打前探钻孔，查明瓦斯的积存范围和瓦斯压力。
如果瓦斯压力不大，积存量不多，可以通过钻孔，让瓦斯自然排放到回风流中。
如果自然排放量较大，有可能造成风流中瓦斯超限时，应将钻孔或巷道封闭，通过瓦斯管把瓦斯引排到适宜地点或接入抽放瓦斯管路，将瓦斯抽到地面。
二、煤尘爆炸原因分析与防范措施
煤矿在生产过程中，采掘装运作业均可产生大量煤尘。
其中，采掘作业产生的煤尘量占80%，装运产生的煤尘量占20%。
具有煤尘爆炸危险的煤矿都有发生特别重大煤尘爆炸事故的可能，其灾害程度可造成矿毁人亡。
（一）煤尘爆炸条件
1、在矿井正常通风的情况下，具备以下三个条件即可发生爆炸：
（1）煤尘本身具有爆炸性
（2）煤尘在空气中达到一定的浓度
2、煤尘是指煤的颗粒直径在1mm以下的粉煤，煤尘参与爆炸的主体是直径在0．075arm的煤尘。
我国下限浓度为45g/m³
，爆炸上限浓度为300～400g/m³
，目前测得的煤尘爆炸上限浓度为l000～2000g/m³
。
3、煤尘爆炸的点燃热源
煤尘点燃浓度为650℃～990℃，在煤矿井下能点燃煤尘的热源有：
放炮火焰（这是大量存在的）、电气设备产生的火花、电缆接头不良或电缆损坏产生的短路或撞击产生电弧、斜井跑车产生的摩擦火花、皮带堵转产生摩擦皮带着火、矿井内外因火灾、瓦斯燃烧或爆炸以及炸药爆炸等。
（二）煤尘爆炸的过程
1、煤尘爆炸的过程分三个阶段。
（1）煤尘在热源的作用下氧化释放大量可燃气体；
（2）可燃气体和空气混合后促使强烈氧化燃烧；
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（3）热分子传导和火焰辐射在介质中迅速传播，使附近煤尘扬起，受热燃烧，之后，燃烧产物迅速膨胀而形成火焰，前面的压缩波、冲击波使火焰前方气体压力增高，引起火焰自动加速，继续循环下去，因煤尘的存在可持续发生剧烈的化学反应，使火焰跳跃或发生爆炸。
这个过程是瞬间的，在煤尘爆炸地点发生激烈的化学反应，空气受热膨胀形成负压区，其负压值可达0.5kg/cm3，造成逆向冲击波，如爆炸地点仍有煤尘瓦斯时可发生第二次爆炸。
该地点爆炸力正反向交错，支架和物料设备移动方向紊乱，这是判明二次爆炸的重要依据。
（三）煤尘爆炸的特征
煤尘爆炸可呈现“三高一多”的特点，即高温、高压、高速，产生大量一氧化碳。
产生高温：
煤尘爆炸按理论计算，产生温度高达2300℃～2500℃。
产生高压：
理论压力为7.5kg/cm，且距爆源越远压力越大。
呈现离爆炸源越远破坏越严重的特点。
形成高速：
化学方法计算爆炸波速度高达1120m/s。
按理论计算最大速度为2340m/s。
煤尘爆炸可产生大量的CO。
在一般情况下爆炸后的巷道空气中的CO是造成矿工大量死亡的主要原因。
（四）煤尘爆炸的危害性
1、可以摧毁整个矿井、井巷、采煤工作面，导致大面积顶板垮塌冒落，压埋井下作业人员，堵塞通风。
2、可以将设备损坏，把支柱设备、煤石块吹起撞击，导致井下作业人员死亡，爆炸波可使矿工粉身碎骨；
爆炸波还可以通向地面的井筒、冲击破坏与井筒连接的地面厂房，造成作业人员伤亡。
3、煤尘爆炸火焰还可引起井下可燃物着火，引起局部积存的瓦斯发生爆炸，造成事故扩大。
4、煤尘爆炸产生的CO随风流进入全矿井的所有地点，致使井下作业人员CO中毒死亡。
（五）采取的防范措施
1、减少生产中煤尘发生量和浮尘量
（1）喷雾洒水，在采掘工作面、井下煤仓、溜煤眼、翻笼处、输送机头、装车站等井下凡能产生煤尘的地点，均应设置喷雾洒水装置。
机采工作面的采煤机配77
有专门洒水装置。
同时，对井下巷道，还要定期清扫，冲洗巷帮、井壁的煤尘。
因为这些地方沉积的煤尘如果重新飞扬在空气中，可以迅速达到爆炸下限的浓度，也是许多局部性事故迅速扩大的主要原因。
（2）煤层注水。
煤层注水是在尚未采动的煤体中，利用钻孔注入压力水，使水渗入煤体的层里、节理等微小空隙中，将煤体预先湿润，从而减少或消除在开采、运输过程中煤尘的生成和飞扬。
（3）水炮泥。
在炮眼内（炸药和炮泥之间）空隙充人盛水的塑料袋，爆破时水被汽化结成雾滴，可使尘粒湿润，结团而起到降尘作用。
（4）加强通风管理，严格控制采、掘工作面的风速，防止煤尘的飞扬。
2、防止煤尘引燃
（1）为防止电火花和其它明火引燃煤尘，井下电气设备一定要选用防爆型，电缆接头不许有鸡爪子、羊尾巴和明接头，防止产生电火花。
井下禁止使用电炉子、职工禁止携带烟草、点火工具等，严格井下火险管理。
（2）为防止放炮时引燃煤尘，井下要使用安全炸药，打眼，装药、封泥必须按规程要求进行，禁止放糊炮。
3、采取隔爆措施，限制煤尘爆炸范围扩大
主要采用岩粉棚或水槽隔爆，阻止煤尘爆炸时火焰传播。
4、抓好隐患排查治理
煤矿企业要坚持安全第一，预防为主，综合治理，总体推进的原则，落实党和国家有关安全生产的方针政策、法律法规和企业安全规章制度，抓好安全现场管理，及时排查事故隐患，把事故消除在萌芽状态。
对违反安全法律法规和规章制度的单位和责任人，要认真调查、严肃处理责任人，可以起到警示教育，防止事故的发生，保护广大矿工人身安全的作用。
三、煤矿火灾发生的原因和防治技术
（一）煤矿火灾事故发生的原因
矿井火灾分为外因火灾与内因火灾两种，内因火灾若处理不当也可诱发为外因火灾。
矿井外因火灾具有突发和严重的灾难性。
任何矿井火灾的发生与发展都必须具备三个条件：
即可燃物；
引火火源；
燃烧所需要的氧气。
从引起矿井外因火灾的三个条件来看，可燃物（煤炭）和氧气供给两个条件是不可能消除，所以防88
止外因火灾的发生，只有注意引火火源这一个条件，只要杜绝引火火源，就能够防止外因火灾的发生。
而煤炭自燃发展过程中有三个必要的因素：
煤的自燃倾向性；
有连续供氧的条件；
热量易于集聚。
煤炭自燃过程具有三个阶段，即潜伏期（低温氧化阶段）；
自然期；
着火期（自然阶段）。
从煤炭自燃的三个因素和三个阶段发现，连续供氧的条件是引起自燃的主要原因，它是使煤不断的氧化而温度递增的主要因素，因为煤的自燃倾向性是固有不易改变的条件。
所以在了解自燃火灾发生的过程及特性的前提下，准确地对自燃火灾的预报、对自燃火灾火源的判断以及对制定减灾、抗灾等决策措施无疑具有重大的决策支持作用。
（二）矿井火灾防治技术
预防火灾发生有两个方面：
一是防止火灾产生；
二是防止已发生火灾事故扩大，以尽量减少损失。
1、外因火灾防治技术
（1）防治火灾产生：
①防治失控的高温热源产生和存在。
按《规程》及其执行说明要求严格对高温热源、明火和潜在的火源进行管理；
②尽量不用或少用可燃材料，不得不用时应与潜在热源保持一定的安全距离；
③防止产生机电火灾；
④防止摩擦引燃；
⑤防止高温热源和火花与可燃物相互作用。
（2）防治火灾蔓延的措施
限制已发生火灾的扩大和蔓延，是整个防火措施的重要组成部分。
火灾发生后利用已有的防火安全设施，把火灾限制在最小的范围内，然后采取灭火措施将其熄灭，对于减少火灾的危害和损失时极为重要的。
其措施有：
①在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大；
②每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库；
③每一矿井在地面设置消防水池，在井下设置消防管路系统；
④主要通风机必须具有反风系统或设备，反风设施，并保持其状态良好。
2、内因火灾防治
预防矿井内因火灾的措施：
（1）减少火灾隐患，预防煤炭自燃。
在开采技术方面，要正确地选择矿井的开拓方式，采煤方法和开采程序，合理布置采区，以提高开采有自然发火危险煤层的矿井防火能力；
（2）要选择合理的通风方式，正确设置控制风流动的设施，采取均压防火措施，99
加强通风防火管理等，以减少漏风，这是防止煤炭自然发火的有效措施；
（3）掌握自然发火征兆，及时进行发火的预测报告，把自然发火消灭在“萌芽”阶段；
（4）对采掘生产过程中遗留下的各种发火隐患要及时处理，如加强“三道”的维修，加强对废旧巷的处理，及时充填煤巷，及时处理高温火点等；
（5）通过提前对煤样进行实验研究，以便尽快地掌握煤的自然发火期以及一些特性参数，用于预防。
当井下一旦发生火灾，最先发现的人员尽可能直接灭火，尽量控制火势的发展。
并要立即报告矿调度室，说明事故的地点和性质，范围等情况。
如果现场人员无力扑救，人身安全又受到威胁时，在弄清火情下，灾区人员要迅速撤离或就近尽快撤人避难室，进行自救或等候救护。
四、煤矿水灾事故原因分析及防治对策
（一）煤矿水灾事故发生的必要条件
煤矿水灾事故发生有3个必要条件，只有3个必要条件同时具备，才会发生水灾事故。
这3个必要条件是：
水源：
水源是发生水灾事故的第一个必要条件，这里指的水包括地表积水、洪水、松散层水、岩溶裂隙水、砂岩裂隙水、采空区水、灌注浆水、运煤水、生产用水等9种。
造成重大或特别重大事故的水源往往是岩溶裂隙水和采空区水。
导水通道：
导水通道是发生水灾的第二个必要条件，它包括自然通道和人工通道两类。
自然通道主要有断层、裂隙、陷落柱等，人工通道有钻孔、开挖面、井口、生产用水管路等。
释放水空间：
只有上述两个条件，没有释放水空间，也是不可能发生水灾事故的。
这个释放水空间是人们根据设计生产需要开挖出来的一个空问，包括井筒、巷道、峒室、采空区等。
（二）煤矿水灾事故类型
据中国煤矿事故统计，我国煤矿发生水灾事故的类型大体有12种：
1、井口灌入水；
2、井筒溃水溃沙；
3、回采工作面突水；
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4、地表积水溃入回采工作面；
5、回采工作面透水；
6、掘进工作面突水；
7、掘进工作面透水；
8、煤仓溃煤水；
9、注浆跑水冲埋；
10、防水密闭失效透水；
11、水煤矸石溃出；
12、钻孔溃水、突水。
（三）煤矿水灾事故原因
通过分析，煤矿水灾事故发生的原因，归纳起来，主要有以下两方面共37种因素，其中人为方面20种因素：
1、井口设计标高低于历史最高洪水位；
2、未筑拦水坝；
3、拦水坝因质量问题遇洪水溃决；
4、开采井筒保护煤柱；
5、井筒施工质量有问题；
6、未按规程进行探放水工作
7、虽做探水工作但不准确；
8、防水闸门失效；
9、预计涌水量严重偏小
10、排水能力偏小；
11、水泵坏；
12、停电或电压不足；
13、越界开采,回采防水煤柱；
14、防水煤柱设计不合理；
缺乏防治水知识；
疏水系统未清理好；
15、未派专人查看；
放煤水安全距离不够；
未告知相关作业人员；
无安全措施；
16、安全措施未落实；
防水密闭未做好水压观测；
17、防水密闭设计不合理；
防水密闭施工质量不好；
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18、探水孔口装置不合格；
未装孔口装置；
19、钻孔封闭不良；
20、未进行启封孔检查。
客观方面l7种因素：
1、遇暴雨引发洪水
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