毕业论文原因分析及预防对策

毕业论文

论文题目：煤矿瓦斯事故原因分析及预防对策

摘要

煤矿瓦斯是煤矿采掘空间及围岩内有害气体的总称，其主要成分为甲烷。长期以来，煤矿瓦斯是煤矿井下事故的主要隐患，至今也不能达到完全杜绝瓦斯事故的目的。煤矿瓦斯事故主要有三种表现形式：瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、瓦斯喷出、瓦斯窒息及瓦斯突出。瓦斯局部积聚是瓦斯窒息和瓦斯爆炸的主要条件，煤岩层内赋存有大量高压瓦斯是发生瓦斯喷出和煤与瓦斯突出事故主要条件。

矿井瓦斯事故频繁发生是我国煤矿生产中常见的灾害事故，造成大量人员伤亡，而且严重摧毁井巷设施，中断生产，甚至引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷垮塌等，二次事故。据统计每年的事故统计中来看，煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故中，绝大多数是由于瓦斯爆炸，约占特大事故总数的71%左右，为此，瓦斯事故称为煤矿灾害头号杀手。为了探求煤矿瓦斯事故的发生机理，分析煤矿瓦斯事故发生的原因，提出预防对策，以指导我国煤矿安全生产工作，预防煤矿瓦斯事故的发生，从而改善我国煤矿安全生产状况，保障广大煤矿职工的人身安全。

关键词：煤矿瓦斯事故, 原因, 预防对策，安全监管

1 绪论

1.1研究背景

安全是人类最重要和最根本的需求，是人民生命健康和国家财产的基本保障，可以说，安全就是生命，安全就是效益，安全更是人类社会文明的标志。做好煤矿生产安全管理工作，预防和控制煤矿瓦斯事故的发生，在确保煤矿矿工人的生命安全的基础上寻求煤炭工业的发展，是煤炭工业发展的不可逆转的必然趋势。

目前，我国绝大部分煤炭是靠井下开采的。按照联合国有关机构帮助中国国土资源部按照联合国资源分类方案制订“资源及固体燃料和矿产分类方案”，我国的煤炭储量约为1100亿吨左右，居世界第三位。我国在能源生产和消费中，煤炭能源约占70%以上，因此，煤炭作为主要能源的地位将会在相当长的历史时期中不会改变。煤矿生产与其他行业相比其工作场所处于井下深处有限的空间，环境条件恶劣、多变，随着开采过程不断移动，采煤环境不断改变和恶化，矿井环境条件恶劣、多变的固有属性是引起煤矿瓦斯事故多发的潜在危险因素。仅就国有重点煤矿来看，具有煤尘爆炸危险的矿井占89.5%，高瓦斯与瓦斯突出矿井占49.2%，给改善安全环境带来更大的困难，从而导致安全工作的恶性循环。同时，企业内部管理失误、国家监管力度不足和国家政策扶持不足也是导致煤矿瓦斯事故的原因。

世界上一些主要的煤炭生产国家，如美国、澳大利亚、南非等国家己经在煤矿生产安全工作中取得了巨大的成功，实现了对煤矿瓦斯事故的有效控制，煤炭工业成为这些国家中最安全的行业之一。相比之下，我国的煤矿生产安全工作成效不甚理想，煤矿安全生产状况十分严峻，煤矿瓦斯事故频繁发生，虽然我国政府相继采取了一系列措施，如加强了煤矿安全生产的科技攻关力度，提高了煤矿机械化开采水平，制定了相关的法律、法规、规章及其他规范性文件，规定了大量的煤矿生产安全管理制度和措施，建立健全了煤矿安全生产监督管理机构，以及加大对煤矿企业安全生产的监督管理力度等等，然而成效并不明显，煤矿瓦斯事故并未得到有效的控制，煤矿瓦斯事故依然不断发生。

因此，煤矿瓦斯事故问题现己成为我国煤炭工业发展的“瓶颈”问题。切实做好煤矿生产安全工作，有效预防煤矿瓦斯事故的发生，对于保障广大煤矿职工

的人身安全，保证煤炭工业的持续稳定发展，促进国民经济的持续健康发展以及维护社会安定团结具有十分重大的意义。

1.2 研究问题的提出

我国煤矿瓦斯事故之所以频繁发生，究其原因在于人们对煤矿瓦斯事故发生的原因缺乏清晰和明确的认识，缺乏全面的、系统的、整体宏观的分析，因而不能找出导致煤矿瓦斯事故的根本原因，从而不能采取行之有效的措施和对策来预防和控制煤矿瓦斯事故的发生。

我国的矿山安全生产出现如此严峻的现状的原因主要有以下两个方面:

1.2.1技术原因

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，通风系统紊乱，采用落后的采煤生产工艺此外，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。矿山是采矿工业的主体，是直接从事有益矿物开采的工作地，是采掘工业企业。矿山直接面对大自然，向地球挑战，索取人类财富，所以，采矿工业和其他工业相比，有其固有的艰巨性和特殊性。在煤炭开采过程中，瓦斯煤尘爆炸、火灾、煤与瓦斯突出、中毒、窒息等多种灾害事故时有发生，绝大多数是由于瓦斯事故造成的。

矿山的安全生产工作较其他工业部门就更为艰巨和复杂，并且随着采矿工业向深度和广度的开展，瓦斯治理工作的技术难度也将越来越大。企业为降低成本，在瓦斯治理方面，不投入新的检测设备，不采用技术、瓦斯治理资金缺陷，管理不到位加上科技水平和技术装备条件限制，因此，要搞好矿山的安全工作，首先从上述瓦斯治理灾害上搞好技术防范措施。

1.2.2管理原因

煤矿企业对瓦斯管理出现嘛屁思想，引不起重视不重视，尤其是一些小煤矿低瓦斯矿井，瓦斯治理不能产生经济效益，还投入大量资金，安全管理方式滞后，“三违”现象时有发生。瓦斯爆炸事故的发生与安全管理方式有一定的直接关系，对瓦斯的管理很多情况下往往是靠人的主观和经验。随着煤矿开采深度的不断增加，瓦斯地质条件越来越复杂多变，再加上这种传统的安全管理方式受到人的经验、知识和责任心的限制，所以管理因素也是瓦斯事故多发的原因之。

企业是以追求最大的经济利益为目标的，煤矿职工的生活都很难维持的情况

下，许多煤矿企业降低了安全投入，安全欠账较多。许多矿存在不同程度的通风系统及配套设施不完善、“一通三防”监测系统不完善和设备设施老化等问题。这就决定了企业不可能很自觉的做到各个方面的安全技术保障及管理措施，许多事故分析发现，违章操作或管理不当而造成了一些本可避免的事故，但未引起重视，最终酿成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和职工的安全意识对于煤矿的长期安全生产非常重要。

目前我国煤矿瓦斯事故总量居呈下降趋势，但重特大灾害事故频频发生。其原因是多方面的，既有客观方面的原因、技术上的原因，也有管理和政策上的原因；既存在与灾害事故发生的直接相关的因素，深入分析煤矿瓦斯事故频发的深层次原因及问题。提出煤矿瓦斯防治的国家保障性措施和政策建议。

2 煤矿瓦斯事故原因分析与防治对策

2.1瓦斯爆炸原因分析

2.1.1瓦斯爆炸的条件

瓦斯爆炸的发生必须具备三个基本条件，一是瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5％～16％；二是有足够能量的点火源；三是混合气体中的氧气浓度不低于12％。三个条件缺少其中任何一个均不能发生瓦斯爆炸。

2.1.2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，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。

2.1.3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

瓦斯浓度超积聚形成瓦斯爆炸事故的根源。控制瓦斯积聚主要是加强瓦斯管理，加强瓦斯监测监控、坚持瓦斯巡检制度，发现瓦斯超限及时汇报处理，引起

瓦斯爆炸的瓦斯浓度是有范围的，凡是浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限的瓦斯混合物与点火源接触时都不会引起火焰自行传播。为促使煤炭工业的科学发展、安全发展和可持续发展，国家应制定相关标准和政策，提高煤矿有安全保障的生产能力，限制、淘汰落后的生产力。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

火源是引起矿井瓦斯爆炸事故的必备条件之一。火源可以分为爆破火花、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，因此严格放炮管理、杜绝电气失爆、杜绝明火、摩擦撞击火花及煤炭自燃产生，井下作业必须穿纯棉工作服严禁穿化纤衣服以免产生静电。发生瓦斯爆炸其火源必须要达到足够的能量,即温度一般不低于650℃、能量一般大于0.28mJ和持续时间大于爆炸感应期。这个条件通常很容易满足的。在煤矿开采中，对一些不可避免的火源要采取措施，使其成为不能满足点燃瓦斯的点火源。

（4）氧气的浓度

氧气的浓度必须达到12％以上,否则井下瓦斯爆炸反应不能够持续进行。在井下的封闭区域、采空区内及其它裂隙处由于有氧气消耗或没有供氧，可能会出现氧浓度低于12％的可能性外，其它巷道和工作面等一般氧气浓度都会高于12％。

（5）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，如2005年发生的41起特大瓦斯事故中，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。此外乡镇煤矿发生的特大瓦斯事故都没有装备瓦斯抽放系统或抽放系统不能有效运行，监控系统也不能有效发挥作用，不能有效发挥其应有的作用。

（6）企业技术管理薄弱

安全投入对搞好煤矿安全来说是至关重要的。在前几年，由于煤矿的经济效益不好，煤矿企业降低了安全投入，安全欠账较多等问。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。

2.2控制瓦斯爆炸事故的技术措施

从瓦斯爆炸条件看，氧气的浓度是引起瓦斯爆炸的因素之一，但在煤矿井下一般不存在氧气浓度低于12%的情况。因此，搞好瓦斯爆炸的防治措施体现在两个方面：严格控制矿井各区域的瓦斯浓度、杜绝火源和演习预案。

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。

通风是排放瓦斯最主要的手段。做好通风安全技术管理是防治煤矿主要事故的先决条件和关键环节。因此，所有矿井都必须要建立安全可靠的、独立的矿井通风系统。建立合理的通风系统，能够保证井下所有工作地点有足够多的风量将井下涌出的瓦斯及时冲淡并排放出井外，避免瓦斯集聚，所以建立合理的通风系统是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。

2.2.1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。

2.2.2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；③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。

2.2.3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。

2.2.4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。

2.3煤（岩）与瓦斯突出及其预防

2.3.1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。

2.3.2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。

2.3.3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。

2.3.4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。

2.3.5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。

（3）瓦斯赋存、煤与瓦斯突出、冲击地压等灾害受地质条件控制，80%以上的动力灾害发生在地质构造破坏带，但多数构造带并不发生动力灾害。地质构造对灾害的控制机理和规律尚不能认识，只停留在“假说”阶段。虽然我国曾做过一系列研究，对认清突出机理起了推动作用，但是对机理的研究是零星开展的，缺乏系统的、有一定力度的支持，带来了煤矿自上而下的急功近利思想，引起采掘失调、采抽失调，这是许多瓦斯发生的根源。

致谢

衷心感谢我的导师老师，在我大学生涯中，给了我很多无微不至的关怀和指导，更为重要的是，导师孜孜不倦的工作作风和对待学术的严谨态度，对科学的执着的追求时刻鞭策着我，使我不敢懈怠。导师渊博的学识以及对学科发展前沿动态的敏锐把握，使我受益匪浅。在我的论文研究过程中，老师倾注了大量的精力，花费了许多宝贵的时间，给予了严肃、认真的检查和指导。值此论文完成之际，特向尊敬的导师老师表示真挚的感谢和由衷的敬意!

同时感谢系主任，我不会忘记，我的成功与您们的帮助与鼓励是分不开的。有了您们的帮助，使我克服了诸多困难和挫折，最终较为圆满的完成了毕业论文的撰写，忠心感谢您们。此外，我还要感谢所有曾经教过我的各位老师，正是他们诲人不倦的崇高品质，才给我打下坚实的基础，这也是本篇论文得以顺利完成的基石。同时也感谢系里所有老师，您们的鼓励与支持也给予了我莫大的帮助。

在平时的学习和生活中，感谢我的同学给予了我很大的帮助和鼓励，在一起度过了一段永远难忘的美好时光。

在论文完成之际，我深切怀念我的父母，正是您们含辛茹苦，数年如一日的倾注了毕生的心血，将我抚育成人。感谢我的所有家人、亲戚朋友给予我的莫大的支持和鼓励。

最后，感谢所有帮助过我的老师、亲人、同学和朋友!向所有关心帮助过我的人们表示诚挚的谢意!

谢谢大家，祝您们身体健康，工作顺利，万事如意!

段锐

2014年6月10日