我國(guó)煤礦井下開采條件普遍較差,據(jù)2000年統(tǒng)計(jì),全國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦共有580個(gè)礦井進(jìn)行了瓦斯等級(jí)鑒定,其中高瓦斯礦井160個(gè),低瓦斯礦井298個(gè),煤與瓦斯突出礦井122個(gè);有自然發(fā)火礦井372個(gè),占64%;有煤塵爆炸危險(xiǎn)礦井427個(gè),占73.6%[1]。
瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、火災(zāi)等事故多發(fā),而瓦斯爆炸事故是其中最常見的,也是易造成損失最大的。從有關(guān)部門事故統(tǒng)計(jì)來(lái)看,煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故中,瓦斯爆炸約占總數(shù)的70%[2],被稱為煤礦災(zāi)害之王。因此,分析瓦斯爆炸原因,采取相應(yīng)的防治對(duì)策,顯得特別重要。
1 事故致因分析
瓦斯爆炸的3個(gè)必要條件:一是要有在爆炸限內(nèi)的瓦斯(φ(CH4)=5%~16%);二是要有引爆瓦斯的火源;三是要有足夠的氧氣供應(yīng)(φ(O2)在12%以上)。這3個(gè)條件一旦在空間和時(shí)間上交匯,即可引發(fā)瓦斯爆炸。煤礦中除盲巷、火區(qū)等不通風(fēng)的地點(diǎn)氧氣濃度達(dá)不到12%以上外,其他地點(diǎn)氧氣濃度都在12%以上,因此,在煤礦生產(chǎn)中防止瓦斯爆炸的重點(diǎn)在于控制前2個(gè)條件。由于瓦斯一直伴隨著煤礦的生產(chǎn),控制引爆火源就成為防止瓦斯爆炸的重中之重。
2 火花誘因分析
煤礦井下能引爆瓦斯的火源主要有:電氣火花、爆破火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。據(jù)對(duì)361次一次死亡3人以上的瓦斯事故引爆火源的分析結(jié)果表明:電氣火花引爆的為150次,占總次數(shù)的41.55%;爆破火花引爆的為108次,占總次數(shù)的29.92%;摩擦火花引爆的為31次,占總次數(shù)的8.59%;吸煙明火引爆的為7次,占總次數(shù)的1.94%;靜電火花、煤炭自燃等其他火源引爆的為65次,占總次數(shù)的18.0%[3]。
2.1 電氣火花誘因[4-5]
1)電氣設(shè)備不具備防爆性能。因煤礦井下運(yùn)行環(huán)境惡劣,造成電氣設(shè)備絕緣降低、破壞、短路、漏電等,產(chǎn)生電氣火花,引起煤礦井下瓦斯爆炸。
2005年2月15日,云南曲靖富源縣竹園鎮(zhèn)上則勒村煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故,死亡27人。該礦采用非防爆鼓風(fēng)機(jī)且用編織袋作為風(fēng)筒向作業(yè)地點(diǎn)供風(fēng),明刀閘、明接頭、明插座及使用煤礦井下禁止使用的照明線向鼓風(fēng)機(jī)和井下非防爆潛水泵供電,井下電工操作潛水泵過(guò)程中產(chǎn)生電火花引爆瓦斯。
2)電氣設(shè)備使用中維護(hù)不到位,維修時(shí)損壞防爆性能,嚴(yán)重老化,超期服役等,降低了電氣設(shè)備的安全可靠性、運(yùn)行可靠性,造成電氣設(shè)備防爆性能的缺失。
據(jù)中國(guó)工程院和煤炭信息總院聯(lián)合撰寫的《我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)、差距和對(duì)策》的課題報(bào)告分析,目前中國(guó)礦井的原有安全設(shè)施嚴(yán)重老化,不少設(shè)備超期服役。煤礦不能進(jìn)行足額安全投入,不但新設(shè)備無(wú)法補(bǔ)充,原有設(shè)備的維護(hù)、維修也被省略,或維護(hù)、維修后設(shè)備防爆性能未進(jìn)行有效驗(yàn)證。加之我國(guó)目前尚無(wú)在用電氣設(shè)備的維護(hù)、檢修、報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn),缺乏相應(yīng)的基礎(chǔ)研究,對(duì)在用電氣設(shè)備的安全可靠性、運(yùn)行可靠性的判定缺乏技術(shù)依據(jù),埋下了不安全隱患。
3)礦井電氣作業(yè)不遵守安全操作規(guī)程,如煤礦在未做好相關(guān)安全措施情況下,擅自停、送電,或明電下井、電工帶電安裝電氣設(shè)備,或井下作業(yè)工人擅自打開礦燈燈罩、不安全使用照明燈具等人員行為過(guò)失和管理缺陷,均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生電氣火花,引發(fā)瓦斯爆炸事故。
2000年9月27日,貴州省水城礦務(wù)局木沖溝煤礦發(fā)生特別重大瓦斯煤塵爆炸事故,死亡162人,事故的原因是巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛冗^(guò)高,現(xiàn)場(chǎng)人員違章拆卸礦燈引起火花,造成瓦斯爆炸。2002年6月20日,黑龍江省雞西礦務(wù)局城子河煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故,死亡115人,對(duì)局部通風(fēng)機(jī)停電停風(fēng)管理不嚴(yán)是釀成這起事故的直接原因。2003年5月13日,安徽省淮北礦業(yè)集團(tuán)公司蘆嶺煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故,死亡86人,其主要原因是工人維修電器開關(guān)時(shí)帶電作業(yè)產(chǎn)生火花引起瓦斯爆炸。
4)電氣設(shè)備選型、配置不合理,超負(fù)荷使用,防爆類型的級(jí)別、組別選擇不符合相應(yīng)場(chǎng)所及使用條件的要求,產(chǎn)生電氣火花或電氣爆炸誘發(fā)煤礦瓦斯爆炸事故。
2004年3月1日,山西省某煤礦爆炸,死亡28人。事故當(dāng)日,該煤礦市電大電網(wǎng)限電停電,使用1臺(tái)90 kW的發(fā)電機(jī)發(fā)電,由于該發(fā)電機(jī)容量小,只能帶動(dòng)主通風(fēng)機(jī),其他生產(chǎn)用電供應(yīng)不上,通風(fēng)不暢,造成局部瓦斯積聚,引發(fā)瓦斯爆炸。2005年,國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局與科技部共同組織對(duì)45戶重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象中瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重和存在重大隱患礦井開展了安全技術(shù)“會(huì)診”,其中就發(fā)現(xiàn)存在未按相應(yīng)場(chǎng)所及使用條件的要求,對(duì)礦用一般型、礦用特殊型、礦用增安型、鑄鐵防爆外殼等防爆電器進(jìn)行正確的選型使用;局部通風(fēng)機(jī)技術(shù)參數(shù)與實(shí)際使用工況不匹配,工作面風(fēng)量不能有效排放瓦斯等問題。