煤礦事故頻繁發(fā)生的原因是多方面的，其中一個主要的原因是安全基礎不實，部分應該被淘汰的設備還一直在使用，煤礦重點攻關(guān)課題的研究速度緩慢，先進技術(shù)的推廣力度不夠。

     煤礦井下部分設備的現(xiàn)狀與思考

     一、井下局部通風機

     目前，我國煤礦用局部通風機生產(chǎn)企業(yè)90家，主要分布在重慶、山東、山西、河南、江蘇、湖南、江西等19個省(區(qū)、市)。技術(shù)力量、設備條件、管理水平、執(zhí)行標準狀況和經(jīng)營思路各不相同，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)性能差異較大。產(chǎn)品質(zhì)量、性能指標和技術(shù)水平不容樂觀。

     1.JBT、YBT系列單級軸流式局部通風機是我國20世紀50、60年代引進前蘇聯(lián)的產(chǎn)品，體積小、價格低，但噪音大，全壓效率低，風壓偏低。其全壓效率約60%～73%左右，噪聲103～111dB(A),有的甚至達到l27dB(A)。風機效率低，造成了能源的嚴重浪費。噪聲主要集中在中、高頻率范圍，刺耳的尖叫聲嚴重影響了工人的正常作業(yè)和身心健康，并且掩蓋了一定距離內(nèi)行車聲、機械運轉(zhuǎn)聲和信號電鈴聲，易引起傷亡事故。

     近兩年，個別企業(yè)與高�；蚩蒲性核�合作，對YBT產(chǎn)品進行了技術(shù)改造，在小型號上改善了風機葉型和加裝了消音器，取得了較好的效果。但大部分產(chǎn)品不符合現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境的要求，屬于應該被淘汰的產(chǎn)品。

     2. 斜流式(也稱：昆流式)局部通風機是20世紀90年代初期發(fā)展起來的新型 風機，具有空氣軸向流動、高效運行區(qū)域?qū)�、噪音小等�?yōu)點。但風壓偏低，在效率指標上形同虛設，生產(chǎn)工藝、技術(shù)還不成熟，目前國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)約有4家，規(guī)格型號和使用量較少，未形成批量和系列化生產(chǎn)。

     3. 對旋式局部通風機是20世紀80年代末、90年代初研制并迅速發(fā)展、推廣 的一種局部通風機。目前機號有No4.0至No10.0等；裝機功率有1.lkW×2至75kW×2等；工作方式有壓入式、抽出式和壓抽式等；葉片材料有鋼葉、銅葉片、鋁合金鑄造葉片和塑料葉片等。

     對旋式局部通風機一般由容量相同的隔爆電動機驅(qū)動，兩個風葉輪采用不同的葉片數(shù)，一級葉輪的葉片安裝角大于二級葉輪的葉片安裝角。二級葉片還兼?zhèn)淦胀ㄝS流式風機中的靜葉功能。測試證明：對旋式局部通風機的通風效率比前置靜葉型兩級普通軸流式通風機高約8%～10%, 比后置靜葉型高約4%～5%；具備良好的逆風性能，逆向風量可達60%～70%。

     目前，對旋式局部通風機均采用了外包復式消聲器結(jié)構(gòu)，有效地降低了噪 聲。實驗證明：噪聲頻率越高，吸聲系數(shù)越高。在125Hz～500Hz時，吸聲系數(shù)只 有0.3～0.5左右，在1000Hz以上吸聲系數(shù)可達0.8以上,4000Hz時可達0.95。

     近年來，部分高校和科研院所對礦用通風機技術(shù)進行了深入的研究，先進的理論、計算方法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等得到較好地應用，促進了礦用通風機產(chǎn)品行業(yè)技術(shù)水平的提高。

     4. 小型煤礦用抽出式軸流通風機產(chǎn)品的質(zhì)量狀況。20世紀80年代末、90年代初，新疆煤炭工業(yè)學校和山西省運城地區(qū)礦山節(jié)能防爆風機廠分別推出了外 置電動機型和內(nèi)置電動機型小主扇，在小型煤礦很快得到推廣、應用，并迅速發(fā)展成型號、規(guī)格齊全的系列產(chǎn)品。

     電動機內(nèi)置型小主扇為目前常用的一種機型，電動機安裝在隔流腔內(nèi)，與流道內(nèi)的氣流完全隔離，并有孔道與大氣相通,以保證隔流腔中的電動機在新鮮風流中啟動和運行。小主扇動葉輪大部分安裝在通風機出氣口側(cè)(即葉輪后置式), 結(jié)構(gòu)較為合理,隔流腔處于流道中氣流的負壓區(qū)域,對小主扇安全性有利,也便于調(diào)整葉片安裝角度。

     目前,我國小主扇生產(chǎn)企業(yè)約40家。近年來，部分國內(nèi)高校和科研院所對小主扇進行了較為深入的研究，在通風機涉及和提高產(chǎn)品性能方面取得了較大的進展。新的涉及理論、設計方法及加工方式被部分企業(yè)接受和應用，小主扇風量、壓力及效率有明顯提高。

     二、井下輕合金材料

     由于輕合金材料質(zhì)量輕、塑性好，經(jīng)過適當?shù)墓に囂幚砗�，能達到很高的強度，而且有機械加工容易，耐腐蝕等優(yōu)良特性。所以,隨著科學技術(shù)的進步和煤礦生產(chǎn)機械化程度的提高，輕合金材料在礦井中的應用越來越廣泛，如煤礦井下支柱、提升、通風設備及攜帶式儀表、工具等。但輕合金材料與其他鋼質(zhì)材料沖擊摩擦產(chǎn)生火花，很容易點燃可燃性氣體，引起爆炸事故。如1986年9月28日,徐州礦務局龐莊煤礦-370m水平的718掘進面，因相裝機鋼絲摩擦產(chǎn)生火花引起煤塵爆炸事故，死亡26人,重傷2人,殃及巷道1509米。l987年12月,安徽省某礦角聯(lián)巷道中發(fā)生一起特大爆炸事故,死亡45人,重傷4人,輕傷6人,經(jīng)濟損失199萬元。其原因是小絞車運行時,手閘和繩輪之間摩擦火花引起沼氣爆炸。國外輕合金材料摩擦、沖擊產(chǎn)生火花引燃沼氣爆炸事故也比較多。如1950年,英國諾克切斯礦用鋁合金外殼的煤電鉆掉到鋼支架上引起沼氣爆炸。爆炸危險環(huán)境中機械摩擦火花的危險性已引起煤礦安全部門的高度重視。

     世界上許多國家，如英國、德國、前蘇聯(lián)、日本、波蘭、捷克等，很早就對機械摩擦火花及輕合金在礦井中應用的安全性進行了較系統(tǒng)的研究，并建立了相應的試驗裝置，制定了檢驗規(guī)則。美國主要研究采煤機截隔火花安全性及預防措 施，Ralla冶金研究中心的D.H.Desy 等人設計建造了模擬通風機葉片與機殼摩擦火花工況,對金屬材料火花點燃沼氣的安全性進行研究。在20世紀80年代初對輕合金摩擦火花的研究,重點是對煤礦井下常用的輕合金,并建立了先進的實驗室,制定了JISC-0901 標準和JISM-7002通用規(guī)則。

     20世紀80年代中期,我國也開始對金屬材料摩擦火花安全性方面的研究。當時建立的高速沖擊、自由落錘沖擊和旋轉(zhuǎn)摩擦3個試驗裝置和相應的檢測 、控制系統(tǒng),是目前國內(nèi)惟一的金屬材料摩擦火花安全性研究和試驗檢測系統(tǒng)。

     國外井下礦用工具 、設備材料基本都作摩擦火花試驗,國內(nèi)一般只注重設 備用材料作火花試驗,在工具用材料的火花試驗方面沒有建立相應的實驗及標 準。隨著我國煤礦開采深度的加大,開采強度的不斷增強,井下工作的危險性越來越大,對井下火源的控制力度也必須增強,對材料摩擦火花的研究和實驗也應更加深入。

　　瓦斯及突出災害的研究

     一、瓦斯災害

     煤礦瓦斯事故發(fā)生的原因是多方面的，影響因素眾多。有的原因具有潛在 性、突發(fā)性，而事故本身具有破壞性和災難性。但煤礦瓦斯災害事故的發(fā)生也有其一般的規(guī)律，只有掌握了災害發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律性，才能有效地避免事故的發(fā)生和發(fā)展。煤礦災害事故發(fā)生的原因，除了與礦井本身的自然條件、開采工藝、管理水平、安全意識及員工素質(zhì)等有很大關(guān)系外，技術(shù)裝備水平仍然是極為關(guān)鍵的因素。煤礦井下工作場所是動態(tài)變化的，影響災害發(fā)生的因素也是變化的。現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)僅僅是監(jiān)測部分安全參數(shù)，不能做到實時預測分析和監(jiān)控，難以預先得知瓦斯災害事故可能發(fā)生的地點及波及區(qū)間，也難以預先制定和執(zhí)行有效預防災害的措施，使得瓦斯災害事故難以顯著下降，災害危害程度難以有效控制，災害事故原因難以調(diào)查清楚。

     我國所有煤礦均為瓦斯礦井。大中型煤礦中，高瓦斯礦井占20.34%, 瓦斯突出礦井占19.77%。小型煤礦中，高瓦斯礦井占15%左右。隨著開采深度的不斷增加，機械化程度的不斷提高，開采強度的不斷增強，瓦斯涌出量還會進一步增大，瓦斯災害的治理越來越成為煤礦災害防治的重點。

     傳統(tǒng)的礦井瓦斯管理主要是由管理人員憑主觀意識和經(jīng)驗進行工作。這種 管理模式，由于受管理人員的知識 、經(jīng)驗和責任心的限制，很難適應礦井瓦斯災害事故的復雜多變條件，這也是瓦斯災害事故多發(fā)的原因之一。實現(xiàn)現(xiàn)代化管理，用科學方法管理礦井瓦斯，應建立礦井瓦斯災害事故數(shù)據(jù)庫、知識庫和專家系統(tǒng)，對礦井瓦斯災害進行科學預測，以便掌握礦井瓦斯動態(tài)，正確識別和評價瓦斯事故災情，及時提出抗災對策。

     我國在瓦斯防治方面提出：加強煤礦瓦斯的基礎理論研究，掌握瓦斯災害 事故發(fā)生的機理及其演化過程，在瓦斯防災、抗災和救災的理論和技術(shù)難題上取得巨大突破，為煤礦瓦斯治理的全面好轉(zhuǎn)提供理論和技術(shù)基礎；建立和健全完善的煤礦安全科技創(chuàng)新體系和科技服務體系，研究礦井瓦斯事故發(fā)生、救災的有效技術(shù)，并制定科技成果的推廣和轉(zhuǎn)化機制；建立和健全完善的煤礦安全監(jiān)察技術(shù)支撐體系，借鑒外國的經(jīng)驗，在各省內(nèi)部實現(xiàn)監(jiān)察聯(lián)網(wǎng)。監(jiān)察人員每次執(zhí)法都現(xiàn)場無線上網(wǎng)，并存入省局服務器，便于全省統(tǒng)一調(diào)度和指揮監(jiān)察。

     二、煤與瓦斯突出災害

     隨著我國煤礦開采深度的加大，開采強度的不斷增強，煤與瓦斯突出的危險性也在增加，突出危險區(qū)域也在擴大，部分原無突出危險的煤礦也開始出現(xiàn)突出現(xiàn)象，部分未劃分為突出礦井的煤礦也不得不按突出煤礦管理。我國煤與瓦斯突出危險礦井數(shù)目和突出強度、頻度 將隨著開采深度的延深、開采強度的增大而逐漸增多，危險性隨煤層厚度的增大而增大。

     研究和統(tǒng)計表明，突出煤層中真正具有突出危險的區(qū)域只占煤層總面積的 20%～30%。突出危險預測預報的最大意義在于找出和劃分煤層突出危險性區(qū)域，節(jié)省防突費用，使防治措施更據(jù)針對性。我國從20世紀70年代開始研究煤層突出危險性區(qū)域預測，國家“七五”期間重點研究了綜合指標預測技術(shù)。按照我國目前的開采速度和進度，煤與瓦斯突出將是煤炭行業(yè)將要面臨的一個重大課題。如何有效地預防和控制突出，也將是下一步減少煤礦事故的一項重要內(nèi)容。國家應該在此領(lǐng)域投入充足的力量去研究相關(guān)理論，并開發(fā)有效產(chǎn)品，在這種危險來臨之前，找出解決問題的有效辦法和手段。

     粉塵災害的研究

     目前，煤礦井下勞動條件差、塵毒 危害嚴重的局面尚未根本扭轉(zhuǎn)，煤塵爆炸事故不斷發(fā)生，塵肺病人逐年增加，嚴重危害工人生命健康，直接影響安全生產(chǎn)。

     一、煤塵爆炸

     我國多數(shù)煤礦所產(chǎn)生的粉塵具有爆炸性。據(jù)統(tǒng)計，我國國有煤礦中90%的礦井的煤塵具有爆炸的危險。
對單一煤塵來說，其爆炸下限濃度為30mg/m3～50mg/m3, 上限濃度為1000mg /m3～2000 mg/m3 時，爆炸力最強的濃度為300g/m3～500g/m3時。煤塵爆炸的引爆溫度一般為650℃～990℃。粒度越小，單位煤塵質(zhì)量的表面積越大，越容易產(chǎn)生爆炸。發(fā)生爆炸時，粒度小于1mm的煤塵都能參與爆炸，但爆炸的主體是小于75μm的煤塵。井下空氣中如果有沼氣和煤塵同時存在，能增加沼氣、煤塵爆炸的危險性，并能相互降低各自爆炸的下限濃度。當存在有沼氣，且濃度達到 3.5%時，空氣中的煤塵濃度只要達到6.lg/m3時，就可能發(fā)生爆炸。正常空氣中的氧含量為20.9%, 在井下作業(yè)環(huán)境空氣中由于其他氣體的混合，氧含量降低，則影響煤塵的著火溫度，使著火溫度升高，當氧含量低于17%時，煤塵就不會發(fā)生爆炸。

     煤塵爆炸可放出大量熱能，爆炸火焰溫度可高達2000℃甚至更高，產(chǎn)生破壞性很強的高溫。在發(fā)生爆炸的地點，可能連續(xù)發(fā)生第二次爆炸，造成更大的災 害。煤塵爆炸時，爆源l0m～30m內(nèi)的破壞程度較輕，即爆源附近的破壞力較弱，離爆源較遠處爆炸壓力較高，破壞力強。煤塵爆炸傳播時，沖擊波傳播的速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣�。這樣，巷道中沉積的煤塵先被沖擊波揚起，隨即被到達的火焰點燃發(fā)生爆炸，且不斷向遠處蔓延。煤塵爆炸氣體中含有大量CO和CO2爆炸區(qū)空氣中CO的含量可高達8%, 這是造成人員死亡的主要原因之瓦斯煤塵爆炸的控制技術(shù)分為預防爆炸發(fā)生技術(shù)和抑制爆炸傳播技術(shù)兩個方面。預防爆炸發(fā)生的方法主要是采取措施控制瓦斯積聚、煤塵的產(chǎn)生或飛揚以及火源的產(chǎn)生：抑制瓦斯煤塵爆炸傳播的方法主要是采取措施將已發(fā)生的瓦斯煤塵爆炸限制在一定區(qū)域，盡量控制災害損失。其措施主要是設置被動式隔爆裝置和自動抑爆裝置。被動式隔爆裝置是借助于爆炸沖擊波的作用來噴灑消焰劑，而本身無噴灑動力源：自動抑爆裝置是利用傳感器探測爆炸信號，觸發(fā)自帶的動力源噴灑消焰劑，形成抑制帶。

     被動式隔爆裝置最早采用撒布巖粉和設置普通巖粉棚，雖然防止爆炸傳播 效果較好，但巖粉暴露在潮濕空氣中，極易受潮而失去消焰劑功效，且頻繁更換 巖粉的工作量較大，因此我國煤礦現(xiàn)在幾乎已不采用這兩種方法。但國外仍有些國家還普遍使用。在20世紀90年代，煤科總院重慶分院開發(fā)的隔爆水槽(脆 性) 和隔爆水袋，以水作為消焰劑，方便了煤礦安裝和使用，在全國得到了廣泛推廣應用，其中隔爆水袋的使用最為普遍。

     礦井瓦斯煤塵爆炸災害絕大多數(shù)是由于局部瓦斯燃燒或爆炸引起沉積煤塵 飛揚參與爆炸傳播造成的，因此，在爆炸初期的抑制相當重要。

     二、煤礦塵肺

     煤礦塵肺有3種：砂肺，即長期吸入游歷SO2含量較高的巖塵，所發(fā)生的塵肺，其發(fā)病工齡較短，砂肺病變的進展較快，掘進工砂肺的患病率較高；煤肺，即長期在高濃度的煤塵環(huán)境里工作，所發(fā)生的塵肺，其發(fā)病、患病率都很低，發(fā)病工齡一般較長，塵肺病變的進展緩慢，發(fā)展成為嚴重三期者為數(shù)極少，該病主要發(fā)生在采煤工作面的工人中；煤砂肺，即長期接觸兩種粉塵的工人所患上的坐肺，該病主要發(fā)生在既進行掘進、又從事采煤的工人中。

     塵肺患病除與粉塵的性質(zhì)有關(guān)外，還與粉塵的濃度直接相關(guān)。工作面的粉塵濃度越高，吸入并沉積到肺內(nèi)的粉塵量也越大，掌握工人工作環(huán)境的粉塵濃度及工人接塵時間，可以大致估算接塵工人肺內(nèi)的粉塵沉積量。5Og煤塵在肺內(nèi)可能會導致塵肺，12g巖坐在肺內(nèi)足以形成較嚴重的砂肺病變。

     據(jù)衛(wèi)生部統(tǒng)計，2002年底，中國塵肺病累計病例達到萬人，其中仍然存活者 44萬多人。2002年，全國共報塵肺病患者12448例，其中煤礦系統(tǒng)的塵肺病例占 47.6%(僅為原國有重點煤礦病例數(shù)，不包括地方煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦)。每年塵肺病造成的直接經(jīng)濟損失達80億元人民幣。2003年，全國產(chǎn)煤17.4億噸，其中地方煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦占9億噸，占一半多。專家認為，全國估計有120多萬塵肺病患者，這意味著每1000個中國人中就有一個塵肺病患者。

     隨著國家改革開放的深入，國際上通行的職業(yè)健康體系也逐步在我國得到 推廣。職業(yè)病的危害也日益被廣大從業(yè)者、社會、政府所重視。在各個工作現(xiàn)場都采用了減少粉塵產(chǎn)生、降塵、排塵、 除塵、個體防塵等措施，相信我國煤礦塵肺病患者會越來越少。

來源：安科院