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(chǔ)不實，部分應(yīng)該被淘汰的設(shè)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(jìn)技術(shù)的推廣力度不夠。

     煤礦井下部分設(shè)備的現(xiàn)狀與思考

     一、井下局部通風(fēng)機

     目前，我國煤礦用局部通風(fēng)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(shè)備條件、管理水平、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)和技術(shù)水平不容樂觀。

     1.JBT、YBT系列單級軸流式局部通風(fēng)機是我國20世紀(jì)50、60年代引進(jìn)前蘇聯(lián)的產(chǎn)品，體積小、價格低，但噪音大，全壓效率低，風(fēng)壓偏低。其全壓效率約60%～73%左右，噪聲103～111dB(A),有的甚至達(dá)到l27dB(A)。風(fēng)機效率低，造成了能源的嚴(yán)重浪費。噪聲主要集中在中、高頻率范圍，刺耳的尖叫聲嚴(yán)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(jìn)行了技術(shù)改造，在小型號上改善了風(fēng)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(yīng)該被淘汰的產(chǎn)品。

     2. 斜流式(也稱：昆流式)局部通風(fēng)機是20世紀(jì)90年代初期發(fā)展起來的新型 風(fēng)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(fēng)壓偏低，在效率指標(biāo)上形同虛設(shè)，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(fēng)機是20世紀(jì)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(fēng)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(fēng)機一般由容量相同的隔爆電動機驅(qū)動，兩個風(fēng)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(fēng)機中的靜葉功能。測試證明：對旋式局部通風(fēng)機的通風(fēng)效率比前置靜葉型兩級普通軸流式通風(fēng)機高約8%～10%, 比后置靜葉型高約4%～5%；具備良好的逆風(fēng)性能，逆向風(fēng)量可達(dá)60%～70%。

     目前，對旋式局部通風(fēng)機均采用了外包復(fù)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(dá)0.8以上,4000Hz時可達(dá)0.95。

     近年來，部分高校和科研院所對礦用通風(fēng)機技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，先進(jìn)的理論、計算方法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等得到較好地應(yīng)用，促進(jìn)了礦用通風(fēng)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(fēng)機產(chǎn)品的質(zhì)量狀況。20世紀(jì)80年代末、90年代初，新疆煤炭工業(yè)學(xué)校和山西省運城地區(qū)礦山節(jié)能防爆風(fēng)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(yīng)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(fēng)流中啟動和運行。小主扇動葉輪大部分安裝在通風(fēng)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(fù)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(jìn)行了較為深入的研究，在通風(fēng)機涉及和提高產(chǎn)品性能方面取得了較大的進(jìn)展。新的涉及理論、設(shè)計方法及加工方式被部分企業(yè)接受和應(yīng)用，小主扇風(fēng)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(dāng)?shù)墓に囂幚砗螅�能達(dá)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(xué)技術(shù)的進(jìn)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(yīng)用越來越廣泛，如煤礦井下支柱、提升、通風(fēng)設(shè)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(wù)局龐莊煤礦-370m水平的718掘進(jìn)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(yīng)用的安全性進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，并建立了相應(yīng)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(yù)防措 施，Ralla冶金研究中心的D.H.Desy 等人設(shè)計建造了模擬通風(fēng)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(jìn)行研究。在20世紀(jì)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(jìn)的實驗室,制定了JISC-0901 標(biāo)準(zhǔn)和JISM-7002通用規(guī)則。

     20世紀(jì)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(dāng)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(yīng)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(shè)備材料基本都作摩擦火花試驗,國內(nèi)一般只注重設(shè) 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(yīng)的實驗及標(biāo) 準(zhǔn)。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(yīng)更加深入。

　　瓦斯及突出災(zāi)害的研究

     一、瓦斯災(zāi)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(zāi)難性。但煤礦瓦斯災(zāi)害事故的發(fā)生也有其一般的規(guī)律，只有掌握了災(zāi)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(zāi)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(zāi)害發(fā)生的因素也是變化的�，F(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(yù)測分析和監(jiān)控，難以預(yù)先得知瓦斯災(zāi)害事故可能發(fā)生的地點及波及區(qū)間，也難以預(yù)先制定和執(zhí)行有效預(yù)防災(zāi)害的措施，使得瓦斯災(zāi)害事故難以顯著下降，災(zāi)害危害程度難以有效控制，災(zāi)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(jìn)一步增大，瓦斯災(zāi)害的治理越來越成為煤礦災(zāi)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(jìn)行工作。這種 管理模式，由于受管理人員的知識 、經(jīng)驗和責(zé)任心的限制，很難適應(yīng)礦井瓦斯災(zāi)害事故的復(fù)雜多變條件，這也是瓦斯災(zāi)害事故多發(fā)的原因之一。實現(xiàn)現(xiàn)代化管理，用科學(xué)方法管理礦井瓦斯，應(yīng)建立礦井瓦斯災(zāi)害事故數(shù)據(jù)庫、知識庫和專家系統(tǒng)，對礦井瓦斯災(zāi)害進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，以便掌握礦井瓦斯動態(tài)，正確識別和評價瓦斯事故災(zāi)情，及時提出抗災(zāi)對策。

     我國在瓦斯防治方面提出：加強煤礦瓦斯的基礎(chǔ)理論研究，掌握瓦斯災(zāi)害 事故發(fā)生的機理及其演化過程，在瓦斯防災(zāi)、抗災(zāi)和救災(zāi)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(chǔ)；建立和健全完善的煤礦安全科技創(chuàng)新體系和科技服務(wù)體系，研究礦井瓦斯事故發(fā)生、救災(zāi)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(wù)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(zāi)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?dāng)?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(yù)測預(yù)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(jì)70年代開始研究煤層突出危險性區(qū)域預(yù)測，國家“七五”期間重點研究了綜合指標(biāo)預(yù)測技術(shù)。按照我國目前的開采速度和進(jìn)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(yù)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(yīng)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(zāi)害的研究

     目前，煤礦井下勞動條件差、塵毒 危害嚴(yán)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(yán)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(dāng)存在有沼氣，且濃度達(dá)到 3.5%時，空氣中的煤塵濃度只要達(dá)到6.lg/m3時，就可能發(fā)生爆炸。正�？諝庵械难鹾�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(dāng)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(dá)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(zāi) 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(yuǎn)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(dá)的火焰點燃發(fā)生爆炸，且不斷向遠(yuǎn)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(dá)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(yù)防爆炸發(fā)生技術(shù)和抑制爆炸傳播技術(shù)兩個方面。預(yù)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(zāi)害損失。其措施主要是設(shè)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(shè)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(jì)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(yīng)用，其中隔爆水袋的使用最為普遍。

     礦井瓦斯煤塵爆炸災(zāi)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(dāng)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(jìn)展較快，掘進(jìn)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(jìn)展緩慢，發(fā)展成為嚴(yán)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(jìn)行掘進(jìn)、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(dǎo)致塵肺，12g巖坐在肺內(nèi)足以形成較嚴(yán)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(dá)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(dá)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(rèn)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