煤矿重特大瓦斯突出事故宏观特征研究

曹家琳，崔永国

(1. 华北科技学院 管理学院，北京 东燕郊 065201；2. 华北科技学院 安全培训部，北京 东燕郊 065201)

煤矿重特大瓦斯突出事故宏观特征研究

曹家琳1，崔永国2

(1. 华北科技学院 管理学院，北京 东燕郊 065201；2. 华北科技学院 安全培训部，北京 东燕郊 065201)

为得到瓦斯突出事故发生的一般规律，减少重特大瓦斯突出事故的发生，统计分析了95起重大及特别重大煤与瓦斯突出事故的时间特征、空间特征及事故矿井基本特征，研究结果表明：煤矿监管部门应重点监管湖南、贵州、河南、重庆、四川等省市的煤矿安全工作，将防突工作的重点放在小型矿井和乡镇煤矿，同时要采取相关措施严禁非法违法组织生产；煤矿企业应重点加强春节前后、早班和中班时间段，煤巷掘进面、石门揭煤面和采煤面的防突管理，非突出矿井也应加强突出预警和预控工作。研究结论为从宏观上采取措施预防煤与瓦斯突出事故提供了参考依据。

煤与瓦斯突出；宏观特征；瓦斯等级；作业地点

Abstract: To obtain the general characteristics of coal and gas outburst accidents and reduce the frequency of major gas outburst accidents, statistical analysis of the 95 major coal and gas outburst accidents is conducted from the aspects of time characteristics, space characteristics and the basic characteristics of the coal mines. The results show that the coal mine regulatory authorities should focus on the safety management of coal mines in Hunan, Guizhou, Henan, Chongqing and Sichuan province, should focus on the gas outburst prevention of the small mines and the village and township coal mines, and should take relevant measures to forbidden the illegal organization of production; coal mines should focus on strengthening the gas outburst prevention management in the period of before and after the Spring Festival, in the time of morning shift and swing shift, and in the workplace of coal heading face, rock cross-cut coal caving face, and coal mining face; the non-outburst mines should also strengthen the early warning and pre-control work for gas outburst prevention. The conclusion provides a reference for coal and gas outburst accident prevention from taking macro measures.

Keywords:coal and gas outburst; macroscopic characteristics; methane classification; workplace

0 引言

在国内煤矿安全生产形势不断好转的情况下，重特大煤与瓦斯突出事故仍时有发生。自2014年1月以来我国煤矿就发生了6起重大及特别重大煤与瓦斯突出事故，共造成70人死亡[1]。可见完全杜绝瓦斯突出事故的发生在短时期内是很难完成的目标，我国《安全生产“十三五”规划》[2]也指出要“遏制重特大事故频发势头”，所以重大及特别重大瓦斯突出事故仍是煤矿企业防治的重点。因此本文主要研究重特大瓦斯突出事故发生的一般特征规律，为进行事故预测预防及安全决策提供参考依据。

通过查询国家安全生产监督管理总局网站事故调查报告及《中国煤矿事故暨专家点评集》[3]，选取了资料中1960年以来发生的95起重大及特别重大煤与瓦斯突出事故为研究对象，从时间特征、空间特征、事故矿井基本特征等角度分析事故发生的宏观特征规律，从而找到重特大瓦斯突出事故发生的规律和趋势，指导预防对策的制定。表1为1960年以来发生的重特大煤与瓦斯突出事故简表。

表1 1960～2017年重特大瓦斯突出事故简表

1 瓦斯突出事故时间特征分析

由于1960年至1999年的事故只是该时间段发生的所有重大及特别重大煤与瓦斯突出事故中的一部分，而2000年以来的事故是该时间段发生的全部重大及特别重大煤与瓦斯突出事故，所以在年份上不能进行比较事故起数和死亡人数。主要从月份和倒班时间统计事故发生比例和平均单次死亡人数，找出事故随时间变化的规律。其中平均单次死亡人数=总死亡人数/事故起数。

1.1 随月份变化规律

1月至12月重特大煤与瓦斯突出事故发生比例和平均单次死亡人数统计结果见图1。

图1 各月份发生的煤与瓦斯突出事故比例及平均单次死亡人数

由图1可知，从1月到12月均有可能发生重特大煤与瓦斯突出事故，但主要集中在1月、3月和12月，发生煤与瓦斯突出事故的比例分别占样本事故的11.6%、12.6%、12.6%，而2月和6月发生重特大煤与瓦斯突出事故的频率较低。11月份发生瓦斯突出事故造成的单次死亡人数最高，平均每发生一次重大或特别重大煤与瓦斯突出事故，会造成39人死亡，其次是5月和7月，平均单次死亡人数分别为29人、24人。

其主要原因可能是1月和12月接近春节假期，且煤矿为了完成年度目标，加快工作进度，安全防范措施可能跟不上生产进度，且工人为了回家过年，安全意识淡化，出现了不安全动作和不安全物态，若不能及时加以控制则很容易造成事故的发生。3月份是春节过后，工人刚返回工作岗位，安全意识相对薄弱，安全防范措施不到位，也是事故的高发期。因此需要在春节前后加强安全管理工作，重点监察和防范安全隐患，强化工人的安全意识，减少或避免事故的发生。2月份正值春节放假，部分煤矿停产或减产，事故发生概率相对较低。6月份是全国安全生产月，全国各地重视安全生产，把安全工作摆在第一位，并采取有效措施加以控制，使得事故发生可能性降低。11月份农民工秋收完毕，回到工作岗位的人较多，且煤矿接近年底生产任务加重，岗位上安排的工人相对较多，一旦发生事故将造成大量人员伤亡。所以无论何时都要严格按照规定布置工作面和配备作业人员，严禁超员超量生产。

1.2 随班次变化规律

我国煤矿普遍采用早中晚三班倒的方式作业，早班指上班时间从8 ∶00到16 ∶00，中班指上班时间从16 ∶00至0 ∶0，晚班指上班时间从0 ∶00至8 ∶00。早中晚三班时间段重特大煤与瓦斯突出事故发生比例和平均单次死亡人数统计结果见图2。

图2 各班次发生的煤与瓦斯突出事故比例及平均单次死亡人数

由图2可知，早班、中班发生重特大煤与瓦斯突出事故的比例相同，各占35.8%，晚班发生突出事故的比例相对最低，占28.4%。但晚班发生的重特大煤与瓦斯突出事故造成的后果最严重，平均每发生一次重特大煤与瓦斯突出事故，可能造成22人死亡，其次是早班，而中班发生重特大煤与瓦斯突出事故造成后果的严重程度最低。

分析原因可能是早班和中班安排的采掘任务繁重，作业人员较多，发生不安全动作的可能性也较大，对煤层的扰动较大，发生事故的可能性增大。而清理维修支护等辅助性工作则大多安排在夜班，对煤层的扰动较小，发生突出事故的可能性也相对较小。但是由于晚班时间工作与人们的一般作息规律相反，工人的精神不如早班和中班好，一旦发生突出事故，安全意识和逃生能力受到影响，伤亡也可能较为严重。

2 瓦斯突出事故空间特征分析

2.1 随地域变化规律

统计样本事故矿井所在省份可知，95起煤与瓦斯突出事故主要发生在湖南、贵州、河南、重庆、四川、江西、云南、辽宁、广东、安徽、河北、黑龙江、吉林等13个省份，各个省份发生事故起数及比例统计结果见图3。

图3 各省份发生煤与瓦斯突出事故起数及比例

由图3可知，发生重特大煤与瓦斯突出事故的矿井分布较广，13个省份煤矿发生突出的事故起数不同。发生重特大煤与瓦斯突出事故起数最高的五个省份是湖南、贵州、河南、重庆、四川，分别占样本事故的24.2%、15.8%、15.8%、13.7%、7.4%。其他省份发生重特大瓦斯突出事故起数由高到低依次为江西、云南、辽宁、广东、安徽、河北、黑龙江、吉林。

由以上分析结果可知，突出矿井的分布总体呈现出南多北少、南重北轻的趋势，具有明显的区域性。这是由于湖南、贵州、重庆、四川等南方地区煤层瓦斯含量高，赋存条件复杂，瓦斯治理难度增大，导致瓦斯突出灾害严重。河南省各矿区由于主采煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高、煤质松软，突出灾害严重，致使重特大突出事故多发[4]。特别是经济较发达地区，煤炭需求量大，矿井开采时间长，开采强度大，开采深度增加较快，在深部开采条件下，煤层突出危险性大、影响因素复杂[5]。南方多数突出矿井无保护层卸压开采条件，突出煤层渗透率低，预抽瓦斯难度大、预抽瓦斯效果差[6]。因此应重点监控和督察湖南、贵州、河南、重庆、四川等省市的煤矿安全生产，采取相应措施遏制重特大煤与瓦斯突出事故的发生。

2.2 随作业地点变化规律

依据《防治煤与瓦斯突出规定》(2009)，可以将煤与瓦斯突出事故发生地点分为采煤工作面、煤巷掘进工作面、岩巷掘进工作面、石门揭煤工作面、立井揭煤工作面、斜井揭煤工作面六类。各类工作面发生煤与瓦斯突出事故起数占所有样本事故的比例见图4。

图4 各类工作面发生煤与瓦斯突出事故的比例

由图4可知，煤矿井下不同作业地点发生煤与瓦斯突出的可能性也有所不同。发生重特大煤与瓦斯突出事故最多的工作面是煤巷掘进工作面，占所有事故的49.5%；其次是石门揭煤工作面，占样本事故的28.4%；第三个是采煤工作面，占样本事故的16.8%；斜井揭煤工作面、立井揭煤工作面和岩巷掘进工作面发生重特大煤与瓦斯突出事故的次数较少，分别占样本事故的3.2%、1.1%、1.1%。

分析原因可能是煤巷掘进工作面的工作量大，且存在上山掘进工作面，由于受煤体自重影响，其发生突出的可能性远大于平巷和下山掘进工作面，随着倾角的增大，突出发生的次数越多。石门揭煤工作面发生突出的比例低于煤巷掘进工作面，主要是因为石门揭煤工作面的工作量远比煤巷掘进工作面工作量少。但石门揭煤工作面的突出危险性并不低，在12起特别重大煤与瓦斯突出事故中，50%的突出事故发生在石门揭煤工作面。采煤工作面受到采空区、运输巷、回风巷的集中应力作用，甚至在隅角处存在双重应力叠加，因此承受较高的应力，但是由于巷道长期处于暴露状态，瓦斯释放量大，虽存在支护、采煤等扰动作业，发生突出的概率却不是最高的。斜井、立井揭煤工作面的工作量更少，所以发生突出的频次也较低。岩巷掘进工作面发生煤与瓦斯突出事故是由于前期地质勘探工作不到位，导致误揭煤层，在没有有效防突措施的情况下发生突出。因此煤矿应重点加强煤巷掘进工作面、石门揭煤工作面和采煤工作面的防突管理工作，同时兼顾其他区域的防突，才能有效遏制重特大煤与瓦斯突出事故的发生。

3 事故矿井基本特征分析

根据不同的分类标准，可以将事故矿井分为不同的类别，比如按矿井规模、煤矿所有制、矿井运营合法性、矿井瓦斯等级等标准分类。根据以上矿井分类标准，统计样本事故矿井中每类矿井的事故起数和比例，可以得到事故矿井的基本特征。

3.1 不同矿井规模发生规律

根据《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215-2005)，可以将矿井规模按其设计生产能力分为大型矿井、中型矿井和小型矿井三种类型。不同规模矿井发生重特大煤与瓦斯突出事故的比例见图5。

图5 不同规模矿井发生瓦斯突出事故的比例

由图5统计结果可知，按矿井规模分类时，小型矿井发生突出事故起数所占比例最高，占所有样本的70.5%，远高于中型矿井和大型矿井，中型矿井占15.8%，大型矿井比例最低，占13.7%，说明重特大煤与瓦斯突出事故的发生仍集中在小型矿井。究其原因可能是突出矿井受自然开采条件和机械化水平限制，难以形成大型或特大型生产规模。而小型矿井煤炭产量低而生产成本高，防突的安全投入低而防突技术难度高，难以吸引高素质管理人员和引进高水平的技术装备，使得防突技术和人才难以满足煤矿安全生产的要求。人员安全意识薄弱容易产生不安全动作，技术条件达不到防突规定要求，则小型矿井较容易发生重特大煤与瓦斯突出。经统计样本事故中小型矿井的平均单次死亡人数为20人/次，而大型矿井的平均单次死亡人数达到了21人/次，说明大型矿井虽发生瓦斯突出的次数最少，由于井下生产系统相对复杂，部分矿井作业人员较多，而一旦发生突出，仍将造成大量人员伤亡。

3.2 不同煤矿所有制发生规律

根据我国常用的煤矿所有制分类方法，可以将矿井分为乡镇煤矿[7]、国有地方煤矿和国有重点煤矿[8]。各类所有制煤矿发生重特大煤与瓦斯突出事故的比例见图6。

图6 各类所有制煤矿发生瓦斯突出事故的比例

由图6统计结果可知，按煤矿所有制分类时，乡镇煤矿发生重特大煤与瓦斯突出事故所占比例最高为44.2%，其次是国有地方煤矿占34.7%，而国有重点煤矿仅占21.1%，说明我国煤矿防治煤与瓦斯突出工作的重点仍在乡镇煤矿。其主要原因可能是国有重点煤矿相对乡镇和地方煤矿而言，具有较强的资金资源保障，受到相关政策扶持，能够严格遵守相关法律法规，能够引进高水平的管理和技术人才，井型相对较大，这些优势决定了国有重点煤矿发生重特大煤与瓦斯突出事故的次数相对较少。而乡镇和地方煤矿在各方面都处于劣势，且乡镇煤矿的安全管理落后，资金投入不足，未按《防突规定》采取综合防突措施，瓦斯突出事故发生的几率普遍较高。

3.3 不同运营合法性发生规律

根据煤矿运营活动的合法性将矿井分为合法生产矿井和非法违法生产矿井[9]。非法违法生产矿井指的是证照不全、超层越界开采或拒不执行停产指令的矿井。合法生产矿井指证照齐全，依法依规组织生产的矿井。两类矿井发生重特大煤与瓦斯突出事故的比例见图7。

图7 合法和非法违法矿井发生瓦斯突出事故的比例

由图7统计结果可知，按煤矿运营活动合法性分类时，事故矿井合法生产的有57个，占所有样本矿井的62.1%。非法违法矿井有36个，占所有样本矿井的37.9%。样本事故中88.9%的非法违法矿井属于小型矿井，且非法违法生产矿井的平均单次死亡人数为23人/次，高于合法矿井的17人/次，说明非法违法生产矿井的产能相对较小但发生突出的危害却较大。非法违法生产矿井主要表现在煤矿被相关部门责令停产后，没有制定停产期间安全技术措施，也未经相关部门复工验收擅自组织生产；煤矿未取得相关证照而擅自组织生产，或超层越界开采，都违反了《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》。因此对于非法违法生产矿井应责令停产整顿，加大执法力度和隐患排查治理能力，将安全隐患遏制在萌芽状态；制定矿井防突安全生产基本条件标准和准入门槛，严禁不符合安全生产要求的矿井、证照不全的矿井组织生产活动。

3.4 不同矿井瓦斯等级发生规律

依据《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》(2012)和《煤矿安全规程》(2016)，我国矿井瓦斯等级共分为3类：高瓦斯矿井、突出矿井、低瓦斯矿井。2012年之前发生的煤与瓦斯突出事故，统计其矿井瓦斯等级时按最新标准确定。根据矿井瓦斯等级统计样本事故矿井中每类矿井发生事故的比例得到图8。

图8 不同矿井瓦斯等级发生突出事故的比例

由图8统计结果可知，按矿井瓦斯等级分类时，突出矿井发生突出比例最高，占88.4%，发生在高瓦斯矿井的煤与瓦斯突出事故有8起，发生在低瓦斯矿井的煤与瓦斯突出事故有3起，共占所有样本事故的11.6%，说明煤与瓦斯突出事故不仅发生在突出矿井，也发生在高瓦斯矿井和低瓦斯矿井。

分析原因可能是突出矿井自然开采条件复杂，开采难度较大，特别是在地质构造复杂区域。虽然政策法规规定了突出矿井应采取的防突技术措施要求，但实际执行难度大，特别是随着煤层赋存条件变化，生产工艺设施、安全高效生产要求的变化，预防突出的技术难度日趋增大[5]。另外，突出矿井进行突出危险性预测时若出现临界值选取不当、钻孔参数选取不合理等情形，即使测得的参数低于临界值，也可能出现低指标突出现象[10]。预防突出矿井发生煤与瓦斯突出事故，除了要加大防突技术研发的科技和人员投入，还要加强行业监管，严格企业防突管理，制定合理的经济和技术政策。非突出矿井也可能发生煤与瓦斯突出事故，主要原因是随着矿井向深部延深，瓦斯含量和瓦斯压力会有所上升，非突出煤层可能升级为煤与瓦斯突出煤层，而防突管理工作对低瓦斯区域的忽视可能造成瓦斯突发事件[11]，人员防突观念和认识不到位容易发出违章动作，如未及时进行突出危险性鉴定、未采取有效的综合防突措施而发生突出[12]。因此高瓦斯矿井和低瓦斯矿井应加强突出预警和预控工作。

4 结论

通过统计分析95起重大及特别重大煤与瓦斯突出事故的时间特征、空间特征及事故矿井基本特征，得到以下结论：

(1) 重特大煤与瓦斯突出事故主要发生在春节前后、早班和中班时间段。说明应重点加强对以上时间段的安全管理工作，加大安全投入，加强安全宣传教育提高员工的安全意识，减少瓦斯突出事故发生的可能性。

(2) 重特大煤与瓦斯突出事故在空间上呈现出一定的区域性。除河南省外，湖南、贵州、重庆、四川等南方地区发生重特大煤与瓦斯突出事故的频次最高, 共占事故总数的61.1%。煤矿井下发生重特大煤与瓦斯突出事故的作业地点主要集中在煤巷掘进工作面、石门揭煤工作面和采煤工作面，岩巷掘进工作面也可能因为误穿煤层而发生瓦斯突出。说明防突工作的重点应放在南方区域煤矿和煤矿的煤巷、石门和采煤面等工作区域。

(3) 小型矿井、乡镇煤矿发生重特大煤与瓦斯突出的比例较高，分别占事故总数的70.5%和44.2%；非法违法生产矿井所占比例仍较大，占37.9%；高瓦斯矿井和低瓦斯矿井也可能发生重特大瓦斯突出，占事故总数的11.6%。说明政府监管部门应重点检查小型矿井和乡镇矿井的防突工作落实情况，整顿关闭不符合安全生产条件的矿井，非突出矿井应加强突出预警和预控工作。

[1] 国家煤矿安全监察局事故查处 [EB/OL]．http://www.chinasafety.gov.cn/newpage/Channel_21382.htm，2017-06-22/2017-06-24．

[2] 中国政府网.国务院办公厅关于印发安全生产“十三五”规划的通知[EB/OL]．http://www.chinasafety.gov.cn/newpage/Contents/Channel_4109/2017/0203/282952/content_282952.htm，2017-02-03/2017-06-24．

[3] 王捷帆，李文俊．中国煤矿事故暨专家点评集(上册)[M]．北京：煤炭工业出版社，2002：1300-1431.

[4] 程远平，刘洪永，赵伟．我国煤与瓦斯突出事故现状及防治对策[J]．煤炭科学技术，2014，42(6)：15-18．

[5] 胡千庭，赵旭生．中国煤与瓦斯突出事故现状及其预防的对策建议[J]．矿业安全与环保，2012，39(5)：1-6．

[6] 杨涛，刘锦伟．2010-2015年我国煤与瓦斯突出事故发生时空分布规律研究[J]．华北科技学院学报，2016，13(6)：96-100．

[7] 国家能源局．乡镇煤矿管理条例[EB/OL]．http://www.nea.gov.cn/2013-09/26/c_132752597.htm，2013-09-26/2017-06-24．

[8] 中国煤炭信息网．我国煤矿的分类方式[EB/OL]．http://www.coalcn.com/News/Detail,1b586b50-98d8-4d0f-80fe-a4bd2fd61055.htm，2013-10-23/2017-06-24．

[9] 国家煤矿安全监察局．2014年全国煤矿事故分析报告[G]．2015．

[10] 赵旭生．“低指标突出现象”原因分析及防范对策[J]．煤矿安全，2007，38(5)：67-69．

[11] 周心权，陈国新．煤矿重大瓦斯爆炸事故致因的概率分析及启示[J]．煤炭学报，2008，33(1)：42-46．

[12] 曹家琳，傅贵．煤矿瓦斯突出事故不安全动作原因统计分析[J]．工业安全与环保，2016，42(12)：37-39．

StudyonMacroscopicCharacteristicsofMajorCoalandGasOutburstAccidentsinCoalMines

CAO Jia-lin1, CUI Yong-guo2

(1.SchoolofManagement,NorthChinaInstituteofScienceandTechnology,Yanjiao, 065201,China;2.NationalSafetyTrainingCenterofCoalMines,NorthChinaInstituteofScienceandTechnology,Yanjiao,065201,China)

TD771

A

1672-7169(2017)03-0014-06

2017-06-03

中央高校基本科研业务费资助(3142015004)

曹家琳(1987-)，女，河南淮阳人，博士，华北科技学院管理学院讲师，主要从事行为安全、安全管理及事故预防方面的研究。E-mail:CJL608@163.com