煤矿井下灾害调查与研究

二、井下轻合金材料
　　由于轻合金材料质量轻、塑性好，经过适当的工艺处理后，能达到很高的强度，而且有机械加工容易，耐腐蚀等优良特性。所以，随着科学技术的进步和煤矿生产机械化程度的提高，轻合金材料在矿井中的应用越来越广泛，如煤矿井下支柱、提升、通风设备及携带式仪表、工具等。但轻合金材料与其他钢质材料冲击摩擦产生火花，很容易点燃可燃性气体，引起爆炸事故。如1986年9月28日，徐州矿务局庞庄煤矿-370m水平的718掘进面，因耙装机钢丝摩擦产生火花引起煤尘爆炸事故，死亡26人，重伤2人，殃及巷道1509米。1987年12月，安徽省某矿角联巷道中发生一起特大爆炸事故，死亡45人，重伤4人，轻伤6人，经济损失199万元。其原因是小绞车运行时，手闸和绳轮之间摩擦火花引起沼气爆炸。国外轻合金材料摩擦、冲击产生火花引燃沼气爆炸事故也比较多。如1950年，英国诺克切斯矿用铝合金外壳的煤电钻掉到钢支架上引起沼气爆炸。爆炸危险环境中机械摩擦火花的危险性已引起煤矿安全部门的高度重视。
　　世界上许多国家，如英国、德国、前苏联、日本、波兰、捷克等，很早就对机械摩擦火花及轻合金在矿井中应用的安全性进行了较系统的研究，并建立了相应的试验装置，制定了检验规则。美国主要研究采煤机截隔火花安全性及预防措施，Ralla冶金研究中心的D.H.Desy等人设计建造了模拟通风机叶片与机壳摩擦火花工况，对金属材料火花点燃沼气的安全性进行研究。在20世纪80年代初对轻合金摩擦火花的研究，重点是对煤矿井下常用的轻合金，并建立了先进的实验室，制定了JISC-0901标准和JISM-7002通用规则。
　　20世纪80年代中期，我国也开始对金属材料摩擦火花安全性方面的研究。当时建立的高速冲击、自由落锤冲击和旋转摩擦3个试验装置和相应的检测、控制系统，是目前国内惟一的金属材料摩擦火花安全性研究和试验检测系统。
　　国外井下矿用工具、设备材料基本都作摩擦火花试验，国内一般只注重设备用材料作火花试验，在工具用材料的火花试验方面没有建立相应的实验及标准。随着我国煤矿开采深度的加大，开采强度的不断增强，井下工作的危险性越来越大，对井下火源的控制力度也必须增强，对材料摩擦火花的研究和实验也应更加深入。
　　瓦斯及突出灾害的研究
一、瓦斯灾害
　　煤矿瓦斯事故发生的原因是多方面的，影响因素众多。有的原因具有潜在性、突发性，而事故本身具有破坏性和灾难性。但煤矿瓦斯灾害事故的发生也有其一般的规律，只有掌握了灾害发生、发展的规律性，才能有效地避免事故的发生和发展。煤矿灾害事故发生的原因，除了与矿井本身的自然条件、开采工艺、管理水平、安全意识及员工素质等有很大关系外，技术装备水平仍然是极为关键的因素。煤矿井下工作场所是报考变化的，影响灾害发生的因素也是变化的。现有监测技术仅仅是监测部分安全参数，不能做到实时预测分析和监控，难以预先得知瓦斯灾害事故可能发生的地点及波及区间，也难以预先制定和执行有效预防灾害的措施，使得瓦斯灾害事故难以显著下降，灾害危害程度难以有效控制，灾害事故原因难以调查清楚。
　　我国所有煤矿均为瓦斯矿井。大中型煤矿中，高瓦斯矿井占20.34%，瓦斯突出矿井占19.77%。小型煤矿中，高瓦斯矿井占15%左右。随着开采深度的不断增加，机械化程度的不断提高，开采强度的不断增强，瓦斯涌出量还会进一步增大，瓦斯灾害的治理越来越成为煤矿灾害防治的重点。
　　传统的矿井瓦斯管理主要是由管理人员凭主观意识和经验进行工作。这种管理模式，由于受管理人员的知识、经验和责任心的限制，很难适应矿井瓦斯灾害事故的复杂多变条件，这也是瓦斯灾害事故多发的原因之一。实现现代化管理，用科学方法管理矿井瓦斯，应建立矿井瓦斯灾害事故数据库、知识库和专家系统，对矿井瓦斯灾害进行科学预测，以便掌握矿井瓦斯报考，正确识别和评价瓦斯事故灾情，及时提出抗灾对策。
我国在瓦斯防治方面提出：加强煤矿瓦斯的基础理论研究，掌握瓦斯灾害事故发生的机理及其演化过程，在瓦斯防灾、抗灾和救灾的理论和技术难题上取得巨大突破，为煤矿瓦斯治理的全面好转提供理论和技术基础；建立和健全完善的煤矿安全科技创新体系和科技服务体系，研究矿井瓦斯事故发生、救灾的有效技术，并制定科技成果的推广和转化机制；建立和健全完善的煤矿安全监察技术支撑体系，借鉴外国的经验，在各省内部实现监察联网。监察人员每次执法都现场无线上网，并存入省局服务器，便于全省统一调度和指挥监察。
二、煤与瓦斯突出灾害
　　随着我国煤矿开采深度的加大，开采强度的不断增强 ，煤与瓦斯突出的危险性也在增加，突出危险区域也在扩大，部分原无突出危险的煤矿也开始出现突出现象，部分未划分为突出矿井的煤矿也不得不按突出煤矿管理。我国煤与瓦斯突出危险矿井数目和突出强度、频度将随着开采深度的延深、开采强度的增大而逐渐增多,危险性随煤层厚度的增大而增大。
　　研究和统计表明，突出煤层中真正具有突出危险的区域只占煤层总面积的20％～30％。突出危险预测预报的最大意义在于找出和划分煤层突出危险性区域，节省防突费用，使防治措施更据针对性。我国从20世纪70年代开始研究煤层突出危险性区域预测，国家“七五”期间重点研究了综合指标预测技术。按照我国目前的开采速度和进度，煤与瓦斯突出将是煤炭行业将要面临的一个重大课题。如何有效地预防和控制突出，也将是下一步减少煤矿事故的一项重要内容。国家应该在此领域投入充足的力量去研究相关理论，并开发有效产品，在这种危险来临之前，找出解决问题的有效办法和手段。