神奇矿山
我国煤矿典型灾害类型及特征
我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，以煤为主是我国能源安全的基本战略。近年来，尽管国内对石油、天然气等能源的需求快速增长，对煤炭的需求有所下降，但由于我国具有富煤、贫油、少气的资源特点，在未来相当长的时期内仍将以煤炭为主要能源。煤炭工业是关系国家经济命脉的重要基础产业，支撑着国民经济持续高速发展，我国约76%的发电能源、76%的工业燃料和动力、60%的民用商品能源和70%的化工原料都由煤炭供给。新中国成立以来尤其是改革开放以来，我国煤炭工业得到了很大发展，取得了举世瞩目的成就，全国原煤产量由1949年的3200 万t、改革开放初期的6 亿t 左右，提高到2022年的45.6 亿t，原煤产量居世界前列。
然而，由于我国煤层赋存与地质条件复杂多样，而且煤炭生产主要是井工作业，伴生灾害多。近几年，随着安全生产监管力度的加强、煤矿机械化程度的提高，全国煤矿事故起数和死亡人数大幅下降，煤矿安全生产形势也呈现出持续好转趋势。但我国煤矿尚未实现对各种灾害事故的有效控制，重特大恶性事故仍时有发生。煤矿安全生产是我国安全生产的重中之重，安全生产形势依然相当严峻。目前影响我国煤矿安全生产的主要有瓦斯、火、水、煤尘、顶板等灾害。通过对上述五种灾害类型及特征进行介绍，以期使读者了解煤矿典型灾害，熟悉煤矿安全基本领域。
煤矿典型灾害类型及特征
瓦斯灾害
矿井瓦斯是指在煤层与围岩内赋存并能涌入到矿井、以甲烷为主的有害气体总称，是成煤过程的一种伴生产物。瓦斯无色、无味、无毒，但其浓度如果超过57%，能使空气中氧浓度降低至10%以下，煤矿井下常因进入通风不良的盲巷而发生窒息伤亡。矿井瓦斯是严重威胁煤矿安全生产的主要自然因素之一。据统计，2003～2021 年我国共发生煤矿瓦斯事故3037 起，死亡12950 人，占事故发生总起数和总死亡人数11.75%和30.09%。目前，我国煤矿瓦斯灾害主要有瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯燃烧、中毒窒息等。对于瓦斯事故，“十一五”期间我国发生较大以上瓦斯爆炸事故213 起，死亡2088 人，分别占较大以上瓦斯事故的44.75%和56.04%；煤与瓦斯突出58 起，死亡1199 人，分别占32.98%和32.18%；中毒窒息89 起，死亡354 人，分别占18.7% 和9.5%；瓦斯燃烧17 起，死亡85 人，分别占3.57%和2.28%。由此可见，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出是煤矿瓦斯灾害之最，造成许多人员伤亡和巨大财产损失。因此，预防瓦斯灾害对降低煤矿事故、保证煤炭工业的健康持续发展，具有重要意义。
矿井火灾
在矿井范围内发生，威胁安全生产、造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故称为矿井火灾。矿井火灾通常发生在煤矿井下巷道、工作面、硐室、采空区等地点，有时能够波及和威胁井口附近地面。矿井火灾是煤矿重大灾害之一，按引火原因分类包括内因火灾（自燃火灾）和外因火灾。内因火灾是在一定的外部（适量的通风供氧）条件下，煤自身发生物理化学变化，产生并积聚热量，使其温度升高，达到自燃点而形成的火灾。外因火灾是在外界火源（明火或高温热源）的作用下，引起燃烧而形成的火灾。在整个矿井火灾事故中，内因火灾占的比例很大，90%以上属于内因火灾的范畴。因此，煤层自燃是产生煤矿火灾的主要原因。影响煤炭自燃的因素很多，其中，煤的变质程度是煤自燃倾向性的决定性因素。统计表明，褐煤最易自燃，无烟煤不易自燃，烟煤介于二者之间。矿井一旦发生火灾，火势发展迅速，变化复杂，影响范围广，往往造成人员伤亡和财产资源损失，甚至引发瓦斯煤尘爆炸，使灾害的程度和范围相应扩大，酿成更大灾害。据统计，2003～2021 年期间，全国煤矿共发生火灾事故120 起，死亡770 人，分别占事故总数和总死亡人数的0.47%和1.79%。
矿井水灾
矿井水灾（通常称为透水），是煤矿常见的主要灾害之一。矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成矿井水灾。我国不仅是世界主要的产煤大国，而且也是受水害危害最严重的国家之一。一旦发生透水，不但影响矿井正常生产，而且有时还会造成人员伤亡，淹没矿井和采区。按照煤矿水害来源的不同，可将水害类型分为地表水水害、孔隙水水害、裂隙水水害、岩溶水水害和老空（窑）水水害等5 类。其中，前4 类均与煤矿床的水文地质条件有关。我国煤矿较大的突水灾害多属底板水，突水的过程决定于矿井水文地质及采掘现场条件。一般突水事故可归纳为2 种情况：一种是突水量小于矿井最大排水能力，地下水形成稳定的降落漏斗，迫使矿井长期大量排水；另一种是突水量超过矿井的最大排水能力，造成整个矿井或局部采区淹没。各类突水事故发生时，均可能表现出多种突水预兆，例如：煤层潮湿、松软；煤帮出现滴水、淋水现象；有时煤帮出现铁锈色水迹；工作面气温降低或出现雾气；有时可闻到水声；矿压增大发生片帮冒顶及底鼓。据统计，2021 年，全国煤矿共发生水害死亡事故4 起、死亡48 人，同比起数减少3 起、死亡人数增加23 人，分别占全国煤矿事故起数和死亡人数的4.4%和27.0%。做好矿井防水工作，是保证矿井安全生产的重要内容之一。
煤尘灾害
煤炭生产的各个环节都会产生煤尘，其主要危害有煤尘爆炸、职业危害等。煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。爆炸过程能够形成高温、高压、冲击波，火焰温度为1600～1900℃，爆源温度达到2000℃以上。此外，煤尘爆炸具有连续性。由于煤尘爆炸具有很高的冲击波速，能将巷道中落尘扬起，甚至使煤体破碎形成新的煤尘，形成连续爆炸。同时，煤尘爆炸存在感应期，即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。其感应期主要决定于煤的挥发分含量，一般为40～280。煤尘挥发分会参与煤尘爆炸反应，导致挥发分减少。并且爆炸会使部分煤尘焦化，形成黏焦沉积于支架和巷道壁面。爆炸过程会产生大量CO，造成井下人员中毒伤亡。煤尘爆炸需要同时具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘悬浮于空气，并达到一定的浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。煤尘的爆炸浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度等条件有关。对于瓦斯矿井，煤尘则有可能参与瓦斯同时爆炸。煤尘或瓦斯煤尘爆炸，都将给矿山以突然性的袭击，酿成严重灾害。此外，煤尘降低工作场所能见度。在综采工作面割煤时，工作面能见度极低，往往会导致误操作，增加工伤事故的发生。
顶板灾害
顶板事故是指在地下采煤过程中，顶板意外冒落造成人员伤亡、设备损坏、生产停止等。顶板事故虽然每次人数不多，但因发生次数多，其伤亡总数并不次于瓦斯、煤尘爆炸，是煤炭安全生产中最易发生的事故之一。顶板事故按力源可分为压垮型、漏冒型与推垮型三大类。压垮型冒顶是由垂直于层面方向板力压坏采场支架而导致的冒顶；漏冒型冒顶是因已破碎顶板没有得到有效防护受重力作用而导致新的冒顶；推垮型冒顶则是由平行于层面方向的顶板力推倒采场支架而导致的冒顶。此外，还可能出现综合类型的冒顶。我国煤矿顶板条件差异较大，多数大中型煤矿顶板属于局部不平、裂隙比较发育，平整顶板约占11%，破碎、松软顶板约占5%。在实行综采之前，顶板事故在煤矿事故中占有很高的比例，随着液压支架的使用及对顶板事故研究和预防技术的深入和逐步完善，顶板事故所占比例有所下降，但仍然是煤矿生产的主要灾害之一。随着采深增加、巷道断面加大等，工作面与巷道的顶板事故预防更加重要。据统计，2003-2021 年煤矿顶板事故发生次数高达13237 次，占比51.22%；死亡15554 人，占比36.159%。顶板事故的起数和由于顶板事故造成的总死亡人数所占的比例都是煤矿各类事故中最高的，应给予足够的重视。
结论
1.随着安全生产监管力度的加强、煤矿机械化程度的提高，煤矿安全生产形势也呈现出持续好转趋势。但由于大多数煤矿的地质条件复杂、伴生灾害多，给煤矿安全生产带来很多困难和问题，形势依然很严峻。目前影响我国煤矿安全生产的主要有瓦斯、煤尘、火、水、顶板等典型灾害。
2.瓦斯及顶板灾害排在煤矿事故起数及死亡人数的前两位，其次是矿井水灾与火灾。煤尘爆炸事故虽然发生概率相对较低，但破坏性强。并且煤尘职业危害大，易造成尘肺危害。五大典型灾害威胁煤矿安全生产，需要进一步发展煤矿灾害理论与技术，开展煤矿安全科学技术攻关。
3.我国煤炭开采深度逐步增加，导致地应力、瓦斯压力越来越高，瓦斯涌出量越来越大，煤矿致灾的复杂性和治理的难度都在增加。瓦斯灾害越来越严重，围岩稳定性问题更加突出，受灾危险区域逐渐扩大，部分原无突出危险的煤矿也开始出现动力现象，给煤矿灾害防治带来挑战。
