矿井瓦斯防治专家周世宁院士：瓦斯——矿难的“潘多拉魔盒”

　　在不到两年的时间里，有数百名矿工因为瓦斯失去生命，瓦斯就像一个吃人的“怪兽”，让人不寒而栗。难道真没有办法让它降伏吗？带着这些问题，我们采访了中国矿业大学教授、矿井瓦斯防治专家周世宁院士。

　　——瓦斯，矿难的关键词——

　　主持人：作为研究瓦斯爆炸的专家，您是不是经常在矿难发生的地点做实地调查？

　　周世宁：是的，其实我每次都很矛盾，一旦有矿难发生，恨不得立刻去查找原因。但是调查到最后，都是因为管理者麻痹大意再加上设备落后。每次都要面对一些生命的死亡，每去一次，心情就觉得特别沉重。这些矿工都是家里的主要劳动力，而且一个矿工的背后就是一大家老人与孩子。

　　主持人：矿难确实是一场让人痛心的灾难，反思这些煤矿事故，瓦斯似乎成了一个关键词？

　　周世宁：瓦斯是在煤层生成过程中的伴生气体，煤层里存在大量瓦斯。煤矿事故80%都是由瓦斯爆炸引起的。瓦斯在煤层中以游离状态和吸着状态存在。这两种状态不是一成不变，他们处于不断变化的动态平衡，在一定条件下会互相转化。当压力、温度变化时，游离瓦斯和吸着瓦斯会相互转化。

　　主持人：是不是由于瓦斯具有这种动态平衡的特性，导致其预测难度增加，所以现在瓦斯爆炸像被打开的“潘多拉魔盒”一样，在我国形成了“多米诺骨牌效应”？

　　周世宁：这只是其中的一个方面，还有其他一些方面的原因，因为爆炸不是一个简单的问题，我国煤矿瓦斯爆炸是由多方面的原因引起的。

　　——矿难频发的三大主因——

　　原因一：煤矿中瓦斯矿居多

　　主持人：有人说，我国瓦斯爆炸频发的一个重要原因是我国的地质结构比较特殊，是这样的吗？

　　周世宁：这样说有一定的道理，从自然条件来说，瓦斯含量的大小与地质条件有很大的关系。与其他国家相比，我国煤矿开采的煤层大多属于石灰岩二迭纪的煤层，这个时期煤层的特点就是瓦斯含量大、煤层透气性低，在开采前抽放瓦斯很不容易。但是在采掘中，瓦斯容易放散，而且在一定的条件下，容易产生煤和瓦斯的突然喷出现象。我国的国有煤矿几乎都是瓦斯矿，而且高瓦斯矿井占多数，这种高瓦斯矿井的地质构造复杂，断层多，地应力大，煤层受到搓揉破坏严重，更容易产生突起现象。而且，我国的煤层多是地下开采，更增加了瓦斯治理的难度。

　　原因二：煤矿大都带“病”作业

　　主持人：煤炭是现代工业中的重要能源，其巨大的需求量在某种程度上也带来了大量的煤矿工人。人们一般认为：煤矿是劳动密集型产业，技术性不强。是这样的吗？它是不是也是瓦斯爆炸的一个原因？

　　周世宁：技术上的原因也是一个很重要的方面。长期以来，人们都认为煤矿是一个劳动密集型产业，所以对技术投入不足，技术装备不足，只是让千军万马在高危的环境中作业。这样的话，一旦发生瓦斯爆炸，矿井火灾，损失就非常巨大。例如，2005年2月14日阜新孙家湾煤矿瓦斯爆炸死亡214人的一个重要原因就是因为井下作业人员过于密集，一个采煤工作面就有70多人，事故当班下井人数高达574人，在机械化开采的矿井，只需要1/10的工人就可以满足生产要求了。

　　我国煤矿矿井的寿命相对比较长，建井初，矿井的技术还是比较理想的。随着开采深度的加大，范围的延伸扩展，瓦斯的涌出量增多，地应力和瓦斯压力增大，危险性急剧增长，这样，原有的矿井系统就难以适应新环境的需要。由于资金等问题，原有的技术没有改建，这样矿井的抗灾能力下降，所以，不产生事故还好，一旦发生事故往往就是大事故。

　　原因三：煤矿多数缺乏专业人才

　　主持人：劳动密集型与知识密集型的一个重要区别就是技术含量，而其中起决定作用的是“人”。矿难中是不是也存在人才瓶颈呢？

　　周世宁：是的。人才缺乏是煤矿安全生产的大问题，由于煤矿劳动生产率低，全行业的工资收入差，再加上工作危险、环境恶劣。煤矿在高校招不到专业的人才，高校相关专业的毕业生每年真正到基层煤矿去工作的少之又少，同时，在煤矿工作的专业人才也大量流失。2002—2003年，平顶山煤矿流失162名高工，四川省连续6年没有一个学采矿的大学本科生，最近发生瓦斯爆炸的铜川煤矿，10年没有进一个学工程的大学生，选一个本科方面的毕业生当总工程师都很困难。这就造成一面是安全装备不足，另一面是已有的装备不能发挥作用的尴尬境地。

　　以2004年10月20日河南大平煤矿的瓦斯爆炸事故为例：下水平的瓦斯突出喷出的瓦斯逆行到上水平运输大巷，多处瓦斯浓度测定仪超限报警，这预示着全矿处于极为危险的境地，竟然在31分钟内没有切断电源，致使架线电机车行驶到巷道拐弯处引起瓦斯爆炸，死亡148人。在事后，技术人员面对满电脑的红色警报，第一反应不是说瓦斯浓度增大，而是认为电脑中毒了。人才的缺乏在许多矿井已经成了非常紧迫的问题。

　　——“软硬兼施”治矿难——

　　主持人：煤矿发展的瓶颈是“人”，瓦斯爆炸受害的也是“人”，那人能不能实现对它的控制和利用呢？

　　周世宁：我国的煤层多是瓦斯突出煤层，这是我们改变不了的自然现状。同时，我国对煤炭的需求量巨大，多年来，煤炭在我国的能源结构中占据70%以上，而且，这种情况还将持续下去。但从另外一个方面来讲，虽然瓦斯是自然界存在的事物，我们是不可预知的。但它又不同于海啸、地震等等，瓦斯是人类在开采煤层时将它释放出来的，因此在一定的程度上，只要我们采取相应的措施还是可以控制的。另外，我国有专业的煤矿安全机构和有关的大专院校，许多大的煤矿企业都有自己的瓦斯防治机构，应该说，做到控制瓦斯事故的频发是完全可能实现的。

　　主持人：那具体是什么样的措施呢？

　　周世宁：在技术上，要严格遵守安全规程和技术的操作细则，这是必须的。在高瓦斯矿井的作业过程中，通过测定矿井采掘范围内煤层的瓦斯压力，煤层透气性、煤的强度、煤层瓦斯含量等技术参数，确定在井田范围内瓦斯的赋存情况和危险程度，以便及时采取措施。坚持先抽再采，以风定产，监控电气火源等措施，重大的瓦斯爆炸是可以防止的。

　　主持人：这些都是技术上的要求，是硬件，在软件方面，我们要做那些努力呢？

　　周世宁：首先是应当在政策上支持，制定与高瓦斯和突出矿井相应的政策；减少高瓦斯矿、特别是突出矿井的税收额度，将减少的税款补助矿井对安全的投入，以改善矿井的安全条件，对瓦斯的抽放和利用，应减免税收，鼓励瓦斯发电。其次，不遗余力的培养人才，不仅要加强技术人员的培养，使煤矿技术人员后继有人，更要对煤矿负责人进行技术培训，提高一线领导人员的素质和水平，提高他们的预见性和发生事故时的应对能力。只有软件与硬件建设相结合，才能根治瓦斯爆炸。

　　平顶山和淮南煤矿10年前瓦斯事故频发，但通过多方面的努力工作，从各个角度加强瓦斯抽放，将危害安全的瓦斯抽放出来成为清洁的能源，企业成为安全生产的典型。去年，淮南煤矿抽放的瓦斯达到了1.8亿立方米，煤炭产量从年产量1千多万吨提高到了3千多万吨，消灭了重大瓦斯事故，就是明显的实例。我们要坚信：瓦斯爆炸一定能够得到有效治理。

　　链接

　　瓦斯突出是指随着煤矿开采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤层中形成了在地应力作用下，瓦斯释放的引力作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。煤矿开采深度越深，瓦斯瞬间释放的能量也会越大。煤和瓦斯突出主要发生在煤层平巷掘进、上山掘进和石门揭煤时，有的矿井在回采工作面也发生煤和瓦斯突出。瓦斯突出和瓦斯爆炸是两个概念，但灾害都来自于瓦斯。瓦斯突出是一种地质灾害，在大量的有害气体瞬间涌入后，会形成窒息，但不一定会发生爆炸事故。但如果出现以下三种情况后，会引发爆炸事故，一是与空气中氧气含量达到12％以上，二是瓦斯浓度达到5％至16％之间，三是遇到明火，点火温度达到650度以上。

　　■新闻缘起

　　四月二十日至二十一日，来自工程院、煤炭科学研究总院和中国矿大等单位的八十四名煤矿专家齐聚京城，参加煤矿安全专家会诊工作启动大会。

　　八十四位专家将奔赴国家局确定的四十五户国有重点监控对象中瓦斯灾害严重和存在重大安全隐患的矿井。他们将对这些矿井“号脉”到七月上旬，对煤矿的开拓系统及开采方式、通风系统和瓦斯抽采系统等进行“会诊”，以其对症下药，开出适合各个矿井安全的“处方”，对存在重大安全隐患的矿井，专家有权提出“停产整顿”。

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　　——瓦斯，矿难的关键词——

　　主持人：作为研究瓦斯爆炸的专家，您是不是经常在矿难发生的地点做实地调查？

　　周世宁：是的，其实我每次都很矛盾，一旦有矿难发生，恨不得立刻去查找原因。但是调查到最后，都是因为管理者麻痹大意再加上设备落后。每次都要面对一些生命的死亡，每去一次，心情就觉得特别沉重。这些矿工都是家里的主要劳动力，而且一个矿工的背后就是一大家老人与孩子。

　　主持人：矿难确实是一场让人痛心的灾难，反思这些煤矿事故，瓦斯似乎成了一个关键词？

　　周世宁：瓦斯是在煤层生成过程中的伴生气体，煤层里存在大量瓦斯。煤矿事故80%都是由瓦斯爆炸引起的。瓦斯在煤层中以游离状态和吸着状态存在。这两种状态不是一成不变，他们处于不断变化的动态平衡，在一定条件下会互相转化。当压力、温度变化时，游离瓦斯和吸着瓦斯会相互转化。

　　主持人：是不是由于瓦斯具有这种动态平衡的特性，导致其预测难度增加，所以现在瓦斯爆炸像被打开的“潘多拉魔盒”一样，在我国形成了“多米诺骨牌效应”？

　　周世宁：这只是其中的一个方面，还有其他一些方面的原因，因为爆炸不是一个简单的问题，我国煤矿瓦斯爆炸是由多方面的原因引起的。

　　——矿难频发的三大主因——

　　原因一：煤矿中瓦斯矿居多

　　主持人：有人说，我国瓦斯爆炸频发的一个重要原因是我国的地质结构比较特殊，是这样的吗？

　　周世宁：这样说有一定的道理，从自然条件来说，瓦斯含量的大小与地质条件有很大的关系。与其他国家相比，我国煤矿开采的煤层大多属于石灰岩二迭纪的煤层，这个时期煤层的特点就是瓦斯含量大、煤层透气性低，在开采前抽放瓦斯很不容易。但是在采掘中，瓦斯容易放散，而且在一定的条件下，容易产生煤和瓦斯的突然喷出现象。我国的国有煤矿几乎都是瓦斯矿，而且高瓦斯矿井占多数，这种高瓦斯矿井的地质构造复杂，断层多，地应力大，煤层受到搓揉破坏严重，更容易产生突起现象。而且，我国的煤层多是地下开采，更增加了瓦斯治理的难度。

　　原因二：煤矿大都带“病”作业

　　主持人：煤炭是现代工业中的重要能源，其巨大的需求量在某种程度上也带来了大量的煤矿工人。人们一般认为：煤矿是劳动密集型产业，技术性不强。是这样的吗？它是不是也是瓦斯爆炸的一个原因？

　　周世宁：技术上的原因也是一个很重要的方面。长期以来，人们都认为煤矿是一个劳动密集型产业，所以对技术投入不足，技术装备不足，只是让千军万马在高危的环境中作业。这样的话，一旦发生瓦斯爆炸，矿井火灾，损失就非常巨大。例如，2005年2月14日阜新孙家湾煤矿瓦斯爆炸死亡214人的一个重要原因就是因为井下作业人员过于密集，一个采煤工作面就有70多人，事故当班下井人数高达574人，在机械化开采的矿井，只需要1/10的工人就可以满足生产要求了。

　　我国煤矿矿井的寿命相对比较长，建井初，矿井的技术还是比较理想的。随着开采深度的加大，范围的延伸扩展，瓦斯的涌出量增多，地应力和瓦斯压力增大，危险性急剧增长，这样，原有的矿井系统就难以适应新环境的需要。由于资金等问题，原有的技术没有改建，这样矿井的抗灾能力下降，所以，不产生事故还好，一旦发生事故往往就是大事故。

　　原因三：煤矿多数缺乏专业人才

　　主持人：劳动密集型与知识密集型的一个重要区别就是技术含量，而其中起决定作用的是“人”。矿难中是不是也存在人才瓶颈呢？

　　周世宁：是的。人才缺乏是煤矿安全生产的大问题，由于煤矿劳动生产率低，全行业的工资收入差，再加上工作危险、环境恶劣。煤矿在高校招不到专业的人才，高校相关专业的毕业生每年真正到基层煤矿去工作的少之又少，同时，在煤矿工作的专业人才也大量流失。2002—2003年，平顶山煤矿流失162名高工，四川省连续6年没有一个学采矿的大学本科生，最近发生瓦斯爆炸的铜川煤矿，10年没有进一个学工程的大学生，选一个本科方面的毕业生当总工程师都很困难。这就造成一面是安全装备不足，另一面是已有的装备不能发挥作用的尴尬境地。

　　以2004年10月20日河南大平煤矿的瓦斯爆炸事故为例：下水平的瓦斯突出喷出的瓦斯逆行到上水平运输大巷，多处瓦斯浓度测定仪超限报警，这预示着全矿处于极为危险的境地，竟然在31分钟内没有切断电源，致使架线电机车行驶到巷道拐弯处引起瓦斯爆炸，死亡148人。在事后，技术人员面对满电脑的红色警报，第一反应不是说瓦斯浓度增大，而是认为电脑中毒了。人才的缺乏在许多矿井已经成了非常紧迫的问题。

　　——“软硬兼施”治矿难——

　　主持人：煤矿发展的瓶颈是“人”，瓦斯爆炸受害的也是“人”，那人能不能实现对它的控制和利用呢？

　　周世宁：我国的煤层多是瓦斯突出煤层，这是我们改变不了的自然现状。同时，我国对煤炭的需求量巨大，多年来，煤炭在我国的能源结构中占据70%以上，而且，这种情况还将持续下去。但从另外一个方面来讲，虽然瓦斯是自然界存在的事物，我们是不可预知的。但它又不同于海啸、地震等等，瓦斯是人类在开采煤层时将它释放出来的，因此在一定的程度上，只要我们采取相应的措施还是可以控制的。另外，我国有专业的煤矿安全机构和有关的大专院校，许多大的煤矿企业都有自己的瓦斯防治机构，应该说，做到控制瓦斯事故的频发是完全可能实现的。

　　主持人：那具体是什么样的措施呢？

　　周世宁：在技术上，要严格遵守安全规程和技术的操作细则，这是必须的。在高瓦斯矿井的作业过程中，通过测定矿井采掘范围内煤层的瓦斯压力，煤层透气性、煤的强度、煤层瓦斯含量等技术参数，确定在井田范围内瓦斯的赋存情况和危险程度，以便及时采取措施。坚持先抽再采，以风定产，监控电气火源等措施，重大的瓦斯爆炸是可以防止的。

　　主持人：这些都是技术上的要求，是硬件，在软件方面，我们要做那些努力呢？

　　周世宁：首先是应当在政策上支持，制定与高瓦斯和突出矿井相应的政策；减少高瓦斯矿、特别是突出矿井的税收额度，将减少的税款补助矿井对安全的投入，以改善矿井的安全条件，对瓦斯的抽放和利用，应减免税收，鼓励瓦斯发电。其次，不遗余力的培养人才，不仅要加强技术人员的培养，使煤矿技术人员后继有人，更要对煤矿负责人进行技术培训，提高一线领导人员的素质和水平，提高他们的预见性和发生事故时的应对能力。只有软件与硬件建设相结合，才能根治瓦斯爆炸。

　　平顶山和淮南煤矿10年前瓦斯事故频发，但通过多方面的努力工作，从各个角度加强瓦斯抽放，将危害安全的瓦斯抽放出来成为清洁的能源，企业成为安全生产的典型。去年，淮南煤矿抽放的瓦斯达到了1.8亿立方米，煤炭产量从年产量1千多万吨提高到了3千多万吨，消灭了重大瓦斯事故，就是明显的实例。我们要坚信：瓦斯爆炸一定能够得到有效治理。

　　链接

　　瓦斯突出是指随着煤矿开采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤层中形成了在地应力作用下，瓦斯释放的引力作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。煤矿开采深度越深，瓦斯瞬间释放的能量也会越大。煤和瓦斯突出主要发生在煤层平巷掘进、上山掘进和石门揭煤时，有的矿井在回采工作面也发生煤和瓦斯突出。瓦斯突出和瓦斯爆炸是两个概念，但灾害都来自于瓦斯。瓦斯突出是一种地质灾害，在大量的有害气体瞬间涌入后，会形成窒息，但不一定会发生爆炸事故。但如果出现以下三种情况后，会引发爆炸事故，一是与空气中氧气含量达到12％以上，二是瓦斯浓度达到5％至16％之间，三是遇到明火，点火温度达到650度以上。

　　■新闻缘起

　　四月二十日至二十一日，来自工程院、煤炭科学研究总院和中国矿大等单位的八十四名煤矿专家齐聚京城，参加煤矿安全专家会诊工作启动大会。

　　八十四位专家将奔赴国家局确定的四十五户国有重点监控对象中瓦斯灾害严重和存在重大安全隐患的矿井。他们将对这些矿井“号脉”到七月上旬，对煤矿的开拓系统及开采方式、通风系统和瓦斯抽采系统等进行“会诊”，以其对症下药，开出适合各个矿井安全的“处方”，对存在重大安全隐患的矿井，专家有权提出“停产整顿”。