瓦斯爆炸的科學(xué)問題

瓦斯爆炸的科學(xué)問題從事煤礦平安討論的科技人員認(rèn)為，在以往歷次礦難事故總結(jié)出的緣由之外，還有許多本質(zhì)的東西沒有被熟悉清晰，許多問題在科學(xué)上沒有解決。胡千庭始終惦記著陜西銅川的陳家山。他告知記者，事故已經(jīng)過(guò)去了3個(gè)多月，但調(diào)查結(jié)論仍舊沒有出來(lái)。胡千庭是煤炭科學(xué)討論總院重慶分院副院長(zhǎng)、陳家山礦難事故調(diào)查專家組成員之一。陳家山礦難發(fā)生后，由于礦井下有火，并且消失了4次后續(xù)爆炸，專家們沒能到井下去。春節(jié)前夕，他和調(diào)查組其他成員又一次趕到銅川，但還是沒法下井。事故緣由遲遲不能確定，他很是焦急：出了事故，總要有個(gè)說(shuō)法，可時(shí)間拖得越久，調(diào)查難度就越高。2004年11月28日的陳家山礦難制造了中國(guó)40多年來(lái)煤炭行業(yè)平安事故的死亡人數(shù)新記錄：166人。事故的緣由還沒弄清晰，遇難礦工家屬仍在哀痛中度日，記錄卻在轉(zhuǎn)瞬之間被打破：2005年2月14日，遼寧阜新孫家灣煤礦發(fā)生特大瓦斯事故，214個(gè)生命就此消逝。近年來(lái)，科研人員始終在呼吁加大煤礦平安科技的投入。214孫家灣礦難之后，科技部部長(zhǎng)徐冠華組織召開了緊急會(huì)議，十天后，科技部網(wǎng)站即發(fā)布消息稱，該部打算緊急啟動(dòng)煤礦生產(chǎn)平安科技行動(dòng)專項(xiàng)，為有效遏制煤礦特大瓦斯事故的多發(fā)態(tài)勢(shì)、保障煤礦生產(chǎn)平安供應(yīng)強(qiáng)有力的科技支撐。這一緊急打算對(duì)煤礦平安領(lǐng)域的科研人員，乃至中國(guó)大大小小的煤礦無(wú)疑是一個(gè)機(jī)會(huì)。胡千庭說(shuō)：這么多生命換來(lái)的機(jī)會(huì)，這么多慘痛教訓(xùn)換來(lái)的機(jī)會(huì)，我們千萬(wàn)不能錯(cuò)過(guò)。不僅僅是管理問題說(shuō)起煤礦平安，煤炭行業(yè)內(nèi)部也好，外界也好，許多人將矛頭完全對(duì)準(zhǔn)管理問題。國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的朱旺喜和蔣曙光則認(rèn)為事情并非如此簡(jiǎn)潔。他們撰文稱，2002年國(guó)家下大力氣關(guān)停了一批平安檢查不合格的煤礦，處分了有關(guān)責(zé)任領(lǐng)導(dǎo)，2003年5月13日安徽蘆嶺煤礦瓦斯爆炸大事再次為各煤礦敲響了平安警鐘，然而接下來(lái)8天內(nèi)遼陽(yáng)、山西和云南又接連發(fā)生煤礦瓦斯爆炸，死亡130多人。我們沒有理由認(rèn)為蘆嶺礦難發(fā)生后，其他各礦未加強(qiáng)管理，未重視通風(fēng)，或者未進(jìn)行安檢，這說(shuō)明在以往歷次事故總結(jié)出的緣由之外，還有許多本質(zhì)的東西沒有熟悉，許多科學(xué)上的問題沒有解決。胡千庭對(duì)這種看法表示認(rèn)同。他以蘆嶺礦難為例說(shuō)，事故發(fā)生的緣由是一個(gè)采空區(qū)的頂板突然落下來(lái)，把采空區(qū)內(nèi)積存的瓦斯擠出來(lái)，正好有一個(gè)開關(guān)帶電作業(yè)，引爆了瓦斯。帶電操作當(dāng)然是違規(guī)操作，屬于管理問題。另一方面，513礦難也暴露出了煤礦平安科研的滯后問題：隨著開采技術(shù)的進(jìn)步，井下推動(dòng)速度不斷加快，開采深度不斷增加，開采空間急劇地?cái)U(kuò)大，這種大空間條件下礦井平安的基礎(chǔ)討論卻沒有完全跟上去依據(jù)原有的理論解釋，蘆嶺是不應(yīng)當(dāng)出問題的。瓦斯爆炸是礦難的一大禍?zhǔn)住：芏喟l(fā)達(dá)國(guó)家為了削減事故的發(fā)生，一般不開采高瓦斯災(zāi)難隱患嚴(yán)峻的礦井。中國(guó)是一個(gè)能源饑渴大國(guó)，不論是低瓦斯還是高瓦斯，都在樂觀制造條件，照采不誤。一般說(shuō)來(lái)，瓦斯爆炸所需濃度范圍為5％－15％。因此，采掘空間內(nèi)瓦斯?jié)舛炔辉试S超限(許多煤礦規(guī)定不超過(guò)1％)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)很多礦井已經(jīng)建立了瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但胡千庭說(shuō)，目前的瓦斯測(cè)量技術(shù)依舊存在諸多軟肋。比如，現(xiàn)有技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井下某個(gè)點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)24小時(shí)測(cè)量，卻無(wú)法對(duì)某個(gè)空間進(jìn)行全方位的連續(xù)測(cè)量，而井下的瓦斯?jié)舛瓤赡苁遣粍蚍Q的，這就讓人防不勝防。對(duì)那些高瓦斯的礦井，除了常規(guī)的通風(fēng)措施外，還必需進(jìn)行瓦斯抽放，以降低瓦斯?jié)舛取２贿^(guò)，在瓦斯抽放的問題上，中國(guó)的煤礦再次表現(xiàn)得先天不良，絕大多數(shù)煤層地質(zhì)條件不好，滲透率很低，用常規(guī)技術(shù)手段難以抽放。更要命的是，不少煤礦對(duì)瓦斯抽放的熟悉不到位，國(guó)內(nèi)的瓦斯抽放率還不到10％。瓦斯突出更是一個(gè)麻煩的世界難題。突出是指井下采掘過(guò)程中，由于地質(zhì)條件等緣由，煤及所含瓦斯氣體在瞬間涌出，甚至可以在1分鐘內(nèi)涌出上萬(wàn)噸煤和巖石，上百萬(wàn)立方米瓦斯，高濃度的瓦斯氣體遇上高溫?zé)嵩磿r(shí)，就會(huì)形成瓦斯爆炸。沒有哪位科學(xué)家能夠非常精確?????地猜測(cè)地震，也沒有哪位科學(xué)家能夠非常精確?????地猜測(cè)瓦斯突出。2004年1020河南大平礦難的緣由之一就是在采掘過(guò)程中突然遇到斷層，導(dǎo)致瓦斯突出。美國(guó)也是一個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)，其煤炭產(chǎn)量大約是中國(guó)的一半，從業(yè)人員不過(guò)幾萬(wàn)人，而中國(guó)有幾百萬(wàn)人之多。胡千庭說(shuō)：那些科技含量高的煤礦，比如神華集團(tuán)的神東煤礦，一個(gè)工作面只有2個(gè)人。而國(guó)內(nèi)有的礦井的一個(gè)工作面甚至有幾百個(gè)人下去，孫家灣煤礦一個(gè)工作面就下去了200多人，只要出一點(diǎn)事就是大事故。你能說(shuō)煤礦平安與科技沒有關(guān)系嗎？胡千庭還提到，以前的礦難事故調(diào)查中，有許多內(nèi)在的東西并沒有被挖掘出來(lái)。比如，一些瓦斯爆炸事故中，瓦斯的濃度并不是很高，好幾次都不到瓦斯爆炸所需的最小值5％，甚至只有3％，那么，是計(jì)算的方法有問題，還是理論有問題呢，這些都是一筆糊涂賬。煤礦平安的科研逆境科技部緊急啟動(dòng)煤礦生產(chǎn)平安科技行動(dòng)專項(xiàng)的消息，讓國(guó)家平安生產(chǎn)監(jiān)督管理總局規(guī)劃科技司朱鳳山處長(zhǎng)興奮不已。由于各種緣由，他明顯感覺到手頭吃緊。例如，安監(jiān)局成立這幾年來(lái)，由于沒有經(jīng)費(fèi)來(lái)源，標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作基本上處于停滯狀態(tài)。他說(shuō)，現(xiàn)在的許多標(biāo)準(zhǔn)都是1990年月制定的，《煤塵爆炸危急性鑒定規(guī)范》甚至是1984年制定的，標(biāo)準(zhǔn)不修訂的話，新技術(shù)怎么應(yīng)用，新成果怎么推廣？應(yīng)當(dāng)說(shuō)，科技部對(duì)煤礦平安是相當(dāng)重視的。例如，十五期間，科技部就支持了在安徽淮南礦區(qū)開展試點(diǎn)的國(guó)家重大攻關(guān)方案礦山重大瓦斯煤塵爆炸事故預(yù)防與監(jiān)控技術(shù)。國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的朱旺喜告知記者，平安科學(xué)與工程越來(lái)越凸顯其重要性，2000年該基金委將瓦斯列入跨學(xué)部重點(diǎn)項(xiàng)目指南，但由于經(jīng)費(fèi)有限，僅中國(guó)礦業(yè)高校、煤炭科學(xué)討論總院重慶分院和東北高校獲得資助，平均每個(gè)討論人員得到的經(jīng)費(fèi)很可憐。朱鳳山說(shuō)，平安科技融自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)問題，如重大事故的技術(shù)緣由分析和試驗(yàn)驗(yàn)證、平安技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂、平安技術(shù)成果的推廣等都需要科技經(jīng)費(fèi)，國(guó)家財(cái)政應(yīng)當(dāng)有專項(xiàng)支配。與科研經(jīng)費(fèi)的窘迫相比，討論隊(duì)伍的萎縮可能更令人擔(dān)憂。各個(gè)煤礦企業(yè)更是普遍缺乏從事科技開發(fā)和推廣的人才。有媒體報(bào)道稱，銅川礦務(wù)局近10年甚至沒有進(jìn)一個(gè)高校畢業(yè)生，礦上想選拔一個(gè)本科生當(dāng)總工程師都找不到。朱鳳山說(shuō)，難以聘請(qǐng)到高校畢業(yè)生的不僅僅是銅川一家礦務(wù)局，煤炭行業(yè)的職工平均年收入估量最多只有1萬(wàn)出頭，這兩年國(guó)有煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)狀況開頭好轉(zhuǎn)，但由于工資總額限制，員工的收入仍舊得不到大幅度提高，這么惡劣的環(huán)境，這么低的工資，怎么吸引高素養(yǎng)的人才？這個(gè)賬又該怎么算美國(guó)密蘇里羅拉高校礦業(yè)工程系副教授田正仁常常到國(guó)內(nèi)的煤礦走訪，幾年前還在山西一家合資煤礦工作過(guò)一年半，比較熟識(shí)國(guó)內(nèi)煤礦的狀況。在他看來(lái)，國(guó)內(nèi)在科學(xué)討論上與美國(guó)各有所長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)的地質(zhì)條件比較差，比如瓦斯突出和煤層自燃在美國(guó)很少發(fā)生，也就很少有人去討論，在國(guó)內(nèi)則需要討論人員去琢磨，中國(guó)礦業(yè)高校周世寧、俞啟香教授等在瓦斯突出，西安建筑科技高校徐精彩教授等在煤層自燃方面都取得了相當(dāng)不錯(cuò)的討論成果。田正仁對(duì)記者說(shuō)：就技術(shù)本身而言，國(guó)內(nèi)其實(shí)做得相當(dāng)不錯(cuò)，關(guān)鍵是做好推廣。不過(guò)，214孫家灣礦難之前，安監(jiān)局基本上拿不出科技推廣的經(jīng)費(fèi)。所幸的是，科技部緊急啟動(dòng)的煤礦生產(chǎn)平安科技行動(dòng)專項(xiàng)中，其中一個(gè)重要部分就是加強(qiáng)技術(shù)篩選和綜合集成，強(qiáng)化科技成果推廣應(yīng)用，建立煤礦生產(chǎn)平安技術(shù)示范區(qū)。朱鳳山說(shuō)，安監(jiān)局將在科技部的支持下，對(duì)高瓦斯、高危急性的礦區(qū)進(jìn)行技術(shù)診斷，對(duì)癥下藥，就像看病一樣，然后將九五、十五期間取得的一大批好的技術(shù)成果進(jìn)行推廣。在瓦斯治理方面，河南平頂山煤業(yè)集團(tuán)和安徽淮南礦業(yè)集團(tuán)分別是九五和十五期間的典范。催生這兩個(gè)典范的正是一次又一次的特大瓦斯爆炸事故。1997年11月13日及27日，安徽淮南礦區(qū)連續(xù)發(fā)生兩起特大瓦斯爆炸事故，導(dǎo)致133名礦工遇難。此后，科技部將十五期間的瓦斯治理攻關(guān)方案試點(diǎn)放在了淮南?；茨系V區(qū)一個(gè)特別重要的閱歷是推廣瓦斯抽放。朱鳳山說(shuō)，1997年以前，淮南礦井的瓦斯也老是抽不出來(lái)，每年井下瓦斯?jié)舛瘸?即濃度超過(guò)1％)2000次以上，瓦斯爆炸事故頻頻發(fā)生也就不足為奇。而去年，淮南礦區(qū)的瓦斯抽放量由以前的不到1000萬(wàn)立方米增加到1.8億立方米，瓦斯?jié)舛瘸薮螖?shù)下降到每年100多次，煤炭產(chǎn)量則從年產(chǎn)量1000多萬(wàn)噸提高到了3000多萬(wàn)噸，沒有再消失重大瓦斯事故。技術(shù)的研發(fā)和推廣往往需要投入，不少國(guó)內(nèi)企業(yè)算起經(jīng)濟(jì)賬以后，對(duì)技術(shù)研發(fā)和推廣并不熱衷。但胡千庭認(rèn)為，這筆賬看你怎么算，就拿瓦斯抽取來(lái)說(shuō)，并不是任憑打個(gè)孔就能抽，工程投入很可能要虧，但從另外的角度講，瓦斯抽放的量增加，通風(fēng)的成本就可以削減，煤的產(chǎn)量可以增加，可以削減溫室氣體的排放(瓦斯的主要成分和自然?氣一樣是甲烷)，更重要的是，少出一次事故，這個(gè)賬又