透視礦難

中國礦業大學在地質大學對面，和語言學院僅一墻之隔。記者曾在附近居住六年之久，都沒聽過這所大學。走在校園里，好像和其他學校沒有什么不同，到處可見捧書的學生和牽手的情侶。可是記者聯想到中國能源三分之二強靠煤炭，以及三天兩頭的小礦難和多起百人以上大礦難的現狀，就覺得眼前這些普通學生，他們肩上的擔子很重很重。

面對礦難頻發的現狀，國家自然科學基金委重大項目首席科學家何滿潮教授認為，不僅是管理和投入的不足，還有根本的科學認識上的不足，客觀規律沒有認清，如何指導科學的實踐？何教授在介紹他對礦難最新研究成果的同時，也痛心疾首地表達了他對煤炭行業科技人才青黃不接的憂慮。

不知從什么時候開始，中國人羞于夸贊自己的地大物博，中國經濟發展中能源和基本物資都呈現出捉襟見肘之勢。從源頭掌管這些物資的人如今是否能得到應有的重視？這在很大程度上決定了我國未來的發展。

礦難頻發

2005年2月14日，如戀人們期待的那樣，它應該是一個充滿甜蜜和浪漫的粉紅色的日子。然而，對于遼寧阜新孫家灣煤礦的214名礦工們來說，這卻是一個黑色的充滿血光的日子，他們在轟隆一聲巨響中永遠閉上了眼睛；對于孫家灣煤礦幾千名家屬來說，這是一個令人絕望的日子，他們的父親、丈夫、兄弟、兒子瞬間離開了他們。

下午3點左右，孫家灣煤礦發生特大瓦斯事故，全中國的神經都緊張起來，各界力量向這里匯聚過來，全力組織搜救、治療、慰問、賠付、募捐等工作，國務院牽頭成立事故調查領導小組，主管工業和安全生產工作的遼寧省副省長劉國強被停職檢查，阜新礦業集團董事長梁金發和孫家灣煤礦礦長宋佳木等相關責任人被停職檢查。然而這一切的一切，只能稍許安慰逝者的親人，卻再也無法挽救214條曾經鮮活的生命。

這讓人想起不久前令人揪心的一幕：溫家寶總理在慰問遇難礦工家屬時，聽到“感謝”這樣的字眼兒，不禁滿眼淚光，緩慢地搖著頭，縱有千言萬語流淌在心里，此時卻一句話也說不出來。

這一幕發生在2005年元旦，溫家寶總理赴陳家山慰問遇難礦工家屬。在這之前的11月28日7時10分左右，陜西銅川礦務局陳家山煤礦發生特大瓦斯爆炸，166人遇難，成為自1960年平頂山煤礦死亡187人之后我國煤炭行業最大的一起安全事故，損失慘重，教訓沉重。

溫家寶說，“這次礦難留給我們血的教訓。我們一定要重視抓好安全生產，不能再讓這樣的悲劇發生。要對礦工負責，對人民負責，對后代負責。”然而，當這些親切的話語還縈繞在人們耳畔余音未絕的時候，春節剛過遼寧礦難巨大的沖擊波就震撼了所有人的心。

“礦難”在這兩年反反復復地成為新聞焦點，全國共發生煤礦死亡事故3639起，造成6027人死亡。一次次礦難令眾多國有大中型煤礦為世人所知，一個個令人驚駭的死亡數字一浪高過一浪。

2005年：

3月19日，山西省朔州市平魯區白塘鄉細水煤礦發生特大瓦斯爆炸事故，并波及相鄰康家窯煤礦。兩礦共計72人死亡；

3月17日，重慶市奉節縣新政鄉蘇龍寺煤礦發生特大瓦斯爆炸事故，死亡19人；

3月14日，黑龍江省七臺河礦業精煤（集團）公司新富煤礦三區發生特大瓦斯爆炸事故，死亡18人；

3月9日，山西省呂梁市交城縣嶺底鄉香源溝煤礦二坑發生特大瓦斯爆炸事故，死亡29人；

2月15日，云南省曲靖市富源縣竹園鎮上則勒村非法煤井發生特大瓦斯爆炸事故，死亡27人，其中女工10人……

2004年：

10月20日晚10點左右，鄭州煤炭工業集團大平煤礦發生巖巷特大瓦斯事故，死亡148人；

6月15日，陜西黃陵礦業公司一號煤礦的工作面順槽發生瓦斯爆炸事故，23人死亡；

4月30日，山西臨汾隰縣梁家河煤礦發生瓦斯爆炸事故，36人死亡；

2月23日，黑龍江省雞西市礦業集團下屬百興煤礦發生瓦斯爆炸事故，37人死亡……

以往中國的礦難，大多集中在小煤礦，因其單純以盈利為目的、根本不顧安全所致，近年來隨著整頓力度的加大，全國八萬多家小煤礦已經減少到兩萬家左右，安全配套設施在政策的高壓下有所改善。但這兩年國有大中型煤礦的安全事故，卻以其規模之大，頻度之高，令世人心悸不已。

人們不禁要問，礦難為什么像夢魘一樣纏上我們，難道它就此成為中國能源產業的頑疾，難道它非要在我們構建以人為本和諧社會的過程中發出不和諧的聲音？

解讀原因

我國是以煤炭為主的國家，在一次能源生產總量中，煤炭產量占74％；在一次能源消費總量中，煤炭占67％。從2001年到2004年，我國煤炭產量每年增長2億噸以上，這在世界煤炭工業史上是前所未有的，但還是滿足不了國內經濟更快增長的需求。在未來半個世紀，煤炭必將是我國不可替代的支柱能源，這是由我國富煤少氣貧油的地質資源結構所決定的，是不以人的意志而轉移的客觀規律。

我國的現代化建設迫切需要煤炭，但是絕不要帶血的煤炭。在嚴峻的現實面前，我們該悲傷的也悲傷了，該憤怒的也憤怒了，該譴責的也譴責了，剩下的是冷靜尋找原因，踏實落實行動。如何在開采煤炭、持續供應稀缺能源的同時，保證寶貴的生命不受礦難的吞噬是我們必須面對的共同課題。

礦難的原因，眾多報章煤體、官員學者討論很多。

首先是安全生產投入不足。

私人小煤窯只注重短期效益，安全投入很少或者根本沒有；而許多國有重點煤礦經過幾十年的開發生產，相繼進入衰老報廢高峰期，主要生產設備老化、超期服役的約占三分之一，以黑龍江省四大礦業集團為例，其主要設備超期服役率已高達40％，其中上世紀50年代設備竟占到30％。

安全生產監督管理局的最新統計數字令人觸目驚心：全國煤礦安全欠賬已經達到505億元左右。全國具有安全保障的煤炭生產能力僅12億噸，而2004年實際產量卻高達19.5億噸。這意味著，近四成煤炭產量是缺乏安全保障的。

前些年，由于煤炭價格低迷、企業嚴重虧損，許多煤礦連基本工資都無法發放，進一步加大了煤礦安全的欠賬。現在，煤炭企業效益好了，人們窮怕了，抓住機會趕緊大干快上，結果沒等到把安全欠債補回來，災難已經發生了。

安全生產監督管理局已表示，將用三年時間，補還國有煤礦安全欠賬，加大煤礦安全設備投入。亡羊補牢，未為晚矣！

還有從業人員素質低的問題。

長久以來煤炭行業處于溫飽線上下，除了造成安全欠債以外，也導致工程技術人員嚴重短缺。以前我國有15所煤炭院校，每年培養派遣近萬名采礦、選礦、通風安全和地質測量人才充實到生產一線，現在15所院校改名的改名，擴充的擴充，只剩下中國礦業大學一支獨秀，每年從全國招收的采礦地質專業新生只有500人左右，其中不少人還不愿意到煤礦工作，近年來煤炭行業畢業生在煤炭行業的就業率不到5％。

陜西省一共約有800個礦，中專以上的技術人員只有大概60人。有的國有重點煤礦，連續3年都招不來一個搞地質的中專生。

沒有梧桐樹引不來金鳳凰，煤礦員工隊伍從領導干部到一線工人，整體文化素質相對較低。許多煤礦經營者沒有基本的安全生產管理技術知識，或者是安全生產意識淡漠。大量農民工、臨時工不經過培訓就進入煤礦，逐步成為井下一線工作的主力。煤礦違反勞動紀律、違章作業、違規操作現象相當普遍，直接威脅著安全生產。

超能力生產也是礦難的重要原因。

從2004年以來，煤炭企業迎來了他們的黃金時代，經濟的快速發展產生了巨大的能源需求，煤炭價格一路飆升，以往求爺爺告奶奶賣煤的日子一去不復返了。礦主眼看著煤像看著金子一樣，金子的光芒模糊了他們的安全意識；同樣，一些政府官員和礦山管理人員對金錢和政績的盲目追求也讓他們失去了安全的底線。

在這種背景下，煤炭企業無不快馬加鞭，擁抱幾十年不遇的市場機會。2004年全國27個產煤省區中，有20個省區超產，其中19個省區超產在10％以上，福建、陜西、北京超產均在50％以上。

造成河南大平礦難的原因之一就是由于煤炭價格從之前的每噸200元人民幣暴漲到400元，煤礦不斷加快生產進度，結果導致了驚天礦難。而孫家灣礦難發生在春節長假期間，本身就是一個超負荷生產的問題。

科學內因

面對媒體廣泛討論的各種礦難原因，多年從事煤礦安全研究的科技人員有自己獨特的看法。他們認為，不能單單把矛頭指向安全管理和人員素質，有很多問題在科學上沒有解決，很多本質的東西沒有被認識清楚。

4月10日，本刊記者在中國礦業大學采訪了何滿潮教授，他是國家自然科學基金委重大項目“深部巖體力學基礎研究與應用”首席科學家。他根據自己近年的研究成果，向我們揭示了礦難頻發的科學上的原因。

何教授認為要達到煤炭行業的安全生產，欠缺的不僅僅是高水平的設備和管理人員。

有媒體指出，不少礦難發生的原因之一是礦長等重要領導干部雖然頂著高級工程師、碩士畢業的頭銜，其實才初中甚至小學畢業文化水平，但這樣的干部不是剛剛小學畢業當上礦長的，他可能都干了10年了，以前他也領導著礦山，沒有出現這樣的問題，那么現在發生礦難，說明跟他的文化程度有一定的關系，但還不是絕對的。

還有一部分原因是管理，這些年礦難頻繁的發生，嚴重威脅我國煤炭生產的安全開采形式，又影響了我國在國際上的人權形象，國家領導人非常重視。

2005年元旦溫總理親自到礦難現場去看；1月1日，新版《煤礦安全規程》開始實施；1月15日，國務院安全生產委員會第三次全體會議召開，強調要從加強黨的執政能力建設的高度，全面落實安全生產責任；1月17日，國家安全生產監督管理局副局長梁嘉琨在國務院新聞辦舉行的新聞發布會上表示，2005年將消滅死亡百人以上煤礦事故；1月19日，國務院召開常務會議，提出全面加強煤礦安全生產工作的五項措施，并嚴肅處理了河南鄭煤集團大平煤礦“10·20”特大瓦斯爆炸事故相關責任人。

我們沒有理由認為，各個國有大型煤礦在這種情況下未加強管理、未重視通風，或者未進行安檢。然而遼寧孫家灣特大礦難事故還是在不足一個月的時間里發生了。這說明，除了這些原因之外，應該還有其他的問題。通過這段時間的研究，何滿潮教授有自己的看法。

何教授認為，目前我國礦難頻發的根本原因是深部開采的地質環境惡化造成的。每一個地下開采礦井，客觀上都存在著一個臨界深度。在該臨界深度以上，屬于淺部開采，地質應力水平相對較低，淺部巖體處于小變形狀態，賦存在巖體裂隙中的瓦斯氣體受到的壓力較小。因此，巷道打開以后，瓦斯氣體逸出的速度較慢。目前采礦中應用的科學理論是基于這種淺部條件形成的，安全工藝和配套技術等也基本上只適用于這種淺部條件。

隨著采礦深度的增加，開采進行到臨界深度以下，這時的開采地質環境惡化，完全不同于淺部地質環境。這種差異目前沒有被采礦行業所認識，人們仍然按照淺部形成的理論技術和方法進行深部的開采。

那么到了深部以后會有哪些不同呢？

一個是地質應力水平顯著增加，淺部和深部的巖體的強度基本上是一樣的，但深部巖體承受的壓力比淺部要大的多，處于高應力、強流變和大變形狀態，積蓄了大量固體變形能量。

另一個是賦存于巖體裂隙中的瓦斯氣體的變化。在礦難事故報告中經常提到不明氣體大量涌現，這種不明氣體就是瓦斯，在短時間內超過一定限度后就形成瓦斯爆炸。

那么為什么到了深部以后這種氣體會突然增加很多？而且又流動的這么快呢？這是過去人們沒有認識到的。

因為在淺部離地面比較近，氣體溢出的通道比較多比較通暢；淺部的氣體在巖石的空隙里待著，而淺部的巖石受到的壓力比較小，變形比較小，里面的空隙基本上不變形，氣體待在里面，待得挺舒服，不受壓，在淺部開采的時候，不受壓的氣體走得不快。在這種情況下，依靠抽氣、通風系統把氣體稀釋了，目前的技術設備一般沒有問題。

在深部條件下，氣體發生了很大變化，一個是氣體溢出通道和淺部相比，不再通暢了，再一個是深部巖石受到強大應力作用，巖石要變形，巖石的空隙也要變形，空隙里的氣體更要變形，氣體受壓，氣體壓縮之后本身具有能量，在這種情況下，一旦把巷道打開進行開采，帶壓的氣體迅速溢出，這個氣體和淺部的不帶壓的氣體不同，而我們還是按照淺部不帶壓的氣體去對待它們，這就會出問題。

巖石變形、瓦斯氣體壓縮，像被壓縮的彈簧一樣，具有很強的能量。一旦巷道或采場被打開，深部巖體很可能會把巷道圍巖擊垮，造成一定范圍的塌方，產生更多的臨空面，迅速涌出更多的帶壓瓦斯氣體。而目前的工藝設計仍然是按淺部巖體中的瓦斯排放規律進行的，不能適應大量氣體的快速涌出，結果會造成瓦斯超限，從而引起爆炸。這種爆炸又造成更大范圍的塌方，新的塌方又造成更大范圍的帶壓氣體涌出，結果引起一連串新的瓦斯爆炸。

這就是深部惡性礦難連鎖式爆炸的形成過程，也是目前進入到深部開采狀態后的礦難大多都是惡性連鎖爆炸的根本原因。

總而言之，目前的設計方法是根據淺部開采工程實踐經驗總結的，到臨界深度以下的深部開采狀態時，過去的以淺部開采地質環境條件為基礎所研究的理論，設計和技術已經部分或全部失效。

“今后的這種惡性礦難，發生的頻率和嚴重程度，我們現在不敢講是處于一種下降的趨勢，事實上，它有可能就是一種上升的趨勢。礦越采越深，問題就越來越大，人才跟不上，裝備跟不上。去年討論要消滅百人以上的礦難，不是光通過加強管理和安全投入就能把它消滅的。”何滿潮教授憂心忡忡的說。

解決辦法

面對上百號人遇難的大礦難和三天兩頭發生一起的小礦難，國家非常重視，溫家寶總理在2005年政府工作報告中首次專門提出，“把煤礦安全生產作為突出任務，完善安全監管體制和機制”，并承諾“國務院安排30億元建設資金，支持國有煤礦的安全技術改造”。

2005年4月5日，國家安全生產監督管理總局和國家煤礦安全監察局舉行新聞發布會。兩位局長介紹了近期煤礦安全情況，并回答記者提問。這之前，國家安全生產監督管理局剛剛升格為總局，由副部級提升為正部級。

這一切無不向世人傳達了國家加強煤礦安全監管的力度和決心。

更為可喜的是，在國家科技部和國家自然基金委的主持下，我國煤炭安全科技研究也日益受到重視。何滿潮教授欣喜地告訴我們，2004年3月20日，國家自然基金委在全國采礦行業專家的評審下新立了一個國家自然科學基金重大項目——“深部巖體力學基礎研究與應用”，這個重大項目在全國評選出11個承擔單位，38位科學家，2位首席科學家，何教授就是其中之一。

2004年6月，這個項目正式啟動，國家資助了800萬。何教授說，在過去是沒有這么大力度的，而且在巖石力學和采礦這個行業里，像這樣的項目在基金委成立18年以來是沒有過的，今后10年也不會再有這樣的大項目了。

經過近一年的研究，何滿潮教授等人從技術層面上提出了改進的辦法，下面是何教授向我們介紹的這種叫做雙控雙測的方法。

地下開采一般分兩個方面，巷道開采和工作面開采。巷道開采是先進去打一個洞，沿著洞開采，將來煤從洞里拉出來，這個是通道；工作面開采是這里有一層煤，要把這一層都采出來，這個是采面。

在沒有打開巷道之前，我們先進行超前探測，這是雙控雙測四條措施中的一條。超前探測什么呢？我們可以每隔十米二十米的打上一個鉆孔，在鉆孔里可以測出，巖體里面有沒有氣體，氣體壓力怎樣，或者是液體壓力、固體壓力有多大，這些壓力都可以測出來。

如果我們測出了這些能量，包括固體的、液體的、氣體的，我們再通過這些數據進行超前控制，這是其中一控。我們可以提前把局部的超壓氣體或者液體抽出來，叫做瓦斯抽放和液體排放；還可以向超前探測的鉆孔里注水，使局部的巖體軟化，軟化以后發生塑性變形，用塑性變形來吸收能量，固體能量就釋放出來了。我們還可以采取超前爆破的辦法把巖石爆碎，爆碎以后能量也釋放出來了。或者幾種辦法一起上，既抽排氣體和液體，又向巖石注水，還施行超前爆破，我們通過很多種辦法來釋放能量，在這種情況下，再進行掘進，就不會出現事故。

另一個事故多發地點是在巷道交叉點上，十字交叉、Y形交叉都是工程應力集中點，要著重在這些地方使用防沖支護和防沖技術，采取這些措施以后不要以為就萬事大吉了，還要在掘進的過程中實施有效的防沖監測，這是在巷道內的又一個一控一測。

在工作面上也要雙控雙測。工作面就像書本一樣，我們要把它打開，這里面可能有瓦斯和液體，可能有高應力能量，同時，挖開以后的懸空頂板會產生很強的結構能量，容易在工作面上形成沖擊地壓，沖擊地壓同時產生瓦斯爆炸。到了深部以后，這種沖擊地壓和瓦斯爆炸聯合在一起，遼寧阜新特大礦難就是這種情況，非常厲害。

何教授等人針對這種情況設計了一種方案。煤體開挖之前，在工作面之上先打一個工藝巷道，進行超前探測，分析這塊煤體有多大能量，有哪些能量，對煤體有一定了解之后，采取相應的措施。如果這里面有氣體，就實施瓦斯抽放，在里面打很多鉆孔，把氣體抽放出來；如果有固體能量，可以實施超前爆破，在煤體上方爆破一個松動層，巖石能量釋放出來，瓦斯也能更多地溢出；或者注水讓巖石軟化；更多的情況是幾種辦法聯合起來使用。這時候再去開采，就比較安全了。這是在工作面作業過程中的超前探測和超前控制性釋放，是一控一測。

還有一控一測是指開采過程中探測和控制老頂，即采空區頂部。老頂要是掉下來，力量非常大，極易導致采空區里的瓦斯爆炸。我們應該人為地切斷長的老頂，讓它一小塊一小塊地掉下來，這個力量就小了，就把一次大的能量釋放變成若干次小的能量釋放。

盡管有這么多措施，也還是不敢保證它不再出現沖擊力量了，這時候技術人員根據實際情況設計一個安全的地方實施人工爆破，在對人員和工作面危害最小的地方，讓它釋放，“不給出路的政策不是無產階級政策”。這也是今后研究的方向，目前已經有一些措施能夠做到這一點，但是辦法還比較少。

講到這里，何教授總結說，“以前只局限于對瓦斯的研究，現在我們認識到瓦斯爆炸和透水等事故是三相三場相互作用的結果，三相是固相、液相和氣相，三場是應力場、滲流場和溫度場，要把它們看成一個有機體而不是割裂開來。”

在先進理論的指導下，何教授等人研究的目的也非常明確，就是如何使用不同的方法把不同類型的能量控制性地緩慢釋放出來，使能量不能積累起來瞬間釋放釀成災難。

他山之石

伴隨著一次次礦難，還有一組數據深深地刺痛了我們的心：2003年我國煤炭產量約占全球的35%，事故死亡人數則占近80%。2003年我國煤礦平均每人每年產煤321噸，效率僅為美國的2.2%、南非的8.1%，而百萬噸死亡率是美國的100倍、南非的30倍。

作為世界礦產大國，美國和南非等國家也曾經歷過礦難頻發、傷亡慘重的時期。

20世紀前30年，美國煤礦每年平均事故死亡2000多人；進入20世紀90年代后，傷亡人數才迅速減少；1990年死亡66人；2000年死亡40人。同樣，南非的深部開采通過連續10年保證事故率逐步下降，安全生產成績才達到今天的先進水平。

美國礦業協會認為這得益于三大因素：新技術的應用提高了煤礦生產安全；礦主和政府部門都增強了安全責任感；增強了對煤礦工人的培訓。礦業安全與衛生局則將其經驗總結為“成功三角”，構成這“三角”的三邊分別是執法、培訓與技術支持。

南非早在80年代，就由政府牽頭確立了一個深部采礦的研究項目，支持力度是13億美金。南非的里昂委員會耗資800萬美元，對世界各國的安全機構進行調研，向政府、礦主和礦業工會提出了措施方案：通過立法，建立起由政府部門、礦主、礦山雇員三方組成的“礦山健康和安全委員會”，確保南非《礦山健康和安全法》的執行。全國設礦山救護中心，負責培訓礦山救護隊員，并為礦山提供救護服務和咨詢。

這些國家都毫無例外的非常重視安全科研的投入，我國關于煤礦安全的重大科研項目的確立說明相關領導和專家也已經重視起來了。這對煤礦安全領域的科研人員、乃至中國大大小小的煤礦來說，無疑是一個機會。何教授和他的同行們都非常重視這個機會，因為它是慘痛教訓換來的，關系到千千萬萬礦工的生命，關系到我國煤炭行業的生存發展，關系到我國現代化建設的能源需求。