煤炭工業(yè)是關(guān)系到國家經(jīng)濟命脈的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，煤炭是我國的主要能源。2004年煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中的比重分別占75.6％和67.7％。"十五"期間，我國煤炭產(chǎn)量由2001年的13.8億噸已增長到2005年的21.9億噸，年均增長2.02億噸，保證了經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要，支撐著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。與此同時，國民經(jīng)濟快速增長對煤炭需求的拉動也帶動了煤炭工業(yè)的迅同樣速發(fā)展。國家對煤礦安全生產(chǎn)高度重視，國務(wù)院第81次常務(wù)會議專門研究了煤礦安全生產(chǎn)，會議指出："煤炭行業(yè)又是高危行業(yè)，高瓦斯和瓦斯突出礦井占一半左右，煤礦安全是整個工業(yè)安全生產(chǎn)工作的重中之重。"2005年全國煤礦發(fā)生的各類災(zāi)害事故己下降到3306起，死亡5938人，百萬噸死亡率2.81，首次下降至3以下。在2001～2004年全國每年發(fā)生各類事故中，煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)分別占全國工礦企業(yè)總數(shù)的30％和40％。我國煤炭產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的31％，但事故死亡人數(shù)卻占了79％，安全生產(chǎn)水平存在很大差距。煤礦安全生產(chǎn)形勢嚴峻還表現(xiàn)為職業(yè)危害嚴重，截止到2002年全國累計檢出塵肺患者58萬余例，煤炭行業(yè)占49％左右。

　　一、煤礦災(zāi)害概況

　　我國煤礦自然條件差，地質(zhì)條件復(fù)雜。我國大陸是由眾多小型地塊多幕次匯聚形成的，主要煤田經(jīng)受了多期次、多方向、強度較大的改造。造成煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，伴生的實災(zāi)害多。我國煤礦均為有瓦斯涌出的礦井，全國煤礦的年瓦斯涌出量在100億立方米以上。國有重點煤礦中，高瓦斯和突出礦井占49.8％，煤炭產(chǎn)量占42％；有煤塵爆炸危險的礦井占87.4％；煤層具有自然發(fā)火危險的礦井占51.3％；地質(zhì)條件復(fù)雜或極其復(fù)雜的煤礦占36％，屬簡單的占23％；水文地質(zhì)條件復(fù)雜或極其復(fù)雜的煤礦占27％，屬簡單的占34％。在這種復(fù)雜的地質(zhì)條件下，我國的煤礦尤其是瓦斯礦井容易發(fā)生災(zāi)事故。對我國煤礦發(fā)生的大量災(zāi)害事故進行系統(tǒng)分析看出，頂板和瓦斯事故是我國煤礦的主要災(zāi)害事故類型。瓦事故已成為煤礦的"第一殺手"，頂板事故的發(fā)生頻率最高。

　　以2005年數(shù)據(jù)為例，頂板事故起數(shù)占災(zāi)害事故總起數(shù)的52.9％，死亡人數(shù)占事故總死亡人數(shù)的33.3％。瓦斯事故的危害性和危險性最大，2005年，瓦斯事故起數(shù)占12.13％，但死亡人數(shù)達到36.5％；一次死亡3人以上重特大事故中，瓦斯事故占59％；一次死亡10人以上特大事故中，瓦斯事故占69％；建國以來發(fā)生的22起一次死亡百人以上的特別重大事故中，20起為瓦斯煤塵事故，事故起數(shù)和死亡人數(shù)分別占91％和94％。因此，瓦斯災(zāi)害事故防治是煤礦安全工作的重中之重。

　　我國煤礦開采深度平均每年增加10～20米，隨采深的增加，地應(yīng)力、瓦斯壓力、地溫也越來越高，煤自然災(zāi)害的威脅逐步加重，治理的難度也越來越大。煤層瓦斯壓力平均每年增加0.1～0.3兆帕，絕對瓦斯涌出量每年增加15億立方米左右。例如45戶重點監(jiān)控企業(yè)中高瓦斯和突出礦井的比例2005年比2004年增加了10％?；茨系V區(qū)的絕對瓦斯涌出量由1997年的473m3/min增加到2005年的1000m3/min左右，近三年已有3處礦井升級為突出礦井。此外，受沖擊地壓和熱害威脅的礦井也增多，己有102處礦井發(fā)生過程度不同的沖擊地壓，并有70多處礦井存在熱害威脅。

　　隨著煤炭工業(yè)經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變，煤礦生產(chǎn)方式和結(jié)構(gòu)發(fā)生了大的變化。生產(chǎn)機械化程度的大幅度提高，高產(chǎn)高效礦井生產(chǎn)集中化程度的不斷增強。這種新的生產(chǎn)方式也出現(xiàn)了一些新的安全問題，礦井瓦斯涌出量增大，采掘工作面產(chǎn)塵強度劇增，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。也就是說，煤礦開采自然條件變化、生產(chǎn)技術(shù)的進步和變革都會不斷對煤礦安全保障技術(shù)提出新的更高的要求。針對煤礦安全生產(chǎn)的實際需求，在國家的支持和引導(dǎo)下，"九五"、"十五"期間都開展了以瓦斯防治技術(shù)為重點的科技攻關(guān)，取得了系列科技成果。為煤礦災(zāi)害防治奠定了良好基礎(chǔ)。

　　二、煤礦安全技術(shù)的進展

　　我國煤礦生產(chǎn)的發(fā)展與煤礦安全技術(shù)的進步密不可分，煤礦安全技術(shù)進展不斷支持著煤礦生產(chǎn)技術(shù)的進步和生產(chǎn)水平的提高，對煤炭工業(yè)為國民經(jīng)濟發(fā)展提供可靠的能源保障起到重要作用。在國家發(fā)改委、科技部的支持下，原煤炭工業(yè)部、國家煤炭工業(yè)局、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局先后組織了"九五""十五"煤礦安全技術(shù)科技攻關(guān)。充分發(fā)揮煤科總院、中國礦大等高校、科研院所和示范礦區(qū)煤礦企業(yè)的整體優(yōu)勢，以產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方式，在平頂山煤業(yè)集團有限責(zé)任公司、陽泉煤業(yè)集團有限責(zé)任公司、芙蓉礦務(wù)局和淮南礦業(yè)集團有限責(zé)任公司所屬礦井進行了科技攻關(guān)研究。本著瓦斯災(zāi)害治理示范礦井建設(shè)和煤礦安全關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)相結(jié)合的宗旨，圍繞兩個礦區(qū)瓦斯災(zāi)害防治的實際需要，"九五"期間在平頂山礦區(qū)開展了"改善煤礦安全狀況綜合配套和關(guān)鍵技術(shù)研究"。"十五"期間在淮南礦區(qū)開展了"礦山重大瓦斯煤塵爆炸事故預(yù)防與監(jiān)控技術(shù)研究"。通過科技攻關(guān)一是建立"平頂山礦區(qū)"和"淮南礦區(qū)"兩個瓦斯綜合治理技術(shù)示范工程；二是圍繞制約煤礦安全生產(chǎn)的部分關(guān)鍵技術(shù)，集中攻關(guān)，研究解決具有共性意義的瓦斯防治、防滅火、礦井通風(fēng)、粉塵控制和應(yīng)急救援等方面的關(guān)鍵技術(shù)。

　　"九五"科技攻關(guān)研究取得了一系列成果。在瓦斯防治技術(shù)方面，建立了綜采機掘工作面瓦斯涌出量預(yù)測方法，使預(yù)測準確率達到85％；采空區(qū)瓦斯抽放和上隅角瓦斯治理技術(shù)取得突破，研制成功專門用于采空區(qū)埋管抽放用的菱鎂土抽放管、實時監(jiān)控抽放管內(nèi)CH4和CO濃度的監(jiān)控儀，并提出了安全抽放采空區(qū)瓦斯時，對CH4和CO濃度的控制指標(biāo)，研究成功既能有效抽放采空區(qū)瓦斯，又能控制自然發(fā)火的工藝技術(shù)和配套裝備。使采空區(qū)瓦斯抽出率達到7％，瓦斯超限次數(shù)減少89％；開發(fā)的系列風(fēng)機和抽出裝置處理上隅角瓦斯后，使回風(fēng)瓦斯降低27％，單班產(chǎn)量提高50％；首次對煤與瓦斯突出區(qū)域預(yù)測預(yù)報技術(shù)進行了研究并取得初步效果，根據(jù)瓦斯地質(zhì)、地應(yīng)力、突出煤特征并結(jié)合物探技術(shù)，實現(xiàn)了對新水平、新采區(qū)、新區(qū)段的突出危險區(qū)進行預(yù)測預(yù)報。實際應(yīng)用的兩個采區(qū)，預(yù)測無危險區(qū)面積分別達到63％和52％，無危險區(qū)預(yù)測準確率達到100％，減少措施工程量89％，回采速度提高13.5％；在防突技術(shù)方面，采掘工作面防突措施和裝備有了較大進展，研制成功輕便型防突鉆機、采煤工作面預(yù)裂爆破成套技術(shù)取得突破、地質(zhì)雷達、電磁幅射等物探技術(shù)成功用于監(jiān)測掘進工作面前方突出構(gòu)造，為防突技術(shù)和突出預(yù)測技術(shù)的實施提供了手段；瓦斯抽放技術(shù)和裝備取得重大突破，研制成功定向長鉆孔施工工藝和強力鉆機，成功施工了603.5m的巖石水平長鉆孔和865m的煤層水平長鉆孔，為抽放鄰近層瓦斯提供了技術(shù)與裝備。試驗研究成功高抽巷抽瓦斯技術(shù)，研究成功適用于高瓦斯松軟突出煤層的強力鉆機和順煤層瓦斯抽放技術(shù)，在突出煤層中成功打出孔深超過100m、最深239.6m的順煤層鉆孔，故本煤層瓦斯預(yù)抽率大幅度提高，達到28.8～32％，為解決采煤工作面防宊和減少瓦斯涌出量提供了有力的技術(shù)手段。

　　通過"十五"科技攻關(guān)，瓦斯綜合治理技術(shù)又向前發(fā)展了一步。在煤與瓦斯突出區(qū)域預(yù)測技術(shù)方面，采用瓦斯地質(zhì)方法，建立了瓦斯地質(zhì)理論與物探技術(shù)相結(jié)合的多技術(shù)（數(shù)字地震勘探、無線電波透視和構(gòu)造軟煤測井曲線識別）集成的多尺度（礦井突出區(qū)和工作面突出帶）瓦斯突出區(qū)域預(yù)測瓦斯地質(zhì)新方法。建立了由3D3C地震技術(shù)、AVO技術(shù)、地震反演技術(shù)、地震屬性分析技術(shù)、地震波形分類技術(shù)等構(gòu)成的瓦斯富集部位探測的核心技術(shù)。采用地質(zhì)動力區(qū)劃的方法，確定了活動構(gòu)造和巖體應(yīng)力狀況對突出的影響，并劃分應(yīng)力升高區(qū)、應(yīng)力降低區(qū)和應(yīng)力梯度。為突出危險區(qū)、威脅區(qū)和安全區(qū)的劃分奠定了基礎(chǔ)。采用電磁波透視技術(shù)，成功研制出了探測煤層瓦斯災(zāi)害易發(fā)區(qū)的技術(shù)和裝備，建立了電磁波反射和吸收特征數(shù)據(jù)庫和地質(zhì)異常體的識別系統(tǒng)。

　　在煤與瓦斯突出動態(tài)預(yù)測技術(shù)方面，分別研究出了基于動態(tài)瓦斯涌出規(guī)律、AE聲發(fā)射原理和電磁輻射原理的工作面突出危險性連續(xù)監(jiān)測技術(shù)與裝備。建立了煤巷掘進炮后30分鐘的噸煤瓦斯動態(tài)涌出量指標(biāo)、瓦斯涌出變異系數(shù)指標(biāo)、炮后瓦斯涌出最大速率指標(biāo)等連續(xù)預(yù)測指標(biāo)，實現(xiàn)了炮掘工作面瓦斯動態(tài)預(yù)測，為突出預(yù)測技術(shù)提供了一種新的方法和工藝技術(shù)。開發(fā)出一套AE聲發(fā)射監(jiān)測突出的技術(shù)裝備，通過阻噪、隔噪、擬噪、濾噪和有效AE信號提取等途徑，使濾噪技術(shù)有了突破性進展，研究出包括傳感器在內(nèi)的AE聲發(fā)射工藝技術(shù)，為瓦斯動力災(zāi)害的預(yù)測提供了手段。通過連續(xù)監(jiān)測含瓦斯煤巖流變破壞過程中產(chǎn)生的電磁輻射信號強度和脈沖數(shù)及其變化的研究，揭示了電磁輻射與煤與瓦斯突出、沖擊地壓影響因素間的關(guān)系，提出了臨界值法與動態(tài)趨勢法相結(jié)合的煤巖動力災(zāi)害預(yù)警方法，開發(fā)成功KBD7型電磁輻射連續(xù)監(jiān)測儀。