煤炭工業是關系到國家經濟命脈的重要基礎產業，煤炭是我國的主要能源。2004年煤炭在我國一次能源生產和消費結構中的比重分別占75.6％和67.7％。"十五"期間，我國煤炭產量由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，保證了經濟和社會發展的需要，支撐著國民經濟的快速發展。與此同時，國民經濟快速增長對煤炭需求的拉動也帶動了煤炭工業的迅同樣速發展。國家對煤礦安全生產高度重視，國務院第81次常務會議專門研究了煤礦安全生產，會議指出："煤炭行業又是高危行業，高瓦斯和瓦斯突出礦井占一半左右，煤礦安全是整個工業安全生產工作的重中之重。"2005年全國煤礦發生的各類災害事故己下降到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年全國每年發生各類事故中，煤礦事故起數和死亡人數分別占全國工礦企業總數的30％和40％。我國煤炭產量占世界總產量的31％，但事故死亡人數卻占了79％，安全生產水平存在很大差距。煤礦安全生產形勢嚴峻還表現為職業危害嚴重，截止到2002年全國累計檢出塵肺患者58萬余例，煤炭行業占49％左右。
一、煤礦災害概況
我國煤礦自然條件差，地質條件復雜。我國大陸是由眾多小型地塊多幕次匯聚形成的，主要煤田經受了多期次、多方向、強度較大的改造。造成煤田地質條件復雜，伴生的實災害多。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％，煤炭產量占42％；有煤塵爆炸危險的礦井占87.4％；煤層具有自然發火危險的礦井占51.3％；地質條件復雜或極其復雜的煤礦占36％，屬簡單的占23％；水文地質條件復雜或極其復雜的煤礦占27％，屬簡單的占34％。在這種復雜的地質條件下，我國的煤礦尤其是瓦斯礦井容易發生災事故。對我國煤礦發生的大量災害事故進行系統分析看出，頂板和瓦斯事故是我國煤礦的主要災害事故類型。瓦事故已成為煤礦的"第一殺手"，頂板事故的發生頻率最高。
以2005年數據為例，頂板事故起數占災害事故總起數的52.9％，死亡人數占事故總死亡人數的33.3％。瓦斯事故的危害性和危險性最大，2005年，瓦斯事故起數占12.13％，但死亡人數達到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，事故起數和死亡人數分別占91％和94％。因此，瓦斯災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，地應力、瓦斯壓力、地溫也越來越高，煤自然災害的威脅逐步加重，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戶重點監控企業中高瓦斯和突出礦井的比例2005年比2004年增加了10％。淮南礦區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。
隨著煤炭工業經濟增長方式的轉變，煤礦生產方式和結構發生了大的變化。生產機械化程度的大幅度提高，高產高效礦井生產集中化程度的不斷增強。這種新的生產方式也出現了一些新的安全問題，礦井瓦斯涌出量增大，采掘工作面產塵強度劇增，對礦井通風系統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、生產技術的進步和變革都會不斷對煤礦安全保障技術提出新的更高的要求。針對煤礦安全生產的實際需求，在國家的支持和引導下，"九五"、"十五"期間都開展了以瓦斯防治技術為重點的科技攻關，取得了系列科技成果。為煤礦災害防治奠定了良好基礎。
二、煤礦安全技術的進展
我國煤礦生產的發展與煤礦安全技術的進步密不可分，煤礦安全技術進展不斷支持著煤礦生產技術的進步和生產水平的提高，對煤炭工業為國民經濟發展提供可靠的能源保障起到重要作用。在國家發改委、科技部的支持下，原煤炭工業部、國家煤炭工業局、國家安全生產監督管理總局先后組織了"九五""十五"煤礦安全技術科技攻關。充分發揮煤科總院、中國礦大等高校、科研院所和示范礦區煤礦企業的整體優勢，以產學研相結合的方式，在平頂山煤業集團有限責任公司、陽泉煤業集團有限責任公司、芙蓉礦務局和淮南礦業集團有限責任公司所屬礦井進行了科技攻關研究。本著瓦斯災害治理示范礦井建設和煤礦安全關鍵技術攻關相結合的宗旨，圍繞兩個礦區瓦斯災害防治的實際需要，"九五"期間在平頂山礦區開展了"改善煤礦安全狀況綜合配套和關鍵技術研究"。"十五"期間在淮南礦區開展了"礦山重大瓦斯煤塵爆炸事故預防與監控技術研究"。通過科技攻關一是建立"平頂山礦區"和"淮南礦區"兩個瓦斯綜合治理技術示范工程；二是圍繞制約煤礦安全生產的部分關鍵技術，集中攻關，研究解決具有共性意義的瓦斯防治、防滅火、礦井通風、粉塵控制和應急救援等方面的關鍵技術。
"九五"科技攻關研究取得了一系列成果。在瓦斯防治技術方面，建立了綜采機掘工作面瓦斯涌出量預測方法，使預測準確率達到85％；采空區瓦斯抽放和上隅角瓦斯治理技術取得突破，研制成功專門用于采空區埋管抽放用的菱鎂土抽放管、實時監控抽放管內CH4和CO濃度的監控儀，并提出了安全抽放采空區瓦斯時，對CH4和CO濃度的控制指標，研究成功既能有效抽放采空區瓦斯，又能控制自然發火的工藝技術和配套裝備。使采空區瓦斯抽出率達到7％，瓦斯超限次數減少89％；開發的系列風機和抽出裝置處理上隅角瓦斯后，使回風瓦斯降低27％，單班產量提高50％；首次對煤與瓦斯突出區域預測預報技術進行了研究并取得初步效果，根據瓦斯地質、地應力、突出煤特征并結合物探技術，實現了對新水平、新采區、新區段的突出危險區進行預測預報。實際應用的兩個采區，預測無危險區面積分別達到63％和52％，無危險區預測準確率達到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、采煤工作面預裂爆破成套技術取得突破、地質雷達、電磁幅射等物探技術成功用于監測掘進工作面前方突出構造，為防突技術和突出預測技術的實施提供了手段；瓦斯抽放技術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與裝備。試驗研究成功高抽巷抽瓦斯技術，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，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手段。
通過"十五"科技攻關，瓦斯綜合治理技術又向前發展了一步。在煤與瓦斯突出區域預測技術方面，采用瓦斯地質方法，建立了瓦斯地質理論與物探技術相結合的多技術（數字地震勘探、無線電波透視和構造軟煤測井曲線識別）集成的多尺度（礦井突出區和工作面突出帶）瓦斯突出區域預測瓦斯地質新方法。建立了由3D3C地震技術、AVO技術、地震反演技術、地震屬性分析技術、地震波形分類技術等構成的瓦斯富集部位探測的核心技術。采用地質動力區劃的方法，確定了活動構造和巖體應力狀況對突出的影響，并劃分應力升高區、應力降低區和應力梯度。為突出危險區、威脅區和安全區的劃分奠定了基礎。采用電磁波透視技術，成功研制出了探測煤層瓦斯災害易發區的技術和裝備，建立了電磁波反射和吸收特征數據庫和地質異常體的識別系統。
在煤與瓦斯突出動態預測技術方面，分別研究出了基于動態瓦斯涌出規律、AE聲發射原理和電磁輻射原理的工作面突出危險性連續監測技術與裝備。建立了煤巷掘進炮后30分鐘的噸煤瓦斯動態涌出量指標、瓦斯涌出變異系數指標、炮后瓦斯涌出最大速率指標等連續預測指標，實現了炮掘工作面瓦斯動態預測，為突出預測技術提供了一種新的方法和工藝技術。開發出一套AE聲發射監測突出的技術裝備，通過阻噪、隔噪、擬噪、濾噪和有效AE信號提取等途徑，使濾噪技術有了突破性進展，研究出包括傳感器在內的AE聲發射工藝技術，為瓦斯動力災害的預測提供了手段。通過連續監測含瓦斯煤巖流變破壞過程中產生的電磁輻射信號強度和脈沖數及其變化的研究，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系，提出了臨界值法與動態趨勢法相結合的煤巖動力災害預警方法，開發成功KBD7型電磁輻射連續監測儀。
