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山西礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

文章來源: 鳳凰網 於 2026-05-23 12:37:13 - 新聞取自各大新聞媒體,新聞內容並不代表本網立場!
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核心提要

1. 事故發生的留神峪煤礦位於山西長治沁源縣,地處沁水煤田西北邊緣,是晉東優質主焦煤基地的一座大型礦井。該礦2021年才正式投產,年產120萬噸,煤種為貧煤,並在2024年被鑒定為高瓦斯礦井。

2. 高瓦斯的形成並非偶然,而是源於地質本身。留神峪煤層形成於約三億年前,深埋變質過程中封存了大量甲烷,加之煤層透氣性普遍較低、開采深度下探到四百多米,地應力增大,瓦斯湧出量隨之攀升,礦井遂由普通瓦斯礦升級為高瓦斯礦。

3. 瓦斯爆炸需要濃度(5%—16%)、高溫火源、充足氧氣三個條件同時湊齊。井下氧氣通常充足,危險因而集中在瓦斯積聚與火源的交匯點,多發於通風失效、采空區頂板垮落、違規操作生火,以及恢複通風或排放瓦斯失控之時。

4. 除高瓦斯外,該礦還疊加了煤層自燃、煤塵爆炸、衝擊地壓等多重風險。從區域背景看,其所處的沁水煤田煤層氣資源儲量約6.85萬億立方米,占山西省三分之二以上。 作為我國重要的能源和工業基地,煤炭大省山西的地位不會因一時一地的事故而改變,但每一次事故都在提醒:深部高瓦斯開采的安全防線,須臾不可鬆懈。

山西礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

據新華社報道,2026年5月22日19時29分,山西省沁源縣通洲集團留神峪煤礦發生瓦斯爆炸。據23日晚新聞發布會消息,事故已造成82人遇難,仍有人員被困井下,現場搜救工作仍在緊張進行,事故原因正在進一步調查。

山西沁源,地上是號稱“中國天然氧吧”的太嶽山區,地下卻深埋著形成於約三億年前的厚厚煤脈,以及隨煤共生、被鎖在岩層裂隙中的大量瓦斯。煤是這片土地的財富,瓦斯則是與之相伴而生的隱患,二者本是同一段地質史的一體兩麵。

留神峪煤礦年產120萬噸,2021年才正式投產,是一座經資源整合、按標準化要求建設的現代化大型礦井。這樣一座礦井,為何仍會釀成如此慘重的瓦斯爆炸?要理解這場事故,除了分析事發當晚的那一瞬,還要回到這片土地的地下深處。

圖片

地理位置與行政歸屬

留神峪煤礦位於山西省長治市沁源縣李元鎮留神峪村,主井田落於李元鎮一帶,行政登記涉及沁河鎮上莊村,地理坐標36.596759°N、112.193312°E(WGS84)。

礦區地處沁水煤田西北邊緣,屬霍東勘探區範疇,是晉東煤炭基地的重要組成部分。僅李元鎮已探明煤炭儲量便有16億噸,是長治市最大、山西重要的優質主焦煤資源基地。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

沁源縣位於山西省中南部(長治、晉城兩個地級市稱晉東南)、太嶽山東麓,長治市西北角,國土麵積2549平方公裏,轄6鎮6鄉,總人口約14.6萬。該縣因沁河源頭而得名。

沁河發源於沁源縣西北部的二郎神溝,自北向南流經安澤、沁水、陽城,出山西省境後進入河南濟源,再經沁陽、博愛、溫縣,最終在河南武陟縣匯入黃河,全長約485公裏,是黃河下遊重要的一級支流。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

沁源縣境內四麵環山,平均海拔1400米,沁河、汾河兩大水係穿行,由於山區開口地形抬升作用,促進降水,年均徑流量2.6億立方米,在山西屬相對富水區。

森林覆蓋率近60%,居全省之首,是“中國天然氧吧”和省樹“油鬆之鄉”。除煤炭外,中藥材資源豐富,享有“北藥之首”美譽。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

該縣是典型的資源型經濟縣。煤炭預測儲量128.8億噸,已探明地質儲量90億噸。按煤種劃分,焦煤26.10億噸,瘦煤35億噸,貧煤28.90億噸。

含煤麵積2040平方公裏,占全縣總麵積80%,現有30座煤礦,年產能3520萬噸,是全國重點產煤縣和全省主焦煤基地。

2022年GDP約234億元,人均超20萬元,財政總收入達102.87億元,煤炭產業占絕對主導,原煤、洗精煤、焦炭為支柱。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

晉東南-長治煤區地質構造

從大地構造看,本區位於華北地台鄂爾多斯斷塊之沁水塊坳中心部位,橫跨沾尚-武鄉-陽城北北東向褶帶與郭道-安澤近南北向褶帶兩個四級構造單元。

總體形態為一北北東向大型複式向斜,即沁水複式向斜,軸向東北,中心地層平緩開闊,兩翼傾角西北翼5°-25°、東南翼3°-20°,一般約10°。

區內斷裂規模較小,構造相對簡單,為煤層穩定賦存提供了有利條件。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

在更大尺度的辛安泉域內,晉東南煤區涵蓋長治、襄垣、黎城等盆地,碳酸鹽岩裂隙岩溶水是重要地下水類型。

煤係地層自東向西上覆含水層由第四係(距今約258萬年至今)逐漸過渡為二疊係(距今約2.99億-2.52億年)石盒子組,下伏含水層主要為奧陶係(距今約4.85億-4.44億年)峰峰組。

煤層主要分布在長治和襄垣盆地以西,以東為碳酸鹽岩裸露區。煤層埋藏深度自西向東遞增,屯留、鮑店以西深達500米以上。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

區域地層自老至新出露有寒武係(距今約5.41億-4.85億年)、奧陶係(距今約4.85億-4.44億年)、石炭係(距今約3.59億-2.99億年)、

二疊係(距今約2.99億-2.52億年)、三疊係(距今約2.52億-2.01億年)、第三係(距今約6600萬-258萬年)及第四係(距今約258萬年至今)。

煤係基底為奧陶係(距今約4.85億-4.44億年)灰岩,含煤地層主要為石炭係上統太原組與二疊係下統山西組。

太原組(距今約2.99億-2.90億年)為海陸交替相沉積,厚50-150米,一般含煤7-10層,其中可采3-5層,可采總厚4-10米,北厚南薄。岩性以砂岩、泥岩、石灰岩互層為主,夾煤層。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

山西組(距今約2.90億-2.70億年)為陸相及濱海相沉積,厚40-110米,含煤3-6層,可采2-4層,可采總厚2-7米,岩性以深灰色泥岩、砂質泥岩及灰白色中粗粒砂岩為主。

在長治地區尺度上,煤係地層總厚度139-180米,可采煤層為3號、9號和15號,目前主采煤層為3號煤。在沁源縣域尺度上,可采煤層8-12層,煤層總厚約7.34米,地質構造簡單,煤層賦存穩定。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

山西煤層的地質形成

約三億年前的石炭紀晚期至二疊紀早期,今天的山西所在區域還是一片低窪的濱海平原與內陸湖沼,地處華北古陸的東南緣。

那時氣候溫暖潮濕,大氣含氧量高,陸地上生長著高大的蕨類、鱗木和封印木,沿海灘塗與河流三角洲地帶植被尤為茂密。

這些植物死亡後,遺體在積水窪地中大量堆積,因缺氧環境未能完全腐爛,逐年沉澱形成厚厚的泥炭層。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

隨後,地殼發生緩慢的沉降運動,海水周期性進退。海進時,泥炭層被泥沙和灰岩覆蓋;海退時,新的植物又在裸露的沼澤中重新繁衍,再次形成泥炭。

如此反複多次,便在地層中留下了多層交疊的煤與岩石——這就是太原組“海陸交替相”沉積的由來。

到了二疊紀早期,華北古陸進一步抬升,海水徹底退出,這裏變成純粹的河流與沼澤環境,植物遺體在陸相條件下繼續堆積,形成了上覆的山西組煤係。

這些富含有機質的泥炭層被後來的泥沙、灰岩和碎屑岩層層掩埋,埋深可達數百米乃至上千米。

在漫長的地質年代裏,地層的壓力使泥炭脫水、壓實,溫度升高促使有機質發生複雜的物理化學變化,碳含量逐步富集,依次演化為褐煤、煙煤。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

山西中南部的一些煤層,因後期構造運動被埋得更深,受到的地熱與壓力更大,變質程度更高,形成了優質的無煙煤和焦煤;

而北部大同一帶的煤層抬升較淺、受後期熱力改造較弱,則保留了低變質程度的氣煤與弱粘煤。

至此,這片古沼澤的遺產,以多層穩定煤體的形態封存在華北地台的沉積蓋層之中,成為今日山西地下黑色礦脈的原始底稿。

(焦煤:粘結性強,加熱能熔融成塊,專用於煉焦炭,是鋼鐵高爐的核心原料。

瘦煤:粘結性較弱,可少量配入煉焦,也可直接燒鍋爐,介於焦煤與動力煤之間。

貧煤:幾乎不粘結,不能煉焦,揮發分最低,主要當動力煤和鍋爐燃料用。)

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

曆史開采沿革

晉東南的長治地區煤炭開采曆史悠久,為全國煤炭開采和利用最早的地區之一。早在春秋時代已有煤炭開采記錄,戰國時已用煤鑄鐵和燒製兵器。

至唐宋時期,煤炭開采已較普遍,不僅取暖燒炊,還用於燒製陶瓷器和冶煉,且煤炭已作為商品進入流通領域。

元代煤炭課稅成為官府重要收入。明代煤炭業更為興盛,煤炭生產不僅供應本鄉,且行銷外地。

清代因煤炭開采業發達,促進本地鐵業發展,使長治成為全國鐵貨交易中心。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

在沁源縣北端的王和鎮後溝村一帶,從村內30多處廢棄煤炭開采遺址及“老空”情況判斷,當地煤炭史可追溯到戰國時期,先民已用煤燒製陶器、冶煉鐵器。

而商業文化發達的晉中地區存在大量煤炭市場需求,極大促進了後溝村的煤炭開采。

至清末民初,後溝村培養出的煤炭“土專家”和技術員活躍在王陶、聰子峪、李元、留神峪,以及靈石、孝義一帶,成為最早走出去的一批煤炭從業者。

圍繞煤炭生產經營運輸,當地90%以上的全勞力從事煤炭相關工作,同時發展蓄力運輸,培養了一批習武之人活躍於晉中票號擔任鏢師。

在煤炭生產的同時,當地自古就開始燒焦炭,鼎盛時土焦池有數百個。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

山西煤礦近代機械化起步於20世紀初:1916年襄垣縣道溝坪開辦長治地區第一座使用蒸汽機的煤礦;1923年長治縣崎峪村開設使用機器開采的煤礦,日產量60餘噸,成為當時山西省重點煤礦之一。

沁源縣煤炭開采自唐代始,曆經手工小窯、機械化改造與資源整合三個階段。2001-2009年經多輪整合後,煤礦數量大幅壓縮,單井規模提升,機械化程度和回采率同步提高。

留神峪年產120萬噸的規模,在縣域內屬於大型礦井序列,代表了整合後地方煤礦的標準化建設水平。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

礦權主體與整合沿革

留神峪煤礦運營主體為山西通洲集團留神峪煤業有限公司,母公司山西通洲煤焦集團股份有限公司持股94.56%,穿透實控人為任鐵柱。

該礦成立於2010年,是山西省2008-2010年第二輪煤炭資源整合的直接產物。

2009年,山西省煤礦企業兼並重組整合工作領導組辦公室以晉煤重組辦發〔2009〕82號文批準留神峪煤礦為重組整合礦井,設計生產能力120萬噸/年,新增產能75萬噸/年。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

2011年11月,原山西省煤炭工業廳批準開工建設;2019年2月,山西省能源局批準延長建設工期10個月;2021年正式投產。

在更大範圍的霍東礦區,2009年整合前107座地方煤礦被重組為43座,其中沁源縣保留11座,留神峪為8座大型礦井之一。

留神峪煤礦為井工礦,斜井開拓,共6個井筒,開采水平+1087米與+1018米。現采煤層為2號、9+10號煤層,采煤工藝采用綜采一次采全高。

井田麵積15.86平方公裏,礦井深度約456米。水文地質類型屬中等,局部存在奧陶係灰岩帶壓開采條件。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

礦井工程條件

留神峪煤礦井田總資源量約8700萬噸,可采儲量約4588萬噸。煤種為貧煤,工業用途以動力煤為主。

煤質特征表現為自燃傾向性顯著(2號煤層與9+10號煤層均為自燃煤層),煤塵具有爆炸危險性,同時礦井受衝擊地壓影響。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

留神峪煤礦瓦斯等級鑒定為高瓦斯礦井(2024年鑒定)。從區域背景看,沁水煤田煤層氣資源儲量約6.85萬億立方米,占山西省三分之二以上。

沁源區塊位於沁水煤田中段西側,煤層氣含量呈現西低東高、北低南高的格局:沁源一帶平均約2.6立方米/噸,南部安澤一帶平均約5.5立方米/噸。

區塊內15號煤層(區域對比層)頂板多為灰岩或泥岩,底板多為根土泥岩,封閉性能良好,有利於煤層氣保存。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

高瓦斯的成因

留神峪一帶的煤層屬於石炭係—二疊係海陸交互相沉積,距今約三億年。

這套地層形成於濱海平原與內陸湖沼交替的環境,植物遺體在缺氧的水體中大量堆積,被後來的泥沙和灰岩層層掩埋,埋深達數百米乃至上千米。

在漫長的地質年代裏,地層壓力和地熱使有機質發生變質,碳含量逐步富集,同時產生了大量煤層氣(主要成分為甲烷)。

由於後期構造運動的擠壓和封閉,這些氣體被鎖死在煤層及其圍岩的孔隙與裂隙中,形成高壓、高含量的瓦斯儲集。

加之這一帶煤層透氣性普遍較低,瓦斯難以自然逸散,隨著開采深度下探到四百多米,地應力進一步增大,瓦斯壓力和湧出量隨之攀升,礦井便從普通瓦斯礦升級為高瓦斯礦井。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

高瓦斯礦井的核心防禦在於“以風定產”,用足夠的新鮮風流稀釋和帶走瓦斯。礦井必須建立完整、獨立的通風係統,實行分區通風。

每個采區和采掘工作麵都要有獨立的進風巷和回風巷,嚴禁串聯通風和微風作業。

掘進工作麵依靠局部通風機(俗稱“局扇”)強製送風,風筒出口距掘進頭不得超過五米。

且必須配備“雙風機、雙電源”和自動切換裝置,一旦主風機故障,備用風機立即啟動,防止停風導致瓦斯積聚。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

井下需布設密集的監測網絡:采掘工作麵、回風巷、機電硐室等關鍵地點安裝甲烷傳感器,實時監控瓦斯濃度;電氣設備實行瓦斯電閉鎖和風電閉鎖,瓦斯超限時自動切斷電源。

瓦斯檢查工持便攜式檢測儀巡回檢查,執行“一炮三檢”(裝藥前、爆破前、爆破後檢測)和“三人聯鎖放炮”製度。

采空區和廢棄巷道及時用紅磚混凝土密閉,防止老空區瓦斯滲漏;盲巷設置柵欄和警標,嚴禁人員進入。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

何時最容易引發爆炸

瓦斯爆炸需要三個條件同時湊齊:空氣中瓦斯濃度達到5%—16%的爆炸極限;存在650℃以上的高溫火源;氧氣濃度高於12%。

井下氧氣通常充足,因此危險主要集中在“瓦斯積聚”與“火源”的交匯點。最容易出事的幾類場景:

一是通風係統失效。局部通風機停轉、風筒破損漏風、風門管理不善導致風流短路,

或采掘布置過於集中造成風量不足,都會使掘進頭或回采工作麵上隅角的瓦斯濃度迅速攀升至爆炸區間。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

二是采空區頂板大麵積垮落。采空區深處積聚著高濃度瓦斯,頂板突然斷裂垮塌時,像活塞一樣把這些瓦斯擠出,湧向工作麵或回風巷。

如果此時采空區內存在煤炭自燃火源,瓦斯流經高溫區,極易引發特大爆炸。

三是違規操作產生火源。帶電檢修電纜產生電火花、礦燈失爆、放糊炮或明炮、機械摩擦撞擊、甚至井下電焊,都可能成為點燃瓦斯的最後一根火星。

四是恢複通風或排放瓦斯時控製不當。停風區瓦斯濃度往往超過3%,如果一次性送入大量新風,排放風流中的瓦斯濃度可能瞬間進入爆炸極限,遇到殘餘火源即爆。

簡言之,瓦斯本身不可怕,可怕的是它在某個角落悄悄積聚到5%以上,而現場恰好出現一絲明火或電火花。所有安全措施的本質,就是不讓這兩個條件在同一時空相遇。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

山西全省煤脈分布與區域經濟格局

山西是煤炭大省,是我國重要的能源基地。煤炭已成為山西的重要標誌和文化符號,煤炭產業持續健康穩定發展,不僅對山西國民經濟發展起著舉足輕重的作用,而且對國家能源安全發揮著重要的保障作用。

從中華人民共和國成立至2015年底,山西省累計生產原煤166億噸,外調量超過110億噸,供應全國28個省(市、區)用煤。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

未來一個時期,煤炭作為主體能源的地位不會發生根本性改變,山西作為我國重要能源和工業基地的戰略地位不會發生根本性改變。

截至2015年,全省有煤炭主體企業131家、單獨保留煤礦38家。其中,億噸級4家(同煤集團、焦煤集團、晉能集團、中煤平朔集團),5000萬噸級3家(陽煤集團、潞安集團、晉煤集團),1000萬噸級10家,1000萬噸級以下152家。

全省共有煤礦1078座,產能14.6億噸/年。其中,國有獨資煤礦155座,產能3.9億噸/年;國有控股煤礦643座,產能7.7億噸/年;國有參股煤礦34座,產能0.4億噸/年;民營煤礦246座,產能2.6億噸/年。全省煤礦企業的從業人員達78.2萬人。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

山西省煤炭資源主要集中分布於六大煤田:大同、寧武、河東、西山、霍西、沁水。含煤麵積6.2萬-6.48萬平方公裏,約占全省國土麵積40%。

全省118個縣級行政區中,91-94個縣分布有煤炭資源,占80%左右;剩餘約20%的縣(市、區)為無煤縣。

六大煤田從北到南、從西到東呈帶狀分布:

大同煤田:位於最北部,麵積約1800平方公裏,侏羅紀以弱粘煤為主,石炭-二疊紀以氣煤為主,是中國出口煤量最多的煤田,優質動力煤基地。

寧武煤田:總麵積約3500平方公裏,主要為氣煤,出口煤量排第二位。

河東煤田:緊挨黃河流域,總麵積約16900平方公裏,以產焦煤為主。

西山煤田:總麵積約1600平方公裏,為六大煤田中麵積最小者,以優質焦、肥煤、瘦煤及貧煤為主。

霍西煤田:位於山西省西南部,總麵積約3900平方公裏。

沁水煤田:麵積約30000平方公裏,為六大煤田之首,跨太原、陽泉、沁縣、長治、晉城、沁水等20餘市縣,以無煙煤、貧煤為主,是中國無煙煤、化工用煤和煉焦煤最大的供應基地。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

煤種分布呈現由北向南變質程度逐漸增高的規律:

北部大同、寧武為低變質動力煤基地;中南部太原、呂梁、臨汾、長治為焦煤基地;沁水煤田東北部為無煙煤和化工用煤重要產地。

從區域經濟格局看,山西並非“縣縣有煤”,有煤縣與無煤縣之間存在顯著的經濟分異。

有煤縣GDP和財政收入往往較高,但存在“富裕的貧困縣”現象——即“強縣”與“富民”背離。

研究表明,主要依靠礦產資源強縣的地區,縣域經濟發展對農民帶動作用較小;相反,礦產資源較缺乏的地區,經濟發展對農民的拉動作用相對較大。

按農民人均純收入占人均GDP比例排序,前10名中6個屬無煤炭資源縣;排在後10名的縣中,6個有煤炭資源。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

無煤縣典型案例:長治市內,與沁源縣相鄰的沁縣,為太行山區無任何礦產資源的縣,當地幹部坦言“與有煤縣相比,工資低1000多元,因為財政沒錢”。

這些無煤縣往往第一產業比例高,主要依靠農業及後續產業發展。如人口密集的晉南運城市,煤炭分布就相對很少。

有煤縣內部也存在分化:鄉寧縣含煤麵積占全縣78%,既“富有”也“貧窮”,山嶺重疊、溝壑縱橫,水土流失嚴重,地質災害頻發。

呂梁市半數區縣雖坐擁煤炭資源,卻仍是國家級貧困縣。資源豐裕地區城鄉收入差距往往被拉大,形成“資源詛咒”效應。

山西省為此在2012年改革縣域經濟考核體係,將119個縣市區分為A類(煤炭大縣)、B類(無煤縣或產煤量較小縣)、C類(扶貧開發重點縣)分別考核。打破“大鍋飯”考評機製,使農業縣和貧困縣獲得獨立評價空間。

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山西礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

鳳凰網 2026-05-23 12:37:13
核心提要

1. 事故發生的留神峪煤礦位於山西長治沁源縣,地處沁水煤田西北邊緣,是晉東優質主焦煤基地的一座大型礦井。該礦2021年才正式投產,年產120萬噸,煤種為貧煤,並在2024年被鑒定為高瓦斯礦井。

2. 高瓦斯的形成並非偶然,而是源於地質本身。留神峪煤層形成於約三億年前,深埋變質過程中封存了大量甲烷,加之煤層透氣性普遍較低、開采深度下探到四百多米,地應力增大,瓦斯湧出量隨之攀升,礦井遂由普通瓦斯礦升級為高瓦斯礦。

3. 瓦斯爆炸需要濃度(5%—16%)、高溫火源、充足氧氣三個條件同時湊齊。井下氧氣通常充足,危險因而集中在瓦斯積聚與火源的交匯點,多發於通風失效、采空區頂板垮落、違規操作生火,以及恢複通風或排放瓦斯失控之時。

4. 除高瓦斯外,該礦還疊加了煤層自燃、煤塵爆炸、衝擊地壓等多重風險。從區域背景看,其所處的沁水煤田煤層氣資源儲量約6.85萬億立方米,占山西省三分之二以上。 作為我國重要的能源和工業基地,煤炭大省山西的地位不會因一時一地的事故而改變,但每一次事故都在提醒:深部高瓦斯開采的安全防線,須臾不可鬆懈。

山西礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

據新華社報道,2026年5月22日19時29分,山西省沁源縣通洲集團留神峪煤礦發生瓦斯爆炸。據23日晚新聞發布會消息,事故已造成82人遇難,仍有人員被困井下,現場搜救工作仍在緊張進行,事故原因正在進一步調查。

山西沁源,地上是號稱“中國天然氧吧”的太嶽山區,地下卻深埋著形成於約三億年前的厚厚煤脈,以及隨煤共生、被鎖在岩層裂隙中的大量瓦斯。煤是這片土地的財富,瓦斯則是與之相伴而生的隱患,二者本是同一段地質史的一體兩麵。

留神峪煤礦年產120萬噸,2021年才正式投產,是一座經資源整合、按標準化要求建設的現代化大型礦井。這樣一座礦井,為何仍會釀成如此慘重的瓦斯爆炸?要理解這場事故,除了分析事發當晚的那一瞬,還要回到這片土地的地下深處。

圖片

地理位置與行政歸屬

留神峪煤礦位於山西省長治市沁源縣李元鎮留神峪村,主井田落於李元鎮一帶,行政登記涉及沁河鎮上莊村,地理坐標36.596759°N、112.193312°E(WGS84)。

礦區地處沁水煤田西北邊緣,屬霍東勘探區範疇,是晉東煤炭基地的重要組成部分。僅李元鎮已探明煤炭儲量便有16億噸,是長治市最大、山西重要的優質主焦煤資源基地。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

沁源縣位於山西省中南部(長治、晉城兩個地級市稱晉東南)、太嶽山東麓,長治市西北角,國土麵積2549平方公裏,轄6鎮6鄉,總人口約14.6萬。該縣因沁河源頭而得名。

沁河發源於沁源縣西北部的二郎神溝,自北向南流經安澤、沁水、陽城,出山西省境後進入河南濟源,再經沁陽、博愛、溫縣,最終在河南武陟縣匯入黃河,全長約485公裏,是黃河下遊重要的一級支流。

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沁源縣境內四麵環山,平均海拔1400米,沁河、汾河兩大水係穿行,由於山區開口地形抬升作用,促進降水,年均徑流量2.6億立方米,在山西屬相對富水區。

森林覆蓋率近60%,居全省之首,是“中國天然氧吧”和省樹“油鬆之鄉”。除煤炭外,中藥材資源豐富,享有“北藥之首”美譽。

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該縣是典型的資源型經濟縣。煤炭預測儲量128.8億噸,已探明地質儲量90億噸。按煤種劃分,焦煤26.10億噸,瘦煤35億噸,貧煤28.90億噸。

含煤麵積2040平方公裏,占全縣總麵積80%,現有30座煤礦,年產能3520萬噸,是全國重點產煤縣和全省主焦煤基地。

2022年GDP約234億元,人均超20萬元,財政總收入達102.87億元,煤炭產業占絕對主導,原煤、洗精煤、焦炭為支柱。

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晉東南-長治煤區地質構造

從大地構造看,本區位於華北地台鄂爾多斯斷塊之沁水塊坳中心部位,橫跨沾尚-武鄉-陽城北北東向褶帶與郭道-安澤近南北向褶帶兩個四級構造單元。

總體形態為一北北東向大型複式向斜,即沁水複式向斜,軸向東北,中心地層平緩開闊,兩翼傾角西北翼5°-25°、東南翼3°-20°,一般約10°。

區內斷裂規模較小,構造相對簡單,為煤層穩定賦存提供了有利條件。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

在更大尺度的辛安泉域內,晉東南煤區涵蓋長治、襄垣、黎城等盆地,碳酸鹽岩裂隙岩溶水是重要地下水類型。

煤係地層自東向西上覆含水層由第四係(距今約258萬年至今)逐漸過渡為二疊係(距今約2.99億-2.52億年)石盒子組,下伏含水層主要為奧陶係(距今約4.85億-4.44億年)峰峰組。

煤層主要分布在長治和襄垣盆地以西,以東為碳酸鹽岩裸露區。煤層埋藏深度自西向東遞增,屯留、鮑店以西深達500米以上。

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區域地層自老至新出露有寒武係(距今約5.41億-4.85億年)、奧陶係(距今約4.85億-4.44億年)、石炭係(距今約3.59億-2.99億年)、

二疊係(距今約2.99億-2.52億年)、三疊係(距今約2.52億-2.01億年)、第三係(距今約6600萬-258萬年)及第四係(距今約258萬年至今)。

煤係基底為奧陶係(距今約4.85億-4.44億年)灰岩,含煤地層主要為石炭係上統太原組與二疊係下統山西組。

太原組(距今約2.99億-2.90億年)為海陸交替相沉積,厚50-150米,一般含煤7-10層,其中可采3-5層,可采總厚4-10米,北厚南薄。岩性以砂岩、泥岩、石灰岩互層為主,夾煤層。

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山西組(距今約2.90億-2.70億年)為陸相及濱海相沉積,厚40-110米,含煤3-6層,可采2-4層,可采總厚2-7米,岩性以深灰色泥岩、砂質泥岩及灰白色中粗粒砂岩為主。

在長治地區尺度上,煤係地層總厚度139-180米,可采煤層為3號、9號和15號,目前主采煤層為3號煤。在沁源縣域尺度上,可采煤層8-12層,煤層總厚約7.34米,地質構造簡單,煤層賦存穩定。

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山西煤層的地質形成

約三億年前的石炭紀晚期至二疊紀早期,今天的山西所在區域還是一片低窪的濱海平原與內陸湖沼,地處華北古陸的東南緣。

那時氣候溫暖潮濕,大氣含氧量高,陸地上生長著高大的蕨類、鱗木和封印木,沿海灘塗與河流三角洲地帶植被尤為茂密。

這些植物死亡後,遺體在積水窪地中大量堆積,因缺氧環境未能完全腐爛,逐年沉澱形成厚厚的泥炭層。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

隨後,地殼發生緩慢的沉降運動,海水周期性進退。海進時,泥炭層被泥沙和灰岩覆蓋;海退時,新的植物又在裸露的沼澤中重新繁衍,再次形成泥炭。

如此反複多次,便在地層中留下了多層交疊的煤與岩石——這就是太原組“海陸交替相”沉積的由來。

到了二疊紀早期,華北古陸進一步抬升,海水徹底退出,這裏變成純粹的河流與沼澤環境,植物遺體在陸相條件下繼續堆積,形成了上覆的山西組煤係。

這些富含有機質的泥炭層被後來的泥沙、灰岩和碎屑岩層層掩埋,埋深可達數百米乃至上千米。

在漫長的地質年代裏,地層的壓力使泥炭脫水、壓實,溫度升高促使有機質發生複雜的物理化學變化,碳含量逐步富集,依次演化為褐煤、煙煤。

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山西中南部的一些煤層,因後期構造運動被埋得更深,受到的地熱與壓力更大,變質程度更高,形成了優質的無煙煤和焦煤;

而北部大同一帶的煤層抬升較淺、受後期熱力改造較弱,則保留了低變質程度的氣煤與弱粘煤。

至此,這片古沼澤的遺產,以多層穩定煤體的形態封存在華北地台的沉積蓋層之中,成為今日山西地下黑色礦脈的原始底稿。

(焦煤:粘結性強,加熱能熔融成塊,專用於煉焦炭,是鋼鐵高爐的核心原料。

瘦煤:粘結性較弱,可少量配入煉焦,也可直接燒鍋爐,介於焦煤與動力煤之間。

貧煤:幾乎不粘結,不能煉焦,揮發分最低,主要當動力煤和鍋爐燃料用。)

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

曆史開采沿革

晉東南的長治地區煤炭開采曆史悠久,為全國煤炭開采和利用最早的地區之一。早在春秋時代已有煤炭開采記錄,戰國時已用煤鑄鐵和燒製兵器。

至唐宋時期,煤炭開采已較普遍,不僅取暖燒炊,還用於燒製陶瓷器和冶煉,且煤炭已作為商品進入流通領域。

元代煤炭課稅成為官府重要收入。明代煤炭業更為興盛,煤炭生產不僅供應本鄉,且行銷外地。

清代因煤炭開采業發達,促進本地鐵業發展,使長治成為全國鐵貨交易中心。

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在沁源縣北端的王和鎮後溝村一帶,從村內30多處廢棄煤炭開采遺址及“老空”情況判斷,當地煤炭史可追溯到戰國時期,先民已用煤燒製陶器、冶煉鐵器。

而商業文化發達的晉中地區存在大量煤炭市場需求,極大促進了後溝村的煤炭開采。

至清末民初,後溝村培養出的煤炭“土專家”和技術員活躍在王陶、聰子峪、李元、留神峪,以及靈石、孝義一帶,成為最早走出去的一批煤炭從業者。

圍繞煤炭生產經營運輸,當地90%以上的全勞力從事煤炭相關工作,同時發展蓄力運輸,培養了一批習武之人活躍於晉中票號擔任鏢師。

在煤炭生產的同時,當地自古就開始燒焦炭,鼎盛時土焦池有數百個。

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山西煤礦近代機械化起步於20世紀初:1916年襄垣縣道溝坪開辦長治地區第一座使用蒸汽機的煤礦;1923年長治縣崎峪村開設使用機器開采的煤礦,日產量60餘噸,成為當時山西省重點煤礦之一。

沁源縣煤炭開采自唐代始,曆經手工小窯、機械化改造與資源整合三個階段。2001-2009年經多輪整合後,煤礦數量大幅壓縮,單井規模提升,機械化程度和回采率同步提高。

留神峪年產120萬噸的規模,在縣域內屬於大型礦井序列,代表了整合後地方煤礦的標準化建設水平。

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礦權主體與整合沿革

留神峪煤礦運營主體為山西通洲集團留神峪煤業有限公司,母公司山西通洲煤焦集團股份有限公司持股94.56%,穿透實控人為任鐵柱。

該礦成立於2010年,是山西省2008-2010年第二輪煤炭資源整合的直接產物。

2009年,山西省煤礦企業兼並重組整合工作領導組辦公室以晉煤重組辦發〔2009〕82號文批準留神峪煤礦為重組整合礦井,設計生產能力120萬噸/年,新增產能75萬噸/年。

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2011年11月,原山西省煤炭工業廳批準開工建設;2019年2月,山西省能源局批準延長建設工期10個月;2021年正式投產。

在更大範圍的霍東礦區,2009年整合前107座地方煤礦被重組為43座,其中沁源縣保留11座,留神峪為8座大型礦井之一。

留神峪煤礦為井工礦,斜井開拓,共6個井筒,開采水平+1087米與+1018米。現采煤層為2號、9+10號煤層,采煤工藝采用綜采一次采全高。

井田麵積15.86平方公裏,礦井深度約456米。水文地質類型屬中等,局部存在奧陶係灰岩帶壓開采條件。

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礦井工程條件

留神峪煤礦井田總資源量約8700萬噸,可采儲量約4588萬噸。煤種為貧煤,工業用途以動力煤為主。

煤質特征表現為自燃傾向性顯著(2號煤層與9+10號煤層均為自燃煤層),煤塵具有爆炸危險性,同時礦井受衝擊地壓影響。

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留神峪煤礦瓦斯等級鑒定為高瓦斯礦井(2024年鑒定)。從區域背景看,沁水煤田煤層氣資源儲量約6.85萬億立方米,占山西省三分之二以上。

沁源區塊位於沁水煤田中段西側,煤層氣含量呈現西低東高、北低南高的格局:沁源一帶平均約2.6立方米/噸,南部安澤一帶平均約5.5立方米/噸。

區塊內15號煤層(區域對比層)頂板多為灰岩或泥岩,底板多為根土泥岩,封閉性能良好,有利於煤層氣保存。

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高瓦斯的成因

留神峪一帶的煤層屬於石炭係—二疊係海陸交互相沉積,距今約三億年。

這套地層形成於濱海平原與內陸湖沼交替的環境,植物遺體在缺氧的水體中大量堆積,被後來的泥沙和灰岩層層掩埋,埋深達數百米乃至上千米。

在漫長的地質年代裏,地層壓力和地熱使有機質發生變質,碳含量逐步富集,同時產生了大量煤層氣(主要成分為甲烷)。

由於後期構造運動的擠壓和封閉,這些氣體被鎖死在煤層及其圍岩的孔隙與裂隙中,形成高壓、高含量的瓦斯儲集。

加之這一帶煤層透氣性普遍較低,瓦斯難以自然逸散,隨著開采深度下探到四百多米,地應力進一步增大,瓦斯壓力和湧出量隨之攀升,礦井便從普通瓦斯礦升級為高瓦斯礦井。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

高瓦斯礦井的核心防禦在於“以風定產”,用足夠的新鮮風流稀釋和帶走瓦斯。礦井必須建立完整、獨立的通風係統,實行分區通風。

每個采區和采掘工作麵都要有獨立的進風巷和回風巷,嚴禁串聯通風和微風作業。

掘進工作麵依靠局部通風機(俗稱“局扇”)強製送風,風筒出口距掘進頭不得超過五米。

且必須配備“雙風機、雙電源”和自動切換裝置,一旦主風機故障,備用風機立即啟動,防止停風導致瓦斯積聚。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

井下需布設密集的監測網絡:采掘工作麵、回風巷、機電硐室等關鍵地點安裝甲烷傳感器,實時監控瓦斯濃度;電氣設備實行瓦斯電閉鎖和風電閉鎖,瓦斯超限時自動切斷電源。

瓦斯檢查工持便攜式檢測儀巡回檢查,執行“一炮三檢”(裝藥前、爆破前、爆破後檢測)和“三人聯鎖放炮”製度。

采空區和廢棄巷道及時用紅磚混凝土密閉,防止老空區瓦斯滲漏;盲巷設置柵欄和警標,嚴禁人員進入。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

何時最容易引發爆炸

瓦斯爆炸需要三個條件同時湊齊:空氣中瓦斯濃度達到5%—16%的爆炸極限;存在650℃以上的高溫火源;氧氣濃度高於12%。

井下氧氣通常充足,因此危險主要集中在“瓦斯積聚”與“火源”的交匯點。最容易出事的幾類場景:

一是通風係統失效。局部通風機停轉、風筒破損漏風、風門管理不善導致風流短路,

或采掘布置過於集中造成風量不足,都會使掘進頭或回采工作麵上隅角的瓦斯濃度迅速攀升至爆炸區間。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

二是采空區頂板大麵積垮落。采空區深處積聚著高濃度瓦斯,頂板突然斷裂垮塌時,像活塞一樣把這些瓦斯擠出,湧向工作麵或回風巷。

如果此時采空區內存在煤炭自燃火源,瓦斯流經高溫區,極易引發特大爆炸。

三是違規操作產生火源。帶電檢修電纜產生電火花、礦燈失爆、放糊炮或明炮、機械摩擦撞擊、甚至井下電焊,都可能成為點燃瓦斯的最後一根火星。

四是恢複通風或排放瓦斯時控製不當。停風區瓦斯濃度往往超過3%,如果一次性送入大量新風,排放風流中的瓦斯濃度可能瞬間進入爆炸極限,遇到殘餘火源即爆。

簡言之,瓦斯本身不可怕,可怕的是它在某個角落悄悄積聚到5%以上,而現場恰好出現一絲明火或電火花。所有安全措施的本質,就是不讓這兩個條件在同一時空相遇。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

山西全省煤脈分布與區域經濟格局

山西是煤炭大省,是我國重要的能源基地。煤炭已成為山西的重要標誌和文化符號,煤炭產業持續健康穩定發展,不僅對山西國民經濟發展起著舉足輕重的作用,而且對國家能源安全發揮著重要的保障作用。

從中華人民共和國成立至2015年底,山西省累計生產原煤166億噸,外調量超過110億噸,供應全國28個省(市、區)用煤。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

未來一個時期,煤炭作為主體能源的地位不會發生根本性改變,山西作為我國重要能源和工業基地的戰略地位不會發生根本性改變。

截至2015年,全省有煤炭主體企業131家、單獨保留煤礦38家。其中,億噸級4家(同煤集團、焦煤集團、晉能集團、中煤平朔集團),5000萬噸級3家(陽煤集團、潞安集團、晉煤集團),1000萬噸級10家,1000萬噸級以下152家。

全省共有煤礦1078座,產能14.6億噸/年。其中,國有獨資煤礦155座,產能3.9億噸/年;國有控股煤礦643座,產能7.7億噸/年;國有參股煤礦34座,產能0.4億噸/年;民營煤礦246座,產能2.6億噸/年。全省煤礦企業的從業人員達78.2萬人。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

山西省煤炭資源主要集中分布於六大煤田:大同、寧武、河東、西山、霍西、沁水。含煤麵積6.2萬-6.48萬平方公裏,約占全省國土麵積40%。

全省118個縣級行政區中,91-94個縣分布有煤炭資源,占80%左右;剩餘約20%的縣(市、區)為無煤縣。

六大煤田從北到南、從西到東呈帶狀分布:

大同煤田:位於最北部,麵積約1800平方公裏,侏羅紀以弱粘煤為主,石炭-二疊紀以氣煤為主,是中國出口煤量最多的煤田,優質動力煤基地。

寧武煤田:總麵積約3500平方公裏,主要為氣煤,出口煤量排第二位。

河東煤田:緊挨黃河流域,總麵積約16900平方公裏,以產焦煤為主。

西山煤田:總麵積約1600平方公裏,為六大煤田中麵積最小者,以優質焦、肥煤、瘦煤及貧煤為主。

霍西煤田:位於山西省西南部,總麵積約3900平方公裏。

沁水煤田:麵積約30000平方公裏,為六大煤田之首,跨太原、陽泉、沁縣、長治、晉城、沁水等20餘市縣,以無煙煤、貧煤為主,是中國無煙煤、化工用煤和煉焦煤最大的供應基地。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

煤種分布呈現由北向南變質程度逐漸增高的規律:

北部大同、寧武為低變質動力煤基地;中南部太原、呂梁、臨汾、長治為焦煤基地;沁水煤田東北部為無煙煤和化工用煤重要產地。

從區域經濟格局看,山西並非“縣縣有煤”,有煤縣與無煤縣之間存在顯著的經濟分異。

有煤縣GDP和財政收入往往較高,但存在“富裕的貧困縣”現象——即“強縣”與“富民”背離。

研究表明,主要依靠礦產資源強縣的地區,縣域經濟發展對農民帶動作用較小;相反,礦產資源較缺乏的地區,經濟發展對農民的拉動作用相對較大。

按農民人均純收入占人均GDP比例排序,前10名中6個屬無煤炭資源縣;排在後10名的縣中,6個有煤炭資源。

山西留神峪礦難背後:一座高瓦斯礦井的三億年地質風險

無煤縣典型案例:長治市內,與沁源縣相鄰的沁縣,為太行山區無任何礦產資源的縣,當地幹部坦言“與有煤縣相比,工資低1000多元,因為財政沒錢”。

這些無煤縣往往第一產業比例高,主要依靠農業及後續產業發展。如人口密集的晉南運城市,煤炭分布就相對很少。

有煤縣內部也存在分化:鄉寧縣含煤麵積占全縣78%,既“富有”也“貧窮”,山嶺重疊、溝壑縱橫,水土流失嚴重,地質災害頻發。

呂梁市半數區縣雖坐擁煤炭資源,卻仍是國家級貧困縣。資源豐裕地區城鄉收入差距往往被拉大,形成“資源詛咒”效應。

山西省為此在2012年改革縣域經濟考核體係,將119個縣市區分為A類(煤炭大縣)、B類(無煤縣或產煤量較小縣)、C類(扶貧開發重點縣)分別考核。打破“大鍋飯”考評機製,使農業縣和貧困縣獲得獨立評價空間。