礦山事故應(yīng)急救援裝備體系和配置方法研究

莫善軍 雷 毅 梁 棟

一、前言

近年來(lái)，礦山事故救援屢創(chuàng)奇跡，給應(yīng)急管理工作不斷樹(shù)立了良好的典范。2008年河南郟縣“11·19”煤礦透水事故被困35人，成功獲救33人；2010年山西王家?guī)X“3·28” 透水事故153名礦工被困8天后成功獲救115人，兩次救援奇跡都離不開(kāi)一個(gè)基礎(chǔ)——救援裝備的重要保障作用[1]。2010年4月2日在廣州舉行全國(guó)安全生產(chǎn)應(yīng)急管理工作會(huì)議上，國(guó)家安監(jiān)總局副局長(zhǎng)王德學(xué)同志指出：當(dāng)前中國(guó)安全生產(chǎn)應(yīng)急保障能力建設(shè)仍然不能適應(yīng)當(dāng)前安全生產(chǎn)形勢(shì)的需要，我們?nèi)狈Φ木仍b備，特別是應(yīng)對(duì)重特大、極難險(xiǎn)的、環(huán)境差事故的大型、高效的設(shè)備，比如，高效的地面鉆機(jī)、大功率的水泵、高效的清障設(shè)備，還有避險(xiǎn)設(shè)備（不足）。礦山事故是生產(chǎn)安全事故的主要方面，當(dāng)前其應(yīng)急救援工作面臨著諸多的挑戰(zhàn)，其中最為突出的問(wèn)題就是我國(guó)礦山事故領(lǐng)域應(yīng)急救援的技術(shù)及裝備比較落后，加強(qiáng)礦山事故應(yīng)急救援裝備研究尤為重要和迫切。

礦山事故應(yīng)急救援裝備研究范疇比較廣泛，可為兩類：一是救援裝備產(chǎn)品研究，包括各種裝備設(shè)備功能、性能研究，涉及面非常廣；二是救援裝備資源配置、管理、規(guī)劃、調(diào)度技術(shù)和方法研究。前者歷經(jīng)多年發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)有大量應(yīng)用于礦井應(yīng)急救援的產(chǎn)品，裝備種類繁多、功能不一，有各種型號(hào)生命探測(cè)儀、毒氣監(jiān)測(cè)儀等。而針對(duì)后者，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都是把應(yīng)急救援裝備籠統(tǒng)歸類為應(yīng)急資源，以應(yīng)急資源作為對(duì)象進(jìn)行資源需求評(píng)估和資源優(yōu)化布局等方面研究，研究主要從應(yīng)急管理和規(guī)劃角度圍繞應(yīng)急資源如何分配問(wèn)題開(kāi)展[4-5]，把不同行業(yè)、不同應(yīng)用的應(yīng)急資源籠統(tǒng)歸為一個(gè)整體，缺乏考慮礦山事故應(yīng)急救援裝備和其他應(yīng)急資源如應(yīng)急物質(zhì)、醫(yī)療力量等的特殊性。對(duì)于一般的應(yīng)急資源，例如應(yīng)急物資有國(guó)家戰(zhàn)略儲(chǔ)備，民政部門實(shí)施動(dòng)態(tài)管理；醫(yī)療力量社會(huì)分布很廣泛，當(dāng)前衛(wèi)生防疫應(yīng)急系統(tǒng)管理相對(duì)比較完善；而礦山事故應(yīng)急救援裝備，包括各種用于應(yīng)急管理與應(yīng)急救援的工具、器材、防護(hù)、設(shè)備、設(shè)施，有的適用性很廣，有的則具有很強(qiáng)的專業(yè)性，如礦山高壓脈沖滅火裝置、礦井防爆通訊工具等，這些裝備事故救援行動(dòng)中救援裝備的配置是否合理，將直接關(guān)系到救援應(yīng)急處置水平和力度。近些年來(lái)，全國(guó)各地陸續(xù)規(guī)劃籌建了一些礦山專業(yè)應(yīng)急救援基地，配備了一些應(yīng)急救援裝備，但總體上裝備率很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前應(yīng)急工作的實(shí)際需要。

礦山事故種類、事故危害性多樣性、復(fù)雜性，決定了礦山事故應(yīng)急救援裝備配置的多樣性。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，面對(duì)各種復(fù)雜的險(xiǎn)情，應(yīng)急救援行動(dòng)過(guò)程中要用到各種各樣的裝備，而且各種裝備必須達(dá)到礦山使用本質(zhì)安全要求，必須立即對(duì)事件的危害程度和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確判定，科學(xué)地制定應(yīng)對(duì)措施，合理部署各種應(yīng)急資源實(shí)施救援，必須及時(shí)、準(zhǔn)確配置大量種類不一的救援裝備。但是，當(dāng)前礦山事故應(yīng)急救援裝備的產(chǎn)品種類繁多，功能、性能多樣，在緊急的災(zāi)情面前，往往人們難以給予準(zhǔn)確判斷；同時(shí)當(dāng)前我國(guó)還沒(méi)有系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，急需以事故危害性為準(zhǔn)則，研究這些種類繁多的救援裝備應(yīng)急配置標(biāo)準(zhǔn)體系。目前關(guān)于以礦山事故為參數(shù)，如何配置應(yīng)急救援裝備問(wèn)題研究比較分散，主要有滅火搶險(xiǎn)裝備配置方面研究，其他類型礦山事故研究相對(duì)比較薄弱。本文開(kāi)展礦山事故救援裝備應(yīng)急配置方法研究，首先依據(jù)不同性質(zhì)的事故救援任務(wù)的特點(diǎn)與規(guī)律，進(jìn)行救援裝備制度化的配置研究，將救援行動(dòng)中涉及的裝備系統(tǒng)化、模塊化、規(guī)范化；其次，根據(jù)事故救援任務(wù)的特點(diǎn)和要求進(jìn)行裝備配置，提高裝備使用的科學(xué)性和有效性。

二、礦山事故特點(diǎn)與應(yīng)急救援裝備要求

礦山事故是指礦山生產(chǎn)過(guò)程中或生產(chǎn)有關(guān)的活動(dòng)中發(fā)生的突發(fā)性事故災(zāi)難，事故救援具有特殊性：一是救援工作空間狹小，井下巷道、硐室、采場(chǎng)等空間非常有限；二是其原有的工作環(huán)境復(fù)雜多變，作業(yè)場(chǎng)所在時(shí)間上、空間上隨著工作面的不斷掘進(jìn)經(jīng)常發(fā)生變化；三是救援環(huán)境中各種有毒有害氣體隨時(shí)可能引發(fā)二次火災(zāi)、爆炸；四是巷道或采場(chǎng)因礦山壓力可能造成冒頂片幫、支護(hù)變形、大面積塌落、地表移動(dòng)等二次災(zāi)害[2-3]。

按照事故成因礦山事故可劃分為瓦斯事故、水害事故、中毒窒息事故、大面積冒頂事故、坍塌事故、尾礦庫(kù)潰壩事故和露天開(kāi)采滑坡事故；按照礦山事故已發(fā)生或可能發(fā)生的人員傷亡情況和搶險(xiǎn)救援工作難易程度，可分為以下四級(jí)：特別重大礦山事故（Ⅰ級(jí)）、重大礦山事故（Ⅱ級(jí)）、較大礦山事故（Ⅲ級(jí)）、一般礦山事故（Ⅳ級(jí)）。礦山事故一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸引起，約占特大事故總數(shù)的70%左右；瓦斯事故往往區(qū)域面積較大，爆炸危險(xiǎn)性極大，設(shè)施破壞嚴(yán)重，器材裝備有限，事故處置難度大；事故處置多是政府、消防、公安、安監(jiān)等社會(huì)多部門聯(lián)合處置，由于現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，參與處置人員較多，部門之間的協(xié)調(diào)容易出現(xiàn)混亂，協(xié)調(diào)出現(xiàn)困難等，對(duì)事故處置帶來(lái)一定不利影響。水害事故不但會(huì)造成大量人員傷亡，還因破壞了排水系統(tǒng)、提升系統(tǒng)而引發(fā)災(zāi)情，其主要水源為老空（窯）區(qū)積水及地表洪水，發(fā)生水害事故的主要地點(diǎn)為掘進(jìn)工作面。中毒窒息事故主要是因?yàn)橛泻怏w泄漏、管線串線、大量有害物的沉積揮發(fā)或因氮封等原因?qū)е戮植凯h(huán)境中的氧含量降低、有害氣體增加。冒頂事故的成因則多種多樣，其具體原因錯(cuò)綜復(fù)雜，除了與地質(zhì)條件的變化客觀因素外，還與技術(shù)措施、支護(hù)方式選擇不當(dāng)、支護(hù)參數(shù)不合理、頂板管理不嚴(yán)格、支護(hù)順序都有直接的關(guān)系。

礦山突發(fā)事故發(fā)生后，在有限的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)必須做出快速、高效、科學(xué)的應(yīng)急決策，判明災(zāi)情，抗險(xiǎn)救災(zāi)，把事故的發(fā)展控制在特定階段和范圍內(nèi)，防止災(zāi)情進(jìn)一步擴(kuò)大,并減少損失，為此必須及時(shí)、有效地配置應(yīng)急救援裝備，配置總體要求主要包括種類選擇、數(shù)量確定、功能要求、使用培訓(xùn)、檢修維護(hù)等方面[4]。

（1）應(yīng)急救援裝備的種類很多，同類產(chǎn)品在功能、使用、重量、價(jià)格等方面也存在很大差異，一般依據(jù)兩種方式進(jìn)行選擇，一是根據(jù)法規(guī)要求進(jìn)行選擇；二是根據(jù)預(yù)案要求進(jìn)行選擇，應(yīng)急預(yù)案是應(yīng)急準(zhǔn)備與行動(dòng)的重要指南，應(yīng)急救援裝備必須依照應(yīng)急預(yù)案的要求進(jìn)行選擇裝備。

（2）應(yīng)急救援裝備的配備數(shù)量，應(yīng)堅(jiān)持三個(gè)原則，即依法、合理、雙套，確保應(yīng)急救援裝備的配備數(shù)量到位。對(duì)于一些特殊的應(yīng)急救援裝備，必須進(jìn)行雙套配置，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障不能正常使用，立即啟用備用設(shè)備。

（3）應(yīng)急救援裝備的功能要求，就是要求應(yīng)急救援裝備必須能完成預(yù)案所確定的任務(wù)。對(duì)于同樣用途的裝備，會(huì)因使用環(huán)境的差異出現(xiàn)不同的功能要求，這就必須根據(jù)實(shí)際需要提出相應(yīng)的特殊功能要求。如在高溫潮濕的南方，在寒冷低溫的北方，可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)儀、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀能否正常工作。許多情況下，應(yīng)急裝備都有其使用溫度范圍、濕度范圍等限制，因此，在一些條件惡劣的特殊環(huán)境下，應(yīng)該特別注意應(yīng)急救援裝備的適用性。

（4）應(yīng)急救援裝備是用來(lái)保障生命財(cái)產(chǎn)安全的，必須嚴(yán)格管理，正確使用，仔細(xì)維護(hù)，使其時(shí)刻處于良好的備用狀態(tài)。同時(shí)，要嚴(yán)格按照說(shuō)明書要求，對(duì)使用者進(jìn)行認(rèn)真的培訓(xùn)，使其能夠正確熟練地使用裝備。

三、應(yīng)急救援裝備體系與分類

應(yīng)急救援裝備針對(duì)不同礦山事故需要不同規(guī)格和配置，種類繁多，從功能上劃分主要包括監(jiān)測(cè)和檢測(cè)裝備、個(gè)體防護(hù)救援裝備、救援工具及器械、救援醫(yī)療器械、救援搶險(xiǎn)設(shè)施、救援通訊裝備、救援運(yùn)輸工具、救援培訓(xùn)器材等8大類[4]，礦山事故應(yīng)急救援裝備體系如表1所示。

四、基于需求分析應(yīng)急救援裝備配置方法

礦山事故的應(yīng)急救援裝備的配置必須基于事故搶險(xiǎn)救援的需求，在功能上滿足現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)工作的需要，在數(shù)量上達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)救援工作的要求；同時(shí)裝備的配置不是幾個(gè)設(shè)備設(shè)施的簡(jiǎn)單組合，而是滿足不同階段救援任務(wù)多種類多規(guī)格裝備選擇和體系構(gòu)建，其實(shí)質(zhì)是裝備體系能力生成過(guò)程。由裝備體系的組成及其特點(diǎn)可知，對(duì)裝備體系能力生成進(jìn)行研究，應(yīng)遵循如圖1的使命到能力的分解框架[5-6]。

圖1中，實(shí)心橢圓表示裝備體系的使命目標(biāo)，實(shí)心圓表示裝備體系使命下的任務(wù)，較大空心圓表示完成任務(wù)所需要的能力，較小空心圓表示能力分解得到的子能力間的映射關(guān)系。在應(yīng)急救援活動(dòng)過(guò)程中，有指揮決策使命指導(dǎo)，有多個(gè)部門聯(lián)合作戰(zhàn)的協(xié)作，是一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)公眾系統(tǒng)工程；對(duì)使命目標(biāo)進(jìn)行細(xì)化，可幫助救援人員等裝備體系的利益相關(guān)者了解到使命目標(biāo)的完成是通過(guò)哪些任務(wù)目標(biāo)的完成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。裝備體系任務(wù)與能力的關(guān)系就是描述裝備體系能力對(duì)任務(wù)的支持關(guān)系，即救援任務(wù)的完成需要哪些能力來(lái)支持；或者能力能夠支持哪些任務(wù)的完成。能力與任務(wù)的關(guān)系中，任務(wù)來(lái)自使命目標(biāo)分解，能力與任務(wù)間是多對(duì)多的關(guān)系，高層次的能力又可繼續(xù)分解為低層次的子能力。裝備體系使命目標(biāo)的完成是通過(guò)逐步完成一系列的子任務(wù)而達(dá)成其使命的過(guò)程。使命目標(biāo)描述決策者的最高期望，目標(biāo)按層次結(jié)構(gòu)不斷分解，直到能度量的底層能力。裝備體系分解過(guò)程即是能力需求的生成過(guò)程，最后通過(guò)對(duì)能力需求進(jìn)行分析，得到裝備配置方案級(jí)。

表1 礦山事故應(yīng)急救援裝備體系

續(xù)表

礦山事故發(fā)生后均可能造成工作人員被困井下。若救援人員不能迅速接近并及時(shí)解救被困人員，則可能導(dǎo)致人員因受壓、窒息、中毒、缺少食物和水等而死亡。因此，事故發(fā)生后，救援人員應(yīng)設(shè)法盡快靠近災(zāi)區(qū)，根據(jù)不同情況開(kāi)展救援工作，建立直達(dá)災(zāi)區(qū)的通道，搜尋被困人員并施救，這一過(guò)程是礦山救援工作的使命目標(biāo)。使命目標(biāo)再分解成多個(gè)任務(wù)目標(biāo)，救援人員根據(jù)各自的任務(wù)開(kāi)展救援行動(dòng)，行動(dòng)過(guò)程中需要有各種救援裝備。在解救被困人員時(shí)礦山救護(hù)隊(duì)?wèi)?yīng)首先了解事故發(fā)生原因、地點(diǎn)、巷道堵塞情況和堆積物狀態(tài)，查清遇險(xiǎn)遇難人員數(shù)量及分布情況、瓦斯?jié)舛鹊取＞茸o(hù)隊(duì)員進(jìn)入巷道，采用呼喊、敲擊或利用尋人儀、生命探測(cè)儀探測(cè)等方法，判斷遇險(xiǎn)人員位置，搜尋被困或被埋壓人員，與遇險(xiǎn)人員保持聯(lián)系。對(duì)于被埋、被堵的人員，救護(hù)人員應(yīng)在支護(hù)好頂板的情況下，組織力量，使用破拆工具、掘進(jìn)工具快速清除阻塞物；如遇到不易清除的地方，可采用挖掘小巷道或繞道，以便使礦山救護(hù)人員輕便支架能穿越冒落區(qū)。如遇有大塊巖石、木柱、金屬網(wǎng)、鐵梁、鐵柱等物壓人時(shí)，可使用千斤頂、液壓起重器、液壓剪切或擴(kuò)張鉗等工具進(jìn)行處理。若有人員被垮落頂板或突出的石塊阻隔在單面時(shí)，可以利用壓風(fēng)管路或打鉆等方法為被困人員輸送氧氣、食物等，使其維持生命等待救援。

五、應(yīng)用案例

透水事故是礦井中嚴(yán)重的災(zāi)害，它不但會(huì)造成大量人員傷亡，還因破壞了排水系統(tǒng)、提升系統(tǒng)而引發(fā)的災(zāi)情，甚至發(fā)生淹井事故，增加了搶險(xiǎn)救災(zāi)工作的難度，容易造成險(xiǎn)情的擴(kuò)大。某煤礦掘進(jìn)工作面與附近小煤窯老空積水導(dǎo)通發(fā)生透水事故，事故發(fā)生后，在井下工作的261人中，有108人及時(shí)逃出、安全升井，153人被困井下[1]。因此，事故應(yīng)急救援裝備配置使命目標(biāo)為盡快搜尋、營(yíng)救井下被困人員，事故搶險(xiǎn)指揮部在事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)成立，統(tǒng)一調(diào)度指揮搶險(xiǎn)救援工作，使命目標(biāo)分解為任務(wù)目標(biāo)如表2。

表2 透水事故應(yīng)急救援任務(wù)目標(biāo)分解

表3 透水事故救援行動(dòng)和對(duì)應(yīng)救援裝備種類配置

任務(wù)目標(biāo)再通過(guò)分解為各個(gè)救援行動(dòng)，依據(jù)救援行動(dòng)過(guò)程中涉及的作業(yè)環(huán)境進(jìn)行種類選擇，作業(yè)環(huán)境的條件包括：裝備用在什么地方、誰(shuí)是用戶、誰(shuí)是作業(yè)對(duì)象等。本文針對(duì)搶險(xiǎn)救援、鉆孔打眼、救護(hù)協(xié)調(diào)三個(gè)任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行救援行動(dòng)簡(jiǎn)單分解，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)救援裝備種類配置建議，如表3。

六、總結(jié)

應(yīng)急救援裝備是開(kāi)展礦山事故應(yīng)急救援工作的生命線，是應(yīng)急救援工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是事故應(yīng)急救援工作順利進(jìn)行的保障。礦山事故種類、事故危害性多樣性、復(fù)雜性，決定了礦山事故應(yīng)急救援裝備配置的多樣性。本文給出了礦山事故應(yīng)急救援裝備體系，并依據(jù)事故救援任務(wù)的特點(diǎn)和需求探討了裝備配置方法，同時(shí)舉例子驗(yàn)證了方法的實(shí)用性。

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