金屬非金屬礦山冒頂片幫事故的事故樹分析

邱仕奎，張 斌

(四川鑫順礦業(yè)股份有限公司，四川 成都 615400)

1 冒頂片幫事故的現(xiàn)實(shí)意義以及事故樹分析簡(jiǎn)介

安全是人類生存、生產(chǎn)、生活和發(fā)展過程中永恒的主題。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)金屬礦石的需求不斷增大，開采深度不斷加深，露天礦山隨著生產(chǎn)的進(jìn)行可能陸續(xù)轉(zhuǎn)為地下開采，地下礦山也在不斷地向深部發(fā)展。因此，地下開采的比重正在與日俱增，這就意味著井巷掘進(jìn)工作量將會(huì)越來越大，傷亡事故的可能也會(huì)增加，要大幅度的降低礦山傷亡事故，實(shí)現(xiàn)礦山又好又快發(fā)展，必須切實(shí)落實(shí)“鐵腕抓安全”的要求，最大限度的降低風(fēng)險(xiǎn)及事故發(fā)生率，減少人員傷亡。近年來，隨著安全技術(shù)措施和組織措施的加強(qiáng)，安全系統(tǒng)工程等先進(jìn)安全管理手段的推廣應(yīng)用，地下礦山傷亡事故逐漸降低，但值得注意的是冒頂片幫的發(fā)生仍然高居不下，根據(jù)概略的統(tǒng)計(jì)，在金屬非金屬地下礦山生產(chǎn)中,最常見的事故是冒頂片幫事故,約占地下礦山生產(chǎn)安全事故的40%以上，高居井下礦山傷亡事故的第一位。因此，根據(jù)礦山的實(shí)際情況，研究出一套具有本礦山特色的預(yù)防冒頂片幫事故的管理方法，是礦山搞好安全生產(chǎn)一個(gè)重要任務(wù)。

在分析冒頂片幫事故的過程中，本文將運(yùn)用安全系統(tǒng)工程中的事故樹分析方法，它是從結(jié)果到原因找出與災(zāi)害事故有關(guān)的各個(gè)因素之間因果關(guān)系和邏輯關(guān)系的作圖分析法，從要分析的特定事故(頂上事件)開始，層層分析其發(fā)生原因，直到找出事故的基本原因，即事故樹的基本事件為止。事故樹分析描述了事故發(fā)生和發(fā)展的動(dòng)態(tài)過程，便于找出事故的直接原因和間接原因及其組合，可以對(duì)其進(jìn)行定性分析，辨明事故原因的主次及未曾考慮到的隱患，也可以進(jìn)行定量分析，預(yù)測(cè)事故發(fā)生的概率，通過對(duì)事故樹的定性與定量分析，找出事故發(fā)生的主要原因，為確定安全對(duì)策措施提供可靠的理論依據(jù)，以達(dá)到預(yù)測(cè)與預(yù)防事故發(fā)生的目的。

2 片幫事故案例

2.1 事故經(jīng)過

2010年12月31日8點(diǎn)30分，某礦一隊(duì)隊(duì)長李某和楊某(井下工作工齡3年)到2143中段5穿2采2165層采場(chǎng)作業(yè)(此采場(chǎng)在12月31日3點(diǎn)50左右進(jìn)行爆破，頂板較破碎)。楊某、李某到作業(yè)面后對(duì)采場(chǎng)進(jìn)行浮石清理工作。楊某在使用2m排險(xiǎn)桿清理浮石，在向上方撬動(dòng)浮石時(shí)，安監(jiān)部主任張某，作了檢查和提示，要求楊某先停下來撤出作業(yè)點(diǎn)，讓管理人員檢查后再作業(yè)，但是楊某未聽取提示和及時(shí)撤離危險(xiǎn)點(diǎn)，口答“沒事，沒事……”，接著生計(jì)部技術(shù)員文某、現(xiàn)場(chǎng)隊(duì)長李某、采礦部副主任肖某同時(shí)作了提示和制止，話音未落，楊某上方頂板脫落約100公斤的礦石砸中楊某前胸右胛骨，造成重傷。后送往縣人民醫(yī)院搶救，因傷勢(shì)過重?fù)尵葻o效，楊某于12月31日10時(shí)在醫(yī)院死亡。

2.2 事故原因

經(jīng)過分析，這是一起由管理者管理不當(dāng)，頂板檢查不到位與對(duì)違章行為制止不力，操作者嚴(yán)重違反操作規(guī)程作業(yè)造成的責(zé)任事故，造成事故的原因有：

直接原因。①作業(yè)人員楊某處理浮石時(shí)站立的位置錯(cuò)誤，沒有很好觀察采場(chǎng)環(huán)境就開始作業(yè)；②作業(yè)人員未聽取現(xiàn)場(chǎng)人員指揮，盲目作業(yè)，未及時(shí)撤離危險(xiǎn)點(diǎn)，不聽從現(xiàn)場(chǎng)管理人員建議和指導(dǎo)，清理浮石中不及時(shí)停下；③對(duì)采場(chǎng)頂板管理，“敲幫問頂”，應(yīng)從外到里順序作業(yè)清理浮石，嚴(yán)重違章作業(yè)。

間接原因：①作業(yè)人員在長時(shí)間的井下作業(yè)生涯中，未受到過傷害，在頂板巖石不破碎的采場(chǎng)，極易產(chǎn)生麻痹大意，不以為然的思想；②管理人員不能及時(shí)督導(dǎo)作業(yè)人員行為，沒有對(duì)檢查人員的監(jiān)督約束機(jī)制，發(fā)現(xiàn)違章制止不力；③在平時(shí)的安全會(huì)議，技術(shù)指導(dǎo)會(huì)議中，安全教育力度不夠，職工安全意識(shí)不到位，對(duì)職工沒有進(jìn)行切實(shí)有效的安全教育。沒有定期對(duì)老工人安全思想進(jìn)行貫徹，致使其安全思想麻痹。

3 事故樹定性分析

事故樹的定性分析是依據(jù)事故樹的結(jié)構(gòu)，求出事故樹中基本事件的最小割集和最小徑集，計(jì)算出各個(gè)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，了解其對(duì)頂上事件的影響程度，分析的目的是根據(jù)事故樹的結(jié)構(gòu)查明頂上事件發(fā)生的途徑，確定頂上事件的發(fā)生模式、起因及影響程度，為改善系統(tǒng)的安全提供可選擇的措施。

筆者根據(jù)上述某礦事故案例為基礎(chǔ)，通過綜合金屬礦山冒頂片幫事故發(fā)生原因分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的工作經(jīng)驗(yàn)，編制了如下圖所示的事故樹，圖中T表示頂上事件，A、B、C、D、E表示中間事件，X表示基本事件，現(xiàn)根據(jù)事故樹分析各個(gè)基本事件對(duì)頂上事件的影響。

3.1 根據(jù)事故樹計(jì)算出最小割集和最小徑徑集

最小割集是指如果在某一個(gè)割集中任意除去一個(gè)基本事件就不再是割集了(凡不包括其他割集的割集)，即導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的最低限度的基本事件的集合。將次事故樹化簡(jiǎn)，利用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)法，計(jì)算出次事故樹的最小徑集數(shù)目4914個(gè)，數(shù)目相當(dāng)?shù)凝嫶?，不便于一一列出?/p>

最小徑集是指如果在某一個(gè)徑集中任意除去一個(gè)基本事件就不再是徑集了(凡是不包括其他徑集的徑集)，即不能導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的最低限度的基本事件的集合。將此事故樹轉(zhuǎn)換成與之對(duì)偶的成功數(shù)，計(jì)算出如下徑集：

P1={X1}

P2={X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10}

P3={X11,X12,X13,X14,X15,X16}

P4={X17,X18,X19,X20,X21,X22,X23,X24,X25,X26,X27,X28,X29}

P5={X30,X31,X32,X33,X34,X35,X36}

結(jié)構(gòu)重要度。一個(gè)基本事件對(duì)頂上事件發(fā)生的影響大小稱為該基本事件的重要度，事故樹中各基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件的發(fā)生有著不同程度的影響，這種影響主要取決于兩個(gè)因素，即各基本事件的發(fā)生概率的大小以及各基本事件在事故樹模型結(jié)構(gòu)中處于何種位置，為了明確最容易導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的事件，以便分出輕重緩急采取有效措施，控制事故的發(fā)生，必須對(duì)基本事件進(jìn)行重要度分析，在分析時(shí)一般采用兩種方法，一種是精確求出基本事件的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，另一種是利用最小割集或最小徑集排列出結(jié)構(gòu)重要度順序，根據(jù)下列公式：

式中：IΦ(j)為第i個(gè)基本事件的結(jié)構(gòu)主要度系數(shù)；K為最小徑集總數(shù)；kj為第j個(gè)最小徑集；nj為第kj個(gè)最小徑集的基本事件個(gè)數(shù)。

計(jì)算出此事故樹的基本事件X1～X36的結(jié)構(gòu)重要度，并取近似值如下：

X1 0.20000 X11 0.03333

X2 0.02222 X12 0.03333

X3 0.02222 X13 0.03333

X4 0.02222 X14 0.03333

X5 0.02222 X15 0.0333

X6 0.02222 X16 0.03333

X7 0.02222 X17 0.01538

X8 0.02222 X18 0.01538

X9 0.02222 X19 0.01538

X10 0.02222 X20 0.01538

X21 0.01538 X29 0.01538

X22 0.04038 X30 0.02857

X23 0.01538 X31 0.02857

X24 0.01538 X32 0.02857

X25 0.01538 X33 0.02857

X26 0.01538 X34 0.02857

X27 0.01538 X35 0.02857

X28 0.01538 X36 0.02857

3.2 分析結(jié)論

1)從事故樹的結(jié)構(gòu)上看，或門數(shù)目為16個(gè)，與門2個(gè)，說明在頂板不穩(wěn)固的巖層當(dāng)壓力增大時(shí)，尤其在安全管理工作不到位的情況下，冒頂片幫事故很容易發(fā)生。

2)從事故樹的最小割集和最小徑集看，最小割集數(shù)目龐大，最小徑集僅僅只有5個(gè)，也說明冒頂片幫事故容易發(fā)生，同時(shí)預(yù)防的途徑極少。

3)從結(jié)構(gòu)重要度來看，第一是X1，第二是X11、X12、X13、X14、X15、X16,第三是X30、X31、X32、X33、X34、X35、X36,第四是X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10，第五是X17、X18、X19、X20、X21、X22、X23、X24、X25、X26、X27、X28、X29,也就是說，要預(yù)防冒頂片幫事故的發(fā)生，我們第一應(yīng)該預(yù)防頂板或側(cè)幫壓力超過支撐強(qiáng)度，第二是防止應(yīng)力過度集中，第三是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員加強(qiáng)安全管理，第四是對(duì)頂板不穩(wěn)固區(qū)域的管理工作，第五是做好頂板監(jiān)測(cè)、檢查以及人員的組織工作。值得注意的是這五個(gè)方面并不是孤立的存在，彼此相連又相互獨(dú)立，所以在對(duì)策措施也應(yīng)該綜合的考慮他們之間的相互關(guān)系，采取合理有效的對(duì)策措施。

4 對(duì)策措施

針對(duì)以上事故樹所分析的結(jié)構(gòu)重要度，提出以下預(yù)防冒頂片幫事故樹的對(duì)策措施：

1)預(yù)防頂板或側(cè)幫壓力超過圍巖、支護(hù)材料的支撐強(qiáng)度。地質(zhì)方面應(yīng)該調(diào)查工作，對(duì)于巷道穿過的地帶和工作面巖石力學(xué)性質(zhì)應(yīng)有充分了解，合理選擇井巷(硐室)位置、斷面形狀和大小，包括，巷道布置應(yīng)避開松軟巖層，盡量在堅(jiān)硬均質(zhì)的巖體內(nèi)通過，避免在應(yīng)力集中區(qū)布置巷道，盡量使巷道、硐室的軸向與巖石弱面的走向直交或斜交，當(dāng)采掘工程布置在危險(xiǎn)區(qū)域要及時(shí)采取可靠的安全措施，并按質(zhì)、按量、按時(shí)的設(shè)施到位。在上述案例中，某礦遇到采場(chǎng)頂板較破碎的地帶，地質(zhì)方面沒有對(duì)頂板巖石性質(zhì)調(diào)查清楚，沒有相應(yīng)的安全措施就盲目的進(jìn)行采掘作業(yè)，發(fā)生事故也就是在情理之中了。

2)預(yù)防應(yīng)力集中造成頂板壓力增大超過支撐強(qiáng)度。首先在采礦方面應(yīng)該選擇合理的、安全的采礦方法，采用正確的回采順序，建立正常的生產(chǎn)秩序和作業(yè)制度，并嚴(yán)格執(zhí)行；其次，按照規(guī)定留設(shè)保安礦柱，并加強(qiáng)對(duì)保安礦柱的監(jiān)測(cè)、觀察工作，尤其是注意放炮震動(dòng)、遇水的礦柱，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有來壓征兆時(shí)應(yīng)及時(shí)采取安全措施，案例中在放炮之后，沒有對(duì)頂板觀察清楚就進(jìn)行撬頂作業(yè)，尤其在頂板較破碎的地點(diǎn)；再次對(duì)采空區(qū)的應(yīng)該進(jìn)行及時(shí)的處理，進(jìn)行封堵并懸掛警示牌，防止人員誤入采空區(qū)，井下工人為走捷徑強(qiáng)行經(jīng)過采空區(qū)，并注意對(duì)采空區(qū)進(jìn)行觀察。

3)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員加強(qiáng)安全管理。首先對(duì)巖層不穩(wěn)固的地帶要加快工作進(jìn)度，循環(huán)作業(yè)，減少在大面積懸露頂板下的作業(yè)時(shí)間；其次，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員必須正確佩戴安全防護(hù)用品，尤其是安全帽的佩戴和照明工具的佩戴，行走時(shí)必須先觀察頂板無隱患后方可通過，禁止違章強(qiáng)行通過，作業(yè)時(shí)必須先對(duì)頂部和側(cè)幫進(jìn)行徹底的排險(xiǎn)，在作業(yè)過程中要注意觀察頂部和側(cè)幫的變化，及時(shí)的撬掉浮石，同時(shí)在采場(chǎng)必須設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的安全通道并保持暢通，最后，選擇熟練的工人處理浮石，在浮石處理前必須對(duì)工作面頂幫全面細(xì)致的檢查，處理時(shí)站立的適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行處理，案例中楊某在處理浮石時(shí)沒有對(duì)工作面進(jìn)行全面細(xì)致的檢查，處理時(shí)站立位置不正確，是釀成此次事故發(fā)生的直接原因。

4)加強(qiáng)對(duì)頂板和側(cè)幫不穩(wěn)固區(qū)域的管理工作。對(duì)暴露面積過大、暴露時(shí)間過長的地帶，尤其是巷道穿過斷層破碎地帶，要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)、檢查，并進(jìn)行合理的支護(hù)，支護(hù)完后要隨時(shí)進(jìn)行觀察。上述案例中，對(duì)公司臺(tái)賬進(jìn)行檢查時(shí)，未有對(duì)不

穩(wěn)固區(qū)域的監(jiān)測(cè)、檢查記錄，對(duì)不穩(wěn)固區(qū)域管理只是停留在口頭交代，沒有形成規(guī)范的管理。

5)做好針對(duì)冒頂片幫的安全管理工作。首先做好對(duì)頂板的管理工作，制定頂板管理辦法和對(duì)檢查頂板人的監(jiān)督約束機(jī)制，嚴(yán)防沒有檢查和檢查不到位，檢查出的隱患必須進(jìn)行及時(shí)的處理；上述事故中，看起來有其偶然性，但經(jīng)過研究分析，發(fā)生事故是必然的，因?yàn)樵陧敯遢^破碎，從管理者和現(xiàn)場(chǎng)操作人員，沒有從思想上引起高度重視，雖然管理人員已經(jīng)制止了違章行為，但沒有通過細(xì)致的檢查就讓作業(yè)人員進(jìn)入采場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)，除此之外，公司也沒有對(duì)檢查人員的監(jiān)督約束機(jī)制，出現(xiàn)檢查走馬觀花；其次，做好人員的組織工作，對(duì)新工人多，人員變動(dòng)快，必須進(jìn)行有效的安全教育，下井?dāng)y帶可以正常使用的照明、正確的佩戴安全帽、攜帶撬棍，嚴(yán)禁排險(xiǎn)未徹底就進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)，在安排進(jìn)行作業(yè)時(shí)，盡量安排老工人帶領(lǐng)新工人進(jìn)行作業(yè)，使之熟悉井下環(huán)境和作業(yè)過程中的細(xì)節(jié)；最后，對(duì)老工人必須進(jìn)行定期的安全教育，嚴(yán)防思想麻痹，時(shí)刻緊繃安全弦，做到按章操作。案例中楊某屬于老工人，在作業(yè)時(shí)就出現(xiàn)麻痹思想，當(dāng)他嘴里說著“沒事，沒事…”時(shí)，事故就發(fā)生了，事故教訓(xùn)是慘痛的，事故原因也值得深刻反思。

5 結(jié)語

做好地下金屬礦山頂板管理工作，嚴(yán)防冒頂片幫事故發(fā)生，是做好礦山安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，做好頂板管理好頂板管理工作是一個(gè)系統(tǒng)工作，從企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)到現(xiàn)場(chǎng)管理人員，從頂板管理制度到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員安全意識(shí)，是一個(gè)環(huán)環(huán)相扣又彼此獨(dú)立的工作，必須要做到頂板管理有章可循、有記錄可查、有人負(fù)責(zé)、有人監(jiān)督，盡量將冒頂片幫事故控制在可控狀態(tài)。事故不難防，重在守規(guī)章，只有各個(gè)環(huán)節(jié)都做到精益求精，才能做好礦山安全生產(chǎn)工作，才能為企業(yè)創(chuàng)造效益，才能為職工謀利益，為家庭謀幸福，為社會(huì)做貢獻(xiàn)。

[1] 林友,王育軍.昆明冶金礦業(yè)學(xué)院 安全系統(tǒng)工程課程講義稿[R].2009： 50-74