淺談煤礦水災(zāi)事故發(fā)生原因及防治方法

劉偉

（同煤國(guó)電同忻煤礦有限公司，山西 大同 037001）

在我國(guó)煤礦生產(chǎn)中，水災(zāi)事故是常見的主要災(zāi)害事故之一。水災(zāi)事故一旦發(fā)生，既可導(dǎo)致作業(yè)人員的傷亡，也可造成井下設(shè)備被毀壞，嚴(yán)重影響煤礦的安全高效生產(chǎn)。根據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2004年～2013年間，我國(guó)煤礦事故總數(shù)約四千起，其中煤礦透水事故260多起，事故比例約為6.5%，但煤礦水災(zāi)造成的損失卻非常巨大[1-2]。如2010年3月28日，山西王家?guī)X透水事故造成38人遇難，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)五千萬元。因此，對(duì)礦井水災(zāi)事故的分析，了解事故原因，排除事故隱患，對(duì)于預(yù)防煤礦水災(zāi)事故，確保生產(chǎn)具有十分重要的意義。

事故樹分析法對(duì)特定事故進(jìn)行分析，通過對(duì)引起該特定事件的因素進(jìn)行相互關(guān)系的分析，來判斷主要的致災(zāi)因素，以此為準(zhǔn)確的事故預(yù)測(cè)、高效的日常維護(hù)以及針對(duì)性的措施制定等，提供科學(xué)的依據(jù)，提高工作的系統(tǒng)性和可靠性[3]。

1 煤礦水災(zāi)事故原因分析

1.1 煤礦水災(zāi)事故發(fā)生的環(huán)境因素分析

煤礦水災(zāi)事故發(fā)生的環(huán)境因素主要可以歸結(jié)為四個(gè)方面，見圖1。導(dǎo)致煤礦水災(zāi)事故的環(huán)境因素中水源是非常重要的一個(gè)方面，從近年來事故統(tǒng)計(jì)看，水源控制不當(dāng)（B1）誘發(fā)的事故所占比例非常高。從危險(xiǎn)源分析的角度來看，雖然井下水源不能完全消除，但是應(yīng)該是可以有效控制的。針對(duì)地表水（x1），可在井巷設(shè)計(jì)與施工時(shí)盡可能地避開或遠(yuǎn)離水源；針對(duì)地下水（x2），則應(yīng)充分了解礦井水文地質(zhì)條件，提前做好水災(zāi)的防治和應(yīng)急工作；針對(duì)老窯水（x3），則應(yīng)按要求進(jìn)行探放水，還要在采掘過程中定期進(jìn)行探測(cè)；針對(duì)大氣降水（x4），則應(yīng)在雨季關(guān)注天氣情況并加強(qiáng)巡檢工作，制定應(yīng)急預(yù)案。 此外，含水層構(gòu)造（B2）和地質(zhì)條件（B3）都屬于煤礦固有條件的一部分，會(huì)對(duì)井下涌水通道產(chǎn)生一定的影響，所以也需要多加注意。

圖1 煤礦水災(zāi)事故的環(huán)境因素分析結(jié)構(gòu)

1.2 煤礦水災(zāi)事故發(fā)生的人的因素分析

在煤礦水災(zāi)事故中，人的因素也是導(dǎo)致事故發(fā)生的重要因素之一。通過分析發(fā)現(xiàn)，人的因素也可以分為四個(gè)方面，見圖2。這些具體的因素通常是由于安全意識(shí)淡薄，沒有正確認(rèn)識(shí)煤礦水災(zāi)的危害，違章作業(yè)等導(dǎo)致的。一般通過控制和規(guī)范人的行為可以起到有效的預(yù)防作用。所以，必須加大對(duì)礦工的培訓(xùn)力度，讓礦工在培訓(xùn)中提高安全意識(shí)，同時(shí)增強(qiáng)關(guān)于井下水災(zāi)的理論知識(shí)和基本的逃生與救護(hù)水平。

圖2 煤礦水災(zāi)事故的人因素分析結(jié)構(gòu)

1.3 煤礦水災(zāi)事故發(fā)生的物的因素分析

在煤礦水災(zāi)事故中，物的因素主要是排水設(shè)備、井筒位置以及探放水設(shè)備等情況，見圖3。想要減少物的因素導(dǎo)致的煤礦水災(zāi)事故，就必須在充分了解煤礦水文地質(zhì)及涌水情況等的基礎(chǔ)上，合理選擇排水設(shè)備、合理設(shè)計(jì)井筒位置，同時(shí)要根據(jù)規(guī)程要求配備探訪水設(shè)備，并定期進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)檢查，確保其可靠性。

圖3 煤礦水災(zāi)事故的物因素分析結(jié)構(gòu)

1.4 煤礦水災(zāi)事故發(fā)生的管理因素分析

在煤礦水災(zāi)事故中，管理因素是重要的調(diào)節(jié)因素。因?yàn)闊o論是人的因素還是物的因素導(dǎo)致的水災(zāi)事故的發(fā)生，其實(shí)通過有效、科學(xué)的管理都可以得到一定的控制甚至避免。有效、科學(xué)的管理應(yīng)該包括完善的制度和良好的執(zhí)行，見圖4。制度的制定一定要使預(yù)案與制度健全、地質(zhì)報(bào)告與臺(tái)賬等做到完備；制度的落實(shí)就是要按照制度和規(guī)程，做到“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，有疑必探，先探后掘，先治后采”；同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)制度落實(shí)的監(jiān)督，確保制度得到嚴(yán)格執(zhí)行。

圖4 煤礦水災(zāi)事故的人因素分析結(jié)構(gòu)

2 基于事故樹的定性與定量分析

2.1 概述

據(jù)上述從環(huán)境因素、人的因素、物的因素以及管理因素等方面對(duì)煤礦水災(zāi)事故的分析，可以建立事故樹，以更加方便地進(jìn)行事故相關(guān)的定性分析與定量計(jì)算。建立的事故樹見圖5，該事故樹由4個(gè)中間層（A1，A2，A3，A4），16個(gè)底事件，7個(gè)邏輯或門（即圖中符號(hào)所示）所構(gòu)成。

圖5 煤礦水災(zāi)事故的事故樹

2.2 布爾運(yùn)算

對(duì)圖5所示煤礦水災(zāi)事故的事故樹進(jìn)行定性分析，求其最小割集，以此判斷相關(guān)底事件對(duì)于頂事件的影響程度。在布爾運(yùn)算中，邏輯或門的關(guān)系是“+”的關(guān)系，因此可得：

2.3 定量計(jì)算

（1）事故發(fā)生概率計(jì)算

在事故樹分析中，邏輯或門的計(jì)算見式（2），假設(shè)pi是每個(gè)獨(dú)立底事件的發(fā)生概率，頂事件P發(fā)生概率為[4]：

根據(jù)本文所建立的事故樹可以看出，頂事件發(fā)生概率為：

當(dāng)已知每一因素的發(fā)生概率時(shí)，即可求得頂事件的發(fā)生概率。

（2）重要度計(jì)算

重要度是指各底事件的發(fā)生對(duì)頂事件發(fā)生概率的影響程度。計(jì)算公式見式（4）[5]：

根據(jù)本文所建立的事故樹可以看出，對(duì)式（1）求導(dǎo)數(shù)并代入各事件發(fā)生概率，可以得出各底事件結(jié)構(gòu)重要度。

3 煤礦防治水主要措施

通過上述建立的煤礦水災(zāi)事故樹，對(duì)同忻煤礦進(jìn)行了自查。在自查中發(fā)現(xiàn)，同忻煤礦在環(huán)境因素方面，老窯水影響較大；在人的因素方面，主要是礦工基礎(chǔ)知識(shí)與救援方面有所不足；在物的因素方面，主要是設(shè)備可靠性方面有所不足；在管理因素方面，制度上仍然存在不足之處。

據(jù)上分析可以看出，對(duì)于同忻礦井下安全生產(chǎn)來講，針對(duì)性地進(jìn)行水災(zāi)事故防治具有非常重要的意義。在實(shí)踐中，應(yīng)該做到多措并舉，有效改善防治水工作效率。

3.1 加強(qiáng)礦井涌水量的監(jiān)測(cè)并做好預(yù)測(cè)

煤礦防治水必須繪制礦井涌水量的動(dòng)態(tài)曲線，并建立臺(tái)賬。對(duì)涌水量的監(jiān)測(cè)每月應(yīng)不少于3次，當(dāng)遇到會(huì)造成大量涌水的地質(zhì)構(gòu)造時(shí)還應(yīng)單獨(dú)設(shè)立觀測(cè)站；當(dāng)遇到涌水量變化、突水或者地表有大量降水時(shí)，應(yīng)增加監(jiān)測(cè)次數(shù)。

必須堅(jiān)持“有疑必探，先探后掘”的原則?？梢酝ㄟ^采用新型技術(shù)，增加探水準(zhǔn)確性，如瞬變電磁探測(cè)技術(shù)等。另外，根據(jù)探測(cè)結(jié)果要對(duì)涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)出入較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)探明井下情況，找出原因，做出應(yīng)對(duì)決策，防止事故的發(fā)生。

3.2 確保防治水設(shè)備的可靠性

煤礦防治水設(shè)備主要是指排水設(shè)備與探放水設(shè)備，其可靠性對(duì)煤礦安全生產(chǎn)而言十分重要。設(shè)備保持良好狀態(tài)才能獲得精確的探測(cè)數(shù)據(jù)，有效降低探測(cè)失誤帶來的不良影響；排水設(shè)備主要影響井下涌水能否及時(shí)排出。因此，在日常工作中，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的巡檢。同時(shí)，要按照規(guī)程要求組織排水實(shí)驗(yàn)，確保礦井排水能力。

3.3 強(qiáng)調(diào)“以人為本”的理念

這里所說的“以人為本”的理念主要是指，通過對(duì)礦工素質(zhì)的提升來降低井下事故發(fā)生的概率，是針對(duì)人因的重要措施。首先，必須增強(qiáng)礦工的基礎(chǔ)知識(shí)水平。要定期進(jìn)行理論培訓(xùn)和考試，確保所有相關(guān)人員掌握煤礦防治水的基本知識(shí)，如水災(zāi)發(fā)生的原因、預(yù)兆、應(yīng)急措施等；第二，要提高礦工的安全意識(shí)。要通過思想教育工作、宣傳工作、獎(jiǎng)罰措施等多種手段，提高礦 工的安全意識(shí)；第三，普及自救與互救技術(shù)。要定期進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練和技術(shù)比武。強(qiáng)化礦工的自救互救水平，提高抵御災(zāi)害和避險(xiǎn)的能力。

3.4 完善管理體系

一方面要制定完善的防治水管理制度，如建立健全崗位責(zé)任制，完善水災(zāi)的預(yù)測(cè)制度、探放水制度、技術(shù)管理制度、隱患排查制度等。同時(shí)，還要加大督查力度，確保制度的有力執(zhí)行和切實(shí)到位。另一方面要建立完善的應(yīng)急救援預(yù)案。企業(yè)要制定預(yù)案，配備滿足緊急救援的排水設(shè)備、救援物資等，確保災(zāi)害發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)，將損失降到最低。

通過對(duì)上述措施的落實(shí)，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)采取對(duì)策，需整改的地方緊抓落實(shí)，同忻煤礦防治水工作有了明顯的提高，確保了煤炭安全高效開采。

4 結(jié)語

1）本文對(duì)煤礦水災(zāi)事故的發(fā)生原因進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，從環(huán)境因素、人為因素、物的因素以及管理因素四個(gè)大的方面進(jìn)行了分析，并總結(jié)了16個(gè)具體的影響因素。在此基礎(chǔ)上，建立了煤礦水災(zāi)事故的事故樹，進(jìn)行了定性分析（布爾運(yùn)算）與定量計(jì)算（概率與重要度）。

2）依據(jù)事故樹的分析結(jié)果，提出了預(yù)防煤礦水災(zāi)事故的對(duì)策：加強(qiáng)礦井涌水量的監(jiān)測(cè)，并做好預(yù)測(cè)工作，確保防治水設(shè)備的可靠性，強(qiáng)調(diào)“以人為本”的理念以及完善管理體系。

〔1〕仇海生，楊春麗，馬立爽，等.煤礦水災(zāi)的事故樹分析法[J].煤礦安全，2008（12）：126-128.

〔2〕王艷紅.系統(tǒng)安全分析方法在煤礦走向長(zhǎng)壁采煤法中的應(yīng)用[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2014.

〔3〕林伯泉，張景林.安全系統(tǒng)工程[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

〔4〕羅自力，王 鵬，楊紅偉.安全系統(tǒng)分析頂板事故[J].能源與環(huán)保，2017，39（2）：8-10.

〔5〕高 岳.用事故樹法確定煤礦防治水安全檢查表[J].煤田地質(zhì)與勘探，2010，12（6）：57-61.