基于事故樹的山西省礦井透水事故分析

楊志強(qiáng)

(大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司同家梁煤礦，山西 大同 037003)

0 引言

煤礦水害事故仍然在井下事故中占有很大的比重，而且事故經(jīng)常伴隨人員的傷亡事件，也嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)秩序[1-3]。山西省煤礦賦存條件較為復(fù)雜，而且大多數(shù)礦井受到老空水、地表水和巖層充水礦床等不同因素影響，各類水害危害程度和影響范圍都極其嚴(yán)重和復(fù)雜。為了避免事故的發(fā)生，有效建立健全井下水害防治體系，科學(xué)預(yù)測、預(yù)防礦井水害，是十分必要的。為此，在研究透水事故產(chǎn)生的關(guān)鍵因素的基礎(chǔ)上，通過事故樹分析理論對礦井水害問題進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出相關(guān)管控措施，以期為井下防治水工作提出一定的參考。

1 山西煤礦常見透水事故致因分析

1.1 礦井地質(zhì)、水文資料缺失

礦井生產(chǎn)過程中地質(zhì)資料缺失，水文地質(zhì)資料不全，水文地質(zhì)勘探可靠性差等問題，會極大影響礦井的安全生產(chǎn)[4-6]。山西很多礦井存在轉(zhuǎn)讓、整合等問題，礦井轉(zhuǎn)讓過程不僅會造成地質(zhì)、水文地質(zhì)以及生產(chǎn)相關(guān)圖紙、資料缺失，對構(gòu)造安全隱患的問題無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，而且整合礦井相對構(gòu)造較為復(fù)雜，如果不能及時(shí)進(jìn)行大量的鉆探、物探等水文勘測，水文勘探結(jié)果會受結(jié)構(gòu)起到參考作用較為有限；部分礦井最初階段建設(shè)周期短以及投資少，為了快速生產(chǎn)，水文探測工作和資料有效性存在質(zhì)疑。

1.2 礦井生產(chǎn)存在安全意識淡薄

事故致因理論認(rèn)為人是導(dǎo)致事故產(chǎn)生的最主要因素，而礦井的實(shí)際生產(chǎn)過程中，從領(lǐng)導(dǎo)管理層到生產(chǎn)一線操作人員都存在著一定的安全意識淡薄現(xiàn)象，部分礦井存在非法開采、越界開采、安全投入不足、排水設(shè)施不達(dá)標(biāo)。人員在生產(chǎn)過程中存在防水害知識匱乏，思想麻痹、心存僥幸、法律意識淡薄、對礦井水害的危害認(rèn)識不足等問題。人們對水害防治工作認(rèn)識不足，尤其存在于基建階段的整合礦井，最近十年山西省出現(xiàn)的透水事故中接近60%的事故發(fā)生在基建階段的整合礦井。在地質(zhì)資料缺失的情況下進(jìn)行井筒、井下開采方式的大規(guī)模改造，以及為了及時(shí)回收投入而違規(guī)趕工期、違反安全操作規(guī)程作業(yè)問題時(shí)有發(fā)生。

1.3 煤礦水害防治工作的管理缺失

按照《煤礦安全規(guī)程》等規(guī)范中要求，井下作業(yè)活動(dòng)都應(yīng)在進(jìn)行有效的安全管理和組織時(shí)進(jìn)行，對于礦井水害防治工作應(yīng)做到“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后采、先治后采”的探測和作業(yè)原則。但是工作過程中，存在部分礦井違反上述原則，安全意識淡薄，過分注重生產(chǎn)，忽視安全問題，同時(shí)缺少專業(yè)防治水的專業(yè)技術(shù)人員，甚至多數(shù)為新從業(yè)人員、兼職防治水專業(yè)人員的現(xiàn)象，業(yè)務(wù)水平差，分析和處置能力有限，對事故處置和評價(jià)水平低等問題。

2 事故樹分析模型及防控措施

2.1 事故樹模型介紹

事故樹分析是一種十分有效便捷的安全性分析法，一方面能對已發(fā)生的事故進(jìn)行致因分析，另一方面查找事故隱患進(jìn)行安全預(yù)防工作[7-10]。其通過對危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識，并將影響事故最終發(fā)生的各類隱患、中間事件通過邏輯關(guān)系相互關(guān)聯(lián)起來，查找事故的直接原因；對事故樹模型的建立通常使用層次分析法(AHP)進(jìn)行，將事故作為評價(jià)總目標(biāo)，逐級展開分解，最終到達(dá)底層事件。這兩種方法相互結(jié)合不僅能查找事故根本原因，也可以對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行分析定性，通過底層事件發(fā)生概率進(jìn)行定量分析，確定系統(tǒng)中或者關(guān)聯(lián)事件中的關(guān)鍵控制點(diǎn)。

2.2 影響煤礦透水事故發(fā)生因素分析

通過事故致因理論，引發(fā)事故產(chǎn)生的因素可以概括為人、機(jī)、環(huán)境和管理4類因素，即人的因素、設(shè)備和其他物質(zhì)因素、環(huán)境因素和安全管理因素是導(dǎo)致事故產(chǎn)生必要原因，根據(jù)能量交匯理論，這4類狀況同時(shí)出現(xiàn)狀況才會最終導(dǎo)致事故的發(fā)生。

人的因素：人是社會活動(dòng)的主體，而一切問題的來源都會受到人的行為和意識影響，即人的安全意識和不安全行為會對事故產(chǎn)生極大的影響。將導(dǎo)致透水事故人的因素分為：B1人的生理心理因素、B2安全意識淡薄、B3法律意識淡薄、B4三違行為。

物的因素：通常物的方面指的是礦井中用于井下排水的設(shè)備與設(shè)施狀況，即礦井設(shè)計(jì)不合理、探測設(shè)備問題、排水設(shè)備不足或不達(dá)標(biāo)、排水設(shè)施設(shè)計(jì)不合理等問題都會影響最終礦井抵御水害侵蝕的最后結(jié)果。如何有效快速排出井下涌水、封閉涌水區(qū)域、控制災(zāi)害影響范圍是十分必要的。對B5排水系統(tǒng)設(shè)備不合理、B6水文地質(zhì)探測缺少、B7排水設(shè)備不足、B8排水設(shè)施和設(shè)備不達(dá)標(biāo)進(jìn)行分析。

環(huán)境因素：井下環(huán)境對礦井水害事故而言是傷害的直接來源，它是客觀存在的現(xiàn)象，隨開采不斷的深入該環(huán)節(jié)引發(fā)事故發(fā)生的概率和危害程度會不斷增加。對環(huán)境因素的分析主要集中在：B9透水水源、B10地質(zhì)構(gòu)造、B11圍巖性質(zhì)。

管理因素：礦井的一切與生產(chǎn)相關(guān)的活動(dòng)都是在組織管理之下展開的，而安全管理問題是導(dǎo)致作業(yè)人員直接觸發(fā)不安全行為的隱形誘因，不健全的安全管理體系、人員缺乏專業(yè)技能和意識都是由于日常培訓(xùn)缺少導(dǎo)致的。由此對管理方面的分析：B12人員培訓(xùn)、B13管理體系、B14監(jiān)督體系、B15應(yīng)急預(yù)案不到位。

2.3 煤礦透水事故樹分析模型

構(gòu)造層次分析模型：將煤礦透水事故作為事故樹分析的頂上事件，將導(dǎo)致事故產(chǎn)生的因素分為4類，再將導(dǎo)致煤礦透水各類直接誘因與上述準(zhǔn)則層相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)3層的層次分析模型，構(gòu)造出煤礦透水事故樹分析模型，如圖1所示。

各層分類：①目標(biāo)層(T)。煤礦透水事故；②中間事件(A)。A1人的因素、A2物的因素、A3環(huán)境因素、A4管理因素；③底層事件(B)。B1人的生理心理因素、B2安全意識淡薄、B3法律意識淡薄、B4三違行為、B5排水系統(tǒng)設(shè)備不合理、B6水文地質(zhì)探測缺少、B7排水設(shè)備不足、B8排水設(shè)施和設(shè)備不達(dá)標(biāo)、B9透水水源、B10地質(zhì)構(gòu)造、B11圍巖性質(zhì)、B12人員培訓(xùn)、B13管理體系、B14監(jiān)督體系、B15應(yīng)急預(yù)案不到位。

圖1 煤礦透水事故樹模型

2.4 最小割集分析

布爾代數(shù)法求解：事故樹分析過程中，能夠滿足頂上事件發(fā)生的充分必要條件稱為最小割集，也就是能夠引發(fā)頂上事件發(fā)生的最小因素的集合。通過布爾代數(shù)法對該事故樹模型的最小割集進(jìn)行求解。

T=A1·A2·A3·A4

(1)

T=(B1+…+B4)·(B5+…+B8)·

(B9+…+B11)·(B12+…+B15)

(2)

T=B1·B5·B9·B12+…+B4·B8·B11·B15

(3)

求解結(jié)果分析：該事故樹的最小割集數(shù)量為192個(gè)，即事故樹存在192種組合能夠?qū)е碌V井透水事故的發(fā)生，而相反為了避免透水事故的發(fā)生，對事故樹的邏輯關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成成功樹，即頂上事件轉(zhuǎn)換為透水事故不發(fā)生。為避免事故發(fā)生，至少需要阻斷人、物、環(huán)境和管理4個(gè)準(zhǔn)則層的任一狀況發(fā)生，就是做到對人員、設(shè)備、環(huán)境和管理任一環(huán)節(jié)管控都沒有缺少，才可以有效避免事故最終產(chǎn)生。

2.5 煤礦透水事故的控制措施

通過對礦井透水事故樹的分析，引發(fā)礦井透水事故的最終原因集中在人、物、環(huán)境和管理4個(gè)重大環(huán)節(jié)上，而人員和管理是相互關(guān)聯(lián)的，需要對避免透水事故發(fā)生進(jìn)行綜合控制。

加強(qiáng)人員綜合素質(zhì)：確保人員熟知井下安全法律法規(guī)、各類礦井透水常識，具有判別水害發(fā)生征兆的能力，具備緊急處置措施以及自救互救的能力。

提升安全培訓(xùn)效果：安全培訓(xùn)過程中，提高員工學(xué)習(xí)積極性，改變單一教學(xué)方式，采用互動(dòng)教學(xué)、知識競賽等多元化教育方式。

加大礦井安全投入：根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整礦井排水防治設(shè)施，及時(shí)引進(jìn)新型有效的防治水技術(shù)。

加強(qiáng)水文地質(zhì)探測力度：盡可能精確地確定巖層狀況和巖層中含水層狀況，合理布置工作面和井巷布局，避免水害侵蝕。

合理制定應(yīng)急預(yù)案：確保防治水應(yīng)急預(yù)案的合理性和有效性，應(yīng)滿足《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦防治水規(guī)定》相關(guān)規(guī)定。

建立健全安全監(jiān)督機(jī)制：切實(shí)落實(shí)安全管理制度和安全培訓(xùn)執(zhí)行狀況，定期和不定期對人員、設(shè)備和管理狀況進(jìn)行監(jiān)督檢查，建立良好的平級監(jiān)督、上下級監(jiān)督關(guān)系，落實(shí)監(jiān)督獎(jiǎng)罰制度。

3 結(jié)語

在事故致因理論的基礎(chǔ)上，通過事故樹分析法對影響礦井透水事故產(chǎn)生的各類因素進(jìn)行總結(jié)和歸納，建立礦井透水事故分析模型。并通過最小割集求解，得出能夠?qū)е碌V井透水事故發(fā)生的組合方式達(dá)到192個(gè)，而通過對人、物、環(huán)境和管理4個(gè)方面任一方面的完全管控就能有效避免礦井透水事故的發(fā)生。在此基礎(chǔ)上，提出一些對煤礦透水事故的控制措施用以避免危害的產(chǎn)生，確保礦井的安全生產(chǎn)。