基于軌跡交叉理論的煤礦事故分析

楊守國，姚亞金，龐拾億，周 捷

(1.西安科技大學，陜西 西安 710054；2.教育部西部礦井開采及災害防治重點實驗室，陜西 西安 710054)

我國是世界第一產煤大國，同時也是礦井災害最嚴重的國家，在2017年煤礦事故數和事故死亡人數分別為219起和375人[1]，雖然近年來煤礦安全形勢有了很大的好轉，但與發達國家仍有很大的差距，如美國2016年煤炭年產量為7.73億t，事故死亡人數僅為15人[2]。造成我國煤礦事故率較高的原因主要是我國煤礦災害嚴重和煤礦從業人員數量大以及安全管理水平相對較低。近年來，大量學者利用事故致因理論，從大量典型事故的本質原因上闡明事故的因果關系，來說明事故的發生、發展過程，對事故原因進行定量、定性分析，為事故的預防從理論上提供科學的、完整的依據[3]。目前出現的比較具有代表性的事故致因理論有：海因里希事故因果連鎖理論、博德事故因果連鎖理論、亞當斯事故因果連鎖理論、能量意外轉移理論、瑟利模型、變化-失誤理論、軌跡交叉理論等。其中軌跡交叉事故理論認為，任何事故都是人的不安全行為和物的不安全狀態在同一時間和空間相互交叉所導致的。根據統計煤礦事故發現，大多數的事故都是由人的不安全行為、物的不安全狀態兩大因素作用的結果[4-6]。利用軌跡交叉事故理論對煤礦事故進行分析，得出相關改進對策，將對我國煤礦安全生產的改善具有積極意義。

1 事故軌跡交叉理論及模型

軌跡交叉理論指出，事故是由人的不安全行為、物的不安全狀態在時空的交叉造成的，因此預防事故的發生就是從時空上避免人、物運動軌跡的交叉。在管理制度不健全、事故責任不落實、違反勞動紀律、違規指揮、違規操作等不良行為及各類安全設備設施、監控監測儀器、周圍環境存在重大隱患。當人的不安全行為和物不安全狀態在時空上發生軌跡交叉時，必然會發生煤礦生產安全事故。通過對我國煤礦主要事故(包括：火災、水災、頂板事故、瓦斯爆炸、粉塵爆炸)統計分析[7]，發現事故原因基本都是由于人的不安全行為和物(或環境)的不安全狀態兩大因素的運動軌跡交叉引發的。事故軌跡模型如圖1所示。

圖1 事故軌跡交叉理論模型

2 事故統計及分析

2.1 事故分類統計

我國煤礦發生最多的事故類型依次是瓦斯事故、頂板事故、水災、火災、運輸事故等5類事故。據統計，該5類事故在2014年到2016年共發生死亡三人及三人以上的煤礦事故96起，死亡706人[8-10]，如圖2所示。其中，瓦斯事故54起，死亡416人，分別占事故總數和死亡總人數的56%和59%；頂板事故19起，死亡120人，分別占事故總數和死亡總人數的20%和17%。水災事故18起，死亡132人，分別占事故總數和死亡總人數的19%和19%。火災事故3起，死亡31人，分別占事故總數和死亡總人數的3%和4%。運輸事故2起，死亡7人，分別占事故總數和死亡總人數的2%和1%。

2.2 事故原因分析

2.2.1 礦井瓦斯事故分析

由圖2可以看出瓦斯事故的發生起數和死亡人數所占比例均在占事故總數和死亡總人數的一半以上。瓦斯事故主要又分為瓦斯爆炸事故和煤與瓦斯突出事故。

圖2 2014—2016年煤礦重大以上事故統計

表1 瓦斯爆炸事故原因統計

由表1可以看出，瓦斯爆炸事故的發生原因主要為：礦井內局部通風管理混亂、通風系統不合理、礦井供風量不足、巷道堵塞、瓦斯異常涌出等不安全狀態造成瓦斯集聚，與違章放炮產生的火焰、違規操作電氣設備產生的電火花、吸煙、煤自燃等明火和熱輻射及金屬設備摩擦產生的火花等人的不安全行為在時間與時空上軌跡交叉造成的。

2)煤與瓦斯突出事故。煤與瓦斯突出是一種比較復雜的瓦斯動力災害。近年發生的煤與瓦斯突出造成井下人員窒息或引發瓦斯爆炸造成了大量的人員傷亡。具體影響因素統計見表2。

表2 煤與瓦斯突出事故統計分析

由表2可以看出，煤礦瓦斯突出是由于礦井本身處于地質構造帶，員工不了解地質情況越界開采，違規操作；掘進工作面出現突出征兆，礦工沒有實施防突措施；在突出工作面進行放炮作業，礦井內未建立瓦斯抽放系統，未實施四位一體防突措施等人、物兩大不安全軌跡在同一時空交叉造成的。

2.2.2 礦井水災事故分析

水災事故是我國煤礦第二大較為嚴重的災害事故。近幾年來，隨著煤礦開采速度加快，開采深度增加等過度開采，礦井水害事故時有發生，礦井水災害已成為當前災害防治的最主要任務之一。其發生原因分類見表3。

表3 水災事故統計分析

從表3可知：水災事故是由降水量大的季節，排水系統不完善或礦井、掘進工作面本身存在積水等不安全狀態，與工作人員沒有實施防水措施、在開采過程中沒有采取探防水措施、進行越界開采、違規放炮、違章指揮、破壞煤柱等不安全行為，在同一時間和空間交叉導致雨水或積水涌入井下造成的。

2.2.3 礦井頂板事故分析

頂板事故發生頻率比較高，所造成人員傷亡數在各類事故中排第三。造成煤礦頂板事故的原因較多，具體統計分析見表4。

針對我國當前實際情況來看，由于多種原因的影響，使得城市地鐵換乘站中可能會滯留大量的乘客，尤其是在多條地鐵線路相交的地方。這是由于城市地鐵的換乘通道設計不合理而造成的，或者是因為兩個換乘通道其實是處于一個通道空間內，缺乏一個合理的過渡段。當然檢票處設置不合理也會造成客流擁擠，因為進出站的客流量是完全不同的，進站的客流量按照時間段有一個均勻的分配，但是出站的客流相對集中在某一時間段，所以不合理的檢票處設置不僅浪費了乘客的時間，還增加了檢票的難度。

表4 頂板事故統計分析

由表4可以看出，煤礦頂板事故的發生是由于煤礦自身的地質構造、礦井處于無支護狀態或支護質量差等不安全狀態，在與員工在開采過程中空頂作業、違規指揮、支護不及時、在未監督和檢查環境情況下支護等不安全行為在時間與空間上軌跡發生了交叉造成的。

3 煤礦事故預防措施

從以上分析可知，要控制礦井安全生產事故的發生，可從控制人的不安全行為、控制物(設備、環境)的不安全狀態及控制兩者在時空上發生軌跡交叉入手。

3.1 控制人的不安全行為

人的不安全行為是造成煤礦事故的關鍵要素，可以控制以下幾個方面進行事故預防：

1)選擇合格的從業人員。從事煤礦工作是危險性比較大的一種職業，所以在選擇從業人員時一定要選擇能上任該工作崗位的員工，特別是在選擇技術人員時要結合生理因素，心理因素，操作技術等全方面進行考察，且技術人員一定要持證上崗。

2)加強對員工的安全教育。企業應定期對員工進行安全教育、安全培訓、事故分析。對新員工，從公共基礎知識、專業知識、相關專業知識三個方面進行全面安全教育培訓；對特種工作人員，要加強操作規程及技能培訓，強化安全意識；同時對臨時工、合同工、季節工等安全教育培訓也一定要抓好。從思想上提高員工的整體素質，預防事故的發生。

3)加強員工安全知識培訓。培訓員工危險防范意識及應急處置能力，當發現有危險征兆時，要有危險意識，應及時采取相應的應急措施并及時匯報。

4)加強員工不安全行為的監督。檢查工人下井前是否按照要求佩戴安全防護用品，井下工人是否有醉酒作業、明火作業、空頂作業等違章作業，技術人員是否有不持證上崗、違章指揮、違規操作機電設備等不安全行為。如有發現有其不安全行為應立即制止，并按照煤礦相關的規章制度對該人員進行教育和懲罰。

3.2 控制物的不安全狀態

控制物(環境、設備)的不安全狀態是預防煤礦事故的又一要素，可從以下方面控制預防事故：

1)資金保證。在購買安全帽、急救器、絕緣手套等個人安全防護用品及礦井中所用的氣體安全檢測儀器、通風設施、瓦斯抽放設施、機電設備、防排水設施、支護質量等安全設備設施采購費用不能省，不能因為資金問題忽略質量安全。

2)加強動態監控。經常檢查設備設施的工作情況，如瓦斯檢查儀器是否靈敏、排風系統是否合理、排水系統是否滿足要求、支護質量是否達標、安全監護系統是否達標等，如果發現問題要及時控制與處理。

3)強化工作環境檢查。對于處于地質比較復雜的礦井，開采前要加強對礦井周圍水文條件的了解，查看開采工作面是否處于地質構造帶，落實礦井老窯區、采空區的積水分布情況，經常檢查礦井內巷道的堵塞情況，支護情況等，保證員工的工作環境安全。

3.3 控制不安全行為和不安全狀態軌跡在時空交叉

控制人、物(環境、設備)的運動軌跡，避免人的不安全行為和物(環境、設備)的不安全狀態軌跡時空的交叉，也是控制煤礦事故的關鍵因素。可從以下兩個方面進行控制。

1)要明確識別煤礦中人的不安全行為及物(環境、設備)的不安全狀態的表現形式。其中人的不安全行為表現形式有：礦工沒有進行安全教育直接上崗；不按規定使用井下設備設施；不按安全規程違規操作；不遵守安全生產紀律等。礦井中物的不安全狀態表現形式有：機電設備老舊、出現故障不及時維修；對井下設施設備沒有進行定期檢查；通風系統混亂等。

2)避免人的不安全行為和物(環境、設備)的不安全狀態在時空上的交叉。礦工在下井工作時要帶好礦燈、安全帽、自救器等安全防護工具；高瓦斯礦井中要安裝瓦斯抽排設備，做好井下通風工作；在機械設備出現異常時及時維修；對于處于地質較復雜的礦井要進行“查、探、防、堵、截、排”等防水措施。只有消除人的不安全行為和物(環境、設備)的不安全狀態，加強管理，強化監督檢查，才能確保礦井中人、物和諧，安全無事故。

4 結 語

軌跡交叉事故模式認為，事故是由于人的不安全行為和物(環境、設備)的不安全狀態在一定時間和空間里交叉的結果。實際上，人的不安全行為和物(環境、設備)的不安全狀態互為因果。有的設備的不安全狀態導致了人的不安全行為，人的不安全行為又會促進物的不安全狀態的發展。為防止煤礦企業安全事故的發生，應加強安全培訓，強化安全教育，落實生產責任制，規范操作技術，強化機械設備檢查等消除人、物的不安全狀態。通過避免人的不安全行為和物(環境、設備)的不安全狀態軌跡在空間的交叉來預防事故的發生。