基于事故樹的山西省礦井透水事故分析

楊志強

(大同煤礦集團有限責任公司同家梁煤礦，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，而且事故經常伴隨人員的傷亡事件，也嚴重影響正常生產秩序[1-3]。山西省煤礦賦存條件較為復雜，而且大多數礦井受到老空水、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重和復雜。為了避免事故的發生，有效建立健全井下水害防治體系，科學預測、預防礦井水害，是十分必要的。為此，在研究透水事故產生的關鍵因素的基礎上，通過事故樹分析理論對礦井水害問題進行分析，并根據分析結果提出相關管控措施，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、水文資料缺失

礦井生產過程中地質資料缺失，水文地質資料不全，水文地質勘探可靠性差等問題，會極大影響礦井的安全生產[4-6]。山西很多礦井存在轉讓、整合等問題，礦井轉讓過程不僅會造成地質、水文地質以及生產相關圖紙、資料缺失，對構造安全隱患的問題無法及時發現，而且整合礦井相對構造較為復雜，如果不能及時進行大量的鉆探、物探等水文勘測，水文勘探結果會受結構起到參考作用較為有限；部分礦井最初階段建設周期短以及投資少，為了快速生產，水文探測工作和資料有效性存在質疑。

1.2 礦井生產存在安全意識淡薄

事故致因理論認為人是導致事故產生的最主要因素，而礦井的實際生產過程中，從領導管理層到生產一線操作人員都存在著一定的安全意識淡薄現象，部分礦井存在非法開采、越界開采、安全投入不足、排水設施不達標。人員在生產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識不足等問題。人們對水害防治工作認識不足，尤其存在于基建階段的整合礦井，最近十年山西省出現的透水事故中接近60%的事故發生在基建階段的整合礦井。在地質資料缺失的情況下進行井筒、井下開采方式的大規模改造，以及為了及時回收投入而違規趕工期、違反安全操作規程作業問題時有發生。

1.3 煤礦水害防治工作的管理缺失

按照《煤礦安全規程》等規范中要求，井下作業活動都應在進行有效的安全管理和組織時進行，對于礦井水害防治工作應做到“預測預報、有疑必探、先探后采、先治后采”的探測和作業原則。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，忽視安全問題，同時缺少專業防治水的專業技術人員，甚至多數為新從業人員、兼職防治水專業人員的現象，業務水平差，分析和處置能力有限，對事故處置和評價水平低等問題。

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，一方面能對已發生的事故進行致因分析，另一方面查找事故隱患進行安全預防工作[7-10]。其通過對危險源進行辨識，并將影響事故最終發生的各類隱患、中間事件通過邏輯關系相互關聯起來，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)進行，將事故作為評價總目標，逐級展開分解，最終到達底層事件。這兩種方法相互結合不僅能查找事故根本原因，也可以對系統狀態進行分析定性，通過底層事件發生概率進行定量分析，確定系統中或者關聯事件中的關鍵控制點。

2.2 影響煤礦透水事故發生因素分析

通過事故致因理論，引發事故產生的因素可以概括為人、機、環境和管理4類因素，即人的因素、設備和其他物質因素、環境因素和安全管理因素是導致事故產生必要原因，根據能量交匯理論，這4類狀況同時出現狀況才會最終導致事故的發生。

人的因素：人是社會活動的主體，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生極大的影響。將導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備與設施狀況，即礦井設計不合理、探測設備問題、排水設備不足或不達標、排水設施設計不合理等問題都會影響最終礦井抵御水害侵蝕的最后結果。如何有效快速排出井下涌水、封閉涌水區域、控制災害影響范圍是十分必要的。對B5排水系統設備不合理、B6水文地質探測缺少、B7排水設備不足、B8排水設施和設備不達標進行分析。

環境因素：井下環境對礦井水害事故而言是傷害的直接來源，它是客觀存在的現象，隨開采不斷的深入該環節引發事故發生的概率和危害程度會不斷增加。對環境因素的分析主要集中在：B9透水水源、B10地質構造、B11圍巖性質。

管理因素：礦井的一切與生產相關的活動都是在組織管理之下展開的，而安全管理問題是導致作業人員直接觸發不安全行為的隱形誘因，不健全的安全管理體系、人員缺乏專業技能和意識都是由于日常培訓缺少導致的。由此對管理方面的分析：B12人員培訓、B13管理體系、B14監督體系、B15應急預案不到位。

2.3 煤礦透水事故樹分析模型

構造層次分析模型：將煤礦透水事故作為事故樹分析的頂上事件，將導致事故產生的因素分為4類，再將導致煤礦透水各類直接誘因與上述準則層相互關聯，形成一個3層的層次分析模型，構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排水系統設備不合理、B6水文地質探測缺少、B7排水設備不足、B8排水設施和設備不達標、B9透水水源、B10地質構造、B11圍巖性質、B12人員培訓、B13管理體系、B14監督體系、B15應急預案不到位。

圖1 煤礦透水事故樹模型

2.4 最小割集分析

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

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)

求解結果分析：該事故樹的最小割集數量為192個，即事故樹存在192種組合能夠導致礦井透水事故的發生，而相反為了避免透水事故的發生，對事故樹的邏輯關系進行轉換，形成成功樹，即頂上事件轉換為透水事故不發生。為避免事故發生，至少需要阻斷人、物、環境和管理4個準則層的任一狀況發生，就是做到對人員、設備、環境和管理任一環節管控都沒有缺少，才可以有效避免事故最終產生。

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，引發礦井透水事故的最終原因集中在人、物、環境和管理4個重大環節上，而人員和管理是相互關聯的，需要對避免透水事故發生進行綜合控制。

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

提升安全培訓效果：安全培訓過程中，提高員工學習積極性，改變單一教學方式，采用互動教學、知識競賽等多元化教育方式。

加大礦井安全投入：根據需要及時調整礦井排水防治設施，及時引進新型有效的防治水技術。

加強水文地質探測力度：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。

合理制定應急預案：確保防治水應急預案的合理性和有效性，應滿足《煤礦安全規程》和《煤礦防治水規定》相關規定。

建立健全安全監督機制：切實落實安全管理制度和安全培訓執行狀況，定期和不定期對人員、設備和管理狀況進行監督檢查，建立良好的平級監督、上下級監督關系，落實監督獎罰制度。

3 結語

在事故致因理論的基礎上，通過事故樹分析法對影響礦井透水事故產生的各類因素進行總結和歸納，建立礦井透水事故分析模型。并通過最小割集求解，得出能夠導致礦井透水事故發生的組合方式達到192個，而通過對人、物、環境和管理4個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生。在此基礎上，提出一些對煤礦透水事故的控制措施用以避免危害的產生，確保礦井的安全生產。