近20年我國煤與瓦斯突出事故時空分布及防控建議

張超林，王恩元，王奕博，周西方

近20年我國煤與瓦斯突出事故時空分布及防控建議

張超林1,2，王恩元1,2，王奕博2，周西方2

(1. 中國礦業大學 煤礦瓦斯與火災防治教育部重點實驗室，江蘇 徐州 221116；2. 中國礦業大學 安全工程學院，江蘇 徐州 221116)

防治煤與瓦斯突出是保障煤礦安全高效開采和國家能源穩定供應的前提條件。近期頻發的煤礦瓦斯突出事故(2021年3月25日左權煤礦突出事故、4月9日東風煤礦突出事故)造成12人死亡，再次表明實現“零突出”的目標還有非常艱巨的路程要走。針對當前突出機理不清、突出事故頻發現狀，開展我國2001—2020年突出事故統計分析，數據顯示，20年共發生突出事故484起、死亡3 195人，盡管近年來突出事故得到有效控制，然而在煤礦事故中仍處于相對較高水平且愈加突顯。在此基礎上，進一步從突出事故等級、發生地點、發生時間等方面分析2011—2020年突出事故時空分布規律，結果表明：12個省(直轄市)近10年共發生突出事故93起、死亡645人，其中較大突出事故持續占據主導地位、特別重大突出事故死亡人數常年居高不下、一般突出事故占比逐漸上升；突出事故具有“分布范圍廣、分布較為集中、南多北少、南重北輕”的地域分布特點，其中貴州省、湖南省、云南省、河南省4省最為嚴重，累計占總事故起數和死亡人數的68%和79%；突出事故集中發生在每年的5—7月和11—12月，每月的4—6日、15—17日和28—29日，每日的1—2時、5—6時、10—12時和17—20時等時段。針對突出事故呈現出高低交替的周期性發展規律，從安全管理的角度指出，必須將防突措施落實到每一天、每一班的生產中，越是突出事故低發期，越要加強安全管理，長期保持“安全意識增強—事故低發期—安全意識增強”的良性循環是突出防控的核心思路。

煤礦安全；突出事故；統計分析；時空分布；安全管理

2020年，我國煤炭消費量占比一次能源消費量的56.8%[1]。在未來相當長一段時間內，煤炭仍將作為我國最重要的基礎能源和工業原料，在經濟和社會發展中起到其他資源無法替代的作用[2]。伴隨煤炭資源開采，煤礦事故始終無法完全避免，2020年全國煤礦發生事故123起、死亡228人，同比2019年分別下降27.6%和27.8%[3]。盡管我國煤礦事故起數和死亡人數逐年下降，但是和美國、澳大利亞等國家相比，煤礦安全水平仍然較低[4]，煤礦安全形勢依然嚴峻。煤與瓦斯突出(簡稱突出)是煤礦井下含瓦斯煤巖以粉碎狀從煤巖層向采掘空間急劇運動，并伴隨大量瓦斯噴出的一種劇烈動力過程，嚴重威脅煤礦的安全生產[5-6]。然而，由于煤與瓦斯突出過程復雜、影響因素眾多，突出機理的研究仍然停留在定性解釋和近似定量計算的綜合作用假說階段，難以解釋所有的突出現象[7]。

事故統計分析是以大量事故案例為基礎，應用數理統計的原理和方法探索事故發生原因與規律，為宏觀事故預測和安全決策提供科學依據[8]。在當前突出機理認識不清的情況下，學者們開展了系列關于突出事故的統計分析：劉明舉等[9]對我國2001—2008年突出事故進行了統計分析，結果表明，非國有鄉鎮小煤礦占煤礦突出事故比例有所下降，但仍是主體；李希建等[10]統計分析我國2000—2009年突出事故，認為突出事故呈區域性分布，在時間上有一定的規律性；殷文韜等[11]發現我國2009— 2011年突出事故的發生時間與地點分布較為集中；李波等[12]分析我國2001—2012年突出事故，發現突出礦井發生突出事故的比例遠大于其他礦井，造成死亡人數也最多，平均死亡6.30人/起，高瓦斯礦井發生突出事故的頻率也很高，造成的死亡人數比例很大，平均死亡7.72人/起；楊濤等[13]統計分析我國2010—2015年突出事故，得出較大事故發生最多，占事故總起數的68.42%，造成的死亡人數也最多，占總死亡人數的45.68%；司鵠等[14]基于大數據理論開展了我國2003—2017年突出事故的致因分析，認為造成突出事故的主要影響因素不僅是瓦斯含量和瓦斯壓力，地質構造、煤層厚度、開拓方式、采煤工藝、作業方式和掘進工藝也對突出事故具有重要影響。以上研究對于認清突出事故發生規律及特征具有重要意義。

近年來，我國煤炭開采以每年10～25 m的速度快速向深部轉移，絕大部分原國有重點煤礦已進入深部開采。隨著煤礦開采深度和強度的不斷增加，地應力與瓦斯壓力不斷增高，采場結構越來越復雜，突出災害強度、頻次的威脅愈加嚴重，極易引發重特大事故[15-17]。伴隨煤礦開采條件和煤礦安全形勢的變化，突出事故出現一些新的特征，突出防控也進入新的階段，實現“零突出”的目標還有非常艱巨的路程要走，進一步開展新形勢下突出事故統計分析非常必要。為此，筆者根據中華人民共和國應急管理部、國家統計局、中國煤礦安全生產網、各省市安全生產信息網與煤礦安全監察局網站以及相關文獻資料，收集整理我國近20年(2001—2020年)突出事故信息，基于事故起數和死亡人數2個指標，從空間和時間兩個維度上系統統計分析突出事故的發生規律，宏觀總結突出事故發生的原因，理清突出事故防控現狀，掌握突出事故發生趨勢，為制定科學防突措施、保障煤礦安全生產提供依據。

1 近20年我國突出事故總體情況分析

1.1 煤礦事故總體情況

研究煤與瓦斯突出事故規律脫離不了煤礦安全大背景，我國煤礦安全發展歷程分為3個時期，其中，近20年屬于安全生產水平快速提升時期[18]。2000年成立國家煤礦安全監察局，2001年組建國家安全生產監督管理局，2002年出臺《安全生產法》，煤礦安全逐漸納入健全的法制軌道，并開啟了煤炭行業的“黃金十年”。由圖1可知，我國煤炭產量由2001年的11.07億t逐年遞增，至2013年達到峰值39.7億t，隨后由于能源結構調整及能源消費需求放緩煤炭產量開始降低，于2016年回落至34.1億t，近幾年進一步增加并在2020年達到39.0億t，20年間增加了2.5倍。與此同時，煤礦事故死亡人數和煤炭百萬噸死亡率分別由2001年的5 670人和5.28下降至2020年的228人和0.059，20年間分別下降了96.0%和98.9%。近20年來，我國煤炭累計產量高達593億t，為國民經濟快速發展提供重要的能源資源保障，并在煤炭產量持續增長的情況下，保持煤礦安全形勢穩定好轉的態勢。

圖1 2001—2020年煤炭產量、煤礦事故死亡人數及百萬噸死亡率

1.2 突出事故總體情況

圖2為我國近20年突出事故分布圖。由圖2a可知，20年間共發生突出事故484起、死亡3 195人。其中突出起數2003年最高為68起，突出死亡人數2002年最多為347人，2020年均降到最低，分別為2起和15人。總體而言，近20年間，突出事故起數、死亡人數整體呈現下降的趨勢，和煤礦事故總死亡人數演化規律類似。值得注意的是，突出死亡人數占煤礦事故總死亡人數比例卻呈現波動式上漲，從2001年的3.44%逐漸增加至2020年的6.58%，并于2019年達到峰值12.34%。進一步對比突出死亡人數及其占比演化不難發現，兩條曲線近似呈現“X”形分布，即隨著突出死亡人數的逐年遞減，突出死亡人數占比卻呈現相反的變化規律，這表明，盡管煤礦安全形勢逐年好轉、突出事故也得到有效控制，但突出事故在煤礦事故中仍然處于相對較高水平且愈加突顯。

圖2b為突出事故和煤礦事故中每年平均死亡人數對比，其中，突出事故平均死亡人數2003年最小為3.9人/起、2009年最大為12.2人/起，20年平均水平為6.8人/起；煤礦事故平均死亡人數2018年最小為1.5人/起、2002年最大為2.2人/起，20年平均水平為1.8人/起。表明，突出事故和煤礦事故每年平均死亡人數始終維持在相對穩定的水平，且突出事故的平均死亡人數遠大于煤礦事故的平均死亡人數。綜上所述，長期以來突出事故是煤礦事故中較為嚴重的一種，防突工作仍然不能掉以輕心。

圖2 2001—2020年突出事故起數、死亡人數及平均死亡人數

2 近10年我國突出事故時空分布規律

我國2001—2010年10年間突出事故的發生地點、時間等詳細信息難以準確獲取，且隨著近年來突出形勢的變化和防突技術的發展，早年間的突出事故規律難以指導當下防突工作，因此，本文重點對我國2011—2020年10年間突出事故的時空分布規律進行系統分析。

2.1 等級分布規律

我國2011—2020年共發生突出事故93起、死亡645人，分別占20年間突出事故起數和死亡人數的19.2%和20.2%。根據《生產安全事故報告和調查處理條例》的事故等級分級標準，10 a間發生事故起數和死亡人數()見表1。由表1計算可得，一般事故(＜3人)中事故起數與死亡人數占比分別為14%和3%；較大事故(3≤＜10人)中二者占比分別為66%和50%；重大事故(10≤＜30人)中二者占比分別為19%和40%；特別重大事故(≥30人)中二者占比分別為1%、7%。

表1 2011—2020年突出事故統計數據

我國2011—2020年不同等級突出事故起數和死亡人數比例分布如圖3所示。由圖3可知，特別重大突出事故基本得到遏制，近10年僅發生過1起；重大突出事故時有發生，盡管事故起數占比不高，但造成的死亡人數占比卻接近50%；較大突出事故起數和死亡人數長期占主導地位；一般突出事故起數近幾年有逐漸增加趨勢，死亡人數占比目前仍相對較低。因此，基于突出事故等級分布規律，針對較大突出事故持續占據主導地位、特別重大突出事故死亡人數常年居高不下、一般突出事故占比逐漸上升的態勢，后續防突工作也應更具針對性：較大突出事故防控仍是防突工作的重心，始終不能松懈；重大突出事故的防控應持續加強，爭取早日完全遏制；日益增長的一般突出事故應兼顧防控。

2.2 地域分布規律

我國2011—2020年共有12個省(直轄市)發生過突出事故(圖4)。其中，貴州省10年發生突出事故起數和死亡人數均為最高，分別是27起和247人，占比分別為29%和38%。吉林省10年只發生1起突出事故，死亡12人，突出事故起數最低。黑龍江省10年發生2起突出事故，死亡8人，突出事故死亡人數最低。圖5進一步直觀展示了不同省(直轄市)突出事故起數、死亡人數及平均死亡人數分布。由圖5a可知，貴州省、湖南省、云南省和河南省4個省份發生突出起數均超過10起，共計63起，占比68%，其余省(直轄市)發生突出事故較少；由圖5b可知，貴州省、湖南省、云南省和河南省4個省份突出死亡人數均超過30人，共計508人，占比79%，其余省(直轄市)突出死亡人數較低；由圖5c可知，12個省(直轄市)突出事故平均死亡人數均超過3人/起，平均水平達到較大事故等級，其中，云南省雖然發生突出事故起數僅有11起，但導致117人死亡，平均死亡人數高達10.6人/起，吉林省由于只發生一起突出事故，平均死亡人數達到12人/起，其余省(直轄市)平均死亡人數均低于10人/起。

總體而言，突出事故在地域分布上具有“分布范圍廣、分布較為集中、南多北少、南重北輕”等特點，主要原因在于：我國南方地區煤層賦存條件復雜、煤層瓦斯含量高、煤層滲透率低，瓦斯不易抽采；同時小煤礦占比較大，生產水平總體較低、技術裝備較為落后、專業技術人才匱乏，突出防治措施落實不到位、監察和管理力度不夠、瓦斯超限時有出現，極易發生煤與瓦斯突出事故[13,19]。

圖5 2011—2020年全國突出事故起數與死亡人數及平均死亡人數分布

2.3 時間分布規律

對我國近10年發生的93起突出事故按照發生時間(月、日、時)進行統計，如圖6和圖7所示。由圖6a可知，每年5月份發生突出事故最多(共14起)，平均死亡人數為4.9人/起。11月份共發生突出事故10起，死亡112人，平均死亡人數11.2人/起，高于10年間平均值6.9人/起。2月份發生突出事故最少為5起，平均死亡人數最低為3.2人/起。總體而言，5—7月份是每年突出事故高發期，2月份和9月份為突出事故低發期，11—12月份發生的突出事故更易造成嚴重人員傷亡。造成這一現象的原因[10-11,20]有多方面因素：① 一線礦工多是農民，5月份春耕農忙后重新回到工作崗位，安全意識淡薄、防護工作不到位；同時5月份處于春夏季節交替期，氣候變化明顯、流行疾病多發，從而導致礦工工作狀態較差；加之7月份天氣炎熱，使得人的惰性較大且易產生省能心理，最終導致5—7月份易發生突出事故。② 2月份生產任務相對較少，9月份煤礦安全政策發布頻繁，煤礦企業和監管部門重視程度高，因此，在此期間突出事故發生較少。③ 年底耗煤需求量上升，且煤礦企業傾向在春節停工前加大生產，在雙重生產動力驅動下，煤炭產能大幅度增加，導致11—12月份易引起重大突出事故(占比28%)和特別重大突出事故(占比100%)。

由圖6b可知，每月的5日發生突出事故最多共7起52人死亡，平均死亡人數為7.4人/起。每月的4—6日、15—17日、28—29日為突出事故高發期。每月的10—12日、24—25日雖然突出事故起數相對不高，然而平均死亡人數較高，同樣需引起關注。如每月的10日發生突出事故僅3起，卻造成52人死亡，平均死亡人數高達17.3人/起。由圖7可知，突出事故起數和死亡人數在每天的不同時段分布差異較大，其中，1—2時、5—6時、10—12時、17—20時等時段為突出事故高發期。我國煤礦生產制度多采用“3班制”作業，統計發現早班(8—16時)、中班(16—24時)和晚班(0—8時)突出起數和死亡人數占比分別為31%、32%、37%和29%、31%、40%，可見早班發生突出事故較多，且多為重大突出事故。主要原因在于夜間工作容易產生疲勞、注意力難以集中、事故隱患不易及時排查上報，同時在換班前后的2 h內礦工防范心理松懈，容易產生不安全行為，導致突出事故頻發。

圖6 2011—2020年突出事故起數和死亡人數的日期分布

圖7 2011—2020年突出事故起數和死亡人數的時段分布雷達圖

綜上所述，突出事故集中發生在每年5—7月和11—12月，每月4—6日、15—17日和28—29日，每日1—2時、5—6時、10—12時和17—20時等時段。

3 突出事故周期性發展規律及其啟示

從安全管理學的角度來看，突出事故屬于在一定條件下可能發生也可能不發生的隨機事件。就某一特定突出事故而言，其發生的時間、地點和產生的后果均難以預測。同時，一切事故都是可以預防的，突出事故也不例外，研究突出事故的發展規律可為突出事故的預測和防控提供依據。

通過前文對突出事故的統計分析不難發現，突出事故在不同時間維度上的發展規律具有一致性，即無論是在月分布、日分布還是時分布上，均呈現出高低交替的周期性發展規律。以突出事故日分布為例，每月1—3日為突出事故低發期，隨后4—6日為突出事故高發期，之后7—9日再次進入突出事故低發期，如此往復向前發展。究其原因，突出事故多為責任事故，人的安全意識占據主導作用。每當突出事故發生時，礦工心理上都會受到極大的沖擊和震撼，同時管理者會對事故原因進行調查分析，并對責任者進行處罰。在此后階段，管理者和礦工的安全意識均得到有效提高，管理者加強監督管理作用，礦工嚴格遵守規章制度并落實防突措施，突出隱患得到及時處理，突出事故進入低發期；隨著時間的推移，突出事故給人們造成的嚴重后果逐漸淡化甚至被遺忘，部分管理者出現僥幸心理，監管不到位，部分礦工開始放松警惕，安全意識降低，突出事故隱患得不到及時處理。在一定條件下，礦工的不安全行為、設備的不安全狀態、不良的生產環境和管理的缺陷相互耦合引發突出事故，再次導致突出事故頻發，并進入“事故高發期—安全意識增強—事故低發期—安全意識減弱—事故高發期”的突出事故周期發展中。

由此可見，突出事故是可以預防的，但又不是短期內就能實現的。預防突出事故的關鍵在于如何避免突出事故進入“事故低發期—安全意識減弱—事故高發期”的死循環。這就要求管理者必須破除當前“突出發生前萬事大吉、突出發生后全面整改”的亡羊補牢式管理理念，將防突措施落實到每一天、每一班的生產中，越是突出事故低發期，越要加強安全管理，以長期保持“安全意識增強—事故低發期—安全意識增強”的良性循環，早日實現“零突出”。

4 結論

a. 我國2001—2020年共發生突出事故484起、死亡3 195人，近年來突出事故得到有效控制，然而突出事故中死亡人數占煤礦事故總死亡人數的比例卻呈現波動式上漲，從2001年的3.44%逐漸增加至2020年的6.58%，并于2019年達到峰值12.34%。同時，突出事故的平均死亡人數為6.8人/起，是煤礦事故的3.8倍，表明突出事故在煤礦事故中仍處于相對較高水平且愈加突顯。

b.我國2011—2020年12個省(直轄市)共發生突出事故93起、死亡645人，其中，較大突出事故持續占據主導地位，特別重大突出事故死亡人數常年居高不下，一般突出事故占比逐漸上升；突出事故具有“分布范圍廣、分布較為集中、南多北少、南重北輕”的地域分布特點，其中，貴州省、湖南省、云南省、河南省4省最為嚴重，累計占總事故起數和死亡人數的68%和79%；突出事故集中發生在每年5—7月和11—12月，每月4—6日、15—17日和28—29日，每日1—2時、5—6時、10—12時和17—20時等時段。

c. 突出事故呈現出“事故高發期—安全意識增強—事故低發期—安全意識減弱—事故高發期”周期性發展規律。突出是可以預防的，應從安全管理的角度出發，必須將防突措施落實到每一天、每一班的生產中，越是突出事故低發期，越要加強安全管理。長期保持“安全意識增強—事故低發期—安全意識增強”的良性循環是突出防控的核心思路。

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Spatial-temporal distribution of outburst accidents from 2001 to 2020 in China and suggestions for prevention and control

ZHANG Chaolin1,2, WANG Enyuan1,2, WANG Yibo2, ZHOU Xifang2

(1. Key Laboratory of Gas and Fire Control for Coal Mines of Ministry of Education, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China; 2. School of Safety Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China)

Prevention and control of coal and gas outburst is a prerequisite to ensure the safe and efficient mining of coal mines and the stable supply of national energy. Two outburst accidents(Zuoquan Coal Mine outburst accident on March 25 and Dongfeng Coal Mine outburst accident on April 9) occurred in 2021 resulting in 12 deaths, indicating that there is still a very difficult way to go before we achieve the goal of "zero outburst". In view of the current situation of unclear outburst mechanism and frequent outburst accidents, this paper makes statistics data of outburst accidents in China from 2001 to 2020. There were 484 outburst accidents and 3 195 deaths in the past 20 years. Although the outburst accidents have been effectively controlled in recent years, they are still at a relatively high level and more prominent in coal mine accidents. The spatial-temporal distribution law of outburst accidents in China from 2011 to 2020 is further analyzed from the aspects of the grade, place and time of outburst accidents. The results show that there were 93 outburst accidents and 645 deaths in 12 provinces, among which the major outburst accidents continue to dominate, and the death toll of extraordinarily major outburst accidents remains high throughout the year, and the proportion of general outburst accidents increases gradually. The outburst accidents are characterized by “wide and concentrated distribution, more cases andmore serious in the south of China”. Guizhou Province, Hunan Province, Yunnan Province and Henan Province are the most serious provinces, accounting for 68% and 79% of the total number of accidents and death toll. The outburst accidents mainly occur in May to July and November to December every year, on the 4th-6th, 15th-17th and 28th-29th of each month, 1-2 o'clock, 5-6 o'clock, 10-12 o'clock and 17-20 o'clock every day. The outburst accidents present the periodic development law of high and low alternation. From the perspective of safety management, the outburst prevention measures must be implemented in every day and every shift of production, and the safety management should be strengthened in the period of low incidence of outburst accidents. The long-term virtuous cycle of “enhancing safety awareness-low incidence of accidents-enhancing safety awareness” is the core concept of outburst prevention and control.

coal mine safety; outburst accidents; statistical analysis; spatial-temporal distribution; safety management

TD713

A

1001-1986(2021)04-0134-08

2021-04-14；

2021-05-10

國家自然科學基金項目(51904293，51934007)；江蘇省自然科學基金項目(BK20190627)

張超林，1991年生，男，安徽阜陽人，博士，講師，碩士生導師，從事煤與瓦斯突出機理及防控方面的研究工作. E-mail：chaolinzhang@cumt.edu.cn

張超林，王恩元，王奕博，等. 近20年我國煤與瓦斯突出事故時空分布及防控建議[J]. 煤田地質與勘探，2021，49(4)：134–141. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.016

ZHANG Chaolin，WANG Enyuan，WANG Yibo，et al. Spatial-temporal distribution of outburst accidents from 2001 to 2020 in China and suggestions for prevention and control[J]. Coal Geology & Exploration，2021，49(4)：134–141. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.016

(責任編輯 范章群 聶愛蘭)