基于行為安全理論的煤礦沖擊地壓事故分析

殷文韜

（1.應(yīng)急管理部信息研究院，北京100029；2.煤炭信息研究院，北京100029）

隨著煤礦開采深度和強(qiáng)度不斷增加，部分煤礦逐漸轉(zhuǎn)入深部開采，沖擊地壓災(zāi)害已成為安全高效開采面臨的重大難題[1]。沖擊地壓是指煤礦井巷或工作面周圍煤（巖）體由于彈性變形能的瞬時釋放而產(chǎn)生的突然、劇烈破壞的動力現(xiàn)象[2]。研究表明[3-5]，事故直接由人的不安全動作和不安全物態(tài)所導(dǎo)致，且80%以上的事故由人的不安全動作導(dǎo)致。現(xiàn)階段對沖擊地壓事故的研究多歸結(jié)為物理因素的影響，且側(cè)重于對沖擊地壓防治裝備的開發(fā)與應(yīng)用[6-8]，鮮有學(xué)者對沖擊地壓事故發(fā)生中的不安全動作進(jìn)行研究。為此，對沖擊地壓事故發(fā)生過程中的不安全動作進(jìn)行研究，得到其事故發(fā)生過程中的相關(guān)原因和特征，以對沖擊地壓事故的現(xiàn)場預(yù)防、安全培訓(xùn)和管理改善提供參考。

1 沖擊地壓事故樣本及分析方法

沖擊地壓逐漸成為威脅煤礦安全生產(chǎn)的重大災(zāi)害之一，如最近2 年連續(xù)發(fā)生的山東能源集團(tuán)龍鄆煤業(yè)發(fā)生的“10·20”重大沖擊地壓事故，造成21 人死亡；吉林煤業(yè)集團(tuán)公司龍家堡煤礦發(fā)生“6·9”較大沖擊地壓事故以及開灤集團(tuán)唐山礦業(yè)分公司發(fā)生“8·2”較大沖擊地壓事故。故從時效性及樣本綜合考慮，擬選取國家煤礦監(jiān)察系統(tǒng)官網(wǎng)上公布的2011年后有事故調(diào)查報告的所有沖擊地壓事故，并從事故調(diào)查報告中獲取相關(guān)信息，經(jīng)過搜集統(tǒng)計后共得到10 起事故，以事故致因“2-4”模型為理論基礎(chǔ)[9]，即利用不安全動作獨(dú)立切割方法，通過分析事故樣本中發(fā)生和存在的不安全動作，構(gòu)建沖擊地壓事故的不安全動作庫。10 起基本信息見表1。

表1 10 起事故信息表Table 1 Information sheet of 10 accidents

2 沖擊地壓事故基本特征

1）煤層埋藏相對較深，礦井災(zāi)害較為嚴(yán)重。這10 起事故中艾友煤礦事故點(diǎn)埋深最淺（660 m），8個礦井采深超過800 m，甚至有4 個礦井事故點(diǎn)采深超過了1 000 m，煤層埋藏較深。

2）礦井地質(zhì)條件復(fù)雜，事故發(fā)生點(diǎn)位于斷層區(qū)域較多。如龍鄆煤業(yè)沖擊地壓事故點(diǎn)位于八里莊斷層與田橋斷層控制的地壘構(gòu)造中內(nèi)，落差近200 m；千秋煤礦事故發(fā)生區(qū)域接近落差達(dá)50～500 m 的F16逆斷層；10 起事故中有5 起均發(fā)生在斷層等地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域。

3）國有重點(diǎn)煤礦較為多發(fā)。10 起事故中有9 起是發(fā)生在國有重點(diǎn)煤礦，1 起發(fā)生在中央企業(yè)，部分國有重點(diǎn)煤礦采煤時間長、采深大，煤炭開采條件復(fù)雜，并且掘進(jìn)工作面與采煤工作面分別發(fā)生5 起。

4）事故級別較高、人員傷亡嚴(yán)重。10 起沖擊地壓事故中重大事故和較大事故分別4 起，占比較高，且均造成較大人員傷亡和較為負(fù)面的社會影響。

3 沖擊地壓事故不安全動作分析

通過對10 起沖擊地壓事故發(fā)生和發(fā)展的過程分析可知，其發(fā)生的必要條件有3 個，存在沖擊地壓煤層；形成了高應(yīng)力集中區(qū)；未能有效消除沖擊地壓危險且存在擾動。當(dāng)生產(chǎn)過程中這3 個條件同時滿足時，將會導(dǎo)致沖擊地壓事故發(fā)生，人員生命健康受到損害。以上3 個條件中，除沖擊地壓煤層條件外，可將導(dǎo)致沖擊地壓事故的發(fā)生過程按生產(chǎn)管理活動劃分為2 個階段：第1 階段是高應(yīng)力集中區(qū)的形成過程和易生條件；第2 階段消除沖擊地壓危險性過程。分別對這2 個階段中人員的不安全動作和存在的不安全物態(tài)進(jìn)行梳理和分析[10]。

3.1 高應(yīng)力集中區(qū)形成不安全動作與易生條件

較高的應(yīng)力集中是發(fā)生沖擊地壓的1 個基本要素。生產(chǎn)過程中，除物理因素可導(dǎo)致高應(yīng)力集中區(qū)形成外，人在生產(chǎn)活動中也會直接或間接導(dǎo)致形成高應(yīng)力集中區(qū)，使沖擊地壓事故發(fā)生具備條件。

通過10 起沖擊地壓事故分析得到了6 種人為導(dǎo)致形成高應(yīng)力集中區(qū)的不安全動作和易生條件，其中斷層附近未有效防沖、未按設(shè)計開采形成孤島煤柱工作面發(fā)生情形最多，分別出現(xiàn)5 次和3 次，并關(guān)聯(lián)了7 起沖擊地壓事故，占總事故起數(shù)的70%，是可能導(dǎo)致部分區(qū)域形成高應(yīng)力集中的不安全動作。而這6 種不安全動作和易發(fā)條件也分別對應(yīng)了6 類高應(yīng)力集中區(qū)，通過案例分析主要有一是斷層附近、臨近巷道貫通區(qū)域、形成孤島工作面、多煤層開采的應(yīng)力交叉區(qū)以及煤層沉積相變化區(qū)。以上這些可能形成的區(qū)域應(yīng)在生產(chǎn)過程中通過合理采區(qū)布局、有效落實防沖措施等手段主動予以規(guī)避和消除[11]。

3.2 消除沖擊地壓危險性過程失效的不安全動作

沖擊地壓煤層在開采時，為了防止沖擊地壓事故發(fā)生，必須編制防沖專項措施、執(zhí)行沖擊地壓危險性預(yù)測、監(jiān)測、效果檢驗等“五位一體”綜合性防治措施，同時對工作面的布置和開采順序，巷道的支護(hù)都有嚴(yán)格要求。通過分析10 起事故，有7 起是忽視沖擊地壓預(yù)兆并強(qiáng)行作業(yè)導(dǎo)致事故發(fā)生，有5 起事故因未執(zhí)行防沖措施或執(zhí)行措施不到位導(dǎo)致消除沖擊地壓危險性失效致使事故發(fā)生。沖擊地壓發(fā)生過程的不安全動作分析見表2。

通過分類歸納沖擊地壓事故的不安全動作庫，共得到21 種導(dǎo)致消除沖擊地壓危險失效并造成人員傷亡的不安全動作，可合并為7 類，即：冒險作業(yè)、巷道支護(hù)失效、防沖措施失效、礦壓觀測失效、防沖培訓(xùn)失效、個人防護(hù)失效以和錯誤區(qū)劃。冒險作業(yè)和防沖措施失效不安全動作頻數(shù)最多，共占不安全動作總頻數(shù)的58%。其中冒險作業(yè)對應(yīng)發(fā)生事故起數(shù)為9 起，即90%的事故中都存在冒險作業(yè)的情況。

表2 沖擊地壓發(fā)生過程的不安全動作分析統(tǒng)計Table 2 Analysis and statistics of unsafe acts in the process of rock burst

為避免一線作業(yè)人員人身安全受到威脅，作業(yè)人員應(yīng)規(guī)避部分關(guān)鍵不安全動作：高應(yīng)力集中情況下生產(chǎn)作業(yè)、忽視沖擊預(yù)兆和預(yù)警信息、未按防沖設(shè)計要求執(zhí)行防沖措施、無防沖專項措施或防沖專項措施不符合要求、未執(zhí)行防沖措施、未穿防沖服、未使用自救器、超前支護(hù)長度不足、巷道支護(hù)時錨桿未進(jìn)入煤層頂部巖層、使用未經(jīng)審批的防沖設(shè)計作業(yè)，這些不安全動作多達(dá)10 種，占總不安全動作種類的48%。而根據(jù)對10 起事故的分析結(jié)果來看，如果作業(yè)過程中工人能夠切實規(guī)避以上不安全動作，至少半數(shù)以上的沖擊地壓事故都會得到有效預(yù)防。

4 結(jié) 語

應(yīng)用24Model 對2011 年后發(fā)生的10 起沖擊地壓事故的不安全動作與物態(tài)進(jìn)行分析，系統(tǒng)研究了導(dǎo)致煤礦沖擊地壓事故的不安全行為原因。根據(jù)沖擊地壓事故案例研究得到了當(dāng)前沖擊地壓事故的4個基本特征，并分別從高應(yīng)力集中區(qū)形成和消除沖擊地壓危險性失效2 個維度研究了事故過程中的不安全動作和物態(tài)特征，得到導(dǎo)致事故發(fā)生的關(guān)鍵不安全動作庫，最后提出了一線作業(yè)人員預(yù)防措施即需重點(diǎn)規(guī)避的不安全動作。