2008—2019年我國煤礦水害事故統計及演變趨勢分析

張培森，朱慧聰，李復興，牛 輝

（1.山東科技大學 礦山災害預防控制省部共建國家重點實驗室培育基地，山東 青島 266590；2.山東科技大學 礦業工程國家級實驗教學示范中心，山東 青島 266590）

我國是世界上最大的煤炭生產國和消費國，煤炭在我國能源領域具有極為重要的地位[1]。2008年以來，隨著國民經濟的快速發展，能源消耗量日益增加，對煤炭的需求逐漸加大，全國煤炭總產量逐年提升，在高峰期達到37.6億t/a[2]。雖然2008年以來各類清潔能源如太陽能、風能、核能、地熱能、潮汐能等迅速發展，在一次消費能源結構中的占比大幅提升，但清潔能源的能量獲取率和有效利用率遠不及煤炭，故直至目前在總年產保持相對穩定的背景下煤炭在一次能源消費結構中的占比仍能穩定在55%以上。煤炭行業在2012年之前近10年的快速發展過程中，各種類型的煤礦迅速興建起來，使煤礦的基數增大，整體側重發展速度，輕視了煤礦安全生產的建設，導致礦山災害特別是水害事故發生頻率升高；2012年前后，隨著煤炭產業由“重產能，輕安全”的現象向“安全-高效-綠色”的新發展理念轉變[3-4]，炮采、普采等傳統采煤工藝逐漸退出市場，綜采、綜放、大采高、智能化開采等新式開采技術得到了大范圍的推廣使用，后續在煤炭工業“十三五”科技發展規劃中確立了“安全高效智能化開采和清潔集約化利用是煤炭行業在經濟新常態下平穩健康發展的主旋律”這一總體發展思路[5]，尤其是國家對于安全生產的重視程度進一步提升，各相關職能部門陸續出臺新的、更符合時下防治水工作要求的條例規程對煤礦水害進行預防和控制，使得煤礦綜合效益得到提高，水害事故多發的嚴峻態勢出現好轉。旨在通過對2008—2019年間發生的水害事故規律及原因進行探討，并對其演變趨勢做必要的分析，對下一階段煤礦水害事故的預防和控制起一定的參考作用。

1 2008 2019 我國煤礦水害事故概況

據不完全統計，2008—2019年全國（限我國大陸地區，不含港澳臺，下同）共發生煤礦水害事故133起，死亡644人，分別占統計年度區間內事故總起數和死亡總人數的13.5%、14.8%。按事故類型劃分統計表見表1。

由表1可知，在統計到的煤礦水害事故中具備事故類型劃分依據且事故等級為較大事故及以上的有68起，死亡611人，分別占統計到事故類型的事故總起數和死亡總人數的76.4%、94.8%；一般事故21起，死亡33人，分別占統計到事故類型的事故總起數和死亡總人數的23.5%、5.1%。對較大及以上事故、一般事故2組數據進行比較可知，煤礦水害事故大多為傷亡嚴重、損失巨大、性質惡劣的安全事故[6]，需引起高度重視并采取切實可行的措施進行治理。

2 水害事故發生的空間規律及原因

對2008—2019年全國發生煤礦水害事故的省份中各省的事故起數及死亡人數進行統計，各省份事故起數及死亡人數走勢圖如圖1。

由圖1可知，事故起數和死亡人數位居前3的省份均為山西省、黑龍江省和貴州省，3省份事故起數分別占統計年份區間內事故總起數的20.3%、12.0%、11.3%，死亡人數分別占總數的22.8%、14.1%、12.9%，3省份事故起數之和及死亡人數之和分別為對應量值全國總數的43.6%和49.8%。故可知水害事故的發生與地區分布密切相關，具有顯著的集群性地域差異。

截止2002年底，山西省、黑龍江省和貴州省3省份探明煤炭可采儲量分別為584、195、92億t[7]，居全國各省探明可采儲量排名的第1位、第3位和第5位，分別占全國探明可采總儲量的30.9%、10.3%、4.8%，合計總占比為46.0%。同時，山西、黑龍江、貴州3個省份為我國的產煤大省，煤礦基數大，是水害事故高發的重要原因之一。

另外，從山西、黑龍江、貴州省3省份煤炭可采儲量、水害事故起數、死亡人數的數量級對比角度分析，貴州省的探明可采儲量（數據截止2002年底）僅分別為山西省和黑龍江省的15.7%、47.1%，但發生水害事故起數卻分別為2個省的55.5%、93.7%，死亡人數分別為56.4%、91.2%。出現此情況的原因在于貴州省地處云貴高原，全省地勢較高，平均海拔在1 000 m以上，巖溶地貌發育，山脈縱橫交錯，山間散布許多小型盆地，省內河流分布眾多，且受南部暖濕氣流的影響，汛期降雨量巨大，山區水資源充沛[8-9]。復雜的水文地質條件給礦井基建工程、巷道系統布置以及工作面布置等均帶來很大影響[10]，具體表現為在前期探巷掘進過程中，極易因水文地質條件的復雜性和突發性而來不及進行應急處理，引發安全事故甚至二次災害；后期正式布置巷道系統和工作面時，大量的巖體開挖和掘進會破壞巷道圍巖的原始應力狀態，使水文地質條件更加復雜多變，加大了水害事故發生的可能性。故可知礦區所在地水文地質條件和工程地質條件的復雜程度也是影響煤礦災害發生頻率和事故等級的重要原因。

3 水害事故發生的時間規律及原因

3.1 不同月份水害事故發生規律及原因分析

將2008—2019年所有煤礦水害事故按發生月份進行匯總統計，不同月份事故起數、死亡人數走勢圖如圖2。由圖2可知，4月為全年事故高發期，9月至次年2月間存在1個小高峰即10月，但從全年的數據分布來看，發生事故起數相對集中于3—8月；死亡人數走勢與事故起數走勢基本一致，但9月至次年2月間無特別明顯起伏趨勢，變化較為平緩。故從數據本身的角度來看，每年3—8月應為煤礦水害事故的高發期。

圖2 不同月份事故起數、死亡人數走勢圖Fig.2 Trend of accidents and deaths in different months

為進一步確定每年水害事故高發月份，計算2008—2019年間每月死亡人數的月比率[11]，進而根據判別標準篩選出水害事故高發月份。由式（1）～式（4）計算出各月份的月比率值，

式中：Ma為統計年度區間內所有月份總數；Y為統計年份區間內所有年度總數。

式中：Ms為統計區間內相同月份的平均死亡人數，人/月；Dm為統計區間內相同月份死亡人數之和；M為統計區間內相同月份總數。

式中：k為月比率。

根據“計算所得月比率值大于100的月份為水害事故高發月份”這一判別標準[8]對死亡人數月平均數及月比率統計（表2）進行判斷可知，3、4、7、8月的月比率均大于100，為水害事故高發月份，5月和6月的月比率值居所有月比率值低于100的月份中的第1位和第2位，是水害事故多發月份。故通過對月比率這一量值的計算從側面印證了每年3—8月為煤礦水害事故高發期這一結論的可靠性。

表2 死亡人數月平均數及月比率統計表Table 2 Statistics of monthly average and monthly ratio of death toll

究其原因，每年3月開始全國陸續進入汛期，一直持續到8月前后。南方低緯度各省份如貴州、云南、廣東、臺灣等由地理位置所決定，最先接受大洋暖濕氣流帶來的降水影響，進入汛期早，大氣降水充足，持續時間長，水量大，可對地表動態水與靜態水進行足量的補充[8，12]。其他中、高緯度省份亦相繼進入汛期。地表水通過水體下的松散巖層、基巖含水層、開采后頂板垮裂帶貫通地表塌陷帶裂縫或形成的破碎帶、老空區等下滲[13]，對采場覆巖含水層、巖溶水、斷層水、裂隙水、老空（窯）水等進行動態補充，或通過新發育的導水通道在工作面附近采空區等區域形成新的積水。

3.2 晝夜不同時間段內水害事故發生規律及原因

晝夜24 h內，溫度、濕度等環境條件始終處于變化之中，人體機能也隨之做出相應的調整，進而影響人的正常活動。對2008—2019年間發生的水害事故按照1晝夜24 h中每一時間點發生的事故起數統計圖和死亡人數統計圖進行疊加，得出事故高發及死亡人數集中的時間段，不同時間段內事故起數及死亡人數走勢圖如圖3。

圖3 不同時間段內事故起數及死亡人數走勢圖Fig.3 Trend chart of number of accidents and number of deaths in different time periods

由圖3可知，3：00－5：00、9：00－11：00、16：00－18：00、22：00－24：00為事故多發和死亡人數集中的時間段。從整體來看，若將統計圖中的24 h構建1個閉合區間，則死亡人數折線圖自1：00－2：00的時間段起再至該時間段止，大致呈“遞增－遞減－再遞增－再遞減”的變化趨勢，存在9：00－11：00和22：00－24：00 2個波峰，且1：00－2：00與19：00－21：00之間的初次峰值跨度區間遠大于19：00－21：00與次日1：00－2：00之間的二次峰值跨度區間。

3：00－5：00、16：00－18：00、22：00－24：00為目前應用最為廣泛的“三八制”“四六制”作業方式的集中交接班時間段，其中，從人的正常作息角度分析，3：00－5：00處于深度睡眠的后期或深度睡眠之后的淺度睡眠過程，此時終止睡眠轉而從事高強度生產作業極易引起困乏，精神狀態不佳，身心懈怠，處于精力不完全集中、安全意識薄弱的狀況，需要一段時間進行調整、過渡，而在此過程中極易因馬虎大意導致安全事故的發生；16：00－18：00處于1個白晝的末尾時段，也是1 d之中氣溫開始顯著下降的時段，氣溫的變化使工人的體感溫度隨之產生變化，進而影響機體平衡的調整，不利于正常工作狀態的發揮；22：00－24：00處于1 d的末尾時段，是1 d之中氣候差異最大的2個極端之一（另一極端為9：00－11：00的中午時段），此時工人周圍環境與上一交接班時間段的環境狀態相比存在顯著差異，工人在此班需經歷身體機能隨環境改變所進行的一系列大幅度調整，從而對安全工作狀態產生干擾。

4 不同突水水源致水害事故規律及原因

煤礦水害事故常見突水水源有老空（窯）水、地表水、奧灰水、裂隙水、離層水、巷道積水等。對2008—2019年間統計到突水水源的68起煤礦水害事故按水源類型進行分類統計，不同突水水源致突事故總起數及死亡總人數統計表見表3。

表3 不同突水水源致突事故總起數及死亡總人數統計表Table 3 Statistics of total number of accidents and death caused by different water inrush sources

不同突水水源致突事故起數占比如圖4，不同突水水源致突死亡人數占比如圖5。由圖4、圖5可以看出，以老空（窯）水、地表水作為突水水源的事故起數占統計到突水水源的事故總起數的比例分別為67.6%、11.7%，死亡人數占統計到突水水源死亡總人數的比例分別為77.8%、6.2%，2個量值的占比均居各類型突水水源占總比排名的前2位。故可知老空（窯）水和地表水是煤礦水害事故中最為常見的2種突水水源[14]。

圖4 不同突水水源致突事故起數占比Fig.4 Proportion of accidents caused by different water inrush sources

圖5 不同突水水源致突死亡人數占比Fig.5 Proportion of death caused by different water inrush sources

老空（窯）水是采空區內積存一定水量的水體所形成，積水總量較大，與正在推進的工作面距離小。從層位關系角度來講，老空（窯）水一般包括同水平相鄰采空區積水和上部水平采空區積水2類。在工作面推進過程中極易將與相鄰采空區積水間的隔水煤（巖）體破壞，使其有效隔水厚度減小，直至隔水煤（巖）體強度不再足以承受采空區積水所產生的水壓時，隔水煤（巖）體被完全破壞，積水涌突至工作面中；對上部水平采空區積水而言，回采下水平煤層時，垮落帶高度和導水斷裂帶高度的發育使下水平工作面與上部采空區積水間的隔水煤（巖）體有效隔水厚度減小，至隔水煤（巖）體不再足以承受上部積水自重時發生全斷面破裂，上部采空區與下部工作面貫通，積水下泄。地表水即為江河湖泊水，可通過大氣降水（雨、雪、冰雹等）、冰川融水等進行補充。包括老空（窯）水、地表水在內的所有突水水源致突過程均具有突發性、瞬時涌水量大的的特點，此亦為水害事故通常導致較大人員傷亡和經濟損失的主要原因。

5 不同類型礦井發生水害事故規律及原因

在2008—2019年發生的水害事故中，統計到的不同礦井類型的水害事故77起，死亡434人，不同類型礦井事故起數及死亡人數統計表見表4。不同類型礦事故起數、死亡人數統計對比圖如圖6。其中，小型礦井發生事故起數和死亡人數分別占統計到有礦井類型的事故總起數和死亡總人數的66%、69%，是水害事故多發的高危型礦井。

表4 不同類型礦井事故起數及死亡人數統計表Table 4 Statistics of number of accidents and number of deaths in different types of mines

圖6 不同類型礦事故起數、死亡人數統計對比圖Fig.6 Statistical comparison of accidents and deaths in different types of mines

我國煤炭資源分布不平衡，存在集中賦存區和少煤區。煤炭資源的集中分布催生出大量煤礦的興建特別是年產小于30萬t的小型礦井數量急速增加，提高了煤礦基數。理論上講，所有煤礦均存在發生安全事故的概率，故煤礦基數越大，整體上發生安全事故的概率就越大，而水害事故從時間、空間的角度上在煤礦發生的所有安全事故中具有隨機性，故煤礦水害事故發生的概率和頻率亦隨煤礦基數的增加而增大。從小型煤礦自身角度來講，其煤層埋深淺，斷層較為發育[15]；回采率和產量低，綜合效益差，生產技術裝備和安全技術裝備不完善，采煤工藝較為傳統落后，管理水平低下，盈利性目的強，安全生產意識薄弱[16]，在保證煤礦整體效益的前提下，很難留有足夠的資金來建設完備的礦山災害預防和控制系統。另外，小型礦井在專職防治水技術人員配備方面也存在明顯的不足，對一線工人的安全培訓不到位，致使工人安全意識薄弱，對突發事故的應急處理能力匱乏，易出現生產事故。另外，小型煤礦對于本礦區水文地質條件不完全掌握，與相鄰礦井之間的地質資料交換不暢通，致使出現超層越界開采、私挖濫采、無序生產等現象[16]，易揭露老空（窯）水等引發水害事故。

6 煤礦水害事故演變趨勢

2008—2019年，各年度發生的煤礦水害事故起數和死亡人數出現了1個波峰。各年度事故起數、死亡人數走勢圖如圖7。

圖7 各年份事故起數、死亡人數走勢圖Fig.7 Trend of accidents and deaths in different years

由圖7可知，自2008年伊始，煤礦水害事故起數逐年增加，至2010年前后達到峰值，而后開始遞減；自2015年開始減幅逐漸放緩。死亡人數的變化趨勢與事故起數的趨勢基本相同。根據走勢情況以2010年和2015年為節點可將整個統計年限內的事故起數、死亡人數2個量值變化趨勢劃分為峰前遞增階段、峰后前期遞減階段和峰后后期平緩下降階段3部分，各部分的變化對應所屬年限內國家大政方針的按需調整、經濟社會發展情況變動、產業政策變化等因素的動態影響。對于峰前遞增階段，主要原因在于經濟的快速發展促進能源的大量消耗，對一次消費能源尤其是煤炭的需求量增加，進而帶動了整個煤炭市場的擴容式發展。但在煤炭總產能急速增加的同時，由于煤礦過度增加產能、追求經濟效益而輕視了安全生產的重要性，致使煤礦水害事故發生概率和頻率顯著增加；對于峰后前期遞減階段，因峰前煤炭產能的過飽和增長，到2011年前后產能過剩問題暴露出來，市場開始出現不穩定現象，煤炭價格持續走跌，隨之，總年產增速放緩繼而轉為呈波動性下降，另外國家對于安全生產特別是煤礦安全生產的重視程度越來越高，陸續出臺了一系列新的防控煤礦水害的條例規程，加大了對煤礦安全生產的監督和事故追責力度，推動煤礦由“以經濟效益為主導”向“經濟效益和煤礦安全綜合發展”的方向轉變，安全生產呈現向好發展態勢，水害事故也由此得到有力的治理；對于峰后后期平緩下降階段，結合圖7中此階段的數據走勢可知，自2015年“十二五”發展規劃結束、“十三五”規劃開始的關鍵節點起，為適應經濟社會發展需要和能源戰略規劃要求，國家和相關政府部門對于煤礦水害的治理力度進一步加大。而自2015年之后每年發生的煤礦水害事故起數和死亡人數的基數已很小，平均分別為6起、19人左右，且死亡人數自2015年以后大幅降低，安全“短板”猶存且逐漸減少但難以避免的“短板”相對越來越多，深入治理的難度加大，因此出現治理成效放緩的情況。

可以預見，未來一段時間內，在國家治理體系和治理能力現代化建設的穩步推進以及煤礦“安全高效智能化開采和清潔集約化利用”新發展理念[5]逐步深入貫徹實施的大背景下，我國煤礦水害治理水平及治理能力會得到進一步提升，事故起數及死亡人數兩個指標預計將繼續保持平穩下降或動態穩定，存在某些年份偶爾出現反彈的概率，但出現時間上大跨度回彈的可能性微乎其微。

7 結 語

1）統計年份區間內我國共發生煤礦水害事故133起，死亡644人。其中，統計到的具備事故類型劃分依據且事故等級為較大事故及以上的有68起，死亡611人，分別占統計到事故類型的事故總起數和死亡總人數的76.4%、94.8%；一般事故21起，死亡33人，分別占統計到事故類型的事故總起數和死亡總人數的23.5%、5.1%。可見，煤礦水害事故多為傷亡嚴重、損失巨大的重大災害。

2）統計年份區間內全國存在煤礦水害事故及人員死亡的省份中，山西省、黑龍江省和貴州省發生的事故起數及死亡人數均位列前三，3省份的事故總起數、死亡總人數分別占全國總數的43.6%和49.8%。3省均為我國富煤區，煤炭總儲量大，礦井基數大，加大了煤礦水害事故發生的概率和頻率。

3）對統計年份區間內全國發生的煤礦水害事故分別按月份和晝夜內不同時間段進行統計。每年3—8月為全國大部分地區的汛期，降水量大，為事故集中爆發期；每天3：00－5：00、9：00－11：00、16：00－18：00、22：00－24：00為交接班時段，工人精神狀態不佳，安全意識薄弱，致使水害事故多發。

4）對統計年份區間內全國發生的煤礦水害事故的突水水源進行分析，老空（窯）水、地表水作為單個突水水源的占比分別為77.8%、6.2%，事故起數居所有突水水源類型中的前2位。積水區鄰近工作面易被揭露或地表與井下存在貫通的涌水通道，使得老空（窯）水和地表水成為主要的突水水源。

5）在統計年份區間內全國能統計到的不同礦井類型水害事故中，大、中、小型礦井的數量分別為12座、14座和51座，死亡人數分別為86、48、300人，小型礦井發生事故起數和死亡人數分別占統計到其他礦井類型的事故總起數和死亡總人數的66%、69%。小型礦井由于受自身體量限制，地質資料等信息不全面，且與臨礦溝通不暢，易因此發生超層越界開采等情況，揭露積水，發生水害事故。

6）對統計年份區間內發生的煤礦水害事故起數和死亡人數演變趨勢進行分析，將2個量值變化趨勢劃分為峰前遞增階段、峰后前期遞減階段、峰后后期平緩下降階段。對于峰前遞增階段，經濟的快速發展對煤炭需求量加大，產能快速提升；對于峰后前期遞減階段，2011年前后產能過剩問題突出，國家加大調控，并加大對安全生產的重視和監督治理力度；對于峰后后期平緩下降階段，煤礦水害基數已很小，深入治理難度加大，而國家對煤礦安全生產治理的高壓態勢有增無減，使得事故起數和死亡人數出現了平緩下降的趨勢。