煤礦瓦斯爆炸事故不安全動作多維屬性統(tǒng)計及特征分析

李宣東 ，胡 兵 ，石福泰 ，曹富榮 ，王冰山 ，李永元 ，吳 斌

（1.華亭煤業(yè)集團有限責(zé)任公司，甘肅 華亭 744100；2.華能煤炭技術(shù)研究有限公司，北京 100070；3.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）應(yīng)急管理與安全工程學(xué)院，北京 100083）

煤礦開采行業(yè)屬于高危行業(yè)，煤礦事故數(shù)量和死亡人數(shù)雖呈下降趨勢，但煤礦事故仍未從根本上得到遏制，煤礦安全生產(chǎn)形勢依舊嚴峻[1]。2015—2022 年，全國共發(fā)生了152 起煤礦瓦斯事故，導(dǎo)致757 人死亡；其中，瓦斯爆炸事故的數(shù)量占總事故起數(shù)的40.38%，且死亡人數(shù)占比高達53.32%。因此，對煤礦瓦斯爆炸事故的不安全動作進行統(tǒng)計和特征分析，有助于深入了解這些不安全行為的發(fā)生規(guī)律、影響因素和機制，從而為煤礦安全管理和預(yù)防瓦斯爆炸事故提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對瓦斯爆炸事故進行了大量研究。殷文韜等[2]利用統(tǒng)計分析法，從時間、地域和所有制3 個維度對2001—2012 年重特大瓦斯爆炸事故發(fā)生規(guī)律進行了研究；王偉等[3]對瓦斯事故進行了時空分析；YU 等[4]探討了煤礦瓦斯爆炸事故與季節(jié)性之間的關(guān)聯(lián)；WANG 等[5]以我國煤礦瓦斯事故原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從事故發(fā)生的時間、地點、煤礦所有制等維度對煤礦瓦斯爆炸事的不安全動作特征規(guī)律進行了分析。從上述文獻梳理可以看出，國內(nèi)外學(xué)者對煤礦瓦斯爆炸事故做了大量工作并且取得豐碩的成果，但仍有不足之處。以往學(xué)者對煤礦瓦斯爆炸事故的統(tǒng)計多聚焦于單維度的分析，缺乏導(dǎo)致事故發(fā)生的不安全動作與事故發(fā)生時間、地點、工種等因素多維度耦合分析。

為此，以2005—2022 年間的116 起重特大瓦斯爆炸事故為案例樣本，對事故進行致因分析，并對所得到的結(jié)果進行多維度屬性耦合分析，探索基于不同維度的煤礦瓦斯爆炸事故交叉行為特征。

1 不安全動作分類統(tǒng)計分析

1.1 瓦斯爆炸事故案例庫確定

事故致因分析反映了統(tǒng)計學(xué)規(guī)律的結(jié)果。僅僅對單一事故展開詳細分析是不能反映出這類事故的整體致因規(guī)律。如果想要利用事故分析方法找出導(dǎo)致事故發(fā)生的關(guān)鍵因素，需要對一段連續(xù)時間發(fā)生的事故進行致因分析[6]。重大事故信息描述詳細，且以事故致因理論為基礎(chǔ)展開事故致因分析，需要有詳細的事故案例報告做支撐。因此，研究選取了2005—2022 年我國煤礦重特大瓦斯爆炸事故所造成的死亡人數(shù)和事故起數(shù)進行統(tǒng)計。

為確保事故信息的準(zhǔn)確性和權(quán)威性，研究主要使用以下4 個來源的事故樣本：《2005—2009年全國煤礦重大及特別重大事故案例匯編》；《2010—2016 年全國煤礦事故分析報告匯編》；國家省市相關(guān)部門網(wǎng)站發(fā)布的典型事故通報和事故調(diào)查報告；中國煤礦安全網(wǎng)和安全管理網(wǎng)上的事故案例。

1.2 不安全動作類別劃分

瓦斯體積分數(shù)(5%～16%)、O2體積分數(shù)(≥12%)和火源(溫度≥650 ℃)同時存在是瓦斯爆炸事故發(fā)生的充分條件。氧氣是人生存呼吸的必須氣體，若人員長期處于氧氣體積分數(shù)低于 12%的環(huán)境，可對人的呼吸循環(huán)系統(tǒng)和頭腦產(chǎn)生影響，威脅生命安全。煤礦井下除采空區(qū)、封閉空間外，其他地點的氧氣含量均大于 20%。因此，可從行為導(dǎo)致瓦斯積聚和火源表現(xiàn)形式2 方面對不安全動作的分類進行研究。結(jié)合火源和瓦斯積聚的定義，并參考相關(guān)學(xué)者[7-9]對瓦斯爆炸事故中火源和瓦斯積聚原因的研究成果，將引起事故發(fā)生的不安全動作按照導(dǎo)致火源出現(xiàn)的類型和導(dǎo)致瓦斯積聚的形式進行分類，分類信息如圖1。

圖1 不安全動作分類及定義Fig.1 Classification and definition of unsafe behaviors

對2005—2022 年的116 起重特大瓦斯爆炸事故進行致因分析[10]，分析得到不安全動作1 041條，將分析所得不安全動作按照導(dǎo)致火源和瓦斯積聚的類別進行分類。在進行工種作業(yè)類型和行為匹配的過程中發(fā)現(xiàn)部分不安全動作無特定工種特性，任何井下作業(yè)人員都有出現(xiàn)此類不安全動作概率，如井下吸煙，因此對于此類不安全動作，研究將其統(tǒng)一劃分為共性類，不安全動作按照導(dǎo)致火源類型和瓦斯積聚類型的統(tǒng)計詳情見表1～表13。

表1 爆破火焰不安全動作類別統(tǒng)計Table 1 Statistics of unsafe action categories of blasting flame

表2 電火花不安全動作類別統(tǒng)計Table 2 Statistics of unsafe action categories of electric sparks

表3 明火和熱輻射不安全動作類別統(tǒng)計Table 3 Statistics of open fire and thermal radiation unsafe action categories

表4 摩擦沖擊火焰不安全動作類別統(tǒng)計Table 4 Statistics of unsafe actions of friction impact flame

表5 局部通風(fēng)管理混亂不安全動作類別統(tǒng)計Table 5 Disordered local ventilation management and unsafe action category statistics

表6 礦井供風(fēng)量不足不安全動作類別統(tǒng)計Table 6 Statistics of unsafe action categories due to insufficient air supply in mines

表7 通風(fēng)系統(tǒng)不合理不安全動作類別統(tǒng)計Table 7 Statistics of unreasonable and unsafe actions of ventilation system

表8 巷道堵塞不安全動作類別統(tǒng)計Table 8 Statistics of unsafe action categories of roadway blockage

表9 瓦斯排放不當(dāng)不安全動作類別統(tǒng)計Table 9 Statistics on categories of unsafe actions due to improper gas discharge

表10 瓦斯異常涌出不安全動作類別統(tǒng)計Table 10 Statistics on unsafe action categories of abnormal gas emission

表11 密閉空間瓦斯積聚不安全動作類別統(tǒng)計Table 11 Statistics of unsafe action categories of gas accumulation in confined space

表12 爆破瓦斯積聚不安全動作類別統(tǒng)計Table 12 Statistics of unsafe action categories of blasting gas accumulation

表13 瓦斯檢查不當(dāng)不安全動作類別統(tǒng)計Table 13 Category statistics of unsafe actions due to improper gas inspection

1.3 不安全動作統(tǒng)計分析

由分析結(jié)果可知，導(dǎo)致火源和瓦斯積聚的13類不安全動作類別中共包含不安全動作140 種。

在所有火源類別中，不安全動作導(dǎo)致“爆破火焰”出現(xiàn)的頻次最高，占所有引發(fā)火源類別行為的55.72%，其次是導(dǎo)致“電火花”出現(xiàn)的不安全動作，占比為33.58%。在爆破火焰類別中，“未配備防護用品”、“未使用水炮泥”、“爆破作業(yè)人員無證上崗”頻次最高，出現(xiàn)的頻率為29 次、27 次、22 次。在電火花類別中，“未定期對電氣設(shè)備安全檢查”和“未安裝風(fēng)電、瓦斯電閉鎖”頻次最高，分別為33 次和23 次。在導(dǎo)致瓦斯積聚的所有不安全動作中，“瓦斯檢查不當(dāng)”、“通風(fēng)系統(tǒng)不合理”、“局部通風(fēng)混亂”類別的不安全動作占比最高，分別為43.36%、15.47%、13.58%。在瓦斯檢查不當(dāng)、通風(fēng)系統(tǒng)不合理、局部通風(fēng)混亂類別中出現(xiàn)最多的不安全動作分別是“未檢查瓦斯?jié)舛取?、“越界開采”、“隨意開停局部通風(fēng)機”，頻次分別為48 次、34 次、20 次。

2 不同維度下不安全動作特征分析

2.1 基于時間維度的不安全動作特征分析

已有的研究成果表明，事故的發(fā)生具有周期性變化，隨時間的變化呈現(xiàn)出規(guī)律性。為了更深入地了解事故發(fā)生的變化，將從不安全動作出發(fā)，探究與時間之間的關(guān)系，以從根本上治理事故。對事故樣本中不同時間下各類不安全動作出現(xiàn)的次數(shù)進行了統(tǒng)計，不同月份下各類不安全動作統(tǒng)計結(jié)果進行了可視化分析如圖2。

圖2 不同月份下火源和瓦斯積聚類不安全動作變化趨勢Fig.2 Change trend of unsafe actions such as fire source and gas accumulation in different months

引發(fā)火源和導(dǎo)致瓦斯積聚的不安全動作類別在月份上變化趨勢一致。在3—5 月和10—12 月中，引發(fā)爆破火焰和電火花相關(guān)的不安全動作出現(xiàn)最多。在瓦斯積聚類型相關(guān)的不安全動作中，通風(fēng)系統(tǒng)不合理以及瓦斯檢查不當(dāng)頻次最高，其次是礦井通風(fēng)量不足。

2.2 基于工種維度的不安全動作特征分析

人是不安全動作發(fā)出的主體，探索人員出現(xiàn)的不安全動作，對重點人員進行教育管控，將對事故預(yù)防起到重要作用。按照井下人員分類和各類人員的作業(yè)內(nèi)容，對不安全動作按人員作業(yè)類別進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表14。表中：A 為安檢作業(yè)人員；B 為爆破作業(yè)人員；C 為采掘作業(yè)人員；D 為電氣作業(yè)人員；E 為共性類；F 為管理層；G為通風(fēng)作業(yè)人員；H 為瓦檢作業(yè)人員；I 為運輸作業(yè)人員。

表14 作業(yè)類型和行為類別耦合統(tǒng)計表Table 14 Coupled statistics for job types and behavior categories

從表14 可以看出，爆破作業(yè)人員、電氣作業(yè)人員、管理層、瓦斯檢查作業(yè)人員、是產(chǎn)生不安全動作最多的人員。爆破作業(yè)人員產(chǎn)生的行為類型主要有“爆破火焰（20）”和“電火花（6）”，電氣作業(yè)人員產(chǎn)生的不安全動作有“電火花（13）”和“摩擦沖擊火焰（2）”，管理人員的不安全動作類型主要包含“瓦斯異常涌出（5）”和“礦井供風(fēng)量不足（4）”，瓦斯檢查作業(yè)人員的不安全動作主要有“瓦斯檢查不當(dāng)（10）”以及“瓦斯排放不當(dāng)（3）”。

2.3 基于工種-事故地點維度不安全動作特征分析

為探索井下作業(yè)區(qū)域不同工種作業(yè)類型的事故發(fā)生情況，對工種作業(yè)類型和事故發(fā)生地點進行統(tǒng)計，不同事故地點各作業(yè)人員不安全動作統(tǒng)計見表15。表中：①為采空區(qū)；②為采煤工作面；③為輔助運輸巷；④為工作面回風(fēng)巷；⑤為工作面運輸巷；⑥為回風(fēng)大巷；⑦為掘進工作面；⑧為聯(lián)絡(luò)巷；⑨為盲巷；⑩為石門；?為水倉；?為下山；?為運輸大巷；?為專用瓦斯排放巷道。

表15 不同事故地點各作業(yè)人員不安全動作統(tǒng)計Table 15 Statistics of unsafe behaviors of operators in different accident locations

掘進工作面和采煤工作面是事故發(fā)生的主要工作地點，總占比38% 和29%，其次是采空區(qū)，占比為8.2%。掘進工作面共存在398 次不安全動作，瓦斯檢查作業(yè)人員、管理層人員、電氣作業(yè)人員以及爆破作業(yè)人員不安全動作發(fā)生的頻次最多，分別占比23.5%，18.3%，16.8%，15.8%。采煤工作面共存在310 次不安全動作，爆破作業(yè)人員、瓦斯檢查作業(yè)人員、管理層人員以及電氣作業(yè)人員不安全動作發(fā)生的頻次最多，分別占比26.2%，25.4%，17.4%，13.2%。

2.4 基于工種-法規(guī)維度的不安全動作特征分析

不安全動作和法規(guī)頻次統(tǒng)計如下：

1）違反《礦山安全法》第2 章第9 條、第2章第10 條、第3 章第24 條、第3 章第25 條、第3 章第30 條、第3 章第18 條、第3 章第10 條等；頻次共有31 次。

2）違反《爆破安全規(guī)程》第6.3 條、第6.4 條、第6.5 條、第6.6 條、第6.7 條、第6.8 條、第8.1 條、第8.6 條、第14.1 條；共54 次。

3）違反《防治煤與瓦斯突出細則》第28 條、第34 條、第38 條、第41 條、第43 條、第80 條；共20 次。

4）違反《關(guān)于預(yù)防煤礦生產(chǎn)安全事故的特別規(guī)定》第8 條；共43 次。

5）違反《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》第24 條、第25 條；共16 次。

6）違反《煤礦安全監(jiān)察條例》第26 條、第28 條、第29 條、第30 條、第31 條；共65 次。

7）違反《煤礦安全培訓(xùn)規(guī)定》第35 條、第6 條；共4 次。

8）違反《煤礦安全生產(chǎn)基本條件規(guī)定》第3 條、第9 條、第10 條、第11 條、第13 條、第19 條；共21 次。

9）違反《煤礦領(lǐng)導(dǎo)帶班下井及安全監(jiān)督檢查規(guī)定》第9 條、第16 條；共19 次。

10）違反《煤礦用爆破器材管理規(guī)定》第7 條、第8 條、第26 條、第29 條、第31 條、第32 條、第35 條、第36 條；共9 次。

11）違反《煤礦安全規(guī)程》第4 條、第9 條、第10 條、第69 條、第71 條、第82 條、第95 條、第100 條、第103 條、第108 條等；共280 次。

考慮到1 個不安全動作可能違反2 個或多個法律法規(guī)，或1 個法律法規(guī)中的多個條款，所以不安全動作違反法律法規(guī)條款的頻次之和不等同于不安全動作的發(fā)生頻次。

不安全動作違反了11 個法律法規(guī)中的113 項條款，出現(xiàn)頻次最高的法律法規(guī)是《煤礦安全規(guī)程》，有280 次，占所有法規(guī)條款的46%；其次是《煤礦安全監(jiān)察條例》，出現(xiàn)65 次，占所有法規(guī)條款的10.9%；排在第3 和第4 的法律法規(guī)分別是《爆破安全規(guī)程》和《關(guān)于預(yù)防煤礦生產(chǎn)安全事故的特別規(guī)定》。

考慮到不同作業(yè)人員管理制度有所差異，為使分析結(jié)果更具有針對性和實用價值，探究了工種作業(yè)類型的不安全動作在不同法規(guī)下的特征分布。法規(guī)和工種作業(yè)類型耦合統(tǒng)計表見表16。

表16 法規(guī)和工種作業(yè)類型耦合統(tǒng)計表Table 16 Regulation and job types coupled statistics table

管理層人員違反的法規(guī)種類最多，主要為《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦安全監(jiān)察條例》，其中主要違反《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定管理人員應(yīng)保障爆破作業(yè)、瓦斯檢查以及電氣設(shè)備檢查維修制度的內(nèi)容，違反《煤礦安全監(jiān)察條例》中管理人員應(yīng)組織作業(yè)人員安全培訓(xùn)的規(guī)定。爆破作業(yè)人員違反法規(guī)的頻次最多，主要違反《煤礦安全規(guī)程》對爆破物品和井下爆破的規(guī)定內(nèi)容和《爆破安全規(guī)程》中爆破作業(yè)的基本規(guī)定。

3 分析與討論

基于時間維度統(tǒng)計，煤礦生產(chǎn)應(yīng)重視3—5 月和10—12 月安全檢查工作，加強安全培訓(xùn)教育，提高作業(yè)人員的安全意識以減少不安全動作發(fā)生的頻次。從導(dǎo)致火源和引發(fā)瓦斯積聚的角度，應(yīng)強化爆破作業(yè)內(nèi)容的規(guī)范性，加強電氣設(shè)備的管理，消除失爆電氣設(shè)備安全隱患；規(guī)范瓦斯檢查過程和瓦斯檢查記錄填報，及時了解不同地點以及時間的瓦斯情況，加強對通風(fēng)系統(tǒng)隱患排查，保障井下供風(fēng)量，避免瓦斯積聚和超限的出現(xiàn)。

基于工種維度統(tǒng)計，爆破作業(yè)人員主要產(chǎn)生了爆破火焰和電火花等不安全動作類型。這與他們的工作職責(zé)密切相關(guān)，爆破作業(yè)通常伴隨著火源和電氣設(shè)備的使用，這些因素增加了爆破作業(yè)人員產(chǎn)生不安全動作的風(fēng)險。電氣作業(yè)人員也顯示出較高的不安全動作頻率，尤其是電火花的產(chǎn)生。這與電氣作業(yè)的本質(zhì)有關(guān)，電氣作業(yè)常涉及電氣設(shè)備和線路，存在電火花的風(fēng)險。針對這2類工種的安全培訓(xùn)和控制措施需要更加重視，以減少潛在的風(fēng)險。通過對人員和不安全動作類型進行統(tǒng)計分析，了解各作業(yè)人員不安全動作規(guī)律，可以為煤礦管理者制定重點培訓(xùn)計劃和培訓(xùn)對象提供數(shù)據(jù)支持，以實現(xiàn)安全生產(chǎn)的目標(biāo)。

基于工種-事故地點維度統(tǒng)計，掘進工作面中瓦斯檢查作業(yè)人員、管理層人員、電氣作業(yè)人員以及爆破作業(yè)人員的不安全動作頻次最高。此工作面通常是煤礦中最具挑戰(zhàn)性和復(fù)雜性的工作地點之一。這里可能涉及到大量的機械設(shè)備、電氣設(shè)備和瓦斯檢查，因此工作強度較高，容易引發(fā)不安全動作。工種交匯也可能導(dǎo)致不同人員之間的協(xié)調(diào)和溝通問題，增加了事故發(fā)生的風(fēng)險。采煤工作面中爆破作業(yè)人員、瓦斯檢查作業(yè)人員以及管理層人員的不安全動作頻次最高。這里通常伴隨著地下爆破、瓦斯檢查、電氣設(shè)備維護等多種復(fù)雜操作。因此，采煤工作面是各種不安全動作發(fā)生的潛在熱點?；谑鹿暑A(yù)防的角度，煤礦安全管理人員重視不安全動作的作業(yè)人員在事故地點分布情況，加強對事故多發(fā)地點的不安全動作的管控。對于爆破作業(yè)人員、瓦斯檢查作業(yè)人員、電氣作業(yè)人員以及管理人員的行為管理，應(yīng)根據(jù)不同作業(yè)地點的工作內(nèi)容，對其進行針對性的安全培訓(xùn)，提高作業(yè)過程中的安全知識技能水平，減少不安全動作的發(fā)生。

基于工種-法規(guī)維度統(tǒng)計，管理層人員和爆破作業(yè)人員分別在違反法規(guī)的種類和頻次上居高不下。管理層在煤礦中擔(dān)任重要的領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)督職責(zé)，需要了解和遵守多個法規(guī)。管理層人員可能會因其復(fù)雜的職責(zé)而在不同的法規(guī)方面違反規(guī)定。爆破作業(yè)是煤礦中屬于高風(fēng)險工作之一，需要嚴格遵守相關(guān)法規(guī)和安全操作規(guī)程，這些法規(guī)要求復(fù)雜，涵蓋了爆破物品、安全距離、爆破作業(yè)程序等多個方面，因此，操作人員可能會在多個方面違反法規(guī)。不同的工種需要針對性接受更深入的法規(guī)培訓(xùn)，以確保充分了解和遵守各項法規(guī)。

4 結(jié)語

從導(dǎo)致瓦斯積聚和引起火源的角度對不安全動作分類進行了研究。并將不安全動作按照導(dǎo)致火源和瓦斯積聚形式進行分類，其中導(dǎo)致火源出現(xiàn)的不安全動作為4 類，導(dǎo)致瓦斯積聚的不安全動作分為9 類。運用統(tǒng)計學(xué)原理，從多個維度對不安全動作的分布特征進行了分析。時間上以3—5 月和10—12 月為高發(fā)期。工種維度分析，爆破作業(yè)人員、電氣作業(yè)人員、管理人員以及瓦斯檢查作業(yè)人員的不安全動作頻次最多。作業(yè)類型和事故地點耦合角度分析，爆破作業(yè)人員在采煤工作面的不安全動作頻次最高，瓦檢作業(yè)人員在掘進工作面的不安全動作頻次最高。工種與法規(guī)維度分析，作業(yè)人員違反頻次最高的法律法規(guī)是《煤礦安全規(guī)程》，其次是《煤礦安全監(jiān)察條例》。爆破作業(yè)人員是違反法規(guī)頻次最多的作業(yè)人員。通過對不安全動作的多維度統(tǒng)計分析，討論原因并針對性地提出了一系列應(yīng)對措施。不僅有助于降低煤礦瓦斯爆炸事故的風(fēng)險，也為提升礦工工作安全性和生產(chǎn)效率提供了堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。