基于轨迹交叉理论的煤矿事故分析

杨守国，姚亚金，庞拾亿，周 捷

(1.西安科技大学，陕西 西安 710054；2.教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室，陕西 西安 710054)

我国是世界第一产煤大国，同时也是矿井灾害最严重的国家，在2017年煤矿事故数和事故死亡人数分别为219起和375人[1]，虽然近年来煤矿安全形势有了很大的好转，但与发达国家仍有很大的差距，如美国2016年煤炭年产量为7.73亿t，事故死亡人数仅为15人[2]。造成我国煤矿事故率较高的原因主要是我国煤矿灾害严重和煤矿从业人员数量大以及安全管理水平相对较低。近年来，大量学者利用事故致因理论，从大量典型事故的本质原因上阐明事故的因果关系，来说明事故的发生、发展过程，对事故原因进行定量、定性分析，为事故的预防从理论上提供科学的、完整的依据[3]。目前出现的比较具有代表性的事故致因理论有：海因里希事故因果连锁理论、博德事故因果连锁理论、亚当斯事故因果连锁理论、能量意外转移理论、瑟利模型、变化-失误理论、轨迹交叉理论等。其中轨迹交叉事故理论认为，任何事故都是人的不安全行为和物的不安全状态在同一时间和空间相互交叉所导致的。根据统计煤矿事故发现，大多数的事故都是由人的不安全行为、物的不安全状态两大因素作用的结果[4-6]。利用轨迹交叉事故理论对煤矿事故进行分析，得出相关改进对策，将对我国煤矿安全生产的改善具有积极意义。

1 事故轨迹交叉理论及模型

轨迹交叉理论指出，事故是由人的不安全行为、物的不安全状态在时空的交叉造成的，因此预防事故的发生就是从时空上避免人、物运动轨迹的交叉。在管理制度不健全、事故责任不落实、违反劳动纪律、违规指挥、违规操作等不良行为及各类安全设备设施、监控监测仪器、周围环境存在重大隐患。当人的不安全行为和物不安全状态在时空上发生轨迹交叉时，必然会发生煤矿生产安全事故。通过对我国煤矿主要事故(包括：火灾、水灾、顶板事故、瓦斯爆炸、粉尘爆炸)统计分析[7]，发现事故原因基本都是由于人的不安全行为和物(或环境)的不安全状态两大因素的运动轨迹交叉引发的。事故轨迹模型如图1所示。

图1 事故轨迹交叉理论模型

2 事故统计及分析

2.1 事故分类统计

我国煤矿发生最多的事故类型依次是瓦斯事故、顶板事故、水灾、火灾、运输事故等5类事故。据统计，该5类事故在2014年到2016年共发生死亡三人及三人以上的煤矿事故96起，死亡706人[8-10]，如图2所示。其中，瓦斯事故54起，死亡416人，分别占事故总数和死亡总人数的56%和59%；顶板事故19起，死亡120人，分别占事故总数和死亡总人数的20%和17%。水灾事故18起，死亡132人，分别占事故总数和死亡总人数的19%和19%。火灾事故3起，死亡31人，分别占事故总数和死亡总人数的3%和4%。运输事故2起，死亡7人，分别占事故总数和死亡总人数的2%和1%。

2.2 事故原因分析

2.2.1 矿井瓦斯事故分析

由图2可以看出瓦斯事故的发生起数和死亡人数所占比例均在占事故总数和死亡总人数的一半以上。瓦斯事故主要又分为瓦斯爆炸事故和煤与瓦斯突出事故。

图2 2014—2016年煤矿重大以上事故统计

表1 瓦斯爆炸事故原因统计

由表1可以看出，瓦斯爆炸事故的发生原因主要为：矿井内局部通风管理混乱、通风系统不合理、矿井供风量不足、巷道堵塞、瓦斯异常涌出等不安全状态造成瓦斯集聚，与违章放炮产生的火焰、违规操作电气设备产生的电火花、吸烟、煤自燃等明火和热辐射及金属设备摩擦产生的火花等人的不安全行为在时间与时空上轨迹交叉造成的。

2)煤与瓦斯突出事故。煤与瓦斯突出是一种比较复杂的瓦斯动力灾害。近年发生的煤与瓦斯突出造成井下人员窒息或引发瓦斯爆炸造成了大量的人员伤亡。具体影响因素统计见表2。

表2 煤与瓦斯突出事故统计分析

由表2可以看出，煤矿瓦斯突出是由于矿井本身处于地质构造带，员工不了解地质情况越界开采，违规操作；掘进工作面出现突出征兆，矿工没有实施防突措施；在突出工作面进行放炮作业，矿井内未建立瓦斯抽放系统，未实施四位一体防突措施等人、物两大不安全轨迹在同一时空交叉造成的。

2.2.2 矿井水灾事故分析

水灾事故是我国煤矿第二大较为严重的灾害事故。近几年来，随着煤矿开采速度加快，开采深度增加等过度开采，矿井水害事故时有发生，矿井水灾害已成为当前灾害防治的最主要任务之一。其发生原因分类见表3。

表3 水灾事故统计分析

从表3可知：水灾事故是由降水量大的季节，排水系统不完善或矿井、掘进工作面本身存在积水等不安全状态，与工作人员没有实施防水措施、在开采过程中没有采取探防水措施、进行越界开采、违规放炮、违章指挥、破坏煤柱等不安全行为，在同一时间和空间交叉导致雨水或积水涌入井下造成的。

2.2.3 矿井顶板事故分析

顶板事故发生频率比较高，所造成人员伤亡数在各类事故中排第三。造成煤矿顶板事故的原因较多，具体统计分析见表4。

针对我国当前实际情况来看，由于多种原因的影响，使得城市地铁换乘站中可能会滞留大量的乘客，尤其是在多条地铁线路相交的地方。这是由于城市地铁的换乘通道设计不合理而造成的，或者是因为两个换乘通道其实是处于一个通道空间内，缺乏一个合理的过渡段。当然检票处设置不合理也会造成客流拥挤，因为进出站的客流量是完全不同的，进站的客流量按照时间段有一个均匀的分配，但是出站的客流相对集中在某一时间段，所以不合理的检票处设置不仅浪费了乘客的时间，还增加了检票的难度。

表4 顶板事故统计分析

由表4可以看出，煤矿顶板事故的发生是由于煤矿自身的地质构造、矿井处于无支护状态或支护质量差等不安全状态，在与员工在开采过程中空顶作业、违规指挥、支护不及时、在未监督和检查环境情况下支护等不安全行为在时间与空间上轨迹发生了交叉造成的。

3 煤矿事故预防措施

从以上分析可知，要控制矿井安全生产事故的发生，可从控制人的不安全行为、控制物(设备、环境)的不安全状态及控制两者在时空上发生轨迹交叉入手。

3.1 控制人的不安全行为

人的不安全行为是造成煤矿事故的关键要素，可以控制以下几个方面进行事故预防：

1)选择合格的从业人员。从事煤矿工作是危险性比较大的一种职业，所以在选择从业人员时一定要选择能上任该工作岗位的员工，特别是在选择技术人员时要结合生理因素，心理因素，操作技术等全方面进行考察，且技术人员一定要持证上岗。

2)加强对员工的安全教育。企业应定期对员工进行安全教育、安全培训、事故分析。对新员工，从公共基础知识、专业知识、相关专业知识三个方面进行全面安全教育培训；对特种工作人员，要加强操作规程及技能培训，强化安全意识；同时对临时工、合同工、季节工等安全教育培训也一定要抓好。从思想上提高员工的整体素质，预防事故的发生。

3)加强员工安全知识培训。培训员工危险防范意识及应急处置能力，当发现有危险征兆时，要有危险意识，应及时采取相应的应急措施并及时汇报。

4)加强员工不安全行为的监督。检查工人下井前是否按照要求佩戴安全防护用品，井下工人是否有醉酒作业、明火作业、空顶作业等违章作业，技术人员是否有不持证上岗、违章指挥、违规操作机电设备等不安全行为。如有发现有其不安全行为应立即制止，并按照煤矿相关的规章制度对该人员进行教育和惩罚。

3.2 控制物的不安全状态

控制物(环境、设备)的不安全状态是预防煤矿事故的又一要素，可从以下方面控制预防事故：

1)资金保证。在购买安全帽、急救器、绝缘手套等个人安全防护用品及矿井中所用的气体安全检测仪器、通风设施、瓦斯抽放设施、机电设备、防排水设施、支护质量等安全设备设施采购费用不能省，不能因为资金问题忽略质量安全。

2)加强动态监控。经常检查设备设施的工作情况，如瓦斯检查仪器是否灵敏、排风系统是否合理、排水系统是否满足要求、支护质量是否达标、安全监护系统是否达标等，如果发现问题要及时控制与处理。

3)强化工作环境检查。对于处于地质比较复杂的矿井，开采前要加强对矿井周围水文条件的了解，查看开采工作面是否处于地质构造带，落实矿井老窑区、采空区的积水分布情况，经常检查矿井内巷道的堵塞情况，支护情况等，保证员工的工作环境安全。

3.3 控制不安全行为和不安全状态轨迹在时空交叉

控制人、物(环境、设备)的运动轨迹，避免人的不安全行为和物(环境、设备)的不安全状态轨迹时空的交叉，也是控制煤矿事故的关键因素。可从以下两个方面进行控制。

1)要明确识别煤矿中人的不安全行为及物(环境、设备)的不安全状态的表现形式。其中人的不安全行为表现形式有：矿工没有进行安全教育直接上岗；不按规定使用井下设备设施；不按安全规程违规操作；不遵守安全生产纪律等。矿井中物的不安全状态表现形式有：机电设备老旧、出现故障不及时维修；对井下设施设备没有进行定期检查；通风系统混乱等。

2)避免人的不安全行为和物(环境、设备)的不安全状态在时空上的交叉。矿工在下井工作时要带好矿灯、安全帽、自救器等安全防护工具；高瓦斯矿井中要安装瓦斯抽排设备，做好井下通风工作；在机械设备出现异常时及时维修；对于处于地质较复杂的矿井要进行“查、探、防、堵、截、排”等防水措施。只有消除人的不安全行为和物(环境、设备)的不安全状态，加强管理，强化监督检查，才能确保矿井中人、物和谐，安全无事故。

4 结 语

轨迹交叉事故模式认为，事故是由于人的不安全行为和物(环境、设备)的不安全状态在一定时间和空间里交叉的结果。实际上，人的不安全行为和物(环境、设备)的不安全状态互为因果。有的设备的不安全状态导致了人的不安全行为，人的不安全行为又会促进物的不安全状态的发展。为防止煤矿企业安全事故的发生，应加强安全培训，强化安全教育，落实生产责任制，规范操作技术，强化机械设备检查等消除人、物的不安全状态。通过避免人的不安全行为和物(环境、设备)的不安全状态轨迹在空间的交叉来预防事故的发生。