基于鱼刺图分析煤矿瓦斯爆炸事故致因

2021-12-27刘荣波

科学与生活 2021年22期

摘要：煤矿瓦斯爆炸对于煤矿安全生产的威胁时刻存在，因此，必须对煤矿瓦斯爆炸所引起的原因进行分析。对已发生煤矿瓦斯爆炸事故分析，是为了更好地在以后的瓦斯煤矿开采过程中对瓦斯爆炸诱因进行有效地控制，使煤矿开采安全顺利地进行。本文通过鱼刺图对某煤矿事故原因进行分析，为以后的煤矿开采提供经验。

关键词：瓦斯事故，鱼刺图，事故分析，安全生产

前言

近年来，煤矿瓦斯爆炸事故频发，说明截止目前，瓦斯爆炸仍然是我国煤矿开采过程中具有巨大的威胁。我国煤矿瓦斯事故具有明显的空间、时间特性，其与我国煤层赋存地质条件、井下复杂构造条件相关[1， 2]，煤层赋存环境复杂，瓦斯含量大，突出矿井和高瓦斯矿井较多，且煤层顶底板多属泥质粉砂岩、砂质泥岩、泥岩等软性岩类，煤层透气性低，瓦斯抽采难度大、效果差，随着开采深度的增加，煤层的低透气性、强吸附性、高瓦斯的特点更为明显[3， 4]。因此，对于瓦斯爆炸事故机理的研究显得更为重要。近代，许多学者对瓦斯爆炸事故原因进行了分析，其采用最多的方法有：模糊神经网络法、事故树分析法、熵权和模糊综合法、层次分析法和聚类法。张景钢，安美秀[5]等提出PII分析法，该方法完善了对事故致因因素研究方法和视角，提出预防煤矿事故措施将有助于煤炭企业提高自身安全管理水平。邓军，何勇军，翟小伟等[6]基于安全控制论的基本原理，从控制目标、控制动作、控制模型和状态观测等4个方面总结出系统安全控制失效的原因，并提出了辨别危险因素、找出安全约束条件、建立安全控制系统、识别失效安全控制以及分析失效原因、提出安全措施的事故分析新方法，祝楷首次尝试使用STAMP模型详细分析煤矿事故[7]，张津嘉，许开立，李力等[8]运用社会技术系统理论，从风险源、作业情境、煤炭企业、行政部门、政府等5个层次阐述了各个层次因素的作用传导关系，提出了行政干预、技术控制及多重防御措施;杨蒙召，曹治国，顾泽元等[9]运用于Rough Set理论对矿区REES系统中的瓦斯事故进行有效分析雷云山，袁梅，陈翔等运用事故致因理论中的人 - 环匹配论进行分析，发现事故由客体（煤层瓦斯）的变动性突兀和主体（人）对事件理解、响应错误所致，并提出相应的措施;肖素丽[10]运用分形理论对瓦斯事故进行分析。

本文运用鱼刺图对某煤矿发生的瓦斯事故进行分析。目的在于分析该煤矿此次发生事故的原因，为瓦斯煤矿开采提供指导方案。

1、鱼刺图法简介

鱼刺图（ Fish Bone Fig）由日本管理大师石川馨先生所发明，故又名石川图。鱼骨图是一种发现问题“根本原因”的方法，它也可以称之为“Ishikawa”、“因果图”、“因果分析图”、“特性要素图”。其特点是简捷实用，深入直观。它看上去有些像鱼骨，问题或缺陷（即后果）标在“鱼头”外。在鱼骨上长出鱼刺，上面按出现机会多寡列出产生问题的可能原因，有助于说明各个原因之间是如何相互影响的。

鱼刺图分析步骤如下[11]：

（1）确定问题。（2）调查问题。（3）分析原因。（4）综合分类。（5）分类填图。

2、基于鱼刺图对瓦斯事故原因分析

众所周知，发生瓦斯爆炸必须同时具备的3个必要条件：空气中瓦斯含量在爆炸范围内;高温热源存在时间长度大于瓦斯的引火感应期长度;瓦斯-空气混合气体中的氧浓度大于12%[13-16]。其中供氧条件在通常情况下是自然满足的，因而在大多数条件下只要一定浓度的瓦斯及引爆火源同时存在，瓦斯爆炸就必然發生。

根据事故致因理论和事故构成要素，认为煤矿瓦斯爆炸事故是人、系统和方案这3个因素在同一时空，发生的人的不安全行为，系统的不完善的不安全状，在环境因素的影响下以及方案的缺陷，相互作用而发生的事故。人为因素是造成瓦斯事故的直接原因，系统的不完善、方案制定的缺陷也间接造成了事故的发生。

2.1对人员问题的分析

在采掘过程中，所有的机械都得人为地控制，瓦斯的检测也需要人亲自测试。在整个掘进过程中，有安全员、瓦检员、防突队在第一现场，三大员是否持证上岗、岗前是否培训、发现问题是否及时上报;瓦斯检测机构对瓦斯进行取样解析，测定瓦斯浓度，鉴定是否为瓦斯突出煤层。同时在施工过程中，操作、防突队员技术也是瓦斯事故的诱因，有人员带明火入井。鉴于以上的分析，绘制出关于人员问题诱发瓦斯事故的鱼刺图，如图1。

2.2对系统因素诱发瓦斯事故原因分析

瓦斯抽采过程中，有各种各样的系统，分别有：瓦斯检测系统、通风系统、采掘系统、抽采系统等。瓦斯检测系统：瓦斯检测点布置是否合理、线路是否存在安全隐患、瓦斯检测设备是否存在安全隐患;通风系统：风量是否充足、通风设备是否存在安全隐患、通风巷道布置是否合理、通风线路是否存在安全隐患;采掘系统：掘进是否按设计施工、采掘过程中是否有扰动临近煤层，采掘是否失衡;抽采系统：抽采管路布置是否合理，抽采系统是否完善、抽采设备是否存在安全隐患等。鉴于上述分析绘制关于系统问题的鱼刺图，如图2。

2.3 对方案制定问题分析

在采掘过程中，方案是整个施工过程中的指导，若如方案出现问题，在工人在施工过程就找到正确的指导思想，不能有效的施工。在抽采过程中，需要遇到的方案有：抽采方案、瓦斯治理方案、应急预案、防突措施方案。抽采方案：抽采半径是否合理、抽采周期是否合理、抽采钻孔布置是否合理、是否符合相关法律法规;瓦斯治理：方案是否完善，是否存在安全隐患、是否生产标准化、是否符合相关法律法规;防突措施方案：方案是否完善、防护设备是否配备、防突路线是否存在安全隐患：应急预案：逃生路线是否明确、应急措施是否到位、应急预案是否完善、是否符合相关法律法规等。根据上文所述，绘制出方案问题鱼刺图，如图3。

3.瓦斯事故爆炸综合分析

根据瓦斯事故爆炸机理，瓦斯、火源、人员问题、系统因素以及方案制定因共同影响着事故的发生与否，5个因素看视独立的，但又是相互相成的。在通常供氧充足情下，瓦斯积聚与火源同时作用致使煤矿瓦斯爆炸事故的发生，而人的不安全行为和机的不安全状态在环境条件的影响下又导致了瓦斯的积聚和火源的产生。方案的不合理、系统的不完善导致人员工作问题，人员工作存在问题能导致系统的不完善。

通过以上分析，绘制煤矿瓦斯爆炸事故分析图，如图4所示。

4.某煤矿事故的致因分析

某煤矿事故发生后，经专家组查阅图纸、设计、报告、措施、记录等技术资料，现场勘查和询问矿有关人员，综合分析认为：110102切眼掘进工作面所掘3号煤层为突出煤层，该切眼掘进范围区域突出危险性预测结果失真，抽采瓦斯不达标，工作面突出危险性无效，掘进前方煤层未消除突出危险，在瓦斯压力、煤柱应力作用下，工作面在进行锚杆支护作业时诱发煤与瓦斯突出事故。

矿井只有打钻抽采队、防突队、通风队，防突员未经过培训、无证上岗，无专门防突机构，无专业防突技术员。

矿井对防突工作过程未进行监督控制，特别是区域突出危险性预测关键环节井下煤样取芯由打钻队负责，矿井无人监督。综合分析，110102切眼掘进工作面违规采用顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯作为区域防突措施，瓦斯治理方案制订存在缺陷、现场落实不到位，导致煤层突出危险性没有消除，作业过程中扰动煤体，诱导煤与瓦斯突出。事故暴露出区域防突措施不符合煤矿安全规程有关规定、未按照矿井编制的工作面防突设计施工、未按要求安装瓦斯抽采计量装置、采掘接续严重失调、掘进工作面防突区域验证测点布置不合理等问题。

5煤矿瓦斯事故的预防

各种方案制定要符合相关法律法规，要符合生产标准化相关内容，且要满足现场施工要求。

各类系统相互相成，避免出现采掘失衡，通风系统要保证能满足生产的需要，供电线路完好，抽采系统完好，瓦斯检测系统要合理布置。

所有机构必须完整，所有人员必须持证上岗，作业前进行岗前培训，发现问题需及时汇报相关部门，施工过程中如遇特殊情况，需停止作业的必须立即停止作业，禁止携带明火入井，严禁井下吸烟，必须按照设计施工，鉴定机构需实事求是地在井下进行取芯取样，井下解析，严禁弄虚作假。

政府需加强对瓦斯矿井的监管力度，如遇任何安全隐患，都要不折不扣的监督整改，整改不合格，坚决不能生产;矿领导也需要加强管理。

参考文献

[1]冯阳，施龙青，牛超等. 2001-2013年中国煤矿瓦斯事故分析[J]. 煤矿安全， 2015（06）：231-234.

[2]孙继平，钱晓红. 2004—2015年全国煤矿事故分析[J]. 工礦自动化， 2016（11）：1-5.

[3]钟德洋，刘勇，康向涛，等. 2007—2015年贵州煤矿瓦斯事故分析与防治建议[J]. 煤炭工程， 2016（11）：69-72.

[4]郭美安，毕杰，张蕾. 2010年全国煤矿瓦斯事故分析及对策建议[N]. 中华合作时报.

[5]张景钢，安美秀. 基于PII分析法的煤矿瓦斯事故分析研究[J]. 煤矿安全， 2016（09）：237-239.

[6]邓军，何勇军，翟小伟，等. 基于控制论的八宝煤矿瓦斯爆炸事故分析[J]. 煤矿安全， 2015（11）：234-237.