煤矿瓦斯爆炸事故不安全动作多维属性统计及特征分析

李宣东 ，胡 兵 ，石福泰 ，曹富荣 ，王冰山 ，李永元 ，吴 斌

（1.华亭煤业集团有限责任公司，甘肃 华亭 744100；2.华能煤炭技术研究有限公司，北京 100070；3.中国矿业大学（北京）应急管理与安全工程学院，北京 100083）

煤矿开采行业属于高危行业，煤矿事故数量和死亡人数虽呈下降趋势，但煤矿事故仍未从根本上得到遏制，煤矿安全生产形势依旧严峻[1]。2015—2022 年，全国共发生了152 起煤矿瓦斯事故，导致757 人死亡；其中，瓦斯爆炸事故的数量占总事故起数的40.38%，且死亡人数占比高达53.32%。因此，对煤矿瓦斯爆炸事故的不安全动作进行统计和特征分析，有助于深入了解这些不安全行为的发生规律、影响因素和机制，从而为煤矿安全管理和预防瓦斯爆炸事故提供科学依据和技术支持。

目前，国内外学者对瓦斯爆炸事故进行了大量研究。殷文韬等[2]利用统计分析法，从时间、地域和所有制3 个维度对2001—2012 年重特大瓦斯爆炸事故发生规律进行了研究；王伟等[3]对瓦斯事故进行了时空分析；YU 等[4]探讨了煤矿瓦斯爆炸事故与季节性之间的关联；WANG 等[5]以我国煤矿瓦斯事故原始数据为基础，从事故发生的时间、地点、煤矿所有制等维度对煤矿瓦斯爆炸事的不安全动作特征规律进行了分析。从上述文献梳理可以看出，国内外学者对煤矿瓦斯爆炸事故做了大量工作并且取得丰硕的成果，但仍有不足之处。以往学者对煤矿瓦斯爆炸事故的统计多聚焦于单维度的分析，缺乏导致事故发生的不安全动作与事故发生时间、地点、工种等因素多维度耦合分析。

为此，以2005—2022 年间的116 起重特大瓦斯爆炸事故为案例样本，对事故进行致因分析，并对所得到的结果进行多维度属性耦合分析，探索基于不同维度的煤矿瓦斯爆炸事故交叉行为特征。

1 不安全动作分类统计分析

1.1 瓦斯爆炸事故案例库确定

事故致因分析反映了统计学规律的结果。仅仅对单一事故展开详细分析是不能反映出这类事故的整体致因规律。如果想要利用事故分析方法找出导致事故发生的关键因素，需要对一段连续时间发生的事故进行致因分析[6]。重大事故信息描述详细，且以事故致因理论为基础展开事故致因分析，需要有详细的事故案例报告做支撑。因此，研究选取了2005—2022 年我国煤矿重特大瓦斯爆炸事故所造成的死亡人数和事故起数进行统计。

为确保事故信息的准确性和权威性，研究主要使用以下4 个来源的事故样本：《2005—2009年全国煤矿重大及特别重大事故案例汇编》；《2010—2016 年全国煤矿事故分析报告汇编》；国家省市相关部门网站发布的典型事故通报和事故调查报告；中国煤矿安全网和安全管理网上的事故案例。

1.2 不安全动作类别划分

瓦斯体积分数(5%～16%)、O2体积分数(≥12%)和火源(温度≥650 ℃)同时存在是瓦斯爆炸事故发生的充分条件。氧气是人生存呼吸的必须气体，若人员长期处于氧气体积分数低于 12%的环境，可对人的呼吸循环系统和头脑产生影响，威胁生命安全。煤矿井下除采空区、封闭空间外，其他地点的氧气含量均大于 20%。因此，可从行为导致瓦斯积聚和火源表现形式2 方面对不安全动作的分类进行研究。结合火源和瓦斯积聚的定义，并参考相关学者[7-9]对瓦斯爆炸事故中火源和瓦斯积聚原因的研究成果，将引起事故发生的不安全动作按照导致火源出现的类型和导致瓦斯积聚的形式进行分类，分类信息如图1。

图1 不安全动作分类及定义Fig.1 Classification and definition of unsafe behaviors

对2005—2022 年的116 起重特大瓦斯爆炸事故进行致因分析[10]，分析得到不安全动作1 041条，将分析所得不安全动作按照导致火源和瓦斯积聚的类别进行分类。在进行工种作业类型和行为匹配的过程中发现部分不安全动作无特定工种特性，任何井下作业人员都有出现此类不安全动作概率，如井下吸烟，因此对于此类不安全动作，研究将其统一划分为共性类，不安全动作按照导致火源类型和瓦斯积聚类型的统计详情见表1～表13。

表1 爆破火焰不安全动作类别统计Table 1 Statistics of unsafe action categories of blasting flame

表2 电火花不安全动作类别统计Table 2 Statistics of unsafe action categories of electric sparks

表3 明火和热辐射不安全动作类别统计Table 3 Statistics of open fire and thermal radiation unsafe action categories

表4 摩擦冲击火焰不安全动作类别统计Table 4 Statistics of unsafe actions of friction impact flame

表5 局部通风管理混乱不安全动作类别统计Table 5 Disordered local ventilation management and unsafe action category statistics

表6 矿井供风量不足不安全动作类别统计Table 6 Statistics of unsafe action categories due to insufficient air supply in mines

表7 通风系统不合理不安全动作类别统计Table 7 Statistics of unreasonable and unsafe actions of ventilation system

表8 巷道堵塞不安全动作类别统计Table 8 Statistics of unsafe action categories of roadway blockage

表9 瓦斯排放不当不安全动作类别统计Table 9 Statistics on categories of unsafe actions due to improper gas discharge

表10 瓦斯异常涌出不安全动作类别统计Table 10 Statistics on unsafe action categories of abnormal gas emission

表11 密闭空间瓦斯积聚不安全动作类别统计Table 11 Statistics of unsafe action categories of gas accumulation in confined space

表12 爆破瓦斯积聚不安全动作类别统计Table 12 Statistics of unsafe action categories of blasting gas accumulation

表13 瓦斯检查不当不安全动作类别统计Table 13 Category statistics of unsafe actions due to improper gas inspection

1.3 不安全动作统计分析

由分析结果可知，导致火源和瓦斯积聚的13类不安全动作类别中共包含不安全动作140 种。

在所有火源类别中，不安全动作导致“爆破火焰”出现的频次最高，占所有引发火源类别行为的55.72%，其次是导致“电火花”出现的不安全动作，占比为33.58%。在爆破火焰类别中，“未配备防护用品”、“未使用水炮泥”、“爆破作业人员无证上岗”频次最高，出现的频率为29 次、27 次、22 次。在电火花类别中，“未定期对电气设备安全检查”和“未安装风电、瓦斯电闭锁”频次最高，分别为33 次和23 次。在导致瓦斯积聚的所有不安全动作中，“瓦斯检查不当”、“通风系统不合理”、“局部通风混乱”类别的不安全动作占比最高，分别为43.36%、15.47%、13.58%。在瓦斯检查不当、通风系统不合理、局部通风混乱类别中出现最多的不安全动作分别是“未检查瓦斯浓度”、“越界开采”、“随意开停局部通风机”，频次分别为48 次、34 次、20 次。

2 不同维度下不安全动作特征分析

2.1 基于时间维度的不安全动作特征分析

已有的研究成果表明，事故的发生具有周期性变化，随时间的变化呈现出规律性。为了更深入地了解事故发生的变化，将从不安全动作出发，探究与时间之间的关系，以从根本上治理事故。对事故样本中不同时间下各类不安全动作出现的次数进行了统计，不同月份下各类不安全动作统计结果进行了可视化分析如图2。

图2 不同月份下火源和瓦斯积聚类不安全动作变化趋势Fig.2 Change trend of unsafe actions such as fire source and gas accumulation in different months

引发火源和导致瓦斯积聚的不安全动作类别在月份上变化趋势一致。在3—5 月和10—12 月中，引发爆破火焰和电火花相关的不安全动作出现最多。在瓦斯积聚类型相关的不安全动作中，通风系统不合理以及瓦斯检查不当频次最高，其次是矿井通风量不足。

2.2 基于工种维度的不安全动作特征分析

人是不安全动作发出的主体，探索人员出现的不安全动作，对重点人员进行教育管控，将对事故预防起到重要作用。按照井下人员分类和各类人员的作业内容，对不安全动作按人员作业类别进行统计，统计结果见表14。表中：A 为安检作业人员；B 为爆破作业人员；C 为采掘作业人员；D 为电气作业人员；E 为共性类；F 为管理层；G为通风作业人员；H 为瓦检作业人员；I 为运输作业人员。

表14 作业类型和行为类别耦合统计表Table 14 Coupled statistics for job types and behavior categories

从表14 可以看出，爆破作业人员、电气作业人员、管理层、瓦斯检查作业人员、是产生不安全动作最多的人员。爆破作业人员产生的行为类型主要有“爆破火焰（20）”和“电火花（6）”，电气作业人员产生的不安全动作有“电火花（13）”和“摩擦冲击火焰（2）”，管理人员的不安全动作类型主要包含“瓦斯异常涌出（5）”和“矿井供风量不足（4）”，瓦斯检查作业人员的不安全动作主要有“瓦斯检查不当（10）”以及“瓦斯排放不当（3）”。

2.3 基于工种-事故地点维度不安全动作特征分析

为探索井下作业区域不同工种作业类型的事故发生情况，对工种作业类型和事故发生地点进行统计，不同事故地点各作业人员不安全动作统计见表15。表中：①为采空区；②为采煤工作面；③为辅助运输巷；④为工作面回风巷；⑤为工作面运输巷；⑥为回风大巷；⑦为掘进工作面；⑧为联络巷；⑨为盲巷；⑩为石门；⑪为水仓；⑫为下山；⑬为运输大巷；⑭为专用瓦斯排放巷道。

表15 不同事故地点各作业人员不安全动作统计Table 15 Statistics of unsafe behaviors of operators in different accident locations

掘进工作面和采煤工作面是事故发生的主要工作地点，总占比38% 和29%，其次是采空区，占比为8.2%。掘进工作面共存在398 次不安全动作，瓦斯检查作业人员、管理层人员、电气作业人员以及爆破作业人员不安全动作发生的频次最多，分别占比23.5%，18.3%，16.8%，15.8%。采煤工作面共存在310 次不安全动作，爆破作业人员、瓦斯检查作业人员、管理层人员以及电气作业人员不安全动作发生的频次最多，分别占比26.2%，25.4%，17.4%，13.2%。

2.4 基于工种-法规维度的不安全动作特征分析

不安全动作和法规频次统计如下：

1）违反《矿山安全法》第2 章第9 条、第2章第10 条、第3 章第24 条、第3 章第25 条、第3 章第30 条、第3 章第18 条、第3 章第10 条等；频次共有31 次。

2）违反《爆破安全规程》第6.3 条、第6.4 条、第6.5 条、第6.6 条、第6.7 条、第6.8 条、第8.1 条、第8.6 条、第14.1 条；共54 次。

3）违反《防治煤与瓦斯突出细则》第28 条、第34 条、第38 条、第41 条、第43 条、第80 条；共20 次。

4）违反《关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》第8 条；共43 次。

5）违反《矿井瓦斯抽放管理规范》第24 条、第25 条；共16 次。

6）违反《煤矿安全监察条例》第26 条、第28 条、第29 条、第30 条、第31 条；共65 次。

7）违反《煤矿安全培训规定》第35 条、第6 条；共4 次。

8）违反《煤矿安全生产基本条件规定》第3 条、第9 条、第10 条、第11 条、第13 条、第19 条；共21 次。

9）违反《煤矿领导带班下井及安全监督检查规定》第9 条、第16 条；共19 次。

10）违反《煤矿用爆破器材管理规定》第7 条、第8 条、第26 条、第29 条、第31 条、第32 条、第35 条、第36 条；共9 次。

11）违反《煤矿安全规程》第4 条、第9 条、第10 条、第69 条、第71 条、第82 条、第95 条、第100 条、第103 条、第108 条等；共280 次。

考虑到1 个不安全动作可能违反2 个或多个法律法规，或1 个法律法规中的多个条款，所以不安全动作违反法律法规条款的频次之和不等同于不安全动作的发生频次。

不安全动作违反了11 个法律法规中的113 项条款，出现频次最高的法律法规是《煤矿安全规程》，有280 次，占所有法规条款的46%；其次是《煤矿安全监察条例》，出现65 次，占所有法规条款的10.9%；排在第3 和第4 的法律法规分别是《爆破安全规程》和《关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》。

考虑到不同作业人员管理制度有所差异，为使分析结果更具有针对性和实用价值，探究了工种作业类型的不安全动作在不同法规下的特征分布。法规和工种作业类型耦合统计表见表16。

表16 法规和工种作业类型耦合统计表Table 16 Regulation and job types coupled statistics table

管理层人员违反的法规种类最多，主要为《煤矿安全规程》和《煤矿安全监察条例》，其中主要违反《煤矿安全规程》中规定管理人员应保障爆破作业、瓦斯检查以及电气设备检查维修制度的内容，违反《煤矿安全监察条例》中管理人员应组织作业人员安全培训的规定。爆破作业人员违反法规的频次最多，主要违反《煤矿安全规程》对爆破物品和井下爆破的规定内容和《爆破安全规程》中爆破作业的基本规定。

3 分析与讨论

基于时间维度统计，煤矿生产应重视3—5 月和10—12 月安全检查工作，加强安全培训教育，提高作业人员的安全意识以减少不安全动作发生的频次。从导致火源和引发瓦斯积聚的角度，应强化爆破作业内容的规范性，加强电气设备的管理，消除失爆电气设备安全隐患；规范瓦斯检查过程和瓦斯检查记录填报，及时了解不同地点以及时间的瓦斯情况，加强对通风系统隐患排查，保障井下供风量，避免瓦斯积聚和超限的出现。

基于工种维度统计，爆破作业人员主要产生了爆破火焰和电火花等不安全动作类型。这与他们的工作职责密切相关，爆破作业通常伴随着火源和电气设备的使用，这些因素增加了爆破作业人员产生不安全动作的风险。电气作业人员也显示出较高的不安全动作频率，尤其是电火花的产生。这与电气作业的本质有关，电气作业常涉及电气设备和线路，存在电火花的风险。针对这2类工种的安全培训和控制措施需要更加重视，以减少潜在的风险。通过对人员和不安全动作类型进行统计分析，了解各作业人员不安全动作规律，可以为煤矿管理者制定重点培训计划和培训对象提供数据支持，以实现安全生产的目标。

基于工种-事故地点维度统计，掘进工作面中瓦斯检查作业人员、管理层人员、电气作业人员以及爆破作业人员的不安全动作频次最高。此工作面通常是煤矿中最具挑战性和复杂性的工作地点之一。这里可能涉及到大量的机械设备、电气设备和瓦斯检查，因此工作强度较高，容易引发不安全动作。工种交汇也可能导致不同人员之间的协调和沟通问题，增加了事故发生的风险。采煤工作面中爆破作业人员、瓦斯检查作业人员以及管理层人员的不安全动作频次最高。这里通常伴随着地下爆破、瓦斯检查、电气设备维护等多种复杂操作。因此，采煤工作面是各种不安全动作发生的潜在热点。基于事故预防的角度，煤矿安全管理人员重视不安全动作的作业人员在事故地点分布情况，加强对事故多发地点的不安全动作的管控。对于爆破作业人员、瓦斯检查作业人员、电气作业人员以及管理人员的行为管理，应根据不同作业地点的工作内容，对其进行针对性的安全培训，提高作业过程中的安全知识技能水平，减少不安全动作的发生。

基于工种-法规维度统计，管理层人员和爆破作业人员分别在违反法规的种类和频次上居高不下。管理层在煤矿中担任重要的领导和监督职责，需要了解和遵守多个法规。管理层人员可能会因其复杂的职责而在不同的法规方面违反规定。爆破作业是煤矿中属于高风险工作之一，需要严格遵守相关法规和安全操作规程，这些法规要求复杂，涵盖了爆破物品、安全距离、爆破作业程序等多个方面，因此，操作人员可能会在多个方面违反法规。不同的工种需要针对性接受更深入的法规培训，以确保充分了解和遵守各项法规。

4 结语

从导致瓦斯积聚和引起火源的角度对不安全动作分类进行了研究。并将不安全动作按照导致火源和瓦斯积聚形式进行分类，其中导致火源出现的不安全动作为4 类，导致瓦斯积聚的不安全动作分为9 类。运用统计学原理，从多个维度对不安全动作的分布特征进行了分析。时间上以3—5 月和10—12 月为高发期。工种维度分析，爆破作业人员、电气作业人员、管理人员以及瓦斯检查作业人员的不安全动作频次最多。作业类型和事故地点耦合角度分析，爆破作业人员在采煤工作面的不安全动作频次最高，瓦检作业人员在掘进工作面的不安全动作频次最高。工种与法规维度分析，作业人员违反频次最高的法律法规是《煤矿安全规程》，其次是《煤矿安全监察条例》。爆破作业人员是违反法规频次最多的作业人员。通过对不安全动作的多维度统计分析，讨论原因并针对性地提出了一系列应对措施。不仅有助于降低煤矿瓦斯爆炸事故的风险，也为提升矿工工作安全性和生产效率提供了坚实的理论和实践基础。