金屬非金屬礦山冒頂片幫事故的事故樹分析

邱仕奎，張 斌

(四川鑫順礦業股份有限公司，四川 成都 615400)

1 冒頂片幫事故的現實意義以及事故樹分析簡介

安全是人類生存、生產、生活和發展過程中永恒的主題。隨著現代工業的迅速發展，對金屬礦石的需求不斷增大，開采深度不斷加深，露天礦山隨著生產的進行可能陸續轉為地下開采，地下礦山也在不斷地向深部發展。因此，地下開采的比重正在與日俱增，這就意味著井巷掘進工作量將會越來越大，傷亡事故的可能也會增加，要大幅度的降低礦山傷亡事故，實現礦山又好又快發展，必須切實落實“鐵腕抓安全”的要求，最大限度的降低風險及事故發生率，減少人員傷亡。近年來，隨著安全技術措施和組織措施的加強，安全系統工程等先進安全管理手段的推廣應用，地下礦山傷亡事故逐漸降低，但值得注意的是冒頂片幫的發生仍然高居不下，根據概略的統計，在金屬非金屬地下礦山生產中,最常見的事故是冒頂片幫事故,約占地下礦山生產安全事故的40%以上，高居井下礦山傷亡事故的第一位。因此，根據礦山的實際情況，研究出一套具有本礦山特色的預防冒頂片幫事故的管理方法，是礦山搞好安全生產一個重要任務。

在分析冒頂片幫事故的過程中，本文將運用安全系統工程中的事故樹分析方法，它是從結果到原因找出與災害事故有關的各個因素之間因果關系和邏輯關系的作圖分析法，從要分析的特定事故(頂上事件)開始，層層分析其發生原因，直到找出事故的基本原因，即事故樹的基本事件為止。事故樹分析描述了事故發生和發展的動態過程，便于找出事故的直接原因和間接原因及其組合，可以對其進行定性分析，辨明事故原因的主次及未曾考慮到的隱患，也可以進行定量分析，預測事故發生的概率，通過對事故樹的定性與定量分析，找出事故發生的主要原因，為確定安全對策措施提供可靠的理論依據，以達到預測與預防事故發生的目的。

2 片幫事故案例

2.1 事故經過

2010年12月31日8點30分，某礦一隊隊長李某和楊某(井下工作工齡3年)到2143中段5穿2采2165層采場作業(此采場在12月31日3點50左右進行爆破，頂板較破碎)。楊某、李某到作業面后對采場進行浮石清理工作。楊某在使用2m排險桿清理浮石，在向上方撬動浮石時，安監部主任張某，作了檢查和提示，要求楊某先停下來撤出作業點，讓管理人員檢查后再作業，但是楊某未聽取提示和及時撤離危險點，口答“沒事，沒事……”，接著生計部技術員文某、現場隊長李某、采礦部副主任肖某同時作了提示和制止，話音未落，楊某上方頂板脫落約100公斤的礦石砸中楊某前胸右胛骨，造成重傷。后送往縣人民醫院搶救，因傷勢過重搶救無效，楊某于12月31日10時在醫院死亡。

2.2 事故原因

經過分析，這是一起由管理者管理不當，頂板檢查不到位與對違章行為制止不力，操作者嚴重違反操作規程作業造成的責任事故，造成事故的原因有：

直接原因。①作業人員楊某處理浮石時站立的位置錯誤，沒有很好觀察采場環境就開始作業；②作業人員未聽取現場人員指揮，盲目作業，未及時撤離危險點，不聽從現場管理人員建議和指導，清理浮石中不及時停下；③對采場頂板管理，“敲幫問頂”，應從外到里順序作業清理浮石，嚴重違章作業。

間接原因：①作業人員在長時間的井下作業生涯中，未受到過傷害，在頂板巖石不破碎的采場，極易產生麻痹大意，不以為然的思想；②管理人員不能及時督導作業人員行為，沒有對檢查人員的監督約束機制，發現違章制止不力；③在平時的安全會議，技術指導會議中，安全教育力度不夠，職工安全意識不到位，對職工沒有進行切實有效的安全教育。沒有定期對老工人安全思想進行貫徹，致使其安全思想麻痹。

3 事故樹定性分析

事故樹的定性分析是依據事故樹的結構，求出事故樹中基本事件的最小割集和最小徑集，計算出各個基本事件的結構重要度，了解其對頂上事件的影響程度，分析的目的是根據事故樹的結構查明頂上事件發生的途徑，確定頂上事件的發生模式、起因及影響程度，為改善系統的安全提供可選擇的措施。

筆者根據上述某礦事故案例為基礎，通過綜合金屬礦山冒頂片幫事故發生原因分析，結合現場的工作經驗，編制了如下圖所示的事故樹，圖中T表示頂上事件，A、B、C、D、E表示中間事件，X表示基本事件，現根據事故樹分析各個基本事件對頂上事件的影響。

3.1 根據事故樹計算出最小割集和最小徑徑集

最小割集是指如果在某一個割集中任意除去一個基本事件就不再是割集了(凡不包括其他割集的割集)，即導致頂上事件發生的最低限度的基本事件的集合。將次事故樹化簡，利用布爾代數化簡法，計算出次事故樹的最小徑集數目4914個，數目相當的龐大，不便于一一列出。

最小徑集是指如果在某一個徑集中任意除去一個基本事件就不再是徑集了(凡是不包括其他徑集的徑集)，即不能導致頂上事件發生的最低限度的基本事件的集合。將此事故樹轉換成與之對偶的成功數，計算出如下徑集：

P1={X1}

P2={X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10}

P3={X11,X12,X13,X14,X15,X16}

P4={X17,X18,X19,X20,X21,X22,X23,X24,X25,X26,X27,X28,X29}

P5={X30,X31,X32,X33,X34,X35,X36}

結構重要度。一個基本事件對頂上事件發生的影響大小稱為該基本事件的重要度，事故樹中各基本事件的發生對頂上事件的發生有著不同程度的影響，這種影響主要取決于兩個因素，即各基本事件的發生概率的大小以及各基本事件在事故樹模型結構中處于何種位置，為了明確最容易導致頂上事件發生的事件，以便分出輕重緩急采取有效措施，控制事故的發生，必須對基本事件進行重要度分析，在分析時一般采用兩種方法，一種是精確求出基本事件的結構重要度系數，另一種是利用最小割集或最小徑集排列出結構重要度順序，根據下列公式：

式中：IΦ(j)為第i個基本事件的結構主要度系數；K為最小徑集總數；kj為第j個最小徑集；nj為第kj個最小徑集的基本事件個數。

計算出此事故樹的基本事件X1～X36的結構重要度，并取近似值如下：

X1 0.20000 X11 0.03333

X2 0.02222 X12 0.03333

X3 0.02222 X13 0.03333

X4 0.02222 X14 0.03333

X5 0.02222 X15 0.0333

X6 0.02222 X16 0.03333

X7 0.02222 X17 0.01538

X8 0.02222 X18 0.01538

X9 0.02222 X19 0.01538

X10 0.02222 X20 0.01538

X21 0.01538 X29 0.01538

X22 0.04038 X30 0.02857

X23 0.01538 X31 0.02857

X24 0.01538 X32 0.02857

X25 0.01538 X33 0.02857

X26 0.01538 X34 0.02857

X27 0.01538 X35 0.02857

X28 0.01538 X36 0.02857

3.2 分析結論

1)從事故樹的結構上看，或門數目為16個，與門2個，說明在頂板不穩固的巖層當壓力增大時，尤其在安全管理工作不到位的情況下，冒頂片幫事故很容易發生。

2)從事故樹的最小割集和最小徑集看，最小割集數目龐大，最小徑集僅僅只有5個，也說明冒頂片幫事故容易發生，同時預防的途徑極少。

3)從結構重要度來看，第一是X1，第二是X11、X12、X13、X14、X15、X16,第三是X30、X31、X32、X33、X34、X35、X36,第四是X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10，第五是X17、X18、X19、X20、X21、X22、X23、X24、X25、X26、X27、X28、X29,也就是說，要預防冒頂片幫事故的發生，我們第一應該預防頂板或側幫壓力超過支撐強度，第二是防止應力過度集中，第三是對現場作業人員加強安全管理，第四是對頂板不穩固區域的管理工作，第五是做好頂板監測、檢查以及人員的組織工作。值得注意的是這五個方面并不是孤立的存在，彼此相連又相互獨立，所以在對策措施也應該綜合的考慮他們之間的相互關系，采取合理有效的對策措施。

4 對策措施

針對以上事故樹所分析的結構重要度，提出以下預防冒頂片幫事故樹的對策措施：

1)預防頂板或側幫壓力超過圍巖、支護材料的支撐強度。地質方面應該調查工作，對于巷道穿過的地帶和工作面巖石力學性質應有充分了解，合理選擇井巷(硐室)位置、斷面形狀和大小，包括，巷道布置應避開松軟巖層，盡量在堅硬均質的巖體內通過，避免在應力集中區布置巷道，盡量使巷道、硐室的軸向與巖石弱面的走向直交或斜交，當采掘工程布置在危險區域要及時采取可靠的安全措施，并按質、按量、按時的設施到位。在上述案例中，某礦遇到采場頂板較破碎的地帶，地質方面沒有對頂板巖石性質調查清楚，沒有相應的安全措施就盲目的進行采掘作業，發生事故也就是在情理之中了。

2)預防應力集中造成頂板壓力增大超過支撐強度。首先在采礦方面應該選擇合理的、安全的采礦方法，采用正確的回采順序，建立正常的生產秩序和作業制度，并嚴格執行；其次，按照規定留設保安礦柱，并加強對保安礦柱的監測、觀察工作，尤其是注意放炮震動、遇水的礦柱，當發現有來壓征兆時應及時采取安全措施，案例中在放炮之后，沒有對頂板觀察清楚就進行撬頂作業，尤其在頂板較破碎的地點；再次對采空區的應該進行及時的處理，進行封堵并懸掛警示牌，防止人員誤入采空區，井下工人為走捷徑強行經過采空區，并注意對采空區進行觀察。

3)對現場作業人員加強安全管理。首先對巖層不穩固的地帶要加快工作進度，循環作業，減少在大面積懸露頂板下的作業時間；其次，現場作業人員必須正確佩戴安全防護用品，尤其是安全帽的佩戴和照明工具的佩戴，行走時必須先觀察頂板無隱患后方可通過，禁止違章強行通過，作業時必須先對頂部和側幫進行徹底的排險，在作業過程中要注意觀察頂部和側幫的變化，及時的撬掉浮石，同時在采場必須設置兩個或兩個以上的安全通道并保持暢通，最后，選擇熟練的工人處理浮石，在浮石處理前必須對工作面頂幫全面細致的檢查，處理時站立的適當的位置進行處理，案例中楊某在處理浮石時沒有對工作面進行全面細致的檢查，處理時站立位置不正確，是釀成此次事故發生的直接原因。

4)加強對頂板和側幫不穩固區域的管理工作。對暴露面積過大、暴露時間過長的地帶，尤其是巷道穿過斷層破碎地帶，要加強監測、檢查，并進行合理的支護，支護完后要隨時進行觀察。上述案例中，對公司臺賬進行檢查時，未有對不

穩固區域的監測、檢查記錄，對不穩固區域管理只是停留在口頭交代，沒有形成規范的管理。

5)做好針對冒頂片幫的安全管理工作。首先做好對頂板的管理工作，制定頂板管理辦法和對檢查頂板人的監督約束機制，嚴防沒有檢查和檢查不到位，檢查出的隱患必須進行及時的處理；上述事故中，看起來有其偶然性，但經過研究分析，發生事故是必然的，因為在頂板較破碎，從管理者和現場操作人員，沒有從思想上引起高度重視，雖然管理人員已經制止了違章行為，但沒有通過細致的檢查就讓作業人員進入采場進行作業，除此之外，公司也沒有對檢查人員的監督約束機制，出現檢查走馬觀花；其次，做好人員的組織工作，對新工人多，人員變動快，必須進行有效的安全教育，下井攜帶可以正常使用的照明、正確的佩戴安全帽、攜帶撬棍，嚴禁排險未徹底就進行作業，同時，在安排進行作業時，盡量安排老工人帶領新工人進行作業，使之熟悉井下環境和作業過程中的細節；最后，對老工人必須進行定期的安全教育，嚴防思想麻痹，時刻緊繃安全弦，做到按章操作。案例中楊某屬于老工人，在作業時就出現麻痹思想，當他嘴里說著“沒事，沒事…”時，事故就發生了，事故教訓是慘痛的，事故原因也值得深刻反思。

5 結語

做好地下金屬礦山頂板管理工作，嚴防冒頂片幫事故發生，是做好礦山安全生產的重要環節，做好頂板管理好頂板管理工作是一個系統工作，從企業領導到現場管理人員，從頂板管理制度到現場作業人員安全意識，是一個環環相扣又彼此獨立的工作，必須要做到頂板管理有章可循、有記錄可查、有人負責、有人監督，盡量將冒頂片幫事故控制在可控狀態。事故不難防，重在守規章，只有各個環節都做到精益求精，才能做好礦山安全生產工作，才能為企業創造效益，才能為職工謀利益，為家庭謀幸福，為社會做貢獻。

[1] 林友,王育軍.昆明冶金礦業學院 安全系統工程課程講義稿[R].2009： 50-74