金属非金属矿山冒顶片帮事故的事故树分析

邱仕奎，张 斌

(四川鑫顺矿业股份有限公司，四川 成都 615400)

1 冒顶片帮事故的现实意义以及事故树分析简介

安全是人类生存、生产、生活和发展过程中永恒的主题。随着现代工业的迅速发展，对金属矿石的需求不断增大，开采深度不断加深，露天矿山随着生产的进行可能陆续转为地下开采，地下矿山也在不断地向深部发展。因此，地下开采的比重正在与日俱增，这就意味着井巷掘进工作量将会越来越大，伤亡事故的可能也会增加，要大幅度的降低矿山伤亡事故，实现矿山又好又快发展，必须切实落实“铁腕抓安全”的要求，最大限度的降低风险及事故发生率，减少人员伤亡。近年来，随着安全技术措施和组织措施的加强，安全系统工程等先进安全管理手段的推广应用，地下矿山伤亡事故逐渐降低，但值得注意的是冒顶片帮的发生仍然高居不下，根据概略的统计，在金属非金属地下矿山生产中,最常见的事故是冒顶片帮事故,约占地下矿山生产安全事故的40%以上，高居井下矿山伤亡事故的第一位。因此，根据矿山的实际情况，研究出一套具有本矿山特色的预防冒顶片帮事故的管理方法，是矿山搞好安全生产一个重要任务。

在分析冒顶片帮事故的过程中，本文将运用安全系统工程中的事故树分析方法，它是从结果到原因找出与灾害事故有关的各个因素之间因果关系和逻辑关系的作图分析法，从要分析的特定事故(顶上事件)开始，层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因，即事故树的基本事件为止。事故树分析描述了事故发生和发展的动态过程，便于找出事故的直接原因和间接原因及其组合，可以对其进行定性分析，辨明事故原因的主次及未曾考虑到的隐患，也可以进行定量分析，预测事故发生的概率，通过对事故树的定性与定量分析，找出事故发生的主要原因，为确定安全对策措施提供可靠的理论依据，以达到预测与预防事故发生的目的。

2 片帮事故案例

2.1 事故经过

2010年12月31日8点30分，某矿一队队长李某和杨某(井下工作工龄3年)到2143中段5穿2采2165层采场作业(此采场在12月31日3点50左右进行爆破，顶板较破碎)。杨某、李某到作业面后对采场进行浮石清理工作。杨某在使用2m排险杆清理浮石，在向上方撬动浮石时，安监部主任张某，作了检查和提示，要求杨某先停下来撤出作业点，让管理人员检查后再作业，但是杨某未听取提示和及时撤离危险点，口答“没事，没事……”，接着生计部技术员文某、现场队长李某、采矿部副主任肖某同时作了提示和制止，话音未落，杨某上方顶板脱落约100公斤的矿石砸中杨某前胸右胛骨，造成重伤。后送往县人民医院抢救，因伤势过重抢救无效，杨某于12月31日10时在医院死亡。

2.2 事故原因

经过分析，这是一起由管理者管理不当，顶板检查不到位与对违章行为制止不力，操作者严重违反操作规程作业造成的责任事故，造成事故的原因有：

直接原因。①作业人员杨某处理浮石时站立的位置错误，没有很好观察采场环境就开始作业；②作业人员未听取现场人员指挥，盲目作业，未及时撤离危险点，不听从现场管理人员建议和指导，清理浮石中不及时停下；③对采场顶板管理，“敲帮问顶”，应从外到里顺序作业清理浮石，严重违章作业。

间接原因：①作业人员在长时间的井下作业生涯中，未受到过伤害，在顶板岩石不破碎的采场，极易产生麻痹大意，不以为然的思想；②管理人员不能及时督导作业人员行为，没有对检查人员的监督约束机制，发现违章制止不力；③在平时的安全会议，技术指导会议中，安全教育力度不够，职工安全意识不到位，对职工没有进行切实有效的安全教育。没有定期对老工人安全思想进行贯彻，致使其安全思想麻痹。

3 事故树定性分析

事故树的定性分析是依据事故树的结构，求出事故树中基本事件的最小割集和最小径集，计算出各个基本事件的结构重要度，了解其对顶上事件的影响程度，分析的目的是根据事故树的结构查明顶上事件发生的途径，确定顶上事件的发生模式、起因及影响程度，为改善系统的安全提供可选择的措施。

笔者根据上述某矿事故案例为基础，通过综合金属矿山冒顶片帮事故发生原因分析，结合现场的工作经验，编制了如下图所示的事故树，图中T表示顶上事件，A、B、C、D、E表示中间事件，X表示基本事件，现根据事故树分析各个基本事件对顶上事件的影响。

3.1 根据事故树计算出最小割集和最小径径集

最小割集是指如果在某一个割集中任意除去一个基本事件就不再是割集了(凡不包括其他割集的割集)，即导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合。将次事故树化简，利用布尔代数化简法，计算出次事故树的最小径集数目4914个，数目相当的庞大，不便于一一列出。

最小径集是指如果在某一个径集中任意除去一个基本事件就不再是径集了(凡是不包括其他径集的径集)，即不能导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合。将此事故树转换成与之对偶的成功数，计算出如下径集：

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}

结构重要度。一个基本事件对顶上事件发生的影响大小称为该基本事件的重要度，事故树中各基本事件的发生对顶上事件的发生有着不同程度的影响，这种影响主要取决于两个因素，即各基本事件的发生概率的大小以及各基本事件在事故树模型结构中处于何种位置，为了明确最容易导致顶上事件发生的事件，以便分出轻重缓急采取有效措施，控制事故的发生，必须对基本事件进行重要度分析，在分析时一般采用两种方法，一种是精确求出基本事件的结构重要度系数，另一种是利用最小割集或最小径集排列出结构重要度顺序，根据下列公式：

式中：IΦ(j)为第i个基本事件的结构主要度系数；K为最小径集总数；kj为第j个最小径集；nj为第kj个最小径集的基本事件个数。

计算出此事故树的基本事件X1～X36的结构重要度，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 分析结论

1)从事故树的结构上看，或门数目为16个，与门2个，说明在顶板不稳固的岩层当压力增大时，尤其在安全管理工作不到位的情况下，冒顶片帮事故很容易发生。

2)从事故树的最小割集和最小径集看，最小割集数目庞大，最小径集仅仅只有5个，也说明冒顶片帮事故容易发生，同时预防的途径极少。

3)从结构重要度来看，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,也就是说，要预防冒顶片帮事故的发生，我们第一应该预防顶板或侧帮压力超过支撑强度，第二是防止应力过度集中，第三是对现场作业人员加强安全管理，第四是对顶板不稳固区域的管理工作，第五是做好顶板监测、检查以及人员的组织工作。值得注意的是这五个方面并不是孤立的存在，彼此相连又相互独立，所以在对策措施也应该综合的考虑他们之间的相互关系，采取合理有效的对策措施。

4 对策措施

针对以上事故树所分析的结构重要度，提出以下预防冒顶片帮事故树的对策措施：

1)预防顶板或侧帮压力超过围岩、支护材料的支撑强度。地质方面应该调查工作，对于巷道穿过的地带和工作面岩石力学性质应有充分了解，合理选择井巷(硐室)位置、断面形状和大小，包括，巷道布置应避开松软岩层，尽量在坚硬均质的岩体内通过，避免在应力集中区布置巷道，尽量使巷道、硐室的轴向与岩石弱面的走向直交或斜交，当采掘工程布置在危险区域要及时采取可靠的安全措施，并按质、按量、按时的设施到位。在上述案例中，某矿遇到采场顶板较破碎的地带，地质方面没有对顶板岩石性质调查清楚，没有相应的安全措施就盲目的进行采掘作业，发生事故也就是在情理之中了。

2)预防应力集中造成顶板压力增大超过支撑强度。首先在采矿方面应该选择合理的、安全的采矿方法，采用正确的回采顺序，建立正常的生产秩序和作业制度，并严格执行；其次，按照规定留设保安矿柱，并加强对保安矿柱的监测、观察工作，尤其是注意放炮震动、遇水的矿柱，当发现有来压征兆时应及时采取安全措施，案例中在放炮之后，没有对顶板观察清楚就进行撬顶作业，尤其在顶板较破碎的地点；再次对采空区的应该进行及时的处理，进行封堵并悬挂警示牌，防止人员误入采空区，井下工人为走捷径强行经过采空区，并注意对采空区进行观察。

3)对现场作业人员加强安全管理。首先对岩层不稳固的地带要加快工作进度，循环作业，减少在大面积悬露顶板下的作业时间；其次，现场作业人员必须正确佩戴安全防护用品，尤其是安全帽的佩戴和照明工具的佩戴，行走时必须先观察顶板无隐患后方可通过，禁止违章强行通过，作业时必须先对顶部和侧帮进行彻底的排险，在作业过程中要注意观察顶部和侧帮的变化，及时的撬掉浮石，同时在采场必须设置两个或两个以上的安全通道并保持畅通，最后，选择熟练的工人处理浮石，在浮石处理前必须对工作面顶帮全面细致的检查，处理时站立的适当的位置进行处理，案例中杨某在处理浮石时没有对工作面进行全面细致的检查，处理时站立位置不正确，是酿成此次事故发生的直接原因。

4)加强对顶板和侧帮不稳固区域的管理工作。对暴露面积过大、暴露时间过长的地带，尤其是巷道穿过断层破碎地带，要加强监测、检查，并进行合理的支护，支护完后要随时进行观察。上述案例中，对公司台账进行检查时，未有对不

稳固区域的监测、检查记录，对不稳固区域管理只是停留在口头交代，没有形成规范的管理。

5)做好针对冒顶片帮的安全管理工作。首先做好对顶板的管理工作，制定顶板管理办法和对检查顶板人的监督约束机制，严防没有检查和检查不到位，检查出的隐患必须进行及时的处理；上述事故中，看起来有其偶然性，但经过研究分析，发生事故是必然的，因为在顶板较破碎，从管理者和现场操作人员，没有从思想上引起高度重视，虽然管理人员已经制止了违章行为，但没有通过细致的检查就让作业人员进入采场进行作业，除此之外，公司也没有对检查人员的监督约束机制，出现检查走马观花；其次，做好人员的组织工作，对新工人多，人员变动快，必须进行有效的安全教育，下井携带可以正常使用的照明、正确的佩戴安全帽、携带撬棍，严禁排险未彻底就进行作业，同时，在安排进行作业时，尽量安排老工人带领新工人进行作业，使之熟悉井下环境和作业过程中的细节；最后，对老工人必须进行定期的安全教育，严防思想麻痹，时刻紧绷安全弦，做到按章操作。案例中杨某属于老工人，在作业时就出现麻痹思想，当他嘴里说着“没事，没事…”时，事故就发生了，事故教训是惨痛的，事故原因也值得深刻反思。

5 结语

做好地下金属矿山顶板管理工作，严防冒顶片帮事故发生，是做好矿山安全生产的重要环节，做好顶板管理好顶板管理工作是一个系统工作，从企业领导到现场管理人员，从顶板管理制度到现场作业人员安全意识，是一个环环相扣又彼此独立的工作，必须要做到顶板管理有章可循、有记录可查、有人负责、有人监督，尽量将冒顶片帮事故控制在可控状态。事故不难防，重在守规章，只有各个环节都做到精益求精，才能做好矿山安全生产工作，才能为企业创造效益，才能为职工谋利益，为家庭谋幸福，为社会做贡献。

[1] 林友,王育军.昆明冶金矿业学院 安全系统工程课程讲义稿[R].2009： 50-74