浅谈煤矿水灾事故发生原因及防治方法

刘伟

（同煤国电同忻煤矿有限公司，山西 大同 037001）

在我国煤矿生产中，水灾事故是常见的主要灾害事故之一。水灾事故一旦发生，既可导致作业人员的伤亡，也可造成井下设备被毁坏，严重影响煤矿的安全高效生产。根据国家安全生产监督管理总局统计数据，2004年～2013年间，我国煤矿事故总数约四千起，其中煤矿透水事故260多起，事故比例约为6.5%，但煤矿水灾造成的损失却非常巨大[1-2]。如2010年3月28日，山西王家岭透水事故造成38人遇难，直接经济损失高达五千万元。因此，对矿井水灾事故的分析，了解事故原因，排除事故隐患，对于预防煤矿水灾事故，确保生产具有十分重要的意义。

事故树分析法对特定事故进行分析，通过对引起该特定事件的因素进行相互关系的分析，来判断主要的致灾因素，以此为准确的事故预测、高效的日常维护以及针对性的措施制定等，提供科学的依据，提高工作的系统性和可靠性[3]。

1 煤矿水灾事故原因分析

1.1 煤矿水灾事故发生的环境因素分析

煤矿水灾事故发生的环境因素主要可以归结为四个方面，见图1。导致煤矿水灾事故的环境因素中水源是非常重要的一个方面，从近年来事故统计看，水源控制不当（B1）诱发的事故所占比例非常高。从危险源分析的角度来看，虽然井下水源不能完全消除，但是应该是可以有效控制的。针对地表水（x1），可在井巷设计与施工时尽可能地避开或远离水源；针对地下水（x2），则应充分了解矿井水文地质条件，提前做好水灾的防治和应急工作；针对老窑水（x3），则应按要求进行探放水，还要在采掘过程中定期进行探测；针对大气降水（x4），则应在雨季关注天气情况并加强巡检工作，制定应急预案。 此外，含水层构造（B2）和地质条件（B3）都属于煤矿固有条件的一部分，会对井下涌水通道产生一定的影响，所以也需要多加注意。

图1 煤矿水灾事故的环境因素分析结构

1.2 煤矿水灾事故发生的人的因素分析

在煤矿水灾事故中，人的因素也是导致事故发生的重要因素之一。通过分析发现，人的因素也可以分为四个方面，见图2。这些具体的因素通常是由于安全意识淡薄，没有正确认识煤矿水灾的危害，违章作业等导致的。一般通过控制和规范人的行为可以起到有效的预防作用。所以，必须加大对矿工的培训力度，让矿工在培训中提高安全意识，同时增强关于井下水灾的理论知识和基本的逃生与救护水平。

图2 煤矿水灾事故的人因素分析结构

1.3 煤矿水灾事故发生的物的因素分析

在煤矿水灾事故中，物的因素主要是排水设备、井筒位置以及探放水设备等情况，见图3。想要减少物的因素导致的煤矿水灾事故，就必须在充分了解煤矿水文地质及涌水情况等的基础上，合理选择排水设备、合理设计井筒位置，同时要根据规程要求配备探访水设备，并定期进行设备的维护检查，确保其可靠性。

图3 煤矿水灾事故的物因素分析结构

1.4 煤矿水灾事故发生的管理因素分析

在煤矿水灾事故中，管理因素是重要的调节因素。因为无论是人的因素还是物的因素导致的水灾事故的发生，其实通过有效、科学的管理都可以得到一定的控制甚至避免。有效、科学的管理应该包括完善的制度和良好的执行，见图4。制度的制定一定要使预案与制度健全、地质报告与台账等做到完备；制度的落实就是要按照制度和规程，做到“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”；同时还要加强对制度落实的监督，确保制度得到严格执行。

图4 煤矿水灾事故的人因素分析结构

2 基于事故树的定性与定量分析

2.1 概述

据上述从环境因素、人的因素、物的因素以及管理因素等方面对煤矿水灾事故的分析，可以建立事故树，以更加方便地进行事故相关的定性分析与定量计算。建立的事故树见图5，该事故树由4个中间层（A1，A2，A3，A4），16个底事件，7个逻辑或门（即图中符号所示）所构成。

图5 煤矿水灾事故的事故树

2.2 布尔运算

对图5所示煤矿水灾事故的事故树进行定性分析，求其最小割集，以此判断相关底事件对于顶事件的影响程度。在布尔运算中，逻辑或门的关系是“+”的关系，因此可得：

2.3 定量计算

（1）事故发生概率计算

在事故树分析中，逻辑或门的计算见式（2），假设pi是每个独立底事件的发生概率，顶事件P发生概率为[4]：

根据本文所建立的事故树可以看出，顶事件发生概率为：

当已知每一因素的发生概率时，即可求得顶事件的发生概率。

（2）重要度计算

重要度是指各底事件的发生对顶事件发生概率的影响程度。计算公式见式（4）[5]：

根据本文所建立的事故树可以看出，对式（1）求导数并代入各事件发生概率，可以得出各底事件结构重要度。

3 煤矿防治水主要措施

通过上述建立的煤矿水灾事故树，对同忻煤矿进行了自查。在自查中发现，同忻煤矿在环境因素方面，老窑水影响较大；在人的因素方面，主要是矿工基础知识与救援方面有所不足；在物的因素方面，主要是设备可靠性方面有所不足；在管理因素方面，制度上仍然存在不足之处。

据上分析可以看出，对于同忻矿井下安全生产来讲，针对性地进行水灾事故防治具有非常重要的意义。在实践中，应该做到多措并举，有效改善防治水工作效率。

3.1 加强矿井涌水量的监测并做好预测

煤矿防治水必须绘制矿井涌水量的动态曲线，并建立台账。对涌水量的监测每月应不少于3次，当遇到会造成大量涌水的地质构造时还应单独设立观测站；当遇到涌水量变化、突水或者地表有大量降水时，应增加监测次数。

必须坚持“有疑必探，先探后掘”的原则。可以通过采用新型技术，增加探水准确性，如瞬变电磁探测技术等。另外，根据探测结果要对涌水量进行预测，当监测数据与预测数据出入较大时，应及时探明井下情况，找出原因，做出应对决策，防止事故的发生。

3.2 确保防治水设备的可靠性

煤矿防治水设备主要是指排水设备与探放水设备，其可靠性对煤矿安全生产而言十分重要。设备保持良好状态才能获得精确的探测数据，有效降低探测失误带来的不良影响；排水设备主要影响井下涌水能否及时排出。因此，在日常工作中，要加强对设备的巡检。同时，要按照规程要求组织排水实验，确保矿井排水能力。

3.3 强调“以人为本”的理念

这里所说的“以人为本”的理念主要是指，通过对矿工素质的提升来降低井下事故发生的概率，是针对人因的重要措施。首先，必须增强矿工的基础知识水平。要定期进行理论培训和考试，确保所有相关人员掌握煤矿防治水的基本知识，如水灾发生的原因、预兆、应急措施等；第二，要提高矿工的安全意识。要通过思想教育工作、宣传工作、奖罚措施等多种手段，提高矿 工的安全意识；第三，普及自救与互救技术。要定期进行实战训练和技术比武。强化矿工的自救互救水平，提高抵御灾害和避险的能力。

3.4 完善管理体系

一方面要制定完善的防治水管理制度，如建立健全岗位责任制，完善水灾的预测制度、探放水制度、技术管理制度、隐患排查制度等。同时，还要加大督查力度，确保制度的有力执行和切实到位。另一方面要建立完善的应急救援预案。企业要制定预案，配备满足紧急救援的排水设备、救援物资等，确保灾害发生时能够及时应对，将损失降到最低。

通过对上述措施的落实，对于发现的问题及时采取对策，需整改的地方紧抓落实，同忻煤矿防治水工作有了明显的提高，确保了煤炭安全高效开采。

4 结语

1）本文对煤矿水灾事故的发生原因进行了系统的研究，从环境因素、人为因素、物的因素以及管理因素四个大的方面进行了分析，并总结了16个具体的影响因素。在此基础上，建立了煤矿水灾事故的事故树，进行了定性分析（布尔运算）与定量计算（概率与重要度）。

2）依据事故树的分析结果，提出了预防煤矿水灾事故的对策：加强矿井涌水量的监测，并做好预测工作，确保防治水设备的可靠性，强调“以人为本”的理念以及完善管理体系。

〔1〕仇海生，杨春丽，马立爽，等.煤矿水灾的事故树分析法[J].煤矿安全，2008（12）：126-128.

〔2〕王艳红.系统安全分析方法在煤矿走向长壁采煤法中的应用[D].中国地质大学，2014.

〔3〕林伯泉，张景林.安全系统工程[M].北京:中国劳动社会保障出版社，2007.

〔4〕罗自力，王 鹏，杨红伟.安全系统分析顶板事故[J].能源与环保，2017，39（2）：8-10.

〔5〕高 岳.用事故树法确定煤矿防治水安全检查表[J].煤田地质与勘探，2010，12（6）：57-61.