基于鱼刺图的褶曲构造控制大断面平硐揭煤突出分析

张淑同 刘爱华 傅道春

(1.山东交通学院交通土建工程学院，山东 济南 250357；2.山东交通学院基建处，山东 济南 250357）

在煤与瓦斯突出事故调查过程中，事故调查专家主要采用事故现场勘查、物证收集、事故事实材料收集、事故人证材料收集记录、事故现场摄影与绘图等方式综合分析进行事故原因确定，该种方法尽管能够查明事故发生原因，但无法深入揭示事故影响因素间的内在联系。鱼刺图分析法是一种探究事故根本原因的方法，目前已有学者将其应用到煤矿底板透水事故[1]、突水溃砂事故[2]、瓦斯爆炸事故[3-4]的原因分析中，取得了较好的效果。本文采用鱼刺图分析法，对某矿褶曲构造控制条件下平硐揭煤期间发生的一起煤与瓦斯突出事故进行分析，以期查明本次复杂条件下事故发生的根本原因，为类似地质条件下的事故预防提供理论依据。

1 概况

事故矿井煤系为上二迭统龙潭煤组，矿区内含煤9～13层，全区可采煤层为C5、C7、C12三层，均为无烟煤，可采煤层间距约20m。

主平硐揭穿C5煤层事故地点埋深约226m，煤层厚度1.6～2.0m，煤体较松软，煤层倾角25°～26°，该点煤层起伏，遇褶曲构造；煤层顶板为细砂岩、粉砂岩，底板为炭质泥岩，事故地点上下邻近层均未开采。事故发生后共抛出煤岩量约203t，抛出距离最远约70m，瓦斯涌出量57000m3，形成了一个深约为6.5m、最宽处约为4.5m的呈口小腔大的倒瓶形孔洞，造成2人窒息死亡。

2 基于鱼刺图法的突出事故分析

国内外学者对于突出机理的认识已经统一到综合假说上，认为突出是由地应力、瓦斯压力和煤的力学性质综合作用的结果，煤与瓦斯突出必须具备瓦斯条件。现有煤与瓦斯突出灾害防治的技术措施主要是针对瓦斯因素，煤与瓦斯突出事故当中地应力、瓦斯、煤体物理力学性质是根本，人的不安全行为与机的不安全状态是导致灾害防治技术方法失效引发事故的必要条件，因而，对于本次褶曲构造控制大断面平硐揭煤突出主要从人、机、环境三个方面采用鱼刺图法进行分析。

2.1 人因失误分析

人因失误是指人在行为发生前做出了不正确的决策，或者在执行过程中行为不恰当或者所要求和期望的行为并没有发生或者完成[5]。人因失误包括操作工人失误和管理者失误，前者是在生产过程中发生的、直接导致事故的不安全行为，而后者则被认为是更加危险的人因失误。综合分析本次突出事故人因失误主要包括以下5个方面。

（1）工人失误。未严格落实石门揭煤防突技术措施；防突专业知识不足；未配戴便携式氧气呼吸器；发现异常未及时汇报。

（2）管理人员失误。落实防治石门揭煤突出的相关规范、标准不到位；未制定有针对性的防突专项方案；防突管理制度执行不严格；未配备专门防突人员。

（3）防突技术措施失误。石门揭煤时未采取有效的防突技术及安全防护措施；对大断面平硐揭煤防突管理不到位；未执行硐外爆破规定。

（4）安全资金不落实。安全资金不落实；安全投入不足。

（5）教育培训不到位。防突安全知识培训计划执行不充分；工人及安全管理人员安全意识差。

2.2 机的缺陷分析

从发生事故的角度，机的不安全状态为曾引起或可能引起事故的状态，常见的不安全状态表现形式有：设备和装置结构不良、材料强度不够、部件损坏，存在危险有害物质，安全防护装置失灵，以及工艺过程不合理。本次突出事故，机的不安全状态主要包括以下2个方面。

（1）安全设备设施不完善。未按照防突设计配备防突仪器、仪表；未设置避灾硐室。

（2）更换、维修或回收支架时未采取预防煤体冒落引起突出的措施。

2.3 环境缺陷分析

工作环境是工作赖以完成的条件，不仅制约着劳动者的工作质量，还波及劳动者在工作中的精神状态。工作环境分为自然环境和社会环境，对于煤与瓦斯突出事故来说，影响安全的环境因素主要是主控灾害发生的自然环境以及社会环境。本次煤与瓦斯突出事故的环境因素主要包括以下2个方面。

（1）自然环境缺陷。瓦斯压力（含量）大；受褶曲控制地质条件复杂；大断面石门揭煤突出危险性高；煤体厚度变化大；构造应力大。

（2）社会环境缺陷。突出防治安全监管力度不够；安全行为伦理意识不强；地区经济发展水平底；科技发展水平不高。

2.4 事故原因综合分析

根据上述本次煤与瓦斯突出事故人-机-环三个方面的分析，绘制出本次事故分析的鱼刺图，如图1所示。

由图1可以看出，本次煤与瓦斯突出事故的矿井位于突出矿区，矿井范围内瓦斯压力（含量）大，次级褶曲多，由褶曲控制造成地质条件复杂、瓦斯聚集、构造应力大、C5煤层松软，为煤与瓦斯突出创造了良好的瓦斯、物理及力学条件，客观上是造成煤与瓦斯突出的根本原因。大断面平硐揭煤易于发生危险性大的突出事故，本矿井在平硐揭煤过程中，管理人员未严格按照相关规范和标准落实石门揭煤规定，仪器仪表未配备到位，在管理上不到位，思想上重视程度不够，安全行为落实不严格，是本次煤与瓦斯突出事故发生的直接原因。工人受教育程度不高，在操作过程中应对突出灾害发生专业不够，致使在清理和更换巷道支架时未采取有效措施导致煤与瓦斯突出的发生，是本次事故的直接原因。

图1 煤与瓦斯突出事故鱼刺图

3 事故预防对策

根据本次煤与瓦斯突出事故刺图分析，针对各细刺内容提出防范灾害发生的预防措施，主要有以下方面：

（1）在揭穿突出煤层前必须按照《防治煤与瓦斯突出规定》、《石门揭穿煤与瓦斯突出煤层程序技术条件》等相关规范、标准编制专门设计，采取有效的防治突出的措施。

（2）实测开采煤层瓦斯基本参数，请有资质的单位编制《矿井防突专项设计》，并经审查、审批后认真落实综合防突措施。

（3）加强对矿井开采区域内地质构造的探测，遇有地质构造时采取相关防治突出措施；与条件单位合作开展次级褶曲控制条件下煤与瓦斯突出发生机理的研究，为灾害防治提供理论依据。

（4）煤矿要加大安全投入，建立安全资金使用台帐，按要求配备完善防突仪器、仪表、安全设备设施。

（5）加强对从业人员安全教育培训，提高管理人员、工人在防治煤与瓦斯突出方面的安全意识、安全专业知识。

4 结语

本文针对褶曲控制条件下大断面平硐揭煤突出事故，采用鱼刺图进行了事故分析，可以直观清晰地查清造成本次煤与瓦斯突出事故的主要因素及各细项原因，可为类似事故原因分析提供技术途径。本文通过分析，提出环境因素是造成事故发生的根本原因，人因失误与机的缺陷是造成事故发生的直接与间接原因，并从技术措施、安全教育培训、安全投入、地质条件4个方面采取防范突出事故发生的措施，进而提高类似条件下的灾害防治能力。