基于STAMP模型对某金矿爆炸事故致因分析

李文琳，马汉鹏，李雪冰，曹宇锋，姚 璐，王二鹏

(1. 华北科技学院 安全工程学院，北京 东燕郊 065201；2. 华北科技学院 安全培训中心，北京 东燕郊 065201)

0 引言

近年来，随着生产技术的不断进步，安全生产监督管理趋于规范化，安全生产事故整体呈下降趋势，但重特大事故时有发生，安全生产形势依然面临重重考验[1]。2021年1月和2月山东烟台接连发生两起非煤矿山事故，且直接原因都是工人违章动火作业所引发。在此之前这类事故也屡见不鲜，例如在2015年，辽宁连山钼业集团兴利矿业有限公司发生重大火灾事故，造成17人中毒死亡，17人受伤。同类生产安全事故重复发生却无法得到有效控制，原因是在事故调查过程中，因为种种原因没有站在系统性全局性的角度去认识和把握事故致因链条和灾害演化路径[2]，对事故的发生缺乏全方位深层次的剖析，未能很好的把握事故发生的根本性原因。

现代工业系统表现出非线性、复杂性等特点，传统的事故致因分析模型难以处理复杂性系统问题[3]。只有从系统性全局性的角度出发，追根溯源，弄清事故发生的深层次原因，才能从事故中汲取教训，有效预防同类事故的发生。本文采用基于系统论的STAMP模型分析某金矿爆炸事故，挖掘事故根源，厘清事故链条，为防范同类生产安全事故提供理论依据。

1 STAMP模型理论

纵观安全科学的发展历程，可以人为划分为技术时代、人的因素时代、管理体系时代、整合性时代和适应性时代这5个阶段，有关系统思维的事故模型从最开始的多米诺骨牌模型，逐步发展至今已有多种不同形式，每种模型都有各自的特点和适用范围[4]。在众多模型中，南希·莱文森认为安全性是系统的技术、物理、人和组织的组成部分相互作用时的涌现属性，发生事故是一种带有缺陷过程的结果，不能归结于单一的变量或因素[5]。他所提出的系统理论事故建模与过程(Systems-Theoretic Accident Modeling and Process,STAMP)是针对复杂系统提出的事故致因模型，使控制目标满足安全约束，而事故的发生是因为对开发、设计、生产、运营的相关安全约束中的不充分控制或执行[6]。因此，STAMP是基于约束的模型，重点关注系统组件和整个工作系统中所使用的控制机制之间的相互作用，主要结构包括安全约束、分层安全控制结构和过程模型。

自STAMP模型提出之后，已经在建筑施工、航空航天、交通运输等多个领域得到了成功应用[7]。该模型的优点在于它从系统的角度看待事故及安全问题，摆脱了传统安全分析方法中的线性思维模式，特别适用于复杂、非线性系统的安全分析。

2 金矿爆炸事故的近因事件

2021年1月10日，W公司在某金矿的基建施工过程中，回风井发生爆炸事故，造成22人被困。经全力救援，11人获救，10人死亡，1人失踪，直接经济损失6847.33万元[8]。

事故发生是由于施工队在向回风井六中段下放启动柜时，工人发现无法将启动柜放入罐笼后，施工队负责人安排工人直接用气焊切割掉罐笼两侧手动阻车器，使高温熔渣块掉入井筒，随后监控器故障黑屏并失去信号，变电所跳闸断电，提升钢丝绳松绳落地，接着风井传出爆炸声，井口冒出灰黑浓烟，附近房屋、车辆玻璃破碎。公司相关负责人组织施救后，采用井口悬吊风机方式开始抽风。在安装风机过程中，因井口槽钢横梁阻挡风机进一步下放，员工用气焊切割掉槽钢，切割作业产生的高温熔渣掉入井筒。随后井下发生了第二次爆炸。

导致事故发生的直接原因是井下违规混存炸药、雷管，井口实施罐笼气割作业产生的高温熔渣块掉入回风井，碰撞井筒设施，弹到一中段马头门内乱堆乱放的炸药包装纸箱上，引起纸箱等可燃物燃烧，导致混存乱放在硐室内的导爆管雷管、导爆索和炸药爆炸。

3 基于系统论的事故分析

3.1 安全约束

安全约束是STAMP中最基本的概念，安全约束没有有效执行是导致事故发生的根本原因[9]。安全并非是一种静止状态，它是由不断变化的现状所组成的一种动态平衡，需要系统中各组件间相互作用限制才能达到安全状态。正是由于金矿系统中很多环节安全约束的缺失，才导致了这场事故的发生，为了防止该金矿发生爆炸事故，应当有以下安全约束：

(1) 落实企业的安全生产主体责任，规范购买、运输、储存民用爆炸物品的规章制度并进行监察管理，不违规混乱储存超量爆炸物品。

(2) 规范外包管理制度，严格审批动火作业。

(3) 对现场作业人员进行安全培训，进行特种作业人员资格审查。

(4) 进行安全检查与监督，及时发现安全隐患。

为了达到习总书记提出的“生命红线”要求，需要企业和政府共同明确安全约束，设计有效的控制结构来确保安全约束的执行和落实[10]，此次金矿事故所涉及的系统涵盖多个企业和部门，系统各部分间的复杂性和耦合性大大增加，人与系统的关系也向着不同以往的方向发展，只有严格执行安全约束才能有效的避免产生损失。

3.2 分层安全控制结构

根据系统论，管理控制行为中对某一层活动的强制执行定义了该层的行为规则，系统被视由社会系统和技术系统组成的分层结构，其中高层与低层相互作用，从而让系统达到安全动态平衡状态[11]。分层控制结构能够更好地明确系统各组件的权利和职责[12]，本文结合对外公布的事故调查报告，建立如图1所示的金矿爆炸事故的分层安全控制结构，并据此自下而上对安全约束没有被充分考虑或有效执行的原因逐层进行研究。通过分层安全控制结构能够更加直观地捋清各部门在事故中间的关系，明确各自的安全责任，能更有效地预防事故在未来发生。

图1 分层安全控制结构图

3.3 过程模型分析

3.3.1 物理过程分析

图2中对金矿爆炸事故物理层面安全需求和控制行为、故障和不恰当的控制进行了阐述[13]，施工作业过程中的两次违规动火作业是导致事故发生的直接导火索，动火过程中产生的高温熔渣掉入井筒后与违规存放的炸药及雷管发生反应，环境中存在的数量巨大且存放混乱的雷管及爆炸品为爆炸提供了原料和条件。物理过程分析展示了导致事故发生的直接行为动作以及外部环境中存在的问题。

图2 物理过程分析

3.3.2 基层操作分析

这场事故牵涉多个企业，暴露出施工外包行业的混乱现状，需要按照所属组织分别进行讨论，从安全需求和约束、环境和行为塑造因素、错误的决策和不恰当的控制行为、不正确的控制算法、心智模型缺陷、合作与反馈缺陷等多方面对所涉及的基层操作进行分析[14]。W公司将施工工程分别承包给Q工程公司和X工程公司，但是两家公司都未执行相应的安全约束，Q公司对向W公司的外派项目部管理失察，致使出现长期在回风井中混存混放易燃易爆物品的情况，从心智模型角度是缺少对安全生产重要性的充分认识。X工程公司在不具备施工资质的情况下承揽机电设备安装工程，伪造动火作业证进行动火作业。因为施工公司间并未进行有效的沟通协调，两家公司的错误决策及不恰当控制行为产生累加效应，最终直接导致事故发生。此外，B民爆公司在未核查对方是否有运输资质的情况下向D爆破公司提供危险物品运输车辆，使其有非法参与运输活动的条件，A民爆公司在没有核查W公司是否具备购买资质的前提下向其出售爆炸品，这些为危险因素累积提供了外部条件。Z矿业公司和K监理公司没有尽到应有的监督管理义务，没有从外部对工程进行监管。具体的操作分析如图3所示。

图3 基层操作分析

3.3.3 外部监管分析

政府对于企业的监管机制应当起到监督企业进行安全生产，及时了解企业的生产现状，发现企业存在的问题隐患并督促其进行整改的作用[15]。如图4所示，公安局应当依法对民用爆炸物品的购买使用进行审批，对爆炸物品的流向进行监督管理，但是在实际工作中，公安局并没有履行应有的监管职责，同时它的上级部门也没有起到应有的监督指导作用，对于民用爆炸品的安全监管失职失察。应急管理局对于金矿混乱的外包施工单位没有进行严格的监督检查，工业和信息化局以及交通运输局对于民用爆炸物品的销售和运输没有尽到相应的监管职责。事故发生后，公安局和应急管理局也没有按照规定向上级部门进行汇报反馈，任由现场采取错误救援操作导致二次爆炸发生，致使事故影响进一步扩大。

图4 外部监管分析

3.3.4 动态过程视角

基于此次金矿爆炸事故建立的系统是一个动态变化的系统，受到系统所处环境及人员行为的影响。将施工工程外包并不意味着可以放手不管，同样需要依法依规对工程进行审查。但从实际反馈来看整个系统的监管与反馈机制处于双重失效状态，如图5所示，失去动态反馈的系统无法调节自身运行，会逐渐趋于混乱失衡状态。这起事故暴露出企业和政府缺少对自己所扮演的角色和所承担的责任的认识，没有根据自身的安全需求与约束建立相应的安全控制结构，产生了一系列的错误决策和不恰当的控制行为，为事故的发生埋下了隐患。在购买运输民用爆炸物品的过程中，如果其中任意一环起到应有的监管职责，履行自己的责任，事故发生的几率将会大大降低。现场作业人员因未进行安全教育培训，缺乏对环境中的危险因素的认识，成为导致爆炸的直接导火索。如果继续维持现状不加以改进，即使侥幸没有发生本次事故，也必定会发生其他恶性事故。

图5 双重失效状态

4 结论

(1) 通过梳理事故的近因事件链，违规动火作业导致的爆炸只是事故发生的偶然因素，监管与反馈的双重失效导致整个系统失去动态调整，长期存在的重大隐患以及相应安全约束的缺失、管理层面的不作为以及多个环节的违法违规行为是导致事故发生的必然原因。

(2) 基于STAMP模型对该金矿事故进行了分析，找到了物理过程、基层操作、外部监管和动态过程中存在的问题，各个环节之间有着错综复杂的联系，不同单位之间相互交互影响和协调配合也是推动事故发展的重要因素。

(3) 施工方、监理方以及承包方对项目管理均存在违规行为，具体表现为安全控制结构中共有 18 个组织存在控制错误，层层效应相互叠加，错误决策与不恰当的控制动作成为导致事故发生的主要原因。

(4) 监管部门对于民用爆炸品的售卖运输等环节疏于监管，对企业的日常工作没有进行及时的监督检查，遇到事故后擅自隐瞒不上报，是事故发生及影响恶化的背后推手，安全教育培训缺失也是事故发生的重要诱因。

(5) 根据官方公布的事故调查结果，事故发生的主要原因是企业井下违规混存导爆管雷管、导爆索和炸药，井口违规动火作业，民用爆炸物品管理、建设项目外包管理混乱，涉事企业落实安全生产主体责任缺失；相关部门落实安全监管责任、落实属地管理责任不到位[16]。这与本文分析得出的结果基本一致，对防范同类事故的发生有帮助。