燃气管道安全事故统计分析*

盛威 张伟 赵挺生

（华中科技大学土木与水利工程学院，湖北武汉， 430074）

0 引言

天然气在极大地方便人们日常生活的同时，也造成了新的安全隐患。由于发生老化、腐蚀、受第三方破坏［1］等因素，可能造成燃气管道的破裂和燃气的泄漏，进而导致中毒、火灾甚至爆炸等安全事故，带来人员伤亡和经济损失。例如2021 年6 月13 日，十堰市某集贸市场的天然气中压钢管因严重腐蚀导致破裂，泄漏的天然气在密闭空间内聚集遇火星发生爆炸，造成26 死138 伤（其中37 人重伤），直接经济损失约5 395.41 万元。为预防燃气管道安全事故的发生，保障人员生命和财产安全，基于以往典型事故进行统计分析，总结出事故发生的规律和阶段性特征，具有重要的现实意义。

1 燃气管道事故统计与分析的研究现状

目前，国内诸多学者开展了对燃气管道安全事故的统计与分析。刘爱华等［2］对2012—2015 年共计3 927 起燃气事故进行了事故时间特征、地域特征、具体地点和事故原因的统计分析。国辉［3］对2003 年3 月至2008 年1 月期间我国天然气管道事故进行了初步统计和分析，探讨事故的原因及其对策，以促进城市天然气的安全运营。展宗红［4］将不同孔隙率土壤对天然气管道泄漏情况的影响作模拟对象，研究其扩散规律。杜艳等［5］通过对国内外天然气管道事故的统计数据进行分析和描述，提出了相应的事故原因和特点。狄彦［6］对美国、加拿大、欧洲等地区的燃气管道事故进行了对比研究，针对我国实际情况，指出当前管道事故管理存在的不足之处，并提出了我国管道事故管理机制的改进建议。王旭［7］通过对近年来国内外燃气管道事故数据的统计分析，为我国长输燃气管道的事故分析、事故诊断与预测提供了参考。梁永宽等［8］对国内近10 年公开报道的管道安全事故进行了统计，分析得出外部风险因素是引起事故的主要原因。然而，现有研究主要集中在表层因素的事故特性等方面的统计分析，对更深层次的管理因素和事故致因机理等方面的挖掘较为缺乏；此外，也未考虑到不同等级的燃气管道安全事故的差异性，对事故原因的分析过于浅显，提出的防范建议缺乏针对性。

因此，为进一步揭示燃气管道安全事故的特性和规律，现以2010—2022 年搜集整理的国内80 起附有详细调查报告的燃气管道安全事故为基础，深入分析不同等级事故的特性，构建事故致因演化路径，并提出更有针对性的预防措施和建议，为相关责任主体预防事故发生提供可靠依据。

2 燃气管道安全事故统计与分析

我国各省市应急管理局和安全管理网上公示的2010—2022 年期间的燃气管道安全事故80 起，附有详细调查报告的研究对象具有较好的代表性，可以为揭示天然气管道安全管理现状提供有效的参考。这80 起燃气管道安全事故共导致198 死512 伤，直接经济损失约为133 421 万元，平均每起事故的死亡人数为2.48 人，受伤人数为6.4 人，直接经济损失为1 667.76 万元，涉及的人员伤亡和财产损失较为严重。

2.1 事故的时间特性

由于所涉及的燃气管道安全事故数量较为有限，不具备完全的统计性，无法根据事故发生年份和月份进行趋势分析。但可以通过对事故发生时间段进行统计分析，确定事故发生的高发时段，从而为预防事故的发生提供参考依据。

发生时间段统计燃气管道安全事故的结果如图1 所示，事故发生数量最多的时间段是10：00—16：00。这一现象可能与该时段接近上下班时间有关，因作业人员的注意力分散导致操作失误。其中，8：00—10：00 和14：00—16：00 往往是作业高峰期，作业人数较多，因此事故发生的可能性也相对较高。12：00—14：00 一般为休息时间，但该时间段发生的事故数量并不少，主要原因是建设工程的施工往往容易出现超时作业的现象，作业人员注意力不集中，进而导致事故的发生。此外，在6：00—8：00 和18：00—20：00 等非常规作业期间发生的事故数量相对较少。总的来说，在施工现场安全管理时应充分认识到不同时段存在的安全隐患，并针对相应时段采取必要的预防措施。

图1 事故的时间特性分布

为深入探究时间段对燃气管道安全事故发生的影响，将一天的时间划分为上午（7：00—12：00）、下午（12：00—18：00）、晚上（18：00—0：00）、夜间（0：00—7：00）4个时间区段，并据此对数据进行统计分析可知，上午、下午、晚上、夜间事故发生次数分别为25、35、10、10。这4 个时间区段内，白天发生事故概率要远高于晚上和夜间，尤其是下午事故发生事故概率最高，约为晚上或夜间发生概率的3 倍以上。因此，在生产安全监管中，应加强对白天特别是下午时段的安全监管工作，以减少安全事故的发生概率。

2.2 事故类型和事故等级的统计分析

燃气管道安全事故可分为爆炸、中毒窒息、火灾、灼烫以及第三方破坏等多种类型。在对80 起燃气管道安全事故进行分类统计时，发现爆炸事故所占比率达到30%，这是燃气自身易燃易爆的特点所决定的。其次，第三方破坏事故占比为29%，主要因为在我国的生产建设活动中，天然气工程之外的市政工程、工业项目在施工过程中未组织开展对地下管道的核查工作，盲目施工致使管道破损，但此类事故的破坏性一般较小。中毒窒息事故占比为15%，居于第三位，这是作业人员的安全防护不到位导致的。火灾、高处坠落、坍塌、触电、灼烫等事故相对较少，但也应给予充分重视，以防止这些事故发生造成人员伤亡和财产损失。事故类型和事故等级分布见图2。

图2 事故类型和事故等级分布

根据《生产安全事故报告和调查处理条例》的事故划分标准，在80 起事故中，一般事故有61 起，起数最多，占比为76%；较大事故有13 起，占比为16%；重大事故和特别重大事故均有3 起，占比均为4%。数据分析结果表明燃气管道安全事故的破坏性相对较小，一般不会引起大规模的人员伤亡事件。

由图2 可知，从事故类型来看，占比为24%的较大及以上燃气管道安全事故中，爆炸事故占该事故总数的53%，中毒窒息事故占26%。这表明绝大部分较大及以上事故为爆炸事故，因此爆炸事故不仅是发生频率最高的事故，也是破坏性最大的事故。在实践中需要针对爆炸事故加强管控措施。

2.3 事故致因

在对燃气管道事故的时间特性、类型和等级进行统计分析后，有必要对不同事故等级的致因进行深入探讨。将人员、机械、环境和管理（即人-机-环-管）视为导致燃气管道安全事故的一级致因，通过对其进行分解后得到多个二级致因。其中，人员子系统、设备子系统和环境子系统通常是事故的直接原因，而控制方法子系统则往往是事故的间接原因，如图3 所示。因事故的间接原因涉及的主体较多，难以进行统计分析，故采用概括总结的方法对间接原因进行分析，而对直接原因则进行统计分析，如表1所示。可见，H2（设备操作）、EQ3（破损裂缝）、EN2（可燃气体）在80 起事故中出现频率最高，表明这些因素需要重点考虑。

表1 燃气管道事故直接原因统计分布

图3 燃气管道安全事故致因模型

2.3.1 一般事故的事故致因统计分析

对于直接原因，从一级致因来看，H（人员子系统）是导致事故的主要因素，其次是EQ（设备子系统）和EN（环境子系统）。从二级致因来看，H2（设备操作）在61 起事故中呈现最高的频率，高达52%，表明一般事故的致因往往是作业人员未能严格遵守使用说明书和专项方案中的操作要求；其次是EQ3（破损裂缝），出现的频率为49%，这与人的设备操作不安全是相关联的；其他二级致因出现的频率相对较低。

对于间接原因，即控制方法子系统，对61 起事故的调查报告进行分析后发现，安全检查问题最为显著。很多事故中，责任主体未按照专项方案要求使用工具进行有效探查复核，也未让燃气供应单位进行监护，在未做好燃气管线保护措施的情况下违规开挖，擅自冒险作业，划穿燃气管道，导致事故发生。这些现象使得燃气管道的安全运行无法得到有效的保障。

2.3.2 较大及以上事故致因统计分析

对于直接原因，从一级致因来看，EN（环境子系统）是导致事故的主要因素，破坏性较大，这是燃气自身有毒且易燃易爆的特点决定的。从二级致因来看，EQ3（破损裂缝）在19 起事故中呈现出最高的频率，高达58%；其次是EN2（可燃气体），出现的频率达到53%，这与管道发生破损裂缝是相关联的；其他二级致因出现的频率相对较低。

对于间接原因，总结19 份较大及以上燃气管道安全事故的报告，发现隐患治理问题最为突出。在很多事故中，责任单位并未意识到事故段管道存在安全隐患，也没有采取任何保护措施，甚至从未对这些管道进行巡查。此外，在燃气管道安全监管方面，涉及高压金属燃气管道等特种设备的监管工作并未得到认真履行，包括住建部门和城管部门在内的监管职责承担方和市场监管部门也未按照法定程序执行监察职责。这些问题都给燃气管道的正常运行带来了重大的潜在风险。

为区分一般事故与较大及以上事故的致因差异，采用SPSS 26.0 软件对两者中的二级致因所占比例进行单样本卡方（2）检验，具体检验的结果见表2。

表2 单样本卡方检验结果

由表2 可知，H1（安全意识）、EQ1（连接故障）、EN1（有毒气体）具有显著性差异，说明一般事故和较大及以上燃气管道安全事故的致因是有差异的。由于目前我国相当一部分中小型企业员工文化水平偏低，在进行管道有关作业过程中的安全意识参差不齐，导致管道连接出现故障，个别未佩戴防护面罩的人员吸入泄漏的燃气后中毒窒息甚至死亡，从而造成一般事故的发生；相反，管道段在运行的过程中受到客观条件的影响发生不可逆的故障，则更大概率造成较大及以上事故的发生。除H1、EQ1、EN1外，H2（设备操作）、H3（安全防护）、EQ2（振动）、EQ3（破损裂缝）、EQ4（静电火花）、EN2（可燃气体）不具有显著性差异，表明这些因素在燃气管道不同安全等级控制上均需要充分重视。

2.3.3 燃气管道安全事故致因机理

拉斯韦尔［9］提出“5W”分析法，认为任何一个传播过程由5 个要素构成，人员（Who）、地点（Where）、时间（When）、内容（What）和原因（Why）。笔者采用“5W”分析法分析燃气管道安全事故的致因。

事故致因演化是一系列具有连锁效应的环节或要素相继触发最终引起风险事件的动作或过程［10］。为进一步描述事故致因各子系统之间的因果关系，引入结构解释模型（Interpretative Structural Modeling Method，ISM），依据时序关系和逻辑顺序，将燃气管道安全事故致因分为3 个层次，并指明致因之间的递接层次关系，构建事故致因演化路径，如图4 所示。

图4 燃气管道安全事故致因演化路径

（1）深层因素表现为安全管理制度的缺失，包括安全教育培训、安全检查不到位和隐患排查治理制度不完善等，管理制度风险将直接影响人员、机械和环境的状态，进而影响管道事故的发生进程。

（2）中层因素体现在作业环境变化、管理措施不当等，可能导致人的设备操作不安全，以及安全投入不足导致安全防护装备缺失。

（3）表层因素主要是安全防护装备缺失和未正确使用防护设备，可能导致中毒窒息、触电等事故，以及人的设备操作不安全导致管道破损进而导致火灾甚至爆炸事故。

由表1 统计结果可知，H2（设备操作）、EQ3（破损裂缝）、EN2（可燃气体）出现频率最高，得到需要重点监控的事故致因演化路径为：设备操作不安全→管道受第三方破坏→破损裂缝→可燃气体→爆炸、火灾。此外，最短事故致因演化路径有2 条：安全管理不到位→安全检查不到位→管道连接故障→爆炸等；安全管理不到位→安全投入不足→安全防护装备缺失→中毒窒息。

因此，建议有关单位加强安全管理和安全技术交底，加大安全投入资金，增强安全防护装备的完备性，并对人员进行更加全面的安全教育培训，加强安全监管和检查工作，从而有效预防和减少燃气管道事故的发生。

3 结论及建议

（1）在事故的时间特性方面，燃气管道安全事故的发生与时间段的相关性较高，一天中白天尤其是10：00—16：00 为事故的高发时段。在这些时段，有关燃气管道安全的责任主体应当加强监管力度，及时开展安全隐患排查和整改工作，以降低事故的发生概率。

（2）在事故类型和事故等级方面，燃气管道安全事故的类型较多，其中以爆炸事故和中毒窒息事故为主，分别占事故总数的30%和29%，应作为燃气管道安全管理的主要监控对象。结合事故等级分析，一般事故（76%）占比远高于较大及以上事故（24%）。在占比为24%的较大及以上事故中，爆炸事故占该事故总数的53%，说明爆炸事故还是破坏性最大的事故。因此，建议有关机构针对燃气管道爆炸事故多开展专项整治活动，积极推广新兴技术，如物联网和BIM 技术等，以提高燃气管道安全监控的效能和精度。

（3）在事故的直接原因方面，一般和较大及以上事故的一级致因存在差异，对于一般事故而言，主要一级致因是人因子系统（H），而对于较大及以上事故而言，主要一级致因则是环境子系统（EN），这表明燃气管道在受到环境影响时要比人的不安全行为造成的事故更为严重。此外，在二级致因中，H1（安全意识）、EQ1（连接故障）、EN1（有毒气体）在一般和较大及以上事故中存在显著性差异，这表明这些因素在不同安全等级的地区，应有所侧重，以更好地控制安全风险。

（4）在事故的间接原因方面，一般事故中的主要问题在于安全检查不到位（CM2），而较大及以上事故中主要问题在于隐患排查治理不完善（CM3）。因此，有必要加强相关责任主体对这些问题的重视和改进，同时监管部门和特种设备检验部门应联合治理，从多个方面和不同层次出发，以确保燃气管道的安全运行。

（5）在事故的致因机理方面，采用“5W”分析法提取燃气管道事故的风险因素，结合结构解释模型，构建事故致因演化路径，得到1 条需要重点监控和2条最短的风险演化路径，优先管控最短路径链上的事故致因，能够有效利用资源最大程度地预防事故发生，具有重要的现实意义。