基于改进HFACS-MI模型的煤矿透水事故致因分析.pdf

第27卷第3期 2020年 5月 Vo l . 27 No . 3 Ma y 2020 安全与环境工程 Sa fet y a n d En v ir o n men t a l En g in eer in g 文章编号1671-1556202003-0178-07 基于改进HFACS-MI模型的煤矿透水事故致因分析 沈中护，曾旺S王瑞强1,越云胆 1.中国地质大学武汉工程学院，湖北武汉430074；2.中国冶金地质总局 中南地质勘察院，湖北武汉430081 摘要为系统研究导致煤矿透水事故的影响因素，以100起典型煤矿透水事故案例为样本，归纳整理出煤矿透 水事故的直接原因和间接原因，并基于改进的人因分析与分类系统H FACS-MI模型，结合煤矿透水事故特征，在 修正和补充人为因素的基础上构建了基于改进HFAC致因分析;改进的人因分析与分类系统HFACS-MI模型；卡方检验;让步比 中图分类号X936 文献标识码A DOI1 0.13578/j. c n k i. issn . 1671-1556. 2020. 03. 025 Ca use Ana lysis o f Wa t er Inrush Accident s in Co a l Mines Ba sed o n Impro ved HFACS-MI Mo del SHEN Zh o n g q in1 ,ZENG Wa n g2 ,WANG Ruiq ia n g1 ,ZHAO Yun sh en g1 1. Fac ul t y o f En gin eer in g 9Chin a Un iver sit y o f Geo sc ien c es Wuhan 9Wuhan 430074 ; 2. Cen t r al So ut h Bur eau o f Chin a Met al l ur gic al Geo l o gy Bur eau ,Wuhan 4300819Chin a Abst ra ct In o r d er t o st ud y t h e in fl uen t ia l fa c t o r s o f w a t er in r ush a c c id en t s in c o a l min es sy st ema t ic a l l y, t h is pa per sums up t h e d ir ec t a n d in d ir ec t a c c id en t c a uses ba sed o n t h e a n a l y sis o f 100 t y pic a l w a t er in r ush a c c i d en t s in c o a l min es. On t h e ba sis o f impr o v ed h uma n fa c t o r a n a l y sis a n d c l a ssific a t io n sy st em in min in g in d ust r y HFACS-MI a n d t h e fea t ur es o f t h ese a c c id en t s,t h e pa per a men d s a n d a d d s h uma n fa c t o r s t o es t a bl ish a c a use sy st em fo r w a t er in r ush a c c id en t s in c o a l min es・ Th en w it h t h e Ch i-sq ua r ed t est r esul t a n d t h e o d d s r a t io 9 t h e pa per a n a l y zes t h e in t r in sic c a usa t io n bet w een a l l l ev el s a n d t h e r ea so n s o f un sa fe beh a v io r s. Th e r esul t s sh o w t h a t t h e un sa fe beh a v io r is t h e ma in c a use o f t h e w a t er in r ush a c c id en t s in w h ic h t h e d ec isio n -ma k in g er r o r s, c o g n it iv e er r o r s a n d h a bit ua l v io l a t io n s a r e q uit e c o mmo n , po o r in d iv id ua l r ea d i n ess a n d men t a l st a t e a r e t h e mo st d ir ec t c a uses o un sa fe beh a v io r s. Th e d eep c a use is l a c k o f a d eq ua t e r eg ul a t o r y o v er sig h t , w h ic h ma k es t h e o r g a n iza t io n a l a t mo sph er e l ig h t er a n d l o o ph o l es in o r g a n iza t io n a l pr o c ess,a n d c o n t r ibut es t o t h e un sa fe l ea d er sh ip beh a v io r , c r ea t in g t h e pr ec o n d it io n s fo r t h e beg in n in g o f un sa fe beh a v io r . Key wo rds w a t er in r ush a c c id en t in c o a l min e； c a use a n a l y sis； impr o v ed HFACS-MI mo d el； Ch i-sq ua r ed t est；o d d s r a t io 煤炭是我国的主要能源。据统计，我国受水害 国也是煤矿透水事故多发的国家。所谓透水是指矿 威胁的煤炭储量占已探明煤炭储量的27,因此我 井在建设或生产过程中，地面水或者地下水通过裂 收稿日期2019-11-25 修回日期2020-06-04 基金项目国家安全监管总局安全生产重特大事故防治关键技术科技项目h ubei002-2017AQ 作者简介沈中芹1996,女，硕士研究生，主要研究方向为系统安全理论与应用、安全科学与工程。E-ma il 1220545290q q .c o m 第3期沈中芹等基于改进HFAC郭彦华卬总结了我国老空水水害事 故的特点，并指出老空水水害致灾性强的主要原因 是矿井水文地质条件的复杂性和安全管理失误。 上述研究大都是对煤矿透水事故类型的总结或 对某煤矿具体透水事故类型的致因分析,而深入、系 统地分析煤矿透水事故发生的各层原因的研究未见 报道。据统计，在导致我国重大煤矿事故的直接原 因中人因所占的比例高达90以上⑷。因此，本文 基于前人冏提出的改进HFAC通过对充水水源分析可知，老空 水引起的煤矿透水事故频次较高（所占比例为 61）,主要是因为老空水隐蔽性高，不易发现；由发 生煤矿透水事故的单位性质统计可知，煤矿透水事 故多发生在生产技术相对落后、不重视安全管理、缺 乏监督管理的乡镇煤矿企业。 本文对100起典型煤矿透水事故的直接原因和 间接原因进行了统计分析，见图2和图3。 由图2和图3可见，导致煤矿透水事故的直接 原因主要有越界开采、非法开采（乱采乱挖）、防水设 施不符合规范、水文地质资料不清、违章，其所占的 比例达89,其中违章所占的比例最大，为32；导 180 第27卷 直接原因 ]越界开釆 I非法开釆乱釆乱挖 □防水设施不符合规范 I水文地质资料不清 违章 间接原因 二违反釆矿设计釆矿 |破坏防水设施 _____I I I I I I I 0 5 10 15 20 25 30 35 事故起数/起 图2 100起典型煤矿透水事故的直接原因统计 Fig . 2 Dir ec t c a use st a t ist ic s o f t h e 100 t y pic a l w a t er - r el a t ed h a za r d s in c o a l min es [无作业安全规程 i无方案施工 ] i安全监督检査不到位 ] I思想麻痹 ] I违反探放水原则 ] I安全教育培训不够 ] I未进行隐患排查 ] I法律意识淡薄 □防治水责任落实不到位 -----1 I I I I I I I I 0 5 10 15 20 25 30 35 40 事故起数/起 图3 100起典型煤矿透水事故的间接原因统计 Fig . 3 In d ir ec t c a use st a t ist ic s o t h e 100 t y pic a l w a t er - r el a t ed h a za r d s in c o a l min es 致煤矿透水事故的间接原因中，安全监督检查不到 位和思想麻痹是最主要的原因，两者所占的比例高 达 51。 2基于改进HFACS-MI模型的矿山 透水事故致因体系构建 2.1 HFACS-MI模型简介 人因分析与分类系统Huma n Fa c t o r s An a l y sis a n d Cl a ssific a t io n Sy st em, HFACS是 2001 年 Wieg ma n n等口口基于瑞士奶酪模型提出的。该系统 从组织影响、不安全的领导行为、不安全行为的前提 条件和不安全行为4个层级对人的失误原因进行了 详细分解。Pa t t e r so n等曲在研究澳大利亚508起 煤矿事故状况时，结合煤矿事故实际对HFACS模 型进行了修订，并增加了影响人的不安全行为的外 部因素，据此形成了煤矿行业事故原因分析的 HFACS-MI模型；柳茹林等⑷对HFACS-MI模型 中的外部因素从管理、政治、经济三个方面进行了详 细阐述，提出了改进的HFACS-MI模型。改进的 HFACS-MI模型将由人的失误导致事故的原因分 为5个层级，其中层级2〜5的内容和表现形式已被 广泛认可“⑷，层级1为改进的外部因素及其相关 内容,详见图4。 图4 改进的HFACS-MI模型 Fig . 4 Impr o v ed HFACS-MI mo d el 注虚线内的内容为原HFACS模型。 2.2基于改进HFACS-MI模型的煤矿透水事故致 因体系建立 本文将发生煤矿透水事故的原因归类到改进 HFACS-MI模型的致因类别中，即在原模型的基础 上，根据煤矿透水事故的特点，识别出各致因类别在 煤矿透水事故中的具体表现形式，建立了适用于煤矿 透水事故致因分析的改进HFAC在不 安全行为的前提条件中,操作者不达标的个体状态所 占的比例较高5 组织文化氛围未形成，如企业注重效益第一原则及短 期内安全氛围难以形成。这些问题加剧了煤矿产业 发展形势的复杂性与艰巨性，从而影响了整个行业生 产组织氛围。 2 经济因素。近年来煤炭行业经济下行压力 加大，其资产负债率居高不下,加之各种清洁能源发 展迅猛，北煤南运的高昂运输成本、煤炭进口数量的 攀增等，导致我国煤炭产量过剩，煤炭企业盈利不 佳。一些煤矿企业只得通过裁员和压缩安全投入等 方式维系生产，致使生产设备和安全防护设施欠缺， 严重影响了安全生产资源的管理分配。 3管理因素。管理因素中的监管机构执行不 力主要影响组织过程和组织氛围。通过对100起典 型煤矿透水事故致因的分析发现，地方监管部门履 职不到位、疏于对企业水害隐患的排查和整改落实 常常是导致煤矿透水事故发生的深层原因。例如 2005年8月7日广东大兴煤矿发生了 121人死亡 的特大透水事故，主要原因就是当地煤矿监管部门 监管不力，放任、支持证照不全的大兴煤矿长期进行 非法生产,从而埋下了安全隐患。 3. 3. 2 组织影响 组织层级的安全氛围会影响员工在煤炭生产过 程中遵守劳动纪律时的自觉性和自我应对煤矿突发 透水事故的技巧性。组织层级的影响具有间接性和 隐性特征，因此常被安全人员所忽视。由图7可见， 资源管理不当会使监督不到位和运行计划不恰当的 可能性分别增大5. 2倍OR 5. 20和3. 6倍 OR 3.60,主要表现为防治水机构、人员和设备 不足;组织氛围缺失会使监管不到位和没有纠正问 题的可能性分别增大5. 1倍OR 5. 10和9. 2倍 OR 9.20,主要表现为企业只注重生产效益，管 理人员在指挥生产中容易忽视安全工作；组织过程 漏洞会使没有纠正问题和监督违规的可能性分别增 大 4.1 倍OR 4. 10和 5. 1 倍07 5. 10,主要 表现为在生产过程中，水害预测预报和水患排查治 理等制度落实不到位等。例如2016年“4 25”铜川 市耀州区照金煤矿发生11人死亡的透水事故，原因 之一就是企业安全生产意识不强，缺乏健全的防治 水责任体系，未认真落实探放水制度等。 3.3.3 不安全的领导行为 由图7可见，监督不到位和监督违规均会显著 影响工人的精神状态，而监督违规还会影响井下的 作业环境。主要是因为煤矿企业管理者的安全意识 淡薄及责任意识低、对井下人员的违规行为视而不 见、企业的安全生产培训流于形式、允许工人冒险蛮 干等会引起工人的侥幸、懈怠等不利精神状态以及 井下工作环境的混乱无序，将会导致职工安全意识 淡薄、安全技能不足、自救能力弱，并会影响作业人 员在井下的安全开采技术和对生产设备的操作熟练 程度。例如2010年山西王家岭煤矿“3 28”透水事 故，其主要原因是为了赶工期、赶进度，当班领导安 184 第27卷 排了 14个掘进队同时作业，使作业面的作业人员过 度集中，加之领导干部带班制度未落实、施工安全措 施不到位、隐患排查治理不力、多次发现巷道积水后 并未采取有效措施来消除隐患，从而导致事故的发 生。 3.3.4不安全行为的前提条件 由图7可见,不安全行为的前提条件中工人精神 状态和准备状态不佳是导致其出现差错的主要原因。 主要是因为井下作业人员无法及时获取准确、全面的 安全信息，对井下环境安全状况判断不清，且长时间 在复杂、狭小和封闭的井下环境中重复操作,极易导 致疲劳、厌倦、麻痹及警惕性低等不利精神状态的出 现，这些都容易使作业人员产生认知型差错、决策型 差错和违规行为。此外，个人准备状态不佳如休息 和安全培训教育不足、酗酒等可使技能型差错发生 的概率增大11倍。因此，作业人员良好的生理和心 理素质是在煤炭生产作业过程中拥有较强的承受能 力和遇到煤矿透水事故具有快速的紧急反应能力的 前提条件。 3. 3. 5 不安全行为 不安全行为包括失误和违规两类。由前述分析 可知，决策型失误、认知型失误和习惯性违规是不安 全行为中的3种主要表现形式。其中，决策型失误 主要包括由经验不足引起的对透水征兆判断不清、 紧急反应失误;认知型失误主要是由个人感觉与实 际情况的差异性所致,如由于井下光线昏暗、巷道潮 湿而未识别透水征兆等；习惯性违规包括经常性地 违章操作和违反劳动纪律，如违反探放水原则、非法 生产、越界开采等。 由上述煤矿透水事故致因的统计分析发现，人 的不安全行为与煤矿透水事故的发生有直接的关 系，因此对人的不安全行为的控制程度将直接影响 煤矿透水事故发生的概率。 4结论与建议 本文基于煤炭行业的特征，结合1990-2016年 间100起典型煤矿透水事故原因的统计分析,发现不 安全行为是造成煤矿透水事故的最主要原因,并基于 改进的人因分析与分类系统HFACS-MI模型，在修 正和补充人为因素的基础上构建了包括外部因素、组 织影响、不安全的领导行为、不安全行为的前提条件 和不安全行为5个致因层级的煤矿透水事故致因体 系,最后根据卡方检验和让步比对该致因体系中不同 致因层级间的因果关系进行了分析。结果表明在该 致因体系中，导致煤矿透水事故发生的最深层原因是 政府监管部门履职不到位,引起煤矿企业组织氛围缺 失和组织过程漏洞，从而对企业领导的行为产生了不 良影响。其中，监督违规和监督不到位可使员工产生 不利精神状态的可能性分别增大2. 6倍和3. 8倍，而 工人精神状态和准备状态不佳又是导致不安全行为 的最直接原因，最终引发煤矿透水事故的发生。将本 文构建的基于改进HFACS MI模型的煤矿透水事故 致因体系应用于煤炭生产实际中，验证其对煤矿透水 事故的预防管理和事故调查的有效性,将是下一步研 究的内容。 参考文献 [1] 武强，潘国营,管恩太，等.焦作矿区突水灾害研究综述[J].中国 地质灾害与防治学报，19954 44-49. 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