基于Bowtie模型的超化矿“4.11”透水事故分析

摘要：在煤炭开采行业快速发展的同时，也伴随安全风险。本文通过构建Bontie模型，以超化矿<4·11”透水事故为案例，从事故发生前、发生后不同阶段分析相应阶段事故发生原因，并提出预防和应对措施。众所周知煤炭资源在我国占有重要地位用尤其是北方地区开煤炭资源被广泛用于电能、热能和水能等领域曲煤炭需求量增大部分煤矿在开采中事故频发如瓦斯泄漏、矿山塌方、煤矿出水等#引发事故的原因多种多样用如管理存有漏洞、重视程度不够以及监督检查不到位等用必须高度重视开采或者监管等环节的安全工作改变事故频发现状实现煤炭安全开采煤矿作业面处于地下深部除了富含煤炭资源也是下渗地表水和地下水汇集地在开采中会由于多种原因导致水流进入矿内开当流入的水流总量超出矿井随之而来的灾害便是有毒气体泄露后果极具破坏力开不但影响矿井正常运转而且会带来重大人员伤亡用具体表现为：①冲击巷道#矿井内巨大的纵向高度导致汹涌的水流在一泻而下时产生极大压力开严重冲击巷道内壁田造成巨大破坏用②破坏生产设备井内遍布的排水、通风和运输线缆在泡水后绝缘能力变弱可能严重导致生产各环节运转失效造成开采单位严重的财产损失③危及生命安全用渗水导致H₂S、CH等有毒气体泄露开对矿内环境造成严重破坏导致生存环境愈发艰难严重威胁井内人员安全用2004年4月11日4点班河南某煤炭工业集团超化矿21051号上副巷建筑施工者正在沿水帮距底板约1.8m处钻进时开在距离钻孔底0.7～0.8m处钻孔会溢水开于是清水便沿钻杆呈线状流出开工作人员及时停止钻孔并立即同跟班管理员汇报该管理员检查水况后立即在16点32分同矿内调度室汇报随后把溢水情况立即汇报给有关管理部门用17点20分左右矿副总工程师等人下井调查土壤条件19点20分发生突水事故下井调查土壤状况的人员和现场作业人员共计十二人全部被困用本案中的矿内有关人员因为对小煤窑的考察工作不够认真开轻信了小煤窑提供的情况导致掌握的信息不真实用在21051煤矿的机械化开采工作面建设过程中和上副巷发掘中超化矿曾多次对小煤窑实施考查开但仅是现场观察和询问没有进行井下实际研究用当发现问题时开调查发现该小矿的作业面已经进入21051工作面用而关于该小矿井的考察信息掌握在个别专家手中没有由有关单位集中探讨致使21051上副巷以虚假的调查消息为基础开不断向前发掘开没有准确探钻甚至出现了小窑从老空区出流用2Bowtie方法简介及其构建方法Bowtie分析法(也称为“蝴蝶结分析法”)是基于“三角模型”以蝴蝶结的角度最初做出风险划分Bontie方法通常用于风险评估、风险管理措施和事故统计分析的研究中可以有效说明某些方面的现象也便于人们了解风险管理体系和管理措施系统等用而由于其外形与蝴蝶结相似开因此也叫做蝴蝶结分析法而这种方式也叫关联图分析法用图1为模型图事故前的预防措施事故后的预防措施事故症候不事故前的预防措施事故后的预防措施事故症候不事故后果事故原因①通过认识并识别需要具体分析的事故事件或危险事件将其定义为该模型内的顶级事件用②分析发生顶级事件的起因(危险源),并将其在蝴蝶结图左侧的各个源头因素与顶事件之间进行线性③分析发生顶级事件与危险源的内在关联，提出预防性方案或控制措施(主动性),识别可能造成主动预防控制解决措施无效的升级因素，找到控制这类风④在整个模型图的右侧，识别顶级事故事件可能导致的潜在后果，并用直线连接。分析顶级事件与各类后果的内在关联性，制订相应的减缓或控制措施(被动性),列入连接顶级事件与潜在后果之间(1-31。第一步，将透水事故确定为进行着重分析的风险①风险意识薄弱。煤炭开采计划阶段没有正确的忧患意识，准备开采阶段的探测工作不到位，未做到未将这一发现列为重点关注事项，未得到管理人员和施工人员重视。②地质分析失误。地质人员在对地下情况分析后得出矿内作业面与老窑积水区域相距甚远的结论，不存在渗水隐患。在这一分析报告基础上执行作业推进，未做防涝保护措施，导致水患发生时缺乏抵御能③监管工作不到位。监管部门对超化矿的巡查监督工作严重低于规章要求频数。年度计划巡山工作是最低四次，但是直到矿山灾难发生，仅在全国两会期间巡视一次，巡视工作严重不到位，未做到对事发矿山周全的监管督查。④生产流程不规范。市场对煤炭资源的大量需求，导致煤炭市场火热。大量的煤炭市场需求导致煤矿急于缩短开采时长，没有制定标准考核制度，开采工作不严谨，发生问题不及时整改。工程实施和验收流程严重不合格。多是文化水平低下的农民工。一方面，他们未接受系统的煤炭资源安全开采培训，对相关法律法规不熟悉，对施工规章制度理解能力差，对一些危害、危险源的辨识能力差，并且直接体现在安全生产过程中；另一方面，一线工作人员没有自我约束力，长期自由散漫，自律意识较差41。第三步，找出有效的预防性控制措施。①完善风险评估体系。组建由地质、水文、采矿和安全等多领域专家组成的分析团队，进行跨学科综合分析。定期更新地质模型，结合最新数据和研究成果，确保地质分析的准确性和时效性。进行矿区地质结构、水文条件调查和评估。引入先进的风险评估技术，如地震勘探、电磁法和重力法等，提高风险评估的准确性和时效性。定期进行专业培训和知识更新，提升团队成员的专业技能和判断能力。同时，加强与外部专家合作，定期邀请专家进行现场指导和培训。②实施严格的安全生产管理。制定和更新生产操作规程，确保所有操作都有据可依，符合国家和行业的安全标准。强化对特殊作业(如爆破、支护、通风等)的流程规范，确保作业安全。定期组织矿工进行安全知识和操作规程培训，特别强调透水风险识别与应对。通过事故案例分析，增强员工的安全意识和风险防范意识。落实安全生产责任制，明确各级管理人员和员工的安全职责。建立安全巡查制度，及时发现和处理安全隐患。设立生产流程监督岗位，对生产过程进行实时监控，纠正不规范操作。引入第三方审计，定期对生产流程进行外部审查，确保流程的规范性和安全性。③优化排水和防渗措施。考虑未来矿山开发的扩展需求，预留排水系统升级空间。根据地质分析结果，对现有排水系统进行全面检查和升级，确保能够应对突发的大量涌水。选用高效、节能的排水泵，如潜水泵、离心泵等，根据需要调整泵型和数量。配备应急排水设备，如移动式排水泵。定期进行排水系统维护，确保其处于最佳工作状态。采用先进的防渗技术，如注浆加固、防水帷幕等，防止地下水侵入矿井。优化排水管道设计，如采用抗腐蚀、耐磨损的管道材料，减少管道维护频率。④建立信息共享和沟通机制。加强与政府部门、行业协会的信息沟通，及时获取行业动态。定期向员工通报安全状况，增强团队的安全意识和凝聚力。建立正向的安全激励机制，鼓励员工主动报告安全隐患和不规范操作。⑤制定并演练应急预案。明确应急组织结构，包括应急指挥部、现场指挥部和救援小组等。确定应急响应的启动条件、程序和责任分配，制定详细的透水事故应急预案，包括紧急疏散、救援流程和物资储备等。确定应急物资的储备与分配，确保救援设备、防护装备和通信设备等充足可用。定期组织应急演练，检验预案的有效性，提高员工的应急反应能力和团队协作能力。建立应急物资仓库，确保必要的救援物资、医疗设备和药品储备。与外部救援机构建立联系，确保在需要时能迅速获取外部援助。制定事故后的恢复和重建计划，包括生产恢复、环境修复和员工心理辅导等。建立事故调查机第四步，对煤矿安全基础管理提出控制措施。开采工作面应当有专门人员、设备探放水，并制定探放水方案；做好井上、井下对照，并开展防治水知识技术培训，制定应对措施并线上组织演练，提升矿山治理水科技管理水平。做好对矿井人员的安全培训教育工作，特别要做好对矿井从业人员的防治洪水等知识学习，增强安全素养和安全意识。深入开展安全预警教育，强化安全与质量、安全与经济发展的联系，让矿井从业人员切实了解洪涝灾害预防重要意义，进一步增强洪涝灾害预防能力。加大对煤矿安全培训项目、从业人员持证上岗的执法检查力度。第五步，煤矿透水事件可能对巷道、矿内设备、生产人员和空气等造成不同的恶劣影响。针对不同后①启动排水系统，使用潜水泵、排水管等设备，迅速排除巷道积水。调整排水策略，确保排水效率，防止二次灾害，如排水引发的地面塌陷。对受损巷道进行临时加固，如使用木支架、喷射混凝土等，防止巷道坍塌。对巷道进行检查，评估结构安全，必要时进行永久性修复。在巷道结构和设备修复后，进行全面的安全评估，确保所有安全标准得到满足。在确保安全的前提下，逐步恢复巷道的正常使用。②在确保人员安全的前提下，尽快切断受影响区域的电源，防止电气设备短路或触电事故。对重要设备进行隔离，如使用防水布覆盖，减少水灾对设备的直迅速组织人员将其移至高处或安全地带。使用矿车、吊车等工具将大型设备尽可能移至未受影响区域。使用水位监测设备实时监测水位变化，为设备保护决策提供数据支持。控制水位上升速度，通过紧急排水措施，减轻水灾对设备的影响。对于无法移动的大型设备，如输送带、支架、采煤机等，使用防水材料进行包裹，减少水的侵蚀。对于精密电子设备，使用密封箱或防水套，保护内部电路。对于已经受到水灾影响的设备，迅速组织专业人员进行检查和初步维修，避免进一步损坏。③立即启动煤矿水患应急响应预案，组织应急救援队伍，迅速开展救援。通知所有人员，包括被困矿工、救援人员和医疗团队等，确保信息的快速传递。在可能的情况下，建立或维护生命通道，确保被困矿工能够获得空气、食物、水和医疗支持。使用钻孔技术，为被困矿工提供通信和物资输送通道。根据被困矿工位置和状况，制定救援方案，使用专业救援设备进行安全救援。在救援过程中，确保救援人员安全，避免救援行动引发新的风险。④根据透水情况，调整通风系统，确保空气流通，防止有害气体积聚。使用备用通风设备，如便携式通风机，增加局部通风量，改善空气质量。使用便携式气体检测仪，持续监测透水区域的瓦斯、二氧化碳和氧气等气体浓度。根据监测结果，采取措施控制气体浓度，如使用气体排放设备、增加新鲜空气输入等。对于积聚的有害气体，使用专用排放设备，如瓦斯排放钻孔、通风管道等，将其安全排出。在气体排放过程中，注意安全，防止爆炸、中毒等次生灾害发生。增加矿井新鲜空气输入量，通过调整主通风机风量，引入更多新鲜空气，稀释有害气体。在可能的情况下，使用临时通风管道将新鲜空气直接输送到受透水影响的区域。为所有现场工作人员提供呼吸保护设备，如防毒面具、呼吸器等，确保人员安全。对于被困矿工，通过生命通道提供呼吸设备和新鲜空气，保障其安全。现场配备