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        基于事故樹(shù)的掘進(jìn)工作面頂板事故防控措施研究

        2022-01-04 06:45:00徐秀華
        能源與環(huán)境 2021年6期
        關(guān)鍵詞:支架防控作業(yè)

        徐秀華

        (福建船政交通職業(yè)學(xué)院 福建福州 350007)

        1 研究背景

        福建省煤礦均為低瓦斯礦井,水文地質(zhì)類型均為中等及以下,煤層不易自燃。近年來(lái),采取針對(duì)性的防控措施,“水害、瓦斯、火災(zāi)”三大災(zāi)害得到有效防控,頂板事故防控則成為制約福建煤礦安全的最主要工作,特別是自2020 年以來(lái),福建煤礦發(fā)生的3 起導(dǎo)致4 人死亡的生產(chǎn)安全事故均為頂板事故,必須引起足夠重視。通過(guò)掘進(jìn)工作面頂板事故樹(shù)[1]研究,系統(tǒng)探討煤礦炮掘工作面頂板事故防控措施。

        2 福建煤礦頂板事故特征與致因分析

        2.1 福建煤礦頂板事故特征分析

        福建省煤礦自2010 年至2021 年7 月共發(fā)生煤礦死亡事故37 起,死亡50 人,其中較大6 起,死亡19 人,沒(méi)有較大以上事故。6 起較大事故中頂板事故和水害事故各占一半,除1起水害事故死亡4 人外,其他5 起較大事故均死亡3 人;頂板事故共發(fā)生23 起,死亡32 人,占事故起數(shù)和死亡人數(shù)的比例分別為62.2%和46%;23 起頂板事故中,17 起發(fā)生在掘進(jìn)工作面,導(dǎo)致23 人死亡,占頂板事故起數(shù)和死亡人數(shù)的比例分別為73.9%和71.9%。分析2010 年來(lái)煤礦事故,掘進(jìn)工作面頂板事故存在以下特征:

        (1)頂板事故頻發(fā)多發(fā),其中以掘進(jìn)工作面發(fā)生頂板事故最為嚴(yán)重。

        (2)掘進(jìn)工作面頂板事故零敲碎打,但不容忽視。事故以一般事故為主,少有較大事故,得益于優(yōu)化采掘作業(yè)勞動(dòng)組織,沒(méi)有發(fā)生較大以上頂板事故。

        (3)掘進(jìn)工作面頂板事故極易發(fā)生在斷層等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育部位。

        福建煤礦頂板事故多發(fā)頻發(fā),且以掘進(jìn)工作面頂板事故為主,成為威脅礦工生命安全的主要風(fēng)險(xiǎn),故以掘進(jìn)工作面頂板事故為研究對(duì)象,通過(guò)事故樹(shù)分析,優(yōu)化掘進(jìn)工作面頂板事故管控措施。

        2.2 掘進(jìn)工作面頂板事故致因分析

        福建省煤礦巷道掘進(jìn)均采用炮掘工藝,機(jī)械化程度低下,導(dǎo)致頂板事故的原因多樣,給人一種“防不勝防”的感覺(jué)。掘進(jìn)工作面頂板事故包括兩種類型:一是片幫,二是頂板冒落。一旦擊中人體就會(huì)導(dǎo)致傷亡事故。

        導(dǎo)致片幫發(fā)生的直接原因主要有三個(gè):一是巷道兩幫巖塊松動(dòng)未及時(shí)清除;二是巷道兩幫無(wú)背板;三是巷道兩幫背板不實(shí)。

        頂板冒落傷人原因復(fù)雜多樣,按照人的因素和物的因素兩大方面進(jìn)行分析。

        (1)人的因素方面。主要包括違章作業(yè)、敲幫問(wèn)頂不正確。①違章作業(yè)。包括:工人進(jìn)入報(bào)廢巷道、放炮前沒(méi)有加固靠近掘進(jìn)迎頭的支架、沒(méi)有修復(fù)加固被放炮崩倒和松動(dòng)的支架、空頂距過(guò)大、沒(méi)及時(shí)敲幫問(wèn)頂、無(wú)支護(hù)作業(yè)、永久支護(hù)與工作面之間沒(méi)有設(shè)臨時(shí)支護(hù)、巷道維修不及時(shí)等。②敲幫問(wèn)頂不正確。包括工人經(jīng)驗(yàn)不足(站立位置不當(dāng)、使用不當(dāng)?shù)那猛诠ぞ撸┖退枷肼楸裕](méi)有徹底撬落可能掉落巖塊、沒(méi)有采取適當(dāng)措施、冒險(xiǎn)在浮巖下作業(yè))兩大方面。

        (2)物的因素方面。主要包括支護(hù)質(zhì)量低劣支護(hù)強(qiáng)度不夠和架棚時(shí)震動(dòng)冒落兩個(gè)方面。①支護(hù)質(zhì)量低劣。包括:棚距過(guò)大、架棚材料不符合要求、頂板沒(méi)接頂背實(shí)、棚子架的不牢固、架棚沒(méi)放入腿窩、支架間沒(méi)設(shè)撐木或拉桿。②架棚時(shí)震動(dòng)冒落。包括:沒(méi)發(fā)現(xiàn)頂板已松動(dòng)、棚子沒(méi)頂住松動(dòng)的頂板、敲打架棚。

        3 掘進(jìn)巷道頂板事故事故樹(shù)分析

        3.1 構(gòu)建事故樹(shù)分析圖

        根據(jù)頂板事故的致因分析結(jié)果,確定掘進(jìn)工作面頂板事故為事故樹(shù)的頂上事件,片幫或頂板冒落且擊中人體時(shí)導(dǎo)致事故發(fā)生[1]。據(jù)此列出掘進(jìn)巷道頂板事故事故樹(shù)各事件。

        (1)頂上事件。T—掘進(jìn)巷道頂板事故。

        (2)中間事件。A1—片幫,A2—頂板冒落,A3—違章作業(yè),A4—敲幫問(wèn)頂不正確,A5—支護(hù)質(zhì)量低劣,A6—架棚時(shí)震動(dòng)冒落,A7—工人經(jīng)驗(yàn)不足,A8—工人思想麻痹。

        (3)基本事件。X1—擊中人體;X2—巷道兩幫巖塊松動(dòng)未清除,X3—巷道兩幫無(wú)背板,X4—巷道兩幫背板不實(shí);X5—工人進(jìn)入報(bào)廢巷道,X6—放炮前沒(méi)有加固靠近掘進(jìn)迎頭的支架,X7—沒(méi)有修復(fù)加固被放炮崩倒和松動(dòng)的支架,X8—空頂距過(guò)大,X9—沒(méi)及時(shí)敲幫問(wèn)頂,X10—無(wú)支護(hù)作業(yè),X11—永久支護(hù)與工作面之間沒(méi)有設(shè)臨時(shí)支護(hù),X12—巷道維修不及時(shí);X13—使用不適當(dāng)?shù)那送诠ぞ撸琗14—站立位置不當(dāng),X15—冒險(xiǎn)在浮巖下作業(yè);X16—沒(méi)有徹底撬落可能掉落巖塊,X17—沒(méi)有采取適當(dāng)措施;X18—棚距過(guò)大,X19—架棚材料不符合要求,X20—頂板沒(méi)接頂背實(shí),X21—棚子架的不牢固,X22—架棚沒(méi)放入腿窩,X23—支架間沒(méi)設(shè)撐木或拉桿;X24—沒(méi)發(fā)現(xiàn)頂板已松動(dòng),X25—棚子沒(méi)頂住松動(dòng)的頂板,X26—敲打架棚。

        構(gòu)建事故樹(shù)分析如圖1。

        圖1 事故樹(shù)分析圖

        3.2 事故樹(shù)定性分析

        (1)求解最小割集。由最小割(徑)集個(gè)數(shù)判定式可知,該事故樹(shù)的最小徑集多于最小割集數(shù),所以從最小割集著手分析較為方便。

        將各基本事件帶入式(1),分解可求得18 個(gè)最小割集:

        由此可見(jiàn),掘進(jìn)巷道發(fā)生頂板事故的可能途經(jīng)有18 條,這些在有的事故案例已出現(xiàn),有的雖然還沒(méi)有典型案例發(fā)生,但同樣潛伏著某個(gè)時(shí)刻發(fā)生的危險(xiǎn)。潛在的因素同樣要引起足夠的重視,絕不能以血的代價(jià)來(lái)補(bǔ)充。

        (2)結(jié)構(gòu)重要度分析。由結(jié)構(gòu)重要度公式:

        得各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度排序如下:

        由圖1 可見(jiàn),導(dǎo)致頂上事件(掘進(jìn)巷道頂板事故)發(fā)生的初始原因(基本事件)有26 個(gè),這些基本事件在實(shí)際工作中要嚴(yán)加管控,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)(即掘進(jìn)過(guò)程出現(xiàn)頂板事故隱患),要立即消除(隱患治理)。

        從最小割集的分布及各基本事件結(jié)構(gòu)重要度的大小可以看出,導(dǎo)致掘進(jìn)巷道頂板事故的最主要原因是違章作業(yè)和支護(hù)質(zhì)量低,其次是敲幫問(wèn)頂不正確和片幫。

        3.3 防控措施分析

        (1)嚴(yán)禁違章作業(yè)。要加強(qiáng)安全教育,提高采掘作業(yè)工人安全意識(shí)和安全能力,所有作業(yè)人員都要自覺(jué)嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程和其它有關(guān)安全生產(chǎn)的規(guī)定。如掘進(jìn)工作面到永久支護(hù)之間,應(yīng)設(shè)臨時(shí)支護(hù)。嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)程的規(guī)定,設(shè)置永久支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)。

        放炮前,要加固靠近工作面的支架,必須從外向里逐架先行修復(fù)放炮崩倒、損毀的支架,方可進(jìn)入工作面進(jìn)行作業(yè)。

        每次放炮后,要先敲幫問(wèn)頂,處理好浮矸后,方可進(jìn)入工作面。井下嚴(yán)禁人員隨意進(jìn)入已報(bào)廢巷道;在松軟的煤、巖層或流沙性的地層中掘進(jìn)時(shí),應(yīng)采用前探支架或其它有效的防護(hù)措施。

        (2)確保支護(hù)質(zhì)量。支護(hù)絕不能流于形式。為防止冒頂,要確保支護(hù)質(zhì)量,如支護(hù)時(shí),不得為圖省事而不開(kāi)鑿?fù)雀C,嚴(yán)禁把棚腿置于浮矸或底板上;用于支護(hù)的材料應(yīng)滿足要求;支架之間要設(shè)撐木拉桿,以加固支架;頂板與支架之間應(yīng)接頂背實(shí)。

        (3)做好敲幫問(wèn)頂。敲幫問(wèn)頂是發(fā)現(xiàn)松動(dòng)巖石,并及時(shí)給予處理的極其有效且簡(jiǎn)單易行的方法。然而,在事故案例中卻發(fā)現(xiàn)許多敲幫問(wèn)頂不正確,而直接引起的傷亡事故。

        在敲幫問(wèn)頂時(shí),應(yīng)使用適當(dāng)?shù)那送诠ぞ撸ㄈ缱銐蜷L(zhǎng)的鋼釬等),而且站立的位置要安全;對(duì)一時(shí)無(wú)法撬落、可能掉落的巖塊,絕不能掉以輕心。冒險(xiǎn)在其下方作業(yè)時(shí),應(yīng)采取可靠的臨時(shí)支護(hù)措施,以防冒落傷人。

        (4)有效防止片幫。應(yīng)及時(shí)清除兩幫松動(dòng)的巖塊,并且對(duì)兩幫進(jìn)行背板,背板的質(zhì)量要符合要求。

        從事故樹(shù)分析圖及實(shí)際事故案例看,引發(fā)掘進(jìn)巷道頂板事故的主要因素是“人的因素”,造成頂上事件發(fā)生的初始原因大多為人的不安全行為。要消除人的不安全行為,關(guān)鍵是要強(qiáng)化教育培訓(xùn),提升教育培訓(xùn)的針對(duì)性。要做好掘進(jìn)巷道頂板事故防控教育和技能培訓(xùn),最基礎(chǔ)的工作是周密編制作業(yè)規(guī)程,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)掘進(jìn)前方隱蔽致災(zāi)因素(地質(zhì)異常帶),準(zhǔn)確設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù),明確支護(hù)要求,周密編制頂板事故防控措施,明確班組工作流程。這樣在對(duì)班組工人進(jìn)行安全培訓(xùn)時(shí),才能明確工人掘進(jìn)作業(yè)時(shí)面臨的風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)而提升安全意識(shí);才能準(zhǔn)確告知工人如何控制頂板事故風(fēng)險(xiǎn),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除頂板事故隱患,進(jìn)而提升工人安全能力;才能確保工人工作有標(biāo)準(zhǔn),養(yǎng)成工人上標(biāo)準(zhǔn)崗、干標(biāo)準(zhǔn)活、出標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的習(xí)慣,從而有效筑牢事故防控的兩道防線,提升安全水平。

        4 結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)掘進(jìn)巷道頂板事故樹(shù)分析,確定嚴(yán)禁違章作業(yè)是防控頂板事故的最主要措施,其次為支護(hù)質(zhì)量,這與巷道頂板事故案例統(tǒng)計(jì)結(jié)果是一致的。在每一起頂板事故的背后,均存在違章作業(yè)的因素。要有效遏制掘進(jìn)巷道頂板事故,首先要周密編制掘進(jìn)巷道作業(yè)規(guī)程,為掘進(jìn)工人安全培訓(xùn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),確保培訓(xùn)質(zhì)量,使工人樹(shù)牢安全意識(shí),使標(biāo)準(zhǔn)成為習(xí)慣,從而提升安全技能。事故樹(shù)分析為構(gòu)建事故預(yù)防的第一道防線——風(fēng)險(xiǎn)管控提供方法借鑒,本文的案例分析成果,可為煤礦炮掘工作面頂板事故的防控措施提供參考。

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