孟遠(yuǎn),謝東海,2*,蘇波,谷翱翔

(1.湖南科技大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院,湖南 湘潭 411201;2.湖南科技大學(xué) 煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 湘潭 411201)

中國是世界第一產(chǎn)煤大國,煤炭產(chǎn)量約占世界50%.在全國能源工業(yè)中,煤炭占全國一次性能源生產(chǎn)和消費(fèi)的70%左右[1],我國煤炭勘探資源儲量4 000.81億t[2],因此長時間內(nèi)煤炭在全國能源消費(fèi)中仍占主要地位.我國煤層自然賦存條件復(fù)雜,開采難度較大[3],雖然經(jīng)過多年的綜合治理,全國的煤礦生產(chǎn)安全事故發(fā)生起數(shù)及死亡人數(shù)逐年降低,但我國煤礦安全生產(chǎn)形式相對于國外仍然嚴(yán)峻.因此本文對全國2010年—2019年的煤礦生產(chǎn)安全事故資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析近10年煤礦事故發(fā)展規(guī)律并對百萬噸死亡率做出預(yù)測.

近年來,國內(nèi)外諸多學(xué)者對煤礦生產(chǎn)安全事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)研究.1980年,美國著名安全工程師H.W.Heinrich運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對煤礦生產(chǎn)安全事故進(jìn)行研究,得出結(jié)論為在100起事故中,僅有2起事故是由不可預(yù)防的人為因素所造成的,其他則由故意人為、人的不安全行為或者物的不安全狀態(tài)所造成[4];2005年,劉亮[5]等人從事故發(fā)生起數(shù)及事故死亡人數(shù)2個方面對2002年—2003年全國煤礦安全生產(chǎn)事故進(jìn)行分析,得到全國煤礦事故控制的重點(diǎn)是瓦斯和頂板事故;2010年,柳曉莉[6]等人從事故類型、事故發(fā)生的時間規(guī)律、地域以及事故發(fā)生的原因等方面對2005年1月—2009年6月全國所發(fā)生的煤礦安全生產(chǎn)事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,其結(jié)果對煤礦事故的預(yù)防及應(yīng)急處理有重要的現(xiàn)實(shí)意義;隨后張志業(yè)[7]、姜燕[8]、張金海[9]、蔣星星[10]等人分別對近幾年的全國煤礦生產(chǎn)安全事故從不同的方面進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析.

1 煤礦生產(chǎn)安全事故起數(shù)、死亡人數(shù)及百萬噸死亡率統(tǒng)計(jì)與分析

1.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

為了分析全國煤礦近10年來的生產(chǎn)安全現(xiàn)狀,根據(jù)2010年—2019年中國煤礦安全生產(chǎn)網(wǎng)[11]公布的官方數(shù)據(jù)資料,統(tǒng)計(jì)得到全國煤礦每年生產(chǎn)安全事故起數(shù)、死亡人數(shù)及百萬噸死亡率,見圖1～圖3.

圖1 2010年—2019年全國煤礦生產(chǎn)安全事故起數(shù)變化趨勢

圖2 2010年—2019年全國煤礦生產(chǎn)安全事故死亡人數(shù)變化趨勢

圖3 2010年—2019年全國煤礦生產(chǎn)安全事故百萬噸死亡率變化趨勢

根據(jù)圖1可以得到,2010年—2019年全國共發(fā)生煤礦生產(chǎn)安全事故868起,其中2010年、2011年、2019年發(fā)生的事故起數(shù)居于前三.2010年—2011年、2017年—2018年、2018年—2019年全國煤礦生產(chǎn)安全事故起數(shù)呈上升趨勢,分別上升了約14.4%,87.8%,44.6%;2011年—2017年全國煤礦事故起數(shù)總體呈下降趨勢,下降了約65.7%;根據(jù)圖1的生產(chǎn)安全事故起數(shù)發(fā)展走向的線性關(guān)系,預(yù)測2019年—2020年生產(chǎn)安全事故起數(shù)將呈現(xiàn)出下降趨勢.

從圖2可以得到,2010年—2019年全國由煤礦生產(chǎn)安全事故造成的死亡人數(shù)3 670人,其中2010年的死亡人數(shù)最多,高達(dá)827人,占10年間全國煤礦生產(chǎn)安全事故死亡總?cè)藬?shù)的22.5%.從圖2可以得到2010年—2019年期間,全國由煤礦生產(chǎn)安全事故導(dǎo)致死亡的人數(shù)總體呈現(xiàn)下降的趨勢.然而2019年相對于2018年呈上升趨勢,上升了大約67.04%.根據(jù)事故死亡人數(shù)的線性關(guān)系走向,預(yù)測2020年事故死亡人數(shù)相對于2019年將呈現(xiàn)下降的趨勢.

由圖3可以看出,2010年—2019年煤礦百萬噸死亡率總體呈現(xiàn)下降的趨勢,尤其是2010年—2012年下降趨勢最大.2012年—2013年、2015年—2016年、2017年—2019年均呈現(xiàn)略微上升趨勢.總體來說,從2010年的0.241下降到2019年的0.080,同比下降了66.8%,說明全國煤礦安全基礎(chǔ)保障能力穩(wěn)步提升,安全生產(chǎn)形式明顯好轉(zhuǎn).近10年間,美國的平均百萬噸死亡率為0.028,澳大利亞煤礦的平均百萬噸死亡率為0.020[12],與之相比,我國煤炭百萬噸死亡率雖已很接近,但還有一些差距,需進(jìn)一步加強(qiáng)生產(chǎn)安全管理.

1.2 現(xiàn)狀分析

1)隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高,管理體系的逐漸健全以及各種安全設(shè)施設(shè)備的投入,全國近10年煤礦生產(chǎn)安全事故起數(shù)及死亡人數(shù)總體呈現(xiàn)下降的趨勢,但在2019年事故起數(shù)及死亡人數(shù)出現(xiàn)急劇升高的現(xiàn)象,主要原因是近2年隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,對煤炭資源的需求量也隨之增加,各大煤礦加大了對煤炭資源的開采力度,進(jìn)而造成事故起數(shù)及死亡人數(shù)的增加.

2)近幾年大型礦井?dāng)?shù)量逐漸增多,煤炭產(chǎn)量也隨之增加,致使更多的人力投入其生產(chǎn),井下工作人員增多,造成每次生產(chǎn)安全事故的傷亡人數(shù)增加;另一方面隨著礦井開采深度及范圍的增大,各種不安全因素發(fā)生的頻率加大,事故發(fā)生率也相應(yīng)上升.

3)由于國家相關(guān)安全生產(chǎn)政策的出臺,智能化采煤程度的不斷提高,全國煤炭百萬噸死亡率總體呈現(xiàn)下降的趨勢,但與國外一些產(chǎn)煤大國相比還有一些的差距,主要由生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)施設(shè)備等相對于落后,安全管理不到位,工人安全意識不強(qiáng)等原因造成.

2 全國煤礦百萬噸死亡率預(yù)測

根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)得到的2010年—2019年全國煤礦百萬噸死亡率數(shù)據(jù),建立GM(1,1)模糊預(yù)測模型進(jìn)行預(yù)測研究.

GM(1,1)模型的建立步驟:

1)設(shè)原始數(shù)列x(0)=(x(0)(1),x(0)(2),…,x(0)(10)),對其進(jìn)行1次累加,得到數(shù)列為x(1)=(x(1)(1),x(1)(2),…,x(1)(10)).

2)令x(1)的灰導(dǎo)數(shù)為d(k)=x(0)(k)=x(1)(k)-x(1)(k-1),其中k=1,2,…,10.則x(1)的臨值生成數(shù)列z(1)為z(1)(k)=αx(1)(k)+(1-α)x(1)(k-1),其中α為生成系數(shù),α∈[0,1].

3)于是得到GM(1,1)的灰微分方程模型:x(0)(k)+az(1)(k)=b,其中x(0)(k)為灰導(dǎo)數(shù);a為發(fā)展系數(shù);z(1)(k)為白化背景值;b為灰作用量.

5)求取a,b的數(shù)值,進(jìn)而得到預(yù)測值,并對其進(jìn)行檢驗(yàn).

利用Matlab軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得出預(yù)測結(jié)果見表1.

表1 實(shí)際值及預(yù)測值對照表

對實(shí)際值與預(yù)測值總體之間進(jìn)行殘差檢驗(yàn),Q=0.170 8<0.2,達(dá)到一般要求,預(yù)測值具有一定的可靠性.由表1可知我國煤炭百萬噸死亡率總體呈現(xiàn)下降的趨勢,預(yù)測2020年的百萬噸死亡率為0.048 7左右,2021年的百萬噸死亡率值將在0.043 9左右,已與一些產(chǎn)煤發(fā)達(dá)國家的百萬噸死亡率接近,我國煤礦安全形勢得到了大幅度的好轉(zhuǎn).

3 煤礦事故類型、死亡人數(shù)及平均每次事故死亡人數(shù)的統(tǒng)計(jì)與分析

煤礦傷亡事故按傷亡事故的性質(zhì)可分成頂板事故、瓦斯事故、機(jī)電事故、運(yùn)輸事故、放炮事故、火災(zāi)事故、水災(zāi)事故和其他事故(以上7類以外的事故)[13],共8類.

3.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

通過對2010年—2019年全國煤礦各類生產(chǎn)安全事故起數(shù)及死亡人數(shù),以及平均每次事故中死亡人數(shù)(見圖4～圖6)進(jìn)行分析,可以更加有針對性地采取措施來降低事故的發(fā)生.

圖4 全國煤礦各類事故發(fā)生起數(shù)

圖5 全國煤礦各類事故死亡人數(shù)

圖6 全國煤礦各類事故平均每次死亡人數(shù)

由圖4可知,瓦斯事故、其他事故、頂板事故及水災(zāi)事故發(fā)生的次數(shù)居前4位,分別占總事故起數(shù)的25.69%,24.65%,22.24%,12.21%;放炮事故發(fā)生的起數(shù)最少,占1.38%.由圖5可知,由瓦斯事故造成的死亡人數(shù)最高,達(dá)1 707人,占死亡總?cè)藬?shù)的46.51%.由圖6可知,瓦斯事故中平均每次死亡人數(shù)最高,為7.65人/次;其次為火災(zāi)事故、放炮事故和水災(zāi)事故,分別為6.75,5.50和3.90人/次.綜上可見瓦斯事故仍為煤炭開采中防治災(zāi)害的重點(diǎn),應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)防治力度.

3.2 現(xiàn)狀分析

1)造成瓦斯事故發(fā)生起數(shù)、死亡人數(shù)以及每次事故死亡人數(shù)高的原因是通風(fēng)系統(tǒng)不合理,局部通風(fēng)紊亂,采煤工作面供風(fēng)量不足;垂直地應(yīng)力過大,煤層滲透率低導(dǎo)致瓦斯抽采困難[14],抽采不達(dá)標(biāo),造成瓦斯超限;正常生產(chǎn)期間,井下通風(fēng)設(shè)施被隨意改變其狀態(tài);低瓦斯礦井對瓦斯重視程度不夠等;

2)炮采方法在煤礦開采中逐漸被摒棄,炸藥的安全性能提高等原因造成放炮事故所發(fā)生的起數(shù)在各類事故中最少,但由于在放炮過程中所產(chǎn)生的能量大,影響范圍廣等原因又造成其每次事故死亡人數(shù)居高;頂板事故發(fā)生次數(shù)較多的原因是地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、支護(hù)不夠及時、開采方法不合理等;水災(zāi)事故發(fā)生起數(shù)較多主要由于采區(qū)及采空區(qū)內(nèi)積水、煤巖層間有含水層、地面水與地下水相通、探測不準(zhǔn)確等原因所造成.

3)除7類事故以外的其他事故在各類事故發(fā)生的起數(shù)和死亡人數(shù)中都位居第二,說明全國煤礦普遍存在采出煤炭在儲存過程中管理不到位、炸藥儲放保存方法不正確及監(jiān)管力度不嚴(yán)、建筑設(shè)施不達(dá)標(biāo)等問題.

4 煤礦生產(chǎn)安全事故的各級類別統(tǒng)計(jì)與現(xiàn)狀分析

4.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

我國2007 年頒布的《生產(chǎn)安全事故報(bào)告和調(diào)查處理?xiàng)l例》規(guī)定,按事故造成的人員傷亡情況將事故劃分為一般事故(3人以下)、較大事故( 3～9人)、重大事故(10～29人) 以及特大事故(30人及以上) 4 個等級[15].統(tǒng)計(jì)2010年—2019年全國煤礦發(fā)生的各級生產(chǎn)安全事故，事故起數(shù)及死亡人數(shù)見表2，各級生產(chǎn)安全事故起數(shù)占比見圖7.

表2 2010年—2019年全國煤礦發(fā)生的各級生產(chǎn)安全事故起數(shù)及死亡人數(shù)

圖7 2010年—2019年全國煤礦各級生產(chǎn)安全事故起數(shù)比例

從表2可以看出,2010年—2019年一般事故共發(fā)生489起,其中2010年—2011年和2018年—2019出現(xiàn)明顯的上升;較大事故共發(fā)生278起,其中2016年—2017年出現(xiàn)上升,但總體呈現(xiàn)下降趨勢;重大事故89起,其中2015年—2016年上升趨勢明顯,2016年—2017年下降趨勢明顯;特大事故12起,其中2010年發(fā)生6起,造成231人死亡,2014年—2019年除2016年外均未有特大事故發(fā)生.近3年,2019年相對于2018年除特大事故外,其他類型事故均呈現(xiàn)上升趨勢;2018年間所發(fā)生的一般事故和較大事故起數(shù)較2017年略有增加.

由圖7可以得到,2010年—2019年間,全國煤礦生產(chǎn)安全發(fā)生的一般事故、較大事故、重大事故、特大事故分別占事故總起數(shù)的56.34%,32.03%,10.25%,1.38%.

4.2 現(xiàn)狀分析

1)現(xiàn)階段,煤炭是全國經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要基礎(chǔ)能源,許多礦井都加大了煤炭資源的開采強(qiáng)度,因此,近3年全國煤礦所發(fā)生的一般事故及較大事故數(shù)呈現(xiàn)上升的趨勢.全國有相當(dāng)數(shù)量的礦井開采條件異常復(fù)雜,導(dǎo)致各級事故時有發(fā)生,故完全消除煤礦生產(chǎn)安全事故任重道遠(yuǎn)[16].

2)隨著煤礦安全規(guī)程的不斷更新和執(zhí)行,煤礦應(yīng)急管理水平和應(yīng)急救援體系的不斷提高,近幾年煤礦生產(chǎn)中重、特大事故基本消除,但較大事故和一般事故還時有發(fā)生,因此全國煤礦事故預(yù)防工作中,對這2類事故的預(yù)防要給予高度重視,采取對這2類事故實(shí)行“零容忍”的政策,必將使我國煤礦生產(chǎn)安全形勢有一個質(zhì)的飛躍.

5 全國各省煤礦安全事故起數(shù)及死亡人數(shù)統(tǒng)計(jì)與分析

5.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)中國煤礦安全生產(chǎn)網(wǎng)公布的官方數(shù)據(jù)資料,得到2010年—2019年全國各省煤礦生產(chǎn)安全事故起數(shù)及死亡人數(shù),通過對各省生產(chǎn)安全事故起數(shù)及死亡人數(shù)排序(見圖8和圖9),得出需重點(diǎn)加強(qiáng)事故防范的省份.

圖8 2010年—2019年全國各省煤礦生產(chǎn)安全事故起數(shù)

圖9 2010年—2019年全國各省煤礦生產(chǎn)安全事故死亡人數(shù)

由圖8和圖9可知,在2010年—2019年,山西省所發(fā)生的生產(chǎn)安全事故起數(shù)居第一位,共發(fā)生151起,占生產(chǎn)安全事故總起數(shù)的17.40%,其次為陜西省68起,占7.18%,貴州省66起,占7.95%,再次為云南省、四川省、黑龍江省,分別占6.34%，6.11%，5.64%.并且山西省煤礦生產(chǎn)安全事故死亡人數(shù)居全國第一位,占死亡總?cè)藬?shù)的11.72%,其次為貴州省占11.63%,河南省占6.98%,云南省占6.59%.雖然山西省生產(chǎn)安全事故起數(shù)及死亡人數(shù)均居第一,但其平均每次事故死亡人數(shù)不高,只有2.85人/次,由此可知該省所發(fā)生的一般事故起數(shù)較多.西藏在2010年—2019年雖然只發(fā)生一起事故,但是造成了59人死亡.貴州省平均每次事故死亡人數(shù)高達(dá)6.28人/次,說明該省發(fā)生較大事故較多.山西省、貴州省應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)煤炭安全治理,減少事故發(fā)生次數(shù)和死亡人數(shù).

5.2 現(xiàn)狀分析

1)山西省是煤炭大省,煤礦數(shù)量及煤炭儲存量均居我國前列,在相同情況下該省所發(fā)生的事故起數(shù)及死亡人數(shù)也應(yīng)較多.

2)山西、陜西、貴州、云南等省份對生產(chǎn)安全重視程度不足,政府的監(jiān)管力度較弱,安全管理政策不全面等是本省份事故起數(shù)及死亡人數(shù)較多的另一個原因.

6 主要結(jié)論

1)2010年—2019年全國煤礦生產(chǎn)安全形式逐年好轉(zhuǎn);2020年、2021年的全國煤礦百萬噸死亡率預(yù)測值分別為0.048 7和0.043 9.

2)2010年—2019年瓦斯事故、頂板事故、水災(zāi)事故所發(fā)生的起數(shù)及死亡人數(shù)位居各類事故中的前3,是今后煤礦需長期關(guān)注的一些事故類型.

3)2010年—2019年全國煤礦發(fā)生的重、特大事故基本消除,較大事故和一般事故總體呈現(xiàn)下降趨勢.

4)2010年—2019年山西省、陜西省、貴州省、云南省等發(fā)生事故起數(shù)及造成的死亡人數(shù)均居全國各省煤礦事故前列.