煤礦安全事故發(fā)生機理研究

摘 要：煤礦事故發(fā)生機理研究是提高安全技術水平、安全裝備研制及制定人的安全行為規(guī)范等的前提。事故致因理論、人機理論、心理動力理論等都從不同的角度揭示了煤礦事故多發(fā)的根源，物質(zhì)的平衡態(tài)、非平衡激發(fā)態(tài)及其轉化理論的研究，打開了煤礦安全事故研究的新角視。根據(jù)人、機、物、環(huán)境構成的大系統(tǒng)安全協(xié)同穩(wěn)態(tài)平衡原理科學制定安全管理措施。

關鍵詞：煤礦事故發(fā)生機理 平衡穩(wěn)態(tài) 非平衡激發(fā)態(tài) 平衡態(tài)理論

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1．煤礦安全事故發(fā)生機理概念及其研究的意義

所謂煤礦安全事故機理是指煤礦安全事故發(fā)生的內(nèi)在的、互相聯(lián)系的非穩(wěn)態(tài)物質(zhì)結構要理。愛因斯坦認為，除物體之間互相作用能量外，物質(zhì)自有能量E=MC²，所以凡是物質(zhì)系統(tǒng)均具有超凡的能量，這些能量在非穩(wěn)定狀態(tài)下都能變成具有很強破壞力的危險源，構成威脅人類生命財產(chǎn)安全的隱患。安全事故發(fā)生的嚴重程度與非穩(wěn)態(tài)的失控能量多少有關。

“要想走在前，理論應當先”（大哲學家培根語），煤礦事故之所以頻繁發(fā)生，根本的原因在于，目前人們尚未真正弄清楚煤礦事故發(fā)生的機理。雖然我國煤礦事故研究技術已經(jīng)處在世界先進水平，但在對"一通三防"、防水治水、礦井深度地壓、高溫災害等研究方面仍然存在許多技術難題，這些難題影響了煤礦安全水平的提高。同時，對煤與瓦斯突出的機理研究仍停留在假說階段,尚沒有成熟的理論來指導煤與瓦斯突出防治技術的開發(fā)和研究。隨著煤礦開采深度的增加，延期突出、地熱災害、高地應力、礦震等災害的防治技術難度增大，對這些問題的研究都還處在模糊階段。需要提出的是，這些涉及行業(yè)技術發(fā)展的基礎性和前瞻性重大理論課題，國家支持力度大大減弱，難以開展技術攻關，基礎理論研究嚴重滯后于煤礦安全的需要。對安全事故發(fā)生機理研究的忽視，必然造成對安全事故防范措施的忙亂，導致安全生產(chǎn)裝備的制造技術失當，致使阻隔事故的保證力得不到保障。

如何提高安全技術水平，如何提高煤礦安全裝備運行的安全保障系數(shù)，如何增強人的安全行為能力等問題的研究均要建立在對煤礦安全事故機理規(guī)律認識清楚的前提下，只有弄清楚了煤礦各類事故發(fā)生的機理，才能實施有效的安全保障措施，杜絕煤礦事故發(fā)生。

煤礦安全事故發(fā)生機理研究的經(jīng)濟成本意義在于，完全清楚了諸如煤與瓦斯突出的機理、瓦斯爆炸極限機理、地溫機理、沖擊地壓機理等理論問題，就會找出極其簡單的解決危險源引發(fā)事故的辦法，甚至無需用風力排放瓦斯，無需噴水降塵，無需使用打鉆探水等極其粗陋原始龐大的設備就能排除事故隱患。假若研制出一種“化學噴劑”，一種“遙感窺視”法，一種“低冷化學劑”等，通過噴灑“中和瓦斯氣體”、遙感窺視水源、降低地下高溫等這些極其簡單的辦法，就可以低成本地解決煤礦災害問題。

2．國內(nèi)外煤礦安全事故機理研究綜述

國外關于安全機理的理論研究遠遠超前于我國。遠在1919年英國的格林伍德（Greenwood M.）和伍茲（Wood H.H.）對傷亡事故進行了統(tǒng)計分析，開創(chuàng)了事故致因理論研究，創(chuàng)造了事故傾向性理論、心理動力理論等；美國的海里因（1881-1962）對事故研究建立在大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)基礎上，得出了人、機、物不安全因素模型，一方面強調(diào)了人的不安全行為在事故發(fā)生中的重要作用，同時也強調(diào)物或機械的不安全狀態(tài)也是事故發(fā)生的直接原因。20世紀二三十年代，國外關于傷亡事故研究的理論還有，因果鏈理論、多重因素－流行病學理論、系統(tǒng)理論、軌跡交叉理論、擾動理論、自我調(diào)控模型、能量意外釋放理論等，這些理論對國家管理煤礦、推出管理法律法規(guī)起到了重要積極的作用。

其中，系統(tǒng)理論認為，研究事故發(fā)生的原因，要利用系統(tǒng)論、信息論、控制論的系統(tǒng)分析方法，從人－機－物－環(huán)境組成的大系統(tǒng)出發(fā)，探究人－機－物－環(huán)境之間的相互作用、反饋和調(diào)整，辨識事故將要發(fā)生時的系統(tǒng)狀態(tài)和特征，辨識危險源存在的位置和機理。特別是與人的感覺、記憶、理解和行為響應等過程特征，從而分清事故的主次原因，使預防事故更有效。在系統(tǒng)理論的框架下，日本勞務省提出了“軌跡交叉模型”。該理論認為，事故的發(fā)生是人的運動軌跡與物的運動軌跡異常接觸所致，是物直接接觸于人，或是人暴露于有害環(huán)境之中。人與物兩種運動軌跡的交叉點（即異常接觸點）就是事故發(fā)生的時空。在此模型中，物的原因被表示為“不安全狀態(tài)”，人的原因被表述為“不安全行為”。人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)是造成事故的直接原因。安全系統(tǒng)原理還認為，人與物的關系取決于人與人的關系。所以，政府對煤礦安全的管理行為是安全事故增與減的直接動因。這就要求政府要重新審視過去和現(xiàn)行的法律法規(guī)和制度安排，創(chuàng)造一個好的環(huán)境，使我國煤礦生產(chǎn)中，達到“人、機、物、環(huán)境、社會”大系統(tǒng)的充分協(xié)同，以極大限度的減少人因所造成的煤礦事故。

事故交叉理論認為，多數(shù)情況下，在直接事故原因的背后，往往存在著企業(yè)經(jīng)營者、管理監(jiān)督者在安全管理上交叉存在的缺陷，這是造成事故的本質(zhì)原因。因為發(fā)生事故，問題畢竟是發(fā)生事故的人或管理者、監(jiān)督者不知道、不會做或知而不做。發(fā)達國家礦難事故之所以能夠得到有效控制，與其行之有效的理論研究、技術裝備、法律法規(guī)和科學管理分不開。

我國對事故發(fā)生機理的理論研究起步較晚，1987年，陳昌祺出版了《安全生產(chǎn)與心理學》研究了心理動力論等，1995年陳寶智在對交叉系統(tǒng)安全理論研究的基礎上，提出了兩類危險源理論；2000年，李晉平、李海中出版了《煤礦安全管理方法新編》，提出了安全大系統(tǒng)管理法應用理論。比國外理論研究晚上近百年。

需要指出的是，煤礦安全事故機理研究除對物的不安全狀態(tài)機理研究外，還應當包括人文安全制度機理。美國安全工程師海因里希經(jīng)過大量研究，認為事故的發(fā)生存在著“88：10：2”規(guī)律，即在100起事故中，有88起事故純屬人為的因素，有10起事故是人為和物的不安全狀態(tài)綜合造成的，只有2起事故是人難以預防的。而中國礦業(yè)大學副教授陳紅對我國煤礦1980－2000年發(fā)生的重大事故案例的全面統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析顯示，在所有導致我國煤礦重大事故的直接原因中，人因所占的比例實際上高達97.67％以上，遠遠高于一般人們認識的結果。

1980-2000年中國煤礦重大事故中的人因比率

注：數(shù)據(jù)來源：陳紅主編的《中國煤礦重大事故中的不安全行為研究》，科學出版社，2006.9。

我國政府在安全管理方面，尤其是煤礦安全管理方面，相繼推出了一系列政策，《安全法》、《礦山安全法》、《煤炭法》、《煤礦安全監(jiān)察條例》等，成立了國家安全生產(chǎn)監(jiān)督總局、煤炭安全生產(chǎn)監(jiān)督局等監(jiān)察部門，實施對煤礦的安全生產(chǎn)監(jiān)察工作。但由于我國煤礦存在環(huán)境的特殊性，在社會、人、機、物、環(huán)境生產(chǎn)勞動的交互系統(tǒng)中，這些管理條例和部門設置多存在有交叉軌跡和制度設計缺陷，存在諸多的“管理不時癥”，致使煤礦事故不能很好地得到遏制。

3．煤礦安全事故發(fā)生機理的平衡態(tài)理論

平衡態(tài)理論認為，自然界中的每一事物都存在兩種狀態(tài)：平衡穩(wěn)態(tài)和非平衡激發(fā)態(tài)。平衡穩(wěn)態(tài)即是物質(zhì)長期在大自然中形成的自然存在狀態(tài)，由于這種狀態(tài)與周圍其它物質(zhì)共處一定空間的穩(wěn)定系統(tǒng)中，所以，處在平衡穩(wěn)態(tài)物質(zhì)沒有能量轉化，不構成事故的危險源。非平衡激發(fā)態(tài)即是由于處于平衡穩(wěn)態(tài)的物質(zhì)被外力所位移，或在位移過程中，破壞了系統(tǒng)空間物質(zhì)的穩(wěn)定結構，促使了物質(zhì)的能量轉化（如勢能、化學能、壓力能等）或能量釋放，造成安全事故的發(fā)生。

按照平衡穩(wěn)態(tài)理論，安全事故發(fā)生的機理可解釋為，人們的生產(chǎn)斗爭活動，要利用自然造福人類，就要對不利于人們生存環(huán)境的處在穩(wěn)定狀態(tài)的物態(tài)進行修正和改造。于是，處于平衡穩(wěn)態(tài)的事物就會被打破平衡，變?yōu)榉瞧胶饧ぐl(fā)態(tài)，處在非平衡激發(fā)態(tài)的事物就產(chǎn)生能量轉化或意外能量釋放，構成破壞其它事物的危險源，如果防護不當就會釀成事故。對于煤礦來講，事故的發(fā)生就是在采煤過程中，對本來深埋在地下數(shù)百米處于平衡穩(wěn)態(tài)的煤層地質(zhì)結構進行了破壞，由平衡穩(wěn)態(tài)的復雜煤層變?yōu)榉瞧胶饧ぐl(fā)態(tài)的結構，于是，地壓沖擊、煤和瓦斯突出、高壓水冒噴、煤層塌陷等不安全狀態(tài)的物質(zhì)意外釋放出極大的能量，造成摧毀采煤巷道和人員傷亡的礦難事故。

大量的理論和實踐都證明，任何處于兩種狀態(tài)的事物在對其修正和改造過程中，能量轉化或意外能量釋放都是可以得到有效控制和利用的，核電站的出現(xiàn)就是對核裂變非平衡激發(fā)態(tài)控制利用的很好例子。

如何科學、準確、有效地控制在采煤過程中地下煤層由平衡穩(wěn)態(tài)到非平衡激發(fā)態(tài)意外能量釋放產(chǎn)生的破壞性，是礦難事故得到遏制的安全生產(chǎn)機理所在。影響煤層物質(zhì)兩種狀態(tài)轉化的要素由人、機（各種支護與采掘設備、工具等）、物（煤層及其地下的自然物等）及人與機、物構成的環(huán)境等要素構成。這些要素構成一個協(xié)同交互的大系統(tǒng)，在這個大系統(tǒng)中，人處于支配核心地位，其它三元素處在能被人了知其規(guī)律并可被協(xié)同掌控的狀態(tài)。理論上講，人對事物和自然的認識能力是無限的，任何事物或事件也同樣是可以被掌控的。所以，任何礦難事故都是可以避免的。這就是行業(yè)專家研究出的結論：煤礦事故的發(fā)生97.67％是人為因素引發(fā)的原因。歷史上，礦難事故之所以不斷發(fā)生，是由于人們在對煤層被采掘移動過程中，使其從一種平衡穩(wěn)態(tài)經(jīng)過非平衡激發(fā)態(tài)再到另一種新的平衡穩(wěn)態(tài)時，意外釋放能量的機理和規(guī)律尚為搞清楚，或者是對已經(jīng)認識和掌控的事故致因，由于人的不安全心理及其行為導致了物的不安全狀態(tài)，或者是人未能正確使用機器等工具，造成礦難事故。通常人們所講的自然不可抗拒的“天災”力量而引起的巨大煤塵和瓦斯突出事故，只是人們尚未制造出抵御這種礦難發(fā)生的機械裝備而已。所以，用科學的觀點解釋，任何礦難都可以避免，完全能夠?qū)崿F(xiàn)煤炭開采的百萬噸零死亡。

4．基于安全事故平衡態(tài)理論的系統(tǒng)環(huán)境安全管理

安全事故發(fā)生機理的平衡態(tài)理論還可以演化為人的安全心理和安全行為的平衡態(tài)理論。系統(tǒng)論告訴我們，煤礦生產(chǎn)是一個人、機、物、環(huán)境相互交互的動態(tài)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，人力活動行為的正確與錯誤是導致機、物、環(huán)境三因素是否協(xié)調(diào)運動的根本，所以，人的安全因素居于主動地位。人的心理處于平衡態(tài)時，即處于心情舒暢、神志平和狀態(tài)時，他的活動就會有條不紊，嚴格按照設定的流程工作；相反，如果人的心理處于非平衡態(tài)甚是激發(fā)態(tài)時，即當一個人受到領導的不公正的批評和挫折時，他的活動就會產(chǎn)生緊張慌亂情緒，導致非流程性工作，甚至故意產(chǎn)生破壞力。這就要求我們，在員工安全培訓、安全管理方面，要始終使礦工在工作時保持平衡態(tài)心理，不要讓任何處在非平衡激發(fā)態(tài)心理的礦工上崗。如果發(fā)現(xiàn)某礦工有非平衡態(tài)的心理表現(xiàn)，要即時教育開導，使其轉化為平衡心態(tài)。所以，煤礦企業(yè)要營造關懷文化、勤政文化、服務文化、公平文化、礦工為本等一系列的安全文化氛圍。讓礦工沉浸在平和的工作和生活環(huán)境當中，從而使礦工達到長效的平衡心理狀態(tài)。

根據(jù)安全事故的人因平衡態(tài)理論，結合經(jīng)濟管理學的觀點看，目前關于煤礦事故死亡人員的賠償問題，一種觀點認為，只要提高礦工死亡的賠償金額就會做到使煤礦經(jīng)營者加大安全投入，避免事故發(fā)生?？墒侨绻麑λ劳鋈藛T的賠償金高到某個程度（如超出目前出現(xiàn)的幾十萬元的死亡賠償金額），死亡的超高額賠償可能會誘發(fā)某些礦工轉化為非平衡激發(fā)態(tài)的心理，產(chǎn)生故意制造事故的可能。目的是，如果在事故中死亡，就會獲得幾十萬元的賠償，這個數(shù)字對那些本來就有生命賭性而且極度貧困的礦工充滿了相當有誘惑力的，于是就進一步加大了這個礦工輕視自我生命，從而鋌而走險的概率。經(jīng)濟管理學認為，人的生命有時是可以定價的，譬如，做一種高危險性事件，拿二十萬元、二百萬元等就可以促使一些人愿意冒著生命的危險獲得這些賭金。所以，搞好煤礦安全生產(chǎn)一定要全面的考慮礦工人安全平衡態(tài)心理因素，在制定人員安全管理政策時，要認真研究從業(yè)人員的心理生命價值效度，做到從制度和文化上杜絕任何人因不安全行為的發(fā)生。

從安全事故發(fā)生機理的平衡態(tài)理論可以看出，人的平衡心理，物的平衡狀態(tài)是構成安全生產(chǎn)的兩大平衡砝碼。這兩大平衡砝碼處在機器、環(huán)境因素中，尋求總體的動態(tài)平衡。另外還有人、機器、物、環(huán)境四因素伴隨著煤礦的動態(tài)生產(chǎn)過程相互作用。人的平衡心理導致人的安全行為，物的安全狀態(tài)避免能量轉化或意外能量釋放，機器及技術水平預知和抵擋避免事故后果。人、機、物在環(huán)境時空中形成煤礦安全生產(chǎn)的動態(tài)活動過程。 煤礦安全管理系統(tǒng)設計就是要從人、機、物協(xié)同環(huán)境構成的大系統(tǒng)中尋求整體平衡穩(wěn)態(tài)，在煤炭開采的動態(tài)過程中，時刻保持系統(tǒng)從一個協(xié)同的平衡穩(wěn)態(tài)到另一個新的協(xié)同平衡穩(wěn)態(tài)。個人的安全心理平衡、人與人之間協(xié)同安全平衡、人與機器協(xié)同運行的安全平衡、機器與物運行的安全平衡、物與運行環(huán)境的協(xié)同安全平衡等，每一個平衡穩(wěn)態(tài)都要通過系統(tǒng)管理制度發(fā)揮作用，從而到達煤礦安全生產(chǎn)的效果。

控制事件的非平衡狀態(tài)轉化，有序的控制意外事故發(fā)生。人、機、物、環(huán)境形成一個協(xié)同的煤礦安全生產(chǎn)動態(tài)的五維空間。