近20年我国煤与瓦斯突出事故时空分布及防控建议

张超林，王恩元，王奕博，周西方

近20年我国煤与瓦斯突出事故时空分布及防控建议

张超林1,2，王恩元1,2，王奕博2，周西方2

(1. 中国矿业大学 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室，江苏 徐州 221116；2. 中国矿业大学 安全工程学院，江苏 徐州 221116)

防治煤与瓦斯突出是保障煤矿安全高效开采和国家能源稳定供应的前提条件。近期频发的煤矿瓦斯突出事故(2021年3月25日左权煤矿突出事故、4月9日东风煤矿突出事故)造成12人死亡，再次表明实现“零突出”的目标还有非常艰巨的路程要走。针对当前突出机理不清、突出事故频发现状，开展我国2001—2020年突出事故统计分析，数据显示，20年共发生突出事故484起、死亡3 195人，尽管近年来突出事故得到有效控制，然而在煤矿事故中仍处于相对较高水平且愈加突显。在此基础上，进一步从突出事故等级、发生地点、发生时间等方面分析2011—2020年突出事故时空分布规律，结果表明：12个省(直辖市)近10年共发生突出事故93起、死亡645人，其中较大突出事故持续占据主导地位、特别重大突出事故死亡人数常年居高不下、一般突出事故占比逐渐上升；突出事故具有“分布范围广、分布较为集中、南多北少、南重北轻”的地域分布特点，其中贵州省、湖南省、云南省、河南省4省最为严重，累计占总事故起数和死亡人数的68%和79%；突出事故集中发生在每年的5—7月和11—12月，每月的4—6日、15—17日和28—29日，每日的1—2时、5—6时、10—12时和17—20时等时段。针对突出事故呈现出高低交替的周期性发展规律，从安全管理的角度指出，必须将防突措施落实到每一天、每一班的生产中，越是突出事故低发期，越要加强安全管理，长期保持“安全意识增强—事故低发期—安全意识增强”的良性循环是突出防控的核心思路。

煤矿安全；突出事故；统计分析；时空分布；安全管理

2020年，我国煤炭消费量占比一次能源消费量的56.8%[1]。在未来相当长一段时间内，煤炭仍将作为我国最重要的基础能源和工业原料，在经济和社会发展中起到其他资源无法替代的作用[2]。伴随煤炭资源开采，煤矿事故始终无法完全避免，2020年全国煤矿发生事故123起、死亡228人，同比2019年分别下降27.6%和27.8%[3]。尽管我国煤矿事故起数和死亡人数逐年下降，但是和美国、澳大利亚等国家相比，煤矿安全水平仍然较低[4]，煤矿安全形势依然严峻。煤与瓦斯突出(简称突出)是煤矿井下含瓦斯煤岩以粉碎状从煤岩层向采掘空间急剧运动，并伴随大量瓦斯喷出的一种剧烈动力过程，严重威胁煤矿的安全生产[5-6]。然而，由于煤与瓦斯突出过程复杂、影响因素众多，突出机理的研究仍然停留在定性解释和近似定量计算的综合作用假说阶段，难以解释所有的突出现象[7]。

事故统计分析是以大量事故案例为基础，应用数理统计的原理和方法探索事故发生原因与规律，为宏观事故预测和安全决策提供科学依据[8]。在当前突出机理认识不清的情况下，学者们开展了系列关于突出事故的统计分析：刘明举等[9]对我国2001—2008年突出事故进行了统计分析，结果表明，非国有乡镇小煤矿占煤矿突出事故比例有所下降，但仍是主体；李希建等[10]统计分析我国2000—2009年突出事故，认为突出事故呈区域性分布，在时间上有一定的规律性；殷文韬等[11]发现我国2009— 2011年突出事故的发生时间与地点分布较为集中；李波等[12]分析我国2001—2012年突出事故，发现突出矿井发生突出事故的比例远大于其他矿井，造成死亡人数也最多，平均死亡6.30人/起，高瓦斯矿井发生突出事故的频率也很高，造成的死亡人数比例很大，平均死亡7.72人/起；杨涛等[13]统计分析我国2010—2015年突出事故，得出较大事故发生最多，占事故总起数的68.42%，造成的死亡人数也最多，占总死亡人数的45.68%；司鹄等[14]基于大数据理论开展了我国2003—2017年突出事故的致因分析，认为造成突出事故的主要影响因素不仅是瓦斯含量和瓦斯压力，地质构造、煤层厚度、开拓方式、采煤工艺、作业方式和掘进工艺也对突出事故具有重要影响。以上研究对于认清突出事故发生规律及特征具有重要意义。

近年来，我国煤炭开采以每年10～25 m的速度快速向深部转移，绝大部分原国有重点煤矿已进入深部开采。随着煤矿开采深度和强度的不断增加，地应力与瓦斯压力不断增高，采场结构越来越复杂，突出灾害强度、频次的威胁愈加严重，极易引发重特大事故[15-17]。伴随煤矿开采条件和煤矿安全形势的变化，突出事故出现一些新的特征，突出防控也进入新的阶段，实现“零突出”的目标还有非常艰巨的路程要走，进一步开展新形势下突出事故统计分析非常必要。为此，笔者根据中华人民共和国应急管理部、国家统计局、中国煤矿安全生产网、各省市安全生产信息网与煤矿安全监察局网站以及相关文献资料，收集整理我国近20年(2001—2020年)突出事故信息，基于事故起数和死亡人数2个指标，从空间和时间两个维度上系统统计分析突出事故的发生规律，宏观总结突出事故发生的原因，理清突出事故防控现状，掌握突出事故发生趋势，为制定科学防突措施、保障煤矿安全生产提供依据。

1 近20年我国突出事故总体情况分析

1.1 煤矿事故总体情况

研究煤与瓦斯突出事故规律脱离不了煤矿安全大背景，我国煤矿安全发展历程分为3个时期，其中，近20年属于安全生产水平快速提升时期[18]。2000年成立国家煤矿安全监察局，2001年组建国家安全生产监督管理局，2002年出台《安全生产法》，煤矿安全逐渐纳入健全的法制轨道，并开启了煤炭行业的“黄金十年”。由图1可知，我国煤炭产量由2001年的11.07亿t逐年递增，至2013年达到峰值39.7亿t，随后由于能源结构调整及能源消费需求放缓煤炭产量开始降低，于2016年回落至34.1亿t，近几年进一步增加并在2020年达到39.0亿t，20年间增加了2.5倍。与此同时，煤矿事故死亡人数和煤炭百万吨死亡率分别由2001年的5 670人和5.28下降至2020年的228人和0.059，20年间分别下降了96.0%和98.9%。近20年来，我国煤炭累计产量高达593亿t，为国民经济快速发展提供重要的能源资源保障，并在煤炭产量持续增长的情况下，保持煤矿安全形势稳定好转的态势。

图1 2001—2020年煤炭产量、煤矿事故死亡人数及百万吨死亡率

1.2 突出事故总体情况

图2为我国近20年突出事故分布图。由图2a可知，20年间共发生突出事故484起、死亡3 195人。其中突出起数2003年最高为68起，突出死亡人数2002年最多为347人，2020年均降到最低，分别为2起和15人。总体而言，近20年间，突出事故起数、死亡人数整体呈现下降的趋势，和煤矿事故总死亡人数演化规律类似。值得注意的是，突出死亡人数占煤矿事故总死亡人数比例却呈现波动式上涨，从2001年的3.44%逐渐增加至2020年的6.58%，并于2019年达到峰值12.34%。进一步对比突出死亡人数及其占比演化不难发现，两条曲线近似呈现“X”形分布，即随着突出死亡人数的逐年递减，突出死亡人数占比却呈现相反的变化规律，这表明，尽管煤矿安全形势逐年好转、突出事故也得到有效控制，但突出事故在煤矿事故中仍然处于相对较高水平且愈加突显。

图2b为突出事故和煤矿事故中每年平均死亡人数对比，其中，突出事故平均死亡人数2003年最小为3.9人/起、2009年最大为12.2人/起，20年平均水平为6.8人/起；煤矿事故平均死亡人数2018年最小为1.5人/起、2002年最大为2.2人/起，20年平均水平为1.8人/起。表明，突出事故和煤矿事故每年平均死亡人数始终维持在相对稳定的水平，且突出事故的平均死亡人数远大于煤矿事故的平均死亡人数。综上所述，长期以来突出事故是煤矿事故中较为严重的一种，防突工作仍然不能掉以轻心。

图2 2001—2020年突出事故起数、死亡人数及平均死亡人数

2 近10年我国突出事故时空分布规律

我国2001—2010年10年间突出事故的发生地点、时间等详细信息难以准确获取，且随着近年来突出形势的变化和防突技术的发展，早年间的突出事故规律难以指导当下防突工作，因此，本文重点对我国2011—2020年10年间突出事故的时空分布规律进行系统分析。

2.1 等级分布规律

我国2011—2020年共发生突出事故93起、死亡645人，分别占20年间突出事故起数和死亡人数的19.2%和20.2%。根据《生产安全事故报告和调查处理条例》的事故等级分级标准，10 a间发生事故起数和死亡人数()见表1。由表1计算可得，一般事故(＜3人)中事故起数与死亡人数占比分别为14%和3%；较大事故(3≤＜10人)中二者占比分别为66%和50%；重大事故(10≤＜30人)中二者占比分别为19%和40%；特别重大事故(≥30人)中二者占比分别为1%、7%。

表1 2011—2020年突出事故统计数据

我国2011—2020年不同等级突出事故起数和死亡人数比例分布如图3所示。由图3可知，特别重大突出事故基本得到遏制，近10年仅发生过1起；重大突出事故时有发生，尽管事故起数占比不高，但造成的死亡人数占比却接近50%；较大突出事故起数和死亡人数长期占主导地位；一般突出事故起数近几年有逐渐增加趋势，死亡人数占比目前仍相对较低。因此，基于突出事故等级分布规律，针对较大突出事故持续占据主导地位、特别重大突出事故死亡人数常年居高不下、一般突出事故占比逐渐上升的态势，后续防突工作也应更具针对性：较大突出事故防控仍是防突工作的重心，始终不能松懈；重大突出事故的防控应持续加强，争取早日完全遏制；日益增长的一般突出事故应兼顾防控。

2.2 地域分布规律

我国2011—2020年共有12个省(直辖市)发生过突出事故(图4)。其中，贵州省10年发生突出事故起数和死亡人数均为最高，分别是27起和247人，占比分别为29%和38%。吉林省10年只发生1起突出事故，死亡12人，突出事故起数最低。黑龙江省10年发生2起突出事故，死亡8人，突出事故死亡人数最低。图5进一步直观展示了不同省(直辖市)突出事故起数、死亡人数及平均死亡人数分布。由图5a可知，贵州省、湖南省、云南省和河南省4个省份发生突出起数均超过10起，共计63起，占比68%，其余省(直辖市)发生突出事故较少；由图5b可知，贵州省、湖南省、云南省和河南省4个省份突出死亡人数均超过30人，共计508人，占比79%，其余省(直辖市)突出死亡人数较低；由图5c可知，12个省(直辖市)突出事故平均死亡人数均超过3人/起，平均水平达到较大事故等级，其中，云南省虽然发生突出事故起数仅有11起，但导致117人死亡，平均死亡人数高达10.6人/起，吉林省由于只发生一起突出事故，平均死亡人数达到12人/起，其余省(直辖市)平均死亡人数均低于10人/起。

总体而言，突出事故在地域分布上具有“分布范围广、分布较为集中、南多北少、南重北轻”等特点，主要原因在于：我国南方地区煤层赋存条件复杂、煤层瓦斯含量高、煤层渗透率低，瓦斯不易抽采；同时小煤矿占比较大，生产水平总体较低、技术装备较为落后、专业技术人才匮乏，突出防治措施落实不到位、监察和管理力度不够、瓦斯超限时有出现，极易发生煤与瓦斯突出事故[13,19]。

图5 2011—2020年全国突出事故起数与死亡人数及平均死亡人数分布

2.3 时间分布规律

对我国近10年发生的93起突出事故按照发生时间(月、日、时)进行统计，如图6和图7所示。由图6a可知，每年5月份发生突出事故最多(共14起)，平均死亡人数为4.9人/起。11月份共发生突出事故10起，死亡112人，平均死亡人数11.2人/起，高于10年间平均值6.9人/起。2月份发生突出事故最少为5起，平均死亡人数最低为3.2人/起。总体而言，5—7月份是每年突出事故高发期，2月份和9月份为突出事故低发期，11—12月份发生的突出事故更易造成严重人员伤亡。造成这一现象的原因[10-11,20]有多方面因素：① 一线矿工多是农民，5月份春耕农忙后重新回到工作岗位，安全意识淡薄、防护工作不到位；同时5月份处于春夏季节交替期，气候变化明显、流行疾病多发，从而导致矿工工作状态较差；加之7月份天气炎热，使得人的惰性较大且易产生省能心理，最终导致5—7月份易发生突出事故。② 2月份生产任务相对较少，9月份煤矿安全政策发布频繁，煤矿企业和监管部门重视程度高，因此，在此期间突出事故发生较少。③ 年底耗煤需求量上升，且煤矿企业倾向在春节停工前加大生产，在双重生产动力驱动下，煤炭产能大幅度增加，导致11—12月份易引起重大突出事故(占比28%)和特别重大突出事故(占比100%)。

由图6b可知，每月的5日发生突出事故最多共7起52人死亡，平均死亡人数为7.4人/起。每月的4—6日、15—17日、28—29日为突出事故高发期。每月的10—12日、24—25日虽然突出事故起数相对不高，然而平均死亡人数较高，同样需引起关注。如每月的10日发生突出事故仅3起，却造成52人死亡，平均死亡人数高达17.3人/起。由图7可知，突出事故起数和死亡人数在每天的不同时段分布差异较大，其中，1—2时、5—6时、10—12时、17—20时等时段为突出事故高发期。我国煤矿生产制度多采用“3班制”作业，统计发现早班(8—16时)、中班(16—24时)和晚班(0—8时)突出起数和死亡人数占比分别为31%、32%、37%和29%、31%、40%，可见早班发生突出事故较多，且多为重大突出事故。主要原因在于夜间工作容易产生疲劳、注意力难以集中、事故隐患不易及时排查上报，同时在换班前后的2 h内矿工防范心理松懈，容易产生不安全行为，导致突出事故频发。

图6 2011—2020年突出事故起数和死亡人数的日期分布

图7 2011—2020年突出事故起数和死亡人数的时段分布雷达图

综上所述，突出事故集中发生在每年5—7月和11—12月，每月4—6日、15—17日和28—29日，每日1—2时、5—6时、10—12时和17—20时等时段。

3 突出事故周期性发展规律及其启示

从安全管理学的角度来看，突出事故属于在一定条件下可能发生也可能不发生的随机事件。就某一特定突出事故而言，其发生的时间、地点和产生的后果均难以预测。同时，一切事故都是可以预防的，突出事故也不例外，研究突出事故的发展规律可为突出事故的预测和防控提供依据。

通过前文对突出事故的统计分析不难发现，突出事故在不同时间维度上的发展规律具有一致性，即无论是在月分布、日分布还是时分布上，均呈现出高低交替的周期性发展规律。以突出事故日分布为例，每月1—3日为突出事故低发期，随后4—6日为突出事故高发期，之后7—9日再次进入突出事故低发期，如此往复向前发展。究其原因，突出事故多为责任事故，人的安全意识占据主导作用。每当突出事故发生时，矿工心理上都会受到极大的冲击和震撼，同时管理者会对事故原因进行调查分析，并对责任者进行处罚。在此后阶段，管理者和矿工的安全意识均得到有效提高，管理者加强监督管理作用，矿工严格遵守规章制度并落实防突措施，突出隐患得到及时处理，突出事故进入低发期；随着时间的推移，突出事故给人们造成的严重后果逐渐淡化甚至被遗忘，部分管理者出现侥幸心理，监管不到位，部分矿工开始放松警惕，安全意识降低，突出事故隐患得不到及时处理。在一定条件下，矿工的不安全行为、设备的不安全状态、不良的生产环境和管理的缺陷相互耦合引发突出事故，再次导致突出事故频发，并进入“事故高发期—安全意识增强—事故低发期—安全意识减弱—事故高发期”的突出事故周期发展中。

由此可见，突出事故是可以预防的，但又不是短期内就能实现的。预防突出事故的关键在于如何避免突出事故进入“事故低发期—安全意识减弱—事故高发期”的死循环。这就要求管理者必须破除当前“突出发生前万事大吉、突出发生后全面整改”的亡羊补牢式管理理念，将防突措施落实到每一天、每一班的生产中，越是突出事故低发期，越要加强安全管理，以长期保持“安全意识增强—事故低发期—安全意识增强”的良性循环，早日实现“零突出”。

4 结论

a. 我国2001—2020年共发生突出事故484起、死亡3 195人，近年来突出事故得到有效控制，然而突出事故中死亡人数占煤矿事故总死亡人数的比例却呈现波动式上涨，从2001年的3.44%逐渐增加至2020年的6.58%，并于2019年达到峰值12.34%。同时，突出事故的平均死亡人数为6.8人/起，是煤矿事故的3.8倍，表明突出事故在煤矿事故中仍处于相对较高水平且愈加突显。

b.我国2011—2020年12个省(直辖市)共发生突出事故93起、死亡645人，其中，较大突出事故持续占据主导地位，特别重大突出事故死亡人数常年居高不下，一般突出事故占比逐渐上升；突出事故具有“分布范围广、分布较为集中、南多北少、南重北轻”的地域分布特点，其中，贵州省、湖南省、云南省、河南省4省最为严重，累计占总事故起数和死亡人数的68%和79%；突出事故集中发生在每年5—7月和11—12月，每月4—6日、15—17日和28—29日，每日1—2时、5—6时、10—12时和17—20时等时段。

c. 突出事故呈现出“事故高发期—安全意识增强—事故低发期—安全意识减弱—事故高发期”周期性发展规律。突出是可以预防的，应从安全管理的角度出发，必须将防突措施落实到每一天、每一班的生产中，越是突出事故低发期，越要加强安全管理。长期保持“安全意识增强—事故低发期—安全意识增强”的良性循环是突出防控的核心思路。

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Spatial-temporal distribution of outburst accidents from 2001 to 2020 in China and suggestions for prevention and control

ZHANG Chaolin1,2, WANG Enyuan1,2, WANG Yibo2, ZHOU Xifang2

(1. Key Laboratory of Gas and Fire Control for Coal Mines of Ministry of Education, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China; 2. School of Safety Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China)

Prevention and control of coal and gas outburst is a prerequisite to ensure the safe and efficient mining of coal mines and the stable supply of national energy. Two outburst accidents(Zuoquan Coal Mine outburst accident on March 25 and Dongfeng Coal Mine outburst accident on April 9) occurred in 2021 resulting in 12 deaths, indicating that there is still a very difficult way to go before we achieve the goal of "zero outburst". In view of the current situation of unclear outburst mechanism and frequent outburst accidents, this paper makes statistics data of outburst accidents in China from 2001 to 2020. There were 484 outburst accidents and 3 195 deaths in the past 20 years. Although the outburst accidents have been effectively controlled in recent years, they are still at a relatively high level and more prominent in coal mine accidents. The spatial-temporal distribution law of outburst accidents in China from 2011 to 2020 is further analyzed from the aspects of the grade, place and time of outburst accidents. The results show that there were 93 outburst accidents and 645 deaths in 12 provinces, among which the major outburst accidents continue to dominate, and the death toll of extraordinarily major outburst accidents remains high throughout the year, and the proportion of general outburst accidents increases gradually. The outburst accidents are characterized by “wide and concentrated distribution, more cases andmore serious in the south of China”. Guizhou Province, Hunan Province, Yunnan Province and Henan Province are the most serious provinces, accounting for 68% and 79% of the total number of accidents and death toll. The outburst accidents mainly occur in May to July and November to December every year, on the 4th-6th, 15th-17th and 28th-29th of each month, 1-2 o'clock, 5-6 o'clock, 10-12 o'clock and 17-20 o'clock every day. The outburst accidents present the periodic development law of high and low alternation. From the perspective of safety management, the outburst prevention measures must be implemented in every day and every shift of production, and the safety management should be strengthened in the period of low incidence of outburst accidents. The long-term virtuous cycle of “enhancing safety awareness-low incidence of accidents-enhancing safety awareness” is the core concept of outburst prevention and control.

coal mine safety; outburst accidents; statistical analysis; spatial-temporal distribution; safety management

TD713

A

1001-1986(2021)04-0134-08

2021-04-14；

2021-05-10

国家自然科学基金项目(51904293，51934007)；江苏省自然科学基金项目(BK20190627)

张超林，1991年生，男，安徽阜阳人，博士，讲师，硕士生导师，从事煤与瓦斯突出机理及防控方面的研究工作. E-mail：chaolinzhang@cumt.edu.cn

张超林，王恩元，王奕博，等. 近20年我国煤与瓦斯突出事故时空分布及防控建议[J]. 煤田地质与勘探，2021，49(4)：134–141. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.016

ZHANG Chaolin，WANG Enyuan，WANG Yibo，et al. Spatial-temporal distribution of outburst accidents from 2001 to 2020 in China and suggestions for prevention and control[J]. Coal Geology & Exploration，2021，49(4)：134–141. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.016

(责任编辑 范章群 聂爱兰)