近年来,我国煤矿时常发生重、特大瓦斯爆炸事故,目前我国国内预防瓦斯爆炸事故,最主要的策略是采用工程技术手段来解决物的不安全状态这个事故的直接原因,而解决事故另一个直接原因人的不安全动作的研究较少,主要做法是密集的安全检查,检查到员工的不安全动作后采取处罚、制止等严厉措施,称为“即时”解决方法,但“即时”纠正的效果持续时间很短,很难建立安全生产长效机制。研究数据表明,瓦斯矿井占全国煤矿总数的70%以上,煤矿瓦斯事故占煤矿事故总数的35%以上,在重特大瓦斯爆炸事故中,瓦斯矿井的瓦斯爆炸事故占瓦斯爆炸事故总数的42%以上,因此,专门研究瓦斯矿井的瓦斯爆炸事故有其必要性和现实意义。本文针对易导致瓦斯爆炸事故发生的不安全动作这一难题,采用统计分析方法和理论分析方法相结合的综合研究方法,对瓦斯矿井瓦斯爆炸事故发生机理、基于人为失误的瓦斯爆炸不安全动作类型、关键不安全动作的预防与控制措施进行了研究,获得以下主要研究成果:(1)瓦斯爆炸主要有三个条件,一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和爆炸所需要的氧气。统计分析得知人因因素在我国所有煤矿重大事故的直接原因中占97.67%,在重、特大瓦斯爆炸事故中占96.59%。人因因素在矿井作业、生产过程中实际表现为人的行为控制失当,即人的不安全动作。个人不安全动作包括两方面:作为事故直接原因之一的事故引发者引发事故瞬间的具体动作,称为一次性不安全行为;作为事故间接原因,即产生事故直接原因的习惯性不安全行为,可以是安全知识、安全意识和安全习惯三项中的一项或者几项。利用行为安全“2-4”模型分析了84起瓦斯爆炸事故,建立了瓦斯矿井瓦斯爆炸事故的不安全动作库。基于引起煤矿瓦斯爆炸事故的不安全动作和不安全物态,对导致瓦斯爆炸事故的原因进行了统计分析,得出造成井下瓦斯积聚和可能引起瓦斯爆炸的火源分别有三十二种和二十七种,其中瓦斯集聚的多发地点为采煤工作面、掘进工作面和采空区。造成瓦斯集聚的不安全动作和不安全物态有:煤与瓦斯突出、瓦斯喷出、盲巷瓦斯积聚等。井下点火源有:静电火花、冒顶岩石撞击产生火花、放炮火花等。(2)基于人为失误和组织管理理论将瓦斯矿井导致瓦斯爆炸的不安全动作划分为技能型不安全动作(skilled-based unsafe act)、决策型不安全动作(decision-based unsafe act)、认知型不安全动作(perceptual unsafe act)和违规型不安全动作(violation unsafe act)四类。通过对84起事故案例中的不安全动作统计分析,得到:①技能型不安全动作共发生59次,其中封孔不使用水炮泥、放炮未检验施工炮孔是否合格、局部通风机安装位置错误、随意开停局部通风机和“一风吹”排放瓦斯发生的次数排在前五位;②决策型不安全动作共发生15次,其中未处理无风区域、未及时将受风流短路影响区域停电撤人、无计划停电致主要通风机和局部通风机停转停风和对采空区火区未采取有针对性的防灭火措施加以控制发生的次数排在前四位;③认知型不安全动作共发生40次,其中敲打撞击拆卸矿灯、未及时延接风筒(风筒距离掘进迎头过远)、放炮时未使用矿用乳胶炸药、井下检修作业时使金属发生碰撞产生火花和随意开启风门使得风流短路发生的次数排在前五位;④违规型不安全动作共发生190次,超过前三类动作的总和,其中作业前未检测瓦斯浓度、未执行“三人连锁”和“一炮三检”制度、超层越界乱采滥挖、工作面处于无风或微风状态下工作和检测得瓦斯超限未及时停电撤人发次的频次排在前五位。(3)统计分析了不同类型员工的不安全动作,对瓦斯事故不同员工类型的不安全动作进行了识别和归类,得出瓦斯煤矿导致瓦斯爆炸事故相关的9类员工的不安全动作。井下电气作业人员共有8种不安全动作,其中“给无风区域电气设备送电”和“带电检修电气设备”发生次数最多;井下爆破作业人员共有10种不安全动作,其中“封孔不使用水炮泥”发生次数最多;通风作业人员共有16种不安全动作,其中“工作面处于无风、微风状态下工作”发生次数最多;瓦斯检查作业人员共有10种不安全动作,其中“作业前未检测瓦斯浓度”发生次数最多,;安全检查作业人员共有6种不安全动作,其中“未及时检查和处理盲巷及报废巷道”发生次数最多;运输操作作业人员共有5种不安全动作,其中“拉拽带电电缆”发生次数最多;采掘操作作业人员共有16种不安全动作,其中“违章进入无风作业地点”发生次数最多;中基层管理人员共有6种不安全动作,其中“井下吸烟”发生次数最多;高层管理人员共有8种不安全动作,其中“超层越界、乱采滥挖”发生次数最多。同时,对共性类不安全动作做了定义并归类得9种共性不安全动作,分别是:进入无风作业地点作业、停风停电后继续作业、无安全措施进入密闭作业、进入采空区作业、在瓦斯超限区继续作业、随意关停局部通风机、随意开启风门、操作设备工具时使金属发生摩擦撞击、拉拽带电电缆,且共性不安全动作中的违规型不安全动作多于其他三类动作类型。(4)根据灰色理论和熵理论,建立样本矿井不安全动作的灰熵综合评价模型,根据综合评价模型可知,评价结果越大,说明该分类中此种不安全动作重要程度越高,属于该类型矿井的关键动作。依据所得的综合关联值的大小进行排序,该顺序为各指标序列的相对优劣顺序,可以用来评估该类型矿井和其他矿井安全水平的差距,为同类型矿井避免瓦斯爆炸事故提供了重要依据。对样本中84起瓦斯爆炸事故的不安全动作进行统计分析并计算综合关联值,取每类数值较大的5个不安全动作进行排序,得到以下结论:大型矿井中的不安全动作主要有:作业期间未检查作业地点瓦斯浓度,炮孔未使用水炮泥填堵,检测得瓦斯超限但未停电、撤人,未执行“一炮三检”制度和拉拽带电电缆;中型矿井中的不安全动作主要有:作业前未检测瓦斯浓度,未执行“三人连锁”和“一炮三检”制度,密闭施工质量不合格,对于井下长期存在的采空区火区未采取有针对性的防灭火措施加以控制,对工作面存在瓦斯富集的断层破碎带安全隐患没有检查到位;小型矿井中的不安全动作主要有:未执行“三人连锁”和“一炮三检”制度,作业前未检测瓦斯浓度,井下吸烟,掘进工作面未安装局部通风机或未通风;微型矿井中的不安全动作主要有:检测得瓦斯超限未及时停电、撤人,作业前未检测瓦斯浓度,放炮时封孔未使用水炮泥,未执行“三人连锁”和“一炮三检”制度和超层越界、非法组织生产;乡镇煤矿中的不安全动作主要有:进入微风、无风地点作业,作业前未检测瓦斯浓度,放炮时封孔未使用水炮泥,检测得瓦斯超限未及时停电、撤人和未执行“三人连锁”和“一炮三检”制度;国有地方煤矿中的不安全动作主要有:进入微风、无风地点作业,未执行“三人连锁”和“一炮三检”制度,放炮时封孔未使用水炮泥,井下吸烟和井下停风未及时通知停工撤人;国有重点煤矿中的不安全动作主要有:未执行“三人连锁”和“一炮三检”制度,作业前未检测瓦斯浓度,使用带有明接头的煤电钻,超层越界、乱采滥挖和放炮时封孔未使用水炮泥;山西的不安全动作主要有:封孔不使用水炮泥,作业前未检测瓦斯浓度,未执行“三人连锁”和“一炮三检”制度,进入微风、无风地点作业和使用电缆带有明接头的煤电钻;黑龙江的不安全动作主要有:封孔不使用水炮泥,未执行“三人连锁”和“一炮三检”制度,进入微风、无风作业地点,未及时延接风筒,风筒距离掘进迎头过远和随意拆除密闭,进入密闭内无风掘进作业;河南的不安全动作主要有:未处理无风区域,检测得瓦斯超限未及时停电、撤人,电工带电检修电气开关,导致电缆短路产生火花,放明炮和未安设通风设施;陕西的不安全动作主要有:漏检作业地点瓦斯浓度,超层越界、乱采滥挖,停风停电的情况下未及时撤出井下人员,风筒长度不够未及时延接风筒,距离迎头过远和放炮时没有使用水炮泥封孔;内蒙古的不安全动作主要有:作业前未检测瓦斯浓度,拉拽带电电缆(电缆被拉出短路产生电火花),作业时未及时处理井下顶板冒落巷道,局部通风机安装位置错误和未执行“三人连锁”和“一炮三检”制度;贵州的不安全动作主要有:掘进工作面迎头未及时延接风筒,未安设通风设施,局部通风机安装位置错误,使用明接头爆破母线和敲打、拆卸矿灯;辽宁的不安全动作主要有:放炮时没有使用水炮泥封孔,排放瓦斯没有制定措施,裸露爆破,采掘工作面未实现独立通风和爆破作业未执行“三人连锁”和“一炮三检”制度。(5)针对上述研究成果,提出了关键不安全动作预防和控制建议。为了控制和预防关键不安全动作的发生,首先应对企业员工及领导人员进行必要的职业技能、安全知识、安全意识等方面的培训。且针对不同类型的关键不安全动作,还建立了针对性的控制方法。在技能型不安全动作的统计分析过程中,“封孔不使用水炮泥”这个动作发生的频次最多,达到20次;“放炮未检验施工炮孔是否合格”“局部通风机安装位置错误”和“随意开停局部通风机”发生的频次都是5次。针对这些不安全动作可以采用视频教学法和应用虚拟现实的方法来控制。在认知型不安全动作的统计分析过程中,“敲打、撞击、拆卸矿灯”这个动作发生的频次最多,达到6次;“未及时延接风筒,风筒距离掘进迎头过远”发生5次;“放炮时未使用矿用乳胶炸药”发生的频次是4次。针对这些不安全动作可以采用课堂讲授法和观看三维动画的方法来控制。在违规型不安全动作的统计分析过程中,此类动作发生的频次明显比其它三类都多,其中“作业前未检测瓦斯浓度”发生的频次最多,达到32次,“未执行‘三人连锁’和‘一炮三检’制度”发生28次,“超层越界、乱采滥挖”发生过16次,“工作面处于无风、微风状态下工作”发生过15次,“检测得瓦斯超限未及时停电、撤人”发生过12次。针对这些不安全动作可以采用亲情教育模式和学习案例视频的方法来控制。对决策型不安全动作的统计分析过程中发现,此类动作发生的频次比认知型、违规型和技能型不安全动作发生的频次都要少,其中“未处理无风区域”这个动作发生的频次最多,达到6次;“未及时将受风流短路影响区域停电撤人”和“无计划停电致主要通风机和局部通风机停转,停风”发生的频次都是2次。针对这些不安全动作,可以通过对企业高层管理人员采取提升决策能力进行培训来预防和控制。