矿山灾害学研究的方法与原理

矿山灾害学研究的最终目的是减少矿山灾害的发生, 降低矿山灾害事故的危害.只有与矿山灾害防治紧密结合, 灾害学的研究才会有生命力.在矿山灾害学的研究中, 要重视矿山灾害对社会经济综合影响的研究和防灾减灾效益的研究, 只有将矿山灾害防治的经济效益研究清楚, 才能为矿山灾害防治力度的决策者服务^[3], 从而使矿山灾害的研究成果迅速地为矿山开采的经济服务.

灾害科学没有国界^[4], 只有进行广泛的国际协作, 才能更好地掌握矿山灾害的灾变机理及其防治对策.此外, 在矿山灾害学研究的协作过程中, Internet网络技术也将给研究工作带来极大的推动和促进作用.

过去, 矿山灾害研究多局限于单个矿井、单个灾害种类、单个侧面的研究, 局限于具体的灾害事件的研究, 即进行孤立的研究, 其研究结果应用有限, 很难进行实质性的大规模推广应用.因此, 矿山灾害学的研究应向综合化和系统化方面发展, 即大力开展对多矿区、多矿种、多种矿山灾害的总体研究, 使之真正做到“安全减灾, 综合防治”.

借鉴安全工程学的研究成果^[5], 矿山灾害学研究也应遵循的科学研究原理如下:

1) 安全哲学原理

从历史学和思维学的角度研究实现矿山安全生产和安全生存的认识论和方法论.纵观中国矿业开发的历史, 自商周始, 中国就已进入青铜器时期;春秋、战国跨入铁器时代;汉代开始用煤作为燃料, 南北朝时, 称煤为石炭.可以这么说, 此时人们对采矿业安全的认识论是宿命论的, 方法论是被动承受型的;近代采矿活动中, 人们对安全的认识提高到了经验的水平;随着工业社会的发展和技术的进步, 现代采矿工程中, 人们对安全的认识论进入了系统论阶段, 从而在方法论上能够推行矿山安全生产与安全生活的综合型对策, 甚至能够超前预防.有了正确的安全哲学思想作指导, 矿山安全生产才能获得真正高水平的保障.

2) 安全经济学原理

从安全经济学的角度, 研究矿山安全的“减损效益” (减少人员伤亡、职业病负担、事故经济损失、环境危害等) , 研究矿山安全的增值效益, 即研究安全的“贡献率”, 用安全经济学理论指导矿山安全系统的优化.

3) 安全系统论原理

从矿山安全系统的动态特性出发, 研究人^[6,7]、社会、环境、技术、经济等因素构成的矿山安全大协调系统, 建立矿工生命保障、健康;矿山财产安全;矿山环保、信誉的目标体系.在认识矿山灾害事故系统中人-机-环境-管理四要素的基础上, 更要强调从建设矿山安全系统的角度出发, 认识矿山安全系统的要素:人 (矿工的安全素质) ;物 (矿山设备与环境的本质安全性) ;能量 (生产过程能的安全作用) ;信息 (充分可靠的安全信息流, 管理效能的充分发挥) 是矿山安全生产的基础保障.

4) 安全控制论原理

安全控制是最终实现矿山安全生产和安全生存的根本措施.安全控制论提出了一系列有效的控制原则:闭环控制原则、分层控制原则、分级控制原则、动态控制原则、等同原则、反馈原则.安全控制论要求从本质上来认识矿山灾害事故, 而不是从形式或后果上.安全控制理论的立论依据是对事故本质的科学定义, 即灾害事故的本质是“能量的不正常转移” (例如:煤与瓦斯突出^[8]) .

5) 安全信息论原理

安全信息是矿山安全活动所依赖的资源.安全信息原理研究安全信息定义、类型, 研究安全信息的获取、处理、存储、传输等技术.矿山安全信息类型分为一次安全信息和二次安全信息.一次安全信息指矿山生产和生活过程中的人机环境的客观安全性, 以及发生事故后的现场.二次安全信息包括矿山安全法规、条例、政策、标准, 矿山安全科学理论、矿山安全技术文献, 矿山企业安全规划、总结、分析报告等.

6) 安全管理学原理

安全管理最基本的原理首先是管理组织学的原理, 即矿山安全组织机构要有合理的设置, 安全机构职能应有科学的分工, 做到安全管理体制协调高效, 管理能力自组织发展、安全决策和事故预防决策的有效和高效.其次是专业人员保障系统的原理, 即遵循专业人员的资格保证机制:通过发展学历教育和设置安全工程师职称系列的单列, 对矿山安全专业人员进出要有具体严格的任职要求;矿山企业内部的安全管理要建立兼职人员网络系统:即矿山企业内部从上到下 (班组) 设置全面、系统、有效的安全管理组织网络等.三是投资保障机制, 研究矿山安全投资结构的关系, 正确认识预防性投入与事后整改投入的关系, 要研究和掌握矿山安全措施投资政策和立法;建立国家、矿山企业、个人三者相互协调的投资保障系统等等.

7) 事故预测与预防原理

事故预测原理:矿山灾害事故具有因果性、偶然性、必然性、再现性的特征;意外事故是一种随机现象, 对于个别考察无具有不确定性, 但对于大样本, 则表现出规律性.因此, 运用概率统计的方法是研究矿山灾害事故规律、进行矿山灾害事故预测的重要方法.事故性质:小概率事件;随机现象;大数法则.预测方法:时间序列预测法;线性回归预测法;灰色预测法;趋势外推预测法;主次因素薄弱环节预测法;归范反馈预测法等.

事故预防原理:矿山灾害事故的预防模式可分为事后型模式和预期型模式两种.事后型形式是一种被动的对策, 即在矿山事故或灾难发生后进行整改, 以避免同类事故再度发生的一种对策.这种对策模式遵循如下技术步骤:矿山灾害事故发生—调查原因—分析主要原因—提出整改对策—实施对策—进行评价—新的对策.预期型模式是一种主动、积极地预防矿山灾害事故发生的对策.显然是现代矿山安全管理和减灾对策的重要方法和模式.其基本的技术步骤是:提出矿山安全或减灾目标—分析存在的问题—找出主要问题—制定实施方案—落实方案—评价—新的目标.从宏观角度看, 对于矿山工程意外事故的预防原则称为“三E对策”, 即事故的预防具三大预防技术和方法:工程技术对策、安全教育对策、安全管理对策.

事故突变原理:应用突变理论建立矿山事故模型, 研究矿山事故的发生发展规律, 从而有效指导矿山事故控制及预防.

8) 安全工程技术原理

随着矿山开采技术和环境的不同, 研究发展相适应的硬技术原理.例如:矿山机电设备安全原理、矿山防灭火原理、煤与瓦斯防突机理等.

此外, 在矿山灾害学的研究工作中, 还应大力开展:矿山安全仿真理论、矿山安全人工神经元网络^[9]和专家系统、矿山系统灾变理论、矿山本质安全化理论、矿山安全文化理论等理论的研究.