煤礦重大瓦斯事故復(fù)雜性機(jī)理及管控研究 第一節(jié)問(wèn)題的提出及研究意義 1第二節(jié)事故致因理論文獻(xiàn)述評(píng) 3第三節(jié)研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)及路徑 9第二章事故致因復(fù)雜性理論基礎(chǔ) 第一節(jié)傳統(tǒng)系統(tǒng)科學(xué)理論 第二節(jié)復(fù)雜性與復(fù)雜系統(tǒng)理論 第三節(jié)安全管理基本理論 21第四節(jié)突變理論 25本章小結(jié) 28第三章中國(guó)煤礦事故分析及瓦斯爆炸事故機(jī)理 第一節(jié)中國(guó)煤礦安全生產(chǎn)歷史及現(xiàn)狀 第二節(jié)中國(guó)煤礦重大瓦斯事故特征及原因 第三節(jié)煤礦瓦斯爆炸事故物理機(jī)理 本章小結(jié) 47第四章煤礦社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)模型及事故致因復(fù)雜性 第一節(jié)煤礦社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)的復(fù)雜性 第二節(jié)煤礦系統(tǒng)等級(jí)全息模型 第三節(jié)事故的致因過(guò)程及方式 第四節(jié)煤礦事故的致因復(fù)雜性 本章小結(jié) 第五章煤礦重大瓦斯事故復(fù)雜脆性致因 70第一節(jié)復(fù)雜系統(tǒng)脆性定義、特點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)熵 第二節(jié)脆性聯(lián)系、脆性結(jié)構(gòu)與脆性過(guò)程 第三節(jié)基于故障樹(shù)的重大瓦斯事故系統(tǒng)脆性分析 第四節(jié)煤礦內(nèi)部子系統(tǒng)脆性關(guān)聯(lián)實(shí)證分析 第五節(jié)降低煤礦系統(tǒng)脆性風(fēng)險(xiǎn)的方法 本章小結(jié) 第六章煤礦重大瓦斯事故反饋動(dòng)態(tài)復(fù)雜性 第一節(jié)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模技術(shù)簡(jiǎn)介 第二節(jié)煤礦系統(tǒng)動(dòng)態(tài)反饋與延遲 第三節(jié)煤礦重大瓦斯事故系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型 第四節(jié)煤礦重大瓦斯事故仿真實(shí)證研究 第五節(jié)煤礦系統(tǒng)安全管理與控制 第六節(jié)反饋動(dòng)態(tài)復(fù)雜性視角下的煤礦安全管理 本章小結(jié) 第七章煤礦生產(chǎn)重大瓦斯事故的控制與管理 第一節(jié)基于脆性理論的煤礦安全管控途徑 第二節(jié)基于反饋動(dòng)態(tài)復(fù)雜性的煤礦事故管控途徑 第三節(jié)基于復(fù)雜性的夾河煤礦瓦斯事故管控建議 本章小結(jié) 隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代煤礦系統(tǒng)越來(lái)越趨向于大型化和復(fù)雜化，系統(tǒng)、各級(jí)子(分)系統(tǒng)以及基本元素自身及其相互雜化的特點(diǎn)。在這種狀況下，系統(tǒng)的安全性及系統(tǒng)安全管理由于關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和正常運(yùn)行，逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻，特別重大瓦斯事故時(shí)有發(fā)生，造成了人民生和社會(huì)福利的重大損失。雖然導(dǎo)致事故的直接原因是人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)和作業(yè)環(huán)境等因素，但從深層次看，對(duì)或不足是導(dǎo)致“事故多米諾骨牌鏈”倒塌的內(nèi)在原因管理的致因復(fù)雜性進(jìn)行深入研究和分析，以助于煤礦系統(tǒng)各層次和各部門對(duì)安全管理系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)系統(tǒng)存在重大事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行及業(yè)的安全生產(chǎn)。現(xiàn)在多數(shù)的對(duì)事故致因模型的研究將事故認(rèn)為是一系列事件的線性因果鏈。這種模型對(duì)于簡(jiǎn)單系統(tǒng)的個(gè)體因素導(dǎo)致的事故產(chǎn)生損失的情況處理得比較好。而從20世紀(jì)四五十年代以來(lái)，人們生產(chǎn)和生活中所接觸的社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)變化非常巨大。這些變化使得運(yùn)用簡(jiǎn)單的事件因果模型來(lái)解釋復(fù)雜系統(tǒng)的事故致(1)技術(shù)的進(jìn)步隨著技術(shù)的進(jìn)步產(chǎn)生對(duì)原有系統(tǒng)的替代與更新，更多的不確定因素被引入到安全系統(tǒng)中去。使得系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)要素之間的關(guān)系變得更加復(fù)雜。同時(shí)，社會(huì)進(jìn)步與技術(shù)的革新速度的加快使得從個(gè)體事件角度去研究事故顯得力不(2)事故特性的改變由于先進(jìn)技術(shù)和管理信息系統(tǒng)應(yīng)用的生產(chǎn)系統(tǒng)中，人們的行為在影響技術(shù)系統(tǒng)的同時(shí)，也受到技術(shù)系統(tǒng)的影響。某一事件的發(fā)生很難說(shuō)是屬于人的行為失誤引起或者是機(jī)器的缺陷造成。(3)新類型危險(xiǎn)源的出現(xiàn)社會(huì)進(jìn)步帶來(lái)技術(shù)的不斷進(jìn)步，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)要素都帶來(lái)影響或更新。新技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)新的危險(xiǎn)源，原有的事故致因模型在解釋新系統(tǒng)事故機(jī)理時(shí)需要進(jìn)行改進(jìn)。(4)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加技術(shù)的進(jìn)步使得系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，尤其是系統(tǒng)內(nèi)部要素之間的交互復(fù)雜性。人們對(duì)系統(tǒng)的需求使得系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)之間按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行交互，但同時(shí)這種交互作用又受到更多因素的干擾，研究方法和解決問(wèn)題的方法是通過(guò)分析系統(tǒng)的事故發(fā)生的因果鏈，尋找誘發(fā)事故的根源因素。然而，隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，運(yùn)果分析變得越來(lái)越難。尋找新的從系統(tǒng)角度去解決問(wèn)題的方法成為當(dāng)前研究的(5)人與自動(dòng)控制系統(tǒng)之間的復(fù)雜性智能系統(tǒng)的發(fā)展使得系統(tǒng)的使用者和開(kāi)發(fā)者在對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)上的誤差越來(lái)越大，由此導(dǎo)致系統(tǒng)在使用過(guò)程中產(chǎn)生人誤的概率也大大增加。這些改變都對(duì)傳統(tǒng)的事故致因模型提出了挑戰(zhàn)。煤礦生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境與其他行業(yè)相比，井下深處有限的空間，環(huán)境條件惡劣、多變。隨著巷道掘進(jìn)尺度的不斷增加，工作環(huán)境中的危險(xiǎn)因素也越來(lái)越多。在員的安全。礦井環(huán)境條件惡劣、多變的固有屬性是引起煤礦事故多發(fā)的潛在危險(xiǎn)因素。在中國(guó)的國(guó)有重點(diǎn)煤礦當(dāng)中，存在煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井占89.5%,存在高瓦斯、煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的礦井占49.2%,容易自然發(fā)火的礦井占57.5%,存在水害威脅的礦井占43%。有些礦井還有沖擊地壓、巖爆和高溫危害等不安理失誤和企業(yè)外部監(jiān)察的缺失也是導(dǎo)致中國(guó)煤礦重大事故頻發(fā)的原因。國(guó)家已經(jīng)在煤礦安全生產(chǎn)管理工作中取得了巨大的成功，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦事故的產(chǎn)安全管理工作成效不甚理想，煤礦安全生產(chǎn)狀況尤為嚴(yán)峻，煤礦事故時(shí)有發(fā)生，尤其是重大事故造成的影響極大。雖然中國(guó)煤炭的百萬(wàn)噸死亡率雖然已經(jīng)于2008年降低到1以下，之后2012年降到0.5以下(0.374),但是與發(fā)達(dá)國(guó)家差距很大。要扭轉(zhuǎn)中國(guó)煤礦安全管理在世界上的不利局面，依然任重道遠(yuǎn)。人為中心的組織，軟件、硬件設(shè)施所組成的系統(tǒng)。當(dāng)前因素的研究都有了一定的成果，不同的理論形成了不同的事故預(yù)防和控制方法。但在當(dāng)前的研究中，從系統(tǒng)致因復(fù)雜性的角度研究各個(gè)因素之間交互作用以及整個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及狀態(tài)變化引起事故的還比較少。對(duì)煤礦重大事故進(jìn)行有效預(yù)防和控制，更需要在當(dāng)前安全管理的基礎(chǔ)上雜性，運(yùn)用系統(tǒng)的安全管理方法實(shí)現(xiàn)整個(gè)煤礦系統(tǒng)的最大安全。在理論上，本研究在傳統(tǒng)煤礦致因事故模型的基礎(chǔ)上，素耦合模型中因素間復(fù)雜關(guān)系的分析，揭示中國(guó)煤礦生產(chǎn)重大瓦斯事故中復(fù)雜性致因機(jī)理，豐富重大事故的致因模型。本研究旨在明確對(duì)煤礦重大瓦斯事故的控制不僅僅要注重對(duì)人、機(jī)器設(shè)備、環(huán)境等要素的管理，還應(yīng)該注重要素之間在實(shí)踐上，本研究有助于提高煤礦管理者對(duì)系統(tǒng)致因復(fù)雜性引起事故的認(rèn)識(shí)，使人們更加重視分析和控制其可能帶來(lái)的系統(tǒng)安全問(wèn)題。通過(guò)系統(tǒng)仿真揭示事故致因模型中多因素之間相互作用導(dǎo)致發(fā)生事故的復(fù)雜性機(jī)理，以制訂有效的管理控制措施，從系統(tǒng)角度和復(fù)雜性角度消除導(dǎo)致煤礦重大瓦斯事故頻發(fā)事故致因理論(AccidentCausingTheory)是從大量的典型事故的本質(zhì)原因的分析、總結(jié)中所提煉出來(lái)的事故機(jī)理以及事故模型。這些機(jī)理以及模型反映安全管理工作的改進(jìn)，從思路上和方法上提供科科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)事故致因的認(rèn)識(shí)也在不斷深入，豐富。下面論述國(guó)內(nèi)外事故致因理論的研究現(xiàn)狀。(一)事故頻發(fā)傾向理論格林伍德(M.Greenwood,1919)和伍德(H.Woods,1919)對(duì)英國(guó)許多工廠里的傷亡事故數(shù)據(jù)中的事故發(fā)生次數(shù)按不同的統(tǒng)計(jì)分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，工廠中存在某些工人較其他工人更容的人。從這種現(xiàn)象出發(fā)，錢姆勃(Chamber,1939)和法默(Farmer,1939)對(duì)此進(jìn)行了進(jìn)一步的補(bǔ)充，并明確提出了“事故頻發(fā)傾向論”(AccidentPronenessTheory)。該理論認(rèn)為，在從事同樣的工作和在同樣的工作環(huán)境下，企業(yè)里的某些人比其他人更容易發(fā)生事故，這些人被稱作事故故發(fā)生的主要原因；如果通過(guò)人的性格特點(diǎn)區(qū)分出這部分人而不予雇傭或予以解聘，則可以減少工業(yè)生產(chǎn)中的事故，該理論把工業(yè)事故致的天性。(二)事故因果連鎖理論1.海因里希事故因果連鎖理論海因里希(W.H.Heinrich,1936)對(duì)當(dāng)時(shí)美國(guó)工業(yè)安全實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)Theory),用以闡明導(dǎo)致傷亡事故的各種因素之間以及這些因素與事故、傷害之系列原因事件相繼發(fā)生的結(jié)果，即傷害與各原因相互之間具有連鎖關(guān)系。2.博德事故因果連鎖理論博德(FrankBird)在海因里希事故因果連鎖理論的基礎(chǔ)上，提出反映現(xiàn)代安全管理理念的事故因果連鎖理論。博德認(rèn)為事故的本質(zhì)原因在于管理的缺陷。博德的事故因果連鎖過(guò)程包括5個(gè)因素：本質(zhì)原因(安全管理)、基本原因3.亞當(dāng)斯事故因果連鎖理論故因果連鎖理論相類似的因果連鎖模型。亞當(dāng)斯連鎖理論的核心在于對(duì)造成現(xiàn)場(chǎng)失誤的管理原因進(jìn)行了深入的研究。他指出操作者的不安全行為及生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中的不安全狀態(tài)等現(xiàn)場(chǎng)失誤，是由于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和安全技術(shù)人員的管理失誤造成的，管理失誤又是由企業(yè)管理制度中存在的問(wèn)的根源是企業(yè)中制度和規(guī)定的缺陷。4.北川徹三的事故因果連鎖理論日本學(xué)者北川徹三在對(duì)海因里希的理論進(jìn)行了一定的修正的基礎(chǔ)上，提出了另一種事故因果連鎖理論。他從技術(shù)原因、教育原因、身體原因、精神原因4個(gè)方面探討事故發(fā)生的間接原因，并且認(rèn)為事故的基本原因應(yīng)該包括管理、學(xué)校教育、社會(huì)或歷史等3個(gè)方面的原因。這里提到的基本原因中有些因素已經(jīng)超出了煤礦生產(chǎn)安全管理工作的范圍，但是，充分認(rèn)識(shí)這些基本原因因素，對(duì)綜合利用可能的技術(shù)、管理手段、法律法規(guī)、教育改革、安全文化建設(shè)等措施來(lái)間接調(diào)控這些因素，實(shí)現(xiàn)預(yù)防和避免事故發(fā)生的目的，是非常必要的。(三)能量意外釋放理論吉布森提出了解釋事故發(fā)生物理本質(zhì)的能量意外釋放理論。他認(rèn)為，事故是一種不正常的或不希望的能量釋放，各種形式的能量是構(gòu)成傷害的直接原因。因此，應(yīng)該通過(guò)控制能量或控制能量載體來(lái)預(yù)防傷害事故。1966年由哈登(W.Hadden)在此基礎(chǔ)上引申出的“能量意外釋放論”(EnergyTransferTheo-ry),是事故致因理論發(fā)展過(guò)程中的重要一步。該理論認(rèn)為，事故是一種不正常(四)瑟利事故模型瑟利(J.Surry,1969)提出瑟利事故模型，該模型以人對(duì)信息的處理過(guò)程為基分為危險(xiǎn)出現(xiàn)和危險(xiǎn)釋放兩個(gè)階段，這兩個(gè)階段各自(五)動(dòng)態(tài)變化理論本尼爾(L.Benner,1972)提出了在處于動(dòng)態(tài)平衡的生產(chǎn)系統(tǒng)中由于“擾動(dòng)”導(dǎo)致事故的理論，即事故P理論(PTheoryofAccident),進(jìn)而提出了“多線事件連鎖法”(MultilinearEventsSequencingMethods)事故調(diào)查方法。此后，約翰遜(W.Johnson)于1975年發(fā)表了“變化一失誤”模型，1981年佐藤吉信提出了本尼爾(L.Benner,1972)認(rèn)為事故過(guò)程包含著一組相繼發(fā)生的事件，可以將事故看作由事件鏈中的擾動(dòng)(Perturbation)開(kāi)始，以傷害或損害為結(jié)束的過(guò)2.變化—失誤理論約翰遜(W.Johnson)將變化看作是一種潛在的事故致因。他認(rèn)為：事故是由不希望的或意外的能量釋放引起的，這種能量釋放的發(fā)生是由于管理者或操作者沒(méi)有適應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程中物的或人的因素的變化，產(chǎn)生了計(jì)劃錯(cuò)誤或行為失誤，從而導(dǎo)致人的不安全行為或物的不安全狀態(tài)，破壞了生了事故，由事故造成生產(chǎn)過(guò)程中的人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失。(六)軌跡交叉理論軌跡交叉理論認(rèn)為，事故的發(fā)生是人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)兩大因素同時(shí)相互作用的結(jié)果。人的因素和物的因素在事故致因中占有同樣重要的地位，且可以相互關(guān)聯(lián)、互為因果和相互轉(zhuǎn)化，并說(shuō)明在人間設(shè)置安全裝置作為屏障，可提高機(jī)械設(shè)備的可靠性，又可大大降低概率。當(dāng)人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)在各自發(fā)展過(guò)程(軌跡),在一定時(shí)間、空間發(fā)生了接觸(交叉),事故就會(huì)發(fā)生。軌跡交叉論的重點(diǎn)是說(shuō)明人為因素(七)Reason的復(fù)雜系統(tǒng)事故因果模型JamesReason針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)并以醫(yī)療事故為研究對(duì)象分別于1990年和2000年提出著名的縱深防御模型和SwissCheese模型。JamesReason的SwissCheese模型從系統(tǒng)防御體系存在的缺陷形象刻畫(huà)了復(fù)雜系統(tǒng)失效時(shí)的發(fā)生過(guò)程，提出主動(dòng)失誤和潛在條件的共同作用是導(dǎo)致復(fù)雜系統(tǒng)防御層存在漏洞的原因，雖然該模型對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)事故形成機(jī)制給出了一個(gè)形象解釋，但并沒(méi)有論及復(fù)雜系統(tǒng)事故控制模式。此外，Reason在SwissCheese模型中不再?gòu)?qiáng)調(diào)對(duì)具體的事故因果路徑分析，而只考慮預(yù)防系統(tǒng)的可靠沒(méi)有說(shuō)明這些漏洞是如何形成的，以及復(fù)雜系統(tǒng)所需要的防御層數(shù)。必要條件而非充分條件，它們只是事故的觸發(fā)器，系統(tǒng)的能限及管理的缺陷機(jī)會(huì)重合時(shí)，才會(huì)發(fā)生事故。Reaso管理錯(cuò)誤ManagementFailures)。當(dāng)沒(méi)有發(fā)生其他技術(shù)失效或人誤時(shí)，這些管理錯(cuò)誤似乎并未對(duì)系統(tǒng)的安全構(gòu)成威脅，因而往往不是錯(cuò)誤。當(dāng)事后追查事故的原因時(shí)，由于那些作為事故觸發(fā)器的技術(shù)失效或人往被忽略。(八)系統(tǒng)理論事故模型(STAMP)萊文森(N.G.Leveson,2004)建立了基于系統(tǒng)理論的系統(tǒng)理論事故模型STAMP(SystemsTheoreticAccidentModelandProces角度出發(fā)，把安全看作是在一定環(huán)境下系統(tǒng)元素相互作用而產(chǎn)生的涌現(xiàn)(Emergent)特性，而涌現(xiàn)特性受到與系統(tǒng)元素行為相關(guān)的約束(Constraint)的第一章緒論控制或強(qiáng)制。相應(yīng)地，事故致因中除了故障和人失誤之外，還有元素之間非功能性的相互作用(DysfunctionalInteractions)。系統(tǒng)元素之間非功能性的相互作用引起的事故稱為系統(tǒng)事故(SystemAccident),系統(tǒng)事故的發(fā)生是由于缺乏適當(dāng)?shù)目刂苼?lái)約束元素之間的相互作用。相應(yīng)的安全理念是，防止事故需要辨識(shí)和消除或者減輕系統(tǒng)元素之間的不安全的相互作用，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和運(yùn)行過(guò)程中控制和強(qiáng)化有關(guān)的安全約束。此外，國(guó)外還有很多學(xué)者運(yùn)用系統(tǒng)建模方法研究了復(fù)雜系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)控制，系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性等及員工健康安全管理等問(wèn)題，這些研究的思路和方法都值得借鑒。二、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀中國(guó)安全管理專家在國(guó)外事故致因理論的發(fā)展基礎(chǔ)上，提出由人、機(jī)、環(huán)境構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)是事故致因理論研究的主要對(duì)象，而人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)始終是事故致因理論研究的兩個(gè)基本方面。事故的直接原因是人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，但是造成人失誤和物的故障的直接原因常常是管理上的缺陷，管理系統(tǒng)中存在“潛在失誤”。管理上的缺陷雖然是間接原因，但它卻是背景因素，又常是發(fā)生事故的本質(zhì)原因。(一)三類危險(xiǎn)源理論陳寶智(1995)在對(duì)系統(tǒng)安全理論進(jìn)行系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，提出了事故致因的兩類危險(xiǎn)源理論。該理論認(rèn)為：一起傷亡事故的發(fā)生往往是兩類危險(xiǎn)源共同作用的結(jié)果。第一類危險(xiǎn)源是傷亡事故發(fā)生的能量主體，是第二類危險(xiǎn)源出現(xiàn)的前提，并決定事故后果的嚴(yán)重程度；第二類危險(xiǎn)源是第一類危險(xiǎn)源造成事故的必要條件，決定事故發(fā)生的可能性。兩類危險(xiǎn)源相互關(guān)聯(lián)、相互依存。田水承(2007)提出組織失誤是第三類危險(xiǎn)源，認(rèn)為第三類危險(xiǎn)源是事故發(fā)生的根本原因。(二)“流變—突變”理論何學(xué)秋(1998)針對(duì)事物發(fā)展變化的流變一突變規(guī)律，提出了安全科學(xué)的“流變—突變”(“R—M”)理論?！鞍踩髯兣c突變”就是事物在發(fā)展過(guò)程中安全與危險(xiǎn)的矛盾的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，這一矛盾隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程就決定了事物發(fā)展各個(gè)階段的安全狀態(tài)，要把影響安全的物質(zhì)劃分出流變和突變的界限是很困難的，因?yàn)槭挛锏陌l(fā)展總保持自身的連續(xù)性，總在一切對(duì)立概念所反映的客觀內(nèi)容之間存在中間過(guò)渡環(huán)節(jié)。(三)內(nèi)外因事故致因理論國(guó)漢君(2005)提出了內(nèi)外因事故致因理論。他根據(jù)事故致因的性質(zhì)和作用，從人員、機(jī)器設(shè)備和環(huán)境的角度，將系統(tǒng)中不安定因素分為危險(xiǎn)源和觸發(fā)因子兩種。煤礦事故發(fā)生需具備3個(gè)條件：客觀存在著危險(xiǎn)源和足夠的破壞能量；煤礦重大瓦斯事故復(fù)雜性機(jī)理及管控研究煤礦危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理體系不完善；存在導(dǎo)致事故的各種不安全因素綜合作用，危險(xiǎn)源被偶然事件觸發(fā)所造成的結(jié)果。(四)人的不安全行為與管理失誤陳紅(2005,2006)研究了中國(guó)煤礦中各類重大事故中的不安全行為，對(duì)中國(guó)煤礦生產(chǎn)六大系統(tǒng)重大事故的特征和規(guī)律進(jìn)行了研究。從煤礦員工不安全行為不安全行為分為故意違章行為和管理失誤行為，并建立了基于柵欄思想的重大事故控制對(duì)策。曹慶仁(2006)通過(guò)將煤礦員工不安全行為看作是員工內(nèi)在影響因素和外在影響因素綜合作用的結(jié)果，分析了煤礦生產(chǎn)過(guò)程中管理者的不盡職行為的產(chǎn)生原因、影響因素，以及其對(duì)員工不安全行為的復(fù)雜性、群體行為和組織行為的復(fù)雜性，論證別制定了針對(duì)員工不安全行為、管理者的不安全行為(織錯(cuò)誤的控制策略，并給出了行為安全控制的政策建議。盧建軍(2007)認(rèn)為，管理失誤是導(dǎo)致礦山事故發(fā)啟國(guó)(1998)認(rèn)為：事故發(fā)生的機(jī)理，就是由管理成，管理原因隨時(shí)隨地地制約著人為、物質(zhì)和環(huán)境3種原因，管理原因或管理原亂，就會(huì)導(dǎo)致人的不安全行為或物的不安全狀態(tài)或環(huán)境事故的發(fā)生。(五)信息缺陷許名標(biāo)、彭德紅(2006)引入信息缺陷的概念。他們程中信息的缺陷。而煤礦事故的直接原因來(lái)自：煤礦工人的備和設(shè)施的不安全狀態(tài)以及不安全的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境。(六)系統(tǒng)論許正權(quán)(2004)提出交互式安全管理理論，該理論對(duì)事故成因機(jī)理做出了論述，認(rèn)為系統(tǒng)的安全性決定于系統(tǒng)的和諧性，社會(huì)技術(shù)系外部交互作用的不和諧性，即事故成因的整體交了不同復(fù)雜程度系統(tǒng)的事故控制模式及系統(tǒng)和諧實(shí)現(xiàn)方式。系統(tǒng)的安全性最終是通過(guò)微觀層面的和諧交互以達(dá)到系統(tǒng)整體的和諧所實(shí)現(xiàn)的。翁翼飛，劉鐵民(2008)都指出系統(tǒng)安全管管理的復(fù)雜性和系統(tǒng)安全的動(dòng)力學(xué)特征。此外，突變理論應(yīng)用到系統(tǒng)安全中，主要應(yīng)用尖點(diǎn)直觀明了。錢新明等(1995)提出事故致因的突變模型，認(rèn)為事故的發(fā)生是由于結(jié)果。把人的因素和物的因素作為兩個(gè)控制變量，把生產(chǎn)能力或系統(tǒng)功能作為狀態(tài)參數(shù)突變理論應(yīng)用到系統(tǒng)安全中，主要應(yīng)用尖點(diǎn)突變化過(guò)程中系統(tǒng)狀態(tài)出現(xiàn)的突變。金鴻章，吳紅梅等人提出復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論的煤礦系統(tǒng)的脆性，分析了鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦、地方煤礦和國(guó)有煤煤礦系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)的脆性變化規(guī)律進(jìn)行研究。在大多數(shù)研究當(dāng)中，事故致因模型基于共同成因假設(shè)(CommonCauseHypothesis),即疏忽、小事故或大事故具有相同的成因，遵循共同的成因路徑(CommonCausalPathway),復(fù)雜系統(tǒng)和簡(jiǎn)單系統(tǒng)都遵循同樣的事故致因理論。這些研究強(qiáng)調(diào)對(duì)產(chǎn)生事故比較重要的因素(如人因和管理失誤)的研究和控制，這類研究一方面取得了明顯的研究和應(yīng)用效果，另一方面也造成企業(yè)的安全管理決策過(guò)分注重對(duì)某些重要因素的控制管理和安全投入，無(wú)形中增加了安全管理成本。多數(shù)研究都沒(méi)有系統(tǒng)分析導(dǎo)致事故發(fā)生的因素之間的相互作用所帶來(lái)的復(fù)雜性對(duì)事故致因的影響。近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始注重對(duì)系統(tǒng)的事故致因復(fù)對(duì)事故的發(fā)生進(jìn)行路徑分析外，很多學(xué)者還從整個(gè)系統(tǒng)角度文森的系統(tǒng)理論事故模型(STAMP)等，這些理論提出分析系統(tǒng)元素之間的相互作用或事故成因的整體交互機(jī)制，并試圖進(jìn)行控變理論進(jìn)行事故致因分析。煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)，其中關(guān)于重大瓦斯事故的致因因素和機(jī)理更具有復(fù)雜性。針對(duì)煤礦系統(tǒng)重大瓦斯事故中的致因復(fù)雜性機(jī)理進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)事故致因復(fù)雜性的認(rèn)知尋找控制煤礦重大瓦斯事故的管理方法。首先，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究文獻(xiàn)的分析，學(xué)習(xí)本研究領(lǐng)域的已有成雜性和安全事故致因理論基礎(chǔ)。接著對(duì)中國(guó)的煤礦事故的歷史、構(gòu)成進(jìn)行資料的歸納和統(tǒng)計(jì)，分析中國(guó)煤礦重大瓦斯事故的特征及主要原因。運(yùn)用系統(tǒng)復(fù)雜性理論分析煤礦這一社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)的狀態(tài)變化復(fù)雜性特征，指出事故致因復(fù)雜性的來(lái)源和特點(diǎn)。對(duì)該系統(tǒng)的要素功能進(jìn)行分析，研究影響系統(tǒng)安全這一功能的各種約束條件。在初步分析煤礦這一復(fù)雜社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，運(yùn)用系統(tǒng)層次全息模型分析方法分析煤礦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和子系統(tǒng)的要素及其之間的關(guān)系，為之后的研究確定對(duì)象和范圍。通過(guò)煤礦系統(tǒng)及子系統(tǒng)的脆性分析，對(duì)煤礦事故致因系統(tǒng)源、安全子系統(tǒng)在內(nèi)的煤礦系統(tǒng)仿真分析反饋復(fù)雜性在煤礦重大瓦斯事故模型故為案例，進(jìn)行實(shí)證分析煤礦反饋動(dòng)態(tài)復(fù)雜性致因機(jī)理。根據(jù)上述系統(tǒng)仿真的結(jié)果，從基于系統(tǒng)脆性致因機(jī)理的關(guān)聯(lián)的角度提出控制煤礦重大瓦斯事故脆性風(fēng)險(xiǎn)的方法；從基于反饋動(dòng)態(tài)煤礦各個(gè)子系統(tǒng)事故預(yù)防與安全管理方法。(1)統(tǒng)計(jì)分析中國(guó)歷年來(lái)煤礦重大事故的發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)、特征和主要原因。(2)從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)角度深入研究煤礦重大瓦斯事故的系統(tǒng)內(nèi)部綜合復(fù)雜性致因，揭示中國(guó)煤礦重大瓦斯事故系統(tǒng)的致因復(fù)雜性機(jī)理。(3)針對(duì)中國(guó)煤礦重大瓦斯事故的致因復(fù)雜性機(jī)理，提出在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中預(yù)防煤礦重大瓦斯事故管理控制途徑。(1)煤礦系統(tǒng)重大瓦斯事故致因復(fù)雜性的來(lái)源問(wèn)題，影響煤礦重大瓦斯事故的煤礦系統(tǒng)中各個(gè)層次、各個(gè)系統(tǒng)的致因有哪些?(2)在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，各種致因因素如何相互作用導(dǎo)致煤礦重大瓦斯事故，煤礦中的人員、機(jī)器設(shè)備、環(huán)境和管理雜性致因機(jī)理中起到怎樣的作用?煤礦重大事故的風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展演化過(guò)程是怎樣的?(3)針對(duì)以上煤礦重大瓦斯事故致因復(fù)雜性研究的結(jié)果，從復(fù)雜性致因機(jī)理出發(fā)研究煤礦重大瓦斯事故控制問(wèn)題以及管理問(wèn)題。給出管理控制煤礦系統(tǒng)(1)一般與特殊相結(jié)合例研究煤礦重大瓦斯事故的機(jī)理以及管理控制。(2)靜態(tài)研究與動(dòng)態(tài)研究相結(jié)合統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法研究煤礦系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化下的事故致因過(guò)程、反饋動(dòng)態(tài)復(fù)雜性致因機(jī)理。(3)定性分析方法①運(yùn)用層次等級(jí)全息建模方法識(shí)別煤礦系統(tǒng)中層次要素、子系統(tǒng)以及全系統(tǒng)中導(dǎo)致煤礦重大瓦斯事故的致因因素的來(lái)源、性質(zhì)，在事故致因過(guò)程中的作用。②以基于事故樹(shù)的方法分析煤礦系統(tǒng)中導(dǎo)致瓦斯事故發(fā)生的直接原因和割集與最小徑集，分析導(dǎo)致事故發(fā)生的可能性事件集合。(4)定量仿真方法運(yùn)用復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論中的脆性風(fēng)險(xiǎn)熵度量煤礦及其子系統(tǒng)的脆性度，運(yùn)用集對(duì)分析來(lái)定量研究煤礦系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)之間的脆性聯(lián)系。研究煤礦各個(gè)子系統(tǒng)在導(dǎo)致煤礦重大瓦斯事故中的不同作用。運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法建立模型，定量仿真包含生產(chǎn)子系統(tǒng)、人力資源子系各個(gè)致因因素和相關(guān)因素的演變過(guò)程以及相互之間的因果反饋關(guān)系。(5)實(shí)證研究方法以某一個(gè)存在重大瓦斯事故風(fēng)險(xiǎn)的具體煤礦系統(tǒng)為例，采用專家問(wèn)卷調(diào)查統(tǒng)之間的脆性關(guān)聯(lián)度以及整個(gè)煤礦系統(tǒng)的脆性風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)用建立包括生產(chǎn)子系用的主要統(tǒng)計(jì)軟件是SPSS13.0,仿真軟件是VensimPLE5.4。四、研究的技術(shù)路線(見(jiàn)圖1-1)研究背景研究背景文獻(xiàn)研究選題研究方法理論基礎(chǔ)煤礦重大瓦斯事故現(xiàn)狀瓦斯爆炸事故的發(fā)生機(jī)理煤礦社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)的復(fù)雜性控制與管理途徑在煤礦安全管理中應(yīng)用建議研究結(jié)論要素與結(jié)構(gòu)層次等級(jí)建模脆性風(fēng)險(xiǎn)建模系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模反饋動(dòng)態(tài)復(fù)雜性致因反饋復(fù)雜脆性致因系統(tǒng)論、控制論和信息論是20世紀(jì)40年代先后創(chuàng)立并獲得迅猛發(fā)展的三門系統(tǒng)理論的分支學(xué)科。雖然它們僅有半個(gè)世紀(jì)，但在系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域中已是資它們稱之為SCI論。系統(tǒng)論的創(chuàng)始人是美籍奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲。系統(tǒng)論要求把自然界和社會(huì)系統(tǒng)中的事物當(dāng)作一個(gè)整體或系統(tǒng)來(lái)研究，并用數(shù)學(xué)模型去描述和分析這些系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為。所謂系統(tǒng)，即由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合在一起形成的具有特定功能的有機(jī)整體；而每個(gè)系統(tǒng)本身又是它所從屬的一個(gè)更大系統(tǒng)的組成部分(子系統(tǒng))。貝塔朗菲旗幟鮮明地提出了系統(tǒng)觀點(diǎn)、動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)和等級(jí)(層次)觀點(diǎn)。指出復(fù)雜事物功能遠(yuǎn)大于其組成因果鏈中各環(huán)節(jié)部分般系統(tǒng)結(jié)構(gòu)理論。一般系統(tǒng)結(jié)構(gòu)理論從數(shù)學(xué)上提出了一個(gè)新的一般系統(tǒng)概念體統(tǒng)行為之間存在固有的關(guān)系及規(guī)律，在給定的層次上的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定和支配。這一結(jié)論為系統(tǒng)研究提供了精確的理論基礎(chǔ)。在這一結(jié)論的基礎(chǔ)上，一般系統(tǒng)結(jié)構(gòu)理論從理論上揭示了一系列的一般系統(tǒng)原理與規(guī)律，解決了一系列的一般系統(tǒng)問(wèn)題，如系統(tǒng)基層次的存在性及特性問(wèn)題，是否存在從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的自然法則的問(wèn)題，以及什而把系統(tǒng)論發(fā)展到了具有精確的理論內(nèi)容并且能夠有效解決實(shí)際系統(tǒng)問(wèn)題的控制論是美國(guó)著名數(shù)學(xué)家維納(N.Wiener)同他的合作者自覺(jué)地適應(yīng)近代科學(xué)技術(shù)中不同門類相互滲透與相互融合的發(fā)展趨勢(shì)而創(chuàng)始的。它擺脫了牛頓經(jīng)典力學(xué)和拉普拉斯機(jī)械決定論的束縛，使用新的統(tǒng)計(jì)理論研究系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、規(guī)律去對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行干擾和控制，使系統(tǒng)依照預(yù)定目標(biāo)運(yùn)行的理論和方法?？刂普摰幕驹恚瑫r(shí)也是管理控制職能最基本的原理，即反饋的機(jī)理。者的偏差進(jìn)行控制的過(guò)程。如果輸出信息的作用是抵消輸入信息，則稱為負(fù)反類社會(huì)中普遍存在的一種現(xiàn)象。統(tǒng)是一種典型的控制系統(tǒng)。管理系統(tǒng)中的控制過(guò)程在本質(zhì)上與工程的、生物的系統(tǒng)是一樣的，都是通過(guò)信息反饋來(lái)揭示目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)之間的差，并采取糾正措控制論的理論與方法，也適合于分析和說(shuō)明管理控制問(wèn)題。技術(shù)，使我們有效地研究一般的控制和通訊問(wèn)題，同時(shí)控制論為其他領(lǐng)域的科學(xué)研究提供了一套思想和技術(shù)，在維發(fā)表后的幾十年中，各種冠以控制論名稱的交叉學(xué)科如雨后春筍般生長(zhǎng)出來(lái)。管理更是控制論應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。也可以這樣認(rèn)為，人們對(duì)控制論原理最早的認(rèn)識(shí)和最初的運(yùn)用是在管理方面。從這個(gè)意義上說(shuō)，控制論之于管理恰似青出于藍(lán)。用控制論的概念和法分析管理控制過(guò)程，更便于揭示和描述其內(nèi)在信息論是由美國(guó)數(shù)學(xué)家香農(nóng)(C.E.Shannon,1916)創(chuàng)立的，它使用概率論制。信息就是指?jìng)鬟f的消息中所包含的新內(nèi)容與新知識(shí)，是用來(lái)減少和消除人們對(duì)于事物認(rèn)識(shí)的不確定性。系統(tǒng)的信息是一切系統(tǒng)保持一定結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)，也是改變一個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能所必需的。狹義信息論是研究在通訊系統(tǒng)中普遍存在著的信息傳遞的共同規(guī)律，以及如何提高各信息傳輸系統(tǒng)的有效性和可靠性的一門理論和方法。廣義信息論被理解為運(yùn)用狹義信息論的觀點(diǎn)來(lái)研究一切問(wèn)題的理論。信息論認(rèn)為，系統(tǒng)正是通過(guò)獲取、傳遞、加工與處理信息而實(shí)現(xiàn)其有目的的運(yùn)動(dòng)的。信息論能夠揭示人類認(rèn)識(shí)活動(dòng)產(chǎn)生飛躍的實(shí)質(zhì)，有助于探索與研究人們的思維規(guī)律和推動(dòng)與進(jìn)化人們的思維活動(dòng)。香農(nóng)給出了信息的量度與它所代表的事件的隨機(jī)性或事件發(fā)生的概率有關(guān)，事件發(fā)生的概率大，事先容易判斷，有關(guān)此事件的消息排隊(duì)事件發(fā)生的不確定程度小，則包含的信息量就??；反之則大。從這一點(diǎn)出發(fā)，信息論利用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)中熵的概念，建立了對(duì)信息的量度方法。在統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)中，熵是系統(tǒng)的無(wú)序狀態(tài)的量度，即系統(tǒng)的不確定性的量度。信息量所表示的是體系的有序度、組織結(jié)構(gòu)程度、復(fù)雜性、特異性或進(jìn)化發(fā)展程度。這是熵(無(wú)序度、不定度、混亂度)的矛盾對(duì)立面，即負(fù)熵。第二節(jié)復(fù)雜性與復(fù)雜系統(tǒng)理論一、系統(tǒng)復(fù)雜性的概念與分類“復(fù)雜性”的提出起源于20世紀(jì)初對(duì)理論生物學(xué)的研究。1928年，奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲(L.V.Bertalanffy)在其《生物有機(jī)體》論文中首次提出了“復(fù)雜性”的概念。20世紀(jì)后半葉，在自然科學(xué)和工程技術(shù)和社會(huì)科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域，“復(fù)雜性”作為一個(gè)重要詞匯涌現(xiàn)出來(lái)，并且迅速成為一種研究的新概念范式。在關(guān)于復(fù)雜性概念的界定上，麻省理工學(xué)院物理學(xué)家塞思·勞埃德通過(guò)電子郵件向美國(guó)記者約翰·霍根提供的關(guān)于復(fù)雜性定義的清單中，復(fù)雜性的定義包括信息、參數(shù)個(gè)數(shù)或自由度或維度、規(guī)則復(fù)雜性、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)、混沌邊緣等45種之多。圣菲研究所的關(guān)于經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域的復(fù)雜性研究提出：復(fù)雜性概念主要包括復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)、涌現(xiàn)、混沌邊緣、報(bào)酬遞增和路徑依賴等。關(guān)于復(fù)雜性的定義主要包括：自組織、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)、路徑依賴、涌現(xiàn)、混沌邊緣、奇怪吸引子等。而美國(guó)匹茲堡大學(xué)的雷謝爾教授，從哲學(xué)觀上總結(jié)了復(fù)雜性概念，并對(duì)復(fù)雜性進(jìn)行了分類(見(jiàn)表2-1),在一般意義上復(fù)雜性不僅是純粹本體論的或純粹認(rèn)識(shí)論的，而是包括了這兩個(gè)方面。描述復(fù)雜性：為了給系統(tǒng)提供一個(gè)恰當(dāng)描述生成復(fù)雜性：提供產(chǎn)生系統(tǒng)的一個(gè)途徑而必須類別復(fù)雜性：構(gòu)成要素的多樣性，物理構(gòu)造中組織復(fù)雜性：相互關(guān)系的不同模式中組分排吳彤在分析國(guó)外關(guān)于復(fù)雜性的定義時(shí)，將國(guó)外現(xiàn)有研究歸為八類三十八種，第九類則是隱喻型描述復(fù)雜性(15種)。具體包括：(1)信息類10種，包括信息、費(fèi)希爾信息、Chernoff信息、共有信息或通道信息、算法信息含量；(2)熵類3種，即熵、Renyi熵、計(jì)量熵；(3)描述長(zhǎng)度或距離類8種，包括自描述代碼長(zhǎng)度、糾錯(cuò)代碼長(zhǎng)度、最小描(4)容量類1種，拓?fù)錂C(jī)器容量；(5)深度類2種，邏輯深度和熱力學(xué)深度；(6)復(fù)雜性類10種，包括Lempel-Ziv復(fù)雜性、隨機(jī)復(fù)雜性、有效或理想復(fù)雜性、層級(jí)復(fù)雜性、同源復(fù)雜性、時(shí)間計(jì)算復(fù)雜性、空間計(jì)算復(fù)雜性、基于信息的(7)多樣性，樹(shù)形多樣性和區(qū)別性2種；(8)獨(dú)立參數(shù)個(gè)數(shù)或維數(shù)，參數(shù)個(gè)數(shù)或自由度或維數(shù)、分形2種；(9)綜合(隱喻)類有15種，包含混合、相關(guān)性、分辨力、自組織、自組織臨界混沌理論對(duì)于復(fù)雜性研究能夠做的貢獻(xiàn)比較有限。在進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)分析的時(shí)候，對(duì)于初始條件的敏感性并不是如此重要的話題，而且，正是復(fù)雜系統(tǒng)的魯棒(Robust)性，即在不同條件下以同樣的方式發(fā)生作用的能力，保證了系統(tǒng)的生存。對(duì)于復(fù)雜性的量化問(wèn)題，他提出了熵，但僅僅用香農(nóng)的信息熵卻是不合適中國(guó)著名哲學(xué)家苗東升教授認(rèn)為，復(fù)雜性是現(xiàn)代科學(xué)中最復(fù)雜的概念之一，至今無(wú)法給出統(tǒng)一的定義是正常的，也許根本就不存在統(tǒng)一的復(fù)雜性定義。但低層次的復(fù)雜性代替高層次的復(fù)雜性，也不可以拿高層次的復(fù)雜性否定低層次(一)源于系統(tǒng)規(guī)模的復(fù)雜性造成現(xiàn)有方法無(wú)法處理的復(fù)雜性。復(fù)雜性的形成需要足夠的系統(tǒng)規(guī)模，規(guī)模巨大就會(huì)帶來(lái)描述和處理的困難，小系統(tǒng)或大系統(tǒng)的方法無(wú)濟(jì)于事。簡(jiǎn)單系統(tǒng)不存在源于規(guī)模的復(fù)雜性，具有足夠規(guī)模(圣塔菲要求系統(tǒng)有中等規(guī)模，錢學(xué)森要求達(dá)到巨系統(tǒng)規(guī)模)是產(chǎn)生復(fù)雜性的必要條件，但不是充分條件，即使巨系統(tǒng)也不一定是復(fù)雜系統(tǒng)。(二)源于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性組成成分的多樣性和差異性造成組分之間相互關(guān)系的多樣性和差異性，是雜性的主要根源之一，復(fù)雜性研究者幾乎都強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。只有要素和整體兩個(gè)合任務(wù)，需要經(jīng)過(guò)不同層次逐級(jí)整合才能最終形成系統(tǒng)整體。因而在要素與系統(tǒng)整體之間還有中間層次的系統(tǒng)，才是等級(jí)層次結(jié)構(gòu)。復(fù)雜性只可能出現(xiàn)于等(三)源于開(kāi)放性即外部環(huán)境的復(fù)雜性封閉系統(tǒng)沒(méi)有復(fù)雜性，復(fù)雜性必定出現(xiàn)于開(kāi)放系統(tǒng)。自適應(yīng)系統(tǒng)被當(dāng)作復(fù)性。但對(duì)外部環(huán)境開(kāi)放也不是產(chǎn)生復(fù)雜性的充分條件。即使外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的加擾動(dòng)的方法或者黑箱方法，足以有效地處理。只有當(dāng)外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的作用不再被當(dāng)作干擾，而是系統(tǒng)自身特性的有機(jī)組成部黑箱方法都失效，這種系統(tǒng)必然呈現(xiàn)某種復(fù)雜性。開(kāi)放性也是復(fù)雜性的重要根源，系統(tǒng)與環(huán)境相互關(guān)系的復(fù)雜性是系統(tǒng)復(fù)雜性的重要表現(xiàn)。(四)源于動(dòng)力學(xué)特性的復(fù)雜性動(dòng)態(tài)因素變化可以忽略不計(jì)的系統(tǒng)，或者動(dòng)態(tài)因素變化可以作為靜態(tài)模型的干擾因素來(lái)對(duì)待的系統(tǒng)，可以當(dāng)簡(jiǎn)單系統(tǒng)來(lái)處理。動(dòng)力學(xué)過(guò)程可能產(chǎn)生無(wú)窮雜性的重要機(jī)制，復(fù)雜性只能出現(xiàn)于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，復(fù)雜性一定是某種動(dòng)力學(xué)特性。動(dòng)力學(xué)因素是產(chǎn)生復(fù)雜性最重要的物理學(xué)根源。(五)源于非平衡態(tài)的復(fù)雜性平衡態(tài)不可能產(chǎn)生復(fù)雜性，處于平衡態(tài)的系統(tǒng)都是簡(jiǎn)單的。非平衡態(tài)也不以小的修正。復(fù)雜性只能出現(xiàn)于遠(yuǎn)離平衡態(tài)，在這種條件下系統(tǒng)通過(guò)自組織形成耗散結(jié)構(gòu)，即自組織地產(chǎn)生出復(fù)雜性。復(fù)雜系統(tǒng)必定是處于非平衡態(tài)的系統(tǒng)，耗散結(jié)構(gòu)才具有最小的復(fù)雜性。物理化學(xué)層次的耗散結(jié)構(gòu)還不可能具有生物復(fù)(六)源于非線性的復(fù)雜性統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)雜性的根本內(nèi)在機(jī)制，復(fù)雜性只能出現(xiàn)于非線性系統(tǒng)。但非線性自身(七)源于不確定性的復(fù)雜性確定性連通簡(jiǎn)單性，不確定性連通復(fù)雜性。首先是源于隨機(jī)性的復(fù)雜性。但隨機(jī)性也不是產(chǎn)生復(fù)雜性的充分條件，平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程屬于簡(jiǎn)程才可能出現(xiàn)復(fù)雜性。隨機(jī)性與復(fù)雜性是截然不同的。物理系統(tǒng)隨機(jī)性的規(guī)律一般只服從大數(shù)定律，仍屬于簡(jiǎn)單性范圍，可以用會(huì)系統(tǒng)、意識(shí)系統(tǒng)的組分具有智能，組分之間具有復(fù)雜的相律不能揭示其本質(zhì)特征，宏觀整體特性不能僅僅看作是大量微觀組分相互碰撞的結(jié)果，現(xiàn)在的概率統(tǒng)計(jì)方法不足以處理這類系統(tǒng)中的隨機(jī)過(guò)程。另一種重要模糊集理論就是為處理復(fù)雜性而提出來(lái)的。他的不相容性原理認(rèn)為，系統(tǒng)的復(fù)雜性超過(guò)一定閾值，描述的精確同描述的有意義互不相前的復(fù)雜性科學(xué)尚未涉足模糊性問(wèn)題。(八)源于主動(dòng)性、能動(dòng)性的復(fù)雜性統(tǒng)與環(huán)境之間互為因果，互動(dòng)互應(yīng)(所有組分都既是被作用者，又是主動(dòng)作用分有一定的自適應(yīng)能力時(shí)，在不斷適應(yīng)環(huán)境的行為過(guò)程中必然產(chǎn)生出整體的復(fù)雜性。圣塔菲的一個(gè)基本信念是適應(yīng)性產(chǎn)生復(fù)雜性，所謂復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(CAS),就是在不斷適應(yīng)環(huán)境的過(guò)程中通過(guò)演進(jìn)產(chǎn)生出復(fù)雜性的系統(tǒng)。(九)源于系統(tǒng)要素智能的復(fù)雜性由于智能組成部分構(gòu)成的系統(tǒng)(如耗散結(jié)構(gòu)理論和協(xié)同學(xué)理論研究的貝納級(jí)。組分智能是復(fù)雜性的重要根源之一。(十)源于人類理性與非理性的復(fù)雜性以人作為構(gòu)成要素的系統(tǒng)，其行為必須考慮人的理性因素的作用。尤其公可能產(chǎn)生復(fù)雜性。述的行為特征，包括國(guó)內(nèi)研究者所說(shuō)的人理，這也是復(fù)雜前的科學(xué)發(fā)展還極少涉及這類復(fù)雜性來(lái)源。西蒙所謂的“人工性和復(fù)雜性這兩個(gè)論題不可解脫地交織在一起”,其中的人工性同時(shí)包含人的理性和非理性上述論述可以表明的確存在本質(zhì)上屬于復(fù)雜性的對(duì)象領(lǐng)域，簡(jiǎn)單性與復(fù)雜性有根本上的區(qū)別。諸多復(fù)雜性成因中的每一種都難以單獨(dú)造成真正的復(fù)雜性，現(xiàn)實(shí)存在的復(fù)雜性是由多種因素交織在一起而造成的。復(fù)雜系統(tǒng)是相對(duì)牛頓時(shí)代以來(lái)構(gòu)成科學(xué)事業(yè)焦點(diǎn)的簡(jiǎn)單系統(tǒng)相比而言的，兩者具有根本性的不同。簡(jiǎn)單系統(tǒng)通常具有少量個(gè)體對(duì)象，它們之間的相互作于我們能夠應(yīng)用簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)平均的方法來(lái)研究它們的行為。而復(fù)雜并不一定與系統(tǒng)中的個(gè)體一般來(lái)講具有一定的智能性，例如組織中的細(xì)胞、股市中的股民、的部分環(huán)境通過(guò)自己的規(guī)則進(jìn)行智能的判斷或決策。全相同。在1999年4月出版的《Science》雜志上，列出了以下幾種定義：(1)N.Goldenfeld和Kadanoff認(rèn)為復(fù)雜系統(tǒng)是一種高度結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)，它表現(xiàn)出多種多樣的結(jié)構(gòu)屬性。(2)Whitesides和Ismagilov認(rèn)為復(fù)雜系統(tǒng)是一種在演化過(guò)程中對(duì)于初始路徑的系統(tǒng)。(3)Weng,Bhalla和Iyengar則認(rèn)為復(fù)雜系統(tǒng)是一種在設(shè)計(jì)、功能或兩者都很難去理解或確認(rèn)的系統(tǒng)。(4)D.Rind認(rèn)為復(fù)雜系統(tǒng)是系統(tǒng)的許多構(gòu)成部分之間存在多元交互關(guān)系(5)W.BrianArthur認(rèn)為復(fù)雜系統(tǒng)是其過(guò)程隨時(shí)間不斷進(jìn)化并且顯現(xiàn)的中國(guó)學(xué)者宋學(xué)鋒認(rèn)為，雖然目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與定義尚未統(tǒng)一，但是對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的基本特征的認(rèn)識(shí)卻比較一致。一般認(rèn)為復(fù)雜系統(tǒng)具有以(1)非線性與動(dòng)態(tài)性：普遍認(rèn)為非線性是產(chǎn)生復(fù)雜性的必要條件，沒(méi)有非線性就沒(méi)有復(fù)雜性。復(fù)雜系統(tǒng)都是非線性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。非線性說(shuō)明了系統(tǒng)的整體大于各組成部分之和，即每個(gè)組成部分不能代替整體(2)非周期性與開(kāi)放性：復(fù)雜系統(tǒng)的行為一般是沒(méi)有周期的。非周期性展現(xiàn)了系統(tǒng)演化的不規(guī)則性和無(wú)序性，系統(tǒng)的演化不具有明顯的規(guī)律。系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不會(huì)重復(fù)原來(lái)的軌跡，時(shí)間路徑也不可能回歸到它們以前所經(jīng)歷的任何一點(diǎn)，它們總是在一個(gè)有界的區(qū)域內(nèi)展示出一種通常是極其“無(wú)序”的振蕩存和發(fā)展是不可能的。任何一種復(fù)雜系統(tǒng)，只有在開(kāi)放的條有在開(kāi)放的條件下才能維持和生存。開(kāi)放系統(tǒng)還具有自組織能力，能通過(guò)反饋進(jìn)行自控和自調(diào)，已達(dá)到適應(yīng)外界變化的目的；具有穩(wěn)定性能力，保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和功能穩(wěn)定，具有一定的抗干擾性；在同環(huán)境的相互作用中，具有不斷的演化能力；受到自身結(jié)構(gòu)功能和環(huán)境的種種參數(shù)的約束。(3)(積累效應(yīng))初值敏感性：初值敏感性，即所謂的“蝴蝶效應(yīng)”或積累效應(yīng)，是指在混沌系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，如果起始狀態(tài)稍微有一點(diǎn)改變，那么隨著系統(tǒng)的演化，這種變化就會(huì)被迅速積累和放大，最終導(dǎo)致系統(tǒng)行為發(fā)生巨大的變化。這種敏感性使得我們不可能對(duì)系統(tǒng)做出精確的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。(4)奇怪吸引性：復(fù)雜系統(tǒng)在相空間里的演化一般會(huì)形成奇怪吸引子。吸引子是指一個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間運(yùn)行軌道漸進(jìn)地收斂到的一系列點(diǎn)集。換句話說(shuō)，吸引子是一個(gè)系統(tǒng)在不受外界干擾的情況下最終趨向的一種穩(wěn)定行為形式。而奇怪吸引子既不同于穩(wěn)定吸引子，它使系統(tǒng)的運(yùn)行軌道趨向于單點(diǎn)集(點(diǎn)吸引子)或者一些周期圓環(huán)(極限環(huán));也不同于不穩(wěn)定吸引子，它使系統(tǒng)趨向于一些完全隨機(jī)的行為形式。(5)結(jié)構(gòu)自相似性(分形性):所謂自相似是指系統(tǒng)部分以某種方式與整體相似。分形的兩個(gè)基本特征是沒(méi)有特征尺度和具有自相似性。對(duì)于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，這種自相似性不僅體現(xiàn)在空間結(jié)構(gòu)上(結(jié)構(gòu)自相似性),而且還體現(xiàn)在時(shí)間序列的自相似性中。一般來(lái)說(shuō)，復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)往往具有自相似性，或其幾何表征具有分?jǐn)?shù)維。在現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，復(fù)雜性的種類很多，從不同的角度可以進(jìn)行不同的分類。如可以分為物理(自然系統(tǒng))復(fù)雜性、生物復(fù)雜性、社會(huì)復(fù)雜性；從認(rèn)識(shí)論角度可以分為主觀復(fù)雜性與客觀復(fù)雜性。美國(guó)安全工程師Heinrich在1931出版的著作《安全事故預(yù)防：一個(gè)科學(xué)的方法》中，闡述了根據(jù)當(dāng)時(shí)的工業(yè)安全實(shí)踐總結(jié)出來(lái)的工業(yè)安全理論，這個(gè)理論的主要內(nèi)容是：(1)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中人員傷亡的發(fā)生往往是由于一系列因果連鎖之末端事故的結(jié)果，而事故常常起因于人的不安全行為和機(jī)械、物質(zhì)(統(tǒng)稱物)的不安全狀態(tài)。(2)不安全行為是大多數(shù)工業(yè)事故的原因。(3)因?yàn)椴话踩袨槎艿搅藗Φ娜耍瑤缀踔貜?fù)了300次以上沒(méi)有造成(4)在工業(yè)事故中，人員受到傷害的嚴(yán)重程度具有隨機(jī)性。大多數(shù)情況下，人員在事故發(fā)生時(shí)可以免遭傷害。(5)防止事故的方法與企業(yè)生產(chǎn)管理、成本管理及質(zhì)量管理的方法類似。海因里希的工業(yè)安全理論主要闡述了工業(yè)事故發(fā)生的因果連鎖論、人與物中最基本的問(wèn)題，該理論曾被稱作“工業(yè)安全公理”(AxiomsofIndustrialSafety),受到世界上許多國(guó)家安全研究學(xué)者的贊同。但是海因里希工業(yè)安全理論也與事故頻發(fā)傾向理論一樣，把大多數(shù)工業(yè)事故的責(zé)任都?xì)w因于人的不安全行為，表現(xiàn)出時(shí)代的局限性。則，如圖2-1所示。它是通過(guò)分析55萬(wàn)起工傷事故的發(fā)生概率，為保險(xiǎn)公司的經(jīng)營(yíng)提出的。該法則認(rèn)為，在1個(gè)死亡重傷、害事故背后，有29起輕傷害事故，29起輕傷害事故背后，有300起無(wú)傷害虛驚事件，以及大量的不安全行為和不安全狀態(tài)存在。從海因里?！鞍踩鹱炙彼紫蛏戏治隹梢钥闯?，若不對(duì)不安全行為和不安全狀態(tài)進(jìn)行有效控制，可能形成300起無(wú)傷害的虛驚事件，而這300起無(wú)傷害虛驚事件的控11不安全行為100……0不安全狀態(tài)無(wú)傷害事故，必須消除日常不安全行為和不安全狀態(tài)；是作為預(yù)防死亡重傷害事故的最重要的基礎(chǔ)工作?，F(xiàn)實(shí)中我們就是要從細(xì)節(jié)管全狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)當(dāng)初設(shè)定的總體方針，預(yù)防重大事故的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)全員安全。20世紀(jì)50年代以來(lái)，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步使設(shè)備、工藝及產(chǎn)品越來(lái)越復(fù)雜，這也使工業(yè)系統(tǒng)的安全問(wèn)題面臨著新的挑戰(zhàn)。戰(zhàn)略武器研制、宇宙開(kāi)發(fā)及核電站建設(shè)等使得作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)標(biāo)志的大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)相繼問(wèn)世，這些復(fù)雜的系統(tǒng)系統(tǒng)的過(guò)程中，逐漸萌發(fā)了系統(tǒng)安全的基本思想。于是，美國(guó)在20世紀(jì)50年代到60年代研制洲際導(dǎo)彈的過(guò)程中，系統(tǒng)安全理論應(yīng)運(yùn)而生。行為的結(jié)果偏離了預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，人的不安全行為可被看作是人失誤的特例。人失誤可能直接破壞對(duì)物理系統(tǒng)的控制，造成能量或危險(xiǎn)物質(zhì)的意外釋放。例如，錯(cuò)合了開(kāi)關(guān)使檢修中的線路帶電；誤開(kāi)閥門使有害氣體泄放等。人失誤也可能造成物的故障，物的故障進(jìn)而導(dǎo)致事故。例如，超載起吊重物造成鋼絲繩斷裂，發(fā)生重物墜落事故。物的因素問(wèn)題可以概括為物的故障。故障是指由于性能低下不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的現(xiàn)象，物的不安全狀態(tài)也可以看作是一種故障狀態(tài)。物的故障可能直接漏電；管路破裂使其中的有毒有害介質(zhì)泄漏等。有時(shí)一種物的故障可能導(dǎo)致另聲和振動(dòng)等物理環(huán)境，以及企業(yè)和社會(huì)的軟環(huán)境。不良的物理環(huán)境會(huì)引起物的作場(chǎng)所強(qiáng)烈的噪聲影響人的情緒，分散人的注意力而發(fā)生人失誤。企業(yè)的管理系統(tǒng)安全理論包括很多區(qū)別于傳統(tǒng)安全理論的創(chuàng)新概念，具體如下：(1)在事故歸因理論方面，改變了人們只注重操作人員的不安全行為而忽略硬件的故障在事故歸因中作用的傳統(tǒng)觀念，開(kāi)始考慮如何通過(guò)改善物的系統(tǒng)(2)沒(méi)有任何一種事物是絕對(duì)安全的，任何事物中都潛伏著危險(xiǎn)因素。通常所說(shuō)的安全或危險(xiǎn)只不過(guò)是一種主觀的判斷。能夠造成事故的潛在危險(xiǎn)因素稱作危險(xiǎn)源，來(lái)自某種危險(xiǎn)源的造成人員傷害或物質(zhì)損失的可能性叫做危險(xiǎn)。危險(xiǎn)源是一些可能出問(wèn)題的事物或環(huán)境因素，而危險(xiǎn)表征潛在的危險(xiǎn)源可能造(3)不可能根除一切危險(xiǎn)源和危害，但可以減少來(lái)自現(xiàn)有危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性，寧可減少總的危險(xiǎn)性而不是僅僅徹底去消除幾種固定的危險(xiǎn)。(4)由于人的認(rèn)識(shí)能力有限，有時(shí)不能完全認(rèn)識(shí)危險(xiǎn)源和危險(xiǎn)，即使認(rèn)識(shí)了危險(xiǎn)源也不可能完全根除。由于不能全部根除危險(xiǎn)源，只能把危險(xiǎn)降低到可接工程的基礎(chǔ)之一。研究可靠性時(shí)，涉及物的因素時(shí)，使用故障(Failure,Fault)復(fù)雜作用的結(jié)果。因此.在預(yù)防事故時(shí)必須在弄清事故因素相互關(guān)系的基礎(chǔ)上防御漏洞理論的基礎(chǔ)是曼徹斯特大學(xué)教授JamesReason在其著名的心理統(tǒng)致因，并以一個(gè)邏輯統(tǒng)一的事故反應(yīng)鏈將所有相關(guān)因素進(jìn)行了理論串聯(lián)。該如圖2-2所示，該理論認(rèn)為：事故的發(fā)生不僅有一個(gè)事件本身的反應(yīng)鏈，還同時(shí)存在一個(gè)被穿透的組織缺陷集，觸發(fā)事故的因素和組織各層次的缺陷(或安全風(fēng)險(xiǎn))是長(zhǎng)期存在并不斷自行演化的，但是這些事故促因和組織缺陷并不一定造成不安全事件，當(dāng)多個(gè)層次的組織缺陷在一定條件下同時(shí)或次第出現(xiàn)缺陷時(shí)，不安全事件就會(huì)失去多層次的阻斷屏障而發(fā)生。既然安全事件的發(fā)生是由于安全保障各個(gè)環(huán)節(jié)的缺陷處于貫通狀態(tài)，那么二是要避免各個(gè)環(huán)節(jié)上所存在的缺陷具有關(guān)聯(lián)性(即要防止上一環(huán)節(jié)缺陷的發(fā)生導(dǎo)致下一環(huán)節(jié)產(chǎn)生貫通位置的缺陷)。對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)事故形成機(jī)制給出了一個(gè)形象獨(dú)到的解釋，模型中不再?gòu)?qiáng)調(diào)對(duì)在條件”造成的系統(tǒng)防御層上的漏洞是事故成因。但并沒(méi)有論及復(fù)雜系統(tǒng)事故控制模式。但越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)同運(yùn)用系統(tǒng)的、復(fù)雜的觀點(diǎn)來(lái)看待系統(tǒng)事故致因理論并進(jìn)行事故的預(yù)防與控制。思。突變論的主要特點(diǎn)是用形象而精確的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述和預(yù)測(cè)事物的連續(xù)性突變論的創(chuàng)始人是法國(guó)數(shù)學(xué)家雷內(nèi)托姆，他于1972年出版的《結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性突變論方法正是試圖用數(shù)學(xué)方程描述這種過(guò)程。突變論的研究?jī)?nèi)容簡(jiǎn)單地說(shuō)，是研究從一種穩(wěn)定組態(tài)躍遷到另一種穩(wěn)定組態(tài)的現(xiàn)象和規(guī)律。突變論認(rèn)為，某個(gè)函數(shù)會(huì)取得唯一的值。當(dāng)參數(shù)在某個(gè)范圍內(nèi)變化，該函數(shù)值有不止一個(gè)極就在這一剎那間發(fā)生了突變。突變論給出了系統(tǒng)狀態(tài)的參數(shù)變化區(qū)域。突變論提出，高度優(yōu)化的設(shè)計(jì)很可能有許多不理想的性質(zhì)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上最優(yōu)，常常聯(lián)系著對(duì)缺陷的高度敏感性，就會(huì)產(chǎn)生特別難于對(duì)付的破壞性，以致發(fā)生真正的“災(zāi)變”。在工程建造中，高度優(yōu)化的設(shè)計(jì)常常具有不穩(wěn)定性，當(dāng)出現(xiàn)不可避免的制造缺陷時(shí)，由于結(jié)構(gòu)高度敏感，其承載能力將會(huì)突然變小，而出現(xiàn)突然的全面的塌陷。突變論不僅能夠應(yīng)用于許多不同的領(lǐng)域，而且也能夠以許多不同的方式來(lái)應(yīng)用。突變論對(duì)哲學(xué)上量變和質(zhì)變規(guī)律的深化，具有重要意義。很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，關(guān)于質(zhì)變是通過(guò)飛躍還是通過(guò)漸變，在哲學(xué)上引起重大爭(zhēng)論，歷史上形成三大派觀下，如果質(zhì)變中經(jīng)歷的中間過(guò)渡態(tài)是穩(wěn)定的，那么它就是一個(gè)漸變過(guò)程。質(zhì)態(tài)的轉(zhuǎn)化，既可通過(guò)飛躍來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)漸變來(lái)實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在于控制條件。應(yīng)用突變論還可以設(shè)計(jì)多種解釋模型。例如經(jīng)濟(jì)危機(jī)模型，它表現(xiàn)經(jīng)濟(jì)危機(jī)在爆發(fā)時(shí)是一種突變，并且具有折迭型突變的特征，而在經(jīng)濟(jì)危機(jī)后的復(fù)蘇則是緩慢的，它是經(jīng)濟(jì)行為沿著“折疊曲面”緩慢滑升的漸變。此外，還有“社會(huì)輿論模型”、二、突變論的兩類模型(一)基于流形的突變突變論應(yīng)用于系統(tǒng)安全分析的早期，人們主要采用尖點(diǎn)突變模型，即在其流形(Manifold)上對(duì)所研究系統(tǒng)的安全狀況進(jìn)行分析和描述。尖點(diǎn)突變流形由上、中、下三葉組成，如圖2-3所示。上、下兩葉分別表示兩個(gè)吸引子(Attractor),中葉是不穩(wěn)定的。系統(tǒng)安全分析中尖點(diǎn)突變流形常見(jiàn)的形式為：p(x—xo)3+q(u—uo)(x—x式中，x為系統(tǒng)的安全狀態(tài)值，u,v為系統(tǒng)安全狀態(tài)的控制變量，p,q均為系數(shù)，xo,uo,v。為系統(tǒng)固有的特征系數(shù)。與式(2.2)相對(duì)應(yīng)的尖點(diǎn)突變流形在u,v平面的投影為下式：式中，a,b均為常數(shù)。系統(tǒng)的安全狀態(tài)x受控制變量的約束，x隨著控制因素u,v的變化而變化。有些學(xué)者認(rèn)為u,v分別是影響系統(tǒng)安全的人的因素和物的因素的數(shù)量值，或者是一類危險(xiǎn)源和二類危險(xiǎn)源的數(shù)量值。一般認(rèn)為流形的上葉表示系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。下葉表示系統(tǒng)功能極差，且已發(fā)生事故，中葉為不可達(dá)區(qū)域。若系統(tǒng)運(yùn)行不經(jīng)過(guò)分叉集如路徑a?→b?,則控制因素的不斷惡化不能引起系統(tǒng)功能狀況的突變。若控制因素變化越過(guò)分叉集時(shí)，即系統(tǒng)功能狀態(tài)沿路徑a?→C?→d?→b?變化時(shí)，系統(tǒng)不可避免地發(fā)生事故。當(dāng)控制因素的值愈大時(shí)，則系統(tǒng)功能惡化程度愈大，反映到突變流形上是安全狀態(tài)的變化量△r(△x=x?一xa?)也變大。顯然，安全工作的任務(wù)就是保障系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不跨越分叉集，從而防止事故發(fā)生。(二)基于勢(shì)函數(shù)的突變基于勢(shì)函數(shù)的突變分析應(yīng)用了突變理論原始的數(shù)學(xué)定義。在事故致因中常用于分析因?yàn)槟芰康囊馔饣虿徽５尼尫哦鴮?dǎo)致人員傷亡的事故過(guò)程，如建筑結(jié)構(gòu)的坍塌破壞，礦井煤與瓦斯突出，巖爆等事故。折疊突變：尖點(diǎn)突變：燕尾突變：V(x:u,v,w)=x?+ux3+ux橢圓臍點(diǎn)突變：雙曲臍點(diǎn)突變：蝴蝶突變：V(x,t:w,u,v)=x?+tx?+ux3+ux2+wx拋物臍點(diǎn)突變：V(x,y:t,w,u,v)=y?+x2y+wx2+ty2-ux-vy式(2.4)～式(2.10)中，勢(shì)函數(shù)V冒號(hào)左邊變量為系統(tǒng)的狀態(tài)變量，其變量個(gè)數(shù)表示系統(tǒng)安全狀況的空間維數(shù)，反映系統(tǒng)的安全狀況；冒號(hào)右邊的變量為系統(tǒng)安全狀況的控制變量，其變量個(gè)數(shù)表示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)控制因素集的空間維數(shù)，控制變量的變化決定了系統(tǒng)的可能狀態(tài)。本章小結(jié)統(tǒng)復(fù)雜性的概念與分類、系統(tǒng)復(fù)雜性產(chǎn)生的根源以及復(fù)雜系統(tǒng)的定義。系統(tǒng)研也是后續(xù)章節(jié)中研究思路和研究方法的基礎(chǔ)。其次，對(duì)安全管理的基本理論進(jìn)行了闡述，為后續(xù)的模型分析與事故管理控制方法的研究提供了支持。煤礦系展以及突變論中的兩種模型做了深入介紹，這些理論都是接下來(lái)要研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)和方法指導(dǎo)。第三章中國(guó)煤礦事故分析及瓦斯爆炸一、中國(guó)改革開(kāi)放前煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)從人們對(duì)能源的開(kāi)發(fā)和利用的歷史來(lái)看，煤炭在所有的礦產(chǎn)資源中無(wú)論是儲(chǔ)量、產(chǎn)量還是消費(fèi)量都占有相當(dāng)重要的地位。自19世紀(jì)下半葉以來(lái)，煤炭一直是人類社會(huì)賴以發(fā)展的主要能源。煤炭既是動(dòng)力燃料(發(fā)電用煤占煤炭消費(fèi)的50%以上),又是化工和制焦煉鐵的原料，素有“工業(yè)糧食”之稱。自從工業(yè)化占據(jù)不可替代的地位。而煤礦行業(yè)卻是一個(gè)高危行業(yè)，安全生產(chǎn)是煤炭生產(chǎn)高速發(fā)展的有力保證，是關(guān)系到煤炭工業(yè)健康發(fā)展的頭等大事。中國(guó)是世界上主要的產(chǎn)煤大國(guó)之一，煤炭資源95%屬于地下開(kāi)采，煤礦地大事故時(shí)有發(fā)生。中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)決定了在相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期里仍然以煤炭為重要的能源和燃料。由于煤炭工業(yè)的基礎(chǔ)地位，實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)安全、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)重大戰(zhàn)略目標(biāo)的可靠保證，對(duì)中國(guó)現(xiàn)在以及未來(lái)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著決定性的作用。而要確保煤炭這一基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)健康有序的發(fā)展，煤礦企業(yè)的安全必須得到保障。因此政府歷來(lái)都很重視煤炭工業(yè)的健康良性發(fā)展，采取了諸多措施，包括設(shè)立法律法規(guī)、設(shè)置專門機(jī)構(gòu)、配備專職隊(duì)伍生產(chǎn)管理。在政府不懈的努力下，中國(guó)煤礦安全生產(chǎn)狀況總體上呈現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)沒(méi)有得到根本的改善。這些不僅嚴(yán)重影響了煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而且影響到了中國(guó)的國(guó)際聲譽(yù)。由于煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)狀況和煤炭行業(yè)的整體發(fā)展?fàn)顩r是緊密相連的，而且煤礦安全生產(chǎn)中所反映出來(lái)的一些深層次原因也與煤炭生產(chǎn)的發(fā)展歷史有不可割舍的聯(lián)系，因此本部分首先簡(jiǎn)單介紹中國(guó)煤炭生產(chǎn)情況以及中國(guó)煤炭的安全生產(chǎn)歷史，然后引入統(tǒng)計(jì)資料分析中國(guó)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的現(xiàn)狀，最后分析導(dǎo)致中國(guó)煤礦重大瓦斯事故頻發(fā)的主要原因。自1949年新中國(guó)成立之后，中央政府在強(qiáng)調(diào)大規(guī)?；謴?fù)煤礦生產(chǎn)的同時(shí)，護(hù)用品保障方面，也獲得了較大的改善，從而使煤礦安全生產(chǎn)有了初步的保障。在這個(gè)時(shí)期，全國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率為由1949年的22.54下降到1979年的7.72(如圖3-1所示)。50年份基層管理干部和技術(shù)人員進(jìn)行輪流培訓(xùn)，使煤礦從業(yè)人員的技術(shù)和管理水平有了很大的提高。同時(shí)全國(guó)煤礦設(shè)立了三級(jí)技術(shù)安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)并加大了對(duì)煤礦的資金投入，到1957年全國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率下降到5.65。從1958年開(kāi)始，受致使中國(guó)煤礦事故高發(fā)，傷亡巨大，造成新中國(guó)成立后煤炭事故的第二個(gè)高發(fā)期。全國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率由“一五”時(shí)期的7.11上升到13.43。此段時(shí)間一次死亡百人以上的事故發(fā)生5起，其中山西大同礦務(wù)局老白洞煤礦一次煤塵爆炸事故死亡684人，為新中國(guó)成立以來(lái)最大的一起煤礦事故。1961年國(guó)家重申產(chǎn)的恢復(fù)與提高，百萬(wàn)噸死亡率下降至4.43。1966年，由于煤礦生產(chǎn)受到?jīng)_擊，二、中國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)從1978年開(kāi)始，煤炭工業(yè)部重新提出“生產(chǎn)必須恢復(fù)，安全形勢(shì)也開(kāi)始好轉(zhuǎn)。到1982年，煤炭工業(yè)部制定了《煤礦安全監(jiān)察條例》,煤礦安全形勢(shì)趨于穩(wěn)定，并且煤礦百萬(wàn)噸死亡率開(kāi)始下降(如圖3-2所示)。人/百萬(wàn)噸人/百萬(wàn)噸年份86420數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)煤炭工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編1949～2004》、《中國(guó)煤炭工業(yè)年鑒》(2005～2010年)煤炭百萬(wàn)噸死亡率為7.0,比“六五”時(shí)期下降7.3%。其中國(guó)有重點(diǎn)煤礦百萬(wàn)噸死亡率平均為2.44,比“六五”時(shí)期下降44.04%。如圖3-2所示，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，全國(guó)煤礦在堅(jiān)持“安全第一，預(yù)防為化水平和安全管理水平。其中1995年煤礦采掘機(jī)械化率由1985年的44.9%提高到71.6%,大大減少了生產(chǎn)過(guò)程中的人員傷亡?！鞍宋濉睍r(shí)期的百萬(wàn)噸死亡率比“七五”時(shí)期下降21%,其中國(guó)有煤礦百萬(wàn)噸死亡率下降到1.31。在“九五”則，加大瓦斯災(zāi)害治理力度，這一時(shí)期的全國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率為5.1。從2000煤礦安全形勢(shì)有所惡化。之后隨著煤炭?jī)r(jià)格的提高，煤炭企業(yè)效益的轉(zhuǎn)好以及圖3-3描述了中國(guó)從1980年至2010年煤礦事故死亡人數(shù)具體數(shù)量。從圖中可以看出，1986年開(kāi)始至2005年的二十年間，中國(guó)煤礦每年死亡人數(shù)基本都在6000人以上，煤礦事故總共奪去了十幾萬(wàn)人的生命。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不能亡人數(shù)持續(xù)逐年下降，在2010年煤炭產(chǎn)量再創(chuàng)歷史新高的情形下，煤礦死亡人數(shù)較以前有了明顯的下降，煤礦死亡人數(shù)比2002年下降了50%多。研究顯示，數(shù)也曾創(chuàng)下一年3242人的紀(jì)錄。美國(guó)、英國(guó)走出事故易發(fā)期用了60年和70安全事故易發(fā)期。相信隨著國(guó)家和社會(huì)的努力，中國(guó)的煤炭安全生產(chǎn)形勢(shì)也將年年份數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)煤炭工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編1949～2004》、《中國(guó)煤炭工業(yè)年鑒》(2005～2010年)三、中國(guó)近年來(lái)煤礦傷亡事故構(gòu)成特點(diǎn)從中國(guó)煤礦的所有制和煤礦規(guī)模來(lái)看，中國(guó)煤礦存在多種所有制煤礦企業(yè)對(duì)全國(guó)煤礦生產(chǎn)能力的核定結(jié)果，截至2006年年底，全國(guó)共有煤礦16465處。小型煤礦占煤礦數(shù)量的將近一半的比例。中國(guó)的小型煤礦基本都是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦。障能力低等不利因素。設(shè)備設(shè)施的落后以及管理的低下、粗放導(dǎo)致小煤礦事故由圖3-4可以看出，根據(jù)煤礦所有制劃分的中國(guó)煤礦死亡人數(shù)中，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦占絕大部分比例，是煤礦事故高發(fā)的主體。鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的安全投入普遍欠賬嚴(yán)重，是其煤礦事故發(fā)生率高的原因。由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦事故發(fā)生的頻繁性，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的關(guān)閉乃是生產(chǎn)發(fā)展的趨勢(shì)。但是近幾年來(lái)，由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)煤炭需求量日些地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展也依靠鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦來(lái)拉動(dòng)。因此，國(guó)家對(duì)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的關(guān)閉與復(fù)工甚至進(jìn)入了一個(gè)不良的反饋循環(huán)(如圖3-5所示)?，F(xiàn)在，國(guó)家和地方政府采取的是允許有條件、符合安全生產(chǎn)要求的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦繼產(chǎn)條件的煤礦進(jìn)行堅(jiān)決關(guān)停?！鯂?guó)有重點(diǎn)年份0數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)煤炭工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編1949～2004》、《中國(guó)煤炭工業(yè)年鑒》(2005～2012年)關(guān)閉小煤礦十小煤礦事故率升高煤炭市場(chǎng)供在產(chǎn)煤礦產(chǎn)量上升煤炭市場(chǎng)供十應(yīng)不足，出十十現(xiàn)電荒十十在產(chǎn)煤礦安全形勢(shì)變差，事故率升高十小煤礦復(fù)工從以上分析可以看出，由于國(guó)有大礦產(chǎn)能有限，在需求上升的情況下，煤炭?jī)r(jià)格升高，就會(huì)存在小煤礦數(shù)量的增加。但圖3-5所示的循環(huán)不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，隨著大煤礦產(chǎn)能的擴(kuò)大和小煤礦的關(guān)閉，當(dāng)大煤礦的煤炭產(chǎn)量足以支撐整個(gè)煤炭市場(chǎng)的需求時(shí)，整個(gè)問(wèn)題循環(huán)的反饋?zhàn)饔脤?huì)降低。尤其是近兩年來(lái)，山西、內(nèi)蒙古、河南等產(chǎn)煤大省(自治區(qū))快速推進(jìn)煤礦企業(yè)整合，創(chuàng)建大型礦井和大型煤炭企業(yè)，小煤礦數(shù)量也快速下降?？梢灶A(yù)見(jiàn)，圖3-4所示的結(jié)構(gòu)未來(lái)幾年內(nèi)將會(huì)發(fā)生改變，同時(shí)，中國(guó)對(duì)煤礦事故的監(jiān)管也將轉(zhuǎn)向大中型煤礦?？偟膩?lái)說(shuō)，當(dāng)前中國(guó)煤炭行業(yè)的事故率和死亡人數(shù)已經(jīng)有了明顯的下降，但與發(fā)達(dá)國(guó)家以及政府和人民的期望相比，仍然需要更大的努力，實(shí)現(xiàn)煤炭安全形勢(shì)的明顯改觀。如此的形勢(shì)也對(duì)國(guó)家煤炭安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門以及煤炭企業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)提出了更高的要求。四、中國(guó)煤礦事故的分類統(tǒng)計(jì)分析根據(jù)事故的誘發(fā)因素，事故發(fā)生所造成的傷害后果大小、事故的類型等，可以將煤礦事故按照以下方式進(jìn)行分類：(1)按誘發(fā)因素的不同，將事故分為責(zé)任事故和非責(zé)任事故兩種類型。非責(zé)任事故主要包括：自然災(zāi)害事故和因人們對(duì)某種事物的規(guī)律性尚未認(rèn)識(shí)，目前的科學(xué)技術(shù)水平尚無(wú)法預(yù)防和避免的事故等。責(zé)任事故是指人們?cè)谶M(jìn)行有目的的活動(dòng)中，由于人為的因素，如違章操作、良等原因造成的事故。這類事故是可以預(yù)防的。(3)根據(jù)事故造成的人員傷亡或者直接經(jīng)濟(jì)損失，煤礦事故分為以下等級(jí)：①特別重大事故，是指造成30人以上死亡，或者100人以上重傷(包括急性工業(yè)中毒，下同),或者1億元以上直接經(jīng)濟(jì)損失的事故；②重大事故，是指造成10人以上30人以下死亡，或者50人以上100人以下重傷，或者5000萬(wàn)元以上1億元以下直接經(jīng)濟(jì)損失的事故；③較大事故，是指造成3人以上10人以下死亡，或者10人以上50人以下重傷，或者1000萬(wàn)元以上5000萬(wàn)元以下直接經(jīng)濟(jì)損失的事故；④一般事故，是指造成3人以下死亡，或者10人以下重傷，或者1000萬(wàn)元以下直接經(jīng)濟(jì)損失的事故。他8類事故。依照煤安字〔1995〕第50號(hào)文件《煤炭工業(yè)企業(yè)職工傷亡事故報(bào)告故分為以下8類：②瓦斯事故。指瓦斯(煤塵)爆炸(燃燒),煤(巖)與瓦斯突出，瓦斯中毒、窒③機(jī)電事故。指機(jī)電設(shè)備(設(shè)施)導(dǎo)致的事故。包括運(yùn)輸設(shè)備在安裝、檢④運(yùn)輸事故。指運(yùn)輸設(shè)備(設(shè)施)在運(yùn)行過(guò)程發(fā)生的事故。⑤爆破事故。指爆破崩人、觸響瞎炮造成的事故。⑥火災(zāi)事故。指煤與矸石自然發(fā)火和外因火災(zāi)造成的事故(煤層自燃未見(jiàn)⑦水害事故。指地表水、采空區(qū)水、地質(zhì)水、工業(yè)用水造成的事故及透黃第三章中國(guó)煤礦事故分析及瓦斯爆炸事故機(jī)理⑧其他事故。以上7類以外的事故。從圖3-6中可以看出，在1993～2011年的各個(gè)年份的煤礦各類事故當(dāng)中，人數(shù)占煤礦事故總死亡人數(shù)的30%～40%,其中采煤工作面頂板事故約占70%～75%。頂板事故的高傷亡是中國(guó)煤礦死亡率居高不下的主要原因之一。而瓦斯事故發(fā)生的頻率較低，一旦發(fā)生則會(huì)造成較大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。瓦斯事故死亡人數(shù)占煤礦事故死亡人數(shù)約30%～50%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)2000~2008年發(fā)生的重大和特別重大瓦斯爆炸事故154起，其中死亡10人以上30人以下的重大瓦斯爆炸事故117起，死亡30人以上的特別重大瓦斯爆炸事故37起，7起死亡百人以上的特別重大瓦斯爆炸事故都是發(fā)生在低瓦斯礦井，這對(duì)安全管理認(rèn)為高瓦斯礦井的瓦斯爆炸風(fēng)險(xiǎn)大，低瓦斯礦井的瓦斯爆炸風(fēng)險(xiǎn)小的傳 一火災(zāi)圖3-6中國(guó)1993～2011年按事故類型統(tǒng)計(jì)的煤礦事故死亡人數(shù)本書(shū)所研究的煤礦重大瓦斯事故是指煤礦中造成重大傷亡及以上的瓦斯事故。從事故傷亡程度上看，煤礦重大瓦斯事故的死亡人數(shù)都在3人以上。事故煤礦重大事故一旦發(fā)生，將會(huì)給煤礦造成多種多樣的重大損失。首先是人員生命的損失，這也是煤礦事故給社會(huì)造成的最大影響，也是社會(huì)對(duì)發(fā)生的煤礦事故尤其關(guān)注的地方?？梢哉f(shuō)，煤礦安全關(guān)系著眾多家庭的幸福。其次是設(shè)備的關(guān)閉。分析起來(lái)，中國(guó)煤礦重大瓦斯事故具有如下特點(diǎn)。(1)重大瓦斯事故多發(fā)，損失嚴(yán)重。瓦斯、煤塵爆炸事故是當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)中威脅最大、最突出的一個(gè)問(wèn)題。瓦斯事故具有破壞性大，事故傷亡損失嚴(yán)重，社會(huì)影響惡劣的特點(diǎn)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)2000～2008年發(fā)生的重大和特別重大瓦斯爆炸事故154起，其中死亡10人以上30人以下的重大瓦斯爆炸事故117起，死亡30人以上的特別重大瓦斯爆炸事故37起。(2)低瓦斯礦井和高瓦斯礦井的低瓦斯區(qū)域成為事故的多發(fā)點(diǎn)。可能與人們的認(rèn)識(shí)不同的是，在2000～2008年間，中國(guó)發(fā)生的重大瓦斯爆炸事故中，低瓦斯煤礦占41%,高瓦斯煤礦占44%(其中發(fā)生在高瓦斯煤礦的低瓦斯區(qū)域的事故占到了66.7%);特別重大瓦斯爆炸事故中，低瓦斯礦井占42%,高瓦斯礦井占43%(其中發(fā)生在其低瓦斯區(qū)域的事故占到了92.3%);特別地，發(fā)生重大瓦斯爆炸事故的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，低瓦斯礦井占45%,高瓦斯礦井占50%(其中發(fā)生在其低瓦斯區(qū)域的事故占到了36.4%);發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，低瓦斯礦井占64%,高瓦斯礦井占36%(其中發(fā)生在其低瓦斯區(qū)域的事故占到了60%),這說(shuō)明中國(guó)低瓦斯礦井(低瓦斯區(qū)域),特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的低瓦斯礦井的瓦斯防治工作值得特別關(guān)注。(3)導(dǎo)致環(huán)境變化的突發(fā)事件是瓦斯事故的重要原因。突發(fā)事件引起的重大和特別重大瓦斯爆炸事故和正常條件下的重大隱患引積聚瓦斯，與小礦巷道連通導(dǎo)致積聚瓦斯涌入，放頂煤采不安全區(qū)域。此外，加上員工對(duì)低瓦斯礦井的瓦斯災(zāi)害認(rèn)識(shí)不足，重視程度不夠，放松了對(duì)瓦斯的治理，甚至還存在認(rèn)為有低瓦斯礦井就是無(wú)瓦斯的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。同時(shí)，由于突發(fā)事件出現(xiàn)概率小，令人們忽視因突發(fā)事件改變正常生產(chǎn)程井和高瓦斯礦井發(fā)生重大和特別重大爆炸事故的比例相當(dāng)、低瓦斯礦井的高瓦斯區(qū)域和低瓦斯礦井常發(fā)生重大和特別重大瓦斯爆炸事故的新特點(diǎn)。(4)非正規(guī)采煤方法是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦發(fā)生重大和特別重大瓦斯爆炸事故的重要原因。2000～2008年間，發(fā)生重大瓦斯爆炸事故的采煤工作面有86%使用的是非正規(guī)采煤方法，可見(jiàn)非正規(guī)采煤方法對(duì)中國(guó)煤礦特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦采煤工作面瓦仍然是今后煤礦工作的重點(diǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦安全生產(chǎn)水平低，重大隱患多且應(yīng)對(duì)突發(fā)事件能力差，容易發(fā)生重大瓦斯爆炸事故。國(guó)有煤礦對(duì)正常生產(chǎn)條件下的重大隱患整治較生多起重特大瓦斯爆炸事故的主要原因之一。導(dǎo)致中國(guó)煤礦重大瓦斯事故頻發(fā)的原因是多方面的。從對(duì)中國(guó)煤礦生產(chǎn)歷史上事故案例的分析來(lái)看，中國(guó)煤礦重大瓦斯事故頻發(fā)主要以下幾個(gè)方面的(1)在自然條件與環(huán)境方面，中國(guó)大部分煤炭資源賦存條件相對(duì)較差。雖然中國(guó)煤炭資源總體儲(chǔ)量豐富，但是煤層埋藏深，地質(zhì)95%的煤礦都是井工礦，露天礦很少。而美國(guó)，澳大利亞等國(guó)家以露天礦為主。礦井瓦斯等級(jí)分為低瓦斯礦井、高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井。中國(guó)高瓦斯和瓦斯突出礦井占46%,煤層容易自燃的占一半。客觀來(lái)說(shuō)，中國(guó)大部分地區(qū)的煤炭開(kāi)采條件是非常不利的。(2)在投入與機(jī)器設(shè)備方面，雖然許多國(guó)有礦井和新建礦井的機(jī)械化水平礦，長(zhǎng)期投入不足，存在安全欠賬嚴(yán)重的問(wèn)題。中國(guó)煤礦2004年機(jī)械化程度為82.52%,明顯低于發(fā)達(dá)國(guó)家。另外，仍然存在大多數(shù)小型煤礦由于自然條件差，不適宜使用大型機(jī)械設(shè)備，靠部分機(jī)械或人工來(lái)采入的規(guī)模成本也使得私營(yíng)和地方煤礦經(jīng)濟(jì)上不會(huì)選擇提高采煤的機(jī)械化水平。故的必然條件。例如，煤礦井下照明和機(jī)械設(shè)備的電源、電氣裝置不符合規(guī)定；花引爆瓦斯。(3)在人的因素方面，瓦斯檢查制度執(zhí)行不嚴(yán)，有的煤礦瓦斯檢查工人數(shù)不其應(yīng)有的作用。夠或用多母線爆破，進(jìn)行裸露爆破或放連環(huán)炮。有的工作面雖然分上、下段爆職工的違章行為，有的職工違章在井下使用明火，違章拆卸設(shè)備，擅自動(dòng)用電焊等。(4)在煤礦管理方面，通風(fēng)管理不善。有的礦井局部通風(fēng)機(jī)隨意開(kāi)停；有的不按需要配風(fēng)，巷道冒落堵塞，風(fēng)流短路；有的風(fēng)筒脫節(jié)、漏風(fēng)、被壓，不及時(shí)處理；有的風(fēng)筒口距離掘進(jìn)工作面太遠(yuǎn)，使得風(fēng)量過(guò)小、風(fēng)速較低，導(dǎo)致掘進(jìn)工作面微風(fēng)作業(yè)或無(wú)風(fēng)作業(yè)，導(dǎo)致瓦斯積聚。引火引發(fā)。采空區(qū)和舊巷不及時(shí)封閉或封閉不嚴(yán)，殘煤自然發(fā)火或火區(qū)復(fù)燃；還有的是膠帶著火引發(fā)瓦斯爆炸。瓦斯抽放不到位。有的礦井雖然建有瓦斯抽放系統(tǒng)，但抽放效果不佳，抽放時(shí)間不夠，致使開(kāi)采時(shí)瓦斯超限。部分有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的礦井，沒(méi)有采取預(yù)抽卸壓、開(kāi)采解放層等措施，導(dǎo)致煤與瓦斯突出。此外，從大的方面來(lái)講，中國(guó)法律法規(guī)不健全，監(jiān)督執(zhí)行效果不佳。當(dāng)前，中國(guó)煤礦行業(yè)尚未形成一套綜合、系統(tǒng)、嚴(yán)密、持續(xù)改進(jìn)的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)察體系。國(guó)家和地方監(jiān)管部門無(wú)法對(duì)煤礦生產(chǎn)形成有效監(jiān)管。中國(guó)煤礦監(jiān)管面臨著行政規(guī)制力量不足、地方保護(hù)主義嚴(yán)重以及執(zhí)法腐敗等問(wèn)題。在許多地方，違背技術(shù)政策和法律法規(guī)開(kāi)采的情況在已發(fā)生事故礦井中比較常見(jiàn)。一、瓦斯與瓦斯爆炸事故的條件(一)瓦斯的概念與組成1.瓦斯的概念瓦斯是在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中形成的一個(gè)概念。狹義的瓦斯，指甲烷(CH?),是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(溫度為0℃、大氣壓為101325Pa)下，瓦斯密度為0.7168kg/m3,相對(duì)密度為0.554。由于瓦斯較輕，故常積聚在巷道的頂部、上山掘進(jìn)面及頂板冒落空洞中。廣義的瓦斯，是指在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，從煤巖層中涌出的以甲烷為主的各種有毒有害氣體的統(tǒng)稱，在地質(zhì)學(xué)上稱為煤層氣。礦井瓦斯成分很復(fù)雜，主要成分是甲烷(CH?,俗稱沼氣),其次是二次碳(CO?)和氮?dú)?N?),另外還有少量或微量的氫氣(H?)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO?),硫酸氫(H?S)和重?zé)N類氣體(乙烷C?H?、丁烷C?H??、戊烷C?H?2)等。2.瓦斯的性質(zhì)瓦斯的性質(zhì)是瓦斯所含各個(gè)成分性質(zhì)的總和。不同地區(qū)、不同煤層、不同深度，瓦斯成分不盡相同。在此，擇其主要和有害成分加以說(shuō)明。(1)甲烷(CH?)下[1atm(101325Pa),溫度為0℃]其密度為0.716kg/m3,比空氣輕；具有很強(qiáng)的擴(kuò)散性。在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和溫度20℃時(shí)，溶解度為3.5%,微溶于水。甲烷雖無(wú)毒，當(dāng)空氣中CH?的濃度大于50%時(shí)，能使人缺氧而窒息死亡?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：礦井總回風(fēng)巷或一翼回風(fēng)巷中瓦斯?jié)舛炔坏贸^(guò)0.75%;采區(qū)回風(fēng)巷、采掘工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔坏贸^(guò)1%。國(guó)內(nèi)外對(duì)煤層瓦斯組分的大量實(shí)測(cè)表明，煤層中的瓦斯有約20種組分，但煤層中瓦斯的主要成分是甲烷，一般占到煤層瓦斯組分的80%以上。(2)一氧化碳(CO)一氧化碳(CO)是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體。與空氣的相對(duì)密度為0.97,微溶于水(約溶3%),能與空氣均勻的混合。常溫常壓