煤矿宏观安全评价方法的研究和应用.pdf

分类号分类号TD823TD823TD823 TD823 密密级级 公公开开 U D CU D C 单位代码单位代码1042410424 工程硕士学位论文工程硕士学位论文 煤矿宏观安全评价方法的研究和应用煤矿宏观安全评价方法的研究和应用煤矿宏观安全评价方法的研究和应用 煤矿宏观安全评价方法的研究和应用 马马 章章 顺顺 申请学位级别申请学位级别工程工程硕士硕士领域领域名名称称矿业工程矿业工程 指导教师指导教师姓名姓名曹曹 庆庆 贵贵职职称称教教授授 副指导教师姓名副指导教师姓名马马 同同 福福职职称称高级工程师高级工程师 山山 东东 科科 技技 大大 学学 二〇〇六年十一月二〇〇六年十一月 论文题目论文题目论文题目 论文题目 煤矿宏观安全评价方法的研究和应用煤矿宏观安全评价方法的研究和应用煤矿宏观安全评价方法的研究和应用 煤矿宏观安全评价方法的研究和应用 作者姓名作者姓名作者姓名 作者姓名 马 章 顺入学时间入学时间入学时间 入学时间 2004 年 3 月 领域名称领域名称领域名称 领域名称 矿业工程研究方向研究方向研究方向 研究方向 安全技术及工程 指导教师指导教师指导教师 指导教师 曹 庆 贵职职职 职 称称称 称 教授 副指导教师副指导教师副指导教师 副指导教师 马 同 福职职职 职 称称称 称 高级工程师 论文提交日期论文提交日期论文提交日期 论文提交日期 2006 年 11 月 论文答辩日期论文答辩日期论文答辩日期 论文答辩日期 2006 年 11 月 授予学位日期授予学位日期授予学位日期 授予学位日期 APPLICATIONAPPLICATIONAPPLICATION APPLICATION ANDANDAND AND RESEARCHRESEARCHRESEARCH RESEARCH ONONON ON OFOFOF OF MACROSCOPICMACROSCOPICMACROSCOPIC MACROSCOPIC SAFETYSAFETYSAFETY SAFETY ASSESSMENTASSESSMENTASSESSMENT ASSESSMENT INININ IN COALCOALCOAL COAL MINEMINEMINE MINE A A A A DissertationDissertationDissertation Dissertation tedtedted ted ininin in fulfillmentfulfillmentfulfillment fulfillment ofofof of thethethe the requirementsrequirementsrequirements requirements ofofof of thethethe the degreedegreedegree degree ofofof of MASTERMASTERMASTER MASTER OFOFOF OF ENGINEERENGINEERENGINEER ENGINEER fromfromfrom from ShandongShandongShandong Shandong UniversityUniversityUniversity University ofofof of ScienceScienceScience Science andandand and TechnologyTechnologyTechnology Technology b b b b y y y y MaMaMa Ma Z Z Z Z hangshunhangshunhangshun hangshun SupervisorSupervisorSupervisor Supervisor ProfessorProfessorProfessor Professor CaoCaoCao Cao QingguiQingguiQinggui Qinggui SeniorSeniorSenior Senior EngineerEngineerEngineer Engineer MaMaMa Ma TongfuTongfuTongfu Tongfu CollegeCollegeCollege College ofofof of NaturalNaturalNatural Natural ResourcesResourcesResources Resources andandand and EnvironmentalEnvironmentalEnvironmental Environmental EngineeringEngineeringEngineering Engineering NOVNOVNOV NOV 200620062006 2006 声声明明 本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文， 除了所列参考文献和世所公本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文， 除了所列参考文献和世所公认认 的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它 任何学术机关作鉴定。任何学术机关作鉴定。 硕士生签名硕士生签名 日日期期 AFFIRMATIONAFFIRMATIONAFFIRMATION AFFIRMATION I I I I declaredeclaredeclare declare thatthatthat that thisthisthis this dissertation,dissertation,dissertation, dissertation, tedtedted ted ininin in fulfillmentfulfillmentfulfillment fulfillment ofofof of thethethe the requirementsrequirementsrequirements requirements forforfor for thethethe the awardawardaward award ofofof of MasterMasterMaster Master ofofof of PhilosophyPhilosophyPhilosophy Philosophy ininin in ShandongShandongShandong Shandong UniversityUniversityUniversity University ofofof of ScienceScienceScience Science andandand and Technology,Technology,Technology, Technology, is is is is whollywhollywholly wholly mymymy my ownownown own workworkwork work unlessunlessunless unless referencedreferencedreferenced referenced ofofof of acknowledge.acknowledge.acknowledge. acknowledge. TheTheThe The documentdocumentdocument document hashashas has notnotnot not beenbeenbeen been tedtedted ted forforfor for qualificationqualificationqualification qualification atatat at anyanyany any otherotherother other academicacademicacademic academic institute.institute.institute. institute. SignatureSignatureSignature Signature DateDateDate Date 山东科技大学工程硕士学位论文摘要 摘摘要要 煤矿安全评价是煤矿安全管理的重要环节，作为预测、预防事故的重要手段，对保 证煤矿安全生产起着十分重要作用。本文对安全评价进行了概述，重点介绍了安全评价 的概念、基本原理、内容、目的、作用及功能特点，给出了安全评价的类别划分，提出 了宏观安全评价与微观安全评价的概念，对它们进行了分析与比较，并着重分析了煤矿 宏观安全评价的意义及作用与要求以及开展煤矿宏观安全评价的必要性。简要分析了目 前常用的安全评价方法，重点分析了各安全评价方法的作用、能够解决的问题、达到的 效果以及在煤矿宏观安全评价中应用的可行性和有效性。接着分析了煤矿宏观安全评价 方法的选择原则，以此为指导，选择安全检查表法作为煤矿安全现状综合评价方法，对 重大危险、有害因素的危险度采用作业条件危险性评价法，将这两种方法融合提出了本 次煤矿宏观安全评价方法体系，我们称之为安全检查－作业条件危险综合评价法。分析 了煤矿宏观安全评价的方法与程序以及危险、有害因素辨识和评价单元划分方法，对融 合后的安全检查－作业条件危险综合评价法进行了实际应用设计。 以岱庄生建煤矿为例， 对安全检查－作业条件危险综合评价法进行了实际应用，结果表明，该评价方法比较适 合煤矿宏观安全评价，评价结果真实、可信，对煤矿安全管理有很好的指导作用。 关键词关键词煤矿，宏观，安全评价，安全检查，作业条件危险综合评价法 山东科技大学工程硕士学位论文摘要 A A A A BSTRACTBSTRACTBSTRACT BSTRACT Mine safety assessment is a primary tache in mine safety management. As an important measure on forecasting and guarding against accidents, it plays an important role in guaranteeing mine production safety. This paper summarizes safety assessment, and pays more attention to introducing the notion, keystone, content, objective, action and function characteristics of it. It compartmentalizes safety assessment sorts, puts forward the notion of macroscopical safety assessment and microcosmic safety assessment and analyses and compares the two notions, and emphatically analyses the significance, effect and request of mine macroscopical safety assessment and the necessity of developing it. It simply analyses several safety assessment s at present, emphatically analyses action of each safety assessment , the problem they can resolve, the effect they can reach and their feasibility and validity used in mine macroscopical safety assessment. Then this paper analyses the principle of choosing mine macroscopical safety assessment s, and according to this, it chooses safety check-up table asgeneral assessment to assess mine present safety statue, and chooses operation condition fatalness assessment to assess degree of fatal hazard and baneful factors. This paper syncretizes the two s and puts forward a new mine macroscopical safety assessment system, and itiscalled safety check-up-operation condition hazard general assessment . It analyses the and process of mine macroscopical safety assessment and the on identifying hazard and baneful factors and compartmentalizing assessment unit. It designs practical action of this syncretized general assessment and applies this general assessment on Sheng-jian coal mine in Dai- zhuang and the result has shown that the assessment isrelatively fit for mine macroscopical safety assessment. The assessment resultistrue and credible and can instruct mine safety management very well. KeywordsKeywordsKeywords Keywords mine，macroscopical，safety assessment，safety check，operation condition hazard general assessment 山东科技大学工程硕士学位论文目录 目目 录录 1 1 1 1 绪论绪论绪论 绪论 1 1 1 1 1.1 问题的提出及研究意义1 1.2 国内外研究现状2 1.3 课题研究内容2 1.4 关键技术及解决方案3 1.5 预期研究成果和效益4 2 2 2 2 煤矿宏观安全评价的特点分析煤矿宏观安全评价的特点分析煤矿宏观安全评价的特点分析 煤矿宏观安全评价的特点分析 6 6 6 6 2.1 安全评价概述6 2.2 宏观安全评价与微观安全评价9 2.3 煤矿宏观安全评价分析11 2.4 本章小结13 3 3 3 3 煤矿宏观安全评价方法的分析与选择煤矿宏观安全评价方法的分析与选择煤矿宏观安全评价方法的分析与选择 煤矿宏观安全评价方法的分析与选择 141414 14 3.1 常用安全评价方法分析14 3.2 煤矿宏观安全评价方法的选择18 3.3 本章小结20 4 4 4 4 煤矿宏观安全评价的方法与程序煤矿宏观安全评价的方法与程序煤矿宏观安全评价的方法与程序 煤矿宏观安全评价的方法与程序 212121 21 4.1 煤矿宏观安全评价的方法与程序21 4.2 危险、有害因素辨识和评价单元划分22 4.3 安全检查表法设计24 4.4 作业条件危险性评价法27 4.5 本章小结30 5 5 5 5 煤矿宏观安全评价方法的应用煤矿宏观安全评价方法的应用煤矿宏观安全评价方法的应用 煤矿宏观安全评价方法的应用 3 3 3 3 1 1 1 1 5.1 安全评价的单元划分31 5.2 煤矿生产系统与辅助系统评价32 5.3 重大危险、有害因素的危险度评价45 山东科技大学工程硕士学位论文目录 5.4 安全评价结论49 5.5 本章小结55 6 6 6 6 结论及展望结论及展望结论及展望 结论及展望 5 5 5 5 6 6 6 6 致谢致谢致谢 致谢 585858 58 参考文献参考文献参考文献 参考文献 595959 59 山东科技大学工程硕士学位论文目录 ContentsContentsContents Contents 1 1 1 1 IntroductionIntroductionIntroduction Introduction 1 1 1 1 1.1 Proposing and meaning of study1 1.2 Study the present situation in home and abroad1 1.3 Research content of the paper2 1.4 Key technique and solution3 1.5 Prospective fruit and benefit4 2 2 2 2 AnalysisAnalysisAnalysis Analysis tototo to characteristiccharacteristiccharacteristic characteristic ofofof of macroscopicmacroscopicmacroscopic macroscopic safetysafetysafety safety assessmentassessmentassessment assessment ininin in coalcoalcoal coal mineminemine mine 6 6 6 6 2.1 Summarization of safety assessment6 2.2 Macroscopic safety assessment and microcosmic safety assessment9 2.3 Analysis of macroscopic safety assessment in coal mine 11 2.4 Brief summary13 3 3 3 3 AnalysisAnalysisAnalysis Analysis andandand and choicechoicechoice choice ofofof of macroscopicmacroscopicmacroscopic macroscopic safetysafetysafety safety assessmentassessmentassessment assessment sss s ininin in coalcoalcoal coal mineminemine mine 141414 14 3.1 Analysis of common safety assessment s14 3.2 Choice of macroscopic safety assessment s in coal mine18 3.3 Brief summary20 4 4 4 4 sss s andandand and processprocessprocess process ofofof of macroscopicmacroscopicmacroscopic macroscopic safetysafetysafety safety assessmentassessmentassessment assessment ininin in coalcoalcoal coal mineminemine mine 212121 21 4.1 s and process of macroscopic safety assessment in coal mine21 4.2 Differentiation of rick and partition of assessment units22 4.3 Design of safety check list 24 4.4 Job risk analysis 27 4.5 Brief summary 29 5 5 5 5 ApplicationApplicationApplication Application ofofof of macroscopicmacroscopicmacroscopic macroscopic safetysafetysafety safety assessmentassessmentassessment assessment sss s in in in in coalcoalcoal coal mineminemine mine 303030 30 5.1 Units partition of safety assessment30 5.2 Assessment of production and assistant system in coal mine31 山东科技大学工程硕士学位论文目录 5.3 Fatalness assessment of rick and injurant43 5.4 Conclusion of safety assessment47 5.5 Brief summary53 6 6 6 6 ConclusionConclusionConclusion Conclusion andandand and prospectprospectprospect prospect 545454 54 AcknowledgmentsAcknowledgmentsAcknowledgments Acknowledgments 565656 56 ReferencesReferencesReferences References 575757 57 山东科技大学工程硕士学位论文绪论 1 1 1 1 1 绪论绪论绪论 绪论 1.11.11.1 1.1 问题的提出及研究意义问题的提出及研究意义问题的提出及研究意义 问题的提出及研究意义 煤矿井下生产系统是一个由人、机、环境组成的复杂系统，作业单元和空间分布都 极其复杂，存在瓦斯煤尘爆炸、突水、井下火灾、顶板事故、瓦斯突出、机电事故等灾 害和危险。自2002年11月1日中华人民共和国安全生产法施行以来，各级政府和煤炭 行业生产经营者更加重视煤矿安全生产，投入了大量人力、物力和财力进行安全治理。 然而，由于煤矿开采地质条件错综复杂，导致井下事故发生的途径非常多，如果靠经验 去治理、阻断事故发生的全部通道很难不出现疏漏。矿井瓦斯、粉尘、水害、火灾和冒 顶事故时有发生，一个很重要的因素是过去仅仅靠经验，着重矿井事故直接原因分析与 防治，而没有广泛使用煤矿安全评价方法对煤矿系统中存在的危险源、有害因素进行辨 识与分析，从而难以深入查找事故的潜在诱因，更难准确判断矿井系统发生事故和职业 危害的严重程度[1]。 对煤矿企业进行安全评价，可以计算出导致事故发生的各种可能途径以及各个因素 对顶上事件事故发生概率的影响程度，从而做出科学的防范措施，使事故发生的可能 性降为最小；可以用最少的投资达到最佳安全效果；可以促进各项安全标准制定和可靠 性数据积累；可以迅速提高安全技术人员业务水平，有助于政府安全监督管理部门对煤 矿企业实行宏观控制，实现煤矿企业的安全生产[2]。 近年来，安全评价方法的研究在世界范围内受到广泛重视。我国研究人员采用诸如 安全指数法、概率风险法、指数法、分值法等不同的方法，将概率统计方法、模糊数学、 神经网络和灰理论等运用到安全评价中，建立了一系列的煤矿安全评价方法[2]。 因此，研究煤矿安全评价方法对推进我国煤矿安全评价的发展有着重要的意义。本 文拟结合岱庄生建煤矿的实际情况进行研究，其本身对该矿就是一种需要，具有现实意 义。 1. 1. 1. 1. 2 2 2 2 国内外研究现状国内外研究现状国内外研究现状 国内外研究现状 从 20 世纪 80 年代后期开始，随着安全系统工程在煤矿系统的推广应用，煤矿安全 评价工作的重要性也逐步被人们所认识，有关学者和煤矿生产企业对煤矿安全评价方法 进行了多方面的研究，其中有些研究成果已经被用于煤矿安全管理工作中并收到了良好 山东科技大学工程硕士学位论文绪论 2 的效果。学者们所研究的这些宏观安全评价方法均是针对煤矿的特点而考虑成型的，几 年来，对于煤矿安全评价方法的研究应用情况及其特点可总结为如下几个方面。 （1）研究提出了“煤矿事故三步安全评价法” [1]。 “煤矿事故三步安全评价法”即“指数法、事故树法和安全对策”三步安全评价法， 用于评价煤矿生产过程中的实际安全状况。也就是说，这一评价方法用于评价生产过程 中的危险程度，即事故发生的可能性及其风险率的大小。这一评价方法的评价结果，主 要用于指导日常的事故预防工作。 （2）研究指出用指数法进行煤矿安全生产状况综合评价的方法[1]。 这一方法用“煤矿安全生产状况综合评价指数”对矿井某一时期的安全生产状况作 出综合评价，用于指导下一时期的安全管理工作，并可作为矿与矿之间选优评比等工作 的依据。 （3）研究提出用评分法（指数法）对全矿井危险性进行预评价以及对采煤工作面、 掘进工作面等局部地区的危险性进行预评价的评价方法[1]。 全矿井危险性预评价，是根据瓦斯爆炸事故、矿井火灾事故、矿井突然涌水事故和 顶板事故的危险性进行的。即首先用评分法评价这四类事故的危险性，然后对全矿井的 危险程度作出评价。矿井局部地区危险性预评价，则是用评分法对采煤工作面、掘进工 作面等处的危险程度进行评价。 全矿井危险性或矿井局部地区危险性的预评价结果，可以作为制定防灾规划、安排 事故预防措施的依据。 （4）采用灰色系统方法进行安全综合评价、采用模糊数学方法进行安全综合评价以 及采用灰色系统方法或数量化理论对火灾事故、水灾事故、采煤工作面、掘进工作进行 安全评价[2]。 以上所述即为目前应用于煤矿宏观安全评价的常用方法，各自有着其特定的适用范 围，在对煤矿进行安全评价时，可以依据其各自的特点进行选择使用。 1. 1. 1. 1. 3 3 3 3 课题研究内容课题研究内容课题研究内容 课题研究内容 本课题主要研究内容包括如下四个部分 （1） 煤矿宏观安全评价的特点与分析 煤矿宏观安全评价是指以实现煤矿系统安全为目的， 应用安全系统工程原理和方法， 对煤矿系统中存在的危险、有害因素进行识别与分析，判断煤矿系统发生事故和危害的 山东科技大学工程硕士学位论文绪论 3 可能性及其严重程度。为防范煤矿系统安全事故，提出对策建议、措施和科学依据。 煤矿宏观安全评价是加强安全生产监督管理的一个必要组成部分。作为预测、预防 事故的重要手段，在贯彻“安全第一、预防为主”方针中有着十分重要作用。通过评价 可确认所评煤矿是否具备了安全生产的条件，有助于安全生产的宏观控制，有助于安全 投资的合理选择，有助于提高煤矿的安全管理水平，有助于提高其经济效益。 （2） 安全评价方法的分析与选择 该次煤矿安全现状综合评价采用安全检查表法。对重大危险、有害因素的危险度采 用作业条件危险性评价（LEC）法进行。安全检查表是系统安全工程的一种最基础、最 简便、广泛应用的系统危险性评价方法。作业条件危险性评价（LEC）法是一种简单易 行的评价人员对具有潜在危险性环境中作业时危险性的半定量评价方法。 （3） 煤矿安全评价的方法与程序 根据煤矿的实际情况，本文采用安全检查表评价法和作业条件危险性评价（LEC） 法相结合的方式对煤矿进行安全评价。其具体的方法程序如下 ①安全检查表评价法根据划分好的评价单元，通过抽查对各个子单元进行现场检 查评定，得出检查结果，进而采取相应的安全措施。 ②作业条件危险性评价 （LEC）法[1] 该方法认为影响作业条件危险性的因素是L（事 故发生的可能性） 、E（人员暴露于危险环境的频繁程度）和C（一旦发生事故可能造成 的后果） 。用这三个因素分值的乘积DLEC来评价作业条件的危险性，D值越大，作业条 件的危险性越大。 （4） 煤矿宏观安全评价方法的应用 对煤矿生产系统的通风、机电、运输、防治水、采煤、掘进、安全管理 7 个评价单 元采用安全检查表法（简称 SCL）进行定性评价；对重大危险、有害因素的危险度采用 作业条件危险性评价法（简称 LEC）进行定量评价。 1. 1. 1. 1. 4 4 4 4 关键技术及解决方案 本课题的关键技术及拟采取的解决方案如下 Ⅰ 煤矿主要危险、有害因素识别和分析技术 首先将煤矿划分为采煤、掘进、水文地质、机电、运输、通风、安全管理 7 个评价 单元。对于通风评价单元，从通风系统、局部通风、瓦斯防治、瓦斯监测、防灭火、粉 尘防治、通风设施等方面进行危险有害因素分析；对于机电评价单元，从提升、压风、 山东科技大学工程硕士学位论文绪论 4 供电、电气及保护、照明通讯及信号等方面进行危险有害因素分析；对于运输评价单元， 从斜巷及平巷、机车运输、井下机械运送人员等方面进行危险有害因素分析；对于防治 水评价单元，从技术管理、地面防治水、井下防治水等方面进行分析；对于采煤评价单 元，从技术管理、安全出口、顶板管理、工作面爆破、采煤设备等方面进行危险有害因 素分析；对于掘进评价单元，从技术管理、一般项目、支架支护、锚喷支护、掘进设备、 巷道维修、掘进爆破等方面进行分析；对于安全管理评价单元，从安全制度、图纸、安 全管理、安全措施、安全培训等方面进行分析。通过详细的危险有害因素分析，找出了 煤矿中存在的不安全状况，为下一步进行安全评价提供了依据。 Ⅱ 安全检查表评价法和作业条件危险性评价（LEC）法的应用 ①煤矿生产系统与辅助系统评价 此评价过程是根据划分好的评价单元，采用安全检查表评价法对每个评价单元进行 评价。评价过程采取现场检查、汇总检查结果、提出评价意见的评价步骤进行评价，评 价内容深入具体。 ②重大危险、有害因素的危险度评价 对煤矿重大危险、有害因素、危险度，根据安全检查表发现的问题，及其对煤矿生 产构成的危害程度，可以用 LEC 法或经验法，将煤矿重大危险有害因素的危险度分成五 个等级极度危险不能继续作业；高度危险应立即整改；显著危险需要整改；比较危险 需要注意；稍有危险可以接受。 对各个评价单元采用作业条件危险性评价法（LEC）进行评价，绘制危险度评价表。 Ⅲ 事故统计分析与事故防范措施的提出 根据全省煤矿事故统计资料分析，结合该矿近年的事故统计资料分析，主要危险有 害因素对煤矿安全生产构成危险影响程度从高到低依次为顶板、运输、机电、瓦斯、 水灾、放炮事故。按照“安全第一、预防为主”的安全生产方针，提出若干防止事故发 生的措施建议。 1. 1. 1. 1. 5 5 5 5 预期研究成果和效益预期研究成果和效益预期研究成果和效益 预期研究成果和效益 本课题的研究成果是提出了一整套定性和定量分析相结合的煤矿安全评价方法。 采用该评价方法后，能够完善安全生产规章制度，制订各工种操作规程，建立、健 全主要负责人、分管负责人、安全生产管理人员、职能部门、岗位安全生产责任制；能 有效地辨识矿井中的有害、危险因素，并针对存在的问题提出整改措施，能够找出导致 山东科技大学工程硕士学位论文绪论 5 事故发生的各种可能途径，计算出各个因素对顶上事件事故 发生概率的影响程