AD59F5D1A263C57E669CB49CBF836961.doc

事故树分析瓦斯爆炸中的人机因素 黄维新1,贾明涛1,马英2,王李管1 1中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083;2 葫芦岛锌厂,辽宁葫芦岛,125000 摘要本文从人机角度出发,以瓦斯爆炸事故中某些人的不安全行为、机械环境和物的不安全状态为基本事件,建立事故树图。然后进行事故树分析,得到了影响顶事件的各阶最小割集,并通过计算底事件的结构重要度,确定了影响瓦斯爆炸事故的主要因素,并提出了相应的改进措施,对预防瓦斯爆炸事故起到了积极的作用。 关键词人机工程学,瓦斯爆炸,事故树分析,结构重要度 Fault Tree Analysis on Factors of Person and Machine of Gas Explosion Wei-xin HUANG1,Ming-tao JIA1,Ying MA2,Li-guan WAN1 School of Resources ②有足以能引爆瓦斯的火源; ③瓦斯体积分数处于爆炸极限内5 16 ,并且需要三者同时具备。 在井下环境中,氧气浓度在生产作业区域是具备的,也就是说只要后两者同时具备,在生产区域就能发生瓦斯爆炸。所以在研究瓦斯爆炸事故中,防止瓦斯爆炸重点是控制瓦斯及火源。从人机角度进行分析,控制瓦斯及火源主要从以下两方面入手。 1.2.1 人的不安全行为 1没及时处理聚集瓦斯; 2没按时检测; 3吸烟; 4电器接火工艺不合要求; 5电缆接线方法不良; 6局部通风机管理不善。 1.2.2 机械环境和物的不安全状态 1警报断电仪失灵;2警报断电仪位置不当;3采空区瓦斯大;4采空区瓦斯涌出; 5上隅角风速低;6风量不足;7放炮起火;8电焊气焊;9大功率灯泡;10撞击摩擦;11火区火源;12设备失爆;13变压器电机开关内短路;14电压高绝缘击穿短路;15电缆受机械损伤;16瓦斯达到爆炸浓度;17火源与达到爆炸浓度的瓦斯相遇 2 事故树分析基本理论 2.1 事故树分析法的简介 事故树分析法FTAFault Tree Analysis 是安全系统工程中的重要分析方法之一,遵循逻辑学演绎分析的原则,从结果到原因描绘事故发生,并表示各种因素间逻辑关系的逻辑图,从而对事故进行预测和分析。FTA就是对某一种失效状态在一定条件下进行逻辑推理和图形演绎,通过层层深入对可能造成系统事故或导致灾害后果的各种因素包括硬件、 软件、环境、人等的分析,根据工艺流程、先后次序和因果关系,把所有的失效原因、失效模式用逻辑和或逻辑积的关系绘制成的一个树形结构[4]。再通过事故树的定性和定量分析,判明灾害或功能故障的发生途经和导致灾害、功能故障的各种因素之间的关系,以及系统故障发生概率及其他定量指标如结构重要度、概率重要度、临界重要度,并据此采取相应的措施,以提高系统的安全性和可靠性。 2.2 事故树分析方法的优点 1 既能找到引起事故的直接原因, 又能揭示事故发生的潜在原因,并能概 括导致事故发生的各种情况。 2逻辑性强,灵活性高,适应范围 广。既能分析已发生的事故,又能预测 发生事故的可能性。它不仅考虑设备及其部件的故障,而且还考虑环境因素和人的失误。 图1事故树分析程序 3既可定性分析,又可定量分析,定 4掌握一般数学知识的人可以应用它,具有高等文化水平的人可以进行很深的研究。 2.3 事故树分析的一般步骤 事故树的分析程序,常因分析对象、分析目的、但一般程序大致相同[4]。如图1所示 3 瓦斯爆炸事故树的建立 根据顶上事件确定原则,事故树分析是把所研究系统的最不希望发生状 态作为分析的顶上事件,然后寻找直接导致这一顶上事件发生的全部直接因素,并逐次下推,一直追查到那些不需要再深究的因素为止。图2为瓦斯爆炸事故树, 图中各符号所代表的事件人的不安全行为、机械环境和物的不安全状态事件如表1所示 3.1求解事故树最小割集 最小割集是导致顶端事件发生的 最起码的基本事件的集合。最小割集表 示发生事故的途径, 反映系统的危险 性。事故树定性分析目的,即通过找出事故树的所有最小割集,发现系统故障或导致指定顶事件发生的全部可能原因,并定性地识别系统的薄弱环节。采用布尔代数化简法求出事故树的所有最小割集,事故树函数结构方程为 TX22X21X6X7X8X1X2X3X4X5X9X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20 进一步化简可知,事故树的最小割集有72个,依次为 K 1{X22;X21;X6;X7;X8;X9} K 2{X22;X21;X6;X7;X8;X10}, K 3{X22;X21;X6;X7;X8;X11} , K 12 {X22;X21;X6;X7;X8;X20}, K 13{X22;X21;X1;X9} , K 24{X22;X21;X1;X20} K 25{X22;X21;X2;X9} , K 36 {X22;X21;X2;X20} K 37{X22;X21;X3;X9} , K 48 {X22;X21;X3;X20} K 49{X22;X21;X4;X9} , K 60 {X22;X21;X4;X20} K 61{X22;X21;X5;X9} , K 72 {X22;X21;X5;X20} 3.2底事件结构重要度分析 结果重要度是指不考虑基本事件自身的发生概率,仅从结构上分析各个基本事件对顶上事件发生所产生的影响程度。通过事故树定性分析后,确定了系统的薄弱环节,计算事故树的结构重要度系数并对系数进行排序,就可知道底事件对顶事件的影响大小,其顺序就是对系统可靠性影响大小的顺序。结果重要度的分析有多种方法,这里采用二次公式[5]求解,公式如下 2 1 111 -∈-∏-j j i n k x i I φ 式中 I φi第i 个底事件的结构重要度系数; k j 最小割集总数; n j 第i 个底事件所在的最小割集k j 的底事件总数; x i ∈k j 第i 个底事件属于第j 个最小割集。 12 1541 12 67861 5 910192041 61 60 12 212241 61 1...11 0.7985832 111 0.31681 2 11...1110.50312 22 111110.99977 2 2 X X X X X X X X X X X I I I I I I I I I I I φφφφφφφφφφφ-------- -- ----- - 各底事件的结构重要度系数排序为 212215920678......X X X X X X X X X I I I I I I I I I φφφφφφφφφ 3.3主要影响因素及改进措施 从上面事故树的结构重要度分析结果可以看出,基本事件X21 、X22结构重要度最大, 其重要性在系统中占首位, 其次是X1、X2、X3、X4、X5 。由最小割集分布可见,若X21、X22任一基本事件不发生,则事故就不发生。所以应选择控制瓦斯浓度、消除瓦斯环境中的火源,作为预防瓦斯爆炸的主要措施。 3.3.1 在人的不安全行为方面应改正的措施 1加强安全管理,落实安全生产责任制和安全规章制度,将各种制度严格执行到矿井的每个角落。做到有制度可依,违反制度追究到人; 2加强安全培训教育和建立岗位安全培训制度,树立强烈的安全意识,坚决杜绝吸烟等严重危害行为; 3加强安全检查,加强瓦斯的检测与处理,做到及时到位 4 积极推进操作规范化,尽量避免因操作不当而引起事故隐患; 3.3.2 在机械环境和物的不安全状态方面应改正的措施 1加大通风,改进矿井的通风系统,降低风阻。局部通风机应按正常运行,风筒应加强管理,避免漏风,局部通风机应保证其足够的供风能力。如果原来的风机已不能满足需要,要尽快更换; 2应加强明火的管理,严禁和杜绝一切非生产性火源,严格管理和限制生产中可能发生的火源和热源,防止电火花、静电火花、撞击火花、放炮引燃瓦斯; 3通风和瓦斯检测设备是否有效和老化;机器是否装有安全附件;防静电和防漏电措施是否适当; 4加强物的不安全状态的检修与维护,保证设备的正常有效的运行,发挥安全设施的最大功效; 4 结论 从人的不安全行为和物的不安全状态基本事件入手,建立事故树图。通过最小割集定性分析,确定了瓦斯爆炸事故的薄弱环节,并通过计算底事件的结构重要度系数,确定了系统的薄弱点。全面、科学地提出瓦斯爆炸事故不发生的一些方法,对事故进行有效预防和控制以及保证煤矿的安全生产方面起到重要的作用。 参考文献 [1] 张铁岗. 矿井瓦斯综合治理技术. 煤矿工业出版社,2001. 3 ,第1版 [2] 何学秋. 安全工程学. 中国矿业大学出版社,2000.6, 第1版 [3] 赵衡阳. 气体和粉尘爆炸原理. 北京北京理工大学出版社,1996 [4] 汪元辉.安全系统工程[M].天津天津大学出版社,1999 [5] 国家安全生产监督管理总局编.安全评价第3版.北京 煤炭工业出版社,2005 作者简介黄维新1978- ,湖南娄底人,中南大学硕士研究生,主要从事采矿和矿山安全技术的研究 联系方式湖南长沙中南大学资源与安全工程学院采矿楼415室,黄维新收 E- 邮编410083 电话138********