煤矿瓦斯爆炸事故的事故树分析与防治.doc

・58・ 工业安全与环保 IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection October2006 2006年第32卷第10期 煤矿瓦斯爆炸事故的事故树分析与防治 朱永刚 张钦礼 韩森 易智 中南大学 长沙410083 摘 要 瓦斯爆炸是煤矿生产中的重要灾害,一旦发生事故,会造成巨大的经济损失和人员伤亡。对瓦斯爆炸事故的原因进行了分析,并提出相应的预防措施。 关键词 煤矿瓦斯 瓦斯爆炸 事故树分析 防治措施 FaultTreeAnalysisandPreventiononGZHUYonggang H ISouth Abstract Minegasexplosioncancausegreateconomiclossandhumandeathandin2juries.Inandsomecorrespondingpreventionmeasureshavenbeenputforward.Keyw faulttreeanalysis preventionmeasures 瓦斯爆炸是我国煤矿生产中最常见的灾害事故,不仅造成大量人员伤亡,而且严重摧毁井巷设施,中断生产,甚至引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷垮塌等二次事故。据统计,因瓦斯爆炸事故造成的死亡人数占全国煤矿矿难全部死亡人数的 80,每年直接经济损失高达7.5亿元人民币,因此,瓦斯被称为煤矿事故的”头号杀手”。近几年来,随着开采深度的进一步加大和高强度机械化采掘和集约化生产,自然灾害的威胁更加突出。根据近几年的事故统计表明,煤矿瓦斯爆炸事故呈上升趋势,几乎每年都有死亡人数超过百人以上的事故发生,虽然瓦斯爆炸事故发生的几率小,但是一旦发生事故,所造成的损失和危害程度是十分严重的。因此,如何在事故发生前就能预见事故发生的可能性,清查事故原因,排延长而逐渐减少,渗流中心点浓度随时间变化的曲线如图4所示,随着时间的推移,泄漏源中心位置处的浓度逐渐减小。 除事故隐患,对于预防瓦斯爆炸,减少人员伤亡及财产损失具有十分重要的意义。 本文采用最常用的事故树分析方法,对煤矿瓦斯爆炸事故进行分析,并提出预防措施。 1 瓦斯爆炸的特征 瓦斯气体是井下采掘的过程中从煤和围岩中涌出的有害气体的总称,如CH4、CO2、CO、H2S、C2H6、C2H4、H2、SO2等,由于CH4占90以上,因此一般直接将CH4称为瓦斯。 瓦斯爆炸产生大量CO2和水蒸气并放出大量的热。一般空气中氧气体积分数为20.9,经计算甲烷的化学体 积分数为9.5,此时爆炸最强烈即完全反应。井下空气中氧体积分数一般为20左右,甲烷体积分数为9.1左右。中心要以均匀流本身的流速向前平移;二是污染源呈椭圆状 在D1D2的情况下,呈圆形,纵向与横向分别以D1与D2为弥散系数向外扩散,表现为一个逐渐扩大并向前平移 的椭圆。 3泄漏源中心位置处的浓度随时间的推移逐渐减小, 符合质量守恒原理对保守物质而言,并且随着时间的推移,污染源的中心位置沿着速度u向前推移,并呈椭圆形,较真实地反映了有毒物质渗流运移情形。 4此次建立的渗流污染事故后果评估模型可应用到其 他渗流污染事故分析与研究中。 参考文献 图4 渗流中心点质量浓度随时间变化曲线 4 1 潘乃礼,冯绍元,周文斌.地下水水质现状和预测评价的理论和 结论 方法.北京原子能出版社,1995 2 段文义,郭仁东,李亚峰.水力学.沈阳东北大学出版社,20013 朱学愚,谢春红.地下水运移模型.北京中国建筑工业出版社, 1990 收稿日期2006-04-06 1有毒液体渗流会直接或间接地对土壤和地下水及 周边环境造成一定的污染,甚至会对人体造成很大危害,导致中毒等重大事故的发生。 2在平面二维均匀流中,有毒物质于瞬时排放后的运移过程可以分为两部分来理解,一是平移作用,即污染源的 ・59・ 瓦斯爆炸有爆燃和爆轰2种形式。爆燃属于带压力波的燃烧,是一种不稳定状态,其燃烧速度为每秒几十米到数百米,瓦斯爆炸多数情况处于这种状态。经计算甲烷在定容绝热条件下的爆燃温度可达234K,超压为0.86MPa,实测温度为 223K,超压为0.745MPa。如果条件具备,瓦斯能从爆燃转 3在没有形成全负压通风的情况下,强行生产,不合理 串联、角联造成巷道无风、微风,形成瓦斯积聚。 4巷道贯通,新旧工作面接替时,通风系统不能及时调 整导致部分巷道瓦斯积聚。 5瓦斯检查员脱岗,不按规定检查瓦斯,使瓦斯积聚不 变为爆轰,此时前沿冲击波和紧跟其后的化学反应区以同一高速即爆轰速度传播,其超压和温度达到最大。可计算当甲烷体积分数为9.5时,其CJ爆轰参数压力为 1719MPa,温度2781K,爆轰速度1804m/s2 瓦斯爆炸事故的危险源识别 [1] 能及时处理,积聚范围扩大造成瓦斯爆炸[4]。 2.1.2 引爆火源 产生火源的因素主要是违章操作产生引爆火源。在引爆火源中出现最多的是放炮火源,其次是电气火花、摩擦火花和电焊火花;还有煤炭自燃产生的火花。 2.2 间接原因 1,违章作业。。 瓦斯爆炸事故主要是在采掘的过程中由于瓦斯积聚和引火源共同作用导致的事故。煤矿中一旦发生瓦斯爆炸,将会给矿井带来严重的后果,会造成人员伤亡,诱发煤尘爆炸,造成火灾,破坏设备及通风系统。 大量的瓦斯爆炸事故表明,3个条件①瓦斯的火源;16,,氧气浓度在生产作业区域是具备的,,在生产区域就能发生瓦斯爆炸。因此防止瓦斯爆炸重点是控制瓦斯及火源2个因素[2,3]。 2.1 直接原因2.1.1 瓦斯积聚[4] ,,下井,尤其是技术管理和执行规章不严格,对一 。 3安全投入少,导致安全隐患增加,矿井抗灾能力减弱。4许多煤矿在用工制度的管理上存在很大的问题,管 理制度混乱,职工队伍不稳定流动性大,安全培训比较困难,工人的素质低,安全意识弱,违章现象严重。 5安全管理制度不够完善。3 瓦斯爆炸事故树分析3.1 事故树的建立 瓦斯积聚的原因是多方面的,主要有 1对通风系统管理不严格,局部通风机随意停风造成 为了防止瓦斯爆炸事故的发生,对瓦斯爆炸的原因进行事故树分析具有十分重要的意义。由于大部分的瓦斯爆炸事故是发生在采掘工作面的,因此建立的事故树把采掘工作面瓦斯爆炸作为顶上事件[5],如图1。 瓦斯积聚。 2通风系统不合理造成瓦斯积聚。 图1 瓦斯爆炸事故树 3.2 事故树的定性分析3.2.1 求事故树的最小割集 X20X21X22X23X24X25 该事故树的最小割集共有128个 K1{X1,X2,X10};K2{X1,X3,X10};K3{X1,X4,X10};K4{X1,X5,X10};K5{X1,X6,X10}; K6{X1,X7,X10}; 事故树的结构函数为 G1G2TX1・ X10X1X2X3X4X5X6X7X8X9・X11X12X13X14X15X16X17X18X19 ;K126{X1,X9,X23};K127{X1,X9,X24};K128{X1, ・6 0・ X9,X25} 炮,严格执行“一炮三检”和“三人连锁”放炮制度。 4其他。防止摩擦火花、撞击火花、静电等引燃瓦斯。4.2 管理制度措施 1提高认识,加强领导,认真落实安全生产责任制度。 3.2.2 求结构重要度 根据近似计算公式,所求的基本事件结构重要度次序为 IΦ1IΦ2IΦ3IΦ4IΦ5IΦ6IΦ7IΦ8IΦ9IΦ10IΦ11IΦ12IΦ13IΦ14IΦ15IΦ16IΦ17IΦ18IΦ19IΦ20IΦ21IΦ22IΦ23IΦ24IΦ254 防止瓦斯爆炸措施4.1 技术措施 4.1.1 防止瓦斯积聚措施 1加强通风。应合理选择最佳通风系统,加强通风管 各级领导必须坚持“安全第一,预防为主”的安全生产方针,正确处理好安全与生产,安全与改革,安全与效益的关系,做到“不安全,不生产”。 2坚持领导干部下井制度,昼夜顶岗,及时解决安全生 产中的隐患和问题,要提高工人对安全工作的认识。 3建立健全通风安全机构,配备足够的瓦斯检查人员 和监测设备。 4。要做到瓦斯 理,使井下风流保持连续、稳定、有效,有足够的风量、风速,冲淡井下瓦斯,使采掘工作面和生产巷道中的瓦斯浓度符合煤矿安全规程的要求。①消除独眼井,采用机械通风止采用自然通风;②采掘面的风量;③,,;⑤,合理分配风量。 2。加强瓦斯检查,准确掌握矿井瓦斯 ,。 5。提高职工队伍 ,充分发挥人的积极性和主动性。杜绝违章指挥、违章作业,严格遵守各项规章制度,保证生产的正常进行。 6经常开展安全检查活动。 7建立安全监察部门,落实各项安全规章制度。5 结论 浓度的变化,是防止瓦斯爆炸的基本手段。矿井要配备足够数量的瓦检员和瓦斯自动监控设备,认真执行煤矿安全规程第154条规定。 3及时处理超限瓦斯。要根据不同工作地点的超限瓦 综上所述针对瓦斯爆炸事故的特点,应用事故树分析法对瓦斯爆炸事故发生的原因进行分析,从而更全面、更科学地提出瓦斯爆炸的预防措施,真正做到对事故有效预防和控制,保证煤矿的安全生产。 参考文献 1 刘其志,费国云.浅析瓦斯爆炸的特征及控制.煤炭工程师,1998 5 2 赵衡阳.气体和粉尘爆炸原理.北京北京理工大学出版社,19963 杨泗霖.防火与防爆.北京首都经济贸易出版社,2000 4 梅安.煤矿特大瓦斯爆炸事故发生原因分析和应急措施建议.煤 斯,采取针对性的措施,及时处理各地点超限瓦斯,保证安全生产。 4.1.2 防止火源引爆瓦斯 防止瓦斯引燃的原则是消除明火,控制热源。 1防止明火。严禁携带引火物下井,严禁吸烟和用电 炉取暖,加强火区管理,严禁明火和明电照明。 2防止电火花引燃瓦斯。电器设备的防爆性能良好, 完善井下设备的“三大保护”,消灭电缆的“鸡爪子”、“羊尾巴”、明接头,检修电器设备不准带电作业。 3防止放炮引燃瓦斯。使用合格的煤矿许用炸药和电 炭企业管理,19985 5 张文武.事故树分析法在防治瓦斯事故中的应用.龙岩师专学 报,20026 作者简介 朱永刚,中南大学资源与安全工程学院硕士研究生。 收稿日期2006-04-13 雷管,按规定装药、放炮,禁止放线眼炮、糊炮,严禁明电放 华源矿业的新鲜事余热能制冷,废气可发电 山东华源矿业公司今年有2件事儿颇让人感到新鲜,甚至有点不可思议。 电厂余热制冷便是其中的1件。华源矿业公司有1座煤矸石热电厂,去年完成发电量3.8kW・h,而且余热供暖解决了居民冬季取暖问题。今年夏季,他们又利用溴化锂制冷技术,将热蒸汽转换为冷风,实现了办公楼、调度楼、职工澡堂等集中制冷,一时间在矿区成为热点新闻。该制冷技术不仅消灭了传统空调制冷剂“氟利昂”对环境造成的污染,而且电耗仅相当于同功率传统电空调的七分之一。 华源矿业公司有1座焦化厂,过去在生产过程中每天要产生3000万m3的焦炉煤气,被作为废气点“天灯”。今年, 焦化厂在扩建和技改时,投资近3千万元建设了煤气综合利用项目,将焦炉煤气净化处理后用作燃气发电和居民生活燃气。其中仅燃气发电1项年可节约煤炭3万余t,实现发电约4300万kW・h。该综合利用项目的投产,相当于每天为该公司检回1部十几万元的中档轿车。 为进一步扩大综合利用规模,目前他们正在实施热电厂扩建和技改工程,竣工后可实现煤泥、煤矸石、焦炉煤气年发电量达到7亿kW・h。他们还将电厂废弃的粉煤灰和炉渣用于建材生产,去年生产粉煤灰砖及砌块300万块,实现了销售收入580万元。另外,1条正在建设中的年产3000万块粉煤灰蒸压砖新型生产线不久就可投产。 周峰 方菊