事故树分析煤与瓦斯突出方法.pdf

安安全全评评价价 事故树分析法在白皎煤矿煤与瓦斯突出 安全评价中的应用 康钦容1， 唐建新1， 张卫中1， 韦小娟2 （1.重庆大学 西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆 400044；2.煤炭科学研究总院重庆分院， 重庆 400037） 摘要 结合白皎煤矿的具体情况， 构建了白皎煤矿煤与瓦斯突出事故树模型， 并采用事故树分析 法对白皎矿煤与瓦斯突出情况进行了评价， 最后根据评价结果， 提出了一系列的改进措施。 关键词 事故树分析法； 煤与瓦斯突出； 安全评价； 应用 中图分类号 X936； TD713文献标识码 B 文章编号 1008 - 4495 （2006） 03 - 0083 - 03 收稿日期 2005 - 10 - 12 作者简介 康钦容 （1980） ， 女， 重庆永川人， 硕士研究 生， 主要研究方向为安全管理与安全评价。 白皎煤矿属国内知名、 难治理的煤与瓦斯突出 严重的矿井， 1970 年投产至今已发生突出 210 次， 并 造成 16 人死亡。其中 特大型突出 7 次， 大型突出 10 次，次 大 型 突 出 50 次。 平 均 每 次 突 出 煤 量 169.62 t、 突出瓦斯量 11 707 m3， 其中最大一次突出 煤量为2 777 t、 瓦斯量为 497 573 m3， 瓦斯逆流达千 余米。 事故树 （FTA） 是一种从结果到原因描述事故的 有向逻辑树图， 利用该图， 既可以找到引发事故的直 接原因， 又能揭示发生事故的潜在因素，具有简明、 形象化的特点， 体现了以系统工程方法研究安全问 题特有的系统性、 准确性和预测性， 从而为安全决策 提供有效支持。基于事故树分析法 ［1］的矿井煤与瓦 斯突出安全评价， 可计算出导致矿井煤与瓦斯突出 事故发生的各种可能途径， 以及各个因素对矿井煤 与瓦斯突出发生的影响程度， 从而找到关键问题， 制 定科学的防范措施， 使事故发生的可能性降为最小， 有助于政府安全监督管理部门对煤矿安全生产实行 宏观控制和煤矿企业自身搞好安全生产。 1事故树分析法的基本原理 事故树分析方法是安全系统工程中进行系统安 全分析的核心， 是安全评价的基础， 主要用于分析事 故发生的原因和评价事故风险。它应用数理逻辑方 法， 从一个可能的事故开始， 一层一层逐步寻找引起 事故发生的触发事件、 直接原因和间接原因， 并分析 种种事故原因之间的相互逻辑关系， 是一种演绎分 析方法 ［2， 3］。 1.1事故树分析程序 事故树分析法的一般流程见图 1。 图 1 事故树分析程序流程框图 1.2事故树分析原理 事故树遵循逻辑分析原则， 也就是从结果分析 原因的原则。相关事件 （节点） 之间用逻辑门连接， 然后依据构造出的事故树图， 列出布尔代数表达式， 求出最小割集、 最小径集， 确定出各基本事件的结构 重要度， 并进行结果分析。 2工程应用 2.1事故树的绘制 通过查阅白皎煤矿大量煤与瓦斯灾害的分析材 料以及从现场调研获取的矿井不安全因素， 绘出煤 与瓦斯突出事故树分析图 ［4 ～ 6］， 见图 2。 38 2006 年 6 月矿业安全与环保 第 33 卷第 3 ══ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ 期 图 2 白皎煤矿煤与瓦斯突出事故树分析图 2.2求解矿井煤与瓦斯事故的可能途径 1） 根据煤与瓦斯突出事故树分析图， 利用布尔 代数法求解最小割集 T X1A1 X1A2A3A7 X1 （X 2 X3 X4 X5 X6 X7） （X 8 X9） （X 10 X11） （X 12 X13） （X 14 X15 X16） X1X2X8X10X12X14 X1X2X8X10X12X15 X1X2X8X10X12X16X1X2X8X10X13X14 X1X2X8X10X13X15X1X2X8X10X13X16 X1X2X9X10X12X14⋯⋯ X1X2X9X11X13X16 ⋯⋯ X1X7X9X11X13X16 图 2 中有 16 个基本事件， 展开上式得事故树最 小割集 144 组， 数量较多，任何 1 组最小割集的基本 事件同时发生， 顶上事件就必然发生， 表明矿井煤与 瓦斯突出事故有144种可能途径， 充分说明白皎煤矿 煤与瓦斯突出事故的可能性与危险性都很大。 2） 根据白皎煤矿煤与瓦斯突出的事故树导出的 成功树， 求解最小径集 P （X1A2A3A7） X1 A2 A3 A7 X1X2X3X4X5X6X7X8X9 X10X11 X12X13 X14X15X16 共得 6 个最小径集 P1 ｛X 1｝ P2 ｛X 2 ， X 3 ， X 4 ， X 5 ， X 6 ， X 7｝ P3 ｛X 8 ， X 9｝ P4 ｛X 10 ， X 11｝ P5 ｛X 12 ， X 13｝ P6 ｛X 14 ， X 15 ， X 16｝ 最小径集是使事故不发生的最低限度的基本事 件的集合。 只要每个最小径集的基本事件都不发生， 就能控制事故不发生。 根据最小径集求得结果， 可以 拟订 6 种处理方案， 这 6 种途径均使事故可能不发 生。 从上面 6 个最小径集中可以看出， 事件最少的是 P1， 其次是 P3 ，P 4 ，P 5。 所以应视为控制煤与瓦斯 突出事故的优先考虑途径。 3） 根据最小割 （径） 集判断结构重要度的 3 条原 则 ［2］， 可求得该系统中各基本事件结构重要度顺序 依次为 I（1） I （8） I （9） I （10） I （11） I （12） I（13） I （14） I （15） I （16） I（2） I（3） I（4） I （5） I（6） I （7） 2.3结果分析 6 组最小径集提供了防止煤与瓦斯突出的 6 种 途径。 从基本事件结构重要度来看， 外力诱导的结构 重要度最大， 但矿井要生产， 该基本事件不可能避 免， 只能降低外力的强度和采取避难措施； 其次是地 质构造破坏、 集中应力破坏、 构造应力集中、 煤柱集 中应力、 未采取区域性预抽措施、 布孔不均出现瓦斯 包； 再次是未采取局部防治措施、 局部防治措施力度 不够、 措施控制范围出错。 其中， 基本事件 X8 ， X 10 是 客观存在的， 只能从合理采掘部署着手， 采掘作业尽 量避开构造带和集中应力带， 避免开采应力集中； 尽 48 2006 年 6 月矿业安全与环保 第 33 卷第 3 ══ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ 期 量做到区域性预抽措施到位且布孔均匀、 预抽充分； 针对重点危险区域要采取针对性的强化措施并保证 措施质量。 最后是加强突出危险预测工作， 抓好防突 测试人员的培训和防突仪器仪表的检修维护工作， 保证测试指标的准确可靠； 坚持防突综合分析制度 和技术资料的整理工作， 不断完善防突指标体系。 2.4对策 1） 将合理采掘部署与 “四位一体” 的综合防治煤 与瓦斯突出措施相结合， 形成 “五步配套” 的综合防 治措施。即在矿井采掘部署方面实行 “三区配套两 超前”（即抽放区、 准备区、 回采区， 开拓区超前预抽 区、 预抽区超前首采突出层掘进区） 。 2） 实施以网格预抽为主， 顺煤层、 邻近层和采空 区抽放为辅的大面积综合瓦斯抽放。严格执行远距 离放炮、 避难所、 压风自救、 保证回风系统畅通等。 3） 继续开展瓦斯地质工作， 做好区域突出危险 性预测。对于石门揭煤、 预抽瓦斯不充分的带或段、 采掘工作面范围内划分的严重突出带或段 （可能就 是地质构造复杂带） ， 针对性的采取水力措施或瓦斯 排放措施， 以每循环的浅进度， 来获得安全过煤门、 安全过严重突出带或段的快速掘进。 4） 重点工作面， 相关管理部门及施工现场负责 人， 应对安全防护措施进行重点检查， 措施不到位的 不允许生产。以 “三区配套两超前” 确保抽放瓦斯等 治灾的时间和空间， 从而提高煤层瓦斯预抽率， 降低 瓦斯压力和瓦斯含量， 达到减小甚至防止煤与瓦斯 突出事故的发生。 5） 派人定期检查有煤与瓦斯突出危险的采掘工 作面通风系统， 确保通风系统合理， 回风通道畅通， 通风设施可靠。 6） 加大科技投入， 加强职工教育培训工作， 提高 职工素质， 加强安全设备管理等。 3结语 结合白皎煤矿具体的情况， 综合考虑了引起白 皎煤矿煤与瓦斯突出事故的主要基本事件， 建立了 白皎煤矿煤与瓦斯突出事故树模型， 6 组最小径集 提供了防止煤与瓦斯突出的 6 种途径， 为控制白皎 煤矿煤与瓦斯事故提供了依据。通过对基本事件重 要度分析， 确定了影响事故树顶上事件发生的主要 原因， 并根据评价结果， 提出了白皎煤矿降低煤与瓦 斯突出的改进措施。 参考文献 ［1］冯治斌 .煤矿安全评价方法 ［J］ .中州煤炭， 2003，（3） ［2］沈斐敏 .安全系统工程理论与应用 ［M］ . 北京 煤炭工业 出版社， 2001.29 ～ 52 ［3］全国注册安全工程师执业资格考试辅导教材编审委员 会 .安全生产技术 ［M］ . 北京 煤炭工业出版社， 2004.27 ～ 29 ［4］沈波， 佟瑞鹏， 徐守波， 等 . 采煤工作面瓦斯爆炸事故 树分析 ［J］ .林业劳动安全， 2004， 17 （3） 35 ～ 38 ［5］张瑞林， 鲜学福， 闫江伟， 等 . 基于事故树分析的瓦斯突 出控制因素研究 ［J］ .中国矿业， 2005， 14 （5） 14 ～ 17 ［6］陈必盛， 刘文剑 .基于故障树分析 （FTA） 的井下伤亡事故 的控制 ［J］ .西部探矿工程， 2005 （责任编辑 卫蓉） （上接第 79 页） 本消极的安全投入问题转化为积极的资源产出问 题。荥巩煤田的一 1 煤， 奥陶纪灰岩含水丰富， 郑州 市新中煤矿最大突水量 4 800 多 t/h， 矿井经常受到 被淹的威胁， 排水费用高达 20 元 / t。为此， 新中煤矿 建起了水厂向中原铝厂供水， 可减少吨煤成本 30 元。既解决了安全问题， 又降低了生产成本， 同时消 除了污水对环境的影响 ［5］。 当然， 价值链的重组不仅可以解决效益问题， 也 可以解决管理问题。煤矿可以通过发展高科技含量 的煤炭下游产品来进一步提高企业的效益， 并以此 来扩大生产规模、 提升管理水平、 增强核心竞争力和 保持可持续发展动力。而煤矿的这种良性循环可以 让企 业 在 不 断 的 发 展 中 增 强 抗 安 全 法 律 风 险 的 能力。 3结语 运用价值链理论构建了煤矿安全管理模型， 阐 明了安全与企业效益的价值统一性， 为煤矿安全管 理提供一个新的视角， 对于煤矿企业的生存和发展， 构建和谐社会， 具有重要的现实意义。 参考文献 ［1］ （美） 迈克尔波特 . 竞争优势 ［M］ . 北京 华夏出版社， 1997.33 ～ 59 ［2］陈曦 .在价值链上跳舞 ［M］ .北京 地震出版社， 2004 ［3］姚庆国， 等 .煤炭安全成本初论 ［J］ .煤炭经济研究， 1999， （6） ［4］刘道友， 温世平 . 浅谈安全生产与煤炭企业发展的关系 ［J］ .中州煤炭， 2001，（1） ［5］张习君 .煤矿安全生产是煤炭经济发展的重要组成部分 ［J］ .改革与理论， 2002，（2） （责任编辑 吕晋英） 58 2006 年 6 月矿业安全与环保 第 33 卷第 3 ══ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ ═ 期