采煤工作面瓦斯爆炸事故樹(shù)分析

摘要：本文根據(jù)事故樹(shù)分析法的基本步驟，概括引起瓦斯爆炸的基本事件，編制事故樹(shù)。并通過(guò)對(duì)事故樹(shù)中最小割集和結(jié)構(gòu)重要度的分析，對(duì)瓦斯爆炸事故進(jìn)行研究，論述引起瓦斯爆炸的主要原因，并找到預(yù)防事故發(fā)生的主要途徑。

關(guān)鍵詞：事故樹(shù);最小割集;結(jié)構(gòu)重要度;分析

1.前言

瓦斯爆炸是煤礦生產(chǎn)中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一，不僅造成重大的人員傷亡，而且嚴(yán)重摧毀井巷設(shè)施，中斷生產(chǎn)，甚至引起礦井爆炸，礦井火災(zāi)，井巷坍塌等二次事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年7月—2009年11月，我國(guó)共發(fā)生瓦斯事故362起，死亡2105人，其中，一次死亡3到9人的重大傷亡事故224起，一次傷亡10到29?的特重大事故48起，死亡696人，一次死亡30人以上的特別重大事故5起，死亡247人[1]。由此可見(jiàn)，瓦斯事故給國(guó)家和人民造成了重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此在事故發(fā)生前能預(yù)見(jiàn)事故發(fā)生的可能性，調(diào)查事故原因，排除隱患，對(duì)于預(yù)防瓦斯爆炸具有重大意義。

2.事故樹(shù)分析法

事故樹(shù)分析又稱為故障樹(shù)分析，是安全系統(tǒng)工程中最重要的分析方法之一[2]。事故樹(shù)分析法是從特定的事故開(kāi)始，用演繹推理的方法，一步一步尋找引發(fā)該事故發(fā)生的觸發(fā)條件，直接原因和間接原因。通過(guò)對(duì)這些原因的邏輯關(guān)系的分析，進(jìn)而建立邏輯樹(shù)圖。

事故樹(shù)分析法具有簡(jiǎn)單明了、邏輯性強(qiáng)、靈活性高和適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)[3]。因此使用事故樹(shù)分析法分析瓦斯爆炸事故，不僅能找到引起事故的直接原因，又能揭示事故發(fā)生的潛在原因，既可定性分析，又能定量分析。

3.事故樹(shù)分析的基本步驟

（1）確定事故樹(shù)的頂上事件，即所要研究系統(tǒng)中最不希望發(fā)生的事件。

（2）調(diào)查事故。收集國(guó)內(nèi)外同類事故案例，進(jìn)行事故統(tǒng)計(jì)，尋找影響事故發(fā)生的原因。

（3）確定控制目標(biāo)值。即事故發(fā)生概率和事故損失的安全目標(biāo)值。

（4）編制事故樹(shù)。從頂上事件起，按照演繹分析的原則，逐級(jí)分析各自的直接原因事件，并根據(jù)彼此的邏輯關(guān)系用“與”或者“或”門連接上下關(guān)系，構(gòu)成完整的事故樹(shù)。

（5）事故樹(shù)的定性分析。即通過(guò)事故樹(shù)求取事故發(fā)生的最小割集和最小徑集，計(jì)算各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度。以便于分析事故發(fā)生的規(guī)律和特點(diǎn)。

（6）結(jié)論。根據(jù)對(duì)事故樹(shù)的分析，找出控制該事故發(fā)生的可行方案，并按輕重緩急分別采取對(duì)策。

4.事故樹(shù)的編制

通過(guò)對(duì)瓦斯爆炸事故的原因分析，編制事故樹(shù)如圖1

圖1

表1?瓦斯爆炸事故樹(shù)事件代碼表

T瓦斯爆炸

A10電氣短路

X10檢測(cè)時(shí)間不合理

X20大燈泡

A1—瓦斯積聚

X1—設(shè)計(jì)風(fēng)量低

X11—警報(bào)失靈

X21—撞擊摩擦

A2—火源

X2—通風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)

X12—警報(bào)斷電儀位置不當(dāng)

X22—煤炭自燃

A3—通風(fēng)不良

X3—串聯(lián)通風(fēng)

X13—地質(zhì)構(gòu)造

X23—設(shè)備失爆

A4—上隅角聚集

X4—風(fēng)路阻塞

X14—瓦斯突出

X24—電器接工不合理

A5—聚集瓦斯處理不力

X5—采空區(qū)瓦斯大

X15—老頂垮落

X25—電纜機(jī)械損停

A6—瓦斯漏檢

X6—采空區(qū)漏出

X16—作業(yè)工序

X26—變壓器電機(jī)開(kāi)關(guān)短路

A7—異常涌出

X7—上隅角風(fēng)速低

X17—放炮明火

X27—電壓高絕緣擊穿

A8—明火

X8—為及時(shí)發(fā)現(xiàn)

X18—吸煙

X28—達(dá)到爆炸濃度

A9—電氣起火

X9—未及時(shí)處理

X19—靜電

X29—相遇

4.1?最小割集的求解

根據(jù)事故樹(shù)，應(yīng)用布爾代數(shù)法求解最小割集如下：

T=?x28x29A1A2

=?x28x29（A3+A4+A5+A6+A7）（A8+x21+x22+A9）

=x28x29（x1+x2?+x3+x4?+x5x6?x7+x8?+x9+x10?+x11+x12?+x13+x14+?x15+x16）?（?x17+?x18+?x19?+x20?+x21+?x22?+x23?+x24+?x25?+x26+?x27）

由上式可得最小割集共154個(gè)：

K1={x28，x29，x1，x17};K2={x28，x29，x1，x18};……;K11={x28，x29，x1，x27};?K12={x28，x29，x2，x17};K13={x28，x29，x2，x18};……;K22={x28，x29，x2，x27};

K23={x28，x29，x3，x17};?K24={x28，x29，x3，x18};……;K33={x28，x29，x3，x27};

K34={x28，x29，x4，x17};?K35={x28，x29，x3，x18};……;K44={x28，x29，x3，x27};

K45={?x28，x29，x5，x6，x7，x17};……;?K55={?x28，x29，x5，x6，x7，x27};

……

K144={x28，x29，x16，x17};K145={x28，x29，x4，x18};……K154={x28，x29，x16，x27}

從最小割集可以看到，導(dǎo)致事故發(fā)生的可能途徑有154之多。

4.2?結(jié)構(gòu)重要度分析

根據(jù)最小割集求解結(jié)構(gòu)重要度如下：

Iφ（28）=Iφ（29）>Iφ（1）=Iφ（2）=Iφ（3）=Iφ（4）=Iφ（8）……Iφ（15）=Iφ（16）>Iφ（17）=Iφ（18）=Iφ（19）……Iφ（27）>Iφ（5）=Iφ（6）=Iφ（7）

5.結(jié)論

（1）從事故樹(shù)上看，“或”門事件占整個(gè)事件的80%以上，“與”門事件不多于10%，根據(jù)“或”門定義，只要有一個(gè)基本事件的發(fā)生，就會(huì)造成頂上事件的發(fā)生，而“與”門表示只有全部基本事件的發(fā)生，頂上事件才會(huì)發(fā)生。由此可見(jiàn)，造成瓦斯爆炸事故的發(fā)生的基本事件是很多的。

（2）從最小割集來(lái)看，引起瓦斯爆炸的途徑有154種之多。根據(jù)最小割集的定義，每一種最小割集表明事件發(fā)生的一種可能性。因此最小割集越多，頂上事件越容易發(fā)生，系統(tǒng)越危險(xiǎn)。

（3）從結(jié)構(gòu)重要度分析結(jié)果可知，不同事件的結(jié)構(gòu)重要度是不同的，表明其在瓦斯爆炸中，各基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件的影響程度不同。在本系統(tǒng)中，事件x28，x29的結(jié)構(gòu)重要度最大。所以控制瓦斯?jié)舛群拖咚弓h(huán)境下的火源是預(yù)防瓦斯爆炸的主要途徑。

總之，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，因嚴(yán)格控制工作面的瓦斯?jié)舛群投沤^一切火源，加強(qiáng)“一通三防”的工作，改善礦井通風(fēng)系統(tǒng)以提高礦井抗災(zāi)的能力。井下設(shè)備的選用，檢修和搬遷應(yīng)符合有關(guān)規(guī)程的規(guī)定，井下通電應(yīng)做到“三有”和“四有”，不可存在僥幸心理，加強(qiáng)管理以減少煤礦爆炸事故的發(fā)生作為煤礦生產(chǎn)的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]安明燕，杜澤生，張連軍.2007-2010年我國(guó)瓦斯事故統(tǒng)計(jì)分析[J].煤礦安全，2011，5：177-178.

[2]陳寶智.礦山安全工程[M].沈陽(yáng).東北大學(xué)出版社，1993.

[3]何學(xué)秋.安全工程學(xué)[M].徐州.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.

作者簡(jiǎn)介：

王永坤（1987.9—），男，河南周口人，2012年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，現(xiàn)任河南能源孟津煤礦通風(fēng)科技術(shù)員，從事礦井通風(fēng)工作。