故障樹定性分析在機采盤區(qū)片冒事故預防管理中的應用

薛希忠

（金川集團股份有限公司三礦區(qū)，甘肅 金昌 737100）

片冒事故在金川鎳礦安全事故中占有很大的比重，據(jù)統(tǒng)計金川鎳礦某礦片冒事故占全部安全事故的34.4%，而這一統(tǒng)計中還沒有將片冒造成的設備損害事故納入其中。分析和預防片冒事故的發(fā)生一直是金川鎳礦安全管理控制的重點。本文將故障樹分析方法應用于金川鎳礦片冒事故的分析和預防中，對改善金川鎳礦安全管理具有重要的現(xiàn)實意義。

1 故障樹（FTA）分析簡介

故障樹（FTA）廣泛用應于系統(tǒng)安全工程分析中，是樹的一種特殊形式，屬于系統(tǒng)工程中的圖論范疇，樹就是一個無圈的連通圖，而故障樹則是從結(jié)果道原因描述故障的方向樹。

在編制故障樹時，首先要確立頂上事件。所謂頂上事件就是故障樹分析的對象事件。如充填體頂板片冒致傷事故、礦巖片冒致傷事故等。在明確了頂上事件后，就要找出構成這一事件的直接原因，如人的不安全行為，通風不暢等。然后再找出構成直接原因的第二層原因，直到最基本的原因。頂上事件、中間事件和基本事件之間由邏輯門將之連接形成故障樹系統(tǒng)?；镜倪壿嬮T符號如下圖所示。

圖1 邏輯“或”門

圖2 邏輯“與”門

邏輯“或”門，標示只要有一個或一個以上輸入事件出現(xiàn)則輸出事件就出現(xiàn)，只有全部輸入事件都不出現(xiàn)，輸出事件才不出現(xiàn)的邏輯關系。其符號如圖1所示。

邏輯“與”門，標示全部輸入事件出現(xiàn)則輸出事件才出現(xiàn)，只要有一個輸入事件不出現(xiàn)，則輸出事件就不出現(xiàn)的邏輯關系。其符號如圖2所示。

2 片冒事故故障樹分析

金川鎳礦應用下向分層膠結(jié)充填采礦法，片冒事故是其生產(chǎn)工藝過程中經(jīng)常發(fā)生的安全事故。金川鎳礦片冒事故有兩大類，一類是充填體片冒，另一類是礦巖片冒。現(xiàn)將兩類片冒事故按照FAT方法分析如下：

圖3 充填體片冒事故樹圖

圖4 礦巖片冒事故樹圖

以上故障樹分析可以看出，如將兩類片冒事故故障樹結(jié)合成一個就成為金川鎳礦片冒事故樹。其中共有中間事件9個，即：支護不良、人的不安全行為（其中包括檢撬不徹底一個中間事件）、充填體質(zhì)量不佳（其中又包含充填準備不合格、充填作業(yè)發(fā)生故障兩個中間事件）、地質(zhì)條件差、爆破影響、地壓活動，基礎事件27個。從故障樹結(jié)構來看，所有的基本事件和中間事件、中間事件和頂上事件之間均以“或”門連接，而基本事件共有27個之多，也就是說這27個基本事件中有一個發(fā)生，片冒事故就有可能發(fā)生，這也是片冒事故為什么會在金川鎳礦安全事故中占有高達34.4%比例的根本原因。為了更加詳細的對片冒事故發(fā)生原因進行分析，根據(jù)片冒事故故障樹分析出的27個基本事件從人、環(huán)境、管理三個方面進行逐一分析。

2.1 人的因素分析

故障樹顯示造成片冒事故的基本事件中人的因素共有8個即：沒有檢撬、選位不當、檢撬順序不當、充填鋪連不合格、吊掛不合格、碎石未清凈、鑿巖不正確、無爆破警戒，涉及人的不安全行為、充填準備不合格和爆破影響三個中間事件。

2.2 環(huán)境因素分析

故障樹顯示造成片冒事故的環(huán)境因素共有：照明不足、通風不良、節(jié)理發(fā)育、斷層破碎帶、礦巖接觸帶和季節(jié)變化共6個基本事件，涉及地壓活動、地質(zhì)條件差和檢撬不徹底三個中間事件。

2.3 管理因素分析

故障樹顯示涉及管理因素的基本事件有相鄰盤區(qū)影響、采空區(qū)過大、鑿巖不正確、充填原料配比不良、水進入采場、打底高度不夠、充填次數(shù)＞3、支護不及時、沒有支護、支護質(zhì)量差、支護被破壞、底板不平整、進路超高共13個。共涉及檢撬不徹底、充填準備不合格、充填作業(yè)發(fā)生故障、地壓活動、支護不良共五個中間事件，而支護不良和充填準備不合格包含的基本事件最多，達到了9個。

3 片冒事故預防

從片冒事故故障樹分析可以看出，要預防片冒事故就必須從加大教育培訓投入、改善作業(yè)環(huán)境、實施科學化管理三方面入手。

3.1 加大教育培訓投入

片冒事故故障樹分析中涉及的8項人的因素，都反映出從業(yè)人員技能差、安全責任意識不強的特點，要有效預防片冒事故就必須在嚴肅不安全行為經(jīng)濟考核力度的基礎上，大幅提高安全教育培訓投入，從物力、財力、人力三方面加大對從業(yè)人員安全技能培訓和安全意識教育的力度，不斷提高從業(yè)人員的綜合素質(zhì)，遏制不安全行為。在這里需要考慮的是教育培訓不僅僅是辦了多少期培訓班，而應該考慮做的內(nèi)容和原因，解決了那些實際問題或潛伏的問題，杜絕那種種將錯的事情也做得很好的不良現(xiàn)象。同時安全教育還應該包括廠區(qū)及社區(qū)安全知識宣傳、作業(yè)現(xiàn)場安全警示標語掛設、辦公區(qū)安全警語掛設、獎勵表現(xiàn)優(yōu)異者等安全文化培育行為。

3.2 改善作業(yè)環(huán)境

地下礦山開采受生產(chǎn)工藝影響，作業(yè)環(huán)境相對惡劣。片冒事故故障樹基本事件中和環(huán)境因素有關的共有6項，其中節(jié)理發(fā)育、斷層破碎帶等三個還屬于井下礦山固有特性，人力無法根除。但在實際生產(chǎn)過程中，照明不足、通風不暢、空間狹小、高溫潮濕、跑冒滴漏等作業(yè)環(huán)境對作業(yè)行為的影響卻是潛移默化的。不良環(huán)境往往會引發(fā)員工忽視作業(yè)程序，冒險蠻干的行為。而這種行為的“蝴蝶”效應會不斷擴大，進而引發(fā)多個作業(yè)環(huán)節(jié)存在違章、違標行為的連鎖反應，最終不可避免的引發(fā)事故。因此，必須不斷改善作業(yè)環(huán)境，做到現(xiàn)場整潔有序，強制或引導員工形成自律、自主安全管理的工作作風，嚴格按照規(guī)程、標準、制度作業(yè)，減少和避免片冒事故的發(fā)生。

3.3 實施科學化管理，提高礦山本質(zhì)安全化水平

片冒事故故障樹分析中涉及管理因素的基本事件有13個，占全部基本事件的48%。其中支護不良和充填準備不合格又包含9個基本事件，占全部基本事件的33%?？梢娨A防片冒事故，必須實施科學化、標準化管理，提高充填體質(zhì)量、研究完善支護方式，加強支護過程質(zhì)量監(jiān)控和績效考核，不斷提高礦山的本質(zhì)安全化水平。

3.3.1 不斷提高充填體質(zhì)量

金川礦山采用下向膠結(jié)充填法，充填體的質(zhì)量對預防片冒事故具有十分重大的影響。必須實施科學管理，不斷提高充填體質(zhì)量。

（1）膠結(jié)充填體的強度主要取決于水泥的含量。而水泥耗量和采礦成本又息息相關。實際應用中必須通過試驗來確定水泥的最佳加入量。

（2）在水泥用量不變的條件下，通過控制用水量和骨粒粒徑，保持料漿濃度大于75%，同時在每次充填結(jié)束后，必須及時排水，而不是在接頂時再進行一次性排水，降低充填過程中的離析現(xiàn)象，提高充填體質(zhì)量。

（3）在充填工藝系統(tǒng)具有高度的可靠性和穩(wěn)定性的前提下，必須保證充填打底的合理高度,減少充填次數(shù)，降低不接頂面積。目前金川鎳礦雖然在充填過程中都采用1：4的高灰砂比，但如果打底層高度過小（＜1.6m），下分層頂板的水平拉應力必然增大，不利于安全生產(chǎn)。同時，充填次數(shù)過多、充填不接頂，必然減弱充填頂板的整體穩(wěn)定性，最終引發(fā)充填體頂板的冒落。

（4）用粉煤灰代替部分水泥做膠凝劑效果明顯，但從現(xiàn)場充填體來看，部分進路水泥的水化硬化過程受到了影響，影響了充填體強度，因此，必須嚴格控制粉煤灰的添加量。

（5）加大對充填準備過程不合格項的考核力度和頻度，督促基層單位嚴格按照設計標準進行充填準備過程作業(yè)。

（6）從生產(chǎn)現(xiàn)場來看，充填不接頂和充填體頂板高低不齊有著直接關系，同時現(xiàn)場充填體頂板發(fā)生開裂甚至冒落也和頂板高低不平有著直接聯(lián)系，必須不斷加強回采過程質(zhì)量管控，實現(xiàn)底板平整，掘進、回采規(guī)格符合工藝標準，從而提高充填體整體穩(wěn)定性。

3.3.2 加強支護方式研究

金川礦山巖體破碎、埋藏深、地壓力大，地壓活動頻繁，使巷道圍巖在完成支護和多次返修后仍繼續(xù)收斂變形，給安全生產(chǎn)帶來很大影響。而支護不良是導致片冒事故發(fā)生的一個重要原因。金川鎳礦要預防和控制片冒事故，就必須在現(xiàn)有噴錨網(wǎng)支護、錨注支護的基礎上，加強對支護方式的研究，嚴格支護過程管理，不斷提高支護質(zhì)量。

4 結(jié)語

故障樹分析法在對金川鎳礦片冒事故發(fā)生機理分析以及事故事故預防措施的制定方面具有重要的實踐價值。金川鎳礦要預防和避免片冒事故的發(fā)生，必須結(jié)合實踐和礦山實際不斷提高礦山的裝備水平、管理水平和從業(yè)人員綜合素質(zhì)，從多方面入手，加強日常的技術管理和質(zhì)量控制工作。同時還需要指出的是工藝技術創(chuàng)新和管理創(chuàng)新對降低和防止片冒事故具有同等重要的意義。