基于事故樹的煤礦瓦斯爆炸事故危險(xiǎn)因素分析

基于事故樹的煤礦瓦斯爆炸事故危險(xiǎn)因素分析

屋頂爆炸是礦山生產(chǎn)中最重要的事故之一。瓦斯爆炸事故的發(fā)生必須同時(shí)具備3個(gè)基本條件:瓦斯積聚、供氧、引爆火源。近年來,隨著開采深度的增加和高強(qiáng)度機(jī)械化采掘,自然災(zāi)害的威脅更加突出。在煤礦復(fù)雜的開采條件下,形成瓦斯積聚與引爆火源的原因復(fù)雜多樣,這給具體的事故分析帶來了困難。運(yùn)用事故樹分析法可以對煤礦瓦斯爆炸事故進(jìn)行定性分析,確定各事件對事故的影響程度,進(jìn)而提出相應(yīng)的控制措施。1事故樹的樹形圖事故樹分析(FTA),是一種演繹推理法,這種方法把系統(tǒng)可能發(fā)生的某種事故與導(dǎo)致事故發(fā)生的各種原因之間的邏輯關(guān)系用一種稱為事故樹的樹形圖表示,通過對事故樹的定性與定量分析,找出事故發(fā)生的主要原因,為確定安全對策提供可靠依據(jù),以達(dá)到預(yù)測與預(yù)防事故發(fā)生的目的。2中間事件的發(fā)生機(jī)制選擇煤礦瓦斯爆炸作為事件樹的頂上事件T,根據(jù)事故樹構(gòu)建原理和煤礦瓦斯爆炸事故發(fā)生機(jī)理可知,導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的主要原因(中間事件A1、A2、X1、X28)有4個(gè):瓦斯積聚、火源、瓦斯?jié)舛冗_(dá)到5%~16%、氧氣。找出導(dǎo)致中間事件發(fā)生的直接因素,直至不需要繼續(xù)分析的底事件Xi為止,建立事故樹。煤礦瓦斯爆炸事故基本事件見表1,煤礦瓦斯爆炸事故樹分析見圖1。3運(yùn)行樹分析3.1事故樹簡化為了對煤礦瓦斯爆炸事故樹進(jìn)行定性、定量分析,需要用布爾代數(shù)表達(dá),自上而下展開。利用布爾代數(shù)與主要運(yùn)算法則可進(jìn)行事故樹化簡。3.2瓦斯襲擊事件的危險(xiǎn)基于事故樹的一種計(jì)算引起頂上事件發(fā)生的基本事件的集合叫做割集,一個(gè)事故樹中的割集一般不止一個(gè)。引起頂上事件發(fā)生的最小限度的基本事件的集合叫做最小割集。每個(gè)最小割集都是頂上事件發(fā)生的一種可能途徑,因此最小割集越多,系統(tǒng)越危險(xiǎn)。建立事故樹布爾表達(dá)式,并化為最簡標(biāo)準(zhǔn)式,求取最小割集。根據(jù)圖1,由布爾代數(shù)法求事故樹最小割集的過程如下:分解上式,可得最小割集:求得最小割集共154組,用最小割集表示等效事故樹如圖2所示。在瓦斯爆炸事故樹中,任何一組最小割集的基本事件同時(shí)發(fā)生,頂上事件就會(huì)發(fā)生,說明頂上事件發(fā)生的途徑有154條。最小割集表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性,每個(gè)最小割集都是煤礦瓦斯爆炸發(fā)生的一種可能途徑,說明煤礦瓦斯爆炸的可能性和危險(xiǎn)性很大,其中任一最小割集Ei中的基本事件同時(shí)發(fā)生,就會(huì)引起煤礦瓦斯爆炸。從事故樹分析得知,風(fēng)路阻塞、采空區(qū)漏風(fēng)、帶電檢修、違章放炮等都是引起煤礦瓦斯爆炸的重要危險(xiǎn)因素。3.3基本事件的所集如果事故樹中某些基本事件不發(fā)生,則頂上事件不發(fā)生,這些基本事件的集合稱為徑集,而保證頂上事件不發(fā)生的最小限度的基本事件的集合叫做最小徑集。根據(jù)圖3,由布爾代數(shù)法求解事故樹最小徑集的過程如下:即,事故樹的最小徑集為用最小徑集表示的煤礦瓦斯爆炸事故樹如圖4所示。從最小徑集分析可知,最小徑集有4組。最小徑集表示系統(tǒng)的安全性,任一最小徑集中基本事件不發(fā)生,煤礦瓦斯爆炸就不會(huì)發(fā)生。因此,阻止煤礦瓦斯爆炸的直接方法就是阻止某些基本事件的發(fā)生。3.4結(jié)構(gòu)重要度分析結(jié)構(gòu)重要度分析是從事故樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要程度。即在不考慮各基本事件的發(fā)生概率的情況下,分析各基本事件的發(fā)生對頂上事件的發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度。這是一種定性的重要度分析。在目前事故樹分析大都停留在定性階段的情況下,結(jié)構(gòu)重要度分析顯得尤為重要。采用排列法求解,結(jié)構(gòu)重要度分析結(jié)果如下:由結(jié)構(gòu)重要度分析可知,基本事件X1、X28結(jié)構(gòu)重要度最大,所以,控制礦井瓦斯?jié)舛炔贿_(dá)到瓦斯爆炸界限和斷絕氧氣是預(yù)防煤礦瓦斯爆炸發(fā)生的最有效方法?？刂仆咚?jié)舛?、防止瓦斯積聚應(yīng)從防止系統(tǒng)漏風(fēng)、風(fēng)流短路、采空區(qū)漏風(fēng)、老頂垮落、瓦斯報(bào)警器失誤等途徑來控制煤礦瓦斯爆炸事故的發(fā)生。氧氣在通常情況下是自然滿足的,因而控制火源是防止瓦斯爆炸的關(guān)鍵。應(yīng)從避免井下電焊、帶電檢修、違章放炮、井下吸煙等方面來消除引爆火源。4瓦斯爆破事故的預(yù)防(1)從事故樹結(jié)構(gòu)上來看,導(dǎo)致瓦斯爆炸事故的基本事件有28個(gè),這些事件通過互相結(jié)合來導(dǎo)致事故的發(fā)生,要想從根本上杜絕事故的發(fā)生就必須阻止所有這些基本事件的結(jié)合,然而這些事件涉及的面很廣,很難全面進(jìn)行控制,因此,必須對各事件之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行分析,為確定安全對策提供可靠依據(jù)。(2)從最小割集和最小徑集的組數(shù)來看,最小割集有154組,最小徑集有4組。即頂上事件可能發(fā)生的條件有154條,預(yù)防的措施有5條,最小割集所包含的基本事件個(gè)數(shù)遠(yuǎn)大于最小徑集包含的基本事件,所以瓦斯爆炸事故是極易發(fā)生且難以控制。(3)從結(jié)構(gòu)重要度來看,基本事件X1、X28結(jié)構(gòu)重要度最大,所以,控制礦井瓦斯?jié)舛炔贿_(dá)到瓦斯爆炸界限和斷絕氧氣是預(yù)防煤礦瓦斯爆炸發(fā)生的最有效方法。氧氣在通常情況下是自然滿足的,因而控制火源是防止瓦斯爆炸的關(guān)鍵。應(yīng)從避免井下電焊、帶電檢修、違章放炮、井下吸煙等方面來消除引爆火源。(4)應(yīng)采取如下瓦斯防治措施:建立瓦斯抽放設(shè)施,對煤層進(jìn)行瓦斯抽放,以達(dá)到安全生產(chǎn)的條件;使用本質(zhì)安全型機(jī)械設(shè)備,杜絕明火的存在;采用供電閉鎖裝置和超前切斷電源的控制設(shè)備,高瓦斯采掘工作面必須安裝瓦斯自動(dòng)檢測報(bào)警斷電裝置;必須嚴(yán)格遵守“一炮三檢”制度,使用合格的煤礦許用炸藥和電雷管;落實(shí)安全