煤塵爆炸危險源的辨識與控制

王志民

(神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026015)

隨著80年代安全系統(tǒng)工程在我國的興起，對重大危險源的辨識研究有了很大的進展，先后有陳寶智教授[1]、吳宗之研究員[2，3]、何學(xué)秋教授[4]等人對其進行了研究，并于2000年頒布了國家標準《重大危險源辨識》。[5]

煤塵爆炸作為煤礦五大災(zāi)害之一，對煤礦的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了嚴重的威脅。雖然它在煤礦事故中所占的比率較少，但一發(fā)生往往損失很大，因此受到世界各產(chǎn)煤國的重視。[6]據(jù)統(tǒng)計，在國有重點煤礦具有煤塵爆炸危險的礦井占87.4%。雖然人們對煤塵爆炸進行了數(shù)十年的研究，但隨著煤炭企業(yè)的不斷發(fā)展，來自煤塵爆炸的不安全因素依然將長期存在。

筆者對危險源與危險源分類理論進行了一些探討，并從辨識煤塵爆炸危險源入手，對煤塵爆炸的危險性的控制進行了一些探討。

1 煤塵爆炸危險源的辨識

1.1 危險源的定義

首先，我們應(yīng)對危險源這一概念進行定義。Willie Hammer將危險源定義為“可能導(dǎo)致人員傷害或財物損失事故的潛在的不安全的因素”。[7]我國《職業(yè)健康安全管理體系規(guī)范》將危險源定義為“可能導(dǎo)致傷害或疾病、財產(chǎn)損失、工作環(huán)境破壞或這些情況的組合的根源或狀態(tài)”。[8]吳宗之研究員認為，重大危險源是指工業(yè)活動過程中，客觀存在的危險物質(zhì)或能量、超過臨界值的設(shè)備、設(shè)施或場合。[9]何學(xué)秋教授提出，危險源是認識主體中產(chǎn)生和強化負效應(yīng)的核心，危險能量的爆發(fā)點。

根據(jù)事故因果理論[10]和能量轉(zhuǎn)移理論，筆者認為：危險源是能夠影響或?qū)е履芰炕蚨拘缘囊馔忉尫?，以至于破壞系統(tǒng)安全并導(dǎo)致事故發(fā)生的要素。這種要素是十分廣泛的，包括物質(zhì)、能量、狀態(tài)等。

1.2 危險源的分類

關(guān)于危險源的分類問題，國內(nèi)有“二類危險源理論”[11，12]與“三類危險源理論”[13]二種理論。

結(jié)合上述觀點，筆者認為，危險源應(yīng)分為三類，即第一類危險源、第二類危險源、第三類危險源，其作用模型見圖1。

圖1 三類危險源事故致因模型

第一類危險源是系統(tǒng)內(nèi)存在的、處于某種狀態(tài)的、能夠提供導(dǎo)致事故的最小能量或毒性的物質(zhì)。是事故發(fā)生的最基本的因素，是決定事故嚴重度的因素，是能量意外釋放的主體。如：具有一定能量的物體、高溫高壓的氣體、有毒有害的物質(zhì)等。

第二類危險源是滿足能夠?qū)е碌谝活愇ｋU源的能量或毒性意外釋放和使意外釋放的能量或毒性演變?yōu)槭鹿仕璧谋匾獥l件的一切因素。是事故發(fā)生的必要條件，是決定事故發(fā)生可能性的因素，包括使第一類危險源的能量或毒性意外釋放的條件和防控的失敗。

防控設(shè)施故障，可以分為事前預(yù)防設(shè)施故障和事后控制設(shè)施故障。事前預(yù)防指的是在第一、二類危險源沒有同時出現(xiàn)，而導(dǎo)致能量和有害物質(zhì)的意外釋放前對第一、二類危險源的出現(xiàn)及相互作用進行防控，從而防止事故的發(fā)生；事后控制指的是在第一、二類危險源出現(xiàn)并相互作用，而導(dǎo)致能量和有害物質(zhì)的意外釋放后對意外釋放的能量和有害物質(zhì)進行控制，從而降低其危險性，以致于可以將事故所產(chǎn)生的危害忽略不計。

第三類危險源是指能夠影響或?qū)е碌谝?、二類危險源產(chǎn)生的因素。包括人的失誤和各種環(huán)境因素，環(huán)境因素包括自然環(huán)境因素、生產(chǎn)環(huán)境因素、教育環(huán)境因素、管理環(huán)境因素、思想文化環(huán)境因素、經(jīng)濟環(huán)境因素、技術(shù)環(huán)境因素、法制環(huán)境因素、政治環(huán)境因素。第三類危險源雖然不能直接導(dǎo)致事故的發(fā)生，但其能對第一、二類危險源的產(chǎn)生有著直接或間接地影響。所以在事故發(fā)生的過程中，第三類危險源起著舉足輕重的作用，是事故致因的重要一環(huán)。

一起事故的發(fā)生，是在第三類危險源的影響與作用下，第一、二類危險源相互作用的結(jié)果。第一類危險源是導(dǎo)致事故的能量主體，第二類危險源是促使第一類危險源導(dǎo)致事故的必要條件，第三類危險源是第一、二類危險源出現(xiàn)的前提。第三類危險源的存在，促使第一、二類危險源的出現(xiàn)與作用；第二類危險源的存在，使著第一類危險源有可能失去控制而釋放出大量能量或危險物質(zhì)。第一類危險源決定事故后果的嚴重程度，第二類危險源決定事故發(fā)生的可能性大小，第三類危險源決定第一、二類危險源出現(xiàn)的可能性大小。對三類危險源的辨識與控制，是實現(xiàn)系統(tǒng)本質(zhì)安全化的必要條件。

1.3 煤塵爆炸危險源的辨識

煤塵爆炸必須具備三個條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮在空氣中；存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。[14]

1.3.1 煤塵爆炸第一類危險源的辨識

第一類危險源辨識的基本原則，是確定危險源、確定可能意外釋放的能量、有毒有害物質(zhì)量的多少與強度、作用范圍等。

對于煤塵爆炸的第一類危險源來說，應(yīng)當是懸浮在空氣中達到一定濃度的具有爆炸性的煤塵。

一般，煤塵爆炸的下限濃度為30～50g/m3，上限濃度為1000～2000g/m3，其中爆炸力最強的濃度范圍為300～500g/m3。但是，確定煤塵爆炸濃度時，必須考慮落塵這一因素，即通過實驗得出落塵的爆炸下限，用作確定巷道按煤塵爆炸危險程度分類的指標。

對于煤塵有無爆炸性，《煤礦規(guī)程》規(guī)定：“應(yīng)由礦務(wù)局或地質(zhì)勘探部門提供煤樣，送部授權(quán)單位進行鑒定?！盵15]煤塵爆炸的鑒定方法有兩種：一種是在大型煤塵爆炸試驗巷道中進行，這種方法比較準確可靠，但工作繁重復(fù)雜，所以一般作為標準鑒定；另一種方法是在實驗室中，使用大管狀煤塵爆炸性鑒定儀進行，方法簡單，目前多采用此種方法。

煤塵爆炸能產(chǎn)生巨大的能量，并伴隨著強大的沖擊波，還可產(chǎn)生大量有毒有害氣體，作用范圍很大，一旦發(fā)生，整個礦井生產(chǎn)系統(tǒng)隨之癱瘓。

1.3.2 煤塵爆炸第二類危險源的辨識

煤塵爆炸的第二類危險源，應(yīng)為能夠引燃煤塵爆炸的高溫熱源和防控煤塵爆炸的設(shè)施物的故障。我國煤塵爆炸的引燃溫度在610～1050℃之間，一般為700～800℃。這樣的溫度條件下，幾乎一切火源均可達到，如爆破火焰、電氣火花、機械摩擦火花、瓦斯燃燒核爆炸、井下火災(zāi)或明火等。根據(jù)80年代的統(tǒng)計資料，由于放炮和機電火花引起的煤塵爆炸事故，分別占總數(shù)的45%和35%。井下的各種防控裝置的故障，也是煤塵爆炸的一個主要因素。

1.3.3 煤塵爆炸第三類危險源的辨識

煤塵爆炸的第三類危險源，應(yīng)為人的失誤和各種不利于煤礦安全生產(chǎn)的環(huán)境因素。

對于人的失誤可由人的失誤概率(E)表示，常用的為山口模型:

E=k1·k2·k3·k4·k5(1-R1·R2·R3)

式中：R1— 接受信息的可靠度；R2— 判斷可靠度；R3— 執(zhí)行操作可靠度；k1— 作業(yè)時間系數(shù)；k2— 操作頻率系數(shù)；k3— 危險程度系數(shù)；k4— 生理、心理條件系數(shù)；k5— 環(huán)境條件系數(shù)。

不利于煤礦安全生產(chǎn)的環(huán)境因素有：

自然環(huán)境因素。我國大多數(shù)的煤礦地質(zhì)條件極為復(fù)雜，我國國有重點煤礦具有煤塵爆炸危險的礦井占87.4%。

生產(chǎn)環(huán)境因素。大多數(shù)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)條件極為惡劣，采煤機械化率低，僅為40%左右，安全設(shè)備老化、落后，安全性能低，抗災(zāi)能力差。

教育環(huán)境因素。多數(shù)煤礦企業(yè)的管理者與職工缺乏系統(tǒng)的安全文化與技術(shù)的教育，多數(shù)安全技術(shù)人員憑借經(jīng)驗與“想當然”進行安全工作。

思想文化環(huán)境因素。多數(shù)企業(yè)與職工安全思想薄弱，存在僥幸心理，大多數(shù)企業(yè)安全文化氛圍差，安全觀念差，安全意識不強。

管理環(huán)境因素。多數(shù)煤礦企業(yè)安全管理混亂，安全管理松弛，事故隱患大量存在安全生產(chǎn)制度不能有效執(zhí)行，缺乏有效監(jiān)管。

經(jīng)濟環(huán)境因素。國家和企業(yè)的安全投入仍顯不足，企業(yè)的利潤與安全的矛盾愈發(fā)嚴重。

技術(shù)環(huán)境因素。對安全科學(xué)技術(shù)投入少，安全科學(xué)的基礎(chǔ)研究匱乏，安全新技術(shù)發(fā)展緩慢。

法制環(huán)境因素。相關(guān)立法滯后，缺乏有關(guān)法律規(guī)范，缺乏有效的監(jiān)管制度，不能做到有法可依。

政治歷史環(huán)境因素。仍缺乏對整治煤礦安全形勢的決心與實際行動，安全與發(fā)展的矛盾愈加尖銳。

2 煤塵爆炸危險源的控制

煤塵爆炸具有很高的危險性，有必要采取一系列的措施對其進行控制，使其危險性降低到可以接受的風(fēng)險范圍內(nèi)。

2.1 煤塵爆炸第一類危險源的控制措施

(1)降低煤塵的爆炸性能。這種措施常用方法主要有撒布巖粉，針對這種措施的技術(shù)研究進展比較緩慢。

(2)降低懸浮在空氣中的煤塵濃度。這類控制措施的方法比較成熟，其具體辦法如下：①通風(fēng)降塵，包括采煤工作面通風(fēng)降塵和掘進工作面通風(fēng)降塵。②濕式降塵，包括灑水降塵和噴霧降塵。③捕塵降塵，有密閉抽塵、干式捕塵器、濕式捕塵器和空氣過濾降塵器。④其他降塵措施。

(3)控制落塵變?yōu)楦m。 這種控制措施也有較多方法，有著一定的效果。主要方法有煤層注水、采空區(qū)及巷道灌水、濕式作業(yè)、放炮前沖洗煤壁和巖幫、水封爆破與水炮泥、出煤巖時灑水、采煤機內(nèi)外噴霧、掘進機高壓水射流輔助截割、移架自動噴霧等方法。

(4)減少出塵量與落塵量。其具體的控制方法，有選擇適當?shù)夭擅悍椒ê蜕a(chǎn)工藝，改進采煤機切割結(jié)構(gòu)及選擇合理地截割參數(shù)，可能時盡量減少炮眼數(shù)量與炸藥用量，消除落塵——清、沖、刷、粘等方法。

2.2 針對第二類危險源的控制措施

(1)防止引燃煤塵爆炸的措施。①嚴格執(zhí)行《規(guī)程》有關(guān)消除明火的規(guī)定；②防止瓦斯積聚和燃燒爆炸；③消除放炮時產(chǎn)生的火焰；④消除電氣火源；⑤消除其他火源。

(2)增加防控設(shè)施并保持其安全性能。防控煤塵爆炸的設(shè)施，現(xiàn)階段主要為隔爆棚，包括巖粉棚、水棚和自動隔爆棚。應(yīng)該大力開發(fā)新式煤塵爆炸防控設(shè)施，井下重點處應(yīng)安裝防控設(shè)施，并對其進行定期檢查維修，確保其安全性能。

2.3 針對第三類危險源的控制措施

(1) 對于國家，應(yīng)加大安全立法力度，加強對煤礦的整治力度，加強對安全生產(chǎn)的經(jīng)濟投入，加強對安全生產(chǎn)的重視程度，加強對安全科學(xué)基礎(chǔ)研究的扶植力度，促進安全新技術(shù)的出現(xiàn)，加大對煤礦企業(yè)的監(jiān)管力度，妥善處理好安全與發(fā)展之間日益尖銳的矛盾。

(2) 對于企業(yè)，應(yīng)加強對安全生產(chǎn)的投入，加強對員工的培訓(xùn)，應(yīng)正確處理好安全生產(chǎn)與利潤之間的矛盾，完善安全生產(chǎn)制度，下大力度執(zhí)行安全生產(chǎn)制度，確立安全生產(chǎn)負責制，該善生產(chǎn)條件，提高機械化率，保證安全設(shè)施的可靠性，增強企業(yè)的安全文化氛圍。

(3) 對于個人，應(yīng)加強安全生產(chǎn)教育，使得每個煤礦的管理者和職工明確“安全無小事”的思想，排除自身的僥幸心理和“想當然的”思想，把安全生產(chǎn)的思想深植入心。同時，應(yīng)當增加個人的安全科學(xué)技術(shù)的理論素養(yǎng)，要做到人人都是專家，要定期進行培訓(xùn)，合格后方可上崗，要增強安全意識，強化安全觀念，確立本質(zhì)安全化思想。

3 結(jié) 語

(1) 危險源是能夠影響或?qū)е履芰炕蚨拘缘囊馔忉尫?，以至于破壞系統(tǒng)的安全性，并導(dǎo)致事故發(fā)生的要素。危險源應(yīng)分為三類，即第一類危險源、第二類危險源、第三類危險源，事故的發(fā)生是三類危險源共同作用的結(jié)果。對三類危險源的辨識與控制，是實現(xiàn)系統(tǒng)本質(zhì)安全化的必要條件。

(2)煤塵爆炸的第一類危險源，是懸浮在空氣中達到一定濃度的具有爆炸性的煤塵。第二類危險源，是能夠引燃煤塵爆炸的高溫熱源和防控煤塵爆炸的設(shè)施物的故障。第三類危險源，是人的失誤和各種不利于煤礦安全生產(chǎn)的環(huán)境因素。

(3)應(yīng)分別對煤塵爆炸三類危險源作出相應(yīng)的控制措施，以減少煤塵爆炸事故，實現(xiàn)系統(tǒng)的本質(zhì)安全化。

要明確三類危險源是事故能否發(fā)生的決定條件，對事故的防范應(yīng)歸結(jié)于對三類危險源的控制。我們應(yīng)當從辨識三類危險源入手，對三類危險源采取控制措施，只有這樣，才能促進安全科學(xué)的發(fā)展，才能遏制煤塵爆炸事故的頻發(fā)，才能真正扭轉(zhuǎn)目前嚴峻地安全生產(chǎn)形勢，才能更有效的促進社會主義和諧社會的建設(shè)。

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