采煤工作面瓦斯爆炸事故樹分析

【摘要】本文根據(jù)事故樹分析法的基本步驟，概括引起瓦斯爆炸的基本事件，編制事故樹。并通過對事故樹中最小割集和結(jié)構(gòu)重要度的分析，對瓦斯爆炸事故進(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；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，瓦斯事故給國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)見事故發(fā)生的可能性，調(diào)查事故原因，排除隱患，對于預(yù)防瓦斯爆炸具有重大意義。

本文通過事故樹分析法分析瓦斯爆炸事故的規(guī)律和特點(diǎn)，找出控制事故發(fā)生的基本原因，并從事故樹結(jié)構(gòu)上分析各基本原因的重要程度。對于指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)，減少瓦斯爆炸事故的發(fā)生具有重大意義。

2、事故樹分析法

事故樹分析又稱為故障樹分析，是安全系統(tǒng)工程中最重要的分析方法之一[2]。事故樹分析法具有簡單明了、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、事故樹分析的基本步驟

（1）確定事故樹的頂上事件，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。從頂上事件起，按照演繹分析的原則，逐級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。

（5）事故樹的定性分析。即通過事故樹求取事故發(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)對事故樹的分析，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策。

4、事故樹的編制

通過對瓦斯爆炸事故的原因分析，編制事故樹如圖1

4.1 最小割集的求解

根據(jù)事故樹，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

⑴從事故樹上看，“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，頂上事件才會發(fā)生。由此可見，造成瓦斯爆炸事故的發(fā)生的基本事件是很多的。

⑵從最小割集來看，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)。

⑶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。也就是說，瓦斯?jié)舛群屯咚弓h(huán)境下的火源是最可能引起煤礦瓦斯爆炸的基本事件。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：東北大學(xué)出版社，1993.

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