埋地管道爆炸事故成因及預(yù)防對(duì)策分析

孫貴磊　李琴　孟燕華

【摘 要】為預(yù)防和控制埋地管道爆炸事故的發(fā)生，通過查閱文獻(xiàn)及對(duì)已發(fā)生的埋地管道事故原因的分析，確定埋地管道爆炸事故發(fā)生的原因，通過建立事故樹，計(jì)算得到最小割集和最小徑集，確定埋地管道爆炸事故發(fā)生的原因組合以及預(yù)防埋地管道爆炸事故的途徑和方法，此外，運(yùn)用層次分析法對(duì)事故發(fā)生的原因進(jìn)行權(quán)重分析，確定各原因的重要性排序，并針對(duì)性的提出預(yù)防埋地管道爆炸的預(yù)防對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】埋地管道爆炸；事故樹分析；層次分析法；預(yù)防對(duì)策

0 前言

我國的埋地管道的建設(shè)已有近30年歷史，管道的走向、運(yùn)營狀況、完好程度等都尚不能完全清楚，且部分管道已經(jīng)進(jìn)入事故的多發(fā)期和高發(fā)期。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，埋地管道的安全性優(yōu)點(diǎn)廣泛被公眾認(rèn)可，我國的埋地管道建設(shè)和發(fā)展進(jìn)入了高峰期，但同時(shí)，埋地管道所面臨的安全形勢(shì)也十分嚴(yán)峻，埋地管道的泄漏、火災(zāi)、爆炸等事故也日益為公眾所關(guān)注。埋地管道事故的誘發(fā)因素眾多，且發(fā)生的幾率較高，造成的影響大，尤其是埋地管道爆炸事故，一旦發(fā)生了埋地管道爆炸事故，將造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失乃至惡劣的社會(huì)影響，因此，弄清楚埋地管道爆炸事故發(fā)生的原因，提出預(yù)防和控制埋地管道爆炸事故的對(duì)策措施顯得尤為重要。

埋地管道種類繁多，比如埋地原油管道、埋地油氣管道等，大多數(shù)情況下，埋地管道都是鋪設(shè)在表層土壤中，土壤中存在的電腐蝕、化學(xué)腐蝕等環(huán)境極易造成管道的破壞，埋地管道遭遇腐蝕之后引起泄漏，形成泄漏事故，造成土壤污染，如遇火源，則極易造成火災(zāi)，甚至進(jìn)一步引發(fā)爆炸事故。李勇等[1]人也認(rèn)為埋地管道周圍土壤環(huán)境復(fù)雜，管道管材極易被腐蝕破壞，他認(rèn)為合適的外防腐形式對(duì)減少埋地管道事故的發(fā)生和延長管線的壽命，起著決定性的作用，因此他在文中闡述了外防腐的作用，介紹了埋地管道外防腐基本形式，施工工藝及選用原則；王敘喬[2]認(rèn)為埋地油氣管道非常容易自燃爆炸，對(duì)導(dǎo)致埋地油氣管道外腐蝕的原因進(jìn)行了分析，同時(shí)提出了相應(yīng)的防腐技術(shù)。王文和等[3]人運(yùn)用事故樹分析方法對(duì)造成埋地管道外腐蝕的原因進(jìn)行了分析。對(duì)于不同類型的埋地管道，國內(nèi)外學(xué)者也從不同的角度、以不同的方式對(duì)其進(jìn)行了研究。如孫貴磊[4]基于ANSYS/LS-DYNA提出不同墊層管道爆炸對(duì)周圍建筑物的影響；姜璐等[5]人基于Fluent對(duì)埋地原油管道泄漏事故所造成的后果進(jìn)行了分析；吳楓等[6]人討論了爆炸作用下減震溝對(duì)埋地管道的振動(dòng)效應(yīng)；刁孝松[7]對(duì)埋地原油長輸管道進(jìn)行了定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

關(guān)于埋地管道爆炸事故的原因，也有學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的研究。林樹青[8]提出埋地管道事故發(fā)生的不安全因素及事故誘因很多，涉及到系統(tǒng)本身、人、環(huán)境、管道工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維護(hù)等各方面有關(guān)，設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工不當(dāng)、誤操作、腐蝕、第三方破壞等都有可能引起管道事故的發(fā)生。分析埋地管道事故發(fā)生的原因?qū)τ谟行ьA(yù)防埋地管道事故的發(fā)生具有重要意義，本文將運(yùn)用事故樹分析法對(duì)埋地管道爆炸事故進(jìn)行原因分析，同時(shí)運(yùn)用層次分析法判別各事故原因的權(quán)重，對(duì)導(dǎo)致埋地管道爆炸事故的原因進(jìn)行排序，有針對(duì)性的對(duì)事故原因進(jìn)行控制。

1 埋地管道爆炸的事故樹分析

通過文獻(xiàn)調(diào)研以及對(duì)埋地管道爆炸事故的事故統(tǒng)計(jì)及原因分析，本文認(rèn)為埋地管道爆炸事故是因?yàn)樾孤┏龅奈镔|(zhì)達(dá)到燃爆極限，同時(shí)遇到點(diǎn)火源，進(jìn)而引起埋地管道的爆炸事故。點(diǎn)火源包括靜電火花、機(jī)動(dòng)車排氣管火花、機(jī)械火星、吸煙、電氣火花，只要其中任意一種點(diǎn)火源遇到達(dá)到爆炸極限的物質(zhì)，都將會(huì)引發(fā)埋地管道的爆炸事故。物質(zhì)達(dá)到燃爆極限包括兩方面內(nèi)容，一方面是管道存在泄漏，導(dǎo)致燃爆物質(zhì)的存在，另一方面是因?yàn)槁竦毓艿乐写嬖谘鯕猓瑢?dǎo)致燃爆物質(zhì)與氧氣充分接觸和混合，進(jìn)而使得燃爆物質(zhì)達(dá)到燃爆極限，這種情況下，一旦遇到點(diǎn)火源，事故一觸即發(fā)。導(dǎo)致管道泄漏的原因是多種多樣的，泄漏不僅本身就是一種事故，也是導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故的原因之一，因此對(duì)泄漏的分析也很有必要。顧文婷等[9]人基于事故樹分析法對(duì)長輸管道的泄漏因素進(jìn)行了分析，她認(rèn)為導(dǎo)致管道泄漏的原因包括自然災(zāi)害的破壞、第三方的破壞、安裝問題、設(shè)備故障、腐蝕及土壤等自然因素問題。黃萍等[10]人基于HFACS和AHP對(duì)油氣管道泄漏爆炸事故進(jìn)行人因分析，作者認(rèn)為不安全行為是引起油氣管道泄漏爆炸事故的決定性要素，不安全行為的前提條件和不良的組織管理則是引起該油氣管道泄漏爆炸事故的深層次要素。通過對(duì)埋地管道爆炸事故的原因分析，繪制事故樹如圖1所示。

根據(jù)對(duì)埋地管道爆炸事故的事故樹分析，得到11個(gè)基本原因事件，如表1所示。

此外，繪制圖1的成功樹，以“預(yù)防埋地管道爆炸”為頂上事件，運(yùn)用布爾代數(shù)運(yùn)算法求成功樹頂上事件的最小割集，得到原事故樹的最小徑集，即3個(gè)預(yù)防埋地管道爆炸事故的途徑，分別是{X1}、{X2，X3，X4，X5，X6}、{X7，X8，X9，X10，X11}，對(duì)于最小徑集{X1}“與氧氣接觸”而言，很難實(shí)施，因此，預(yù)防埋地管道泄漏爆炸事故有兩條途徑：一個(gè)是預(yù)防管道腐蝕、防止水位變化及地殼運(yùn)動(dòng)造成管道泄漏、預(yù)防施工不當(dāng)及占?jí)号c重車碾壓；另一個(gè)是防止火花等火源的出現(xiàn)。

2 埋地管道爆炸的層次分析

在完成對(duì)埋地管道爆炸事故的事故樹分析之后，得到了導(dǎo)致埋地管道爆炸事故的原因及預(yù)防事故發(fā)生的方法和途徑，但是對(duì)于各基本原因事件的重要程度沒有進(jìn)行排序，基于此，以“埋地管道爆炸”作為目標(biāo)層，以人的因素、管道因素、環(huán)境因素為一級(jí)指標(biāo)，方案層提出11個(gè)二級(jí)指標(biāo)，繪制層次模型圖，并通過問卷對(duì)專家進(jìn)行調(diào)查，得到專家打分的分值，進(jìn)行層次分析法，從而獲得相應(yīng)的各事故原因的權(quán)重。層次模型圖如圖2所示。

從表中可以看出，人的因素的權(quán)重為0.6491，管道因素的權(quán)重為0.279，環(huán)境因素的權(quán)重為0.0719，說明人的因素是導(dǎo)致埋地管道爆炸事故發(fā)生的主要因素，這與黃萍等[10]人的研究結(jié)果一致；其次對(duì)埋地管道爆炸事故影響較大的是管道因素，環(huán)境因素對(duì)事故的影響相對(duì)較小。endprint

在人的因素中，施工不當(dāng)對(duì)管道的影響是非常大的，這個(gè)研究結(jié)果與大多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果保持一致，因此制定完善相應(yīng)的操作規(guī)程和規(guī)章制度、具有良好的安全管理制度對(duì)于預(yù)防不正當(dāng)?shù)氖┕ぞ哂兄匾饔谩Ｔ谇拔屙?xiàng)權(quán)重排序里，人的因素占了三項(xiàng)，分別是施工不當(dāng)、重車碾壓、機(jī)動(dòng)車火花。

在管道因素中，管道施工質(zhì)量具有較高的權(quán)重，說明管道施工的質(zhì)量也是導(dǎo)致埋地管道發(fā)生爆炸事故的重要因素之一。在前五項(xiàng)權(quán)重排序里，管道因素占了兩項(xiàng)，分別是管道施工質(zhì)量、管道腐蝕。

在環(huán)境因素中，權(quán)重最高的是占?jí)?，其他因素都比較靠后。

從表中可以看出，施工不當(dāng)對(duì)管道的影響是非常大的，其次是管道施工質(zhì)量及重車碾壓；管道腐蝕、占?jí)旱纫舱驾^大比重。因此，相應(yīng)措施應(yīng)著重從這5個(gè)方面展開。

1）控制施工程序，可能觸及油氣管道的施工前應(yīng)提前進(jìn)行向相關(guān)管理部門申請(qǐng)，經(jīng)批準(zhǔn)后尚可施工；

2）施工單位應(yīng)由具備資質(zhì)的單位，施工時(shí)應(yīng)使用防爆型工具或設(shè)備，周邊應(yīng)實(shí)施對(duì)氣體濃度進(jìn)行監(jiān)控；

3）管道應(yīng)禁止重型車輛通行，如必須通行，則應(yīng)采用較厚鋼板覆蓋地面，以分散重型汽車的壓應(yīng)力；

4）管道腐蝕問題比較復(fù)雜，包括化學(xué)腐蝕和雜散電流造成的腐蝕等，化學(xué)腐蝕通常采用陰極保護(hù)等，但應(yīng)針對(duì)不同的位置或土壤層提出相應(yīng)的防護(hù)措施；

5）對(duì)占?jí)簡栴}較為嚴(yán)重的位置，應(yīng)及時(shí)提出解決措施，如搬遷、及時(shí)檢測(cè)等；

3 小結(jié)

通過對(duì)事故樹的分析，分析出到了導(dǎo)致事故發(fā)生的25個(gè)原因組合，并提出預(yù)防埋地管道爆炸事故的兩條途徑；通過層次分析，得到了事故原因的權(quán)重排序，發(fā)現(xiàn)人的因素是導(dǎo)致事故發(fā)生的最主要因素，其次是管道因素，最后是環(huán)境因素；通過對(duì)權(quán)重較大因素的進(jìn)一步分析，從五個(gè)角度提出針對(duì)管道爆炸事故的預(yù)防對(duì)策。

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