地下作業(yè)空間液氮泄漏窒息風(fēng)險(xiǎn)治理方法與管理實(shí)踐

北京航天長征飛行器研究所 曲艷麗 齊斌 聞洪春 白文浩 魏新宇｜文

有限空間作業(yè)往往具有作業(yè)環(huán)境情況復(fù)雜、發(fā)生事故后果嚴(yán)重、容易因盲目施救造成傷亡擴(kuò)大等特點(diǎn)，同時(shí)由于危險(xiǎn)性和管理難度較高，也使其成為了各相關(guān)單位危險(xiǎn)性作業(yè)管控的重點(diǎn)對(duì)象之一。

本文以筆者所在單位參與的某地下作業(yè)空間風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與隱患治理項(xiàng)目項(xiàng)目為例，探討企業(yè)如何更好地做好有限空間作業(yè)安全管控，以期為同類作業(yè)安全管控提供參考借鑒。

項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目涉及的某企業(yè)大型試驗(yàn)系統(tǒng)的地下一層為液氮轉(zhuǎn)運(yùn)罐及其管路區(qū)，液氮管路會(huì)將外部儲(chǔ)罐中的液氮輸送至地面上的試驗(yàn)設(shè)備，是整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的必要組成部分，且液氮管路安裝有各類閥門、儀表等部件，試驗(yàn)操作人員、外部檢維修人員、管理人員會(huì)進(jìn)入該區(qū)域進(jìn)行作業(yè)活動(dòng)。經(jīng)過系統(tǒng)的危險(xiǎn)源辨識(shí)分析與評(píng)估，如果液氮泄漏，將瞬間汽化擴(kuò)散，使作業(yè)空間內(nèi)空氣含量迅速降低，進(jìn)而導(dǎo)致作業(yè)人員窒息等事故。

該液氮供應(yīng)系統(tǒng)本身及試驗(yàn)操作具有較高的復(fù)雜性，建設(shè)時(shí)期設(shè)置的氧氣濃度監(jiān)控系統(tǒng)措施，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足安全需求和有效管控風(fēng)險(xiǎn)，此系統(tǒng)也成為了該企業(yè)大型試驗(yàn)系統(tǒng)安全管理中的最大風(fēng)險(xiǎn)源。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與隱患治理項(xiàng)目管理流程

為有效治理和防控窒息重大事故的發(fā)生，項(xiàng)目組人員分析了現(xiàn)場所有的作業(yè)活動(dòng)，并采用頭腦風(fēng)暴方法確定出了所有危險(xiǎn)源，從事前預(yù)防、事中管控、事后消降維度制定出了對(duì)應(yīng)的防御措施，再采用解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）對(duì)所有的防御措施進(jìn)行了分析，獲得了措施因素之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，同時(shí)邀請專家評(píng)估和評(píng)審，確定出了關(guān)鍵的研究和治理目標(biāo)，即從優(yōu)化氧氣探測監(jiān)控系統(tǒng)、完善聯(lián)動(dòng)和強(qiáng)制通風(fēng)防護(hù)設(shè)施、管控人員進(jìn)出方式及完善應(yīng)急救援系統(tǒng)可靠性等防御方面形成治理方案，并進(jìn)行方案論證和組織實(shí)施，最后對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

項(xiàng)目分析

該項(xiàng)目分析流程分為四個(gè)階段，包括風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)分析階段、方案論證階段、組織實(shí)施階段和效果評(píng)價(jià)階段，如圖1所示。

風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與需求分析

根據(jù)對(duì)有限空間作業(yè)窒息事故的統(tǒng)計(jì)分析，項(xiàng)目組結(jié)合國家頒布的有限空間作業(yè)規(guī)范，辨識(shí)了該液氮管路區(qū)中的所有作業(yè)活動(dòng)，包括試驗(yàn)作業(yè)、日常巡檢作業(yè)、公輔設(shè)施檢查作業(yè)、維修作業(yè)等人員暴露情況，并從事前預(yù)防、事中管控、事后消降管理鏈條上分析了防御措施。防御措施分為設(shè)備因素、人員因素、管理因素、地下作業(yè)空間自身因素四大類，同時(shí)項(xiàng)目組邀請了10位專家對(duì)其進(jìn)行了專項(xiàng)討論，并進(jìn)一步細(xì)化了因素，最后通過匿名決策，總結(jié)出了16個(gè)影響地下作業(yè)空間的二級(jí)因素（如表1所示）。

在明確了防御措施因素后，項(xiàng)目組采用解釋結(jié)構(gòu)模型（Interpretative Structural Modeling Method, ISM）對(duì)表1中每兩個(gè)防御措施因素之間有無直接影響關(guān)系進(jìn)行了專家意見匯總，并建立了鄰接矩陣A。然后，經(jīng)過運(yùn)算（具體運(yùn)算過程不在此贅述），得出了所求的可達(dá)矩陣M，即兩個(gè)防御措施因素之間是否存在可到達(dá)的路徑。最后通過對(duì)所求出的可達(dá)矩陣M進(jìn)行層級(jí)的分解，確定了基本層級(jí)，分析模型結(jié)果如圖2所示。

表1 地下作業(yè)空間的防御措施因素

圖2 地下作業(yè)空間窒息事故防御措施因素的解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）

根據(jù)建立的ISM可以看出，設(shè)備因素大致處于上層，是導(dǎo)致事故的直接因素；管理因素處于中間層，是導(dǎo)致事故的間接因素；人員因素和地下作業(yè)空間因素大致處于底層，為事故發(fā)生的最根本因素。還可以看出，底層因素觸發(fā)了中間層因素，往往會(huì)進(jìn)一步觸發(fā)直接因素。所以為了防止地下作業(yè)窒息重大事故的發(fā)生，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)底層因素及各層相關(guān)的關(guān)鍵因素進(jìn)行合理設(shè)置和管控。項(xiàng)目組通過針對(duì)每一層級(jí)及其相關(guān)因素進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工及管理等方面的措施核查，查缺補(bǔ)漏并增強(qiáng)關(guān)鍵因素的功能，進(jìn)而確定了治理實(shí)踐研究重點(diǎn)。

方案論證實(shí)施

依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和現(xiàn)場分析結(jié)論，項(xiàng)目組結(jié)合事前預(yù)防、事中管控、事后消降防御措施因素的現(xiàn)狀及存在的問題，經(jīng)過多輪討論及專家組的評(píng)審，最終確定了底層因素即出入作業(yè)空間方式、中間層因素即人員授權(quán)登記制度（含教育培訓(xùn)）和應(yīng)急救援系統(tǒng)的完善性、上層因素即氣體探測裝置的可靠性（含探測點(diǎn)位優(yōu)化）和通風(fēng)裝置的可靠性等因素為本項(xiàng)目加強(qiáng)落實(shí)和研究的重點(diǎn)。

優(yōu)化探測點(diǎn)位，提高安全性兼顧經(jīng)濟(jì)性

針對(duì)防御窒息風(fēng)險(xiǎn)的氧氣探測器系統(tǒng)設(shè)置，目前主要是根據(jù)設(shè)備的布置和可能泄漏點(diǎn)位來確定氧氣探測器的類型和點(diǎn)位。

表2 優(yōu)化后氧氣探測器點(diǎn)位和數(shù)量

表3 優(yōu)化后自動(dòng)報(bào)警顯示和聯(lián)動(dòng)功能

表4 遠(yuǎn)程主動(dòng)強(qiáng)制排風(fēng)位置和功能

表5 入口聲光報(bào)警裝置設(shè)置

項(xiàng)目工作組結(jié)合該項(xiàng)目現(xiàn)場設(shè)備的布置、管路對(duì)接點(diǎn)、易損或消耗部件情況，以及試驗(yàn)業(yè)務(wù)部門的試驗(yàn)需求，重新進(jìn)行了可能泄漏點(diǎn)位分析和評(píng)估，并確定了氧氣探測器的功能需求、設(shè)置類型和位置；且此類探頭檢測頻率高、檢測費(fèi)用高，故有效設(shè)置探測點(diǎn)位，從經(jīng)濟(jì)角度也可節(jié)約設(shè)備成本和檢測費(fèi)用。

經(jīng)重新優(yōu)化和評(píng)估，最終探頭數(shù)量和節(jié)約費(fèi)用，均較原設(shè)置降低了近1/4。具體如表2所示。

增設(shè)安全措施，提高安全性能和管理效率

第一，優(yōu)化自動(dòng)報(bào)警和聯(lián)動(dòng)方式。氧濃度探測器探測到氧濃度降低至下限值，原系統(tǒng)設(shè)置是報(bào)警信號(hào)與消防系統(tǒng)的排風(fēng)管道共用，這就使得報(bào)警信號(hào)和聯(lián)動(dòng)信號(hào)混亂，部分風(fēng)機(jī)不能有效啟動(dòng)，也不能有效判斷準(zhǔn)確的報(bào)警和排風(fēng)區(qū)域。優(yōu)化后的設(shè)置是報(bào)警信號(hào)與事故風(fēng)機(jī)區(qū)域有效對(duì)應(yīng)，且及時(shí)聯(lián)動(dòng)開啟排風(fēng)功能，報(bào)警信號(hào)同時(shí)傳輸至中控值班室和試驗(yàn)總控制室，可及時(shí)進(jìn)行報(bào)警聯(lián)絡(luò)和確認(rèn)工作。這一安全措施能夠有效實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間快速排出泄漏氮?dú)狻⒈ＷC區(qū)域內(nèi)氧氣達(dá)標(biāo)、消降作業(yè)人員窒息風(fēng)險(xiǎn)的作用。同時(shí)，對(duì)于管理方面，在試驗(yàn)業(yè)務(wù)部門安全檢查表中納入了定期檢查氧濃度探測器是否工作正常條目；在應(yīng)急處置流程中納入了氧濃度探測器報(bào)警后的處置流程。

第二，補(bǔ)充遠(yuǎn)程主動(dòng)強(qiáng)制排風(fēng)功能。作為自動(dòng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的安全補(bǔ)充，項(xiàng)目組提出通過在試驗(yàn)人員進(jìn)入試驗(yàn)區(qū)的前置更衣室出入口，設(shè)置事故排風(fēng)機(jī)的手動(dòng)啟動(dòng)控制箱，在管理上明確規(guī)定進(jìn)入更衣室即強(qiáng)制手動(dòng)啟動(dòng)事故排風(fēng)機(jī)，確保人員進(jìn)入試驗(yàn)區(qū)域已是通風(fēng)換氣良好狀態(tài)。同時(shí)也可在發(fā)現(xiàn)異常的情況下，通過遠(yuǎn)程手動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)風(fēng)機(jī)，達(dá)到試驗(yàn)區(qū)域通風(fēng)換氣的效果。

第三，增加入口報(bào)警提醒功能。項(xiàng)目組提出在試驗(yàn)區(qū)域的每一個(gè)入口處，增設(shè)對(duì)應(yīng)區(qū)域的聲光報(bào)警器，若某區(qū)域的氧氣探測器探測到氧氣濃度低于下限值，入口處的聲光報(bào)警器會(huì)同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒待進(jìn)入此區(qū)域的人員，勿入危險(xiǎn)環(huán)境或采取對(duì)策控制措施。也就是說，人員進(jìn)入存在窒息風(fēng)險(xiǎn)的試驗(yàn)區(qū)域前，可及時(shí)知悉該試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的安全狀況，以避免勿入引起意外事故的發(fā)生。

表6 試驗(yàn)現(xiàn)場緊急情況聯(lián)絡(luò)及應(yīng)對(duì)表（示例）

人員分類管理，做好區(qū)域授權(quán)和精細(xì)管控

第一，作業(yè)區(qū)域試驗(yàn)人員進(jìn)行授權(quán)限定管理。具體來說，即試驗(yàn)業(yè)務(wù)部門對(duì)可以進(jìn)入地下室操作的人員進(jìn)行授權(quán)限定，并給予相關(guān)操作和防范的培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后發(fā)牌明示，同時(shí)相關(guān)人員必須滿足登記在冊、在更衣室先按手動(dòng)強(qiáng)制通風(fēng)按鈕、至少兩人合作、攜帶便攜式氧氣探測器和對(duì)講機(jī)、穿戴防凍手套等條件后，方可進(jìn)入試驗(yàn)區(qū)域。

第二，公共區(qū)域管理人員進(jìn)行電梯刷卡控制。具體來說，即試驗(yàn)業(yè)務(wù)部門運(yùn)輸試驗(yàn)件時(shí)，可通過電梯刷卡停至地下一層，而其他情況，電梯則不可停至此樓層，進(jìn)而避免無關(guān)人員經(jīng)電梯誤入地下一層風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。

第三，設(shè)備區(qū)域巡檢人員進(jìn)行專門通道管控。具體來說，即巡檢調(diào)試人員（一般為后勤保障和空調(diào)相關(guān)方）必須經(jīng)試驗(yàn)業(yè)務(wù)部門拿取樓梯門鑰匙，且僅可通過專門樓梯進(jìn)入設(shè)備巡檢區(qū)域。

應(yīng)急資源配置，以備快速聯(lián)絡(luò)和高效處置

第一，完善緊急聯(lián)絡(luò)信息和流程。具體內(nèi)容主要包括責(zé)任單位應(yīng)分析可能的緊急狀況，明確緊急聯(lián)絡(luò)人員和緊急處置措施，以便于中控值班室發(fā)現(xiàn)異?；蚓o急狀況時(shí)快速聯(lián)絡(luò)和處置。然后試驗(yàn)業(yè)務(wù)部門再按照相應(yīng)的應(yīng)急處置方案啟動(dòng)應(yīng)急救援，現(xiàn)場最高負(fù)責(zé)人為應(yīng)急指揮官，最快了解情況、分工救援。

第二，配置應(yīng)急物資和儲(chǔ)存柜。具體內(nèi)容主要包括試驗(yàn)業(yè)務(wù)部門整理全面式防護(hù)頭盔、長款耐低溫手套、便攜式氧氣探測器、對(duì)講機(jī)、凍傷膏、紗布等應(yīng)急用品；同時(shí)配置應(yīng)急用品放置柜，以便于應(yīng)急物資存放和定位和緊急狀況及時(shí)取用。

第三，編制應(yīng)急預(yù)案和實(shí)施演練。此風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)急處置關(guān)鍵在于應(yīng)急指揮明確廣播逃生與集合清點(diǎn)、人員救護(hù)與送醫(yī)處置、通風(fēng)關(guān)閥與設(shè)備確認(rèn)、危險(xiǎn)區(qū)域入口管控等，責(zé)任單位應(yīng)據(jù)此編制“地下空間作業(yè)液氮泄漏窒息應(yīng)急處置方案”，并每年完成一次應(yīng)急演練，逐步完善，以便有效應(yīng)對(duì)緊急狀況，消降傷害至最低。

效果評(píng)價(jià)

項(xiàng)目組根據(jù)目標(biāo)方案和現(xiàn)場實(shí)際，組織進(jìn)行了氧氣探測及通風(fēng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)改造后功能調(diào)試，現(xiàn)場模擬測試和后期運(yùn)行結(jié)果表明，氧氣探測系統(tǒng)的現(xiàn)場報(bào)警、中控室報(bào)警、通風(fēng)聯(lián)動(dòng)以及強(qiáng)制排風(fēng)啟動(dòng)、入口處聲光報(bào)警等功能均良好實(shí)現(xiàn)。

此項(xiàng)目的實(shí)施結(jié)果，達(dá)到了方案中事前預(yù)防、事中管控、事后消降的預(yù)期需求和目標(biāo)，能夠規(guī)范各類人員進(jìn)入作業(yè)空間的方式，提高氣體探測裝置和通風(fēng)裝置的可靠性，有效消降窒息事故的風(fēng)險(xiǎn)水平，提升科研試驗(yàn)過程管控效率。

同時(shí)，該風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與隱患治理項(xiàng)目，還得到了上級(jí)管理部門的經(jīng)費(fèi)支持，相關(guān)方案和治理效果也在上級(jí)單位檢查和安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審中均得到了安全專家的高度肯定。安