采煤工作面瓦斯爆炸事故樹分析

摘要：本文根據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構重要度的分析，對瓦斯爆炸事故進行研究，論述引起瓦斯爆炸的主要原因，并找到預防事故發生的主要途徑。

關鍵詞：事故樹;最小割集;結構重要度;分析

1.前言

瓦斯爆炸是煤礦生產中最嚴重的災害之一，不僅造成重大的人員傷亡，而且嚴重摧毀井巷設施，中斷生產，甚至引起礦井爆炸，礦井火災，井巷坍塌等二次事故。據統計，2000年7月—2009年11月，我國共發生瓦斯事故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產損失。因此在事故發生前能預見事故發生的可能性，調查事故原因，排除隱患，對于預防瓦斯爆炸具有重大意義。

2.事故樹分析法

事故樹分析又稱為故障樹分析，是安全系統工程中最重要的分析方法之一[2]。事故樹分析法是從特定的事故開始，用演繹推理的方法，一步一步尋找引發該事故發生的觸發條件，直接原因和間接原因。通過對這些原因的邏輯關系的分析，進而建立邏輯樹圖。

事故樹分析法具有簡單明了、邏輯性強、靈活性高和適應范圍廣的特點[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，即所要研究系統中最不希望發生的事件。

（2）調查事故。收集國內外同類事故案例，進行事故統計，尋找影響事故發生的原因。

（3）確定控制目標值。即事故發生概率和事故損失的安全目標值。

（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，并根據彼此的邏輯關系用“與”或者“或”門連接上下關系，構成完整的事故樹。

（5）事故樹的定性分析。即通過事故樹求取事故發生的最小割集和最小徑集，計算各基本事件的結構重要度。以便于分析事故發生的規律和特點。

（6）結論。根據對事故樹的分析，找出控制該事故發生的可行方案，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

圖1

表1?瓦斯爆炸事故樹事件代碼表

T瓦斯爆炸

A10電氣短路

X10檢測時間不合理

X20大燈泡

A1—瓦斯積聚

X1—設計風量低

X11—警報失靈

X21—撞擊摩擦

A2—火源

X2—通風機停轉

X12—警報斷電儀位置不當

X22—煤炭自燃

A3—通風不良

X3—串聯通風

X13—地質構造

X23—設備失爆

A4—上隅角聚集

X4—風路阻塞

X14—瓦斯突出

X24—電器接工不合理

A5—聚集瓦斯處理不力

X5—采空區瓦斯大

X15—老頂垮落

X25—電纜機械損停

A6—瓦斯漏檢

X6—采空區漏出

X16—作業工序

X26—變壓器電機開關短路

A7—異常涌出

X7—上隅角風速低

X17—放炮明火

X27—電壓高絕緣擊穿

A8—明火

X8—為及時發現

X18—吸煙

X28—達到爆炸濃度

A9—電氣起火

X9—未及時處理

X19—靜電

X29—相遇

4.1?最小割集的求解

根據事故樹，應用布爾代數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：

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，導致事故發生的可能途徑有154之多。

4.2?結構重要度分析

根據最小割集求解結構重要度如下：

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.結論

（1）從事故樹上看，“或”門事件占整個事件的80%以上，“與”門事件不多于10%，根據“或”門定義，只要有一個基本事件的發生，就會造成頂上事件的發生，而“與”門表示只有全部基本事件的發生，頂上事件才會發生。由此可見，造成瓦斯爆炸事故的發生的基本事件是很多的。

（2）從最小割集來看，引起瓦斯爆炸的途徑有154種之多。根據最小割集的定義，每一種最小割集表明事件發生的一種可能性。因此最小割集越多，頂上事件越容易發生，系統越危險。

（3）從結構重要度分析結果可知，不同事件的結構重要度是不同的，表明其在瓦斯爆炸中，各基本事件的發生對頂上事件的影響程度不同。在本系統中，事件x28，x29的結構重要度最大。所以控制瓦斯濃度和消除瓦斯環境下的火源是預防瓦斯爆炸的主要途徑。

總之，在煤礦生產過程中，因嚴格控制工作面的瓦斯濃度和杜絕一切火源，加強“一通三防”的工作，改善礦井通風系統以提高礦井抗災的能力。井下設備的選用，檢修和搬遷應符合有關規程的規定，井下通電應做到“三有”和“四有”，不可存在僥幸心理，加強管理以減少煤礦爆炸事故的發生作為煤礦生產的重點。

參考文獻：

[1]安明燕，杜澤生，張連軍.2007-2010年我國瓦斯事故統計分析[J].煤礦安全，2011，5：177-178.

[2]陳寶智.礦山安全工程[M].沈陽.東北大學出版社，1993.

[3]何學秋.安全工程學[M].徐州.中國礦業大學出版社，2000.

作者簡介：

王永坤（1987.9—），男，河南周口人，2012年畢業于內蒙古科技大學礦業工程學院，現任河南能源孟津煤礦通風科技術員，從事礦井通風工作。