事故樹在分析瓦斯爆炸事故中的應用

摘要 本文介紹了02manbetx.com 樹03manbetx 法及其特點，論述了02manbetx.com 樹03manbetx 法在03manbetx 礦井瓦斯爆炸02manbetx.com 中的應用，並根據礦井瓦斯爆炸的一些典型實例進行03manbetx ，概括出了導致瓦斯爆炸的基本事件，應用02manbetx.com 樹分析中的最小割集和結構重要度，對礦井掘進工作麵瓦斯爆炸事故進行了研究。結果表明，嚴格控製瓦斯濃度，杜絕一切火源，是預防礦井瓦斯爆炸的基本途徑，這對指導煤礦安全生產具有重要意義。 關鍵詞 事故樹：瓦斯爆炸；事故分析；應用

1.概述

事故樹分析是美國貝爾電話研究所的沃特森(Watson)在20世紀60年代提出和發展起來的一門技術，主要用於分析事故的原因和評價事故風險，我國在20世紀80年代初引入，至今應用領域越來越廣泛，並成為分析預測與預防事故的重要方法。

瓦斯災害是煤礦五大自然災害中最嚴重的災害之一，而瓦斯爆炸在瓦斯災害中占很大比例，不僅造成大量人員傷亡，而且還會嚴重摧毀井巷設施，終斷生產，有時還會引起煤塵爆炸、礦井火災、井巷垮塌等二次災害。據統計，1990～1999年的10年間，我國煤礦共發生3人以上的死亡事故4002次，共死亡27459人，其中瓦斯事故2767次，共死亡20625人，占3人以上死亡事故總次數的69.14％，死亡人數的75.01％，給國家帶來了巨大的人員傷亡和財產損失。

在煤炭生產過程中，由於煤層地質條件複雜，安全的製約因素多，事故隱患也較多，導致瓦斯爆炸有許多因素，如管理因素，施工因素及技術因素等，這些因素不僅相互交叉，而且往往隻能作為定性描述，不能方便地用於分析瓦斯爆炸的原因，這給具體的事故分析帶來了困難。

事故樹分析目前已成為定性和定量預測與預防事故的主要方法。通過事故樹進行定性、定量的係統安全分析，就可使事故分析有條不紊地進行，因而在複雜事故分析中概括出導致事故發生的基本事件，並找出安全評價的指標，提出防範事故的措施，以保證安全生產順利進行。

2.事故樹的編製

事故樹編製過程是以頂上事件開始，逐級往下找出基本事件，每個下部事件是上部事件形成的原因，上部事件是下部事件發生的結果，因此，正確編製事故數是進行事故樹分析的基礎。

根據瓦斯爆炸理論，發生瓦斯爆炸必須具備3個基本條件：一是瓦斯積聚(濃度一般5％～16％)，二是氧氣的供給(氧含量12％以上)，三是引爆火源(一般650℃～750℃以上)，三者必須同時存在缺一不可。其中供氧條件在通常條件下是自然滿足的，因而在大多數條件下隻要一定濃度的瓦斯及引爆火源的同時存在，瓦斯爆炸就必然發生。

據國內外礦井瓦斯爆炸事故統計資料表明，礦井內的任何地點都有發生瓦斯爆炸的可能性，但90％以上的瓦斯爆炸發生在采掘工作麵，其中，煤巷掘進工作麵發生的瓦斯爆炸事故的總次數要大於采煤工作麵發生的瓦斯爆炸事故總次數。因此，根據我國所發生的多次掘進工作麵瓦斯爆炸事故的調查(具體見表1)，編製掘進工作麵瓦斯爆炸事故樹(具體見圖1)。

表1 礦井瓦斯事故基本事件表

基本事件

代號

基本事件

代號

基本事件

代號

瓦斯爆炸事故

T

地質構造

X₆

充填物不合格

X15

瓦斯積聚

A1

瓦斯突出

X₈

炸藥不合格

X17

供氧

X₂₄

冒頂

X₉

短間隔放炮

X18

引爆火源

A₂

放炮

X₇

放明炮

X19

通風不良

A₃

電火花

A₅

放湖炮

X16

設計風量低

X₃

電纜損壞

X10

其他明火

A7

串連通風

X₄

漏電

X11

吸煙

X20

風簡脫節

X₅

電器失爆

X12

摩擦火花

X21

風機故障

X1

帶電檢修

X13

撞擊火花

X23

停電

X2

開關損壞

X14

靜電

X22

異常湧出

A₄

放炮火花

A₆

風機停轉

A8

瓦斯達到爆炸濃度

X₂₅

與火源相遇

X26

3.事故樹的分析

事故樹分析(Fault Tree Analysis，簡稱FTA)又稱故障樹分析，是安全係統工程最重要的分析方法之一。事故樹是從結果到原因描繪事故發生的有向邏輯樹，利用該圖，既可以找到引發事故的直接原因，又能揭示發生事故的潛在因素，從而為安全決策提供有效途徑。

定性分析是事故樹分析的核心內容。其目的是分析某類事故的發生規律及特點，找出控製該事故的可行方案，並從事故樹結構上分析各基本原因事件的重要程度，以便按輕重緩急分別采取對策。

3.1化簡事故樹

事故樹圖形似倒立著的樹，樹中的節點具有邏輯判別性質。樹的“根部”頂點節點表示係統的某一個事故，樹的“梢"底部節點表示事故發生的基本原因，樹的“樹叉”中間節點表示由基本原因促成的事故結果，又是係統事故的中間原因。事故因果關係的不同性質用不同邏輯門表示。這樣畫成的一個“樹"用來描述某種事故發生的因果關係，稱之為事故樹。

3.2事故樹的最小割集分析

事故樹的定性分析(最小割集)，引起頂上事件發生的基本事件的集合叫割集，一個事故樹中割集一般不止一個，在這些割集中，凡不包括其他割集的叫最小割集。它在事故樹分析中占有重要地位，是頂上事件(事故)發生的本質原因，也就是說表示頂上事件發生原因的集合，因而最小割集越多，係統的危險性越大。其步驟是建立事故的布爾表達式，並劃為最簡析標準式，求出割集集合。

利用布爾代數求取事故樹的最小割集：

在瓦斯爆炸事故樹中，任何一組最小割集的基本事件同時發生，頂上事件就必然發生，說明頂上事件發生的途徑有126個。

3.3事故樹的最小徑集分析

徑集是係統可靠性工程的概念，又稱通集，即如果事故樹中某些基本事件不發生，則頂上事件不發生，這些基本事件的集合稱為徑集，最小徑集是頂上事件不發生所必須的最低限度的基本事件集合。根據掘進工作麵瓦斯爆炸事故樹圖1，編製成功樹(具體見圖2).

4. 結束語

(1)從掘進工作麵瓦斯爆炸事故樹分析來看，最小割集有126組，數量較多，表明礦井掘進工作麵瓦斯爆炸有126種可能途徑，充分說明該事件的可能性與危險性很大，其中任一最小割集kI中的全部基本事件發生，則會引起掘進工作麵瓦斯爆炸。

(2)由結構重要度分析結果知，基本事件X25，X26結構重要度最大，其重要性在係統中占首位，所以，應選擇控製瓦斯濃度，消除瓦斯環境中的火源，作為預防瓦斯爆炸的主要措施。

(3)采取阻止瓦斯爆炸的直接方法是“破壞”其中的某些基本事件，使其失去造成事故危險的條件。煤礦采煤麵瓦斯爆炸是一個危險性較大的係統，綜合其他分析可以得到，為確保煤礦安全生產，除將瓦斯濃度控製在其爆炸範圍內，杜絕一切火源是最重要的。

(4)利用事故樹分析法的邏輯關係，將各隱患因素有機結合在一起，找出係統全部可能失效的關鍵環節，有利於從靜態和動態分析，預測問題，節約大量時間，人力，財力，從而更加有效製定安全措施，確保安全生產，避免災害的發生，給企業帶來更大的經濟效益。