采煤工作面瓦斯爆炸事故树分析

摘要：本文根据事故树分析法的基本步骤，概括引起瓦斯爆炸的基本事件，编制事故树。并通过对事故树中最小割集和结构重要度的分析，对瓦斯爆炸事故进行研究，论述引起瓦斯爆炸的主要原因，并找到预防事故发生的主要途径。

关键词：事故树;最小割集;结构重要度;分析

1.前言

瓦斯爆炸是煤矿生产中最严重的灾害之一，不仅造成重大的人员伤亡，而且严重摧毁井巷设施，中断生产，甚至引起矿井爆炸，矿井火灾，井巷坍塌等二次事故。据统计，2000年7月―2009年11月，我国共发生瓦斯事故362起，死亡2105人，其中，一次死亡3到9人的重大伤亡事故224起，一次伤亡10到29 的特重大事故48起，死亡696人，一次死亡30人以上的特别重大事故5起，死亡247人[1]。由此可见，瓦斯事故给国家和人民造成了重大的人员伤亡和财产损失。因此在事故发生前能预见事故发生的可能性，调查事故原因，排除隐患，对于预防瓦斯爆炸具有重大意义。

2.事故树分析法

事故树分析又称为故障树分析，是安全系统工程中最重要的分析方法之一[2]。事故树分析法是从特定的事故开始，用演绎推理的方法，一步一步寻找引发该事故发生的触发条件，直接原因和间接原因。通过对这些原因的逻辑关系的分析，进而建立逻辑树图。

事故树分析法具有简单明了、逻辑性强、灵活性高和适应范围广的特点[3]。因此使用事故树分析法分析瓦斯爆炸事故，不仅能找到引起事故的直接原因，又能揭示事故发生的潜在原因，既可定性分析，又能定量分析。

3.事故树分析的基本步骤

（1）确定事故树的顶上事件，即所要研究系统中最不希望发生的事件。

（2）调查事故。收集国内外同类事故案例，进行事故统计，寻找影响事故发生的原因。

（3）确定控制目标值。即事故发生概率和事故损失的安全目标值。

（4）编制事故树。从顶上事件起，按照演绎分析的原则，逐级分析各自的直接原因事件，并根据彼此的逻辑关系用“与”或者“或”门连接上下关系，构成完整的事故树。

（5）事故树的定性分析。即通过事故树求取事故发生的最小割集和最小径集，计算各基本事件的结构重要度。以便于分析事故发生的规律和特点。

（6）结论。根据对事故树的分析，找出控制该事故发生的可行方案，并按轻重缓急分别采取对策。

4.事故树的编制

通过对瓦斯爆炸事故的原因分析，编制事故树如图1 图1 表1 瓦斯爆炸事故树事件代码表

T瓦斯爆炸

A10电气短路

X10检测时间不合理

X20大灯泡

A1―瓦斯积聚

X1―设计风量低

X11―警报失灵

X21―撞击摩擦

A2―火源

X2―通风机停转

X12―警报断电仪位置不当

X22―煤炭自燃

A3―通风不良

X3―串联通风

X13―地质构造

X23―设备失爆

A4―上隅角聚集

X4―风路阻塞

X14―瓦斯突出

X24―电器接工不合理

A5―聚集瓦斯处理不力

X5―采空区瓦斯大

X15―老顶垮落

X25―电缆机械损停

A6―瓦斯漏检

X6―采空区漏出

X16―作业工序

X26―变压器电机开关短路

A7―异常涌出

X7―上隅角风速低

X17―放炮明火

X27―电压高绝缘击穿

A8―明火

X8―为及时发现

X18―吸烟

X28―达到爆炸浓度

A9―电气起火

X9―未及时处理

X19―静电

X29―相遇

4.1 最小割集的求解

根据事故树，应用布尔代数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个：

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}

从最小割集可以看到，导致事故发生的可能途径有154之多。

4.2 结构重要度分析

根据最小割集求解结构重要度如下：

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.结论

（1）从事故树上看，“或”门事件占整个事件的80%以上，“与”门事件不多于10%，根据“或”门定义，只要有一个基本事件的发生，就会造成顶上事件的发生，而“与”门表示只有全部基本事件的发生，顶上事件才会发生。由此可见，造成瓦斯爆炸事故的发生的基本事件是很多的。

（2）从最小割集来看，引起瓦斯爆炸的途径有154种之多。根据最小割集的定义，每一种最小割集表明事件发生的一种可能性。因此最小割集越多，顶上事件越容易发生，系统越危险。

（3）从结构重要度分析结果可知，不同事件的结构重要度是不同的，表明其在瓦斯爆炸中，各基本事件的发生对顶上事件的影响程度不同。在本系统中，事件x28，x29的结构重要度最大。所以控制瓦斯浓度和消除瓦斯环境下的火源是预防瓦斯爆炸的主要途径。

总之，在煤矿生产过程中，因严格控制工作面的瓦斯浓度和杜绝一切火源，加强“一通三防”的工作，改善矿井通风系统以提高矿井抗灾的能力。井下设备的选用，检修和搬迁应符合有关规程的规定，井下通电应做到“三有”和“四有”，不可存在侥幸心理，加强管理以减少煤矿爆炸事故的发生作为煤矿生产的重点。

参考文献： [1]安明燕，杜泽生，张连军.2007-2010年我国瓦斯事故统计分析[J].煤矿安全，2011，5：177-178. [2]陈宝智.矿山安全工程[M].沈阳.东北大学出版社，1993. [3]何学秋.安全工程学[M].徐州.中国矿业大学出版社，2000.

作者简介：

王永坤（1987.9―），男，河南周口人，2012年毕业于内蒙古科技大学矿业工程学院，现任河南能源孟津煤矿通风科技术员，从事矿井通风工作。