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礦井煤塵爆炸的事故樹(shù)分析

文檔作者：王文才馮緯王錄蘋(píng) 朱昱晨文檔來(lái)源：內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)： 361 2	更新時(shí)間： 2021年06月11日
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總第161期
doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2013．01．001
礦井煤塵爆炸的事故樹(shù)分析
王文才，馮 緯，王錄蘋(píng)，朱昱晨
(內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014010)
摘要：應(yīng)用事故樹(shù)的原理，以山西某礦的具體條件為背景，對(duì)引發(fā)井下煤塵爆炸事故的各種因素進(jìn)行了
分析，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，對(duì)實(shí)現(xiàn)礦井的安全高效生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：煤塵爆炸；事故樹(shù)分析；預(yù)防措施
中圖分類號(hào)：TD714．5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005—2798(2013)01—0001—04
Fault Tree Analysis on Smut Blasting in Coal M ine
W ANG W en-cai，F(xiàn)ENG W ei，W ANG Lu-ping，ZHU Yu-ehen
(College ofMining Engineering，Inner Mongolia University ofScience and Technology，Baotou 014010，China)
Abstract：Application of fault tree principle is applied to analyze various factors which induce smut blasting accident with the back—
ground of the specific conditions in a coal mine of Shan xi province．And relevant preventive measures are raised．It has important and
practical significance for realizing safety and eficiency of coal mine．
Keywords：smut blasting；analysis of fault tree；preventive measures
眾所周知，煤礦煤塵爆炸事故，是礦井重大事故
之一。一旦發(fā)生煤塵爆炸事故，煤塵爆炸過(guò)程中會(huì)
產(chǎn)生高溫高壓的沖擊波，能將巷道中的落塵揚(yáng)起，甚
至可以使煤體破碎形成新的煤塵，導(dǎo)致連續(xù)爆炸；同
時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體，這不僅會(huì)造成重大的
經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡。因此，預(yù)防
煤塵爆炸已經(jīng)成為我國(guó)煤礦安全工作的主要任務(wù)之
一
，文章以山西某礦地質(zhì)條件和生產(chǎn)技術(shù)為依據(jù)，以
煤塵爆炸事故為分析對(duì)象，利用事故樹(shù)分析法對(duì)其
進(jìn)行了定量分析和評(píng)價(jià)，并據(jù)此提出相應(yīng)的預(yù)防措
施
1 事故樹(shù)分析法的原理
事故樹(shù)分析法是從一個(gè)可能的事故開(kāi)始，一層
一層逐步尋找引起事故發(fā)生的觸發(fā)事件、直接原因
和問(wèn)接原因，并分析種種事故之間的相互邏輯關(guān)系，
是一種演繹分析方法? 。
事故樹(shù)遵循邏輯分析原則，也就是從結(jié)果分析
原因的原則，其相關(guān)事件(節(jié)點(diǎn))之間用邏輯門(mén)連
接，據(jù)此構(gòu)造出事故樹(shù)圖；然后列出事故樹(shù)的布爾代
數(shù)表達(dá)式，求出最小割集或最小徑集，確定出各基本
事件的結(jié)構(gòu)重要度，并進(jìn)行結(jié)果分析 。
2 煤塵爆炸的事故樹(shù)分析
2．1 礦井概況
山西某煤礦礦井實(shí)際生產(chǎn)能力為84萬(wàn)t／a，主
采煤層為4號(hào)煤層，頂板巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖為
主，底板巖性以砂巖、粉砂巖為主，煤層傾角為0～
5。，屬近水平煤層，礦井為低瓦斯礦井，煤塵具有爆
炸危險(xiǎn)陛，煤層自燃傾向等級(jí)為Ⅱ級(jí)，屬自燃煤層。
該礦現(xiàn)有1個(gè)采煤工作面，2個(gè)掘進(jìn)工作面；采煤工
作面采用綜合機(jī)械化開(kāi)采，錨網(wǎng)索支護(hù)；掘進(jìn)工作面
掘進(jìn)初期采用炮掘工藝，中后期采用綜掘工藝，通風(fēng)
方式為獨(dú)立通風(fēng)方式，掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量由局部
扇風(fēng)機(jī)壓人式供給。礦井現(xiàn)有KJ90NB安全監(jiān)控系
統(tǒng)和l(J251A型人員定位系統(tǒng)。
2．2 煤塵事故產(chǎn)生地點(diǎn)分析
①采煤工作面。采煤工作面是連續(xù)產(chǎn)塵強(qiáng)度較
收稿日期：2012—10-09
基金項(xiàng)目：包頭市重大科技發(fā)展項(xiàng)目(2011Z2003)
作者簡(jiǎn)介：王文才(1963一)，男，內(nèi)蒙古伊金霍洛旗人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，從事安全工程及礦業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的教
學(xué)與研究。
王文才等：礦井煤塵爆炸的事故樹(shù)分析
大的作業(yè)場(chǎng)所，其采煤機(jī)作業(yè)是最主要的產(chǎn)塵源，特
別是割煤工序的粉塵產(chǎn)生量占整個(gè)采煤工作面產(chǎn)塵
量的70％ ～80％。② 掘進(jìn)工作面。掘進(jìn)工作面工
序多，產(chǎn)塵量大，塵源分散度高。采用綜合掘進(jìn)機(jī)掘
進(jìn)時(shí)，整個(gè)工作期間粉塵產(chǎn)生量很大，其粉塵主要產(chǎn)
生于切割和裝載工序。③運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載系統(tǒng)。在運(yùn)輸、
第22卷第1期
轉(zhuǎn)載過(guò)程中，松散破碎的煤休由于機(jī)械翻動(dòng)、顛簸、
震動(dòng)和風(fēng)流吹散，會(huì)造成大量的煤塵飛揚(yáng)。
2．3 煤塵爆炸事故樹(shù)的構(gòu)建
針對(duì)煤塵爆炸事故可能發(fā)生的地點(diǎn)，按照煤塵
爆炸的基本條件，繪制的煤塵爆炸事故樹(shù)見(jiàn)圖l，圖
中事故樹(shù)的基本因素代碼如表1所示。
3 事故樹(shù)分析
圖1 煤塵爆炸事故樹(shù)
3．1 最小徑集的求解
最小徑集的求法是利用它與最小割集的對(duì)偶性，
把原來(lái)事故樹(shù)的與門(mén)換成或門(mén)，或門(mén)換成與門(mén)，各類
事件發(fā)生換成不發(fā)生，再利用布爾代數(shù)法求解成功樹(shù)
的最小割集，再轉(zhuǎn)換為事故樹(shù)的最小徑集。即：
T =B】 + B2 = C1 +C2 + C3 C4 Cs = D1 D，
+(D3 +D4 )+X63 X64 x65 x66 x67 x68 x69 x70 X71
X72 X73 X74 X75 X76 X77 X78 X79 X80 X81 X82 X83 X84
X21 X23 X85 X86 X87 X88 X89 X90 X91 X92 X93 X94 X95
X96 =(El +E2 )E3 E4 +(E5 E6 E7 +X59 X60 x61
x62 )+x63 X64 x65 x66 x67 x68 x69 x70 x71 x72 x73
X74 X75 X76 X77 X78 X79 X80 X81 X82 X83 X84 X21 X23
X85 X86 X87 X88 X89 X90 X9l X92 X93 X94 X95 X96 =
(Fl F2 +xl5 xl6 xl7 x18 Xl9 x2o x21 x22 x23 x24
x25 x26 )x27 x28 x29 x3o x31 x32 x33 x34 x35 x36
X37 X38 X39 X40 x41 x42 X43 +(X44 x45 x46 x47 X48
X49 F5 F6 F7 +X59 x6o X61 X62 )+X63 X64 X65 X66
X67 X68 X69 X70 X71 X72 X73 X74 X75 X76 X77 X78 X79
X80 X8l X82 X83 X84 X2l X23 X85 X86 X87 X88 X89 X9o
X9l X92 X93 X94 X95 X96
2
= Xl X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 Xlo X11 X12
Xl3 XI4 X27 X28 X29 X3o X3l X32 X33 X34 X35 X36 X37
X38 X39 X40 X4l X42 X43 +X15 Xl6 Xl7 Xl 8 X19 X20
X2l X22 X23 X24 X25 X26 X27 X28 X29 X30 X3l X32 X33
X34 X35 X36 X37 X38 X39 X4o X4l X42 X43 + X44 X45
X46 X47 X48 X49 X5o X5l X52 X53 X54 X55 X56 X57 X58
+X44 X45 X46 X47 X48 X49 X5l X53 X54 X55 X56 X57
X58 +X59 X6o X6l X62 +X21 X23 X63 X64 X65 X66 X67
X68 X69 X7o X7l X72 X73 X74 X75 X76 X77 X78 X79 X8o
X8l X82 X83 X84 X85 X86 X87 X88 X89 X9o X9l X92 X93
X94 X95 X96
由上式可得到事故樹(shù)的6個(gè)最小徑集為：
Pl={X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，Xlo，
XIl，Xl2，Xl3，Xl4，X27，X28，X29，X3o，X31，X32，X33，X34，
x x36，X37，X38，X39，X4o，X4l，X42，X43}；
= }x xl6，x xl8，Xl9，x20，x21，x22，X23，
X24，X25，X26，X27，X28，X29，X3o，X31，X32，X33，X34，X35，
X x x38，x39，X4o，x41，x42，X43}；
P3={X44，X45，x46，x47，X48，X49，X50，x51，X52，
x53，x54，x55，x56，X57，X58}；
P4={X44，X45，X46，X47，X48，X49，X5l，X53，X54，
x55，x56，x57，X58}；
2013年1月 王文才等：礦井煤塵爆炸的事故樹(shù)分析 第22卷第1期
表1 煤塵爆炸事故樹(shù)的基本因素代碼
符號(hào) 舍義 符號(hào) 含義
T 煤塵爆炸事故 Bl 飄浮煤塵聚集并達(dá)到爆炸下限
B2 引爆火源 cl 工作面存在產(chǎn)生大量煤塵的因素
C 降塵失效 C3 明火
c 爆破火焰 c5 電火花
D- 采運(yùn)過(guò)程存在產(chǎn)生大量煤塵的因素 D2 掘進(jìn)工作面存在產(chǎn)生大量煤塵的因素
D3 降塵措施失效 D4 煤塵榆測(cè)不合規(guī)范
D5 爆破材料不合要求 D6 爆破j二藝不合要求
D 電氣設(shè)備故障 E1 綜采過(guò)程防塵不力
E2 煤體干燥 E3 炮掘過(guò)程存在產(chǎn)生大量煤塵的因素
E 機(jī)掘過(guò)程存在產(chǎn)生大量煤塵的因素 E5 通風(fēng)不良
E6 噴霧裝置失效 E7 其他降塵措施不力
F 機(jī)采過(guò)程存在大量煤塵的因素 F 裝載運(yùn)輸過(guò)程存在大量煤塵的因素
F3 煤塵注水效果差 F4 掘進(jìn)機(jī)工作參數(shù)不合理
F5 未開(kāi)動(dòng)裝置 F6 無(wú)噴霧裝置
F7 巷道幫頂積塵 G J 工人未開(kāi)動(dòng)裝置
Gz 管理不完善 G3 裝后被偷損
xl 采煤機(jī)未設(shè)防塵罩 x2 采煤機(jī)無(wú)內(nèi)外噴霧裝置
x 采煤機(jī)內(nèi)外噴霧裝置失效 x 采煤機(jī)牽引速度不當(dāng)
x5 采煤機(jī)截齒選擇不當(dāng) x6 采煤機(jī)截齒排列不當(dāng)
x7 采煤機(jī)截齒速度不當(dāng) xs 采煤機(jī)截割深度不當(dāng)
x9 采煤機(jī)無(wú)除塵器 Xlo 沒(méi)使用采煤機(jī)除塵器
xll 采煤機(jī)除塵器故障 x12 噴霧裝置失效
xl3 無(wú)其他降塵措施 X14 無(wú)設(shè)計(jì)安裝噴霧裝置
xts 注水方式選擇不當(dāng) xl6 注水時(shí)間不當(dāng)
xl7 注水壓力不夠 xl8 注水量不夠
xI9 沒(méi)封注水孔 x20 封孔質(zhì)量不合要求
x2l 炮孔密度不當(dāng) x22 注水速度不當(dāng)
x23 炮孔深度不當(dāng) x24 未進(jìn)行煤塵注水
x25 未進(jìn)行采空區(qū)灌水 Xz 采空區(qū)灌水預(yù)濕效果差
x27 裝煤時(shí)無(wú)灑水 x28 裝煤時(shí)灑水不透
x29 爆破前后無(wú)沖洗煤幫 x30 未使用濕式煤電鉆鉆眼
x - 未使用水封爆破或水炮泥 x，z 水封爆破或水炮泥使用不合要求
x” 濕式打眼降塵效果差 X34 爆破后無(wú)噴霧
x3s 炮眼裝藥量過(guò)大 x36 轉(zhuǎn)載點(diǎn)無(wú)噴霧灑水
x37 掘進(jìn)機(jī)沒(méi)有防塵罩 x38 掘進(jìn)機(jī)沒(méi)有其他防塵裝置
x39 掘進(jìn)機(jī)噴霧裝置失效 x40 掘進(jìn)機(jī)截齒選擇不當(dāng)
x 1 掘進(jìn)機(jī)截割速度選擇不當(dāng) x42 掘進(jìn)機(jī)截齒排列不當(dāng)
x 3 掘進(jìn)機(jī)截割深度不夠 x“ 風(fēng)量選取不合理
x45 通風(fēng)方式不合理 x 無(wú)風(fēng)流的凈化水霧
x47 風(fēng)機(jī)選型不當(dāng) x48 風(fēng)流凈化不合要求
X49 裝置技術(shù)參數(shù)不合要求 x5o 圖省事，怕麻煩
x5l 工人覺(jué)悟低 x52 怕弄濕衣服
x53 規(guī)章制度不健全 x54 獎(jiǎng)懲不力
x55 領(lǐng)導(dǎo)不重視 xs6 無(wú)設(shè)計(jì)安裝
x57 未清除積塵 x58 積塵清除不徹底
x59 儀器失效 x6o 沒(méi)有按時(shí)檢測(cè)粉塵濃度
x6l 檢測(cè)人員弄虛作假 x62 檢測(cè)工素質(zhì)差
x63 電焊火花 x“ 氣焊火花
X65 噴焊火花 x66 電弧火花
X6 礦燈使用不當(dāng) x68 吸煙
x69 其它明火源 x7o 靜電火花
x7t 雷管電阻不合理 x z 同時(shí)使用不同類型雷管
x73 產(chǎn)品不合格 x 4 不適當(dāng)使用毫秒雷管
x，s 使用非煤礦炸藥 x 6 炸藥變質(zhì)或潮濕
x77 雷管質(zhì)量差 x78 放糊炮
x79 放明炮 x8o 用動(dòng)力線放爆破
x8 裝藥不連續(xù) xsz 聯(lián)線方法不當(dāng)
Xs3 放連珠炮 x8 起爆方法不當(dāng)
xss 沒(méi)掏進(jìn)炮眼內(nèi)煤粉 xs 炮孔封填不合要求
x8 炮孔質(zhì)量不合要求 X8s 裝藥不合要求
x89 撞擊摩擦 x9o 設(shè)備失爆
x9l 漏電 x92 高電壓擊穿絕緣體
x93 變壓器，電機(jī)開(kāi)關(guān)短路 x94 電纜接線不良
x。5 電纜機(jī)械損傷 x。 電纜接線]二藝不合要求
3
王文才等：礦井煤塵爆炸的事故樹(shù)分析 第22卷第1期
P5={X59，X6o，X61，X62}；
P6={x2l，x23，x63，x64，x65，x66，x67，X68，x69，
X7o，X71，X72，X73，X74，X75，X76，X77，X78，X79，X80，X81，
X82，X83，X84，X85，X86，X87，X88，X89，X9o，X9l，X92，X93，
x94，x95，x96}。
3．2 比較結(jié)構(gòu)重要度的大小
根據(jù)最小徑集判斷結(jié)構(gòu)重要度的3條原則? ，
可求得該系統(tǒng)中各基本事件結(jié)構(gòu)重要度的順序依次
為：
I (59)=I (60)=I (61)=I (62)>I (44)=
I (45)=I (46)=I (47)=I (48)=I (49)=I
(51)=I (53)=I (54)=I (55)=I (56)=I
(57)一 (58)>I (50)_- (52)>I (15)(P一
(16)=I (17)=I (18)=I (19)=I (20)=I
(21)=I (22)=I (23)=I (24)=I (25)=I(26)
= I (27)=I (28)=I (29)=I (30)=I (31)=I
(32)=I (33)=I (34)=I (35)=I (36)=I
(37)=I (38)=I (39)=I (40)=I (41)=I
(42)=I (43)>I (1)=I (2)：I (3)=I (4)=I
(5)=I (6)=I (7)=I (8)=I (9)=I (10)=I
(11)=I (12)=I (13)=I (14)=I (27)=I
(28)=I (29)：I (3O)=I (31)=I (32)=I
(33)=I (34)=I (35)=I (36)=I (37)=I
(38)=I (39)=I (40)=I (41)=I (42)=I
(43)>I (63)=I (64)=I (65)=I (66)：I
(67)=I (68)=I (69)=I (70)=I (71)=I
(72)=I (73)=I (74)=I (75)=I (76)=I
(77)=I (78)=I (79)=I (80)=I (81)=I
(82)=I (83)=I (84)=I (85)=I (86)=I
(87)=I (88)=I (89)=I (90)=I (91)=I (92)
= I (93)=I (94)=I (95)=I (96)
4 結(jié)果分析
根據(jù)最小徑集和結(jié)構(gòu)重要度的分析，最小徑集
P 中的基本事件x 、x∞、x 、x ：對(duì)頂上事件的影
響最大，其次是P 和P 中的x甜、x 、x 、x 、x 、
x49、x51、x53、x54、x55、x56、x57、x58，以上這些基本事
件的發(fā)生既有人為的不安全行為，又有技術(shù)上的缺
失。因此，預(yù)防煤塵爆炸事故的有效措施為：
1) 加強(qiáng)煤塵的檢測(cè)工作。控制P 中的基本
事件不發(fā)生，煤塵爆炸事故就不會(huì)發(fā)生。因此，預(yù)防
煤塵爆炸事故的最有效措施是防止煤塵檢測(cè)儀器失
效、按時(shí)檢測(cè)粉塵濃度、杜絕檢測(cè)人員弄虛作假和提
4
高檢測(cè)工的技術(shù)素質(zhì)。
2) 加強(qiáng)礦井通風(fēng)和降塵工作。控制P 中或
P 中的基本事件不發(fā)生，煤塵爆炸事故也不會(huì)發(fā)
生。因此，預(yù)防煤塵爆炸事故的有效措施是通風(fēng)時(shí)
選取合理的風(fēng)量、通風(fēng)方式和風(fēng)機(jī)，要實(shí)施凈化風(fēng)流
措施，并保證能夠有效凈化風(fēng)流，要有噴霧除塵裝
置，并要求在合理的技術(shù)參數(shù)下工作，要建立健全相
關(guān)的規(guī)章制度并貫徹實(shí)施，要加強(qiáng)管理力度、責(zé)任到
人、加大獎(jiǎng)懲力度，要不斷提高防塵專業(yè)隊(duì)伍的素
質(zhì)，同時(shí)要定期對(duì)巷幫等地點(diǎn)的浮塵進(jìn)行清除，以防
止沉積煤塵參與煤塵爆炸。
3) 注重煤層注水和采取濕式作業(yè)。P，中基
本事件的結(jié)構(gòu)重要度也排在較前面，因此：一是必須
做好煤層注水降塵工作，使煤體充分濕潤(rùn)；二是采取
濕式作業(yè)，如炮采時(shí)應(yīng)采取濕式打眼、使用水泡泥、
爆破前應(yīng)沖洗煤壁、爆破后應(yīng)噴霧灑水，綜采面要安
裝采煤機(jī)內(nèi)外噴霧裝置、支架架問(wèn)噴霧裝置等，裝載
運(yùn)輸系統(tǒng)也應(yīng)安裝自動(dòng)噴霧和灑水裝置。
4) 采用防隔爆技術(shù)措施。礦井兩翼與井筒
相連通的主要運(yùn)輸巷道和回風(fēng)大巷，相鄰煤層之間
的運(yùn)輸石門(mén)和回風(fēng)石門(mén)，采區(qū)工作面進(jìn)、回風(fēng)巷等和
其他具有煤塵爆炸可能的其他巷道必須設(shè)置隔爆水
棚和巖粉棚。同時(shí)，切實(shí)加強(qiáng)明火管理，定時(shí)檢修電
氣設(shè)備，防止撞擊摩擦和靜電火花等引火源的發(fā)生。
5 結(jié)語(yǔ)
對(duì)于綜合機(jī)械化采煤的礦井，煤塵防治工作的
重中之重是加強(qiáng)監(jiān)管，健全規(guī)章，定時(shí)對(duì)煤塵進(jìn)行準(zhǔn)
確檢測(cè)，以便采取相應(yīng)措施進(jìn)行降塵。同時(shí)對(duì)煤塵
爆炸的主要發(fā)生地，要選擇合理的通風(fēng)方式和通風(fēng)
技術(shù)參數(shù)，注重注水和濕式作業(yè)，也是有效防止煤塵
爆炸的重要技術(shù)措施之一。
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[責(zé)任編輯：常麗芳]

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