煤矿火灾的事故树分析毕业论文讲解Word文件下载.docx

1、然而，煤炭开掘业是个危险的行业，煤炭安全生产一直是困扰中国煤炭业发展的难题。中国历来是煤炭生产事故高发国，虽然这两年情况有所改变，但还是世界上安全事故发生率最高的国家之一。煤矿安全生产仍存在着许多薄弱环节和深层次问题，形势依然十分严峻。根据2006年的国家安全监管总局调度快报统计结果，全国2005年煤矿共发生死亡事故334l起，死亡5986人，百万吨死亡率283612J，与之相比产煤大国中，美国百万吨死亡率约为0039；俄罗斯为O34，南非为013，中等发达国家一般为04。可见，虽然煤炭生产的安全形势总体上每年都在有所好转，但和其他国家相比还不容乐观，所以我国煤矿企业的安全生产状况依然严峻。煤

2、矿中重大恶性事故的频繁发生，不仅给人民生命和财产造成巨大损失，而且还产生了一定的社会影响。我困政府提出了必须对煤矿企业进行定期安全评价的规定，而我国对重大危险源的辨识、评价技术研究不够，尤其是煤矿重大危险源与工业领域的重大危险源还有着较大的不同，主要是辨识煤矿可能发生的各类重大事故，如煤矿瓦斯事故、煤尘爆炸事故、水灾事故、火灾事故、顶板事故等，目前在煤矿安全生产中难以准确地把握煤矿生产系统中的重大隐患及薄弱环节，难以采取针对性的预防措施，这是当前煤矿事故多发的主要原因之一。20世纪80年代初期，安全系统工程引入我国，有许多企业通过吸收和消化国外的安全评价技术，开始应用安全分析评价方法进行危险源

3、辨识。目前用于煤矿安全评价的方法主要是安全检查表法，评价因子权重的确定方法缺乏现实依据，评价方法较为单一，结果也带有一定的局限性。针对煤矿重大危险源影响因素间的非线性、动态性等特点，探讨适合政府有关部门，同时也适应于企业内部对煤矿重大危险源准确、科学与快捷辨识、评价危险源的评价方法是非常必要的。本论文根据煤矿火灾事故划分与调查对煤矿进行火灾危险、有害因素辨识，主要以危险物质为主线，结合水文地质、生产工艺、作业条件、作业方式、使用的设备设施等情况进行综合分析，各专业人员通过现场调查、查找资料、取证和座谈分析，对煤矿各生产系统和作业场所可能存在的火灾主要危险、有害因素逐项进行辨识。以其中的矿井火灾

4、事故危险源为研究对象，以中小煤矿为基础，结合具体矿对火灾事故进行分析。60年代初期，很多高新产品在研制过程中，因对系统的可靠性、安全性研究不够，新产品在没有确保安全的情况下就投入市场，造成大量使用事故的发生，用户纷纷要求厂家进行经济赔偿，从而迫使企业寻找一种科学方法确保安全。事故树分析（FTA）技术是美国贝尔实验室的沃特森博士于1961年开发的，它采用了逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，其特点是分析逻辑性强，灵活性高，适用范围广，既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，又可定量分析，事故树分析可用来分析事故，特别是重大恶性事故的因果关系，它是安全系统工程的主要

5、分析方法之一 。而煤矿井下是一个由人一机一环境构成的空间极其复杂的生产系统，其中瓦斯、煤尘、水灾、火灾以及顶板事故是存在的主要灾害形式，并且事故发生的机理不同。对煤矿进行火灾危险、有害因素辨识，主要以危险物质为主线，结合水文地质、生产工艺、作业条件、作业方式、使用的设备设施等情况进行综合分析，各专业人员通过现场调查、查找资料、取证和座谈分析，对煤矿各生产系统和作业场所可能存在的火灾主要危险、有害因素逐项进行辨识。此后，在社会各界引起了极大的反响，受到了广泛的重视，从而迅速在许多国家和许多企业应用和推广。我国开展事故树分析方法的研究是从1978年开始的。目前已有很多部门和企业正在进行普及和推广工

6、作，并已取得一大批成果，促进了企业的安全生产。第一章 事故树第一节.事故树111 事故树定义： 事故树分析（Accident Tree Analysis，简称ATA）方法起源于故障树分析（简称FTA），是安全系统工程的重要分析方法之一，它能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。用它描述事故的因果关系直观、明了，思路清晰，逻辑性强，既可定性分析，又可定量分析。内容： 按照事故树的分析步骤，确定并熟悉事故的系统，了解煤矿目前的安全管理现状，调查系统发生的事故自身原因和深层次原因，收集、调查所分析系统过去、现在、将来可能生的事故；确定事故树的

7、顶上事件并调查与顶上事件有关的所有原因事件从人、机、环境 管理各方面调查与事故树顶上事件有关的所有事故原因；做出事故图并对事故定性分析。根据系各类事故的规律及特点，找出控制事故的可行方案，并从事故树结构上分析各基本原因的重要程度，通过查阅资料以及现场调查，并根据其中产生的一些较为严重的问题进行仔细的研究，最后按轻重缓急提出规程上的措施以及个人的改善措施。作用：能全面、简洁、形象地描述、分析导致事故的各种因素及其逻辑关系；便于发现、查明系统内固的或潜在的危险因素，为安全设计、制定技术措施和采取管理对策提供依据。使作业人员全面了解和掌握各项防止、控制事故的措施和要点；对已发生的事故进行原因分析；便

8、于进行逻辑运算、定性和定量的分析与评价等。11. 2 事故树的分析程序1.事故树的分析程序：1）确定所分析的系统，即确定系统所包含的内容及其边界范围。2）熟悉所分析的系统，指熟悉系统的整体情况，必要时根据系统的工艺、操作内容画出工艺流程及布置图3）调查系统发生的各类事故，收集、调查所分析系统过去、现在及将来可能发生的事故，同时调查本单位及外单位同类系统曾发生的所有事故。4）确定事故树的顶上事件，即所要分析的对象事件。 5）调查与顶上事件有关的所有原因事件，从人、机、环境和管理各方面调查与事故树顶上事件有关的所有事故原。 6）事故树作图，就是按照演绎分析的原因，从顶上事件起，一级一级往下分析各自

9、的直接原因事件，根据彼此间的逻辑关系，用逻辑门连接上下层事件，直至所要求的分析深度，最后就形成一株倒置的逻辑树形图。7）事故树定性分析。定性分析是事故树分析的核心内容。目的是分析各类事故的规律及特点，找出控制事故的可行方案，并从事故树结构上分析各基本原因的重要程度，以便按轻重缓急分别采取对策。8）定量分析。研究事故树顶端事件发生的可能性，即收集计算基本事件的概率数据，按逻辑运算法，求出顶端事件的发生概率。 9）分析计算结果。判断事故发生概率是否超过预定的目标值，并利用最小割集研究降低事故发生概率的可能方案，利用最小径集找出根除事故的可能性，从而选出系统最佳安全方案，使系统达到最佳安全状态。2.

10、分析程序图：分析程序图如右：制定安全措施11.3 事故树的建立1事故树的符号及意义。（1）事件符号（见图）。 1）矩形。表示顶端事件或中间事件。 2）圆形。表示基本事件，即不能继续往下分析的事件，可以是人的差错，也可以是机械故障、环境因素等。 3）房形。表示正常事件，即系统正常状态下发生的事件。 4）菱形。表示事前不能分析或者没有必要分析的省略分析事件。 图1 图2（2）逻辑门符号。输入B1、B2为原因事件，输出A为结果事件。1）与门。表示逻辑积的关系，当下层输入事件全部发生的情况下，上端才有输出发生。 AB1B2或AB1B2 见图22）或门。表示逻辑和关系，当下层输入事件中的任一个发生时，上

11、端就有输出发生。 AB1B2或AB1B2 见图13）条件与门。当下层输入条件都发生时，上端输出不一定发生，只有还满足条件C的情况下，输出才发生。 AB1B2C或AB1B2C见图34）条件或门。在下层输入事件中任一个发生时，还需满足条件C，上端才有输出发生。 A（B1B2）C=（B1B2）C见图4（3）修正门符号（见图8-5）。1）优先与门。当B1比B2先发生，才有上层输出发生。2）组合与门。B1、B2、B3中任意两个组合输入时有上层输出发生。（4）转移转移符号 事故树规模较大，需用转移符号将某部分画在别的纸上。 1）转入符号。表示从其它部分转入，三角形内记入从何处转入的标记。 2）转出符号。表

12、示向其它部分转出，三角形符号内记入转向何处的符号。2布尔代数和概率基本运算规则（1）布尔代数运算规则。在布尔代数中，用“1”表示全集，用“0”表示空集，1和0是 个元素，不能与算术中的1和0混淆。AB表示事件A或B发生，相当于集合的“并”。AB表示事件A与B同时发生，相当于集合的“交”。A的补记作 “*” 。 布尔代数一组基本运算公式如下： 1）A00； 2）A1A 3）AAA； 4）A *0； 5）A0A； 6）A11； 7）AAA； 8）AB1；9）A（BC）ABAC；10）A（AB）A； 11）AABA； 布尔代数的运算按补、乘、加的先后次序进行，在不致引起混淆的情况下，可以省去乘号和括

13、号。如A（BC）可简记作ABC。用运算符号把布尔代数的元素联结起来的式子叫布尔表达式，如上述ABC。（2）常用概率运算基本公式。联结事件概率P（ABC）P（A）P（B）P（C） （8-6）P（AB）11P（A）1P（B）式中 P（A）、P（B）、P（C）独立事件A、B、C的概率。3最小割集与最小径集（1）最小割集。指引起顶端事件发生的那些必要而且充分的基本事件的集合，即最小割集中的基本事件同时发生时就会发生顶端事件。最小割集表示系统的危险性，事故树有几个最小割集，顶端事件的发生就存在几种可能，最小割集越多，系统越危险。（2）最小径集。指不发生顶端事件至少需要那些基本不发生的集合，即最小径集中的

14、基本事件不发生，就不会发生顶端事件。最小径集表示系统的安全性和对策要点，它使我们了解，要使系统不发生事故有几种可能的控制方案，最小径集越多，系统越安全。由上可见，最小割集和最小径集在事故树分析中起着非常重要的作用。（3）最小割集和最小径集的计算。可用布尔代数化简法计算。事故树作成后列出其布尔代数式，然后根据布尔代数运算规则，化简至若干基本事件的逻辑积的逻辑和形式，则其中每一个逻辑积即为一个最小割集；而化简到若干基本事件的逻辑和的逻辑积形式，则每一个逻辑和即是一个最小径集。4三个基本重要度分析 形成一伸事故的基本事件很多，但各基本事件与顶端事件的关系是不同的，有些是直接关系，有些是间 接关系，且

15、影响程度也不同。因此用重要度分析来判断各基本事件的发生对顶端事件的发生所产生的影响大小，为人们修改系统提供信息。 （1）结构重要度分析。结构重要度从事故树的结构上分析其基本事件的重要程度，判断各基本事件的结构重要顺序，以便按重要顺序采取相应的防护措施，也可按顺序编写安全检查表。可以利用最小割集或最小径集判断结构重要顺序。基本事件的结构重要系数 取决于三因素：一是事件所在的最小割集（称该事件的相关割集）的阶数，即最小割集中所含的事件个数：二是事件在相关割集中出现的次数；三是事件的相关出现次数。（2）概率生要度分析。基本事件i的率生要系数由下式定义 （8-8） P（X）顶端事件的发生概率；P（Xi

16、）基本事件的发生概率。利用上式求出各基本事件概率重要系数后，就可以知道基本事件发生概率的增减对顶端事件发生概率影响的敏感度，若降低概率重要系数大的基本事件的发生概率，可有效地降低顶端事件的发生概率。（3）临界重要度分析。一般情况下，改善发生概率大的基本事件比改善发生概率小的基本条件容易，而概率重要系数并未反映这一事实。因此引入临界重要系数C Ig（i），其值为基本事件发生概率相对变化率与顶端事件发生概率相对变化率之比，它从结构和概率双重角度反映基本事件的重要程度。第二节.煤矿火灾的事故树原因调查分析众所周知，煤矿火灾事故，是矿井重大事故之一。一旦发生煤矿火灾事故，不仅会烧伤人员，烧毁设备和资源

17、，而且由于火灾产生的大量co等有毒有害气体会导致大量人员窒息死亡，同时火灾产生的火风压会引起风流逆转，从而导致矿井通风系统紊乱，还会引起瓦斯与煤尘爆炸，因此煤矿火灾事故是煤矿安全生产的重大威胁。预防煤矿火灾事故是煤矿安全生产的根本保证之一。另外煤矿井下存在大量可燃物质，如坑木、胶带、电缆、风筒等固体；变压器油、润滑油和液压联轴器内的透平油等油脂；煤和含碳的页岩等碳质类物质；瓦斯、氢气、一氧化碳等可燃气体。因此，矿井内有较多可燃烧的物质基础。现对全国19971999年间的49起火灾事故统计分析如表. 1、表. 2所示。表1-1 煤矿火灾事故地点统计表发生事故地点事故数量/起占百分比/%采煤工作面

18、1429掘进工作面3061其他地点510表1-2 引起煤矿火灾事故的火源分类火源类别次数百分比/%放炮火源1.封泥不足或代用品2.抵抗线不足3.炸药变质燃料4.分段放炮或打筒1735918.448.224.1电器火花1.矿灯引起2.电缆短路3.放炮母线短路4.电器失爆5.带点检修6.电机车火花7.开关冒火2449612.210.236.112.0摩擦撞击火花自然发火明火根据上述统计分析，采用事故树分析方法对煤矿火灾事故进行全面分析研究，找出各种引起煤矿火灾事故的“可能途径”及不是煤矿火灾事故的“可能途径”，为事故原因分析和制定预防煤矿火灾事故提供科学依据。第三节 事故树的建立对调查所得煤矿火灾

19、事故原因，作出事故的事故树，见下图：第四节 事故树的化简分析1.41结构表达式根据第四节所的事故树，并由求法公式，求以上事故树的结构表达式：T =A1A2 （1）将（1）式展开：T = Al= （ x1 + x2 + x3 + x4 + x5 ）（ A3 + A4 ） （ x6 + A5 + A6 + x18 + xl9 ） （ x6 + x7 + x8 + x9 + xl0 + xl9 ） = （x1 + x2 + x3 + x4 + x5 ）（ x6 + x7 + x8 + x9 + xl0 + xl9 ）= （ x1 x6 + + x1x19 ） + （ x2x6 + + x2x19 ）

20、 + （ x3x6+ + x3x19 ）+ （ x4x6+ + x4x19 ） +（ x5x6 + + x5x19 ） （2） 1.42 求最小割集对事故树检查分析，将（1）式展开如（2）式所示，可求出其最小割集7O组，即引起煤矿火灾事故的“可能途径”有70种。每一组最小割集就是发生事故的模式，这些最小割集是：Kl = x1， x6， ， K2 = x1， x7， ， K69 = x1， x18， ， K70 = x1， x19， ， 共有70组割集。1.43 结构重要度分析为简便起见，按所求最小径集来判断基本事件的结构重要度：1）、为单元素，其结构重要度相等，且最大，即：I（） = I（）

21、= I（） 2）由最小径集求法公式可得最小径集： 在不同的最小径集中，基本事件不相交，1的阶数比2低，所以1中的基本事件的结构重要度大于2中的基本事件的结构重要度，即：I（1） = I（2） = . = I（5） I（6） = I（7） = . = I（19） 3）故得各基本事件结构重要度顺序为：I（） = I（） = I（） I（1） = I（2） = . =I（5） I（6） = I（7） .=I（19）有以上可得出：1）由分析可见，或门个数占895 ，这样大部分基本事件都能单个输出。与门个数仅占105 ，只有少数几个基本事件同时发生才有输出。因此，从或门的比例来看，煤矿火灾事故的危险性很

22、大。2）从最小割集来看，共有70个，表明煤矿火灾事故有7O种“可能途径”。说明煤矿火灾事故的可能性和危险性也是很大的。从前面求出的最小割集分析可知，任一最小割集K1中的基本事件全部发生，煤矿火灾事故就发生。如K1中，当X1（足够量的煤炭）存在，如果满足条件,即满足氧气浓度在引燃范围内，这时X6发生，即煤炭自燃达到引燃能量，两者相遇为 则必然发生火灾事故（T）发生。1.44 由事故树提出防范措施由前述可知，用最小割集表示的等效事故树中顶上事件是若干个交集的并集。即最小割集中的各个基本事件发生，则事故T一定发生。如果最小割集中的基本事件越高，事故越难发生；反之基本事件越少，事故发生就容易。由求出的

23、最小割集Ki ，每个最小割集中实质上只有两个基本事件存在，即可燃物和火源，其余的都是条件。一般井下的条件是满足的，由此可知，只要可燃物堆积到一定程度，一旦与火花相遇（满足条件, ）势必要导致火灾事故，也说明煤矿火灾事故是极易发生的，所以避免煤矿火灾事故发生的措施即在于尽一切力量杜绝井下火源。主要有以下措施：1）工人人井严禁携带烟火，严禁穿化纤衣服下井。2）放炮作业必须严格执行“一炮三检” 和“三人联锁放炮制”。3）井下电气设备坚决杜绝失爆。4）矿通风区必须每天安排专人检查采空区密闭的CO情况，发现CO浓度上升必须及时与矿调度汇报，矿有关单位必须果断采取措施进行处理。5）入井前井口把钩工必须严格坚持验身制度，杜绝火源带人井下。6）矿培训部门必须加强对员工进行煤矿火灾灾害防治技术的培训，做到防患于未然。第二章 矿井火灾及其防治第一节.矿井火灾211 矿井火灾的基本知识 1矿井火灾：凡是发生在矿井、井下或地面威胁到井下安全生产，造成损失的非控制燃烧均称为矿井火灾。如地面井口房，通风机房失火或井下胶带着火、煤炭自燃等都是非控制燃烧，均属矿井火灾。井下发生火灾，不仅会造成煤炭资源的损失、工程和设备的破坏，导致生产中断，而且更严重的是会直接威胁到矿工的生命安全。据统计，全国煤矿矿井火灾事故以死亡计算，火灾占1.5