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礦井煤塵爆炸的事故樹分析

文檔作者：王文才馮緯王錄蘋朱昱晨文檔來源：內蒙古科技大學礦業工程學院		點擊數：	更新時間： 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分析
王文才，馮 緯，王錄蘋，朱昱晨
(內蒙古科技大學礦業工程學院，內蒙古包頭014010)
摘要：應用事故樹的原理，以山西某礦的具體條件為背景，對引發井下煤塵爆炸事故的各種因素進行了
分析，并提出了相應的預防措施，對實現礦井的安全高效生產具有重要的現實意義。
關鍵詞：煤塵爆炸；事故樹分析；預防措施
中圖分類號：TD714．5 文獻標識碼：A 文章編號：1005—2798(2013)01—0001—04
Fault Tree Analysis on Smut Blasting in Coal M ine
W ANG W en-cai，FENG 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。一旦發生煤塵爆炸事故，煤塵爆炸過程中會
產生高溫高壓的沖擊波，能將巷道中的落塵揚起，甚
至可以使煤體破碎形成新的煤塵，導致連續爆炸；同
時，將會產生大量的有毒氣體，這不僅會造成重大的
經濟損失，而且會導致嚴重的人員傷亡。因此，預防
煤塵爆炸已經成為我國煤礦安全工作的主要任務之
一
，文章以山西某礦地質條件和生產技術為依據，以
煤塵爆炸事故為分析對象，利用事故樹分析法對其
進行了定量分析和評價，并據此提出相應的預防措
施
1 事故樹分析法的原理
事故樹分析法是從一個可能的事故開始，一層
一層逐步尋找引起事故發生的觸發事件、直接原因
和問接原因，并分析種種事故之間的相互邏輯關系，
是一種演繹分析方法? 。
事故樹遵循邏輯分析原則，也就是從結果分析
原因的原則，其相關事件(節點)之間用邏輯門連
接，據此構造出事故樹圖；然后列出事故樹的布爾代
數表達式，求出最小割集或最小徑集，確定出各基本
事件的結構重要度，并進行結果分析 。
2 煤塵爆炸的事故樹分析
2．1 礦井概況
山西某煤礦礦井實際生產能力為84萬t／a，主
采煤層為4號煤層，頂板巖性以泥巖、砂質泥巖為
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
炸危險陛，煤層自燃傾向等級為Ⅱ級，屬自燃煤層。
該礦現有1個采煤工作面，2個掘進工作面；采煤工
作面采用綜合機械化開采，錨網索支護；掘進工作面
掘進初期采用炮掘工藝，中后期采用綜掘工藝，通風
方式為獨立通風方式，掘進工作面所需風量由局部
扇風機壓人式供給。礦井現有KJ90NB安全監控系
統和l(J251A型人員定位系統。
2．2 煤塵事故產生地點分析
①采煤工作面。采煤工作面是連續產塵強度較
收稿日期：2012—10-09
基金項目：包頭市重大科技發展項目(2011Z2003)
作者簡介：王文才(1963一)，男，內蒙古伊金霍洛旗人，博士，教授，博士研究生導師，從事安全工程及礦業技術經濟的教
學與研究。
王文才等：礦井煤塵爆炸的事故樹分析
大的作業場所，其采煤機作業是最主要的產塵源，特
別是割煤工序的粉塵產生量占整個采煤工作面產塵
量的70％ ～80％。② 掘進工作面。掘進工作面工
序多，產塵量大，塵源分散度高。采用綜合掘進機掘
進時，整個工作期間粉塵產生量很大，其粉塵主要產
生于切割和裝載工序。③運輸、轉載系統。在運輸、
第22卷第1期
轉載過程中，松散破碎的煤休由于機械翻動、顛簸、
震動和風流吹散，會造成大量的煤塵飛揚。
2．3 煤塵爆炸事故樹的構建
針對煤塵爆炸事故可能發生的地點，按照煤塵
爆炸的基本條件，繪制的煤塵爆炸事故樹見圖l，圖
中事故樹的基本因素代碼如表1所示。
3 事故樹分析
圖1 煤塵爆炸事故樹
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偶性，
把原來事故樹的與門換成或門，或門換成與門，各類
事件發生換成不發生，再利用布爾代數法求解成功樹
的最小割集，再轉換為事故樹的最小徑集。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的6個最小徑集為：
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分析 第22卷第1期
表1 煤塵爆炸事故樹的基本因素代碼
符號 舍義 符號 含義
T 煤塵爆炸事故 Bl 飄浮煤塵聚集并達到爆炸下限
B2 引爆火源 cl 工作面存在產生大量煤塵的因素
C 降塵失效 C3 明火
c 爆破火焰 c5 電火花
D- 采運過程存在產生大量煤塵的因素 D2 掘進工作面存在產生大量煤塵的因素
D3 降塵措施失效 D4 煤塵榆測不合規范
D5 爆破材料不合要求 D6 爆破j二藝不合要求
D 電氣設備故障 E1 綜采過程防塵不力
E2 煤體干燥 E3 炮掘過程存在產生大量煤塵的因素
E 機掘過程存在產生大量煤塵的因素 E5 通風不良
E6 噴霧裝置失效 E7 其他降塵措施不力
F 機采過程存在大量煤塵的因素 F 裝載運輸過程存在大量煤塵的因素
F3 煤塵注水效果差 F4 掘進機工作參數不合理
F5 未開動裝置 F6 無噴霧裝置
F7 巷道幫頂積塵 G J 工人未開動裝置
Gz 管理不完善 G3 裝后被偷損
xl 采煤機未設防塵罩 x2 采煤機無內外噴霧裝置
x 采煤機內外噴霧裝置失效 x 采煤機牽引速度不當
x5 采煤機截齒選擇不當 x6 采煤機截齒排列不當
x7 采煤機截齒速度不當 xs 采煤機截割深度不當
x9 采煤機無除塵器 Xlo 沒使用采煤機除塵器
xll 采煤機除塵器故障 x12 噴霧裝置失效
xl3 無其他降塵措施 X14 無設計安裝噴霧裝置
xts 注水方式選擇不當 xl6 注水時間不當
xl7 注水壓力不夠 xl8 注水量不夠
xI9 沒封注水孔 x20 封孔質量不合要求
x2l 炮孔密度不當 x22 注水速度不當
x23 炮孔深度不當 x24 未進行煤塵注水
x25 未進行采空區灌水 Xz 采空區灌水預濕效果差
x27 裝煤時無灑水 x28 裝煤時灑水不透
x29 爆破前后無沖洗煤幫 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 爆破后無噴霧
x3s 炮眼裝藥量過大 x36 轉載點無噴霧灑水
x37 掘進機沒有防塵罩 x38 掘進機沒有其他防塵裝置
x39 掘進機噴霧裝置失效 x40 掘進機截齒選擇不當
x 1 掘進機截割速度選擇不當 x42 掘進機截齒排列不當
x 3 掘進機截割深度不夠 x“ 風量選取不合理
x45 通風方式不合理 x 無風流的凈化水霧
x47 風機選型不當 x48 風流凈化不合要求
X49 裝置技術參數不合要求 x5o 圖省事，怕麻煩
x5l 工人覺悟低 x52 怕弄濕衣服
x53 規章制度不健全 x54 獎懲不力
x55 領導不重視 xs6 無設計安裝
x57 未清除積塵 x58 積塵清除不徹底
x59 儀器失效 x6o 沒有按時檢測粉塵濃度
x6l 檢測人員弄虛作假 x62 檢測工素質差
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 x68 吸煙
x69 其它明火源 x7o 靜電火花
x7t 雷管電阻不合理 x z 同時使用不同類型雷管
x73 產品不合格 x 4 不適當使用毫秒雷管
x，s 使用非煤礦炸藥 x 6 炸藥變質或潮濕
x77 雷管質量差 x78 放糊炮
x79 放明炮 x8o 用動力線放爆破
x8 裝藥不連續 xsz 聯線方法不當
Xs3 放連珠炮 x8 起爆方法不當
xss 沒掏進炮眼內煤粉 xs 炮孔封填不合要求
x8 炮孔質量不合要求 X8s 裝藥不合要求
x89 撞擊摩擦 x9o 設備失爆
x9l 漏電 x92 高電壓擊穿絕緣體
x93 變壓器，電機開關短路 x94 電纜接線不良
x。5 電纜機械損傷 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 比較結構重要度的大小
根據最小徑集判斷結構重要度的3條原則? ，
可求得該系統中各基本事件結構重要度的順序依次
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 結果分析
根據最小徑集和結構重要度的分析，最小徑集
P 中的基本事件x 、x∞、x 、x ：對頂上事件的影
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
件的發生既有人為的不安全行為，又有技術上的缺
失。因此，預防煤塵爆炸事故的有效措施為：
1) 加強煤塵的檢測工作。控制P 中的基本
事件不發生，煤塵爆炸事故就不會發生。因此，預防
煤塵爆炸事故的最有效措施是防止煤塵檢測儀器失
效、按時檢測粉塵濃度、杜絕檢測人員弄虛作假和提
4
高檢測工的技術素質。
2) 加強礦井通風和降塵工作。控制P 中或
P 中的基本事件不發生，煤塵爆炸事故也不會發
生。因此，預防煤塵爆炸事故的有效措施是通風時
選取合理的風量、通風方式和風機，要實施凈化風流
措施，并保證能夠有效凈化風流，要有噴霧除塵裝
置，并要求在合理的技術參數下工作，要建立健全相
關的規章制度并貫徹實施，要加強管理力度、責任到
人、加大獎懲力度，要不斷提高防塵專業隊伍的素
質，同時要定期對巷幫等地點的浮塵進行清除，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。P，中基
本事件的結構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；二是采取
濕式作業，如炮采時應采取濕式打眼、使用水泡泥、
爆破前應沖洗煤壁、爆破后應噴霧灑水，綜采面要安
裝采煤機內外噴霧裝置、支架架問噴霧裝置等，裝載
運輸系統也應安裝自動噴霧和灑水裝置。
4) 采用防隔爆技術措施。礦井兩翼與井筒
相連通的主要運輸巷道和回風大巷，相鄰煤層之間
的運輸石門和回風石門，采區工作面進、回風巷等和
其他具有煤塵爆炸可能的其他巷道必須設置隔爆水
棚和巖粉棚。同時，切實加強明火管理，定時檢修電
氣設備，防止撞擊摩擦和靜電火花等引火源的發生。
5 結語
對于綜合機械化采煤的礦井，煤塵防治工作的
重中之重是加強監管，健全規章，定時對煤塵進行準
確檢測，以便采取相應措施進行降塵。同時對煤塵
爆炸的主要發生地，要選擇合理的通風方式和通風
技術參數，注重注水和濕式作業，也是有效防止煤塵
爆炸的重要技術措施之一。
參考文獻：
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國礦業大學出版社，2005．
[2] 陳守坤，李希建，孫守義．事故樹分析法在小屯礦煤與
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[責任編輯：常麗芳]

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