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煤與瓦斯突出“事故樹(shù)-層次分析法”分析

文檔作者：王如猛1 2 文檔來(lái)源： 1．山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全學(xué)院 2．山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月17日
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總第210期
doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2017．02．002
煤與瓦斯突出“事故樹(shù)一層次分析法"分析
王如猛1，2
((1．山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全學(xué)院，山東青島266590；
2．山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島266590)
摘要：煤與瓦斯突出的防治是礦井安全管理的重要內(nèi)容之一，對(duì)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行安全分析，對(duì)
煤礦的安全管理具有重要意義。采用層次分析法對(duì)煤與瓦斯突出進(jìn)行安全分析，通過(guò)事故樹(shù)找到指標(biāo)層
中各影響因素，從而提高層次分析法對(duì)事件分析的準(zhǔn)確性和有效性。分析結(jié)果表明：事故樹(shù)一層次分析
法，可定量的分析各影響因素對(duì)煤與瓦斯突出事件的影響大小，對(duì)煤與瓦斯突出防治措施的制定有一定的
指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞：事故樹(shù)；層次分析法；瓦斯突出；安全評(píng)價(jià)
中圖分類(lèi)號(hào)：TD713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005—2798(2017)02-0005-03
Coal and Gas Outburst Based on Accident Tree Analysis
and Analytic Hierarchy Process
WANG Ru．Men91’2
((1．College of Mining and Safiy Engineering，Shandong Unwe搿ity of Science and Technology，Qingdao 266590，China；
2．China Key Laboratory Breeding Base of Mine Hazard Prevention and Control of the Min蠡try of Education，
Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590，China)
Abstract：It is one of the most important contents of mine safety management for the prevention of coal and gas outburst，thus，It is of
great significance in mine safety management to analyze the risk of coal and gas outburst in coal mine．In here to adopting AHP(aria—
lytic hierarchy process)to analyze the safety of coal and gas outburst，but the fault tree analysis is introduced before analyzing the safety
of coal and gas outburst，we can find out the influencing factors in the indicator evaluation through fault tree analysis，and consequently
the accuracy and validity for event analysis are improved．The analysis results show that：the fault tree—analytic hierarchy process，
which Can do a quantitative analysis of the influence factors to coal and gas outburst events，have a certain guiding role in the prevention
of coal and gas outburst．
Keywords：fault tree；analytic hierarchy process；gas outburst；risk assessment
根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年全國(guó)煤礦因瓦斯事故死亡
266人，多起屬于煤與瓦斯突出事故。在2015年，12
月16日黑龍江鶴崗市向陽(yáng)煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，
造成19人死亡；11月17日山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)
賀西煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成5人死亡；10月9
日江西永吉煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成10人死
亡；2月28日江西樂(lè)平礦務(wù)局涌山煤礦發(fā)生煤與瓦
斯突出事故，造成4人死亡；2月12日山西陽(yáng)煤集團(tuán)
寺家莊煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故，造成3人死亡。
這些慘痛的事故均由瓦斯爆炸或煤與瓦斯突出引
起，由此可以看出，對(duì)煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)顯
得尤為重要。
目前，煤與瓦斯突出的預(yù)防和管理多為定性評(píng)
價(jià)。為了提高煤礦的安全管理能力，以及為以后的
管理工作提出針對(duì)性的管理措施，常用層次分析法
進(jìn)行分析，但其弊端在于尋找準(zhǔn)則層的影響因素時(shí)
常常會(huì)因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果而發(fā)生偏差。
為避免這種弊端，在進(jìn)行層次分析法之前，引入事故
樹(shù)，通過(guò)事故樹(shù)尋找指標(biāo)層中各種影響因素，從而提
高層次分析事件的有效性和準(zhǔn)確性。
收稿日期：2016-10-11
作者簡(jiǎn)介：王如猛(1990一)，男，山東濱州人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)榈V山災(zāi)害與防治。
5
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2017年2月王如猛：煤與瓦斯突出“事故樹(shù)一層次分析法”分析苧塹叁苧!塑
1事故樹(shù)一層次分析法的步驟
“事故樹(shù)一層次分析法”包括構(gòu)建事件的事故
樹(shù)、建立層次分析模型和構(gòu)建判斷矩陣，以及判斷矩
陣的一致性檢驗(yàn)四個(gè)步驟，具體過(guò)程如下。
1．1構(gòu)建事故樹(shù)
事故樹(shù)是一種描述事件發(fā)生結(jié)果到原因的有向
邏輯樹(shù)，主要用于分析事故的原因和評(píng)價(jià)事故的風(fēng)
險(xiǎn)，通過(guò)確定因素的權(quán)重來(lái)明確因素對(duì)事件的影響
程度，權(quán)重越大的因素表示對(duì)事件的發(fā)生起到越重
要的作用，需重點(diǎn)關(guān)注。按照事故樹(shù)的原理，對(duì)煤與
瓦斯突出事件作為頂上事件來(lái)分析其發(fā)生事故的深
層次原因。
1．2建立層次分析模型
層次分析模型由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層構(gòu)成，
各層自上而下的分成若干份，使其上層受到下層的
影響。為使事故樹(shù)和層次分析法有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，
將事故樹(shù)的基本事件轉(zhuǎn)化為層次分析的指標(biāo)層的影
響因素，然后按類(lèi)歸納確定準(zhǔn)則層的各因素，目標(biāo)層
為煤礦煤與瓦斯突出危險(xiǎn)。
1．3構(gòu)建判斷矩陣
在層次分析法中，同層影響因素兩兩比較，比較
同上層因素的重要程度要按照事前規(guī)定量化，構(gòu)建
判斷矩陣，以此為基礎(chǔ)，得出底層因素相對(duì)于目標(biāo)層
的權(quán)重。
1．4判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)
判斷矩陣的一致性是檢驗(yàn)矩陣在邏輯上是否合
理，只有通過(guò)檢驗(yàn)才能繼續(xù)進(jìn)行分析。步驟如下：①
一致性指標(biāo)c．R．的計(jì)算；②查表確定平均隨機(jī)一致
性指標(biāo)尺．，；③一致性比例的計(jì)算和判斷。當(dāng)c．尺．
<0．1時(shí)為可接受的一致性判斷矩陣；當(dāng)C．R．≥
0．1為不可接受的一致性判斷矩陣，需要對(duì)判斷矩陣
進(jìn)行修正。
2建立煤與瓦斯突出評(píng)價(jià)模型
煤與瓦斯突出評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是由多個(gè)指標(biāo)按照
一定的規(guī)律和原則組成的有機(jī)整體，指標(biāo)的選擇是
否合理、全面、客觀，直接影響到整個(gè)模型結(jié)果的正
確性和全面性。
2．1煤與瓦斯突出危險(xiǎn)因素分析
煤與瓦斯突出是一種復(fù)雜的瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，受
到自然和人為因素的影響。煤與瓦斯突出多發(fā)生在
褶皺、斷層和構(gòu)造扭轉(zhuǎn)軸等地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的附近，地
質(zhì)構(gòu)造附近應(yīng)力集中，由于地殼的不斷運(yùn)動(dòng)和采掘
工作的進(jìn)行，破壞了地質(zhì)構(gòu)造中原有的應(yīng)力平衡，從
而為事故的發(fā)生埋下隱患。
6
煤礦在開(kāi)采過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行兩個(gè)“四位一
體”的綜合防突措施，人員的安全意識(shí)和素質(zhì)不到
位，缺乏系統(tǒng)的安全培訓(xùn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，安全管理和監(jiān)
督不到位，這些都為事故的發(fā)生埋下了人為的隱患。
2．2煤與瓦斯突出安全評(píng)價(jià)體系的建立
通過(guò)查閱煤與瓦斯災(zāi)害的相關(guān)資料和實(shí)地調(diào)
查，獲得礦井的不安全因素，進(jìn)而繪制出煤與瓦斯突
出事故樹(shù)分析圖，如表1和圖1所示。
表1 煤與瓦斯突出事故樹(shù)符號(hào)及其含義
含義
瓦斯含量大
瓦斯壓力大
瓦斯涌出速度大
地質(zhì)構(gòu)造被破壞
圍巖狀況改變
軟分層厚度改變
采掘監(jiān)測(cè)設(shè)備失靈
監(jiān)測(cè)預(yù)警設(shè)備分布不合理
防瓦斯制度執(zhí)行不足
礦工自救能力不足
采掘面工作方式不當(dāng)
處理措施失當(dāng)
管理機(jī)構(gòu)及水平不足
管理制度執(zhí)行狀況不足
礦工安全意識(shí)不足
礦井人口數(shù)量和密度大
無(wú)應(yīng)急預(yù)案
安全管理監(jiān)督問(wèn)題
礦道分布不合理
礦采深度大
煤層結(jié)構(gòu)被破壞
H 1 。媒10 f，L斯‘欠?‘川__t：(付分帆
根據(jù)煤與瓦斯突出事故樹(shù)模型以及相關(guān)的文獻(xiàn)
資料，把影響煤與瓦斯突出事故的原因分為六大類(lèi)。
圍巖構(gòu)造U。，瓦斯特性％，煤層特性％，預(yù)測(cè)記錄
“，煤狀況％，安全管理能力魄。
在煤與瓦斯突出安全評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上，按照
層次分析法的的原理進(jìn)行層次結(jié)構(gòu)分析，建立以煤
與瓦斯突出安全評(píng)價(jià)為目標(biāo)層；圍巖構(gòu)造，瓦斯特
性，煤層特性，預(yù)測(cè)記錄，煤狀況，安全管理能力為六
大準(zhǔn)則層；準(zhǔn)則層以下還包括指標(biāo)層，結(jié)果見(jiàn)表2。
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萬(wàn)方數(shù)據(jù)
!竺!!苧!! 王如猛：煤與瓦斯突出“事故樹(shù)一層次分析法”分析第26卷第2期
2．3煤與瓦斯突出安全評(píng)價(jià)體系權(quán)重確定高人員的安全意識(shí)，防范于未然。
煤礦開(kāi)采深度大，地質(zhì)復(fù)雜，地形范圍大，管理
難度大。從安全系統(tǒng)原理知道安全事故的發(fā)生，是
由于人員的不安全行為和物的不安全狀態(tài)造成的。
因此，在煤礦的安全生產(chǎn)過(guò)程中要做好預(yù)防煤與瓦
斯突出的檢測(cè)和預(yù)警工作，加強(qiáng)人員的安全培訓(xùn)，提
采用判斷矩陣分析法確定煤與瓦斯突出安全評(píng)
價(jià)體系的權(quán)重。先確定每個(gè)層次的判斷矩陣，然后
根據(jù)層次分析確定判斷矩陣特征向量，得出其權(quán)重
表，結(jié)果見(jiàn)表3。
表2煤與瓦斯突出安全評(píng)價(jià)結(jié)果
表3 目標(biāo)層因素重要性判斷矩陣
根據(jù)上述判斷矩陣的數(shù)據(jù)，計(jì)算出相關(guān)影響因
素的權(quán)重值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。
3案例驗(yàn)證
以岱莊煤礦3煤層1150采區(qū)為案例驗(yàn)證該模
型的實(shí)用性。根據(jù)基本狀況和安全管理能力的現(xiàn)
狀，對(duì)其進(jìn)行煤與瓦斯突出安全評(píng)價(jià)。
煤與瓦斯突出事件的發(fā)生是多種因素共同作用
的結(jié)果，由于衡量因素的方式不同，會(huì)對(duì)因素的統(tǒng)一
度以及整個(gè)系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)造成困難。因此需要制
定一量化標(biāo)準(zhǔn)，用于最終結(jié)果的判定。在參考相關(guān)
文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，制定量化標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。
采用對(duì)安全工程的專(zhuān)家和煤礦工作人員詢(xún)問(wèn)的
方式，對(duì)煤與瓦斯突出指標(biāo)因素進(jìn)行評(píng)分，得出的評(píng)
分見(jiàn)表2，最終得出煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性為
72．726 3，危險(xiǎn)等級(jí)為較安全，不容易發(fā)生煤與瓦斯
突出。
根據(jù)表1和表2中各準(zhǔn)則的評(píng)分，分析得出以
下防治煤與瓦斯突出的措施。
表4指標(biāo)因素量化標(biāo)準(zhǔn)
1) 加強(qiáng)對(duì)煤礦制度落實(shí)的檢查力度，嚴(yán)格規(guī)
范現(xiàn)場(chǎng)防突考察管理和施工。在掘進(jìn)面安裝監(jiān)測(cè)預(yù)
警系統(tǒng)，時(shí)刻監(jiān)測(cè)瓦斯的濃度。
2) 開(kāi)展煤層地質(zhì)工作，做好瓦斯區(qū)域突出危
險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜地帶，劃分危險(xiǎn)區(qū)，有針
對(duì)性的采取瓦斯治理措施。
3)加大對(duì)煤礦的安全管理力度，增加對(duì)煤礦
監(jiān)測(cè)設(shè)備的投入，加強(qiáng)對(duì)工作人員的安全培訓(xùn)，提高
人員的安全意識(shí)。
4) 確保通風(fēng)系統(tǒng)合理，設(shè)置專(zhuān)人檢查制度，
定期檢查工作面的通風(fēng)情況，確保通風(fēng)設(shè)備可靠。
5)在開(kāi)采區(qū)實(shí)施兩個(gè)“四位一體”的綜合防
突措施，提高煤層瓦斯預(yù)抽率， (下轉(zhuǎn)第18頁(yè))
7
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2017年2月劉新蕾等：新興煤礦68號(hào)煤層瓦斯地質(zhì)圖編制與煤層氣資源評(píng)價(jià)第26卷第2期
————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一
表1 新興煤礦68煤層煤層氣資源量計(jì)算結(jié)果
劁6嗣fj弋68 1，，1★馳JZ地f豇單，乙劃分
5結(jié)語(yǔ)
統(tǒng)計(jì)分析新興煤礦68號(hào)層歷年瓦斯資料，結(jié)合
該礦地質(zhì)特征，繪制了68號(hào)煤層瓦斯地質(zhì)圖，從瓦
斯地質(zhì)圖上可以看出：
1)新興礦68號(hào)煤層絕對(duì)瓦斯涌出量、瓦斯
含量、瓦斯壓力與開(kāi)采深度均具有正相關(guān)性，即都隨
開(kāi)采深度的加深而增大。
2)瓦斯壓力0．74 MPa等值線以下(即埋深
441 m以下)為突出危險(xiǎn)區(qū)，煤與瓦斯突出點(diǎn)位于突
出區(qū)域內(nèi)，反映出當(dāng)前開(kāi)采已經(jīng)進(jìn)入突出危險(xiǎn)區(qū)域。
3)基于瓦斯地質(zhì)圖，對(duì)煤層氣資源進(jìn)行地質(zhì)
綜合評(píng)價(jià)表明，該煤層煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量規(guī)模屬于小
型，資源量豐度類(lèi)別為低，煤層氣大部分在埋深
1 000 m以?xún)?nèi)，為中部埋藏，不適合煤層氣地面開(kāi)發(fā)。
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[責(zé)任編輯：王偉瑾]
j■}盥’I；}jk—9；e蕊}省}業(yè)崔業(yè)坐誓}業(yè)重}省e越魯薯}誓}■}蕾}盥業(yè)!|j}坐啦謄：jj}業(yè)業(yè)■P坐!|I}業(yè)!j譬!§；}薯}盥j■!·9‘}業(yè)!jk坐業(yè)，：j；e!|；}!j；}
(上接第7頁(yè))降低瓦斯含量，從而起到預(yù)防煤與瓦
斯突出事件的發(fā)生。
4結(jié)語(yǔ)
把事故樹(shù)和層次分析法這兩種常用的安全評(píng)價(jià)
18
方法有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，對(duì)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性進(jìn)行
安全評(píng)價(jià)分析，量化各指標(biāo)因素對(duì)煤與瓦斯突出的
影響程度，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。
[責(zé)任編輯：王偉瑾]

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