畢業(yè)論文-基于事故樹分析理論的煤礦瓦斯爆炸事故研究

1、結(jié)課論文安全系統(tǒng)工程姓 名：學(xué) 號：年 級：學(xué)科專業(yè)：二級院系：日 期：教師評定：綜合評定成績： 任課教師簽字：基于事故樹分析理論的煤礦瓦斯爆炸事故 HYPERLINK /Thesis_Y2012195.aspx t _blank 研究摘要：國經(jīng)濟的高速發(fā)展拉動了能源工業(yè)的迅速發(fā)展，2005年，中國能源生產(chǎn)總量和消費總量均比上年有很大增長，居于世界第二位。但在高速增長的背后，能源工業(yè)存在著諸多問題，能源已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，中國煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)事故頻發(fā)，百萬噸死亡率居高不下，嚴(yán)重地影響了煤炭企業(yè)的健康發(fā)展。導(dǎo)致煤礦事故頻發(fā)的原因，既包括煤層條件復(fù)雜等自然因素，也包括超負(fù)荷率高、安全生產(chǎn)投

2、入不足、員工素質(zhì)較低、安全監(jiān)控管理弱化、安全生產(chǎn)績效管理滯后以及事故警示作用淡化等社會經(jīng)濟因素。影響因素的回歸分析表明，影響中國煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)最重要的因素是煤炭條件、安全生產(chǎn)投入、超負(fù)荷生產(chǎn)率和從業(yè)人員素質(zhì)。因此，煤炭企業(yè)和相關(guān)管理部門應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施，提升煤礦安全生產(chǎn)水平。 在煤炭開采過程中，瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、中毒、窒息礦井火災(zāi)、透水、頂板冒落等多種災(zāi)害事故時有發(fā)生。在這些事故中尤以瓦斯爆炸造成的損失最大，從每年的事故統(tǒng)計中來看，煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數(shù)的70%左右，為此，瓦斯稱為煤礦災(zāi)害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，

3、制訂防治對策，顯得特別重要。關(guān)鍵詞：條件 原因 預(yù)防瓦斯爆炸的條件：瓦斯爆炸的基本條件 瓦斯爆炸的發(fā)生必須具備三個基本條件，一是瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi)，一般為516；二是有足夠能量的點火源；三是混合氣體中的氧氣濃度不低于12。三個條件缺少其中任何一個均不能發(fā)生瓦斯爆炸。1瓦斯?jié)舛瘸奘切纬赏咚贡ㄊ鹿实母础Ｒ鹜咚贡ǖ耐咚節(jié)舛仁怯蟹秶?，凡是濃度低于爆炸下限或高于爆炸上限的瓦斯混合物與點火源接觸時都不會引起火焰自行傳播。瓦斯?jié)舛鹊陀诒ㄏ孪迺r，由于過量的空氣作為惰性介質(zhì)參與燃燒反應(yīng)，消耗一部分反應(yīng)熱，起到了冷卻作用，阻礙火焰自行傳播；相反瓦斯?jié)舛雀哂诒ㄉ舷迺r，由于可燃物過剩，即空氣中氧氣量

4、不足，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)不完全，反應(yīng)放出的熱量小于損耗的熱量，因而阻礙了火焰的蔓延。2氧氣的濃度必須達到12以上,否則井下瓦斯爆炸反應(yīng)不能夠持續(xù)進行。在井下的封閉區(qū)域、采空區(qū)內(nèi)及其它裂隙處由于有氧氣消耗或沒有供氧，可能會出現(xiàn)氧濃度低于12的可能性外，其它巷道和工作面等一般氧氣濃度都會高于12。3火源是引起礦井瓦斯爆炸事故的必備條件之一。火源可以分為弱火源和強火源。一般情況下，弱火源不能形成沖擊波，不能使沉積煤塵轉(zhuǎn)變?yōu)楦∮螤顟B(tài)；相反，強火源會產(chǎn)生沖擊波，并把沉積煤塵轉(zhuǎn)變?yōu)楦∮螤顟B(tài)。要發(fā)生瓦斯爆炸其火源必須要達到足夠的能量,即溫度一般不低于650、能量一般大于0.28mJ和持續(xù)時間大于爆炸感應(yīng)期。這個條

5、件通常很容易滿足的。在煤礦開采中，對一些不可避免的火源要采取措施，使其成為不能滿足點燃瓦斯的點火源。原因分析：根據(jù)圖1,用布爾代數(shù)可以求出采煤面瓦斯爆炸的最小割集。T=x22x23A1A2=x22x23(x1+A3+A4+A5)(x2+x3+A6+A7)=x22x23(x1+x4x5x6+x7+x8+x9+x10+x11)(x2+x3+x12+x13+x14+x15+x16+x17+x18+x19+x20+x21);由上式可得最小割集84組:K1=x1,x2,x22,x23;K2=x1,x3,x22,x23;K12=x1,x21,x22,x23;K13=x2,x4,x5,x6,x22,x23;

6、K14=x3,x4,x5,x6,x22,x23;K24=x4,x5,x6,x21,x22,x23;K25=x2,x7,x22,x23;K26=x3,x7,x22,x23;K36=x11,x21,x22,x23;K73=x11,x2,x22,x23;K74=x11,x3,x22,x23;K84=x11,x21,x22,x23瓦斯爆炸事故樹中,任何1組最小割集的基本事件同時發(fā)生,頂上事件就必然發(fā)生,說明頂上事件發(fā)生的途徑有84個。較多,表明礦井采煤面瓦斯爆炸有84種可能途徑,充分說明該事件的可能性與危險性很大。其中任一最小割集Ki中的全部基本事件發(fā)生,則會引起采煤面瓦斯爆炸。K1324中所含基本事

7、件最多(6個,其余均為4個),同時發(fā)生的機率較小,應(yīng)視為防止和控制瓦斯爆炸的首選途徑。(2)由結(jié)構(gòu)重要度分析結(jié)果知,基本事件x22、x23結(jié)構(gòu)重要度最大,其重要性在系統(tǒng)中占首位,其次是x1、x7、x8、x10、x11。所以,應(yīng)選擇控制瓦斯?jié)舛?、消除瓦斯環(huán)境中的火源,作為預(yù)防瓦斯爆炸的主要措施。(3)綜合其他分析可以得到,為確保煤礦安全生產(chǎn),除將瓦斯?jié)舛瓤刂圃谄浔ǚ秶?5%16%)內(nèi),杜絕一切火源是最重要的。同時還要加強瓦斯檢查力度,嚴(yán)防瓦斯聚集。煤礦采煤面瓦斯爆炸是一個危險性較大的系統(tǒng),為了便于分析,本文作了適當(dāng)?shù)暮喕?但并不影響本文的結(jié)論。根據(jù)多年對煤礦瓦斯爆炸事故統(tǒng)計分析，可以發(fā)現(xiàn)有如下

8、一些特點：1瓦斯爆炸多為大事故；2事故地點多發(fā)生在采煤與掘進工作面；3瓦斯爆炸造成的破壞波及范圍大；4多為火花引爆；5高瓦斯礦井、低瓦斯礦井均有發(fā)生；6瓦斯爆炸多發(fā)生在鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦；7基建、技改礦井和轉(zhuǎn)制礦井瓦斯爆炸事故多發(fā)。煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故與許多因素有關(guān)，但總的來說，主要與自然因素、安全技術(shù)手段、安全裝備水平、安全意識和管理水平等有關(guān)，發(fā)生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所導(dǎo)致的，我國煤礦井下開采條件普遍較差，據(jù)統(tǒng)計，2000年全國國有重點煤礦共有580處礦井進行了瓦斯等級鑒定，其中高瓦斯礦井160處，低瓦斯礦井298處，煤與瓦斯突出礦井122處；有自然發(fā)火礦井372處，占64%，有煤塵爆

9、炸危險礦井427處，占73.6%。煤礦井下造成瓦斯積聚的原因很多，但主要有通風(fēng)系統(tǒng)不合理和局部通風(fēng)管理不善是瓦斯積聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通風(fēng)系統(tǒng)不合理，存在風(fēng)流短路、多次串聯(lián)和循環(huán)風(fēng)，造成供風(fēng)地點風(fēng)量不足，而引起瓦斯積聚；有9起主要是因局部通風(fēng)機安裝位置不當(dāng)、風(fēng)筒未延伸到供風(fēng)點或脫落引起供風(fēng)點有效風(fēng)量不足，而造成瓦斯積聚；有2起事故主要是因停電停風(fēng)而引起瓦斯積聚；有1起是盲巷積聚的瓦斯被引爆。煤礦井下引爆瓦斯的火源有：爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等。但放炮和電器設(shè)備產(chǎn)生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。許多事故分析發(fā)現(xiàn)，違章操

10、作或管理不當(dāng)而造成了一些本可避免的事故，但未引起重視，最終釀成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和職工的安全意識對于煤礦的長期安全生產(chǎn)非常重要。一些煤礦企業(yè)由于采煤方法落后，引起礦井采掘布置不合理，通風(fēng)系統(tǒng)不完善，此外，作業(yè)規(guī)程編制不符合實際，針對性不強，給安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重隱患。斯爆炸事故的防治可分為預(yù)防爆炸和抑制爆炸。預(yù)防爆炸主要有：優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)及通風(fēng)系統(tǒng)，防治瓦斯積聚，進行瓦斯抽放，加強瓦斯?jié)舛群突鹪幢O(jiān)測，防止點火源的出現(xiàn)等；抑制爆炸主要采用隔爆抑爆裝置將瓦斯爆炸限制在一定范圍內(nèi)，從而減少人員傷亡和災(zāi)害事故所造成的損失。預(yù)防措施：1 我國國有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占總礦井?dāng)?shù)的46%。瓦斯

11、抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同時也是開發(fā)利用瓦斯能源、保護大氣環(huán)境的重要手段。如皖北煤電集團公司祁東煤礦利用抽放瓦斯進行發(fā)電取得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。2為提高瓦斯抽放率，目前主要需解決長鉆孔定向鉆進技術(shù)，包括測斜、糾偏技術(shù)；提高單一低透氣性煤層的抽放率；研制鉆進能力更強的鉆機具；完善和提高擴孔技術(shù)、排渣技術(shù)、造穴技術(shù)和封孔技術(shù)；開發(fā)新的瓦斯抽放技術(shù)及設(shè)備。3對煤礦井下的爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等火源都有一些相應(yīng)的防治措施，除炸藥安全性檢驗、電器防爆檢驗、摩擦火花檢驗外、還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現(xiàn)，如放炮時檢測瓦斯?jié)舛?，采用風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施。另外加強明火的管理，嚴(yán)格動火制度，消除引爆瓦斯的火源。4礦井隔爆抑爆裝置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，當(dāng)瓦斯爆炸發(fā)生后，依靠預(yù)先設(shè)置的裝置可以阻止爆炸的傳播，限制火焰的傳播范圍，主要有被動式隔爆