危險源辨識課程設(shè)計含老師批注剖析

1、安徽建筑大學危險源辨識與評價課程設(shè)計20132014學年第2學期課程名稱： 危險源辨識與評價 題 目： 煤礦巷道和采掘面危險源辨識與評價根據(jù)做的具體的煤礦水災(zāi)方面的分析，細化一下題目專 業(yè)： 安全工程專業(yè) 班 級： 11安全(1)班 學 號：姓 名： 李 靜 設(shè)計時間： 2014年6月18日6月23日 指導教師： 許紅利 土木工程學院安全工程系目 錄 1.摘要3 2.煤礦中的危險源3 3.煤礦水害事故模型簡介3 4.事故樹分析概述4 5.用事故樹法確定煤礦防治水評價指標體系5 6. 工程實例 5 6.1 某煤礦六采區(qū)地質(zhì)水文條件概述5 6.2六采區(qū)突水事故樹分析77.預先危險分析法概述9 7.

2、1預先危險分析法步驟10 7.2煤礦水災(zāi)預先危害分析11 8.煤礦水災(zāi)安全評價11 9.總結(jié)12 參考文獻 1.摘要隨著我國煤礦企業(yè)向大型化和設(shè)備現(xiàn)代化的飛速發(fā)展,從政府部門對煤礦企業(yè)災(zāi)害的宏觀控制與煤礦企業(yè)自身對事故預防兩方面考慮,開發(fā)重大危險源控制系統(tǒng)已成為煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的當務(wù)之急。重大危險源辨識和評價技術(shù)是預防重大事故發(fā)生的重要手段,也是重大危險源控制和管理的前提。本文根據(jù)安全系統(tǒng)工程中事故樹原理，利用事故樹分析手段，對煤礦水災(zāi)事故資料進行了邏輯分析，從中找出煤礦水災(zāi)事故的最小削集、最小徑集，并對其結(jié)構(gòu)重要度進行了分析，以便掌握煤礦水災(zāi)事故的原因、規(guī)律，為防范煤礦水災(zāi)事故提供了科學依據(jù)

3、，同時提出了有效的安全防范措施。2. 煤礦中的危險源在煤礦重大事故中，導致人員和財產(chǎn)重大損失的根源，既有井下采掘系統(tǒng)內(nèi)危險物質(zhì)與能量，例如: ：瓦斯、自燃的煤、爆炸性的煤塵，也有采掘系統(tǒng)外的失控的能量和物質(zhì)等，例如: ：大面積冒頂事故中具有很大勢能的巖石、透水事故中有很大壓力的地下水或地表水、瓦斯突出事故中在地應(yīng)力與瓦斯壓力作用下突出的煤、瓦斯及巖石等。從三類危險源的角度分析掘進工作面可能發(fā)生的事故，有頂板事故，瓦斯爆炸事故，煤與瓦斯突出，透水事故和職業(yè)病。3.煤礦水害事故模型簡介依據(jù)事故致因理論，煤礦危險源可分為四類：第一類是由于突水水源積聚引起的固有突水危險源；第二類是各類突水通道的形成；

4、第三類是生產(chǎn)過程中技術(shù)、管理和操作漏洞、失誤等“不安全行為”；第四類是人為危險因素，即應(yīng)急措施的失誤與不利。前兩類危險源構(gòu)成礦井水能量意外釋放的物質(zhì)條件，使礦井處于“不安全狀態(tài)”。第三類危險源則是導致非正常涌水量增加的人為誘發(fā)因素，再加之第四類危險源，最終惡化成突水事故。上述煤礦水害的發(fā)生過程可用煤礦突水事故概念模型來表示，如圖1所示。圖1煤礦水事故概念模型4.事故樹分析概述事故樹分析(Fault Tree Analysis, FTA)是以一種不希望發(fā)生的事件為最后狀態(tài)(頂上事件)，然后使用系統(tǒng)分析的方法尋找造成這一狀態(tài)的一系列原因(基本事件)，將這些原因由上至下依照邏輯關(guān)系繪制成樹狀圖。事故

5、樹可以對事故做定性分析也可以做定量分析。定量分析必須知道基本事件的概率，但在實際中得到基本事件的概率非常困難，所以煤礦事故樹分析以定性分析為主。定性分析包括最小割集、最小徑集、結(jié)構(gòu)重要度3個方面。針對煤礦水災(zāi)事故，馮治斌較早應(yīng)用事故樹分析礦井突水事故并通過查閱礦井水災(zāi)資料提出13個突水事故基本事件；陳文學等通過計算機編程，開發(fā)了事故樹分析系統(tǒng)，對老空區(qū)積水透水事故進行事故樹分析，并根據(jù)分析結(jié)果，提出了該類透水事故的預防方案；王長申等基于事故致因理論建立煤礦突水事故模型，并提出基于事故樹方法的煤礦突水危險性專項評價方法。諸多學者研究表明，事故樹分析法可用于指導煤礦突水事故預防，但缺乏對煤礦防治水

6、系統(tǒng)的專項安全評價研究。5.用事故樹法確定煤礦防治水評價指標體系和專項安全檢查表為克服傳統(tǒng)安全檢查表專家打分將不同事件同等對待的缺點，選用基本事件的結(jié)構(gòu)重要度為基本數(shù)據(jù)，對每一評價指標體系內(nèi)的基本事件的結(jié)構(gòu)重要度加和，結(jié)果可以作為該安全評價指標的權(quán)重值。依此構(gòu)建含有權(quán)重值的專項安全檢查表。針對不同礦區(qū)實際情況構(gòu)建不同的事故樹，則權(quán)重計算結(jié)果與專項安全檢查表內(nèi)容也不同。因此，該方法可對不同礦區(qū)不同水害類型的防治水系統(tǒng)做專項安全檢查評價。6. 工程實例6.1 某煤礦六采區(qū)地質(zhì)水文條件概述某煤礦位于山東省濟寧市轄區(qū)，六采區(qū)位于井田的西南部。本區(qū)地層由老到新有：奧陶系(O)、石炭系(C)、二疊系(P)

7、、侏羅系(J)、第四系(Q)。采區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造以褶曲為主，斷層較發(fā)育。巖溶陷落柱等不發(fā)育。 六采區(qū)開采對象為煤田淺部的二疊系山西組3煤，開采方法為綜采，放頂煤時，煤層上覆含水層成為安全開采的主要威脅。根據(jù)礦井勘查報告、礦井水文地質(zhì)資料認為該采區(qū)開采3煤時，主要充水含水層為第四系下組砂層、侏羅系上統(tǒng)砂巖(以下簡稱紅層)、煤頂板(部)砂巖。其中第四系不整合于侏羅系上統(tǒng)和二疊系之上,厚度在 110227 m，平均 170 m。按巖性、顏色、含水性劃分為上、中、下3組。上、下組為含水層組，中組為隔水層組。中組平均厚度為58.14 m，區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育，隔水性能良好。下組平均厚度 52 m，巖性主要為中砂、砂

8、礫層，中間夾有薄層粘土層。第四系下組又進一步分為上、下2段，下段簡稱為底含。底含單位涌水量0.521.143 L/(s*.m)，滲透系數(shù) 3.897.10 m/d，為孔隙承壓水，富水性中等。采區(qū)內(nèi) 3 煤頂板至第四系底界距離80171.19 m，平均136.16 m。紅層厚084.01 m，平均厚51.68 m。單位涌水量為0.001 93 L/(s*m)，滲透系數(shù) 0.037 m/d。從抽水資料看，含水較弱，補排條件不良。但采動作用下，易迅速產(chǎn)生豎向的采動裂隙，巖層的導水性明顯增強，局部富水區(qū)往往造成回采工作面來水突然，水勢猛、峰值大、危害嚴重的后果。3煤頂板(部)砂巖厚度平均為12 m，以

9、中細砂巖為主，富水性中等，是3 煤開采的直接充水含水層。 6.2六采區(qū)突水事故樹分析 應(yīng)用煤礦突水事故樹基本模型，再綜合該礦采礦、地質(zhì)、水文等實際情況。建立該礦六采區(qū)突水事故樹，見圖2。在圖2中，以該礦六采區(qū)突水為頂上事件(T)。突水事故是由非正常涌水量(M1)，超過排水能力(M2)，預防及應(yīng)急反應(yīng)失效(M3)同時發(fā)生的結(jié)果，屬于邏輯“與門”的關(guān)系，此作為事故樹的第一層。在第二層中，非正常涌水量(M1)是由松散層突水(M4)、紅層突水(M5)、煤頂板砂巖突(M6)、老空水突水(M7)、地表水或洪水潰入(M8)引起的，為邏輯“或門”關(guān)系；超過排水能力(M2)是由于突水量同時超過該煤礦的設(shè)備排水能

10、力(M9)與水倉能力(M10)的結(jié)果，為邏輯“與門”關(guān)系；預防與應(yīng)急失效(M3)包括技術(shù)問題(M11)與管理不善(M12)，為邏輯“或門”關(guān)系；在第三層，松散層富水(X1)和防水煤柱問題(M13)是引起松散層水突水的原因，為“與門”。防水煤柱問題包括留設(shè)不合理(X2)和采動破壞(X3)，兩者是“或門”關(guān)系。紅層突水(M5)是紅層富水(X4)與裂隙導水(M14)共同作用的結(jié)果，兩者為“與門”關(guān)系。裂隙導水(M14)包括采動破壞(X3)裂隙和斷裂導水(X5)，兩者為“或門”關(guān)系。煤頂?shù)装迳皫r含水層富水(X6)和裂隙導水(M15)是引起3煤頂板砂巖含水層突水的原因，為“與門”。裂隙導水包括采動破壞(

11、X3)裂隙和背斜向斜軸部裂隙富水導水(X7)，兩者是“或門”關(guān)系。老空區(qū)富水(X8)和井巷打通水體(M16)是引起老空突水的原因，為“與門”。井巷打通水體(M16)包括探放水失誤(X9)和違章施工(X10)，兩者是“或門”關(guān)系。事故樹其余分析依此類推。 圖2某煤礦六采區(qū)突水事故樹利用布爾代數(shù)的方法求解六采區(qū)突水事故樹模型的最小割集，方程為：T=M1M2M3=M4+M5+M6+M7+M8M9M10M11+M12 (1)式中 T，M 分別為頂上事件和中間事件。式(1)經(jīng)過化簡計算得到結(jié)果如下：X5 X16 X21X4 X17；X7 X16 X21 X6 X17；X10 X16 X21 X8X17X

12、3 X15 X21 X18；X3 X16 X21 X18；X3X13 X21 X18總共 116 個最小割集。每個最小割集代表煤礦的一種突水模式或基本事件組合。編程計算各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度如下： I(1)=0.004 5； I(2)=0.013 6； I(3)=0.087 5； I(4)=0.018 2； I(5)=0.013 6； I(6)=0.018 2； I(7)=0.013 6； I(8)=0. 05 9 1； I(9)=0.059 1； I(10)=0.013 6；I(11)=0.017 0； I(12)=0.0170； I(13)=0.079 5；I(14)=0.020 5； I

13、(15)=0.0205； I(16)=0.101 1；I(17)=0.040 9； I(18)=0.1807； I(19)=0.010 2；I(20)=0.018 2；I(21)=0.096 6； I(22)=0.020 5；I(23)=0.010 2；I(24)=0.065 9。 基本事件的結(jié)構(gòu)重要度大小順序為：I(18)I(16)I(21)I(3)I(13)I(24)I(8)I(9)I(17)I(22)=I(14)=I(15)I(4)=I(6)=I(20)I(11)=I(12)I(7)=I(5)=I (10)=I(2)I(19)=I(23)I (24) (1) 由以上基本事件結(jié)構(gòu)重要度可知

14、：在非正常涌水量(M1)中，事件松散層突水(M4)是六采區(qū)主要面臨的問題。防水煤柱的留設(shè)問題是主要的誘發(fā)因素。在超過排水能力(M2)中，設(shè)備能力、水倉能力是主要問題。預防和應(yīng)急反應(yīng)失效方面(M3)中，避災(zāi)路線設(shè)計缺陷(X21)、水文地質(zhì)工作不合規(guī)程(X22)、工人缺乏防水意識(X24)結(jié)構(gòu)重要度大。7.預先危險分析法概述預先危險分析(Preliminary Hazard Analysis,縮寫 PHA)又稱初步危險分析。預先危險分析是系統(tǒng)設(shè)計期間危險分析的最初工作。也可運用它作運行系統(tǒng)的最初安全狀態(tài)檢查,是系統(tǒng)進行的第一次危險分析。通過這種分析找出系統(tǒng)中的主要危險,對這些危險要作估算，或許要求

15、安全工程師控制它們,從而達到可接受的系統(tǒng)安全狀態(tài)。最初 PHA 的目的不是為了控制危險,而是為了認識與系統(tǒng)有關(guān)的所有狀態(tài)。PHA 的另一用處是確定在系統(tǒng)安全分析的最后階段采用怎樣的故障樹。當開始進行安全評價時,為了便于應(yīng)用商業(yè)貿(mào)易研究中的這種研究成果(在系統(tǒng)研制的初期或在運行系統(tǒng)情況中都非常重要)及安全狀態(tài)的早期確定,在系統(tǒng)概念形成的初期,或在安全的運行系統(tǒng)情況下,就應(yīng)當開始危險分析工作。所得到的結(jié)果可用來建立系統(tǒng)安全要求,供編制性能和設(shè)計說明書等。另外,預先危險分析還是建立其他危險分析的基礎(chǔ),是基本的危險分析。英國 ICI 公司就是在工藝裝置的概念設(shè)計階段,或工廠選址階段,或項目發(fā)展過程的初

16、期,用這種方法來分析可能存在的危險性。在 PHA 中,分析組應(yīng)該考慮工藝特點,列出系統(tǒng)基本單元的可能性和危險狀態(tài)。這些是概念設(shè)計階段所確定的,包括:原料、中間物、催化劑、三廢、最終產(chǎn)品的危險特性及其反應(yīng)活性;裝置設(shè)備;設(shè)備布置;操作環(huán)境;操作及其操作規(guī)程;各單元之間的聯(lián)系;防火及安全設(shè)備。當識別出所有的危險情況后,列出可能的原因、后果以及可能的改正或防范措施。7.1預先危險分析法步驟(1)通過經(jīng)驗判斷、技術(shù)診斷或其他方法調(diào)查確定危險源(即危險因素存在于哪個子系統(tǒng)中),對所需分析系統(tǒng)的生產(chǎn)目的、物料、裝置及設(shè)備、工藝過程、操作條件以及周圍環(huán)境等,進行充分詳細的了解；(2) 根據(jù)過去的經(jīng)驗教訓及同

17、類行業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生的事故或災(zāi)害情況,對系統(tǒng)的影響、損壞程度,類比判斷所要分析的系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的情況,查找能夠造成系統(tǒng)故障、物質(zhì)損失和人員傷害的危險性,分析事故或災(zāi)害的可能類型；(3) 對確定的危險源分類,制成預先危險性分析表;(4) 轉(zhuǎn)化條件,即研究危險因素轉(zhuǎn)變?yōu)槲ｋU狀態(tài)的觸發(fā)條件和危險狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭鹿?或災(zāi)害)的必要條件,并進一步尋求對策措施,檢驗對策措施的有效性；(5) 進行危險性分級,排列出重點和輕、重、緩、急次序,以便處理；(6) 制定事故或災(zāi)害的預防性對策措施。 7.2煤礦水災(zāi)預先危害分析事故事故原因事故后果建議的安全措施煤礦水災(zāi)井口灌入水影響巷道通風，造成人員死亡設(shè)計精確準確的巷道斷面

18、尺寸煤倉浸煤水直接造成經(jīng)濟損失做好礦井水文地質(zhì)工作工作面突水無工人法下進，影響施工進程做好水文觀測工作8.煤礦水災(zāi)安全評價煤礦水災(zāi)基本事件可以歸納為兩個因素，即客觀因素和人為因素。要控制煤礦水災(zāi)事故的發(fā)生，就要控制基本事件的發(fā)生，即控制客觀因素和人為因素?？刂瓶陀^因素來減少煤礦水災(zāi)事故的發(fā)生可以采取以下措施：(1) 做好水文觀測工作 收集地面氣象、降水量與河流水文資料；查明地表水體的分布、水量和補給、排泄條件；通過探水鉆孔和水文地質(zhì)觀測孔、觀測各種水源的水壓、水位和水量的變化規(guī)律。分析水質(zhì)等。(2)做好礦井水文地質(zhì)工作掌握沖擊層的厚度和組成。各分層的透水、含水性；掌握斷層和裂隙的位置，破碎帶范圍及其含水和導水性能；掌握含水層與隔水層數(shù)量、位置、厚度、巖性，各含水層的涌水量、水壓、滲透性等。調(diào)查老窯和現(xiàn)采小窯的開采范圍、采空區(qū)的積水及分布狀況。 (3)控制人為因素來減少煤礦水災(zāi)事故的發(fā)生可以采取以下措施：設(shè)計方面合理，包括井口設(shè)計標高、地面防洪設(shè)施、各種防水煤柱留設(shè)尺寸和設(shè)計依據(jù)、探放水鉆孔設(shè)計、預計涌水量大小、水倉設(shè)計容積、水泵排水能力、井田邊界；制定切實可行的安全措施；落實安全措施；選擇合理的設(shè)備。設(shè)施；9. 總結(jié)用煤礦水災(zāi)事故樹分析可以將引起事故的各個基本事件清楚的分析出來，使