危險(xiǎn)源辨識(shí)課程設(shè)計(jì)含老師批注

安徽建筑大學(xué)《危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)價(jià)》課程設(shè)計(jì)2013~2014學(xué)年第2學(xué)期課程名稱：危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)價(jià)題目：煤礦巷道和采掘面危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)價(jià)專業(yè)：安全工程專業(yè)班級(jí)：11安全(1)班學(xué)號(hào)：11201040121姓名：李靜設(shè)計(jì)時(shí)間：2014年6月指導(dǎo)教師：許紅利土木工程學(xué)院安全工程系TOC\o"1-5"\h\z.摘要,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，3.煤礦中的危險(xiǎn)源,,,,,,,,,,,,,,,3.煤礦水害事故模型簡(jiǎn)介,,,,,,,,,,,,3.事故樹(shù)分析概述,,,,,,,,,,,,,,,4.用事故樹(shù)法確定煤礦防治水評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,,,,5.工程實(shí)例，,,,,,,,,,,,,,,,，5某煤礦六采區(qū)地質(zhì)水文條件概述，,,,，5六采區(qū)突水事故樹(shù)分析，,,,,,,,，7.預(yù)先危險(xiǎn)分析法概述，,,,,,,,,,,,，9預(yù)先危險(xiǎn)分析法步驟,,,,,,,,,,10煤礦水災(zāi)預(yù)先危害分析，,,,,,,,，11.煤礦水災(zāi)安全評(píng)價(jià),,,,,,,,,,,,,,11.總結(jié)，,,,,,,,,,,,,,,,,,,，12參考文獻(xiàn).摘要隨著我國(guó)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(duì)煤礦企業(yè)災(zāi)害的宏觀控制與煤礦企業(yè)自身對(duì)事故預(yù)防兩方面考慮，開(kāi)發(fā)重大危險(xiǎn)源控制系統(tǒng)已成為煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的當(dāng)務(wù)之急。重大危險(xiǎn)源辨識(shí)和評(píng)價(jià)技術(shù)是預(yù)防重大事故發(fā)生的重要手段，也是重大危險(xiǎn)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(shù)原理，利用事故樹(shù)分析手段，對(duì)煤礦水災(zāi)事故資料進(jìn)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(duì)其結(jié)構(gòu)重要度進(jìn)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(xué)依據(jù)，同時(shí)提出了有效的安全防范措施。.煤礦中的危險(xiǎn)源在煤礦重大事故中，導(dǎo)致人員和財(cái)產(chǎn)重大損失的根源，既有井下采掘系統(tǒng)內(nèi)危險(xiǎn)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(shì)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(xiǎn)源的角度分析掘進(jìn)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。.煤礦水害事故模型簡(jiǎn)介依據(jù)事故致因理論，煤礦危險(xiǎn)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(xiǎn)源；第二類是各類突水通道的形成；第三類是生產(chǎn)過(guò)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(xiǎn)因素，即應(yīng)急措施的失誤與不利。前兩類危險(xiǎn)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(xiǎn)源則是導(dǎo)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(xiǎn)源，最終惡化成突水事故。上述煤礦水害的發(fā)生過(guò)程可用煤礦.事故樹(shù)分析概述事故樹(shù)分析（FaultTreeAnalysis,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(shù)狀圖。事故樹(shù)可以對(duì)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(shí)際中得到基本事件的概率非常困難，所以煤礦事故樹(shù)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(gè)方面。針對(duì)煤礦水災(zāi)事故，馮治斌較早應(yīng)用事故樹(shù)分析礦井突水事故并通過(guò)查閱礦井水災(zāi)資料提出13個(gè)突水事故基本事件；陳文學(xué)等通過(guò)計(jì)算機(jī)編程，開(kāi)發(fā)了事故樹(shù)分析系統(tǒng)，對(duì)老空區(qū)積水透水事故進(jìn)行事故樹(shù)分析，并根據(jù)分析結(jié)果，提出了該類透水事故的預(yù)防方案；王長(zhǎng)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(shù)方法的煤礦突水危險(xiǎn)性專項(xiàng)評(píng)價(jià)方法。諸多學(xué)者研究表明，事故樹(shù)分析法可用于指導(dǎo)煤礦突水事故預(yù)防，但缺乏對(duì)煤礦防治水系統(tǒng)的專項(xiàng)安全評(píng)價(jià)研究。.用事故樹(shù)法確定煤礦防治水評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和專項(xiàng)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(duì)待的缺點(diǎn)，選用基本事件的結(jié)構(gòu)重要度為基本數(shù)據(jù)，對(duì)每一評(píng)價(jià)指標(biāo)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(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值。依此構(gòu)建含有權(quán)重值的專項(xiàng)安全檢查表。針對(duì)不同礦區(qū)實(shí)際情況構(gòu)建不同的事故樹(shù)，則權(quán)重計(jì)算結(jié)果與專項(xiàng)安全檢查表內(nèi)容也不同。因此，該方法可對(duì)不同礦區(qū)不同水害類型的防治水系統(tǒng)做專項(xiàng)安全檢查評(píng)價(jià)。.工程實(shí)例某煤礦六采區(qū)地質(zhì)水文條件概述某煤礦位于山東省濟(jì)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）、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(kāi)采對(duì)象為煤田淺部的二疊系山西組3煤，開(kāi)采方法為綜采，放頂煤時(shí)，煤層上覆含水層成為安全開(kāi)采的主要威脅。根據(jù)礦井勘查報(bào)告、礦井水文地質(zhì)資料認(rèn)為該采區(qū)開(kāi)采3煤時(shí)，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(jiǎn)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110~227m,平均170m。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58.14m,區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育，隔水性能良好。下組平均厚度52m,巖性主要為中砂、砂礫層，中間夾有薄層粘土層。第四系下組又進(jìn)一步分為上、下2段，下段簡(jiǎn)稱為底含。底含單位涌水量0.52?1.143L/（s.m）,滲透系數(shù)3.89?7.10m/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80~171.19m平均136.16m紅層厚0~84.01m,平均厚51.68nr單位涌水量為0.00193L/（s*m），滲透系數(shù)0.037m/d。從抽水資料看，含水較弱，補(bǔ)排條件不良。但采動(dòng)作用下，易迅速產(chǎn)生豎向的采動(dòng)裂隙，巖層的導(dǎo)水性明顯增強(qiáng)，局部富水區(qū)往往造成回采工作面來(lái)水突然，水勢(shì)猛、峰值大、危害嚴(yán)重的后果。3煤頂板（部）砂巖厚度平均為12m,以中細(xì)砂巖為主，富水性中等，是3煤開(kāi)采的直接充水含水層。六采區(qū)突水事故樹(shù)分析應(yīng)用煤礦突水事故樹(shù)基本模型，再綜合該礦采礦、地質(zhì)、水文等實(shí)際情況。建立該礦六采區(qū)突水事故樹(shù)，見(jiàn)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（Mi）,超過(guò)排水能力（M2）,預(yù)防及應(yīng)急反應(yīng)失效（M3）同時(shí)發(fā)生的結(jié)果，屬于邏輯“與門”的關(guān)系，此作為事故樹(shù)的第一層。在第二層中，非正常涌水量（Mi）是由松散層突水（M4）、紅層突水（Mb）、煤頂板砂巖突（M6）、老空水突水（M7）、地表水或洪水潰入（Mk）引起的，為邏輯“或門”關(guān)系；超過(guò)排水能力（覘）是由于突水量同時(shí)超過(guò)該煤礦的設(shè)備排水能力（M9）與水倉(cāng)能力（Mio）的結(jié)果，為邏輯“與門”關(guān)系；預(yù)防與應(yīng)急失效（M3）包括技術(shù)問(wèn)題（Mi）與管理不善（M12）,為邏輯“或門”關(guān)系；在第三層，松散層富水（Xi）和防水煤柱問(wèn)題（Mi3）是引起松散層水突水的原因，為“與門”。防水煤柱問(wèn)題包括留設(shè)不合理（X2）和采動(dòng)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(dǎo)水（Ml4）共同作用的結(jié)果，兩者為“與門”關(guān)系。裂隙導(dǎo)水（Mi4）包括采動(dòng)破壞（X3）裂隙和斷裂導(dǎo)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(dǎo)水（MM是引起3煤頂板砂巖含水層突水的原因，為“與門”。裂隙導(dǎo)水包括采動(dòng)破壞（X3）裂隙和背斜向斜軸部裂隙富水導(dǎo)水（X7）,兩者是“或門”關(guān)系。老空區(qū)富水（X8）和井巷打通水體（Mi6）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（Xi。），兩者是“或門”關(guān)系。事故樹(shù)其余分析依此類推。際布休4#1麻際布休4#1麻圖2某煤礦六采區(qū)突水事故樹(shù)利用布爾代數(shù)的方法求解六采區(qū)突水事故樹(shù)模型的最小割集，方程為:T=MiM2M3=[M4+M5+M6+M7+M8][M9M10][M11+M12]（1）式中T,M分別為頂上事件和中間事件。式（1）經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)計(jì)算得到結(jié)果如下：{X5Xi6X21X4X17};{X7Xi6X21XeX17}；{X10X16X21XsX17},{X3X15X21X18}；{X3X16X21X18}；{X3X13X21X18}總共6個(gè)最小割集。每個(gè)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(jì)算各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度如下：1（1）=0.0045;1（2）=0.0136;1（3）=0.0875;1(4)=0.0182;1(5)1(4)=0.0182;1(5)=0.0136;1（7）=0.0136;l（8）=0.0591;l（9）=0.0591;1（10）=0.0136;l（ii）=0.0170;I（i2）=0.0170;I（i3）=0.0795;l（14）=0.0205;l（15）=0.0205;l（16）=0.1011;l（17）=0.0409;l（18）=0.1807;l(19)=0.0102;l(20)=0.0182;l(21)=0.0966;l(22)=0.0205；l(23)=0.0102；l(24)=0.0659?；臼录慕Y(jié)構(gòu)重要度大小順序?yàn)椋篒(18)>I(16)>I(21)>I⑶>I(13)>I(24)>I(8)>I(9)>I(17)>I(22)=I(14)=I(15)>I⑷=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：在非正常涌水量(M”中，事件松散層突水(M4)是六采區(qū)主要面臨的問(wèn)題。防水煤柱的留設(shè)問(wèn)題是主要的誘發(fā)因素。在超過(guò)排水能力(M2)中，設(shè)備能力、水倉(cāng)能力是主要問(wèn)題。預(yù)防和應(yīng)急反應(yīng)失效方面(M3)中，避災(zāi)路線設(shè)計(jì)缺陷(X21)、水文地質(zhì)工作不合規(guī)程(X22)、工人缺乏防水意識(shí)(X24)結(jié)構(gòu)重要度大。.預(yù)先危險(xiǎn)分析法概述預(yù)先危險(xiǎn)分析(PreliminaryHazardAnalysis,縮寫PHA)又稱初步危險(xiǎn)分析。預(yù)先危險(xiǎn)分析是系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間危險(xiǎn)分析的最初工作。也可運(yùn)用它作運(yùn)行系統(tǒng)的最初安全狀態(tài)檢查，是系統(tǒng)進(jìn)行的第一次危險(xiǎn)分析。通過(guò)這種分析找出系統(tǒng)中的主要危險(xiǎn)，對(duì)這些危險(xiǎn)要作估算，或許要求安全工程師控制它們，從而達(dá)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(xiǎn)，而是為了認(rèn)識(shí)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(shù)。當(dāng)開(kāi)始進(jìn)行安全評(píng)價(jià)時(shí)，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(yùn)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(yùn)行系統(tǒng)情況下，就應(yīng)當(dāng)開(kāi)始危險(xiǎn)分析工作。所得到的結(jié)果可用來(lái)建立系統(tǒng)安全要求,供編制性能和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等。另外,預(yù)先危險(xiǎn)分析還是建立其他危險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)，是基本的危險(xiǎn)分析。英國(guó)ICI公司就是在工藝裝置的概念設(shè)計(jì)階段，或工廠選址階段，或項(xiàng)目發(fā)展過(guò)程的初期，用這種方法來(lái)分析可能存在的危險(xiǎn)性。在PHA中，分析組應(yīng)該考慮工藝特點(diǎn)，列出系統(tǒng)基本單元的可能性和危險(xiǎn)狀態(tài)。這些是概念設(shè)計(jì)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(xiǎn)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(dāng)識(shí)別出所有的危險(xiǎn)情況后，列出可能的原因、后果以及可能的改正或防范措施。預(yù)先危險(xiǎn)分析法步驟(1)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷、技術(shù)診斷或其他方法調(diào)查確定危險(xiǎn)源(即危險(xiǎn)因素存在于哪個(gè)子系統(tǒng)中)，對(duì)所需分析系統(tǒng)的生產(chǎn)目的、物料、裝置及設(shè)備、工藝過(guò)程、操作條件以及周圍環(huán)境等，進(jìn)行充分詳細(xì)的了解；(2)根據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及同類行業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生的事故或?yàn)?zāi)害情況,對(duì)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(xiǎn)性，分析事故或?yàn)?zāi)害的可能類型；(3)對(duì)確定的危險(xiǎn)源分類，制成預(yù)先危險(xiǎn)性分析表；(4)轉(zhuǎn)化條件，即研究危險(xiǎn)因素轉(zhuǎn)變?yōu)槲ｋU(xiǎn)狀態(tài)的觸發(fā)條件和危險(xiǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭鹿?或?yàn)?zāi)害)的必要條件，并進(jìn)一步尋求對(duì)策措施，檢驗(yàn)對(duì)策措施的有效性；(5)進(jìn)行危險(xiǎn)性分級(jí)，排列出重點(diǎn)和輕、重、緩、急次序，以便處理；(6)制定事故或?yàn)?zāi)害的預(yù)防性對(duì)策措施。7.2煤礦水災(zāi)預(yù)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(fēng)，造成人員死亡設(shè)計(jì)精確準(zhǔn)確的巷道斷面尺寸煤倉(cāng)浸煤水直接造成經(jīng)濟(jì)損失做好礦井水文地質(zhì)工作工作面突水無(wú)工人法下進(jìn)，影響施工進(jìn)程做好水文觀測(cè)工作.煤礦水災(zāi)安全評(píng)價(jià)煤礦水災(zāi)基本事件可以歸納為兩個(gè)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。控制客觀因素來(lái)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(cè)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(bǔ)給、排泄條件；通過(guò)探水鉆孔和水文地質(zhì)觀測(cè)孔、觀測(cè)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(dǎo)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(kāi)采范圍、采空區(qū)的積水及分布狀況。(3)控制人為因素來(lái)減少煤礦水災(zāi)事故的發(fā)生可以采取以下措施：設(shè)計(jì)方面合理，包括井口設(shè)計(jì)標(biāo)高、地面防洪設(shè)施、各種防水煤柱留設(shè)尺寸和設(shè)計(jì)依據(jù)、探放水鉆孔設(shè)計(jì)、預(yù)計(jì)涌水量大小、水倉(cāng)設(shè)計(jì)容積、水泵排水能力、井田邊界；制定切實(shí)可行的安全措施；落實(shí)安全措施；選擇合理的設(shè)備。設(shè)施；.總結(jié)用煤礦水災(zāi)事故樹(shù)分析可以將引起事故的各個(gè)基本事件清楚的