基于事故樹分析的安全系統(tǒng)工程理論研究

基于事故樹分析的安全系統(tǒng)工程理論研究

安全系統(tǒng)理論是過去30年發(fā)展起來的一門學科理論。它以生產過程中的人、機、環(huán)境等綜合系統(tǒng)為研究對象,以消除和控制系統(tǒng)中的不安全因素為目的,運用系統(tǒng)工程的原理和方法對安全問題分析、推理、判斷,進而建立某種安全系統(tǒng)模型,進行預測、分析及評價,最終提出綜合安全防范措施,以防止事故的發(fā)生或使事故發(fā)生的概率減少到最低限度,從而使系統(tǒng)達到最佳狀態(tài)。煤炭企業(yè)勞動強度大,安全系數低,容易發(fā)生這樣或那樣的事故。在眾多的職業(yè)危害中,煤炭行業(yè)的危害尤為突出。傳統(tǒng)的煤礦安全管理,主要靠一些有工作經驗的一線人員,憑經驗和采取直感的方式進行安全預測和評價。但是實踐證明:傳統(tǒng)安全方法確實存在著很多的主觀因素。由于缺乏事前的系統(tǒng)安全評價,忽略了從規(guī)劃、設計階段就開始抓安全的工作,是一種“問題出發(fā)型”的安全管理模式。與傳統(tǒng)的安全管理模式相比,安全系統(tǒng)工程理論在處理這類問題時具有很多的優(yōu)越性:通過分析可以了解到系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)、危險性以及可能導致事故的條件。經過定量分析可以預測事故發(fā)生的概率;通過定性分析可以找到事故發(fā)生的真正原因;通過評價和利用優(yōu)化技術可以找出各個子系統(tǒng)間達到最佳配合的最適當方法,從而可以取得事半功倍的效果。因此,在煤炭企業(yè)中大力普及和推廣安全系統(tǒng)工程理論具有重要的現實意義。一、事故樹的應用在煤炭行業(yè),尤其是在煤礦的地下開采中,由于資源賦存條件的復雜性,地質構造以及作業(yè)條件的千變萬化,一旦發(fā)生重特大傷亡事故,查清真正的原因和找出行之有效的防范措施十分困難。因此,搞清事故發(fā)生的機理,防止重特大傷亡事故的發(fā)生,就成了煤炭企業(yè)和管理部門的重要課題。要搞清事故發(fā)生的機理,必須對事故進行全面具體的分析,弄清各種原因及其地位,方能科學地指出事故的因果關系,準確地找出各個因素之間的內在聯系。安全系統(tǒng)理論在這方面就可以發(fā)揮它的優(yōu)勢:例如在某井下火災中,人員跑入避難地點的時候引起“避難地點的空氣不足”,進而導致事故的出現。運用安全系統(tǒng)工程理論事故樹分析法中的組合優(yōu)先與門邏輯關系并等效如下:對于事故等效圖,運用布爾代數原理可得出:T=E1E2+E1E3+E2E3式中:T——為頂上事件即人們所不期望發(fā)生的事件,也是我們所要分析的對象事件。該例中具體指的是“避難地點空氣不足”事件;E1——無壓氣供應;E2——避難地點空間太小;E3——避難地點密閉不良。然而煤礦事故發(fā)生時,幾種條件之間往往存在著種種內在聯系。如上圖所示:造成事故發(fā)生的條件就是E1,E2,E3中的任意兩個組合。避免事故發(fā)生只需要控制上述兩個因素即可。它還指出頂上事件發(fā)生的可能只有三種組合即E1E2、E1E3、E2E3。這就為管理操作人員的管理工作提供了較為準確的理論依據。二、基本事件的概率重要度計算在眾多的事故調查中,只有定性分析是不夠的,一般都要求提出客觀、準確、科學的數據;在安全管理生產中常常需要根據具體的數據來計算消除不安全因素的投入。只有準確無誤的數據才能使事故調查做到客觀與公正;才能使安全生產以至整個生產過程中的各項預算較為準確可靠。在獲取這些數據時從可操作性和現實的角度來說,基本事件概率重要度系數和基本事件臨界重要度系數最為常用。基本事件概率重要度系數具體指的是某一基本事件發(fā)生的概率變化時,給頂上事件發(fā)生的概率以多大的影響。通過對基本事件概率重要度的分析,就可以知道在各基本事件中,哪個基本事件的概率變化對該事件發(fā)生的概率變化影響最大,從而為管理操作人員采取有效措施減少頂上事件發(fā)生的概率提供了方便。設基本事件E1,E2,E3在一次事故中發(fā)生的概率分別為:q1=0.08q2=0.05q3=0.09式中:q——基本事件在一次事故中發(fā)生的概率。由于圖中事故樹中的最小割集可以表示為:{E1,E2};{E1,E3};{E2,E3}故可以求出各基本事件的概率重要度系數。這里用Ip(i)來表示第i個基本事件的概率重要度系數。利用最小割集求頂上事件T發(fā)生的概率:QT=q1q2+q1q3+q2q3=0.0157將QT函數分別對自變量q1、q2、q3求一次偏導得到E1、E2、E3的概率重要度系數Ip(i)分別為Ip(1)=?QT?q1=q2+q3=0.14Ιp(1)=?QΤ?q1=q2+q3=0.14Ip(2)=?QT?q2=q1+q3=0.17Ιp(2)=?QΤ?q2=q1+q3=0.17Ip(3)=?QT?q3=q1+q2=0.13Ιp(3)=?QΤ?q3=q1+q2=0.13這樣就可以按照概率重要度系數的大小來排出各個基本事件的概率重要度順序:Ip(2)>Ip(1)>Ip(3)從上面排列的順序可以看出,縮小基本事件E2的發(fā)生概率,可以較快地使頂上事件發(fā)生的概率降下來。總之,利用系統(tǒng)工程的原理來解決此類問題具有很強的直觀性和可操作性,這些數據在處理安全事故中具有很重要的實用價值。三、在識別、分析和評價系統(tǒng)中使用危險的方面設計不同的工藝設備安全系統(tǒng)工程理論運用到煤礦的安全生產管理中,具有很好的安全評價性。對所存在的問題進行預先危險性分析可以防止采用一些不安全的技術路線,以及使用危險性物質及危險性的工藝設備等。在識別、分析和評價系統(tǒng)中的危險性時,系統(tǒng)工程理論既全面而又不繁瑣,既科學而又便于操作。針對礦山主要的危險如涌水、冒頂、瓦斯爆炸、火災等常用的是礦山工程安全評價法。該評價法的理論依據主要來源就是安全系統(tǒng)工程理論技術。它不同的評價對象具有不同的評價函數,根據具體的客觀情況來確定評價函數中評價因子的數值,然后計算評價函數的函數值,最后根據函數值的大小和危險分級來制定預防措施。1.評估礦山工程風險的函數2.評估因子的值3.企業(yè)全狀況評價工作的重要性按照以上評價辦法就可以在煤礦生產管理中根據不同的客觀環(huán)境條件來評價生產管理中的安全狀況等級。根據安全狀況等級可以得出系統(tǒng)或某個子系統(tǒng)的安全