摘要 本文介紹了事故樹(shù)分析法及其特點(diǎn)，論述了事故樹(shù)分析法在分析礦井瓦斯爆炸事故中的應(yīng)用，并根據(jù)礦井瓦斯爆炸的一些典型實(shí)例進(jìn)行分析，概括出了導(dǎo)致瓦斯爆炸的基本事件，應(yīng)用事故樹(shù)分析中的最小割集和結(jié)構(gòu)重要度，對(duì)礦井掘進(jìn)工作面瓦斯爆炸事故進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，嚴(yán)格控制瓦斯?jié)舛?，杜絕一切火源，是預(yù)防礦井瓦斯爆炸的基本途徑，這對(duì)指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。 關(guān)鍵詞 事故樹(shù)：瓦斯爆炸；事故分析；應(yīng)用

1.概述

事故樹(shù)分析是美國(guó)貝爾電話研究所的沃特森(Watson)在20世紀(jì)60年代提出和發(fā)展起來(lái)的一門(mén)技術(shù)，主要用于分析事故的原因和評(píng)價(jià)事故風(fēng)險(xiǎn)，我國(guó)在20世紀(jì)80年代初引入，至今應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，并成為分析預(yù)測(cè)與預(yù)防事故的重要方法。

瓦斯災(zāi)害是煤礦五大自然災(zāi)害中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一，而瓦斯爆炸在瓦斯災(zāi)害中占很大比例，不僅造成大量人員傷亡，而且還會(huì)嚴(yán)重摧毀井巷設(shè)施，終斷生產(chǎn)，有時(shí)還會(huì)引起煤塵爆炸、礦井火災(zāi)、井巷垮塌等二次災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1990～1999年的10年間，我國(guó)煤礦共發(fā)生3人以上的死亡事故4002次，共死亡27459人，其中瓦斯事故2767次，共死亡20625人，占3人以上死亡事故總次數(shù)的69.14％，死亡人數(shù)的75.01％，給國(guó)家?guī)?lái)了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，由于煤層地質(zhì)條件復(fù)雜，安全的制約因素多，事故隱患也較多，導(dǎo)致瓦斯爆炸有許多因素，如管理因素，施工因素及技術(shù)因素等，這些因素不僅相互交叉，而且往往只能作為定性描述，不能方便地用于分析瓦斯爆炸的原因，這給具體的事故分析帶來(lái)了困難。

事故樹(shù)分析目前已成為定性和定量預(yù)測(cè)與預(yù)防事故的主要方法。通過(guò)事故樹(shù)進(jìn)行定性、定量的系統(tǒng)安全分析，就可使事故分析有條不紊地進(jìn)行，因而在復(fù)雜事故分析中概括出導(dǎo)致事故發(fā)生的基本事件，并找出安全評(píng)價(jià)的指標(biāo)，提出防范事故的措施，以保證安全生產(chǎn)順利進(jìn)行。

2.事故樹(shù)的編制

事故樹(shù)編制過(guò)程是以頂上事件開(kāi)始，逐級(jí)往下找出基本事件，每個(gè)下部事件是上部事件形成的原因，上部事件是下部事件發(fā)生的結(jié)果，因此，正確編制事故數(shù)是進(jìn)行事故樹(shù)分析的基礎(chǔ)。

根據(jù)瓦斯爆炸理論，發(fā)生瓦斯爆炸必須具備3個(gè)基本條件：一是瓦斯積聚(濃度一般5％～16％)，二是氧氣的供給(氧含量12％以上)，三是引爆火源(一般650℃～750℃以上)，三者必須同時(shí)存在缺一不可。其中供氧條件在通常條件下是自然滿足的，因而在大多數(shù)條件下只要一定濃度的瓦斯及引爆火源的同時(shí)存在，瓦斯爆炸就必然發(fā)生。

據(jù)國(guó)內(nèi)外礦井瓦斯爆炸事故統(tǒng)計(jì)資料表明，礦井內(nèi)的任何地點(diǎn)都有發(fā)生瓦斯爆炸的可能性，但90％以上的瓦斯爆炸發(fā)生在采掘工作面，其中，煤巷掘進(jìn)工作面發(fā)生的瓦斯爆炸事故的總次數(shù)要大于采煤工作面發(fā)生的瓦斯爆炸事故總次數(shù)。因此，根據(jù)我國(guó)所發(fā)生的多次掘進(jìn)工作面瓦斯爆炸事故的調(diào)查(具體見(jiàn)表1)，編制掘進(jìn)工作面瓦斯爆炸事故樹(shù)(具體見(jiàn)圖1)。

表1 礦井瓦斯事故基本事件表

基本事件

代號(hào)

基本事件

代號(hào)

基本事件

代號(hào)

瓦斯爆炸事故

T

地質(zhì)構(gòu)造

X₆

充填物不合格

X15

瓦斯積聚

A1

瓦斯突出

X₈

炸藥不合格

X17

供氧

X₂₄

冒頂

X₉

短間隔放炮

X18

引爆火源

A₂

放炮

X₇

放明炮

X19

通風(fēng)不良

A₃

電火花

A₅

放湖炮

X16

設(shè)計(jì)風(fēng)量低

X₃

電纜損壞

X10

其他明火

A7

串連通風(fēng)

X₄

漏電

X11

吸煙

X20

風(fēng)簡(jiǎn)脫節(jié)

X₅

電器失爆

X12

摩擦火花

X21

風(fēng)機(jī)故障

X1

帶電檢修

X13

撞擊火花

X23

停電

X2

開(kāi)關(guān)損壞

X14

靜電

X22

異常涌出

A₄

放炮火花

A₆

風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)

A8

瓦斯達(dá)到爆炸濃度

X₂₅

與火源相遇

X26

3.事故樹(shù)的分析

事故樹(shù)分析(Fault Tree Analysis，簡(jiǎn)稱FTA)又稱故障樹(shù)分析，是安全系統(tǒng)工程最重要的分析方法之一。事故樹(shù)是從結(jié)果到原因描繪事故發(fā)生的有向邏輯樹(shù)，利用該圖，既可以找到引發(fā)事故的直接原因，又能揭示發(fā)生事故的潛在因素，從而為安全決策提供有效途徑。

定性分析是事故樹(shù)分析的核心內(nèi)容。其目的是分析某類事故的發(fā)生規(guī)律及特點(diǎn)，找出控制該事故的可行方案，并從事故樹(shù)結(jié)構(gòu)上分析各基本原因事件的重要程度，以便按輕重緩急分別采取對(duì)策。

3.1化簡(jiǎn)事故樹(shù)

事故樹(shù)圖形似倒立著的樹(shù)，樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)具有邏輯判別性質(zhì)。樹(shù)的“根部”頂點(diǎn)節(jié)點(diǎn)表示系統(tǒng)的某一個(gè)事故，樹(shù)的“梢"底部節(jié)點(diǎn)表示事故發(fā)生的基本原因，樹(shù)的“樹(shù)叉”中間節(jié)點(diǎn)表示由基本原因促成的事故結(jié)果，又是系統(tǒng)事故的中間原因。事故因果關(guān)系的不同性質(zhì)用不同邏輯門(mén)表示。這樣畫(huà)成的一個(gè)“樹(shù)"用來(lái)描述某種事故發(fā)生的因果關(guān)系，稱之為事故樹(shù)。

3.2事故樹(shù)的最小割集分析

事故樹(shù)的定性分析(最小割集)，引起頂上事件發(fā)生的基本事件的集合叫割集，一個(gè)事故樹(shù)中割集一般不止一個(gè)，在這些割集中，凡不包括其他割集的叫最小割集。它在事故樹(shù)分析中占有重要地位，是頂上事件(事故)發(fā)生的本質(zhì)原因，也就是說(shuō)表示頂上事件發(fā)生原因的集合，因而最小割集越多，系統(tǒng)的危險(xiǎn)性越大。其步驟是建立事故的布爾表達(dá)式，并劃為最簡(jiǎn)析標(biāo)準(zhǔn)式，求出割集集合。

利用布爾代數(shù)求取事故樹(shù)的最小割集：

在瓦斯爆炸事故樹(shù)中，任何一組最小割集的基本事件同時(shí)發(fā)生，頂上事件就必然發(fā)生，說(shuō)明頂上事件發(fā)生的途徑有126個(gè)。

3.3事故樹(shù)的最小徑集分析

徑集是系統(tǒng)可靠性工程的概念，又稱通集，即如果事故樹(shù)中某些基本事件不發(fā)生，則頂上事件不發(fā)生，這些基本事件的集合稱為徑集，最小徑集是頂上事件不發(fā)生所必須的最低限度的基本事件集合。根據(jù)掘進(jìn)工作面瓦斯爆炸事故樹(shù)圖1，編制成功樹(shù)(具體見(jiàn)圖2).

4. 結(jié)束語(yǔ)

(1)從掘進(jìn)工作面瓦斯爆炸事故樹(shù)分析來(lái)看，最小割集有126組，數(shù)量較多，表明礦井掘進(jìn)工作面瓦斯爆炸有126種可能途徑，充分說(shuō)明該事件的可能性與危險(xiǎn)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(huì)引起掘進(jìn)工作面瓦斯爆炸。

(2)由結(jié)構(gòu)重要度分析結(jié)果知，基本事件X25，X26結(jié)構(gòu)重要度最大，其重要性在系統(tǒng)中占首位，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)采取阻止瓦斯爆炸的直接方法是“破壞”其中的某些基本事件，使其失去造成事故危險(xiǎn)的條件。煤礦采煤面瓦斯爆炸是一個(gè)危險(xiǎn)性較大的系統(tǒng)，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秶鷥?nèi)，杜絕一切火源是最重要的。

(4)利用事故樹(shù)分析法的邏輯關(guān)系，將各隱患因素有機(jī)結(jié)合在一起，找出系統(tǒng)全部可能失效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有利于從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，預(yù)測(cè)問(wèn)題，節(jié)約大量時(shí)間，人力，財(cái)力，從而更加有效制定安全措施，確保安全生產(chǎn)，避免災(zāi)害的發(fā)生，給企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。