煤矿重大危险源辨识与评价技术研究1VIP

东北大学毕业论文题 目：煤矿重大危险源辨识理论与方法姓 名：李海林学 号：C53540212030140专 业：安全工程指导老师：林秀丽2014 年 3 月 5 日煤矿重大危险源辨识理论与方法摘 要随着我国煤矿企业向大型化和设备现代化的飞速发展，从政府部门对煤矿企业灾害的宏观控制与煤矿企业自身对事故预防两方面考虑，开发重大危险源控制系统己成为煤矿企业安全生产的当务之急。重大危险源辨识和评价技术是预防重大事故发生的重要手段，也是重大危险源控制和管理的前提。 论文研究内容主要包括煤矿井下危险源的分类与辨识依据和井下重大危险源的定义、评价方法、及分级标准等。根据井下危 险源的 产生和结构分析及其在事故发生与发展过程中的作用，把煤矿井下危险源划分为三大类:第一类一一危险物质和能量载体;第二类(安全设施等)物的故障、物理性 环境因素，个体人行为失误; 第三类不符合安全的组织因素(组织程序、组织文化、 规则、制度等) ，即 组织人的不安全行为、失误等。在现场调研、资料收集的基础上，结合西山 矿务局杜儿坪矿的具体情况，找出了井下存在的危险危害因素，确定了该矿重大危险源瓦斯、火灾和粉尘，并运用事故树分析法(FTA)对该矿重大灾害危险性进行了评价。 评价结果: 该矿在现有生产技术和安全管理状态下，矿井瓦斯爆炸危险程度等级为比较危险，火灾危险程度级别与煤尘爆炸危险程度级别均为稍有危险。同时，全 矿井的安全(危险)程度为比较危险。我国煤矿企业对重大危险源的辨识和监控工作的系统研究尚刚刚起步，应用危险源的辨识方法，建立井下危险源的确定原则，并 进行危险评价， 给出控制方法，无疑将对我国煤矿企业安全生产有着极为重要的现实意义。关键词:煤矿，危险源，重大危险源，危险源辨识，危险源评价第一章 绪 论1.1 引言我国是世界上最大的产煤国，煤炭产量约占全世界总产量的 40%左右。煤炭在国民经济中具有重要的战略地位，以煤为主的能源结构在未来几十年里将不会改变。但我国又是世界上煤矿自然灾害最严重的国家，矿山重大恶性事故不断发生，如 2007年 12 月 5 日，山西省洪洞县新窑煤矿瓦斯爆炸事故造成 105 名矿工遇难，18 人受伤;2009 年 2 月 22 日，山西焦煤集团屯兰煤矿瓦斯爆炸事故致使 78 人死亡，114 人受伤。重、特大事故的发生不仅给人民的生命安全和财产造成巨大损失，而且破坏了正常的生产秩序，影响到社会的稳定和国家的形象。煤矿安全是整个安全生产工作的重中之重。党和国家历来高度重视煤矿安全生产和煤炭工业健康发展。2010 年我国煤炭产量将达到 33 亿吨。2010 年是煤矿安全国家监察体制创建 10 周年。国家安全监管总局副局长、国家煤矿安监局局长赵铁锤在接受中国能源报报记者专访时指出:总体来说，10 年来我国 实现了煤矿安全生产形势总体稳定好转、促进了煤炭工业持续健康发展。 10 年间，全国煤炭年 产量由 10 亿多吨增长到近 30 亿吨、增长近 2 倍;煤矿事故死亡总人数由每年近 7000 人减少到 2630 人、约下降 63%;重大以上事故起数由每年 70 余起减少到 20 余起、 约下降 71%;煤炭生产百万吨死亡率由 5.4 历史性地降到 1 以下、约下降 82% .究其原因，与我国政府十分关注煤矿应急救援工作密不可分。2000 年 9 月国务院办公厅下达国有大中型企业建立现代企业制度和加强管理的基本规范(试行)文件，要求企业“对 重大危险源进 行评估和监控，并制定 应 急预案”2000 年 12 月国家经贸委下达2001 年安全生产工作要点文件，要求“对各省会城市和 计划单列市的重大危险源进行普查、评估和监控，并制定应急预案”2006 年 1 月国务院发布国家突发公共事件总体应急预案。至此，我国应急预案框架体系初步形成。随着我国矿山企业向大型化、设备现代化发展和新的监测监控手段的推广应用减少或杜绝事故的发生，确保矿山安全、高效、经济地生 产，促进国民经济健康、展，研究矿山重大致因及预测预报技术已成为矿山企业安全生产的当务之急。1.2 国内外重大危险源辨识理论与方法1.2.1 重大危险源辨识理论与方法20 世纪 70 年代以来，预防重大工业事故已成为各国社会、经济和技术发展的重点研究对象之一，引起国际社会的广泛重视。随之 产生了“ 重大危害”、 “重大危害设施(国内通常称为重大危险源)” 等概念。 为了预防重大工业事故的发生，降低事故造成的损失，必须建立有效的重大危险源控制系统。重大危险源控制系统一般应包括重大危险源辨识、评价、安全监察和应急预案等部分。其中辨识与评价是整个控制系统的基础。它要求人们在深入研究重大工业事故的发生原因、过程和规律，弄清重大工 业事故的伤害机理的基础上，提出重大工业危险源的辨识标准和评价方法，并且提供科学实用的重大工业危险源辨识、评价工具软件。英国是最早系统地研究重大危险源控制技术的国家。1974 年英国卫生与安全委员会设立了重大危险咨询委员会，负责研究重大危险源的辨识、评价技术和控制措施。1993 年第 80 届国际劳工大会通过预防重大工业事故公约和建议书。该公约要求各成员国制定并实施重大危险源辨识、评价和控制的国家政策，预防重大工业事故发生。为促进亚太地区的国家建立重大危险源控制系统，ILO 于 1991 年 1 月在曼谷召开了重大危险源控制区域性讨论会。1996 年 9 月，澳大利亚国家职业安全委员会颁布了重大危险源控制国家标准和实施重大危险源控制的规定。20 世纪 90 年代初，我国开始重视对重大危险源的评价和控制， “重大危险源评价和宏观控制技术研究” 、“矿山重大危险源辨识评价技术”分别被列入国家“ 八五”和“九五”科技攻关项目。 “十五”期间，相继开展了重大危险源安全规划与应急预案编制技术研究。国家科技攻关项目“矿山重大瓦斯煤尘爆炸事故 预防与监控技术”，也将矿井瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价、瓦斯煤尘灾害及事故隐患的辨识和监测等内容列为研究目标。通过上述科技攻关和试点研究，逐步形成了一套适合我国国情的重大事故预防体系思想和重大危险源辨识、评价、控制技 术。2000 年 9 月 17 日我国发布了重大危险源辨识国家标准并明确提出危险源辨识是重大工业事故预防的有效手段。2005 年发布的国家安全生产“ 十一五”规划(2006- 2010)确定的主要任务之一即实施重大危险源监控和重大事故隐患治理。在重大危险源控制领域，由于我国工业基础薄弱，生产设备老化日益严重，超期服役、超负荷运行的生产系统大量存在，形成了工 业生产中众多的事故隐患，而我国重大危险源控制的有关研究和应用起步较晚，尚未形成完整的系统，同欧洲及美、日等工业发达国家的差距较大。目前，重大危险源数量大、分布广，且没有建立起完善的监控管理体系;对人民群众生命财产安全构成严重威 胁的重大事故隐患尚未得到有效治理。具体到国内外某一专题研究来看，例如在瓦斯爆炸事故危险源辨识研究方面，南非的 D. M.莫瑞斯结合实际的矿井瓦斯爆炸事故，提出了以瓦斯和火源这两个基本因素入手分析和辨识瓦斯爆炸事故危险源;美国的罗朗士 针对瓦斯爆炸事故提出了辨识的分级标准，并给出了允许的危险等级及其相应的分级指标;英国德维斯提出了从瓦斯爆炸的机理入手来分析和研究瓦斯爆炸事故的各种因素(即危险源);T. J.托朴生等人提出了结合实际爆炸事故从生产点到生产系统来进行辨识研究。在我国，江兵等人提出了从导致瓦斯爆炸事故的基本因素(即重大危险源)入手分析其各种因素的诱发因素(即触发型危险源)的方法来进行瓦斯爆炸事故危险源等矿山重大危险源辨识工作;福州大学的林香民、 辽宁技术 工程大学单亚飞等人则以大量瓦斯爆炸事故资料为准来进行瓦斯爆炸事故危险源的辨识分析，从而得出其危险源，即诱发因素等。1.2.2 重大危险源评价技术研究现状危险性评价即风险评价最初始于 20 世纪 30 年代，首先出现于保险行业。虽然当时的评价目的不同于目前对生产系统的危险性评价，但这一工作为以后的安全管理指明了方向。全面、系统地研究企业、装置、设施的安全评价原理和方法始于 20 世纪 60 年代。1964 年，美国道(DOW)化学公司以火灾、爆炸指数形式定量地评价化工系统的危险程度，形成了道火灾爆炸指数评价方法。以后又逐步改进使这种方法得以完善。 该方法在评价工程中的合成原则为:火灾爆炸指数=MF(1+SMH/100)(1+GPH/100)(1+SPM/100)(1 一 1)式中，MF 为物质指数;SMH 为特定物质危险指数 ;GPH 为一般工艺过程危险指数;SPM 为 特殊工 艺过程危险指数。其特点是以系统中的危险物质和危险能量为主要评价对象，除此之外对影响系统安全的其他因素只考虑到特殊工艺对危险物质的影响。道火灾爆炸指数的提出，极大地推动了世界范围内化工行业以至于所有工业系统的安全评价技术的发展。英国帝国(ICI)化学公司蒙德(MOND)工厂则根据化学工业的特点，在道火灾爆炸指数法的基础上扩充了毒物危险性因素，并对系统中影响安全状态的其他部分因素，如有关安全设施等防护措施予以考虑，以补偿系数的形式引入到评价模型的结构之中。1974 年提出了蒙德公司火灾、爆炸、毒性指数 评价方法。这一方法比同期的火灾爆炸指数评价法从原理上更加完善。该法的合成原则为:系统总危险性指数:B (1+M / 100) (1+P / 100) 1+(S+Q+L) / 100+T / 400 (1+FxUxExA/1000) (1-2)式中，B 为物质指数值;M 为特殊物质危险指数;P 为一般工艺危险值;S 为特殊工艺危险指数值;Q 为能量危险值;L 为设备布置危险值;T 为毒性危险指数值;F 为火载荷系数;U 为单元毒性指数;E 为爆炸指数;A 为空气爆炸指数。1976 年日本劳动省参照上述思路，开发出日本劳动省“ 化工厂六步骤安全评价法”。这种方法除对评价的程序、内容作了进一步的完善以外，其定量评价则是通过把装置分成工序，再分成单元，根据具体的情况给单元的危险指标赋以危险程度指数值，以其中的最大危险程度作为本工序的危险程度。在分析阶段引入了系统工程的有关技术，使分析过程比以前的方法更全面、更系统。随着生产系统的大型化和复杂程度的提高，重大恶性事故不断发生。人类迫切希望能对生产系统的危险性做到定量、科学的评价，以便于客观地了解系统的危险状态，及时处理系统中存在的隐患，把事故损失控制在最小限度。在这种情况下，系 统安全思想和概率统计理论逐渐被引入到安全评价的方法研究之中。1975 年美国的拉姆斯教授采用概率风险方法对核电站的安全状态进行了概率分析评价。用于系统危险性评价的风险值可以表示为:R=C*P 式中，C 为系统灾变后果的 严重程度;P 为系统 灾变发生的概率。与此同时，系统工程及相关学科的理论和方法也被广泛地应用于生产系统的安全评价之中。如系统工程中常用的分析方法事故树分析法(FTA) ，事件树(ETF)，初步危险分析方法(PHA，故障类型及后果分析方法 (FMEA，可操作性分析方法(HOS)等作为安全评价过程中具体的技术被开发和利用。目前概率风险评价技术被广泛应用于航空、航天、核能等领域。安全检查表方法作为一种简单易行的静态方法被广泛地应用于安全评价与系统安全管理之中。对矿山重大危险源辨识与评价，我国也积累了一些有借鉴意义的成果.1991 年国家“八五”课题“易燃、易爆、有毒重大危险源辨识、评价技术研究”，填补了我国跨行业重大危险源评价方法的空白，在事故严重度评价中建立了伤害模型库，采用了定量的计算方法，使我国工业危险评价方法的研究从定性评价进入定量评价阶段。 “九五”课题“矿山重大危 险源辨识评价技 术” ，在瓦斯爆炸、火灾和顶板事故三方面提出了事故易发性及后果严重度的具体评价技术。 “十五”课题“矿 山重大瓦斯煤尘爆炸事故预防与监控技术”，涉及到矿山重大危险源的内容以瓦斯事故 为主，同时考虑了瓦斯与煤尘共存条件下的爆炸，提出了瓦斯煤尘爆炸危险性评价方法，开发出了瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术和专家系统软件，并建立了瓦斯煤尘爆炸的危险性评价和防治专家系统。1.3 课题的提出如前所述，煤矿安全是整个安全生产工作的重中之重，研究矿山重大致因及预测预报技术已成为煤矿企业安全生产的当务之急。无论是从政府部门对矿山企业灾害的宏观控制还是企业对事故预防方面考虑，建立一套系统的、科学的、能反映 矿山安全状态，准确有效地辨识评价各 类重点危险源的方法及监测监控和预警技术，不仅是十分必要的，而且是非常及时的。由国家安全生产应急救援指挥中心组织编制的生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则(AQ/T9002-2006) 中也强调指出，要进行危险源与风险分析。即在危险因素分析及事故隐患排查、治理的基础上，确定本 单 位可能发生事故的危险源、事故的类型和后果，进行事故风险分析，并指出事故可能产生的次生、衍生事故，形成分析报告，分析结果作为应急预 案的编制依据。考虑到“一通三防 (矿井通 风、防治瓦斯、防 灭火与防治粉尘)”是煤矿安全的重中之重，因此本篇论文将针对山西焦煤集团有限责任公司杜儿坪矿的实际情况，对煤矿重大危险源(爆炸、火灾、煤 尘 )的辨识与评价技术进行分析研究。第 2 章危险源辨识与分析所谓危险源辨识，是指认识系统中存在的危险源并确定其特征的过程。辨识是危险源研究的第一步，是有效控制事故发生的基础，包括给出恰当的危险源定义及用合理的辨识标准来确认系统中存在的危险源。2.1 基础概念在危险源辨识与评价研究之前，有必要对相关的概念加以说明。一、安全、危险、事故 隐患与事故自人类出现以来，就一直在为生存与发展而不懈奋斗着，安全问题也就成为一种特殊事物客观地表现出来。与危险源密切相关的三种状态是安全、危险和事故。 传统的安全观认为安全和危险是两个互不相容的绝对的概念，即简单地说，安全就是“ 无危则安，无损为全”，无危就是没有危险，无损就是没有损失(包括人员的伤亡、设备财产的损坏或损毁等);换句话说，安全即危 险无限趋于零时的状态。美国安全工程师学会(American societyof Safety Engineer, ASSE)认为: 安全是指导致损伤的危险度是能够允许的，威胁和损害概率低的通常术语。危险又称风险，是一种状态的描述，指在人 类生产活动中，生 产系统具有超出人的控制之外的，可能给人类 的生命、 财产和环境造成 损失，引起事故 发生的一种可能性的状态。事故隐患是指作用场所、设备或设施的不安全状态，人的不安全行为和管理上的缺陷。我国劳动部 1995 年 发布的重大事故隐患管理规定中，把重大事故隐患定义为:可能导致重大人身伤亡或重大经济损失的事故隐患。事故是生产系统的一种状态的描述，是违背人们的意愿的，是由于某些因素的激发，使一系列事件按一定的逻辑顺序发展，直至超出人们所控制之外并造成生产系统过程中断，给人类的生命、财产和环境带来损失的状态，是生 产系统一种动态发展过程的结果。通俗地讲，事故是人们在实现其目的的行动过程中，突然 发生的、迫使其有目的的行动暂时或永远终止的一种意外事件。图示意的圆圈，是指安全、隐患、事故在生 产系统 中的动态变化范围。其中，内圆部分表示生产实践符合生产规律的规律运动，安全占有的范围。外圆与内圆之间的月牙部分，表示生产实践违背生产规律的异常运动， 隐患占有的范围。月牙下部的弓形，表示生产实践违背生产规律的异常运动，经过量变积累发生了质变，事故占有的范围。这三者在生产中各自占