毕业论文-基于事故树分析理论的煤矿瓦斯爆炸事故研究

1、结课论文安全系统工程姓 名：学 号：年 级：学科专业：二级院系：日 期：教师评定：综合评定成绩： 任课教师签字：基于事故树分析理论的煤矿瓦斯爆炸事故 HYPERLINK /Thesis_Y2012195.aspx t _blank 研究摘要：国经济的高速发展拉动了能源工业的迅速发展，2005年，中国能源生产总量和消费总量均比上年有很大增长，居于世界第二位。但在高速增长的背后，能源工业存在着诸多问题，能源已经成为我国经济发展的瓶颈，中国煤炭企业安全生产事故频发，百万吨死亡率居高不下，严重地影响了煤炭企业的健康发展。导致煤矿事故频发的原因，既包括煤层条件复杂等自然因素，也包括超负荷率高、安全生产投

2、入不足、员工素质较低、安全监控管理弱化、安全生产绩效管理滞后以及事故警示作用淡化等社会经济因素。影响因素的回归分析表明，影响中国煤炭企业安全生产最重要的因素是煤炭条件、安全生产投入、超负荷生产率和从业人员素质。因此，煤炭企业和相关管理部门应当采取相应措施，提升煤矿安全生产水平。 在煤炭开采过程中，瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、中毒、窒息矿井火灾、透水、顶板冒落等多种灾害事故时有发生。在这些事故中尤以瓦斯爆炸造成的损失最大，从每年的事故统计中来看，煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故中，绝大多数是由于瓦斯爆炸，约占特大事故总数的70%左右，为此，瓦斯称为煤矿灾害之王。因此，分析瓦斯爆炸原因，

3、制订防治对策，显得特别重要。关键词：条件 原因 预防瓦斯爆炸的条件：瓦斯爆炸的基本条件 瓦斯爆炸的发生必须具备三个基本条件，一是瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为516；二是有足够能量的点火源；三是混合气体中的氧气浓度不低于12。三个条件缺少其中任何一个均不能发生瓦斯爆炸。1瓦斯浓度超限是形成瓦斯爆炸事故的根源。引起瓦斯爆炸的瓦斯浓度是有范围的，凡是浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限的瓦斯混合物与点火源接触时都不会引起火焰自行传播。瓦斯浓度低于爆炸下限时，由于过量的空气作为惰性介质参与燃烧反应，消耗一部分反应热，起到了冷却作用，阻碍火焰自行传播；相反瓦斯浓度高于爆炸上限时，由于可燃物过剩，即空气中氧气量

4、不足，导致化学反应不完全，反应放出的热量小于损耗的热量，因而阻碍了火焰的蔓延。2氧气的浓度必须达到12以上,否则井下瓦斯爆炸反应不能够持续进行。在井下的封闭区域、采空区内及其它裂隙处由于有氧气消耗或没有供氧，可能会出现氧浓度低于12的可能性外，其它巷道和工作面等一般氧气浓度都会高于12。3火源是引起矿井瓦斯爆炸事故的必备条件之一。火源可以分为弱火源和强火源。一般情况下，弱火源不能形成冲击波，不能使沉积煤尘转变为浮游状态；相反，强火源会产生冲击波，并把沉积煤尘转变为浮游状态。要发生瓦斯爆炸其火源必须要达到足够的能量,即温度一般不低于650、能量一般大于0.28mJ和持续时间大于爆炸感应期。这个条

5、件通常很容易满足的。在煤矿开采中，对一些不可避免的火源要采取措施，使其成为不能满足点燃瓦斯的点火源。原因分析：根据图1,用布尔代数可以求出采煤面瓦斯爆炸的最小割集。T=x22x23A1A2=x22x23(x1+A3+A4+A5)(x2+x3+A6+A7)=x22x23(x1+x4x5x6+x7+x8+x9+x10+x11)(x2+x3+x12+x13+x14+x15+x16+x17+x18+x19+x20+x21);由上式可得最小割集84组:K1=x1,x2,x22,x23;K2=x1,x3,x22,x23;K12=x1,x21,x22,x23;K13=x2,x4,x5,x6,x22,x23;

6、K14=x3,x4,x5,x6,x22,x23;K24=x4,x5,x6,x21,x22,x23;K25=x2,x7,x22,x23;K26=x3,x7,x22,x23;K36=x11,x21,x22,x23;K73=x11,x2,x22,x23;K74=x11,x3,x22,x23;K84=x11,x21,x22,x23瓦斯爆炸事故树中,任何1组最小割集的基本事件同时发生,顶上事件就必然发生,说明顶上事件发生的途径有84个。较多,表明矿井采煤面瓦斯爆炸有84种可能途径,充分说明该事件的可能性与危险性很大。其中任一最小割集Ki中的全部基本事件发生,则会引起采煤面瓦斯爆炸。K1324中所含基本事

7、件最多(6个,其余均为4个),同时发生的机率较小,应视为防止和控制瓦斯爆炸的首选途径。(2)由结构重要度分析结果知,基本事件x22、x23结构重要度最大,其重要性在系统中占首位,其次是x1、x7、x8、x10、x11。所以,应选择控制瓦斯浓度、消除瓦斯环境中的火源,作为预防瓦斯爆炸的主要措施。(3)综合其他分析可以得到,为确保煤矿安全生产,除将瓦斯浓度控制在其爆炸范围(5%16%)内,杜绝一切火源是最重要的。同时还要加强瓦斯检查力度,严防瓦斯聚集。煤矿采煤面瓦斯爆炸是一个危险性较大的系统,为了便于分析,本文作了适当的简化,但并不影响本文的结论。根据多年对煤矿瓦斯爆炸事故统计分析，可以发现有如下

8、一些特点：1瓦斯爆炸多为大事故；2事故地点多发生在采煤与掘进工作面；3瓦斯爆炸造成的破坏波及范围大；4多为火花引爆；5高瓦斯矿井、低瓦斯矿井均有发生；6瓦斯爆炸多发生在乡镇煤矿；7基建、技改矿井和转制矿井瓦斯爆炸事故多发。煤矿发生瓦斯爆炸事故与许多因素有关，但总的来说，主要与自然因素、安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关，发生瓦斯爆炸事故往往是以上因素相互作用所导致的，我国煤矿井下开采条件普遍较差，据统计，2000年全国国有重点煤矿共有580处矿井进行了瓦斯等级鉴定，其中高瓦斯矿井160处，低瓦斯矿井298处，煤与瓦斯突出矿井122处；有自然发火矿井372处，占64%，有煤尘爆

9、炸危险矿井427处，占73.6%。煤矿井下造成瓦斯积聚的原因很多，但主要有通风系统不合理和局部通风管理不善是瓦斯积聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通风系统不合理，存在风流短路、多次串联和循环风，造成供风地点风量不足，而引起瓦斯积聚；有9起主要是因局部通风机安装位置不当、风筒未延伸到供风点或脱落引起供风点有效风量不足，而造成瓦斯积聚；有2起事故主要是因停电停风而引起瓦斯积聚；有1起是盲巷积聚的瓦斯被引爆。煤矿井下引爆瓦斯的火源有：爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等。但放炮和电器设备产生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。许多事故分析发现，违章操

10、作或管理不当而造成了一些本可避免的事故，但未引起重视，最终酿成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和职工的安全意识对于煤矿的长期安全生产非常重要。一些煤矿企业由于采煤方法落后，引起矿井采掘布置不合理，通风系统不完善，此外，作业规程编制不符合实际，针对性不强，给安全生产带来了严重隐患。斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。预防爆炸主要有：优化通风网络及通风系统，防治瓦斯积聚，进行瓦斯抽放，加强瓦斯浓度和火源监测，防止点火源的出现等；抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内，从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。预防措施：1 我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的46%。瓦斯

11、抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的重要手段。如皖北煤电集团公司祁东煤矿利用抽放瓦斯进行发电取得了可观的经济效益和社会效益。2为提高瓦斯抽放率，目前主要需解决长钻孔定向钻进技术，包括测斜、纠偏技术；提高单一低透气性煤层的抽放率；研制钻进能力更强的钻机具；完善和提高扩孔技术、排渣技术、造穴技术和封孔技术；开发新的瓦斯抽放技术及设备。3对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都有一些相应的防治措施，除炸药安全性检验、电器防爆检验、摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地点出现，如放炮时检测瓦斯浓度，采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。另外加强明火的管理，严格动火制度，消除引爆瓦斯的火源。4矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，当瓦斯爆炸发生后，依靠预先设置的装置可以阻止爆炸的传播，限制火焰的传播范围，主要有被动式隔爆