煤矿瓦斯爆炸预防的可视化管理研究

科 技创新 与应 用 Ｉ ２ ０ １ ３ 年 第１ ７ 期
科 技 创 新
煤矿瓦斯爆炸预 防的可视化管理研源自 贾 帅 动 董 继 业 付 鸿 娟
（ 中国矿业 大学（ 北京 ） 资源与安全工程学院， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘 要： 运用行为科 学的方法， 从危险源的角度进行 瓦斯爆炸事故树（ Ｆ ｒ Ａ） 分析 ， 对导致瓦斯爆炸事故的触发危险源针对性地进 行 安全 标 志设 计 和安 置 ， 使 得 这 些 危 险 源“ 看得见” ， 通 过 井 下环 境 标 志物 的 刺激 ， 警 示工 人避 免 触 及 危 险 源 ， 阻止 工人 的不 安 全 行为， 减少因人 的误动作导致的 瓦斯爆炸事故。
１ ０ （ １ ） ＝ Ｉ ｍ （ １ ９ ） ＝ Ｉ （ ２ ０ ） － Ｉ （ ２ １ ） ＿ Ｉ ｍ （ ２ ２ ） － Ｉ （ ２ ３ ） ＝ Ｉ ｍ （ ２ ４ ） ＞ Ｉ ｍ （ ２ ） － Ｉ ｍ （ ３ ） ＿ Ｉ
（ ４ ） ＿ Ｉ （ ５ ） － Ｉ ６ ） ＿ Ｉ ７ ） ＿ ｌ （ ８ ） ＿ Ｉ ９ ） ＝ Ｉ １ Ｏ ） ＿ Ｉ １ ３ ） ＝ Ｉ １ ４ ） ＿ Ｉ １ ５ ） － Ｉ （ １ ６ ）
＝
Ｉ １ ７ ） ＿ Ｉ １ ８ ） ＞ Ｉ １ １ ） － Ｉ １ ２ ）
基本事件的结构重要度大小反映了其在事故树结构上对瓦斯爆炸 事故的危险程度，防止瓦斯积聚是保证采煤工作面安全生产的首要措 施。高瓦斯煤矿必须要进行瓦斯抽放作业， 要保证足够的通风量 ， 定时 对 瓦斯进 行检 测 ， 及 时处理 工作 面上 隅角 、 空顶处 的积 聚瓦 斯 ， 严 格控 制和防范明火 、 电气火花、 摩擦火花、 爆破火花产生等。
关 键词 ： 采 煤 工作 面 ； 瓦斯 爆 炸 ； 安全 标 志
根据最新 的事故统计 ， ２ ０ １ １ 年我国煤矿事故死亡人数首次降到 ２ ０ ０ ０ 人以下 ， 百万吨煤死亡率呈逐年下降趋势， 煤矿安全状况明显改 善 ，但是与世界其他产煤大国相比还有很大差距。在所有的煤矿事故 中， 瓦斯 、 透水事故是煤矿事故的最主要类型， 其中瓦斯爆炸事故 占了 近４ ０ ％。 事故原因有很多， 其中超过 ９ ０ ％的煤矿事故是由煤矿生产活动 中工人违 章作业 、 管 理人员违 章指挥 、 设 计缺 陷等所 导致 日 ， 显示 出煤矿 企业在安全管理方面存在问题。文章对采煤工作面可能引起瓦斯爆炸 事故 的危 险源进 行辨识 ， 经 事故树 分析找 出最小割集 和各基本 事件 的 结构重要度， 有主次地进行专 门的安全标志设计和安置， 警示和规范工 人的行为， 进而减少和控制危险源， 避免人因事故的发生。 １瓦斯爆炸事故树分析 瓦斯爆炸事故的必要条件有三个 ， 即瓦斯浓度达到爆炸极限范围、 存在高温火源和足够的氧气，当三者同时满足时瓦斯爆炸事故便会发 生。瓦斯爆炸会在采煤工作面瞬间形成高温、 高压气流和冲击波， 扬起 煤尘 ， 引发煤尘爆 炸或二 次爆炸 ， 同时瓦斯爆 炸产生 大量 的有毒 有 害气 体， 消耗大量的氧气， 致使工作人员 中毒和窒息。据统计， 在瓦斯爆炸事 故所造成的人员伤亡中， 大部分是 Ｃ Ｏ中毒和窒息造成的。正常工作情 况下通风为采煤工作面提供了足够的氧气，瓦斯爆炸事故 中直接危险 源 是瓦斯 ， 触 发危 险源可能是 电火花 、 明火 、 摩擦火 花 、 爆破 四种之 一或 其组合 ， 当三者在空间和时间上相遇时便发生瓦斯爆炸事故。因此， 预 防瓦斯爆炸事 故须从阻止 瓦斯积聚 和避 免高温火源着 手。 文章用 Ｆ Ｔ Ａ法分析瓦斯爆炸事故的动态发展过程 ， 把最不希望发 生的瓦斯爆炸事故作为顶上事件 ，寻找直接导致顶上事件发生的全部 直接因素， 逐次下推一直追查到那些不需要再深究的因素为止 ， 找出其 最小割集 ， 有针对 『 生 的对危险源设置安全标示牌， 在事故的孕育阶段实 现对触发危险源的安全警示， 避免触发危险源发生的条件， 防范事故的 发生。Ｆ Ｔ Ａ法绘制瓦斯爆炸事故树形图 口 下：
件为一级触发危险源 ， 中间事件为 Ｎ级触发危险源 ， 瓦斯爆炸事故的最 小割集数为 ｌ １ ２ 个， 即瓦斯爆炸事故有 １ １ ２ 种事故发生模式 ， 说明瓦斯 爆炸事故 发生 的危险 『 生大 。因为最 小割集 中基本事件 全部发 生才可 能 导致顶 上事件 的发生 ，所 以煤炭企 业要做 的就是避 免或减少 最小割 集 中 Ｎ级 触发危 险源发 生的条件 。 瓦斯 爆炸事故树 中各基本事件 的结构重要 度大小顺序 为 ：
２安全标 志牌设置 事故 的直接原 因是人 的不安全行 为和物 的不安 全状态 ，共 性原 因 是人的安全知识 、 意识和习惯不足 通过纠正工人的个体行为， 可以有 效的减少 或避免 因工人 的不安全 动作 。安全 标志牌 通过视觉 刺激来 充 分调动 工人 自 身 的心理状 态和生 理技能 ，警 示劳动 者 自觉或 本能地 警 惕危险有害因素 ， 提高安全意识 ， 进而采取防护措施 ， 促使工人对威胁 安全与健康的危险源作出尽陕反应 ， 以减少或避免事故的发生。 安全标志是由图形符号、 安全色、 几何形状或文字组成的用以表达 特定 安全信 息 的标 志 ， 由禁止标 志 、 警 告标 志 、 指令标 志 和提示 标 志 四 大类型目 。 煤矿井下安全标志分为主标志和文字补充标志两类 ， 文字补充 标志是对主标志的文字说明或方向指示 ， 只能与主标志同时使用 ， 单独 使用没有任何意义目 。 安全色有红、 黄、 蓝、 绿 四种， 黄色对比色为黑色 ， 其 他安全色的对比色均为白亡 。目 前国内很少有煤矿在采煤工作面设置 安全标志牌 ， 或者即使设置安全标志牌也很不规范， 起不到警醒工人危 险的作用。 根据瓦斯爆炸事故树最小割集和结构重要度分析结果 ， 对采 煤工作面瓦斯爆炸事故触发危险源有针对Ｉ 生 的设计和设置安全标志 ， 通过井下环境标志的刺激使得危险源“ 看得见” ， 警示、 指引和规范工人 的不安全行为， 阻止触发危险源发生 ， 实现对危险源的可视化管理 ， 进 而减少人这一危险源对直接危险源的多级触发，促进采煤工作面的安 全生产 。基 于此给 出以下建 议 ： （ １ ） 高瓦斯煤矿要进行瓦斯抽放 ， 保证通风 ， 防止瓦斯积聚达到爆 炸极 限 ， 在采煤 面上 下 山端 头 出 口 设 置 岗位 操作安全 指令标 志 “ 必须 规 范作业 ， 定时检测风量和瓦斯浓度 、 开工前检修机电、 通风设备 ， 当心瓦 斯积 聚” 。 （ ２ ） 瓦斯 由于密度小 生产过程 中易于 在采煤工 作面上 隅角 、 巷 道顶 板 冒空处容 易产生积 聚 ， 在这些位 置设置 警告标 志 “ 当心瓦斯 积聚 ” ， 警 告工 人要在 这些瓦斯 容易积 聚的地方 严格进行 瓦斯监 测 ，对积 聚的 瓦 斯 必须要及 时采取措 施进行 疏散 ； 在风 门处设 置警 告标 志“ 禁止 打开 两 道风门” ， 以防造成风流短路， 致使采煤工作面风量不够或无风。