危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)價(jià)課程設(shè)計(jì)-煤礦巷道和采掘面危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)價(jià)

1、<p><b>　　安徽建筑大學(xué)</b></p><p>　　《危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)價(jià)》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　2013~2014學(xué)年第2學(xué)期</p><p>　　課程名稱(chēng)： 危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)價(jià) </p><p>　　題 目： 煤礦巷道和采掘面危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)價(jià)</p>

2、;<p>　　專(zhuān) 業(yè)： 安全工程專(zhuān)業(yè) </p><p>　　班 級(jí)： 11安全(1)班 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 11201040121 </p><p>　　姓 名： 李 靜

3、 </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014年6月18日~6月23日 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 許紅利 </p><p>　　土木工程學(xué)院安全工程系</p><p><b>　　目 錄</b></p><p&g

4、t;　　1.摘要……………………………………………………3</p><p>　　2.煤礦中的危險(xiǎn)源………………………………………3</p><p>　　3.煤礦水害事故模型簡(jiǎn)介………………………………3</p><p>　　4.事故樹(shù)分析概述………………………………………4</p><p>　　5.用事故樹(shù)法確定煤礦防治水評(píng)價(jià)指標(biāo)體系…………

5、5</p><p>　　6. 工程實(shí)例 ……………………………………………5</p><p>　　6.1 某煤礦六采區(qū)地質(zhì)水文條件概述……………5</p><p>　　6.2六采區(qū)突水事故樹(shù)分析………………………7</p><p>　　7.預(yù)先危險(xiǎn)分析法概述…………………………………9</p><p>　　7.1預(yù)先危

6、險(xiǎn)分析法步驟…………………………10</p><p>　　7.2煤礦水災(zāi)預(yù)先危害分析………………………11</p><p>　　8.煤礦水災(zāi)安全評(píng)價(jià)……………………………………11</p><p>　　9.總結(jié)……………………………………………………12</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>

7、<p><b>　　1.摘要</b></p><p>　　隨著我國(guó)煤礦企業(yè)向大型化和設(shè)備現(xiàn)代化的飛速發(fā)展,從政府部門(mén)對(duì)煤礦企業(yè)災(zāi)害的宏觀控制與煤礦企業(yè)自身對(duì)事故預(yù)防兩方面考慮,開(kāi)發(fā)重大危險(xiǎn)源控制系統(tǒng)已成為煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的當(dāng)務(wù)之急。重大危險(xiǎn)源辨識(shí)和評(píng)價(jià)技術(shù)是預(yù)防重大事故發(fā)生的重要手段,也是重大危險(xiǎn)源控制和管理的前提。本文根據(jù)安全系統(tǒng)工程中事故樹(shù)原理，利用事故樹(shù)分析手段，對(duì)煤礦水災(zāi)

8、事故資料進(jìn)行了邏輯分析，從中找出煤礦水災(zāi)事故的最小削集、最小徑集，并對(duì)其結(jié)構(gòu)重要度進(jìn)行了分析，以便掌握煤礦水災(zāi)事故的原因、規(guī)律，為防范煤礦水災(zāi)事故提供了科學(xué)依據(jù)，同時(shí)提出了有效的安全防范措施。</p><p><b>　　煤礦中的危險(xiǎn)源</b></p><p>　　在煤礦重大事故中，導(dǎo)致人員和財(cái)產(chǎn)重大損失的根源，既有井下采掘系統(tǒng)內(nèi)危險(xiǎn)物質(zhì)與能量，例如: ：瓦斯、自燃的

9、煤、爆炸性的煤塵，也有采掘系統(tǒng)外的失控的能量和物質(zhì)等，例如: ：大面積冒頂事故中具有很大勢(shì)能的巖石、透水事故中有很大壓力的地下水或地表水、瓦斯突出事故中在地應(yīng)力與瓦斯壓力作用下突出的煤、瓦斯及巖石等。</p><p>　　從三類(lèi)危險(xiǎn)源的角度分析掘進(jìn)工作面可能發(fā)生的事故，有頂板事故，瓦斯爆炸事故，煤與瓦斯突出，透水事故和職業(yè)病。</p><p>　　3.煤礦水害事故模型簡(jiǎn)介</p>

10、;<p>　　依據(jù)事故致因理論，煤礦危險(xiǎn)源可分為四類(lèi)：第一類(lèi)是由于突水水源積聚引起的固有突水危險(xiǎn)源；第二類(lèi)是各類(lèi)突水通道的形成；第三類(lèi)是生產(chǎn)過(guò)程中技術(shù)、管理和操作漏洞、失誤等“不安全行為"”；第四類(lèi)是人為危險(xiǎn)因素，即應(yīng)急措施的失誤與不利。前兩類(lèi)危險(xiǎn)源構(gòu)成礦井水能量意外釋放的物質(zhì)條件，使礦井處于“不安全狀態(tài)’’”。第三類(lèi)危險(xiǎn)源則是導(dǎo)致非正常涌水量增加的人為誘發(fā)因素，再加之第四類(lèi)危險(xiǎn)源，最終惡化成突水事故。上述煤礦水

11、害的發(fā)生過(guò)程可用煤礦突水事故概念模型來(lái)表示，如圖1所示。</p><p>　　圖1煤礦水事故概念模型</p><p><b>　　4.事故樹(shù)分析概述</b></p><p>　　事故樹(shù)分析(Fault Tree Analysis, FTA)是以一種不希望發(fā)生的事件為最后狀態(tài)(頂上事件)，然后使用系統(tǒng)分析的方法尋找造成這一狀態(tài)的一系列原因(基本事

12、件)，將這些原因由上至下依照邏輯關(guān)系繪制成樹(shù)狀圖。事故樹(shù)可以對(duì)事故做定性分析也可以做定量分析。定量分析必須知道基本事件的概率，但在實(shí)際中得到基本事件的概率非常困難，所以煤礦事故樹(shù)分析以定性分析為主。定性分析包括最小割集、最小徑集、結(jié)構(gòu)重要度3個(gè)方面。</p><p>　　針對(duì)煤礦水災(zāi)事故，馮治斌較早應(yīng)用事故樹(shù)分析礦井突水事故并通過(guò)查閱礦井水災(zāi)資料提出13個(gè)突水事故基本事件；陳文學(xué)等通過(guò)計(jì)算機(jī)編程，開(kāi)發(fā)了事故樹(shù)分析

13、系統(tǒng)，對(duì)老空區(qū)積水透水事故進(jìn)行事故樹(shù)分析，并根據(jù)分析結(jié)果，提出了該類(lèi)透水事故的預(yù)防方案；王長(zhǎng)申等基于事故致因理論建立煤礦突水事故模型，并提出基于事故樹(shù)方法的煤礦突水危險(xiǎn)性專(zhuān)項(xiàng)評(píng)價(jià)方法。諸多學(xué)者研究表明，事故樹(shù)分析法可用于指導(dǎo)煤礦突水事故預(yù)防，但缺乏對(duì)煤礦防治水系統(tǒng)的專(zhuān)項(xiàng)安全評(píng)價(jià)研究。</p><p>　　5.用事故樹(shù)法確定煤礦防治水評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和專(zhuān)項(xiàng)安全檢查表</p><p>　　為克服傳

14、統(tǒng)安全檢查表專(zhuān)家打分將不同事件同等對(duì)待的缺點(diǎn)，選用基本事件的結(jié)構(gòu)重要度為基本數(shù)據(jù)，對(duì)每一評(píng)價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)的基本事件的結(jié)構(gòu)重要度加和，結(jié)果可以作為該安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值。依此構(gòu)建含有權(quán)重值的專(zhuān)項(xiàng)安全檢查表。</p><p>　　針對(duì)不同礦區(qū)實(shí)際情況構(gòu)建不同的事故樹(shù)，則權(quán)重計(jì)算結(jié)果與專(zhuān)項(xiàng)安全檢查表內(nèi)容也不同。因此，該方法可對(duì)不同礦區(qū)不同水害類(lèi)型的防治水系統(tǒng)做專(zhuān)項(xiàng)安全檢查評(píng)價(jià)。</p><p>&

15、lt;b>　　6. 工程實(shí)例</b></p><p>　　6.1 某煤礦六采區(qū)地質(zhì)水文條件概述</p><p>　　某煤礦位于山東省濟(jì)寧市轄區(qū)，六采區(qū)位于井田的西南部。本區(qū)地層由老到新有：奧陶系(O)、石炭系(C)、二疊系(P)、侏羅系(J)、第四系(Q)。采區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造以褶曲為主，斷層較發(fā)育。巖溶陷落柱</p><p><b>　　等不

16、發(fā)育。</b></p><p>　　六采區(qū)開(kāi)采對(duì)象為煤田淺部的二疊系山西組3煤，開(kāi)采方法為綜采，放頂煤時(shí)，煤層上覆含水層成為安全開(kāi)采的主要威脅。根據(jù)礦井勘查報(bào)告、礦井水文地質(zhì)資料認(rèn)為該采區(qū)開(kāi)采3煤時(shí)，主要充水含水層為第四系下組砂層、侏羅系上統(tǒng)砂巖(以下簡(jiǎn)稱(chēng)紅層)、煤頂板(部)砂巖。其中第四系不整合于侏羅系上統(tǒng)和二疊系之上,厚度在 110~227 m，平均 170 m。按巖性、顏色、含水性劃分為上、中、

17、下3組。上、下組為含水層組，中組為隔水層組。中組平均厚度為58.14 m，區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育，隔水性能良好。下組平均厚度 52 m，巖性主要為中砂、砂礫層，中間夾有薄層粘土層。第四系下組又進(jìn)一步分為上、下2段，下段簡(jiǎn)稱(chēng)為底含。底含單位涌水量0.52~1.143 L/(s*.m)，滲透系數(shù) 3.89~7.10 m/d，為孔隙承壓水，富水性中等。采區(qū)內(nèi) 3 煤頂板至第四系底界距離80~171.19 m，平均136.16 m。紅層厚0~84.01

18、m，平均厚51.68 m。單位涌水量為0.001 93 L/(s*m)，滲透系數(shù) 0.037 m/d。從抽水資料看，含水較弱，補(bǔ)排條件不良。但采動(dòng)作用下，易迅速產(chǎn)生豎向的采動(dòng)裂隙，巖層的導(dǎo)水性</p><p>　　6.2六采區(qū)突水事故樹(shù)分析</p><p>　　應(yīng)用煤礦突水事故樹(shù)基本模型，再綜合該礦采礦、地質(zhì)、水文等實(shí)際情況。建立該礦六采區(qū)突水事故樹(shù)，見(jiàn)圖2。在圖2中，以該礦六采區(qū)突水為頂

19、上事件(T)。突水事故是由非正常涌水量(M1)，超過(guò)排水能力(M2)，預(yù)防及應(yīng)急反應(yīng)失效(M3)同時(shí)發(fā)生的結(jié)果，屬于邏輯“與門(mén)”的關(guān)系，此作為事故樹(shù)的第一層。在第二層中，非正常涌水量(M1)是由松散層突水(M4)、紅層突水(M5)、煤頂板砂巖突(M6)、老空水突水(M7)、地表水或洪水潰入(M8)引起的，為邏輯“或門(mén)”關(guān)系；超過(guò)排水能力(M2)是由于突水量同時(shí)超過(guò)該煤礦的設(shè)備排水能力(M9)與水倉(cāng)能力(M10)的結(jié)果，為邏輯“與門(mén)”關(guān)系

20、；預(yù)防與應(yīng)急失效(M3)包括技術(shù)問(wèn)題(M11)與管理不善(M12)，為邏輯“或門(mén)”關(guān)系；在第三層，松散層富水(X1)和防水煤柱問(wèn)題(M13)是引起松散層水突水的原因，為“與門(mén)”。防水煤柱問(wèn)題包括留設(shè)不合理(X2)和采動(dòng)破壞(X3)，兩者是“或門(mén)”關(guān)系。紅層突水(M5)是紅層富水(X4)與裂隙導(dǎo)水(M14)共同作用的結(jié)果，兩者為“與門(mén)”關(guān)系。裂隙導(dǎo)水(M14)包括采動(dòng)破壞(X3)裂隙和斷裂導(dǎo)水(X5)，兩者為“或門(mén)”關(guān)系。煤頂?shù)?lt;/

21、p><p>　　圖2某煤礦六采區(qū)突水事故樹(shù)</p><p>　　利用布爾代數(shù)的方法求解六采區(qū)突水事故樹(shù)模型的最小割集，方程為：</p><p>　　T=M1M2M3=[M4+M5+M6+M7+M8][M9M10][M11+M12] (1)</p><p>　　式中 T，M 分別為頂上事件和中間事件。</p><p>　　

22、式(1)經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)計(jì)算得到結(jié)果如下：{X5 X16 X21X4 X17}；{X7 X16 X21 X6 X17}；{X10 X16 X21 X8X17}…{X3 X15 X21 X18}；{X3 X16 X21 X18}；{X3X13 X21 X18}總共 116 個(gè)最小割集。每個(gè)最小割集代表煤礦的一種突水模式或基本事件組合。</p><p>　　編程計(jì)算各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度如下：</p><

23、p>　　I(1)=0.004 5； I(2)=0.013 6； I(3)=0.087 5；</p><p>　　I(4)=0.018 2； I(5)=0.013 6； I(6)=0.018 2；</p><p>　　I(7)=0.013 6； I(8)=0. 05 9 1； I(9)=0.059 1；</p><p>　　I(10)=0.013 6；I(

24、11)=0.017 0； I(12)=0.0170；</p><p>　　I(13)=0.079 5；I(14)=0.020 5； I(15)=0.0205；</p><p>　　I(16)=0.101 1；I(17)=0.040 9； I(18)=0.1807；</p><p>　　I(19)=0.010 2；I(20)=0.018 2；I(21)=0.096 6

25、；</p><p>　　I(22)=0.020 5；I(23)=0.010 2；I(24)=0.065 9。</p><p>　　基本事件的結(jié)構(gòu)重要度大小順序?yàn)椋篒(18)></p><p>　　I(16)>I(21)>I(3)>I(13)>I(24)>I(8)>I(9)>I(17)>I(22)=I(14)=I(

26、15)>I(4)=I(6)=I(20)>I(11)=I(12)>I(7)=I(5)=I (10)=I(2)>I(19)=I(23)>I (24) (1)</p><p>　　由以上基本事件結(jié)構(gòu)重要度可知：在非正常涌水量(M1)中，事件松散層突水(M4)是六采區(qū)主要面臨的問(wèn)題。防水煤柱的留設(shè)問(wèn)題是主要的誘發(fā)因素。</p><p>　　在超過(guò)排水能力(M2)中

27、，設(shè)備能力、水倉(cāng)能力是主要問(wèn)題。預(yù)防和應(yīng)急反應(yīng)失效方面(M3)中，避災(zāi)路線設(shè)計(jì)缺陷(X21)、水文地質(zhì)工作不合規(guī)程(X22)、工人缺乏防水意識(shí)(X24)結(jié)構(gòu)重要度大。</p><p>　　7.預(yù)先危險(xiǎn)分析法概述</p><p>　　預(yù)先危險(xiǎn)分析(Preliminary Hazard Analysis,縮寫(xiě) PHA)又稱(chēng)初步危險(xiǎn)分析。預(yù)先危險(xiǎn)分析是系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間危險(xiǎn)分析的最初工作。也可運(yùn)用它作

28、運(yùn)行系統(tǒng)的最初安全狀態(tài)檢查,是系統(tǒng)進(jìn)行的第一次危險(xiǎn)分析。通過(guò)這種分析找出系統(tǒng)中的主要危險(xiǎn),對(duì)這些危險(xiǎn)要作估算，或許要求安全工程師控制它們,從而達(dá)到可接受的系統(tǒng)安全狀態(tài)。最初 PHA 的目的不是為了控制危險(xiǎn),而是為了認(rèn)識(shí)與系統(tǒng)有關(guān)的所有狀態(tài)。PHA 的另一用處是確定在系統(tǒng)安全分析的最后階段采用怎樣的故障樹(shù)。當(dāng)開(kāi)始進(jìn)行安全評(píng)價(jià)時(shí),為了便于應(yīng)用商業(yè)貿(mào)易研究中的這種研究成果(在系統(tǒng)研制的初期或在運(yùn)行系統(tǒng)情況中都非常重要)及安全狀態(tài)的早期確定,在

29、系統(tǒng)概念形成的初期,或在安全的運(yùn)行系統(tǒng)情況下,就應(yīng)當(dāng)開(kāi)始危險(xiǎn)分析工作。所得到的結(jié)果可用來(lái)建立系統(tǒng)安全要求,供編制性能和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等。另外,預(yù)先危險(xiǎn)分析還是建立其他危險(xiǎn)分析的基礎(chǔ),是基本的危險(xiǎn)分析。英國(guó) ICI 公司就是在工藝裝置的概念設(shè)計(jì)階段,或工廠選址階段,或項(xiàng)目發(fā)展過(guò)程的初期,用這種方法來(lái)分析可能存在的危險(xiǎn)性。</p><p>　　在 PHA 中,分析組應(yīng)該考慮工藝特點(diǎn),列出系統(tǒng)基本單元的可能性和危險(xiǎn)狀態(tài)。這

30、些是概念設(shè)計(jì)階段所確定的,包括:原料、中間物、催化劑、三廢、最終產(chǎn)品的危險(xiǎn)特性及其反應(yīng)活性;裝置設(shè)備;設(shè)備布置;操作環(huán)境;操作及其操作規(guī)程;各單元之間的聯(lián)系;防火及安全設(shè)備。當(dāng)識(shí)別出所有的危險(xiǎn)情況后,列出可能的原因、后果以及可能的改正或防范措施。</p><p>　　7.1預(yù)先危險(xiǎn)分析法步驟</p><p>　　(1)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷、技術(shù)診斷或其他方法調(diào)查確定危險(xiǎn)源(即危險(xiǎn)因素存在于哪個(gè)子系

31、統(tǒng)中),對(duì)所需分析系統(tǒng)的生產(chǎn)目的、物料、裝置及設(shè)備、工藝過(guò)程、操作條件以及周?chē)h(huán)境等,進(jìn)行充分詳細(xì)的了解；</p><p>　　(2) 根據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及同類(lèi)行業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生的事故或?yàn)?zāi)害情況,對(duì)系統(tǒng)的影響、損壞程度,類(lèi)比判斷所要分析的系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的情況,查找能夠造成系統(tǒng)故障、物質(zhì)損失和人員傷害的危險(xiǎn)性,分析事故或?yàn)?zāi)害的可能類(lèi)型；</p><p>　　(3) 對(duì)確定的危險(xiǎn)源分類(lèi),制成預(yù)先危

32、險(xiǎn)性分析表;</p><p>　　(4) 轉(zhuǎn)化條件,即研究危險(xiǎn)因素轉(zhuǎn)變?yōu)槲ｋU(xiǎn)狀態(tài)的觸發(fā)條件和危險(xiǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭鹿?或?yàn)?zāi)害)的必要條件,并進(jìn)一步尋求對(duì)策措施,檢驗(yàn)對(duì)策措施的有效性；</p><p>　　(5) 進(jìn)行危險(xiǎn)性分級(jí),排列出重點(diǎn)和輕、重、緩、急次序,以便處理；</p><p>　　(6) 制定事故或?yàn)?zāi)害的預(yù)防性對(duì)策措施。</p><p>

33、　　7.2煤礦水災(zāi)預(yù)先危害分析</p><p>　　8.煤礦水災(zāi)安全評(píng)價(jià)</p><p>　　煤礦水災(zāi)基本事件可以歸納為兩個(gè)因素，即客觀因素和人為因素。要控制煤礦水災(zāi)事故的發(fā)生，就要控制基本事件的發(fā)生，即控制客觀因素和人為因素。</p><p>　　控制客觀因素來(lái)減少煤礦水災(zāi)事故的發(fā)生可以采取以下措施：</p><p><b>　　

34、做好水文觀測(cè)工作</b></p><p>　　收集地面氣象、降水量與河流水文資料；查明地表水體的分布、水量和補(bǔ)給、排泄條件；通過(guò)探水鉆孔和水文地質(zhì)觀測(cè)孔、觀測(cè)各種水源的水壓、水位和水量的變化規(guī)律。分析水質(zhì)等。</p><p>　　(2)做好礦井水文地質(zhì)工作</p><p>　　掌握沖擊層的厚度和組成。各分層的透水、含水性；掌握斷層和裂隙的位置，破碎帶范圍

35、及其含水和導(dǎo)水性能；掌握含水層與隔水層數(shù)量、位置、厚度、巖性，各含水層的涌水量、水壓、滲透性等。調(diào)查老窯和現(xiàn)采小窯的開(kāi)采范圍、采空區(qū)的積水及分布狀況。</p><p>　　(3)控制人為因素來(lái)減少煤礦水災(zāi)事故的發(fā)生可以采取以下措施：</p><p>　　設(shè)計(jì)方面合理，包括井口設(shè)計(jì)標(biāo)高、地面防洪設(shè)施、各種防水</p><p>　　煤柱留設(shè)尺寸和設(shè)計(jì)依據(jù)、探放水鉆孔設(shè)計(jì)

36、、預(yù)計(jì)涌水量大小、水倉(cāng)設(shè)計(jì)容積、水泵排水能力、井田邊界；制定切實(shí)可行的安全措施；落實(shí)安全措施；選擇合理的設(shè)備。設(shè)施；</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　用煤礦水災(zāi)事故樹(shù)分析可以將引起事故的各個(gè)基本事件清楚的分析出來(lái)，使安全工作能夠更好的，有效的，有側(cè)重性的進(jìn)行。通過(guò)事故樹(shù)分析可以更加看出防水知識(shí)缺乏、違章指揮、違章作業(yè)、回采前未做探水工作、

37、雖做探水工作但不準(zhǔn)確、斷層發(fā)育、裂隙發(fā)育、防水煤柱等對(duì)礦井水災(zāi)事故影響很大，應(yīng)該給予極大的重視，繼而采取有效的措施來(lái)控制煤礦水災(zāi)的發(fā)生。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李潤(rùn)求,施式亮,念其鋒，羅文柯 。基于灰色系統(tǒng)理論的煤礦安全 生產(chǎn)形勢(shì)預(yù)測(cè) ；</p><p>　　[2]高進(jìn)東 、吳宗之 ,王廣亮