基于预防的煤矿瓦斯爆炸事故管理系统.pdf

科技大视野 基于预防的煤矿瓦斯爆炸事故管理系统 中国矿业大学北京校区 徐景德 周心权 王家棣 摘 要 从预防角度建立煤矿瓦斯爆炸事故管理系统。根据我国煤矿瓦斯爆炸事故的基 本特点, 提出包含管理因素的瓦斯爆炸事故的事故模型, 在此基础上, 对瓦斯爆炸事故管理系 统的事故信息的数据结构和数据组织进行了分析。 关键词 瓦斯爆炸 瓦斯爆炸事故 事故管理 事故信息 自从建国以来, 我国煤矿发生的瓦斯爆炸事故 有统计的已达上万次, 这些事故一方面带来了人员 和财产的重大损失, 另一方面, 它又是一笔来之不易 的 财富, 能从反面警示人们, 吸取事故教训, 以预 防同类事故的发生。 根据系统安全学说, 煤矿生产矿井是一个完整 的有机系统, 瓦斯爆炸事故属于矿井生产系统运行 过程中的失去控制的动态事件之一, 瓦斯爆炸事故 的发生原因、 事故过程、 故事中伤亡人数和财产损失 量都和发生事故的系统密切相关。一起瓦斯爆炸事 故的发生是多种因素综合作用的结果, 这些因素不 同的作用方式, 形成了一起事故的具体特征。对一 起具体事故, 其发生有一定的偶然性, 但是对于特定 的系统, 大量事故的统计结果却呈现明显的规律性。 事故规律性的重要表现是事故的某些因素有一定的 再现性, 表征事故的参数符合一定的统计分布, 统计 分布的参数可以用于定量分析和预防控制瓦斯爆炸 事故。这说明事故管理工作对预防事故的继续发 生, 是非常重要的。 1 我国煤矿瓦斯爆炸事故的模型 研究表明, 当下列条件同时存在 瓦斯浓度处于 瓦斯爆炸极限范围内 4 5, 14 16 ; 空气 中氧气浓度不小于 12 ; 具有大于引燃瓦斯的最小 点火能的火源时就会发生瓦斯爆炸。虽然在井下绝 大部分瓦斯爆炸可能造成事故, 但是瓦斯爆炸与瓦 斯爆炸事故是有明显区别的两个概念。其中一个重 要因素是, 由于煤矿是一个有序生产系统, 所以瓦斯 爆炸形成事故, 除了爆炸的三个物理条件外, 还与管 理因素密切相关, 对我国所发生的瓦斯事故的统计 分析表明, 绝大部分事故是由于管理失误造成, 特别 是死亡数在 10 人及以上的重大或特大瓦斯爆炸事 故, 几乎都是安全管理失误造成的。 安全管理方面存在的问题可以概括为两方面, 一是管理决策和方式失误, 二是管理系统存在严重 缺陷, 与瓦斯爆炸事故有关的主要表现 1 不严格 执行∀煤矿安全规程中关于预防瓦斯的规定, 致使 发生瓦斯积聚; 2 未按操作规程进行电气等易产生 火花设备的操作; 3 通风系统缺陷, 不能有效排除 生产过程中涌出的瓦斯; 4 在处理诸如排放瓦斯等 危险现象的过程中, 违章指挥和违章操作; 5 在处 理瓦斯爆炸事故过程中, 出现违章指挥, 致使瓦斯爆 炸事故的伤亡人数增加, 事故波及范围扩大; 6 处 理其他事故中, 忽视瓦斯因素, 诱发瓦斯爆炸事故。 根据对大量瓦斯爆炸事故的分析, 我们认为, 我 国煤矿瓦斯爆炸事故的模型可以用下列四面体表 达, 即在事故分析中, 除考虑瓦斯爆炸的物理因素 外, 还将管理问题作为独立因素列出。实践表明, 采 用这种事故模型, 能准确描述事故的发生过程, 确定 事故的发生原因, 便于事故的分类。 一般地讲, 绝大部分瓦斯爆炸事故只有在 4 种 因素同时存在并相互作用时才可能发生。但是对具 体的瓦斯爆炸事故, 模型中的四个基本因素有其特 定的表现形式和互相作用方式, 这构成了瓦斯爆炸 事故的多样性。对基本因素的归类分析, 构成了瓦 斯爆炸事故的管理方式。 2 瓦斯爆炸事故的管理方式 2. 1 瓦斯爆炸事故描述方式 事故描述方式是事故管理的基础, 它确定了对 37 基于预防的煤矿瓦斯爆炸事故管理系统 1∃ 存在引燃瓦斯的点火源; 2∃ 环境中 O2浓度大于 12 ; 3∃ 管理缺陷; 4∃ 瓦斯浓度处于爆炸极防范围内 瓦斯爆炸事故模型 事故的原因、 过程、 性质、 后果等因素的记录方式。 事故的描述有两种方式, 一是案例描述, 其具体方法 是将一起事故矿井和事故地点的自然状况、 事故发 生原因、 处理过程和事故后果、 教训等, 以报告的形 式记录下来, 形成案例汇编; 另一种是采用数据描 述, 将事故所在生产系统中与事故相关的因素以数 据方式记录下来, 形成数据库。 案例汇编是我国安全管理部门进行事故管理的 主要方式, 对预防事故起了重要作用, 但是, 也逐渐 暴露出其局限性。采用案例汇编描述瓦斯爆炸事 故, 便于人们对某一事故的整体了解, 特别对于典型 事故的详细分析。但是无法从案例汇编中进行事故 的量化分析, 从事故预防角度看, 对所有煤矿瓦斯爆 炸事故进行案例汇编, 既不可能, 也没有必要, 而且 由于写作风格的差异, 同样性质的瓦斯爆炸事故案 例的文字描述往往存在差异, 容易产生模糊印象。 根据系统安全科学, 事故描述实际是对系统安 全信息的一种记录方式, 借助于计算机技术, 根据事 故分析原理, 将一起事故中所包含的事件进行细化, 对细化的每一起事件作为一个信息单元, 以数据库 中的一个字段表示, 从而达到事故的数据描述。由 于目前数据库技术已克服了数据库记录个数、 长度 等限制, 因此可以根据需要设计包含成百上千个数 据字段的库结构, 同时, 为吸收案例汇编的优点, 对 一些典型案例, 可以采用备注文件的方式, 将事故报 告存入数据库中。本文所叙述的瓦斯爆炸事故管理 系统是在 Visual Foxpro 5. 0 系统上开发出来的。 2. 2 瓦斯爆炸事故的数据来源和数据结构 事故管理系统可以向用户提供每一起事故包含 的所有信息, 系统所提供的事故信息应当准确、 客 观、 完整, 这样才能保证用户借助于系统所提供的数 据进行客观分析, 得出准确可靠的结论。但是事故 都是在系统失控状态下发生的, 在事故发生后很难 保证事故中每一项信息都能准确记录下来, 事故信 息相当一部分来自推算、 模拟实验等途径, 不同途径 的数据可信度有明显区别, 因此在事故管理系统中 应当指出事故信息的具体来源。根据瓦斯爆炸事故 的特征, 瓦斯爆炸事故来自以下 4 个途径 事故前后 的现场实测数据记录; 对事故现场的模拟分析结果; 借助于其它数据和公式的推算; 目击者的回忆。 采用数据库系统进行瓦斯爆炸事故管理, 关键 是设计一个科学的描述瓦斯爆炸事故的数据结构, 它既能完整准确地记录与瓦斯爆炸事故所有有关的 数据, 又要使用户能通过数据库了解所记录的瓦斯 爆炸事故的全部情况, 因此必须准确定义数据库每 一个字段的类型、 长度和名称。 瓦斯爆炸事故管理系统的数据结构与瓦斯爆炸 事故模型密切相关。根据瓦斯爆炸事故的四面体模 型, 瓦斯爆炸事故信息来源于瓦斯爆炸的三要素和 安全管理, 四项要素中每一面都包含了多项数据, 而 且各要素所包含的数据是互相关联的, 这些数据构 成了事故管理的全部信息。根据瓦斯爆炸事故发生 发展的时间顺序, 在对我国煤矿的瓦斯爆炸事故的 大量案例调查分析的基础上, 我们将瓦斯爆炸事故 管理系统中事故表征信息的数据划分为 4 个部分 1 瓦斯爆炸事故矿井的自然状况。本部分包 括事故的地理位置、 矿井产量、 瓦斯等级等信息, 包 含 20 个字段。 2 瓦斯爆炸事故区域的自然状况。本部分包 括该区域的瓦斯涌出量、 煤层赋存状况、 生产状况、 人员配备等, 包含 40 个字段。 3 瓦斯爆炸事故发生前的事故区域相关参数 及处理记录。本部分包括事故发生前的瓦斯浓度、 涌出方式、 通风参数、 供电情况、 火源、 爆炸发生时间、 参加救护的救护队员人数等情况, 包含42个字段。 4 瓦斯爆炸事故后果及事故性质。本部分包 括事故伤亡人数、 财产损失、 事故性质认定等, 包含 26 个字段。 整个数据库共 128个字段, 由四个表构成, 这是 基于目前对瓦斯爆炸机理、瓦斯爆炸事故发生原因 等方面的最新研究成果所设计的数据结构, 随着瓦 下转第 59页 38 中国煤炭第 25卷第 4 期 1999 年 4 月 的Superior 中西部电厂的支线长 2. 4km, 俄克拉荷 马州陶森堡附近的西部农场电站的专线铁路长 22. 5km。 运煤量是确定将来成本节余的关健因素。因 此, 它也确定了可以用于建设的经费数量。这些电 厂每年最低运煤量大约 2Mt。建设费是随距离和所 需桥梁数而变化的。专线铁路成本从较低的 120 万 美元/ 英里到较高的 530 万美元/ 英哩不等, 加权平 均成本为 240万美元/ 英里。 专线铁路成本节余一般来源于竞争承运人之间 竞相降低的铁路运费。因此, 运输费较高的电厂, 例 如使用西部煤炭的电厂, 建设专线铁路的动力更大。 的确, 上表所列的 14 条专线铁路项目中有 11 条铁 路主要运送保德河煤田的煤炭。 对于美国东部的煤炭货运人来说, 同样存在降 低煤炭成本的潜力。新承运人的煤炭来源可能比目 前承运人的煤炭来源近, 或者在新的煤炭市场供货 及需求中可能存在不同的差额, 从而使煤炭的离岸 价较低。在东部某些地区, 煤炭离岸价格的节余可 能明显比煤炭运输的节余多。 资源数据国际公司 RDI 针对公共电力公司在 铁路建设方面放开的作法形成的影响做了大量的分 析。该公司分析了由一家铁路承运人提供服务的 191 家电厂修建专线铁路的潜力。该分析完全限于 经济方面, 研究了运输距离、 运煤量、 建设费和收费 价位等各种情况。其它问题如环境和地理问题在专 线铁路分析中未予考虑。 分析结果表明 如果其中 70 家电厂能够将现有 的铁路运价降低 30 的话, 那么他们就能在 10 年 期内回收专线铁路的成本。进一步的分析表明这 70家电厂中的 32 家目前的铁路运费已经很低, 因 而不用建设专线铁路。 其余 38 家电厂也介绍了其经济运行状况, 以证 明在正常条件下建专线铁路是合算的。这 38 家电 厂1996 年总共消耗了大约 98Mt 煤, 相当于公共电 力公司用铁路运煤总量的 16。 另有几家接受分析的电厂也位于运输公司附 近, 他们也从专线铁路通道上获利并提高了电厂的 经济效益。 尽管专线铁路的建设还涉及其它重大问题, 但 是, 由于建设专线铁路在经济上合理, 在高成本控制 压力下的发电厂希望将来增加专线铁路。除了降低 运输成本之外, 专线铁路对电厂的经营者还具有其 它明显的效益。通过较低的铁路运价可以降低交货 费用, 接近另外的煤炭产地有利于电厂的调度、 提高 热效率及利润率, 最终大幅度增加煤炭的消费量。 由于电力工业在向竞争性的商品环境过渡, 并 把目光集中到成本控制, 所以电力公司和其它电厂 的经营者将继续向其煤炭生产商压价。大部分煤炭 生产者已经经历了这次压价, 并且注意到高于市场 价的合同已将期满或经重新谈判使价格降到了市场 水平。经营毛利的缩小是数家大型煤炭生产商退出 该产业的一个主要原因。 虽然铁路承运人在发电、 供电中起到了不可或 缺的作用, 但是, 他们确实感到了铁路运费在最近 10 年间降低的压力, 专线铁路将成为促进这种发展 方向的多种手段之一。 ∀Coal Age 1998 No. 6 P. 41 42, 孙守华译 刘承秘校 上接第 38 页 斯爆炸事故特征的变化和研究的进展, 可以对数据 结构进行调整。 考虑到数据库字段长度的限制, 该管理系统对 每一个字段的含义进行了详细解释。同时, 在对字 段命名时, 尽量使用户从字段名称中, 直观地理解字 段的意义。 3 瓦斯爆炸事故管理系统的使用和特点 使用瓦斯爆炸事故管理系统, 可以方便进行如 下工作 1 查询、 打印各类煤矿瓦斯爆炸事故信息; 2 可以对系统中的某一字段, 建立索引文件, 达到对瓦斯爆炸事故分类分析的目的; 3 对于具体生产矿井, 采用该数据库的数据结 构, 建立自己的瓦斯爆炸事故的管理系统; 4 对典型瓦斯爆炸事故, 可以查阅事故的调查 报告。 参考文献 1 隋鹏程、 陈宝智.∀安全原理与事故预测. 冶金工业出版 社 北京, 1988 2 王能斌.∀数据库系统. 电子工业出版社 北京, 1995 3 俞启香. ∀矿井瓦斯防治. 中国矿业大学出版社 徐州 1992 59 建设专线铁路 增强电站竞争力 Abstracts in English Several Critical Problems Requiring Prompt Solutions in State Owned Coal Mines As Reflected by the Case of Xinwen Mining Group CorpTaking the case of Xinwen Mining Group Corp as an example, this article presents six problems existing in the large and mediumsized state owned coal mines that can hardly be solved by the mines themselves. T he six problems are decreasing coal resources, too heavy burden of taxes, heavy social burden, large amount of payments in arrears for coal sold, difficulties in financing and incomplete sys tem transition. It is considered that if these problems are not solved, a majority of largesized state owned coal mines may have to withdraw from the market competition which may result in a long standing dilemma of the coal sector. A prediction of Coal Demands in ChinaT his article introduces the development status and future trends of China s four major coal consuming industries such as power generation, metallurgy, construction material and chemical industries. On the basis of a consideration of factors e. g. structural adjustment and energy conserva tion, the article makes a prediction about the coal consumption by the four sectors by 2000 and 2005. Based on the change in residential coal consumption in daily livelihood in China, coal demands for this sector is pre dicted. On an analysis of coal import and export, coal export quantity for the year 2000 and 2005 is predicted. The article concludes with the prediction that by 2000 China s national grand total coal demands will be 1. 245 billion tons and 1. 365 billion tons for 2005. Suggestions for Turning the YulinShenmu Coal Mining Area into An Extra Large Export Coal Production Base According to this article, the 2625km2YulinShenmu coal mining area located in the northwest part of Shaanxi Province can be turned into an extralarge export coal production base that China needs. As the best part of the ShenfuDongsheng coal field, this coal mining area is endowed with coal reserves with low ash, low sulfur, low phosphorous contents and high thermal value. This article gives an account about the characteris tics of the coal mining area and the proposed ideas for its development, as well as analysis of the financing sources for the development. Prevention Based Mine Gas Explosion Accident Management SystemMine gas explosion accident manage ment system should be based on prevention. On the basis of the basic characteristics of mine gas explosions in China s coal mines, this article proposes a mine gas explosion accident model that also covers relevant manage ment factors. T hen, an analysis is made of data structure and data organization of the accident ination used in the mine gas explosion accident management system. A Report on A Technical Investigation Visit to the U. K. and HollandAuthors of this article participated in the international seminar on coalbed methane investment held in the U. K. T hey also visited some competent authorities of the U. K. and Holland. Introducing the heated topics of the international seminar on coalbed methane investment, this article gives special attention to discussions about coalbed methane technologies and policies. T he article also gives a full account of the main points about the cooperation projects between China Coal Ination Institute and Energy Technology Centre U. K. , U. S. Environmental Protection Agency and the Natural Gas Technical Centre, Holland. The article finally proposes some suggestions for coalbed methane related work in the future. 61 Abstracts in English