煤矿重大危险源瓦斯定量评价方法的研究_图文.doc

贵州大学 硕士学位论文 煤矿重大危险源（瓦斯）定量评价方法的研究 姓名黄政祥 申请学位级别硕士 专业采矿工程 指导教师郁钟铭;龙祖根 20070601 煤矿重大危险源（瓦斯）定量评价方法的研究 ．中文摘要 本文从危险源辨识理论和煤矿重大事故特征出发，研究煤矿重大危险源的辨 识方法和原理，通过对煤矿重大事故特别是贵州省煤矿事故的统计分析，将煤矿 重大事故中发生频率最高、危害最为严重的瓦额事故作为矿井重大危险源的研究 重点，且把瓦斯事故主要分为瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出两类事故来分别进行研 究，与此对应地把瓦斯危险源分析分为瓦斯爆炸危险源和煤与瓦斯突出危险源来 分别研究。针对瓦斯爆炸事故的危险源的特点，建立事故树，应用风险度评价方 法评价；针对煤与瓦斯突出的危险源的特点，应用作业危险条件评价方法展开评 价。在对这两类危险源评价方法中，利用模糊数学中的三角函数和梯形函数特点， 对两种的评价方法中原理进行说明和对一些因素进行了有限的定量化，使评价的 结果较为精确和有可比较性。论文结合实际矿井评价项目，来说明和验证方法的 可行性和实用性。 关键字重大危险源瓦斯爆炸煤与瓦斯突出风险评价ＬＥＣ评价 Ａｂｓｔｒａｃｔ ＢａｓｉｎｇｏｎｔｈｅｉｄｃｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙｏｆｄａｎｇｅｒｏｕｓＳＯＵｒＣｅａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆ ｃｏａｌｍｉｎｅｇｒａｖｅａｃｃｉｄｅｎｔ．ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ ｆａｔａｌｓｏｕｒｃｅｏｆｔｈｅＣＯａｌｍｉｎｅ，ｂｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｏａｌｎｌｉｎｅｇｒａｖｅａｃｃｉｄｅｎｔｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｄａｔａｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｃｏａｌｍｉｎｅｉｎＧｕｉｚｈｏｕｐｒｏｖｉｎｃｅ．ｅｎｄａｎｇｅｒｓｇａｓａｃｃｉｄｅｎｔｏｆｔｈｅ ｍｏｓｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｈａｐｐｅｎｅｄａｎｄｔｈｅｍｏｓｔｈｉｇｈｌｙｄｉｓｓｅｒｖｅｄｉｎｃｏａｌｍｉｎｅｇｒａｖｅａｃｃｉｄｅｎｔ ａｓｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｉｏｒｉｔｙ，ａｎｄｄｉｖｉｄｅｇａｓａｃｃｉｄｅｎｔＳＯＵＥＣＣｉｎｔｏｔｈｅｇａｓｅｘｐｌｏｓｉｏｎｓｏｕｒｃｅａｎｄ 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（保密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名避导零签名辫日期业ｇ弛 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险源（瓦斯）定量评价方法的研究 绪论 １．１论文的背景 随着经济的发展，近年来我国能源需求也越来越大，作为我国所需能源中占有较大比例的煤炭也越来越需求紧张，当然这种紧张也给煤矿企业带来很大的利润，但是煤矿的安全问题一直困扰煤炭生产。在国家相关的政策引导下，煤矿安全事故有所缓和，但煤矿安全形势依然不容乐观，煤矿安全工作依然面临严峻的挑战。 我国产煤量占世界总产煤量的２０％，但是死亡人数却占８０９６，尤其是近年来，重特大事故频繁发生，煤矿事故发生的频率和强度之高，令人震惊。煤矿事故的发生，造成极为不良的社会影响，导致巨大的经济损失。我国煤矿安全管理水平于发达国家相比还有很大差距，特别是安全经济方面的投资远远不够。尤其是中小煤矿安全生产条件较差，管理工作跟不上，职工安全意识薄弱，造成伤亡事故频繁发生，伤亡人数据居高不下。在矿山企业中发生的严重灾害事故告诫人们，由于矿山企业生产的规模集中、设备庞大、井下生产条件差、工作环境特殊、特别是在生产过程中存在大量的高能量物质和不安全的力量集中带（如瓦斯、煤、顶底板等），一旦这些能量物质和力量意外释放，则将无疑造成巨大的人员伤亡和经济损失。煤矿事故有危险性较大、波及面广、对环境有较大破坏性、容易形成多人死伤等特点。煤矿安全生产的核心是必须坚持安全管理与安全技术两手抓，坚持“安全第一、预防为主”的总方针，以科技为先导、科技兴煤；以煤矿安全和职业健康为焦点，面向基层，改善煤矿施工环境，减少煤矿伤亡事故和职业病危害，保障、保护生命财产不受损失。 根据文献记载““，从１９９６到１９９９年间我国煤矿发生死亡３人以上事故共１８４７次，死亡１３３２４人，同时，在这期间，仅瓦斯事故就死亡了１０６２４人，占７９．７％，且仅在２００６一年１，贵州发生瓦斯事故２１起，可以说每个月都有－Ｎ两起事故发生，由此可见，在我国矿山重大危险源事故中瓦斯事故的严重性。因此可以说，矿井瓦斯事故是煤矿安全生产的大敌，是目前煤矿生产过程中对井下工作人员和井下财产威胁最大的一类灾害模式，是最值得研究的危险源。 这种情况在贵州省更为严重，如表１－１近６年贵州省煤矿重特大瓦斯事故统第１页 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险源（瓦斯）定量评价方法的研究计表中所示，贵州省从２００１年到２００６年中重大和特大事故中，瓦斯事故发生起数是最多，死亡人数也是所占比例最高，可见是煤矿重大事故中发生频率最高，危害后果最为严重是瓦斯事故。 表ｌ一１ 年份 ２０００近６年贵州省煤矿重特大瓦斯事故统计表死亡人数重大重大瓦事故斯事故２５２ ２５０ ３１３ ２８１ ２０２ １８０ ２１６事故起数重大重大瓦事故斯事故４９４３４８５２４６２８２８３０事故起数重大事故１２１２５６９ｉｏ３死亡人数重大事故３４６重大瓦斯事故１２１２４５７９２重大瓦斯事故３４５１８０７４８０１１０１２９３０２２２２２２２２７１９４１１９１２１１３４２∞ｌ２００２５３７３１８０９０９７１５６１３９６４８２００３２００４６７４９４３４８２００５２００６ １．２问题的提出 煤矿安全评价工作是煤矿安全工作的导向标，引导煤矿安全所需的资源有条有理地、有重有轻地和前后系统地投入到煤矿隐患的治理中和完善煤矿安全生产中。从我国煤矿安全评价研究动态及发展趋势可以看出，目前安全评价中主要使用安全检查表法基础再以事故树分析法和层次分析法相辅，对矿井整体生产系统进行评价。然而某些把各个单元的评价分值结果的相加或加权平均值作为矿山重大危险源的危险评价结果，运用的评价方法单一，也不可取。对于一个矿并系统来说，系统内有危险的单元，也有相对安全的单元，而整个矿井系统的危险程度取决于较危险的、特别是最危险的一个或几个单元的危险程度，而较安全的单元对全矿井的危险程度的影晌则不大。把评价结果的简单相加或取平均值，掩盖了高危险单元对全矿危险程度的决定性影响，这种方法不能全面和确切地反映煤矿危险程度。并且在传统的煤矿安全评价中的大部分评价都属于定性评价范畴，这也只能给出危险源或者隐患的定性评价结果，这也不能全面反映危险源的危险程度和反映危险源之间的差异，将煤矿划分为不同的重大危险源的进行单一评价，并且进行定量化的评价将是煤矿安全评价的发展主流趋势，然而在煤矿重大事故中发生最为频繁、危害后果也是最为严重的是瓦斯事故，所以以瓦斯事故危险源作为煤矿重大危险源的研究重点。 因此，如何结合煤矿生产系统的特征以及瓦斯事故危险源的特点，选择合适定量化的评价方法，建立一套针对瓦斯事故危险源的，评价结果更为准确和可比 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险潭（瓦斯）定量评价方法的研究较性的评价方法，这将是一个意义重大而又急需解决的问题。 １．３本文研究内容、方法和意义 １．３．１本文研究的内容 本文研究的内容有以下３个方面 １、根据煤矿的重大事故的特征和重大危险源的辨析机理，确定煤矿重大危险源划分原则和存在的特性，确立煤矿重大危险源中最有危害的危险源为瓦斯事故危险源。 ２、根据煤矿瓦斯重大危险源的特点，将瓦斯危险源主要分为煤与瓦斯突出出和瓦斯爆炸两类危险源，并根据各自事故特点使用不同的评价方法，利用模糊数学对一些因素进行有限的定量化和处理，建立对瓦斯事故危险源的评价方法。 ３、根据本文建立的瓦斯事故危险源的评价方法，结合贵州省一些煤矿实例来说明评价方法的可行性和结果的合理性。 １．３．２论文的研究方法 论文综合运用系统工程学、安全管理学和安全评价理论，结合煤矿重大危险源瓦斯危险源辨识机理，分析危险源的影响因素，根据统计资料、专家意见和结合区域煤矿特点，应用模糊数学方法，建立瓦斯危险源评价方法，并结合实例说明该方法可行性。 １．３．３论文的研究意义 论文建立的瓦斯危险源评价方法，并对一些影响因素进行有限的定量化，最后所得评价结果当然也更加精准，这对煤矿作好瓦斯事故的预防和指导煤矿企业安全工作具有重要的意义。 贵，ｆＩ大学研究生学位论文煤矿重大危险源（瓦斯）定量评价方法的研究 二危险源辨析和评价方法选定 ２．１危险源和评价方法的概述 ２。１．１危险源相关概述 人类自出现以后，就一直为生存与发展不懈地奋斗着，安全问题也就成为一种特需要客观的表现出来。进入工业社会以后，生产过程中的危险成为威胁人类安全和健康的主要因素之一，要确保自身的安全，就必须认识造成“不安全”的因素和规律，判断它们对人类造成的危害有多大，这就是危险的辨识。现代工业活动中使用的危险物质种类和数量日益增多，重大火灾、爆炸、毒物泄露事故不断发生，造成了巨大的生命财产损失和严重的环境破坏。２０世纪７０年代以来，预防重大工业事故已经成为各国社会、经济和技术发展的重大研究对象之一，引起了国际社会的广泛重视，并随之产生了“危险源”、“重大危险源”等概念。最早系统地研究重大危险源控制技术的国家是英国。１９７４年６月英国发生严重的弗利克斯巴勒爆炸事故后，于１９７６年英国重大危险源咨询委员会首次向英国卫生与安全监察局提交了建议的重大危险源标准。 １９８２年欧共体颁布了塞韦索法令，该法令列出了１８０种物质及其临界量标准。根据塞韦索法令提出的重大危险源辨识标准，英国己确定了１６５０个重大危险源，其中２００个为一级重大危险源。。 １９９３年６月，第８０届国际劳工大会通过的预防重大工业事故公约将“重大事故”定义为在重大危害设施一项活动工程中出现意外的突发性的事故，其中涉及到一种或多种危险物质，致对工人、公众或环境造成即刻的或延期的严重危害。而将危险源定义为可能造成事故发生的生产装置、设施或场所，是事故发生的根源。根据重大危险源（Ｍａｊｏｒｈａｚａｒｄ）的定义为（源自重大工业事故（Ｍａｊｏｒａｃｃｉｄｅｎｔ））能导致重大事故的危险源，在我国八五攻关课题期间，重大危险源辨识评价技术研究成果的报告中将重大危险源定义为长期或临时地生产、加工、搬运、使用或贮存危险物质且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。根据这这一诠释，则把煤矿重大危险源定义为可能导致煤矿重大事故的设施或场所。 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险源‘瓦斯）定量评价方法的研究２．１．２评价方法的概述 安全评价（或风险评价、危险性评价）首先在２０世纪３０年代出现于保险行业。人类白产业革命以来，特别是第二世界大战后，工业化过程加快，工业生产系统日趋大型化和复杂化，尤其是化学工业，在生产规模和产品种类迅速发展的同时，生产过程中的火灾、爆炸、有毒有害气体泄漏和扩散等重大事故不断发生，促使了人们对企业、装置，设施和环境等安全评价工作的开展。随着安全评价技术的大半个世纪发展，逐渐形成许多很适用评价方法。下面介绍一些常见的评价法。 （１）安全检查方法（ＳａｆｅｔｙＲｅｖｉｅｗ，ＳＲ） 安全检查方法也称为工艺安全审查或“设计审查”及“损失预防审查”，它可以用于建设项目的任何阶段。对现有装置进行评价时，传统的安全检查主要包括巡视检查、正规日常检查或安全检查。安全检查方法的目的是辨识可能导致事故、引起伤害、重要财产损失或对公共环境产生重大影响的装置条件或操作规程。完成了安全检查后，评价人员对待改进的地方应提出具体的措施、建议。 （２）安全检查表法（ＳａｆｅｔｙＣｈｅｃｋｌｉｓｔ．Ａｎａｌｙｓｉｓ，ＳＣＡ） 安全检查表分析是将一系列分析项目列出检查表进行分析以确定系统的状态，这些项目包括设备、贮运、操作、管理等各个方面。传统的安全检查表分析方法是分析人员列出一些危险项目，识别与一般工艺设备和操作有关的已知类型的危险、设计缺陷以及事故隐患，将检查项目列表逐项检查，以专家提问或打分的形式，确定系统的危险性。安全检查表分析方法是一种以经验为主的方法，用它进行安全评价时，成功与否很大程度取决于检查表编制人员的经验水平，同时评价过程中往往依据评价人员素质和技术水平决定评价对象的危险程度，存在较大的主观因素。 （３）危险指数方法（ＲｉｓｋＲａｎｋ。腿） 危险指数方法是通过评价人员对几种工艺现状及运行的固有属性（以作业现场危险度、事故几率和事故严重度为基础，对不同作业现场的危险性进行鉴别）进行比较计算。确定工艺危险特性重要性大小，并根据评价结果，进一步确定评价的对象。该方法可以运用在工程项目的各个阶段（可行性研究、设计、运行等），或在详细的设计方案完成之前，或在现有装置危险分析计划制定之前。 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险源（瓦斯）定量评价方法的研究 （４）预先危险分析方法（ＰｒｅｌｉｍｉｎａｒｙＨａｚａｒｄＡｎａｌｙｓｉｓ，Ｐ眦） 预先危险分析方法是一种起源于美国军用标准安全计划要求方法。它常常用于对项目装置等在开发的初期阶段分析物料、装置、工艺过程以及能量失控时可能出现的危险性类别、条件及可能造成的后果，作宏观的概略分析，其目的是辨识系统中存在的潜在危险，确定其危险等级，肪止这些危险发展成事故。 （５）故障假设分析方法（ｗｈａｔｉｆ，Ｗ１） 故障假设分析方法是一种对系统工艺过程或操作过程的创造性分析方法。使用该方法的人员应对工艺熟悉，通过提问（故障假设）的方式来发现可能的潜在的事故隐患。该方法与其他方法的不同在于要求评价人员了解基本概念并用于具体的问题中。目前，有关故障假设分析方法及应用的资料虽然很少，但是它在工程项目发展的各个阶段应用非常频繁。 （６）故障假设分析脸查表分析方法ＣＩ『｝ｌａｔ．二ｉｆ／Ｃｈｅｃｋ ｗｌ／ｃ）’ｌｉｓｔＡｎａｌｙｓｉｓ， 故障假设分析方法／检查表分析方法是由具有创造性的假设分析方法与安全检查表分析法组合而成的，它弥补了单独使用时各自的不足。与其他大多数的评价方法相类似，这种方法同样需要有丰富工艺经验的人员完成，常用于分析工艺中存在的最普遍的危险。虽然它也能够用来评价所有层次的事故隐患，但故障假设分析／检查表分析方法一般主要对过程危险初步分析，然后可用其他方法进行更详细的评价。 （７）危险和可操作性研究（Ｈａｚａｒｄ‘ａｎｄＯｐｅｒａｂｉｌｉｔｙＳｔｕｄｙ，ＨＡＺＯＰ） ＨＡＺＯＰ是一种定性的安全评价方法，找出过程中工艺状态的变化（即偏差），然后分析找出偏差的原因、后果及可采取的对策。危险和可操作性研究技术是基于这样一种原理，即，背景各异的专家们若在一起工作，就能够在创造性、系统性和风格上相互影响和启发，能够发现和鉴别更多的问题，要比他们独立工作并分别提供工作结果更为有效。虽然危险和可操作性研究技术起初是专门为评价新设计和新工艺而开发的，但是这一技术同样可以用于整个工程、系统项目生命周期的各个阶段。此方法的分析必须由一个多方面的、专业的、熟练的人员组成的小组来完成。 （８）故障类型和影响分析（ＦａｉｌｕｒｅＭｏｄｅＥｆｆｅｃｔｓＡｎａｌｙｓｉｓ，Ｆ腿Ａ） 故障类型和影响分析（ＦＭＥＡ）是系统安全工程的一种方法，根据系统可以划分 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险源（瓦斯）定量评价方法的研究为子系统、设备和元件的特点，按实际需要将系统进行分割，然后分析各自可能发生的故障类型及产生的影响，以便采取相应的对策，提高系统的安全可靠性。 （９）故障树分析（ＦａｕｌｔＴｒｅｅＡｎａｌｙｓｉｓ，ＦＴＡ） 故障树（ＦａｕｌｔＴｒｅｅ）是一种描述事故因果关系的有方向的“树”，是安全系统工程中的重要的分析方法之一。它能对各种系统的危险性进行识别评价，既适用于定性分析，又能进行定量分析。具体、简明、形象化的特点，体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性。ＦＴＡ作为安全分析评价和事故预测的一种先进的科学方法，已得到国内外的公认和广泛采用。 （１０）事件树分析（ＥｖｅｎｔＴｒｅｅＡｎａｌｙｓｉｓ，既Ａ） 事件树分析是用来分析普通设备故障或过程波动（称为初始事件）导致事故发生的可能性。与故障树分析不同，事件树分析是使用归纳法（而不是演绎法），事件树可提供记录事故后果的系统性的方法，并能确定导致事故后果事件与初始事件的关系。事件树分析适合被用来分析那些产生不同后果的初始事件，强调的是事故可能发生的初始原因以及初始事件对事件后果的影响，事件树的每～个分支都表示一个独立的事故序列，对一个初始事件而言，每一独立事故序列都清楚地界定了安全功能之间的功能关系。 （１１）人员可靠性分析（ｔｕｍａｎＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓ，ＨＲＡ） 人员可靠性行为是人机系统成功的必要条件，人的行为受很多因素影响。这些“行为成因要素”（ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｈｏｐｐｉｎｇＦａｃｔｏｒｓＰＳＦｓ）可以是入的内在属性，比如紧张、情绪、教养和经验也可以是外在因素，比如工作问、环境、监督者的举动、工艺规程和硬件界面等。尽管有些ＰＳＦｓ是不能控制的，许多却是可以控制的，可以对一个过程或一项操作的成功或失败产生明显的影响。 （１２）作业条件危险性评价法（Ｊｏｂ 美国的Ｋ．Ｊ胳雷厄姆（Ｋｅｔｃｈ．ＪＲｉｓｋＡｎａｌｙｓｉｓ，ＬＥＣ）ＣＩ＆ｉｍｎ）和Ｆ金尼（Ｇｉｌｂｅｒｔ．Ｆ．Ｋｉｎｎｅｙ）研究了人们在具有潜在危险环境中作业的危险性，提出了以所评价的环境与某些作为参考环境的对比为基础，将作业条件的危险性作因变量（Ｄ），事故或危险事件发生的可能性（Ｌ），暴露于危险环境的频率（Ｅ）及危险严重程度（Ｃ）为自变量，确定了它们之间的函数式。根据实际经验，他们给出了３个自变量的各种不同情况的分数值，采取对所评价的对象根据情况进行“打分”的办法，然后根据公式第７页 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险潭（瓦斯）定量评价方法的研究计算出其危险性分数值，再在按经验将危险性分数值划分的危险程度等级表或图上查处其危险程度的一种评价方法。此方法评价人们在某种具有潜在危险的作业环境中进行作业的危险程度，简单易行，危险程度的级别划分比较清楚、醒目。 （１３）风险评价法 在识别危险分析方面，定性和半定量的评价是非常有价值的，但是这些方法仅是定性的，不能提供足够的定量化，特别是不能对复杂的并且存在危险的情况下提供决策的依据和足够的信息，在这种情况下，必须能够提供定量的计算和评价。定量风险评价可以将风险的大小完全量化，风险可以表征为事故发生的概率和事故的后果的乘积。ＱＲＡ对这两方面均进行评价，并提供足够的信息，为业主、投资者、政府管理者提供有利的定量化的决策依据。这就是风险评价方法。２．２煤矿重大危险源划分 ２．２．１煤矿重大危险源的定义 根据文献，煤矿重大危险源定义为可能导致煤矿重大事故的设施或场所。那么必须弄清楚重大事故的定义，根据国家对安全事故级别的定义如下 ａ、特别重大生产安全事故；一次死亡３０人及其以上的事故，或一次死亡３０人以下但社会影响特别恶劣、性质特别严重的事故，或一次造成直接经济损失一千万元及其以上的事故。 ｂ、特大生产安全事故一次死亡ｌＯ人以上、２９人以下或直接经济损失一百万元及其以上、一千万元以下的事故。 Ｃ、重大生产安全事故；一次死亡３人以上、９人以下，重伤ｌＯ人以上或直接经济损失五十万元及其以上、一百万元以下的事故。 ０ ｄ，一般生产安全事故一次死亡１人以上、２人以下，重伤３９人或直接经济损失十万元及其以上、五十万元以下的事故。 所以将煤矿中一次死人３入以上或者直接损失五十万以上的事故纳入煤矿重大事故研究范畴，而可能导致这种事故的设施或场所则纳入煤矿重大危险源源研究范畴。 ２．１．２煤矿重大危险源划分 通过煤矿重大事故的统计资料的分析和相关文献１，可以知道煤矿重大事故第８顶 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险源（瓦斯）定量评价方法的研究和引起煤矿重大事故的重大危险源有如下特点 （１）煤矿重大事故波及范围一般局限于矿井内部； （２）在煤矿重大事故中导致人员和财产重大损失的根源既有井下采掘系统内危险物质与能量也有系统外的失控的能量和物质； （３）煤矿重大危险源是动态变化的； （４）煤矿重大危险源的危险物质和能量在很多情况下是逐渐的积聚或叠加的。 在矿井整个系统中，每个不同的单元在煤矿井上下不同的位置，其中自然环境、危险物质、设备、设施、人员因素等均不相同，因此直接将矿井系统作为整体对象进行安全评价研究是困难的，也是不可取的，必须根据其功能划分为不同的单元分别进行评价。在矿井重大危险源评价具体实施过程中，根据不同层次管理的重点和要求，将评价对象按照划分原则进行分解，即把复杂的矿井系统划分为数个相对独立的单元分别进行评价，依据各个单元评价的危险等级，再确ｓ定矿井的安全状态。 然而在煤矿重大危险源单元划分中，应遵循以下原则 １．评价单元应在空间或生产工艺上尽可能具有相对的独立住 ２．评价单元所包含的子系统在事故致因上应尽可能独立和完整； ３．评价单元之间事故影响要尽可能小。 总之，煤矿重大危险源评价单元的划分也就是煤矿重大危险源种类的划分，根据划分原则和存在的主要特性来划分危险源单元。通常对煤矿重大危险源划分，根据能量物质的划分，也就是“五害”的划分，就是瓦斯事故重大危险源、水灾重大危险源、火灾重大危险源、顶板重大危险源、煤尘爆炸重大危险源和其它方面等来划分。根据煤矿整体系统划分为五个重大危险源现代安全观念认为，发生在现场的人的不安全行为或物的不安全状态作为事故的直接原因必须加以追究，但是它们只是一种表面现象，是其背后的间接原因的征兆，是根据原因一管理失误的反映。我们用多米诺骨牌来形象地表示这种事故因果连锁关系在确定矿井重大危险源的主要影响因素时，要根据事故因果连锁理论做到充分具体。但煤矿企业生产过程中客观存在的危险物质或能量Ｉｆ岛界性质的划分非常模糊，这就决定了矿井重大危险源评价是一个模糊的概念，由此引发的分类、判断和推理也反映了其模糊性。这就要求我们要根据国情和地方的区域性，运用数学方法加以第９页 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险源（瓦斯）定量评价方法的研究综合和定量化，对煤矿重大危险源进行辨识和评价。本文采用如下图２－Ｉ的煤矿重大危险源的划分方法。 图２一ｌ煤矿重大危险源划分图 ２．３瓦斯事故危险源的分析 根据贵州省的重大事故统计表如下表表２－１所示，通过以上统计资料的不难看出煤矿重特大事故中，瓦斯事故是煤矿重大事故中发生频率最高，而且也是事故后果最为严重的。在煤矿重大危险源评价中，瓦斯事故危险源的评价是首当其冲，必须充分做好煤矿瓦斯方面安全评价工作。 本文正是基于这一点，才以瓦斯为重大危险源的典型来进行评价分析。对于瓦斯事故一般分为三种类型，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯窒息和中毒。然而根据重大事故的发生频率和危害后果方面来说，煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸才是重大危险源研究的范畴，所以将瓦斯事故危险源分为煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸两类重大危险源来研究。第１０页 责州大学研究生学位论文煤矿重大危险潭（瓦斯）定量评价方怯的研究 表２－１贵州省０１～０５年煤矿重特大事故原因所占比例统计表 瓦斯事故 起教所占 比倒死亡人数所占比倒 ８８．８０％ ７２．５２％顶板事故起敷所占比例５．两蹦９．６９％ １４．９４％ ５．６６％ １８．２８％ １６水灾事故起数所占比例３．７７％ｌＬ运输事故起戢所占比倒０１．３７％机电事故起致所占出饲Ｏ死亡人羲所占比饲６．００％７．０３％１３，５２％６．００％１２．２２％１２．２２％死亡人数所占比倒５．ｚｏ，‘１９．４９％１６．３７％６．２０％２０．５６％２０５６，‘死亡人簸所占比倒００．９６％Ｏ２．９７％ＯＯ死亡人藏所占比饲０Ｏ１．０７％２００１篮２００２盘２００３芷２００４芷２００５危２００５年９ｎ５７％７１．２３鳍ｆｉ８．６６，‘８７．１４％６５．１２％８ｌ％ＯＬ６吼伽％５９．９Ｉ％６７．２２＇‘８７．２２％１４．９３％０４４９％３．７７％１８．６０％０８％００００Ｏ０６５．１２％２８％１８．６０％ 自建国５０多年以来，我国发生的１４起一次死亡１００人以上的特大事故中，其中瓦斯爆炸事故就有８次之多，占５７．１％，在１２起一次死亡５０人以上（不舍１００人以上）事故中，其中瓦斯爆炸事故就有ｌＯ次，高达８３，３％，这说明瓦斯爆炸事故危害的严重性。然而２００２年９月５日湖南省娄底市双峰县秋湖煤矿发生煤与瓦斯突出，３３人死亡，２００３年１月２５日焦作煤业集团朱村矿发生煤与瓦斯突出，造成１９人遇难，２００５年３月２７日凌晨贵州水城矿业集团公司汪家寨煤矿发生煤与瓦斯突出事故，当时井下共有２２０入；事故发生后，１０人遇难。２００５年８月２６日贵州仁怀市大坝镇竹林湾煤矿２５日下午发生一起煤与瓦斯突出事故，造成１５人遇难。目前，在我国特别贵州省煤与瓦斯突出事故占煤矿灾害事故的很大比例且相当频繁，这说明煤与瓦斯突出事故危害的严重性。瓦斯爆炸危险源和煤与瓦斯突出危险源都属于煤矿重大危险源，根据两种危险源各自特点建立一套合适实用的评价方法是很有研究价值的． ２．３评价方法的选定 在安全系统工程中，许多场合要采用定性分析与定量分析相结合的方法。定量分析是指数量指标的分析，用数学方法对系统进行精确的数量上分析定性分析一般是从事物现象入手，利用经验对系统的特征、本质进行深入的研究，它决定研究的方向。在安全评价中，定性评价只能够知道系统中危险性的大致情况，如危险因素和严重程度等，提醒人们应该注意哪些阶段和哪些环节，但要达到系统的最佳安全状态，还有待于安全的定量评价，只有做到了定量分析才能对相近的危险因素和危险源有可比和有比较的，给出具体的危险值大小提高评价的准确度。总之，定性分析是基础，是人们认知的基础，而定量性分析提供更好精准度，从而提高对评价结果认识，但最后在对危险认识上由定量的又要回归到定性的人第１１页 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险潭（瓦斯）定量评价方法的研究的直观认识上。近年来，利用单纯的定性分析方法或单纯的定量分析方法难以解决科学研究中的具体问题，单纯定性分析容易造成研究的粗浅化；纯粹的定量分析又容易失去真实性，运用二者相结合的方法才有利于全面综合、客观真实地反映所研究事物的规律，即在研究各种系统对象时，～定要通过“定性一定量一定性”这一循环往复的分析过程，才能求得最佳方案。而利用模糊综合数学刚好解决了定性与定量的统一。 对于本文中重点针对瓦斯重大危险源的评价方法研究，而对于瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出危险源，应用不同的评价方法。对瓦斯爆炸评价选定风险评价方法，对于煤与瓦斯突出的评价选定作业危险评价方法。 个重要原则【１４】’由于对重大危险源评价有两 （１）最大危险原则如果事故具有多种危险物质或多种事故形态，按后果最严重的危险物质或事故形态考虑；如果一种危险物质具有多种事故形态，且它们的事故后果相差悬殊，则按后果最严重的事故形态考虑。 （２）概率求和原则如果一种危险物质具有多种事故形态，且它们的事故后果相差不太悬殊，则按统计平均原理估计总的事故后果。 所以对评价方法中涉及到的定量问题都是可以应用以上原则来处理。 由于本文中需要对危险源的定量评价，所以选用评级方法时，必须要用到适合定量化的方法，并要结合危险源本身的特点。 根据２．１．２叙述评价方法的介绍，针对瓦斯爆炸危险源，选择概率风险评价法如下图２．２，所采取研究方法和思想路线，来构建瓦斯爆炸事故风险评价方法。选定概率风险评价方法来构建瓦斯爆炸事故风险评价方法，主要从以下几个方面来考虑 １）瓦斯爆炸事故本身就有很强的致因性因素，可以确定致因因素的相互之 间对事故发生的作用关系。 ２）瓦斯爆炸事故发生的地点不定，理论上说只要在回风段的巷道都有可能 发生。 ３）贯彻“安全第一，预防为主”的安全生产方针，利用事故树分析得到事 故发生概率和影响较大的因素，可以重点防范这些因素做到防患未然。 ４）对整个风险评价方法的评价过程都是可以实现的。 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险源（瓦斯）定量评价方法的研究 图２－２瓦斯爆炸风险评价方法构建图 针对煤与瓦斯突出危险源，选择ＬＥＣ评价法如下图２－３，所采取研究方法和思想路线，来构建煤与瓦斯突出事故风险评价方法。选定概率风险评价方法来构建瓦斯爆炸事故风险评价方法，主要从以下几个方面来考虑 １）煤与瓦斯突出事故本身致性因素不明显，对导致煤与瓦斯突出事故发生的因 素是复杂的和互相交织的，且这些因素之问对事故发生的作用关系不是很明显。 ２）煤与瓦斯突出事故发生的地点是确定，从理论上说只能在采掘工作面才发生 煤与瓦斯突出事故。 ３）煤与瓦斯突出事故危害后果严重性和煤与瓦斯突出的规模相对有一定的可预 估性。 ４）整个ＬＥＣ评价过程是可以实现的。 贵州大学研究生学位论文煤矿重大危险源（瓦斯）定量评价方法的研究 图２－３煤与瓦斯突出ＬＥＣ评价方法构建图 ２．４本章小结 本章主要从煤矿重大危险源的定义和辨识出发，划分煤矿重大危险源的种类，最后通过统计资料和贵州省煤矿事故的统计资料说明和分析，瓦斯事故危险源是煤矿重大危险源研究重点，分为瓦斯爆炸危险源和煤与瓦斯突出危险源来研究。然而在安全评价方法种类的繁多，根据瓦斯事故的特点选择合适的评价方法，并且通过图解来说明各自研究方法和建立过程。 贲，Ｈ大学研究生学位论文煤矿重大危险潭（瓦斯）定量评价方法的研究 三瓦斯事故危险源评价方法的研究． ３．１瓦斯爆炸事故危险源评价方法的研究 ３．１．１瓦斯爆炸事故及其危险源的特点分析 矿井瓦斯是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。有时单独指甲烷（沼气）。它是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。另外，在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是０．５５４，在标准状态下瓦斯的密度为０．７１６ｋｇ，所以，它常积聚在巷道的上部及高顶处。瓦斯的渗透能力是空气的１．６倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能发生燃烧或爆炸。瓦斯爆炸性是矿井主要灾害之一。 瓦斯爆炸就其实质是一定浓度的甲烷和空气的氧气在高温热源的作用下发生激烈氧化反应的过程。在爆炸过程中会产生高温和大量的热，也会伴随有冲击波和有害气体，会给矿井带来灾难性的后果。 瓦斯爆炸必备有三个条件 （１）、瓦斯浓度在爆炸范围内，也就是瓦斯在空气中的浓度范围在５％～１６％左右，就可以引起瓦斯爆炸的浓度范围； （２）、高于最低点燃能量的熟源存在的时间大于瓦斯的引火感应期，也就是有引起瓦斯爆炸的火源并且要达到一定温度和持续一段时问才能引起爆炸； （３）、空气中必须有一定氧存在，即空气中的氧气浓度大于１２％，不过这～条件在井下始终存在的。 所以从瓦斯爆炸的机理和爆炸的条件出发，瓦斯爆炸的防治措施就是防止瓦斯的积聚和杜绝或限制高温热源的出现。 瓦斯爆炸事故危险源是指在矿井各个运行的系统中所存在的可能造成瓦斯爆炸的因素。例如局部聚集、风量不足、井下工人吸烟等。瓦斯爆炸危险源具有以下特点 （１）瓦斯爆炸危险源具有客观实在性・ 贵，Ｈ大学研究生学位论文煤矿重大危险潭（瓦斯）定量评价方法的研究 瓦斯爆炸中的危险源，是客观存在的，不以人的主观意识为转移。不论人们是否愿意承认它，它都会实实在在地存在着，就像客观规律一样，是客观存在的，而一旦主观条件具备就会引起事故发生的可能。 （２）瓦斯爆炸危险源具有潜在威胁性 这种潜在威胁性，一是指存在于即将进行的作业过程中，不容易被人们意识到或能够及时发觉而又有一定危险威胁性的因素二是指存在于作业过程中的危险源虽然明确地暴露出来，但只是威胁，没有变为现实的危害。应该指出，并不是所有的危险源都必然会转变为现实的危害，导致事故的发生，但是，只要有危险源存在，就是安全潜在威胁，就有可能危及安全 （３）瓦斯爆炸危险源具有随机多变性 危险源的随机多变性是由于作业实际情况的复杂性决定的。每次作业尽管任务相同，但由于参加作业的人员、作业的场合地点、使用的工具以至于所采取的作业方式各异随机多变性具有，可能存在的危险源也会不同。相同的危险源也有可能存在于不同的作业过程中。 （４）瓦斯爆炸危险源具有可知可预防性 日常煤矿生产中存在的危险源具有一定的隐蔽性，它常常隐藏在作业环境、机器设备及作业人员的行为之中。按照辩证的观点来看，一切客观事物都是可知的．只要思想重视认真分析每一项具体施工及维护工作，采取的措施得力可靠，危险源可以在日常作业中预先得到识别和预防，这也是瓦斯危险源辨识的基础和前提。 在瓦斯爆炸事故危险源辨识过程中，应本着“科学、认真、负责的态度”，应“纵向到底、横向到边、全面彻底、不留空缺”为原则，对井下生产系统中存在的一切导致瓦斯爆炸事故危险因素进行辨识分析。又根据瓦斯爆炸事故危险源的定义可知，瓦斯爆炸事故危险源指的是能够导致存在于矿井生产系统中的危险物质一瓦斯，发生瓦斯爆炸事故的一切危险因素和条件等，所以，辨识过程也必须从这些方面入手来进行分析和辨识。 矿井生产系统是一个由采掘工作面、煤岩层、通风系统、机电设备、运输系统等组成的动态复杂系统，影响瓦斯爆炸危险源系统安全性、可靠性的主要因素有瓦斯因素、安全管理运行状态、人的不安全行为等，这些因素具有广泛性、具 贵州