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基于事故樹的煤礦電氣事故分析及預(yù)防措施

文檔作者：張金山吳昊天嚴(yán)曉楠鄭彥濤葉俊沛文檔來源：內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月19日
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總第174期
doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2014．02．005
基于事故樹的煤礦電氣事故分析及預(yù)防措施
張金山，吳昊天，嚴(yán)曉楠，鄭彥濤，葉俊沛
(內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014010)
摘要：針對(duì)煤礦電氣事故的產(chǎn)生原因，應(yīng)用事故樹的方法，以內(nèi)蒙古五虎山煤礦的具體條件為背景，對(duì)井
下電氣事故產(chǎn)生的各種因素進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施，對(duì)實(shí)現(xiàn)礦井的安全高效生產(chǎn)和避免電氣
事故發(fā)生具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：電氣事故；事故樹分析：預(yù)防措施
中圖分類號(hào)：TD752．2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005—2798(2014)02—0011-02
The M ine Electrical Accident Analysis and Prevention
based on the Accidents Tree
ZHANG Jin-shan，WU Hao-tian，YAN Xiao-nan，ZHENG Yan-tao，YE Jun-pei
College Mining Engineering of Inner Mongolia Un ersi￡y Science and Technology，Baotou 014010，China)
Abstract：For reasons of electrical accidents in coal mines，it took application of fault tree principle，and it applied to analyze various
factors which induce electrical accident with the background of the specific conditions in a coal mine of Inner Mongolia province．And
relevant preventive measures were raised．For safe and eficient production of mine，to avoid electrical accident has important practical
significance．
Keywords：electrical accident；fault tree analysis；preventive measures
隨著煤炭開采工藝的進(jìn)步，礦井的電氣化機(jī)械
設(shè)備越來越多，加上煤炭開采的地質(zhì)條件越來越復(fù)
雜，瓦斯和地溫等災(zāi)害多發(fā)，稍有不慎，電氣化設(shè)備
極易損壞，進(jìn)而引發(fā)井下火災(zāi)、瓦斯爆炸等事故。這
類事故輕則影響生產(chǎn)，重則威脅人員生命安全。眾
所周知，引起瓦斯爆炸的必要因素有三種：高溫火源
650～750℃ ，瓦斯?jié)舛?％ 一16％ ．空氣中含氧量
大于12％。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，2005年的煤礦安全生
產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻．全國(guó)共發(fā)生34起特大瓦斯爆炸事故，
其中，由于電火花和停電引起瓦斯積聚等而引發(fā)的
瓦斯爆炸高達(dá)16起，占到了瓦斯爆炸事故總數(shù)的
47％ 。2006-2009年，電氣事故火源導(dǎo)致了21起瓦
斯爆炸事故，占瓦斯爆炸事故總數(shù)的49％(其中不
包括零星觸電事故導(dǎo)致的死亡案例)。因此減少電
氣事故和加強(qiáng)煤礦用電安全十分重要，文章以烏海
市五虎山煤礦的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐為依據(jù)，利用事故樹分析
法把電氣事故作為分析對(duì)象，對(duì)該礦的電氣事故進(jìn)
行了定性和定量分析。并據(jù)此提出相應(yīng)的整改措施。
1 事故樹分析法的實(shí)質(zhì)
事故樹分析(Event Tree Analysis，簡(jiǎn)稱ETA)是
由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Watson于1961年提出的，現(xiàn)
已成為安全系統(tǒng)工程的重要分析方法之一。
事故樹分析法的實(shí)質(zhì)是以邏輯思維的方法，從
潛在的事故開始．按一定順序分析尋找引起事故發(fā)
生的事件。分析關(guān)鍵事件的直接原因和間接原因，是
一種安全系統(tǒng)工程的分析方法_1]。它既可以做定性
分析，也可以做定量分析。適用于多環(huán)節(jié)事件或多
重保護(hù)系統(tǒng)的危險(xiǎn)性分析，應(yīng)用十分廣泛。
2 煤礦電氣事故樹分析
2．1 礦井概況
五虎山煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)賀蘭山北段煤田
烏達(dá)礦區(qū)的南部。實(shí)際生產(chǎn)能力為200萬t／a?，F(xiàn)
收稿日期：2013—12．16
基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自治區(qū)研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目($201310120706)
作者簡(jiǎn)介：張金山(1959一)，男，河南焦作人，碩士，教授，博士生導(dǎo)師，從事采礦和礦產(chǎn)資源綜合利用領(lǐng)域的教學(xué)工作。
11
張金山等：基于事故樹的煤礦電氣事故分析及預(yù)防措施 第23卷第2期
礦井正在開采的有9號(hào)、1O號(hào)和12號(hào)煤層。煤層結(jié)
構(gòu)較簡(jiǎn)單，采煤方法為走向長(zhǎng)壁后退式開采，全部垮
落法管理頂板。巷道掘進(jìn)工藝全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。礦
井兩個(gè)盤區(qū)均有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)方法為中央
并列式，通風(fēng)方式為抽出式。主運(yùn)輸系統(tǒng)采用鋼絲
繩牽引膠帶輸送機(jī)及普通膠帶輸送機(jī)，輔助運(yùn)輸全
部采用軌道運(yùn)輸。2010年，礦井瓦斯等級(jí)鑒定為絕
對(duì)涌出量59．17 ITI ／rain，相對(duì)涌出量18．87 in。／t，屬
高瓦斯礦井。9號(hào)、10號(hào)和12號(hào)煤層屬二類自燃煤
層，發(fā)火期為64 d、53 d和55 d。礦井現(xiàn)有KJ101NB
安全監(jiān)控系統(tǒng)和KJ153型人員定位系統(tǒng)。
2．2 煤礦電氣事故樹的編制
通過查找文獻(xiàn)收集有關(guān)煤礦電氣事故的大量資
料。進(jìn)行了仔細(xì)的分析。逐級(jí)找出各自的直接原因事
件，按邏輯關(guān)系畫出事故樹，如圖1所示。
Xo XlX2X3 X4 X1 X Xl2蓋l3Xl
Ti一頂上事件；B．M．～ 中間事件；X．一基本事件；
函或門，表示B 或B2f壬一事件單獨(dú)發(fā)生(輸入)時(shí)，A事件都可以發(fā)生(輸出)；
商與門，表示B 、B 兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生(輸入)時(shí)，A事件才能發(fā)生(輸出)
圖1 煤礦電氣事故樹
3 事故樹分析
3．1 最小割集的求解
最小割集是導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的最低限度的基
本事件集合。最小割集求解方法有布爾代數(shù)法、行
列法、質(zhì)數(shù)代入法、矩陣法和結(jié)構(gòu)法等。文章只利用
布爾代數(shù)法求解事故樹的最小割集如下：
To=B1+ B2= Xo×M l+X19×X2o×M2=Xo×
(Xl+X2+X3+X4+M3+ M4)+X19×X20×(M5+
M6+M7)=X0×(Xl+X2+X3+X4+X5+X6+X7+
X8)+(x9+X1o+Xl1+X12+x13+x14+X15+x16+
Xl7+Xl8)×Xl9×X20
可得事故樹的最小割集18個(gè)：{X。×X }{X。×
x2}{xo×X3}?{X0×X8}和{X19×X2o×x9}{X19×
X20×X1o}{X19×X2o×Xll}?{X19×X2o×X18}
3．2 比較重要度的大小
因?yàn)樵趯?shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，很多具體行為(如三相
短路和外力絕緣損傷等)的發(fā)生概率是無法正確統(tǒng)
計(jì)的，因此，無法準(zhǔn)確地計(jì)算結(jié)構(gòu)重要系數(shù)，只能從
1 2
最小割集的角度判斷結(jié)構(gòu)重要度，根據(jù)3條判斷最
小割集判斷結(jié)構(gòu)重要度的原則l2]，可求得五虎山電
氣事故系統(tǒng)中各基本事件結(jié)構(gòu)重要度順序?yàn)椋?
I‘P(19)=Iv(20)>I‘P(0)>I‘p(1)=I‘p(2)=
I‘p(3)=IV(4)=l‘P(5)=I‘P(6)=I‘P(7)=Iv(8)=
I‘P(9)=I‘p(10)=I‘P(11)=Iv(12)=I (13)=
I(14)=I‘p(15)=I‘p(16)：I‘P(17)=I(P(18)
4 結(jié)果分析和預(yù)防措施_3 J
根據(jù)前面得到的最小割集和結(jié)構(gòu)重要度的排
序，經(jīng)分析可得：基本事件x．。(可燃物堆積)和x 。
(氧氣濃度)對(duì)頂上事件的影響最大，其次是x (人
體接觸電源)。因此預(yù)防煤塵爆炸事故的有效措施
如下：
1) 做好巷道和工作面易燃物的清理工作，防
止M，(設(shè)備過熱)發(fā)生，避免產(chǎn)生熱量積聚，引燃易
燃物，具體來說，就是注意巷道施工用品的有序堆放
和煤塵的清理，即加強(qiáng)煤塵的檢測(cè)和清理工作。
2) 對(duì)于X， (氧氣濃度)，由于人員工作需要，
該處特指采空區(qū)或者密封巷道，這里必須做好密閉
工作，防止漏風(fēng)為燃燒提供氧氣，電纜的鋪設(shè)盡量避
開采空區(qū)和密閉區(qū)，防止給易燃物提供熱源。
3) 對(duì)于x (人體接觸電源)的發(fā)生，首先應(yīng)提
高礦井整體的管理水平，加強(qiáng)對(duì)全體職工安全意識(shí)、
安全技術(shù)素養(yǎng)的培訓(xùn)，特別是機(jī)電操作人員要經(jīng)過
崗前培訓(xùn)，培訓(xùn)合格才可持證上崗，同時(shí)加強(qiáng)崗中安
全教育，做到警鐘長(zhǎng)嗚，使安全觀念深入人心。其
次，加強(qiáng)人員防護(hù)，對(duì)于人員經(jīng)常接觸的帶電物品，
要做好物品絕緣和人員身體防護(hù)，對(duì)物品的絕緣性
要定期進(jìn)行絕緣檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣性老化，要立即更
換。操作人員要使用絕緣工具，帶絕緣手套，穿膠
鞋，以便多重保護(hù)。
4) 為防止M．(漏電)，電氣設(shè)備必須安裝在頂
板穩(wěn)固且無淋水的地點(diǎn)。為減少運(yùn)輸過程中運(yùn)輸設(shè)
備與電氣設(shè)備的碰撞。電氣設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離重要交通線。
如果必須置于復(fù)雜環(huán)境中作業(yè)時(shí)．應(yīng)采取有效的防
護(hù)措施。例如：將所有電纜進(jìn)行吊掛。大型設(shè)備搬
運(yùn)時(shí)必須設(shè)置相關(guān)人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)，防止碰撞電氣設(shè)
備．同時(shí)電氣設(shè)備應(yīng)墊高放置，防止水流的浸泡。
5) 防止M，(設(shè)備過熱)的產(chǎn)生。對(duì)于電氣設(shè)
備要合理選型，避免為了節(jié)省費(fèi)用，違規(guī)使用。同時(shí)
設(shè)置過流保護(hù)措施，對(duì)于過流保護(hù)措施要經(jīng)常檢查，
確保能夠起到防止過流的作用。電纜和電線的接線
必須規(guī)范。嚴(yán)禁出現(xiàn)“明接頭”和“雞爪子”的現(xiàn)象，
避免出現(xiàn)短路。相關(guān)接線必須符合施工要求。同時(shí)
遵守《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)條款，(下轉(zhuǎn)第38頁)
2014年2月 賈海崗等：常村煤礦煤矸石磚廠利用余熱鍋爐供洗浴用水的可行性研究 第23卷第2期
式中：G，為兩條隧道窯產(chǎn)氣量，t／h；叼 為煙氣
余熱利用率，％ 。
2．3 熱負(fù)荷比較
通過對(duì)常村煤礦洗浴系統(tǒng)熱負(fù)荷G 和常村煤礦
矸石磚廠煙氣產(chǎn)熱量G 的計(jì)算，可以發(fā)現(xiàn)：G：>G 。
按照常村煤礦矸石磚廠的生產(chǎn)現(xiàn)狀，即兩條隧
道窯可產(chǎn)蒸汽量大于全礦職工洗浴系統(tǒng)用汽量，因
此用余熱鍋爐供全礦職工洗浴用水的方案可行。
3 余熱鍋爐應(yīng)用前后的比較
3．1 運(yùn)行費(fèi)用的比較
根據(jù)常村煤礦現(xiàn)狀。全年運(yùn)行1臺(tái)10 t鍋爐，制
取蒸汽用于職工洗浴，平均每天的耗煤量約為20 t，
鍋爐配套風(fēng)機(jī)水泵負(fù)荷為85 kw，每天開啟18 h。
燃煤價(jià)格按500 t，電價(jià)為0．7元／(kW ·h)計(jì)
算：
余熱鍋爐應(yīng)用前年耗煤費(fèi)用：20×365×500=
365萬元。
余熱鍋爐應(yīng)用前年耗電費(fèi)用：85×18×365×
0．7=39．1萬元。
若用余熱鍋爐工全礦職工洗浴用水，在余熱鍋
爐投入使用后。其運(yùn)行費(fèi)用僅為配套水泵耗電的費(fèi)
用．文章以某牌子余熱鍋爐的配套水泵為例來計(jì)算
投入余熱鍋爐使用后的運(yùn)行費(fèi)用。
水泵流量為l2．5 11 ／h，揚(yáng)程為50 In，功率為
5．5 kW。則使用后的運(yùn)行費(fèi)用為：5．5×12×365×
0．7=1．686萬元
由此可知，在余熱鍋爐應(yīng)用后比應(yīng)用前共節(jié)約
運(yùn)行費(fèi)用：365+39．1—1．686=402．4萬元。
3．2 節(jié)能效益比較
常村煤礦目前供職工洗浴用的鍋爐燃煤為自產(chǎn)
的混煤，發(fā)熱量平均值為2O．93 MJ，1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤的
發(fā)熱量為29．3 MJ。因此，余熱鍋爐應(yīng)用后比應(yīng)用
(上接第12頁)選擇合適的斷相保護(hù)裝置，并正確使
用斷相保護(hù)設(shè)備，防止斷相事故的發(fā)生。
前耗煤量節(jié)約：20×365=7 300 t；折標(biāo)準(zhǔn)煤：
7 300×20．93÷29．3=5 214 t。
耗電方面，應(yīng)用前比應(yīng)用后節(jié)約用電：(85×
18×365)一(5．5×12×365)=53．44萬kW ·h。
折標(biāo)準(zhǔn)煤：53．44×1．229=65．68 t。
由此可得，余熱鍋爐應(yīng)用后比應(yīng)用前共節(jié)約標(biāo)
準(zhǔn)煤：5 214+65．68=5 279．68 t。
即應(yīng)用后每年可減少二氧化碳排放量：
5 279．68×2．5 =13 199．2 t。
減少二氧化硫排放量：5 279．68×0．00 85=
44．88 t。
減少氮氧化物排放量：5 279．68×0．00 67=
35．37 t
4 結(jié)語
通過對(duì)常村煤礦矸石磚廠煙氣中的余熱應(yīng)用余
熱鍋爐回收前后的比較可以看出．余熱鍋爐的應(yīng)用
不僅可保證常村煤礦非采暖季停止燃煤鍋爐運(yùn)行。
而且可以減少采暖季能耗，確保職工洗浴用水需求。
因此在保證矸石制磚窯爐燒結(jié)磚工藝的前提下，利
用余熱鍋爐對(duì)煙氣中的熱量進(jìn)行回收并供職工洗浴
用水的方案可行
參考文獻(xiàn)：
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鍋爐系統(tǒng)[J]．磚瓦，2009(4)：17—19．
[2] 陸勇敢，趙新國(guó)，孟凡，等．煤矸石隧道窯余熱回收
利用研究『J]．煤炭加工與綜合利用，2010(10)：51—
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[3] 張迪，劉 昕，宋玲玲，等．煤矸石制磚余熱發(fā)電研
究[J]．環(huán)境保護(hù)，2009(10)：87—88．
[責(zé)任編輯：路方]
電工安全意識(shí)和操作維修技能。通過多層次的管理
和預(yù)防，將會(huì)減少煤礦電氣事故的發(fā)生。
5 結(jié)語 參考文獻(xiàn)：
煤礦電氣設(shè)備事故在煤礦生產(chǎn)中時(shí)有發(fā)生，它
不僅可導(dǎo)致人員觸電傷亡，影響正常生產(chǎn)，而且也是
煤礦瓦斯爆炸和井下火災(zāi)事故的主要誘因，嚴(yán)重威
脅著煤礦的安全生產(chǎn)。文章使用事故樹分析法簡(jiǎn)要
闡述了煤礦電氣事故發(fā)生的主要原因，為預(yù)防電氣
事故的發(fā)生提供了建議，因此嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家關(guān)于電
氣設(shè)備系列標(biāo)準(zhǔn)，使用合格設(shè)備，嚴(yán)格執(zhí)行煤礦安全
規(guī)程及有關(guān)技術(shù)規(guī)范，做好安全技術(shù)培訓(xùn)．提高煤礦
38
[1] 金龍哲，宋存義．安全科學(xué)技術(shù)[M]．北京：化學(xué)丁業(yè)出
版社．2004．
[2] 王文才，馮緯，王錄蘋，等．礦井煤塵爆炸的事故樹分
析[J]．煤，2013，22(1)：1—4．
[3] 劉文利．淺析礦井電氣事故及其防治措施[J]．煤，
2010，19(S1)：60—62．
[責(zé)任編輯：路方]

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