7川师范大学本科毕业论文应用事故树分析煤矿掘进面瓦斯爆炸事故学生姓名 鏗| 院系名称 工学院 专业名称 安全工程班 级 2010 级 6班 学 号 2010180606 指导教师 刘照鹏 完成时间 年 月 日应用事故树分析煤矿掘进面瓦斯爆炸事故安全工程专业学生姓名陈维指导教师刘照鹏摘要 通过危险源理论，分析了煤矿掘进工作面里瓦斯爆炸危险源，并根 据掘进面瓦斯爆炸的一些典型事例，概括出导致瓦斯爆炸的基木事件，绘制掘进 工作面瓦斯爆炸事故树应用事故树分析中的最小割集、最小径集和结构重要度, 对矿井掘进面瓦斯爆炸事故进行了研究结论表明,控制引起瓦斯浓度达到瓦斯 爆炸的爆炸界限，消除瓦斯环境中高温火源的存在，是预防矿井瓦斯爆炸的基木 途径关键词：危险源事故树掘进面瓦斯爆炸事故Application Of Fault Tree Analysis Heading Face MineGas ExplosionAbstract By hazard theory, the coal mine explosion hazard Rivas heading face, and according to some typical examples of heading face gas explosion, summed up the basic events leading to the gas explosion, gas explosion heading face drawn tree. Application of Fault Tree Analysis minimal cut sets, minimal path sets and structural importance of the mine gas explosion in heading face were studied. Conclusions show that the control limits explosion gas explosion caused by gas concentration, to eliminate the presence of high-temperature gas fire source environment is the basic way to prevent mine gas explosion.Keywords： Hazard Fault Tree Heading Face Gas Explosion目录摘要 IAbstract I0引言 11掘进面瓦斯爆炸事故危险源辨识 11.1矿井瓦斯 21.2事故发生影响因素分析 21.2.1爆炸界限 21.2.2高温火源 1.2.3氧气浓度 1.2.4管理因素1.3事故三类危险源分析 32事故树分析法 52.1编制事故树 62.2事故树定性分析 62.3事故树定量分析 62.4制定预防事故对策 63掘进面瓦斯爆炸事故树分析 63.1计算最小割集 83.2计算最小径集 103.3结构重要度分析 113.4小结 11124预防措施5结论 12参考文献 13致谢词 14应用事故树分析煤矿掘进面瓦斯爆炸事故0引言经过三十多年的发展和改革开放，中国的综合国力有了很大的提高，逐步走 向小康社会。
煤炭行业作为中国经济快速腾飞的根木保证，为犬幅提高产业快速 发展和综合国力做出了巨大的贡献⑴然而，在95%的矿井中都是在地下开采， 地质条件复杂，恶劣的环境，经常受到水，火，瓦斯，煤尘和顶板等自然灾害的 威胁，这些都增加了矿井的危险程度和恶劣的工作环境特别是在采矿过程中涌 出的瓦斯，对煤矿安全生产的影响非常显著而且全国相对落后的技术和设备、 工人的索质较低，煤矿事故仍时有发生在过去的十年中，随着现代科学技术的发展，煤矿的生产机械化及采掘一-体 化生产也得到了快速发展，使井下的火源点增加，增加了摩擦火花，不断增长的 煤矿开采深度使瓦斯涌出量增加，瓦斯爆炸事故的可能性增人，都使得自然灾害 的威胁在矿井出现，并表现得比较突出在开采过程中，rti于瓦斯涌出量人幅增 加，很多煤矿从原來的低瓦斯矿井变为高瓦斯矿井，原来没冇瓦斯突出煤层变成 瓦斯突出煤层存在⑵此外，一些大型电力煤矿机械和设备（例如：刨煤器，采 煤机，掘进机等）操作过程中产生的火花，也使得煤矿瓦斯爆炸事故的潜在危险 大大增加⑶煤矿掘进面是煤矿事故多发地点，事故和死亡人数占整个瓦斯事故的80%, 据统计，在瓦斯爆炸中，约60%发生在矿井掘进面⑷。
如何控制掘进工作面瓦斯 爆炸事故是廿前煤矿安全生产工作里很需要解决的问题因此，我们就需要研究 瓦斯爆炸危险源的组成，按照矿山危险源辨识理论來分析掘进面瓦斯爆炸危险源 系统的结构性因索，并针对瓦斯爆炸事故的特点，应用事故树分析法对瓦斯爆炸 事故发生的原因进行分析曲于我国大多数煤矿埋藏深度大，恶劣的开采条件、煤层赋存不稳定，地质 构造较复杂，较高的瓦斯浓度等各种客观因素存在⑸，煤矿安全生产形势依然严 峻，煤炭面临的事故仍相当严重，造成的损失是极其痛苦的因此，只冇千方百 计确保煤炭行业安全生产发展，才能使煤炭行业稳步的向前发展1掘进面瓦斯爆炸事故危险源辨识从实际现场调查，并结合相关的参考文献分析，发现影响掘进工作面最大的 是瓦斯爆炸，它直接关系到整个矿井的安全局势⑹接下来，我们将影响掘进工 作面瓦斯爆炸的各种危害和风险因索做一些详细的鉴定和分析，然后可以得到风 险评估的一个系统的指标体系1・1矿井瓦斯矿井瓦斯是随着煤的变质程度和煤的形成伴随产生的，它是客观存在的 2011年7月煤矿瓦斯的《煤矿安全规程》的最新版本的定义是：矿井中主耍由 煤层气构成的以甲浣为主的有害气体,有时单独指甲烧⑺矿井瓦斯是一种无色，无味，无臭的气体。
在标准大气压下的瓦斯密度是 0. 716kg/m3,相对密度（即与空气比较而言）为0.554 ,比空气轻因此,在煤 矿，常在巷道的上部，上隅角，高处的地方，容易出现瓦斯积聚现象，但它是不 容易发现气体扩散速率为空气的1・34倍，很容易传播，一旦从煤（岩）释放 将很快聚集到工作场所和巷道空间，这使得瓦斯变得更加难以管理瓦斯微溶于 水，是空气的1.6倍的渗透力，瓦斯本身既不助燃也不能维持人们呼吸，但是当 达到一定浓度时，会发生瓦斯爆炸或瓦斯燃烧⑻学习瓦斯的基本属性和特点， 可以更深入地探讨，并更好地了解发生瓦斯爆炸瓦斯爆炸的过程和机理以及影响 瓦斯爆炸的因素瓦斯爆炸事故是煤矿的主要灾害之一叫不仅会造成大量的人员伤亡，而且 会严重破坏井下生产设施，中断煤矿生产从本质上讲，瓦斯爆炸的机制是一定 量的瓦斯（CIIJ在高温火源作用下，并与空气中的氧气发生剧烈的化学反应， 生成二氧化碳和水蒸气，同时释放出大量的热量，放出高温，高压的气体，以高 速冲击力而产生向外的动力现象爆炸过程中会产生高温高压气体，巨大的冲击 力和响声，使巷道的人们受伤，支架和设备烧毁因此，瓦斯爆炸拥有很严重的 危害性和破坏性，为煤矿灾害之首。
1・2事故发生影响因素分析大量的事故资料表明，瓦斯爆炸必须同时具备三个条件，即影响煤矿掘进面 瓦斯爆炸事故发生的主要因素有何：1.2. 1爆炸界限瓦斯爆炸，瓦斯本身必须在一定的浓度范围内，我们将在一个正常的大气环 境，瓦斯和空气或氧气的混合气体遇火源发生爆炸的浓度称为爆炸界限在正 常情况下，瓦斯在空气中的爆炸下限为5%至6%, 14%至16%是爆炸上限其含义是：当瓦斯的浓度为低于5%时，此时，由于在空气中的瓦斯含量过少, 参与瓦斯爆炸的瓦斯浓度是不够的，则瓦斯遇火源时，是不会发生爆炸的，只会 做短暂的燃烧后熄灭；当瓦斯浓度为9.5% ,因为它发生完全的化学氧化反应， 则爆炸威力是最大的；当瓦斯浓度在16%或更多时，由于此时的瓦斯浓度过高， 相对而言，没有足够的氧气浓度，排挤氧气在空气中的含量，此时瓦斯不会燃烧, 爆炸也不会发生掘进工作面的瓦斯浓度，与煤矿的地质构造（褶皱，断层构造等），煤矿开 采深度，通风系统，煤（岩）层的瓦斯含量，掘进面风量分布等复朵动态因素等 都有很大的关系1.2. 2咼温火源井下异常出现和高温火源的存在，是引起掘进工作面瓦斯爆炸的必耍条件Z 一火源到达瓦斯的点燃温度的最低温度，在空气中就会引发瓦斯爆炸问。
实验 室的实验数据表明，瓦斯的引火温度（即瓦斯的最小点火温度）通常被认为是 650°C〜750°C,但这个是不固定的范围，这将随着不同类型的点火源，瓦斯浓度 的大小，混合气体的压力强度等而发生变化同样，在引火温度相同时，较长的 点火时间，较大的火源面积，瓦斯被点燃的越容易；当瓦斯浓度在7%至8%,最 有可能被点燃;当混合气压力增大时，瓦斯引燃的所需的温度就会下降在井下的违章明火作业，煤炭的自燃，电气设备发生故障产生的电气火花， 防爆设施的失爆，爆破产生的火花，金屈表面过热，撞击或摩擦产生的火花等能 遇到的很大一部分火源都是引起瓦斯爆炸的危险隐患所以，当在有瓦斯的矿矿 井作业时，工人必须严格规范自己的行为，完全遵照《煤矿安全规程》的有关规 定來执行相关的操作1.2.3氧气浓度《煤矿安全规程》规定，在井下作业场所的氧气浓度不低于20%在正常 情况卜，在瓦斯集聚区，只耍有12%的氧气浓度，在遇到所述火源会引起瓦斯 爆炸，所以这个条件一般是满足的研究表明，爆炸界限和空气中的氧气含量有 一定的关系：当降低在混合气体中氧气的浓度，瓦斯的爆炸界限也会收缩问瓦 斯爆炸的爆炸下限随着空气中的氧气的浓度卜•降而缓慢上升，当氧气含量在 12%以下的空气中，由于缺乏氧气，瓦斯会失去爆炸性，即使遇到火源也不会发 生爆炸叭1.2. 4管理因素因为管理人员水平不高，对火源的管理出现失误，对瓦斯爆炸事故的预防 和工作管理不到位或责任心不够强，培训考核的组织不到位，用于防治瓦斯爆炸 的专项经费不足，瓦斯检查者白身的文化水平低，瓦斯监测监控系统设置设置不 合理或无效，防治瓦斯爆炸的管理制度落实不到位，各种不安全因素，一定条件 下都可能会引起瓦斯爆炸。
1・3事故三类危险源分析第一类危险源指的就是能量木身或能量载体或危险物质例如：瓦斯涌出量、 煤（岩）层中的瓦斯、机电设备的失爆、瓦斯含量、断层构造柱陷落、引燃瓦斯的 点火源、炸药等各种不安全因素它是导致事故发生的前提条件和物质基础第二类危险源指的是对第一类危险源施行的限制措施、约束条件、控制体系 等失败（或者出现了故障或者失效）例如:通风机、采煤机、刨煤机、运输提升 机、掘进机等大型生产设备出现故障，瓦斯抽放系统出现故障，消防系统失效，煤 矿井卜•瓦斯监控监测系统、预警报警系统发生故障或失效,防止水害的设施设备 发生故障，电气控制系统失灵或损坏等不安全因素它是造成事故发生的触发性 条件第三类危险源指的是管理因素例如：管理系统的可靠性、管理层决策的有 效性、培训的执行情况、规章制度的有效性、员工的配置情况（数量和素质）等, 这些都是行政命令可以管理得到的再如：安全信念、安全文化、安全责任感、 安全氛围等一些〃软约束〃的因素，这些都是行政命令所管不到的，需耍依靠企业 口发地去组织，而且需耍经过长时间的熏陶才可以形成它是导致事故发生的组 织性前提和根本原因3煤矿生产系统庞大复杂，包括的了系统非常Z多，由掘进系统、采煤系统、运 输提升系统、通风系统、供排水系统、机电系统等构成。
针对每个了系统都有其 各种具体形式的三类危险源煤矿掘进工作面瓦斯爆炸事故危险源的形式复杂多 变,分布范围广泛，具有一定的隐蔽性和偶然性通过对瓦斯爆炸事故的发生过程的分析以及对煤矿危险源的辨识过程，可以 看出，掘进。