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煤礦頂板事故的事故樹(shù)分析研究

文檔作者：溫有權(quán) 文檔來(lái)源：同煤集團(tuán)四臺(tái)礦		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月19日
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煤礦現(xiàn)代化2018年第3期總第144期
煤礦頂板事故的事故樹(shù)分析研究
溫有權(quán)
(同煤集團(tuán)四臺(tái)礦，山西大同036000)
摘要在主要的煤礦事故中，頂板事故是發(fā)生比重較大的事故之一，對(duì)煤炭安全高效生產(chǎn)產(chǎn)生了不
良的影響。本文從地質(zhì)、支護(hù)、監(jiān)測(cè)和管理等方面分析了導(dǎo)致煤礦項(xiàng)板事故的因素，并以此建立了事故
樹(shù)。通過(guò)定性分析和定量分析可知，該系統(tǒng)確實(shí)容易導(dǎo)致事故發(fā)生。根據(jù)分析結(jié)果，針對(duì)重要度較高的
因素，提出了要有良好準(zhǔn)確的頂板監(jiān)測(cè)、要加強(qiáng)頇板管理和嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)制度的措施。因此，煤礦項(xiàng)極
事故的事故樹(shù)分析具有一定的科學(xué)性和實(shí)踐性。
關(guān)鍵詞煤礦；頂板；事故樹(shù)；措施
中圖分類號(hào)：TD327，2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009—0797f2018)03—0069—03
Study on Coal Mine Roof Accident Based on FTA
Wen Youquan
(Sitai of Datong Coalmine Co．Ltd，Datong，Shanxi Datong 036000)
Abstract：In the main coal mine accident，the roof accident is one of the larger proportion of accidents，roof accidents have had a bad effect on
safe and efficient coal production．This paper anal)，zes the factors that lead to coal mine roof accidents from the aspects of geology，support，
monitoring and management，and establishes the accident tIf特．Through qualitative analysis and quantitative analysis，it can see that the
system is easy to lead to accidents．According to the analysis results，for the factors of hiigh importance，put forward to have a good and accurate
roof monitoring，to strengthen the roof management and strict implementation of the system measures．Therefore，the accident tree analysis of
coal mine roof accident has certain scientific and practical．
Key words：Coal mine；roof；accident tree；Measures
眾所周知，我國(guó)是一個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)，2007年時(shí)就
以原煤產(chǎn)量25．3億t達(dá)到全世界第一。在我國(guó)，煤
炭是重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是能源的基石，在我國(guó)一次
能源生產(chǎn)和消費(fèi)中，煤炭的比重分別達(dá)到73％和
68％左右。但是，由于煤炭賦存情況較為復(fù)雜，地質(zhì)
災(zāi)害發(fā)生頻率較高，我國(guó)煤炭事故是死亡人數(shù)占到
了全球總數(shù)的80％左右。在主要的煤礦事故中，頂
板事故是發(fā)生比重較大(超過(guò)50％以上)的事故，每
年頂板事故造成的人員死亡占所有煤炭事故死亡
人數(shù)的30％以上，造成的煤炭資源損失占煤炭總產(chǎn)
量的5％左右。因此，研究煤礦頂板事故，對(duì)事故致
因進(jìn)行科學(xué)分析、判斷，制定有效的預(yù)防措施對(duì)于
煤炭的安全高效開(kāi)采是非常重要和必要的。
在事故分析方法中，事故樹(shù)分析法是一種常用
的方法。能夠通過(guò)邏輯關(guān)系對(duì)各類系統(tǒng)中的事故致
因、結(jié)果進(jìn)行逐級(jí)展示和分析，形成樹(shù)形圖。并可以
進(jìn)行定性分析與定量計(jì)算，為事故分析和針對(duì)性措
施的制定提供科學(xué)依據(jù)。本文利用事故樹(shù)分析法對(duì)
煤礦頂板事故進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出解決
頂板問(wèn)題的措施。
1概述
1．1頂板事故
在煤炭的地下開(kāi)采過(guò)程中，受到地質(zhì)條件和開(kāi)
采技術(shù)因素的影響，有時(shí)會(huì)發(fā)生頂板冒落事故，輕
則給煤炭生產(chǎn)帶來(lái)影響，重則導(dǎo)致人身傷亡事故。
在采用綜合機(jī)械化采煤工藝之前，頂板事故發(fā)生比
例很高，可達(dá)75％左右?，F(xiàn)在，隨著液壓支架的普及
和頂板防控技術(shù)的深入研究，頂板事故比例有所下
降，不過(guò)仍然是煤礦主要事故之一。隨著采煤技術(shù)
的不斷發(fā)展，開(kāi)采深度越來(lái)越深、巷道斷面不斷加
大，工作面頂板事故的預(yù)防更加重要。在生產(chǎn)實(shí)踐
中，發(fā)生頂板事故最主要的原因有：一是缺乏對(duì)頂
板事故發(fā)生原因的認(rèn)識(shí)與探兔；二是缺乏具有針對(duì)
性的預(yù)防措施。本文就從這兩個(gè)方面進(jìn)行探究。
導(dǎo)致頂板事故的因素有很多，但是最主要的有
以下幾個(gè)方面：
(1)環(huán)境因素。環(huán)境因素主要是指地質(zhì)條件，包
括頂板來(lái)壓、頂板應(yīng)力分布、頂板地質(zhì)條件(如松軟
程度、破碎程度等)。
(2)支護(hù)條件。當(dāng)頂板來(lái)壓的時(shí)候，支護(hù)質(zhì)量的
好與壞會(huì)對(duì)頂板冒落與否產(chǎn)生直接的影響。如果支
護(hù)密度和可塑量過(guò)小或者支護(hù)不及時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致支
架斷裂、頂板垮塌，給煤炭開(kāi)采帶來(lái)很多問(wèn)題。
·69·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
煤礦現(xiàn)代化2018年第3期總第144期
(3)頂板的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)情況。從安全理論的角度
分析，頂板檢測(cè)不準(zhǔn)確會(huì)給頂板控制帶來(lái)很大的危
險(xiǎn)，這是由于監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確既可能是物的因素(儀器
不準(zhǔn))又可能是人的因素(檢測(cè)人員記錄預(yù)報(bào)不
準(zhǔn))。因此很容易導(dǎo)致頂板事故的發(fā)生。
(4)管理失誤、指揮失誤、違章作業(yè)都有可能直
接導(dǎo)致煤礦頂板事故，造成人員傷亡。
1．2事故樹(shù)概述
事故樹(shù)分析法也被叫做故障樹(shù)分析法，簡(jiǎn)稱為
FFA。它是從結(jié)果出發(fā)，尋找與結(jié)果相關(guān)的因素，并
建立因果邏輯關(guān)系圖進(jìn)行深入分析的一種分析方
法。在進(jìn)行事故樹(shù)分析時(shí)，通常把要分析的時(shí)間放
在最上面，即作為事故樹(shù)頂事件，之后從上至下逐
層進(jìn)行原因分解。在分解過(guò)程中，有一些因素可能
是其他原因?qū)е碌?，這些因素成為中間事件。中間
事件要繼續(xù)進(jìn)行分析直到分析到不能進(jìn)一步為止，
這些最后的因素稱為底事件。各類事件事件之間是
通過(guò)邏輯門連接在一起的，代表著不同的邏輯運(yùn)算
方法。對(duì)于任何一個(gè)系統(tǒng)來(lái)講，分析導(dǎo)致事故的各
種因素以及它們之間的邏輯關(guān)系，并根據(jù)分析采取
相應(yīng)的措施來(lái)控制和消除，是降低事故范圍、減少
事故損失的有效方法。
2煤礦頂板事故的事故樹(shù)分析
2．1事故樹(shù)的建立
首先了解頂板的相關(guān)資料，包括頂板的地質(zhì)條
件，開(kāi)采技術(shù)，支護(hù)技術(shù)等。確定了相關(guān)背景之后，
要對(duì)各因素之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行分析，確定正確的
邏輯關(guān)系以便于進(jìn)行定性分析與定量計(jì)算。
通過(guò)前面對(duì)煤礦頂板事故的分析，查閱相關(guān)文
獻(xiàn)并結(jié)合部分頂板事故案列，建立了故障樹(shù)。該煤
礦頂板事故故障樹(shù)包括5個(gè)邏輯或門、1個(gè)邏輯與
門和10個(gè)底事件，如圖1所示。
圖1 煤礦頂板事故的事故樹(shù)示意圖
2．2煤礦頂板事故定性分析
·70·
表1事故樹(shù)代號(hào)與內(nèi)容說(shuō)明
對(duì)圖1所示煤礦頂板事故的事故樹(shù)進(jìn)行定性分
析，求該事故樹(shù)的最小割集，以此判斷相關(guān)底事件
對(duì)與頂事件的影響。通過(guò)簡(jiǎn)單的布爾運(yùn)算可以求得
系統(tǒng)最小割集。從圖中邏輯關(guān)系分析，最小割集的
計(jì)算方法如下：
A=M1 X M2=(M3+M4)×(M5+x9+xlo)
=(xl+x2+x3+)【4+x5+x6)×(x7+x8+x9+x10)
=x1X7+x1X8+??+x6x9+x9xlo (1)
從(式1)可以看出，煤礦頂板事故的故障樹(shù)的
最小割集為Kl_{Xl X7)，Kz={x1 x8)，K3={Xl蜀)，K4：{X1
X10}，Ks={x2 X7)，l(6={x2 X8)，??K22=()【6 X8)，K23={&amp;amp;X9)，
K薩{】(6 X。。}，只要這些割集中的事件發(fā)生，就會(huì)導(dǎo)致
頂板事故的發(fā)生。這些最小割集說(shuō)明導(dǎo)致頂板事故
發(fā)生的可能性有24種，也就是說(shuō)發(fā)生頂板事故的
可能性比較大。如K，割集中，如果底事件X，(支護(hù)不
當(dāng))發(fā)生，那么頂板支護(hù)就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題；如果同時(shí)底
事件X，，(沒(méi)有監(jiān)測(cè))發(fā)生，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)支護(hù)出現(xiàn)問(wèn)
題，當(dāng)有礦工進(jìn)入該區(qū)域的時(shí)候，就可能導(dǎo)致頂板
事故并造成人員傷亡。其他割集的分析也是一樣的
原理。通過(guò)定性分析可以對(duì)煤礦頂板事故發(fā)生概率
有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，詳細(xì)的分析要結(jié)合定量計(jì)算。
2．3煤礦頂板事故定量計(jì)算
從事故樹(shù)結(jié)構(gòu)可看出：頂板事故樹(shù)中或門個(gè)數(shù)
占83．3％，與門個(gè)數(shù)占16．7％。這個(gè)比例說(shuō)明頂板事
故非常容易發(fā)生，這里對(duì)事故樹(shù)做定量計(jì)算。
頂事件的發(fā)生概率計(jì)算，算法如下式2所示：
P(A)=P(x1)P(x7)+P(x1)P(x8)+??+P(x9)P(x10) (2)
結(jié)構(gòu)重要度的比較：
從結(jié)構(gòu)重要度是了解各底事件重要程度的參考
量。假設(shè)不考慮概率因素，分析各事件的出現(xiàn)次數(shù)，
可以簡(jiǎn)單求得事件結(jié)構(gòu)重要度。分析結(jié)果如下，X。
Nx。。的各基本底事件的結(jié)構(gòu)重要度排序?yàn)椋?
可知各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度的大小為：
I(7)=I(8)=I(9)=I(10)>I(1)=I(2)=I(3)=I(4)=I(5)=I(6)
由此可知，在煤礦頂板事故中，沒(méi)有監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)X，、
(下轉(zhuǎn)第72頁(yè))
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
煤礦現(xiàn)代化2018年第3期總第144期
鐵路上；最后用鏈子將錨索彎曲段與絞車鏵頭進(jìn)行連
接。待人員撤至安全地點(diǎn)后，發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)絞車，將所
有錨索一次全部從錨索井下運(yùn)輸專用車卸下即可，
如圖3所示。
圖3錨索井下運(yùn)輸專用車卸車狀態(tài)
4經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益
錨索裝卸專用車的使用有效的避免了意外情況
的出現(xiàn)，提高了現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)狀況，為生產(chǎn)帶來(lái)極
大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。具體優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：
(1)節(jié)約成本，提高效率：使用車皮裝錨索每車最多
可以裝20條，且需要人工卸錨索，每車錨索裝車大約需
要20min，卸車則需要40min左右；而使用錨索裝卸專用
車裝錨靂海車可以裝40～50條，且裝車同樣只需20rain
左右，卸車時(shí)只需將錨索及車固定好后，一拉即可。兩者
比較可見(jiàn)，錨索裝卸極大程度的提高了工作效率。
(2)降低勞動(dòng)強(qiáng)度：在裝車過(guò)程中，由于所需盤卷
的全數(shù)僅為半圈，不需要職工使用極大的力氣去彎曲
錨索；而卸車時(shí)，更是無(wú)需人工卸車。由此可見(jiàn)錨索裝
卸專用車的使用大幅度降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。
(3)提高現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)水平：不需人工卸車，完全
避免因職工卸車過(guò)程中操作不當(dāng)造成的意外事故。
5推廣應(yīng)用
錨索裝卸專用車在全礦均得到了推廣使用，為礦
井的安全生產(chǎn)提供了極其有利的保障。
作者簡(jiǎn)介：
駱秀生(1987一)，男，山東鄒城人，2014年畢業(yè)于電子科
技大學(xué)軟件工程專業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)任兗礦集團(tuán)興隆莊煤
礦綜掘一區(qū)副區(qū)長(zhǎng)，從事掘進(jìn)安全技術(shù)管理工作。
(收稿日期：2017—11—15)
(上接第70頁(yè))
預(yù)報(bào)不準(zhǔn)確X。、管理疏漏x。、違章作業(yè)X。。，對(duì)頂板事
故的發(fā)生比較重要，所以要從這幾個(gè)基本事件抓起
來(lái)減少頂板事故的發(fā)生。
3頂板事故的主要預(yù)防對(duì)策
通過(guò)事故樹(shù)分析，可針對(duì)重要因素提出對(duì)策：
(1)要有良好準(zhǔn)確的頂板監(jiān)測(cè)。這樣才能夠及
時(shí)掌握井下頂板情況，了解其活動(dòng)規(guī)律，提前預(yù)知
頂板來(lái)壓，盡早采取防護(hù)措施。還能掌握頂板活動(dòng)
范圍，有針對(duì)性的對(duì)某一區(qū)域采取措施。
(2)加強(qiáng)頂板管理。對(duì)存在問(wèn)題的巷道及時(shí)進(jìn)
行支護(hù)和維修，提高支護(hù)強(qiáng)度、確保支護(hù)到位，杜絕
空頂作業(yè)，發(fā)現(xiàn)彎曲、彎曲支架第一時(shí)間進(jìn)行修理。
(3)嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)制度。要按照安全規(guī)程要求
抓好管理人員和礦工的基本你素質(zhì)，增強(qiáng)員工安全
主動(dòng)性和安全自覺(jué)性。定期進(jìn)行安全培訓(xùn)，牢固樹(shù)
立安全第一的思想，確保安全生產(chǎn)。
樹(shù)。通過(guò)定性分析可知，該事故樹(shù)最小割集有24
個(gè)；通過(guò)定量分析可知，或門個(gè)數(shù)占83．3％，與門個(gè)
數(shù)占16．7％，因此容易導(dǎo)致事故發(fā)生。
(2)通過(guò)事故樹(shù)分析，針對(duì)重要度較高的因素，
提出了要有良好準(zhǔn)確的頂板監(jiān)測(cè)、要加強(qiáng)頂板管理
和嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)制度的措施。因此，煤礦頂板事故
的事故樹(shù)分析具有一定的科學(xué)性和實(shí)踐性。
參考文獻(xiàn)：
【1]錢鳴高，鐘亞平．煤礦頂板事故防治新技術(shù)【M]．徐州：中
國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社．
[2】林柏泉．安全系統(tǒng)工程[M】．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社．
【3】王文才，張世明，周連春等．煤礦頂板冒頂?shù)氖鹿蕵?shù)分
析(J]．煤礦安全，2009(12)：96—99．
【4】王艷紅．系統(tǒng)安全分析方法在煤礦走向長(zhǎng)壁采煤法中的
應(yīng)用[D】．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2014．
[5】張傳揚(yáng)．安全系統(tǒng)分析頂板事故【J】，江西煤炭科技，2005
(2)：54-55．
4 總結(jié)作者簡(jiǎn)介：
(1)本文從地質(zhì)、支護(hù)、監(jiān)測(cè)和管理等方面分析
了導(dǎo)致煤礦頂板事故的因素，并以此建立了由5個(gè)
邏輯或門、1個(gè)邏輯與門和10個(gè)底事件組成的事故
·72·
溫有權(quán)(1988一)，男，山西朔州人，畢業(yè)于河北工程大學(xué)
資源與測(cè)繪工程學(xué)院，本科，現(xiàn)從事煤礦采掘技術(shù)工作，助理
工程師。(收稿日期：2017—9—4)
萬(wàn)方數(shù)據(jù)

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