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煤礦頂板事故的事故樹分析研究

文檔作者：溫有權文檔來源：同煤集團四臺礦		點擊數(shù)：	更新時間： 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分析研究
溫有權
(同煤集團四臺礦，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、監(jiān)測和管理等方面分析了導致煤礦項板事故的因素，并以此建立了事故
樹。通過定性分析和定量分析可知，該系統(tǒng)確實容易導致事故發(fā)生。根據(jù)分析結(jié)果，針對重要度較高的
因素，提出了要有良好準確的頂板監(jiān)測、要加強頇板管理和嚴格落實各項制度的措施。因此，煤礦項極
事故的事故樹分析具有一定的科學性和實踐性。
關鍵詞煤礦；頂板；事故樹；措施
中圖分類號：TD327，2 文獻標志碼：A 文章編號：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，我國是一個產(chǎn)煤大國，2007年時就
以原煤產(chǎn)量25．3億t達到全世界第一。在我國，煤
炭是重要的基礎產(chǎn)業(yè)，是能源的基石，在我國一次
能源生產(chǎn)和消費中，煤炭的比重分別達到73％和
68％左右。但是，由于煤炭賦存情況較為復雜，地質(zhì)
災害發(fā)生頻率較高，我國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，對事故致
因進行科學分析、判斷，制定有效的預防措施對于
煤炭的安全高效開采是非常重要和必要的。
在事故分析方法中，事故樹分析法是一種常用
的方法。能夠通過邏輯關系對各類系統(tǒng)中的事故致
因、結(jié)果進行逐級展示和分析，形成樹形圖。并可以
進行定性分析與定量計算，為事故分析和針對性措
施的制定提供科學依據(jù)。本文利用事故樹分析法對
煤礦頂板事故進行分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出解決
頂板問題的措施。
1概述
1．1頂板事故
在煤炭的地下開采過程中，受到地質(zhì)條件和開
采技術因素的影響，有時會發(fā)生頂板冒落事故，輕
則給煤炭生產(chǎn)帶來影響，重則導致人身傷亡事故。
在采用綜合機械化采煤工藝之前，頂板事故發(fā)生比
例很高，可達75％左右?，F(xiàn)在，隨著液壓支架的普及
和頂板防控技術的深入研究，頂板事故比例有所下
降，不過仍然是煤礦主要事故之一。隨著采煤技術
的不斷發(fā)展，開采深度越來越深、巷道斷面不斷加
大，工作面頂板事故的預防更加重要。在生產(chǎn)實踐
中，發(fā)生頂板事故最主要的原因有：一是缺乏對頂
板事故發(fā)生原因的認識與探兔；二是缺乏具有針對
性的預防措施。本文就從這兩個方面進行探究。
導致頂板事故的因素有很多，但是最主要的有
以下幾個方面：
(1)環(huán)境因素。環(huán)境因素主要是指地質(zhì)條件，包
括頂板來壓、頂板應力分布、頂板地質(zhì)條件(如松軟
程度、破碎程度等)。
(2)支護條件。當頂板來壓的時候，支護質(zhì)量的
好與壞會對頂板冒落與否產(chǎn)生直接的影響。如果支
護密度和可塑量過小或者支護不及時，都會導致支
架斷裂、頂板垮塌，給煤炭開采帶來很多問題。
·69·
萬方數(shù)據(jù)
煤礦現(xiàn)代化2018年第3期總第144期
(3)頂板的監(jiān)測預報情況。從安全理論的角度
分析，頂板檢測不準確會給頂板控制帶來很大的危
險，這是由于監(jiān)測不準確既可能是物的因素(儀器
不準)又可能是人的因素(檢測人員記錄預報不
準)。因此很容易導致頂板事故的發(fā)生。
(4)管理失誤、指揮失誤、違章作業(yè)都有可能直
接導致煤礦頂板事故，造成人員傷亡。
1．2事故樹概述
事故樹分析法也被叫做故障樹分析法，簡稱為
FFA。它是從結(jié)果出發(fā)，尋找與結(jié)果相關的因素，并
建立因果邏輯關系圖進行深入分析的一種分析方
法。在進行事故樹分析時，通常把要分析的時間放
在最上面，即作為事故樹頂事件，之后從上至下逐
層進行原因分解。在分解過程中，有一些因素可能
是其他原因?qū)е碌模@些因素成為中間事件。中間
事件要繼續(xù)進行分析直到分析到不能進一步為止，
這些最后的因素稱為底事件。各類事件事件之間是
通過邏輯門連接在一起的，代表著不同的邏輯運算
方法。對于任何一個系統(tǒng)來講，分析導致事故的各
種因素以及它們之間的邏輯關系，并根據(jù)分析采取
相應的措施來控制和消除，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分析
2．1事故樹的建立
首先了解頂板的相關資料，包括頂板的地質(zhì)條
件，開采技術，支護技術等。確定了相關背景之后，
要對各因素之間的邏輯關系進行分析，確定正確的
邏輯關系以便于進行定性分析與定量計算。
通過前面對煤礦頂板事故的分析，查閱相關文
獻并結(jié)合部分頂板事故案列，建立了故障樹。該煤
礦頂板事故故障樹包括5個邏輯或門、1個邏輯與
門和10個底事件，如圖1所示。
圖1 煤礦頂板事故的事故樹示意圖
2．2煤礦頂板事故定性分析
·70·
表1事故樹代號與內(nèi)容說明
對圖1所示煤礦頂板事故的事故樹進行定性分
析，求該事故樹的最小割集，以此判斷相關底事件
對與頂事件的影響。通過簡單的布爾運算可以求得
系統(tǒng)最小割集。從圖中邏輯關系分析，最小割集的
計算方法如下：
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，就會導致
頂板事故的發(fā)生。這些最小割集說明導致頂板事故
發(fā)生的可能性有24種，也就是說發(fā)生頂板事故的
可能性比較大。如K，割集中，如果底事件X，(支護不
當)發(fā)生，那么頂板支護就會出現(xiàn)問題；如果同時底
事件X，，(沒有監(jiān)測)發(fā)生，沒有及時發(fā)現(xiàn)支護出現(xiàn)問
題，當有礦工進入該區(qū)域的時候，就可能導致頂板
事故并造成人員傷亡。其他割集的分析也是一樣的
原理。通過定性分析可以對煤礦頂板事故發(fā)生概率
有一個初步的認識，詳細的分析要結(jié)合定量計算。
2．3煤礦頂板事故定量計算
從事故樹結(jié)構(gòu)可看出：頂板事故樹中或門個數(shù)
占83．3％，與門個數(shù)占16．7％。這個比例說明頂板事
故非常容易發(fā)生，這里對事故樹做定量計算。
頂事件的發(fā)生概率計算，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。假設不考慮概率因素，分析各事件的出現(xiàn)次數(shù)，
可以簡單求得事件結(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)重要度排序為：
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，沒有監(jiān)測預報X，、
(下轉(zhuǎn)第72頁)
萬方數(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行連
接。待人員撤至安全地點后，發(fā)出信號啟動絞車，將所
有錨索一次全部從錨索井下運輸專用車卸下即可，
如圖3所示。
圖3錨索井下運輸專用車卸車狀態(tài)
4經(jīng)濟效益和社會效益
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)場的安全生產(chǎn)狀況，為生產(chǎn)帶來極
大的經(jīng)濟效益及社會效益。具體優(yōu)點有以下幾點：
(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，卸車時只需將錨索及車固定好后，一拉即可。兩者
比較可見，錨索裝卸極大程度的提高了工作效率。
(2)降低勞動強度：在裝車過程中，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，更是無需人工卸車。由此可見錨索裝
卸專用車的使用大幅度降低了職工的勞動強度。
(3)提高現(xiàn)場安全生產(chǎn)水平：不需人工卸車，完全
避免因職工卸車過程中操作不當造成的意外事故。
5推廣應用
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。
作者簡介：
駱秀生(1987一)，男，山東鄒城人，2014年畢業(yè)于電子科
技大學軟件工程專業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)任兗礦集團興隆莊煤
礦綜掘一區(qū)副區(qū)長，從事掘進安全技術管理工作。
(收稿日期：2017—11—15)
(上接第70頁)
預報不準確X。、管理疏漏x。、違章作業(yè)X。。，對頂板事
故的發(fā)生比較重要，所以要從這幾個基本事件抓起
來減少頂板事故的發(fā)生。
3頂板事故的主要預防對策
通過事故樹分析，可針對重要因素提出對策：
(1)要有良好準確的頂板監(jiān)測。這樣才能夠及
時掌握井下頂板情況，了解其活動規(guī)律，提前預知
頂板來壓，盡早采取防護措施。還能掌握頂板活動
范圍，有針對性的對某一區(qū)域采取措施。
(2)加強頂板管理。對存在問題的巷道及時進
行支護和維修，提高支護強度、確保支護到位，杜絕
空頂作業(yè)，發(fā)現(xiàn)彎曲、彎曲支架第一時間進行修理。
(3)嚴格落實各項制度。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)，增強員工安全
主動性和安全自覺性。定期進行安全培訓，牢固樹
立安全第一的思想，確保安全生產(chǎn)。
樹。通過定性分析可知，該事故樹最小割集有24
個；通過定量分析可知，或門個數(shù)占83．3％，與門個
數(shù)占16．7％，因此容易導致事故發(fā)生。
(2)通過事故樹分析，針對重要度較高的因素，
提出了要有良好準確的頂板監(jiān)測、要加強頂板管理
和嚴格落實各項制度的措施。因此，煤礦頂板事故
的事故樹分析具有一定的科學性和實踐性。
參考文獻：
【1]錢鳴高，鐘亞平．煤礦頂板事故防治新技術【M]．徐州：中
國礦業(yè)大學出版社．
[2】林柏泉．安全系統(tǒng)工程[M】．徐州：中國礦業(yè)大學出版社．
【3】王文才，張世明，周連春等．煤礦頂板冒頂?shù)氖鹿蕵浞?
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壁采煤法中的
應用[D】．中國地質(zhì)大學，2014．
[5】張傳揚．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)作者簡介：
(1)本文從地質(zhì)、支護、監(jiān)測和管理等方面分析
了導致煤礦頂板事故的因素，并以此建立了由5個
邏輯或門、1個邏輯與門和10個底事件組成的事故
·72·
溫有權(1988一)，男，山西朔州人，畢業(yè)于河北工程大學
資源與測繪工程學院，本科，現(xiàn)從事煤礦采掘技術工作，助理
工程師。(收稿日期：2017—9—4)
萬方數(shù)據(jù)

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