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煤與瓦斯突出“事故樹-層次分析法”分析

文檔作者：王如猛1 2 文檔來源： 1．山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全學(xué)院 2．山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制教育部重點實驗		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月17日
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總第210期
doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2017．02．002
煤與瓦斯突出“事故樹一層次分析法"分析
王如猛1，2
((1．山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全學(xué)院，山東青島266590；
2．山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制教育部重點實驗室，山東青島266590)
摘要：煤與瓦斯突出的防治是礦井安全管理的重要內(nèi)容之一，對煤與瓦斯突出危險性進行安全分析，對
煤礦的安全管理具有重要意義。采用層次分析法對煤與瓦斯突出進行安全分析，通過事故樹找到指標(biāo)層
中各影響因素，從而提高層次分析法對事件分析的準(zhǔn)確性和有效性。分析結(jié)果表明：事故樹一層次分析
法，可定量的分析各影響因素對煤與瓦斯突出事件的影響大小，對煤與瓦斯突出防治措施的制定有一定的
指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞：事故樹；層次分析法；瓦斯突出；安全評價
中圖分類號：TD713 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1005—2798(2017)02-0005-03
Coal and Gas Outburst Based on Accident Tree Analysis
and Analytic Hierarchy Process
WANG Ru．Men91’2
((1．College of Mining and Safiy Engineering，Shandong Unwe搿ity of Science and Technology，Qingdao 266590，China；
2．China Key Laboratory Breeding Base of Mine Hazard Prevention and Control of the Min蠡try of Education，
Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590，China)
Abstract：It is one of the most important contents of mine safety management for the prevention of coal and gas outburst，thus，It is of
great significance in mine safety management to analyze the risk of coal and gas outburst in coal mine．In here to adopting AHP(aria—
lytic hierarchy process)to analyze the safety of coal and gas outburst，but the fault tree analysis is introduced before analyzing the safety
of coal and gas outburst，we can find out the influencing factors in the indicator evaluation through fault tree analysis，and consequently
the accuracy and validity for event analysis are improved．The analysis results show that：the fault tree—analytic hierarchy process，
which Can do a quantitative analysis of the influence factors to coal and gas outburst events，have a certain guiding role in the prevention
of coal and gas outburst．
Keywords：fault tree；analytic hierarchy process；gas outburst；risk assessment
根據(jù)統(tǒng)計，2014年全國煤礦因瓦斯事故死亡
266人，多起屬于煤與瓦斯突出事故。在2015年，12
月16日黑龍江鶴崗市向陽煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，
造成19人死亡；11月17日山西焦煤汾西礦業(yè)集團
賀西煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成5人死亡；10月9
日江西永吉煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成10人死
亡；2月28日江西樂平礦務(wù)局涌山煤礦發(fā)生煤與瓦
斯突出事故，造成4人死亡；2月12日山西陽煤集團
寺家莊煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故，造成3人死亡。
這些慘痛的事故均由瓦斯爆炸或煤與瓦斯突出引
起，由此可以看出，對煤與瓦斯突出的預(yù)測和評價顯
得尤為重要。
目前，煤與瓦斯突出的預(yù)防和管理多為定性評
價。為了提高煤礦的安全管理能力，以及為以后的
管理工作提出針對性的管理措施，常用層次分析法
進行分析，但其弊端在于尋找準(zhǔn)則層的影響因素時
常常會因為缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計結(jié)果而發(fā)生偏差。
為避免這種弊端，在進行層次分析法之前，引入事故
樹，通過事故樹尋找指標(biāo)層中各種影響因素，從而提
高層次分析事件的有效性和準(zhǔn)確性。
收稿日期：2016-10-11
作者簡介：王如猛(1990一)，男，山東濱州人，在讀碩士研究生，研究方向為礦山災(zāi)害與防治。
5
萬方數(shù)據(jù)
2017年2月王如猛：煤與瓦斯突出“事故樹一層次分析法”分析苧塹叁苧!塑
1事故樹一層次分析法的步驟
“事故樹一層次分析法”包括構(gòu)建事件的事故
樹、建立層次分析模型和構(gòu)建判斷矩陣，以及判斷矩
陣的一致性檢驗四個步驟，具體過程如下。
1．1構(gòu)建事故樹
事故樹是一種描述事件發(fā)生結(jié)果到原因的有向
邏輯樹，主要用于分析事故的原因和評價事故的風(fēng)
險，通過確定因素的權(quán)重來明確因素對事件的影響
程度，權(quán)重越大的因素表示對事件的發(fā)生起到越重
要的作用，需重點關(guān)注。按照事故樹的原理，對煤與
瓦斯突出事件作為頂上事件來分析其發(fā)生事故的深
層次原因。
1．2建立層次分析模型
層次分析模型由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層構(gòu)成，
各層自上而下的分成若干份，使其上層受到下層的
影響。為使事故樹和層次分析法有機的結(jié)合起來，
將事故樹的基本事件轉(zhuǎn)化為層次分析的指標(biāo)層的影
響因素，然后按類歸納確定準(zhǔn)則層的各因素，目標(biāo)層
為煤礦煤與瓦斯突出危險。
1．3構(gòu)建判斷矩陣
在層次分析法中，同層影響因素兩兩比較，比較
同上層因素的重要程度要按照事前規(guī)定量化，構(gòu)建
判斷矩陣，以此為基礎(chǔ)，得出底層因素相對于目標(biāo)層
的權(quán)重。
1．4判斷矩陣的一致性檢驗
判斷矩陣的一致性是檢驗矩陣在邏輯上是否合
理，只有通過檢驗才能繼續(xù)進行分析。步驟如下：①
一致性指標(biāo)c．R．的計算；②查表確定平均隨機一致
性指標(biāo)尺．，；③一致性比例的計算和判斷。當(dāng)c．尺．
<0．1時為可接受的一致性判斷矩陣；當(dāng)C．R．≥
0．1為不可接受的一致性判斷矩陣，需要對判斷矩陣
進行修正。
2建立煤與瓦斯突出評價模型
煤與瓦斯突出評價指標(biāo)體系是由多個指標(biāo)按照
一定的規(guī)律和原則組成的有機整體，指標(biāo)的選擇是
否合理、全面、客觀，直接影響到整個模型結(jié)果的正
確性和全面性。
2．1煤與瓦斯突出危險因素分析
煤與瓦斯突出是一種復(fù)雜的瓦斯動力現(xiàn)象，受
到自然和人為因素的影響。煤與瓦斯突出多發(fā)生在
褶皺、斷層和構(gòu)造扭轉(zhuǎn)軸等地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的附近，地
質(zhì)構(gòu)造附近應(yīng)力集中，由于地殼的不斷運動和采掘
工作的進行，破壞了地質(zhì)構(gòu)造中原有的應(yīng)力平衡，從
而為事故的發(fā)生埋下隱患。
6
煤礦在開采過程中沒有嚴(yán)格執(zhí)行兩個“四位一
體”的綜合防突措施，人員的安全意識和素質(zhì)不到
位，缺乏系統(tǒng)的安全培訓(xùn)和專業(yè)知識，安全管理和監(jiān)
督不到位，這些都為事故的發(fā)生埋下了人為的隱患。
2．2煤與瓦斯突出安全評價體系的建立
通過查閱煤與瓦斯災(zāi)害的相關(guān)資料和實地調(diào)
查，獲得礦井的不安全因素，進而繪制出煤與瓦斯突
出事故樹分析圖，如表1和圖1所示。
表1 煤與瓦斯突出事故樹符號及其含義
含義
瓦斯含量大
瓦斯壓力大
瓦斯涌出速度大
地質(zhì)構(gòu)造被破壞
圍巖狀況改變
軟分層厚度改變
采掘監(jiān)測設(shè)備失靈
監(jiān)測預(yù)警設(shè)備分布不合理
防瓦斯制度執(zhí)行不足
礦工自救能力不足
采掘面工作方式不當(dāng)
處理措施失當(dāng)
管理機構(gòu)及水平不足
管理制度執(zhí)行狀況不足
礦工安全意識不足
礦井人口數(shù)量和密度大
無應(yīng)急預(yù)案
安全管理監(jiān)督問題
礦道分布不合理
礦采深度大
煤層結(jié)構(gòu)被破壞
H 1 。媒10 f，L斯‘欠?‘川__t：(付分帆
根據(jù)煤與瓦斯突出事故樹模型以及相關(guān)的文獻
資料，把影響煤與瓦斯突出事故的原因分為六大類。
圍巖構(gòu)造U。，瓦斯特性％，煤層特性％，預(yù)測記錄
“，煤狀況％，安全管理能力魄。
在煤與瓦斯突出安全評價體系的基礎(chǔ)上，按照
層次分析法的的原理進行層次結(jié)構(gòu)分析，建立以煤
與瓦斯突出安全評價為目標(biāo)層；圍巖構(gòu)造，瓦斯特
性，煤層特性，預(yù)測記錄，煤狀況，安全管理能力為六
大準(zhǔn)則層；準(zhǔn)則層以下還包括指標(biāo)層，結(jié)果見表2。
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萬方數(shù)據(jù)
!竺!!苧!! 王如猛：煤與瓦斯突出“事故樹一層次分析法”分析第26卷第2期
2．3煤與瓦斯突出安全評價體系權(quán)重確定高人員的安全意識，防范于未然。
煤礦開采深度大，地質(zhì)復(fù)雜，地形范圍大，管理
難度大。從安全系統(tǒng)原理知道安全事故的發(fā)生，是
由于人員的不安全行為和物的不安全狀態(tài)造成的。
因此，在煤礦的安全生產(chǎn)過程中要做好預(yù)防煤與瓦
斯突出的檢測和預(yù)警工作，加強人員的安全培訓(xùn)，提
采用判斷矩陣分析法確定煤與瓦斯突出安全評
價體系的權(quán)重。先確定每個層次的判斷矩陣，然后
根據(jù)層次分析確定判斷矩陣特征向量，得出其權(quán)重
表，結(jié)果見表3。
表2煤與瓦斯突出安全評價結(jié)果
表3 目標(biāo)層因素重要性判斷矩陣
根據(jù)上述判斷矩陣的數(shù)據(jù)，計算出相關(guān)影響因
素的權(quán)重值，計算結(jié)果見表2。
3案例驗證
以岱莊煤礦3煤層1150采區(qū)為案例驗證該模
型的實用性。根據(jù)基本狀況和安全管理能力的現(xiàn)
狀，對其進行煤與瓦斯突出安全評價。
煤與瓦斯突出事件的發(fā)生是多種因素共同作用
的結(jié)果，由于衡量因素的方式不同，會對因素的統(tǒng)一
度以及整個系統(tǒng)的安全評價造成困難。因此需要制
定一量化標(biāo)準(zhǔn)，用于最終結(jié)果的判定。在參考相關(guān)
文獻的基礎(chǔ)上，制定量化標(biāo)準(zhǔn)見表4。
采用對安全工程的專家和煤礦工作人員詢問的
方式，對煤與瓦斯突出指標(biāo)因素進行評分，得出的評
分見表2，最終得出煤與瓦斯突出的危險性為
72．726 3，危險等級為較安全，不容易發(fā)生煤與瓦斯
突出。
根據(jù)表1和表2中各準(zhǔn)則的評分，分析得出以
下防治煤與瓦斯突出的措施。
表4指標(biāo)因素量化標(biāo)準(zhǔn)
1) 加強對煤礦制度落實的檢查力度，嚴(yán)格規(guī)
范現(xiàn)場防突考察管理和施工。在掘進面安裝監(jiān)測預(yù)
警系統(tǒng)，時刻監(jiān)測瓦斯的濃度。
2) 開展煤層地質(zhì)工作，做好瓦斯區(qū)域突出危
險性預(yù)測，對地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜地帶，劃分危險區(qū)，有針
對性的采取瓦斯治理措施。
3)加大對煤礦的安全管理力度，增加對煤礦
監(jiān)測設(shè)備的投入，加強對工作人員的安全培訓(xùn)，提高
人員的安全意識。
4) 確保通風(fēng)系統(tǒng)合理，設(shè)置專人檢查制度，
定期檢查工作面的通風(fēng)情況，確保通風(fēng)設(shè)備可靠。
5)在開采區(qū)實施兩個“四位一體”的綜合防
突措施，提高煤層瓦斯預(yù)抽率， (下轉(zhuǎn)第18頁)
7
萬方數(shù)據(jù)
2017年2月劉新蕾等：新興煤礦68號煤層瓦斯地質(zhì)圖編制與煤層氣資源評價第26卷第2期
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表1 新興煤礦68煤層煤層氣資源量計算結(jié)果
劁6嗣fj弋68 1，，1★馳JZ地f豇單，乙劃分
5結(jié)語
統(tǒng)計分析新興煤礦68號層歷年瓦斯資料，結(jié)合
該礦地質(zhì)特征，繪制了68號煤層瓦斯地質(zhì)圖，從瓦
斯地質(zhì)圖上可以看出：
1)新興礦68號煤層絕對瓦斯涌出量、瓦斯
含量、瓦斯壓力與開采深度均具有正相關(guān)性，即都隨
開采深度的加深而增大。
2)瓦斯壓力0．74 MPa等值線以下(即埋深
441 m以下)為突出危險區(qū)，煤與瓦斯突出點位于突
出區(qū)域內(nèi)，反映出當(dāng)前開采已經(jīng)進入突出危險區(qū)域。
3)基于瓦斯地質(zhì)圖，對煤層氣資源進行地質(zhì)
綜合評價表明，該煤層煤層氣地質(zhì)儲量規(guī)模屬于小
型，資源量豐度類別為低，煤層氣大部分在埋深
1 000 m以內(nèi)，為中部埋藏，不適合煤層氣地面開發(fā)。
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[責(zé)任編輯：王偉瑾]
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(上接第7頁)降低瓦斯含量，從而起到預(yù)防煤與瓦
斯突出事件的發(fā)生。
4結(jié)語
把事故樹和層次分析法這兩種常用的安全評價
18
方法有機的結(jié)合起來，對煤與瓦斯突出危險性進行
安全評價分析，量化各指標(biāo)因素對煤與瓦斯突出的
影響程度，對煤礦的安全生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。
[責(zé)任編輯：王偉瑾]

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