瓦斯爆炸事故危险性分析

目录

1. 绪论 (3)

1.1 我国安全基本形势 (3)

1.2 国内外研究现状 (3)

1.2.1 国内外瓦斯爆炸危险源辨识研究现状 (3)

1.2.2 国内外事故树分析法研究现状 (4)

1.2.3 国内外爆炸冲击波伤害研究现状 (4)

1.3 开展瓦斯爆炸性事故危险性评价的意义 (5)

1.4 本文内容及思想路线 (6)

2. 利用各种资料对矿山重大危险源进行辨识 (8)

2.1 瓦斯爆炸事故特性 (8)

2.2 瓦斯爆炸事故危险源辨识方法 (8)

2.3 瓦斯爆炸事故危险源辨识标准 (8)

2.4 瓦斯爆炸事故危险源辨识的主要因素 (9)

2.5 瓦斯爆炸事故危险源辨识的主要步骤 (10)

2.6 瓦斯爆炸事故危险源的分级 (10)

3. 瓦斯爆炸事故危险评价方法的选择 (11)

3.1 安全评价方法选择的基础 (11)

3.1.1 明确安全评价的目的 (11)

3.1.2 选择安全评价方法的注意事项 (11)

3.1.3 安全评价基本程序 (12)

3.2 安全评价方法分类 (13)

3.3 安全评价方法的选择的原则 (15)

3.4 瓦斯爆炸事故危险性评价方法的确立 (15)

4. 瓦斯爆炸事故危险性分析 (17)

4.1 瓦斯爆炸的原理 (17)

4.2 瓦斯爆炸事故的原因 (19)

4.2.1 导致瓦斯积聚的原因 (19)

4.2.2 致使引爆火源产生的原因 (19)

4.3 瓦斯爆炸事故的事故树编制 (20)

4.4 瓦斯爆炸事故的事故树分析 (21)

4.4.1 最小割集 (21)

4.4.2 最小径集 (22)

4.4.3 基本事件的结构重要度分析 (22)

4.5 瓦斯爆炸事故结果分析 (24)

5. 瓦斯爆炸事故危险性评价 (25)

5.1 瓦斯爆炸冲击波伤害模型 (25)

5.1.1 瓦斯爆炸冲击波伤害模型建立 (25)

5.1.2 瓦斯爆炸冲击波的伤害距离的确定 (25)

5.2 事故严重度的合成原则 (26)

5.3 瓦斯爆炸事故的严重度计算 (26)

5.4 瓦斯爆炸事故发生概率计算 (27)

5.5 瓦斯爆炸事故危险性 (27)

5.6 瓦斯爆炸事故危险性运用和实际意义 (27)

6. 提出预警措施 (29)

6.1 强化引爆火源的安全管理，避免引爆火源的出现 (29)

6.2 强化瓦斯安全管理，防止瓦斯积聚 (29)

6.2.1 加强管理，最大限度的抽放瓦斯 (30)

6.2.2 建立健全可靠的通风系统，保证全矿井和各工作面有足够的风量 .. 30

6.2.3 加强瓦检人员的管理，及时发现并改变瓦斯积聚的异常状态 (30)

6.3 强化安全生产检查 (30)

6.4 强化安全教育提高人们的安全文化素质 (31)

结论 (32)

致谢 (33)

参考文献 (34)

附录：英文文献及中文翻译 (35)

中文翻译 (45)

1. 绪论

1.1 我国安全基本形势

安全是人类最重要和最根本的需求，是人民生命健康和国家财产的基本保障，可以说，安全就是生命，安全就是效益，安全更是人类社会文明的标志。然而，重大事故的不断发生，使人们认识到在现代工矿企业生产中潜伏着巨大的危险性，因而危险评价越来越受到人们的重视。

目前，我国安全生产面临的重大问题是：(1)事故总量大。2003～2007年，平均每年全国发生各类事故70多万起，死亡13万多人。(2)重特大事故多。2003～2007年，全国共发生一次死亡10～29人特大事故468起，平均每年发生117起；一次死亡30人以上特别重大事故73起，平均每年发生近15起。(3)职业危害严重。据卫生部门统计，截止2004年全国累计检出尘肺病患者58万余例，已死亡近14万人，病死率为22％；每年新发尘肺病超过1万例。

众所周知，我国矿山企业的灾害事故占我国工矿企业中重大灾害事故的40%，是我国灾害事故的最大来源。矿井瓦斯爆炸是煤矿一种极其严重的灾害，一旦发生，不仅造成大量的人员伤亡，而且还会严重的摧毁矿井设施、中断生产。有时还会引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷垮塌和顶板冒落等二次灾害，从而加重灾害后果，使生产难以在短时期内恢复。据不完全统计，2009年全国煤炭产量达到 29.6亿t，增长12.7%。千万吨以上煤炭生产企业达到21户，并创造了一批高产高效矿井。但是，生产事故依然很多。具不完全统计，2008年我国共发生煤矿115起，死亡3092人，2009年我国共发生煤矿事故66起，死亡2700人,而从2010年一月至今，我国已发生煤矿事故10多起，近200人死亡。而在矿山企业灾害中，爆炸事故是最主要的。因而矿山重大危险源的评价工作显得尤为迫切和重要。限于目前的科技发展水平，对矿山重大危险源的存在状态和事发的危险性辨识评价缺乏系统科学的辨识评价。因此，本文基于危险评价的原理和评价中存在的不足，提出建立矿山重大危险源的伤害模型，来对矿山重大危险源的严重度进行评价和研究。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内外瓦斯爆炸危险源辨识研究现状

国外在瓦斯爆炸事故危险源辨识研究方面，南非的D.M.莫瑞斯结合实际的矿井瓦斯爆炸事故，提出了以瓦斯和火源这两个基本因素入手分析和辨识瓦斯爆炸事故危险源；美国的W.W.布朗士针对瓦斯爆炸事故提出了辨识的分级标准，并给出了允许的危险等级及相应的分级指标；英国的 A.W.德维斯提出了从瓦斯爆炸机理入手来分析和研究瓦斯爆炸事故的各种因素（及危险源）；T.J.托朴生等人结合实际爆炸事故从生产点到生产系统来进行辨识研究；另外，D.P.利恩、F.W.温迪哥等人在此方面也做了一定的贡献。

在我国，江兵、白勤虎等人提出了从导致瓦斯爆炸事故的基本因素（及重大危险源）

入手分析其各种因素的诱发因素（及触发性危险源）的方法来进行瓦斯爆炸事故危险源等矿山重大危险源的辨识工作；福州大学的林香民等人则以大量的瓦斯爆炸事故资料为准则来进行瓦斯爆炸事故危险源的辨识分析，从而得出其危险源及诱发因素；辽宁技术工程大学的单亚飞、贾德祥等人对瓦斯爆炸危险源的辨识仍然采用以大量瓦斯爆炸事故资料为准进行辨识研究；另外，我国的申富宏、张志平、陈少仁等在这方面也做了一定的研究。

1.2.2 国内外事故树分析法研究现状

事故树分析法是60年代初由美国贝尔电话研究所在研究民兵式导弹发射控制系统的安全性时，由维森(Watsion)于1962年首先提出的，后由A.B.门斯(A.B.Mearns)对之作了改进，在预测导弹发射过程中的偶然事故中发挥了重要的作用，取得了成功的经验。波音公司对FAT进行了改进后，使之能够利用计算机模拟，后相继被应用于航天航空工业及核动力工业的危险性识别和定量安全评价。1974年美国原子能委员会发表了关于核电站的危险性评价报告(即著名的拉斯姆逊报告(N.C.Rasmussen))。该报告用事故树分析法从数量上说明了核电站的安全性，得到了世界各国的关注，此后FAT从军工迅速推广到机械、电子、交通、化工、冶金等民用工业，在许多工业部门中得到了应用。由于这种方法不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入揭示出事故的潜在原因，因此在工程或设备的设计阶段，在事故调查中以及在制定操作方法时，都可以使用FAT方法对它们的安全性做出评价。所以，FAT成了分析系统的可靠性和安全性问题的最有力的一种手段。日本劳动省已要求每一个安全干部和操作工人都要学会使用这种分析方法。

我国对事故树分析技术的研究和应用也取得了初步成效。1976年，清华大学核能技术研究所在核反应堆的安全评价方面开始应用了事故树分析方法。1978年，天津东方红化工厂首次用事故树分析方法来控制生产中的事故，取得了成功的经验。1982年，在北京劳动保护研究所召开的第一次安全系统工程座谈会当中，介绍和推广了事故树分析方法，以后又在许多省市和企业中介绍、试行和推广，充分显示了它的科学性与先进性。实践证明，事故树分析法完全用于我国国民经济各部门各行业的安全管理，是一种具有广阔的应用范围和发展前途的系统安全分析方法。80年代中期人们就将事故树分析方法应用于煤矿安全管理和煤矿事故分析中，至今已取得了一定的成就。很多学者发表众多的研究论文，对冒顶片帮、瓦斯爆炸、煤炭自燃、水灾等各种常见的煤矿事故进行了事故树分析研究。有关科研单位和大专院校也对事故树分析及相关课题进行了大量的研究工作，使事故树分析在煤矿中的应用更加深化和完善。一些矿山企业、安全管理部门也充分的运用事故树分析这一工具对某一类事故或具体事故进行事故调查分析。通过分析，提出了事故预防措施，有的还根据事故树分析结果编制了安全检查表，供实际工作运用。但应用效果和其他行业相比仍有一定差距。目前，事故树分析技术在航天、化工等行业有了广泛和深入的应用，在煤炭行业中的应用还属于起步阶段，一般只用到了定性分析，定量计算分析应用很少。

1.2.3 国内外爆炸冲击波伤害研究现状

在爆炸冲击波的伤害研究方面，Brode在1954年从理论上推到了理想气体中产生的冲击波射入超压和正向入射冲量。Pietersen,Eisenberg和Hirsch 等人对冲击波的肺伤害，

以及耳鼓膜的伤害进行了一定的研究，而White等人则对冲击波的头部撞击致死进行了较深入的研究。在我国，宇德明博士对炸药所产生的冲击波的伤害进行了较深入的研究；第三军医大学野战外科研究所杨志焕等人对冲击波对人员的伤害也进行了一定的研究。

而在井下瓦斯爆炸冲击波的伤害及冲击波在井下巷道中传播规律方面的研究，就国内外目前的研究，由于井下环境的复杂性和瓦斯爆炸事故的危险性，到目前为止还比较匮乏，理论尚不够成熟。

前苏联C.K.萨文科，通过125mm和300mm的管道模型试验，得出了空气冲击波通过巷道分岔和转弯处的衰减系数，还做了薄膜压弹试验，得出了冲击波压力沿直巷道长度的衰减特性。指出空气冲击波面上压力衰减强度基本上取决于巷道断面尺寸和巷道表面的粗糙性系数。

澳大利亚A.R.格林、L.利伯和R.W.尤普福尔得，建立了瓦斯煤尘爆炸过程的理论框架及计算机模型。南斯拉夫、波兰合作研究了波斯—尼亚墨塞哥维那矿井瓦斯煤尘爆炸特性，他们在实验室和井下分别进行了试验，并计算出了爆炸最大压力和压力的最大上升速度。

1.3 开展瓦斯爆炸性事故危险性评价的意义

在生产建设活动中一旦发生事故，给人们带来的不幸常常是巨大惨痛的和难以弥补的。这一点已被越来越多的企业和政府官员所认识。几乎所有的企业将企业经营方针由原来的“质量第一、产量第二”改为“安全第一、质量第二、产量第三”。

我国煤矿生产大多数是地下作业，自然因素很多，许多矿井都不同程度受到火灾、顶板、瓦斯、煤尘、水等灾害的威胁，发生各种事故的概率比较高。而在这些事故中，瓦斯爆炸事故对矿井的威胁尤其严重。随着国内外形势政策的变化，政府对煤矿安全越来越重视。“安全发展”已纳入了构建和谐社会应遵循的原则和总体布局。这些均为安全生产工作指明了方向，提供了坚实的思想理论基础和强大的精神动力。所以在这种新的形势下研究煤矿瓦斯爆炸事故的危险性就显得具有一定的必要性和重要性，具有重大意义。

为改变矿山的安全状况，减少矿山伤亡事故，针对矿山安全的重大问题组织有关研究，具有重大的经济、社会和政治意义。瓦斯爆炸事故危险性评价其目的在针对我国矿山生产这样一个特殊作业的实际情况，提出瓦斯爆炸事故发生的模式，辨识原理以及预警方法，研究适合我国情况的矿山企业安全评价理论方法，提出各类矿山企业安全评价理论方法，提出瓦斯爆炸事故发生的可能性、危害性的定量评价方法，开发矿山重大灾害预警技术，以及改善我国矿山生产过程中的安全落后状况，提高对矿山瓦斯预防及控制结果。

国外发达国家对矿山安全非常重视，在矿山事故的检测、信息分析、危险源辨识原理和方法，矿山企业的危险评价技术，事故的控制管理手段等方面投入了大量的资金和人力，初步形成了一系列可行的方法，对控制和预防事故起到了重要的作用。

我国政府对矿山事故的控制和预防一直比较重视，并且投入了很大的资金改善矿山企业设备、利用新的检测手段和监控手段，并且取得了不错的效果。但是相对比较下对危险源的辨识和评价有些不足，对重大灾害的预警研究相对不足，管理手段落后。随着我国矿山企业向大型化、设备现代化发展，矿山危险源的辨识及危险性评价这一课题成为了矿山企业安全管理的当务之急。我们需要系统、科学的能反映矿山安全状态的辨识评价方法。

1.4 本文内容及思想路线

针对煤矿瓦斯爆炸危险源如何预防，以煤矿瓦斯爆炸危险源的事故树评价方法(包括煤矿瓦斯危险源的辨识、评价)为基础进行煤矿瓦斯爆炸危险源风险评价研究。本文研究内容及研究方法如下：

（1）以瓦斯爆炸事故危险源的分析为核心。本文将围绕瓦斯爆炸事故进行详细的研究，利用大量的资料，对瓦斯爆炸系统的特点、瓦斯爆炸事故危险源的辨识以及瓦斯爆炸事故发生的原理充分地了解。旨在为预防瓦斯爆炸事故发生做了很好的理论基础，也为系统的评价提供了可能。

（2）以现代安全工程学、安全管理学为理论基础。全面、系统、科学地分析瓦斯爆炸的危险源，并结合煤矿危险源理论，探讨瓦斯爆炸危险源和事故之间的关系。

（3）运用事故树分析法对瓦斯爆炸事故危险源进行定性的研究。通过对瓦斯爆炸事故危险源系统的分析，建立瓦斯爆炸事故树，并对事故树定性地分析，找出各种可以导致事故发生的可能组合。在这些组合的基础上找出避免事故发生的最佳方法，达到预防事故的目的。

（4）通过系统评价方法对瓦斯爆炸系统的危险性进行评估。通过瓦斯爆炸事故伤害模型和瓦斯爆炸事故树分别计算出瓦斯爆炸危害以及事故发生的概率，进而求出瓦斯爆炸事故的危险性。在危险性确定的情况下我们可以为企业的安全设备投资等防护投入提出依据。

本文研究的思想线路图1-1：

本研究结合了莫瑞斯的从瓦斯和火源两个基本方面入手和德维斯的从瓦斯爆炸机理入手来分析瓦斯爆炸事故危险源，并在此基础上重视了煤矿生产流程在辨识瓦斯爆炸危险源中的应用，使得研究结果更加利于实际的指导工作，具有更大的实际意义。在瓦斯爆炸事故危险性判断方面本文利用了瓦斯爆炸事故树和瓦斯爆炸冲击波分别计算了煤矿瓦斯爆炸事故发生的概率和瓦斯爆炸事故的严重度，而瓦斯爆炸冲击波的伤害模型是国内最前沿的伤害模型理论，事故树是计算瓦斯爆炸事故发生概率比较经典，比较适合的方法。将这二者结合起来使得研究结果既具有理论的先进性有具有理论的可靠性，本论文从危险源的辨识到瓦斯爆炸危险性的分析都具有一定的实际意义和理论创新性，这样就令研究结果比较完善，做到了研究的求实、创新。

论文综述

安全形势

国内外研究状况

瓦斯爆炸事故危险

源辨识与研究

安全评价方法的论述与选择

事故树的建立与分析

瓦斯系统危险性评价

事故预防措施

图1-1本文研究的思想路线

2. 利用各种资料对矿山重大危险源进行辨识

2.1 瓦斯爆炸事故特性

瓦斯爆炸事故必须具备的两个因素是爆炸性瓦斯和火源的存在（另外，足够的含氧量对矿井爆炸事故来说这一条件是满足的，在此不予考虑），而瓦斯和火源均属于实体性危险源，即矿山重大危险源。研究和了解瓦斯和火源的特性，将为辨识瓦斯爆炸事故危险源提供可靠的依据和合理的分析方法。

根据大量资料显示，瓦斯爆炸事故中瓦斯和火源具有以下一些主要特性：

（1）任意性和不确定性：指爆炸性的瓦斯和火源出现的时间和地点具有任意性和不确定性。

（2）非瞬时性：指的是爆炸性的瓦斯出现往往不是短暂的和瞬时的，而据大量瓦斯爆炸事故和爆炸事故发生的可能性看，往往在相对较长的一个时间内存在的。

（3）非唯一性：指的是爆炸性瓦斯和火源的存在是导致瓦斯爆炸事故的必备因素，这两者缺一不可。

（4）可控性：在此研究的瓦斯爆炸事故危险源都具有可以控制的特性，如果所研究的危险源是无法控制和防范的，则便失去了研究的必要性和可能性。

（5）普遍性和具体性：指在瓦斯爆炸事故中爆炸性瓦斯和火源的存在以及二者的结合导致瓦斯爆炸事故的发生有着许多共同的原因，但也随着矿井的不同和其他具体条件和环境的不同而不尽相同。因而在进行瓦斯事故危险源的辨识过程中，要以具体矿井资料为前提下，充分结合大量瓦斯爆炸事故资料来进行。

2.2 瓦斯爆炸事故危险源辨识方法

针对瓦斯爆炸事故的实际情况，对瓦斯爆炸事故的危险源辨识，我们的分析方法必须理论联系实际、统计结合现实，这样我们才能做到面面俱全。既不会因为忽略统计资料而导致全局的考虑不周也不会导致方法与现实的脱轨，只有将统计资料和矿井的实际情况完美的结合起来我们的分析资料才可靠有效。在这里实际情况是本，它是对当前矿井的实际描述，首先我们不能脱离它，只有对实际情况的充分认识我们才能开展进一步的工作。国内外各种煤矿的统计资料的建立是实际情况的一种补充、完善。它可以对实际情况达到合理的延展、深入，它使得我们的分析结果更加全面合理可靠。

2.3 瓦斯爆炸事故危险源辨识标准

瓦斯爆炸事故危险源的辨识标准有很多，综观各种标准，我们可以说这些标准可以大致分为定性与定量两类，所以我们可以采取以下的定性和定量标准结合起来对瓦斯爆炸危险源进行分类、分级。

（1）危险源的物质的量，即瓦斯的量超过允许的标准。如果危险源物质的数量比较少，远远达不到发生事故的界限，那么这种危险源物质无论它的危险性有多大，那么他也不是重大危险源。从以上理论说，危险物质达不到一定数量，则不是重大危险源。

根据现实情况和大量的统计资料，瓦斯为重大危险源的临界数量或条件为：1）矿井在历史生发生过较为严重的瓦斯事故。2）在生产时期，采区、采掘工作面回风流中的瓦斯浓度超过1.5%时。3）在生产时期，采掘工作面风流中的瓦斯浓度超过2.5%时。4）专用瓦斯巷中的瓦斯浓度超过2.5%时。5）在采掘工作面内，体积大于0.5m3的空间，局部积聚浓度达到2.0%时的瓦斯。6）进行维修的巷道中瓦斯浓度超过1.5%时。

（2）引起瓦斯爆炸事故的相互作用的因素的多少。对不发生瓦斯爆炸事故而言，引起瓦斯爆炸事故因素的多少，对判断其是否为重大危险源以及进行触发型危险源的辨识工作也是很主要的因素之一。

（3）发生事故的次数。发生瓦斯爆炸事故的次数不仅能说明瓦斯爆炸事故的难控制性，同时也能够说明瓦斯爆炸事故的危险性。

（4）发生事故的伤亡情况。伤亡情况是说明事故严重程度的最好指标，也是判断其是否为重大危险源的最好指标。同时，事故发生时人们最为关心的问题也是人员伤亡情况。

（5）造成的经济损失。判断事故的严重程度最终指标是看事故所造成的经济损失由多大，这也是矿山企业最为关心的。

（6）事故后处理和恢复的难易程度等。事故发生后，对事故的处理的恢复生产的间断时间，都是衡量事故所带来影响及灾情的直接指标，也是衡量其经济损失的直接指标。

上述指标，有些不仅是瓦斯爆炸事故危险源辨识过程中必须考虑的因素，也是瓦斯爆炸事故危险源评价过程中必须考虑的因素。

2.4 瓦斯爆炸事故危险源辨识的主要因素

在瓦斯爆炸事故危险源辨识过程中，应本着科学、认真、负责的态度，应以“纵向到底、横向到边、全面彻底、不留空缺”为原则，对井下生产系统中存在的一切导致瓦斯爆炸事故危险因素进行辨识分析。又跟据瓦斯爆炸事故危险源定义可知，瓦斯爆炸事故危险源是指能够导致存在于矿井生产系统中的危险物质—瓦斯，发生瓦斯爆炸事故的一切危险因素和条件等，所以辨识过程也必须从这些方面入手来进行分析和辨识。

根据瓦斯爆炸事故的特性，依据导致瓦斯爆炸事故最基本的两个因素：爆炸性瓦斯和火源的存在，在此提供瓦斯爆炸事故危险源辨识的主要因素，结合辨识的主要步骤有：（1）各类生产场所：应从进风井开始分析到回风井，该分析过程应包括主、斜井段、井底车场、各类回风巷、采煤工作面、掘进工作面、运输线路、甩车场、采空区、供电室等井下各类生产场所和生产辅助场所。

（2）生产流程：从进风到割煤、放炮、出煤、运煤等各类井下生产流程。

（3）通风系统：对于矿井这类特殊的生产系统，通风系统是一个必不可少的重要因素。它主要包括从通风机、井下通风设备设施、各类通风系统巷道和井下测风、监测设施、设备等。

（4）各类设施设备：电缆、运输设备、提升设备、变电设备、采掘设备设施、通风构建物、矿灯、井下照明灯、事故的应急设施设备和措施、等井下所用的物质设备。

（5）人员管理：井上井下工作人员的各种因素（包括生理和心理因素），管理因素。由于人员管理因素是一个辨识比较困难，且很难用准确数字来衡量的一个因素，故此本研究认为应将它作为一个单独的因素进行辨识，并以量化研究。

辨识内容主要可以从上述内容中来进行详细的展开，并加以阐述得出具体的瓦斯爆

炸事故危险源，即上述各项因素中能够导致爆炸性瓦斯和火源存在的一切因素。当然要对上述内容进行详细分析，并得出合理、可靠的瓦斯爆炸事故危险源，就必须以具体矿井的瓦斯爆炸事故隐患资料，尤其是结合大量瓦斯爆炸事故的统计资料，并合理运用可靠、正确的辨识方法，来辨识出具体矿井，同时也适合其他大量矿井的瓦斯爆炸事故危险源。

2.5 瓦斯爆炸事故危险源辨识的主要步骤

瓦斯爆炸事故危险源辨识的主要步骤，即辨识的具体过程，按其辨识的内容可分为以下几点：

（1）井下生产系统中各重点岗位、场所中可能存在的导致瓦斯爆炸事故的危险因素。包括各重要岗位可能存在的潜在危险因素。

（2）井下爆炸性瓦斯和火源可能存在的场所，可能发生的时间，以及爆炸性瓦斯分布的情况和存在量的情况及变化。

（3）瓦斯爆炸事故危险源的危险性、特点及其从相对稳定的状态向事故发展的激发状态的条件和可能性等。

（4）生产系统中当瓦斯爆炸事故发生时，可能造成的损失及其严重的后果和事故波及的范围、影响时间的大概估算和预测。

（5）井下重要设备在运行过程中出现的致灾可能性。

（6）井下工作人员在生产过程中可能带来的危险因素，即危险源辨识过程中的人因管理因素分析。

2.6 瓦斯爆炸事故危险源的分级

通过对大量的瓦斯爆炸事故的研究与分析，并结合目前先进的基础计算理论，得出如下的几种分析方法：综合分级法；损失分级法；人员伤害分级法；预测分级法、概论分级法和严重度分级法等多种分级方法。以上的各种方法各有优缺点，在实际的应用中我们应该结合具体的情况选择不同的分级方法，可以将不同的方法结合起来，使我们对危险源的评价更加完善、合理。

3. 瓦斯爆炸事故危险评价方法的选择

瓦斯爆炸危险性评价方法的选择应符合安全评价方法选择的一般要求，以增加瓦斯

爆炸危险性评价的科学性。评价方法的选择需要做较多的前期工作，一般的技术流程如图3-1：

图3-1评价方法选择的技术流程图

3.1 安全评价方法选择的基础

3.1.1 明确安全评价的目的

安全评价就是对系统存在的不安全因素进行定性和定量分析，通过与评价标准的

比较得出系统的危险程度，提出改进措施。

所以，安全评价同其他工程系统评价、产品评价、工艺评价等一样，都是从明确的目标价值开始，对工程产品工艺的功能特性和效果等属性进行科学测定，最后根据测定的结果用一定的方法综合、分析、判断并作为决策的参考。

上述的安全评价定义中，包含有三层意思：第一，对系统中存在的不安全因素进行定性和定量分析，这是安全评价的基础，这里面包括有安全测定、安全检查和安全分析；第二，通过与评价标准的比较得出系统发生危险的可能性和程度；第三，提出改进措施，以寻求最低的事故率，达到安全评价的最终目的。 3.1.2 选择安全评价方法的注意事项

选择安全评价方法时应根据安全评价的特点、具体条件和需要，针对被评价系统的

实际情况、特点和评价目标，认真分析比较。必要时，要根据评价目标的要求，选择几种安全评价方法进行评价，相互补充、分析综合和相互验证，以提高评价结果的可靠性，选择安全评价方法时的注意事项如下：

了解安全评价

评价方法注意事项 安全评价程序

评价方法分类 评价系统的特点 评价方法确 立准则

安全评价方 法确立

（1）要充分考虑被评价系统的特点。根据被评价系统的规模、组成、复杂程度、

工艺类型、工艺过程、工艺参数以及原料、中间产品、产品、作业环境等选择安全评价

方法。

（2）应考虑评价的具体目标和要求的最终结果。在安全评价中由于评价的最终目

标不同，要求的评价最终结果是不同的，如查找引起事故的基本危险、有害因素，由危

险、有害因素分析可能发生的事故，评价系统事故发生的可能性，评价系统的事故严重

程度，评价系统的事故危险性，评价某危险、有害因素对发生事故的影响程度等。因此，

需要根据被评价目标选择适用的安全评价方法。

（3）必须参考资料的占有情况。如果被评价系统技术资料齐全、数据齐全，可进

行定性、定量评价并选择合适的定性、定量评价方法。反之，如果是一个正在设计的系

统，缺乏足够的数据，则只能选择较简单的、需要数据少的评价方法。

3.1.3 安全评价基本程序

安全评价程序可以用下图来表示。从图中可以看出，安全评价包括危险性确认和危

险性评价两部分。为了评价比较，对于危险性大小尽量给出定量的概念，即使是定性的

安全评价，如果能大致区别一下危险的严重程度也是好的。当然，要是能够明确事故发

生的概率大小及损失的严重程度，也就是明确了风险率或危险度，则进行定量安全评价

就更为明确了。危险性确认的另一个方面就是要对危险进行反复校核，看看还有什么新

的危险以及子系统运行过程中危险性会有什么变化。为了衡量危险性，需要一个标准，

这就是大家所公认的安全指标。把反复校验过的危险性定量结果和安全指标进行比较，

界限值以内即认为是安全的，界限值以外必须采取措施，然后根据反馈信息进行再评价。

图3-2安全评价程序

安全评价 危险性评价 危险性确认 危险的定量化

（确认）

1.发生的概率

2.损害程度

危险的查出 （检查） 1.新的危险 2.危险的变化 允许界限 （评价标准） 社会对危险性 的允许界限 危险排除 （措施） 1.使危险变小 2.消除危险 再评价

3.2 安全评价方法分类

安全评价方法现在在国内已经提出并应用的不下几十种，几乎每种方法都有较强的针对性，也就是说由于分析对象的多样性，因而也就提出了多种评价方法。这些方法可以按实行分析过程的相对时间进行分类，也可以按分析的对象、内容进行分类。按数理方法，可分为定性分析和定量分析；按逻辑方法，可分为归纳分析和演绎分析。

归纳分析是从原因推论结果的方法，演绎分析是从结果推论原因的方法，这两种方法在系统安全分析中都有应用。从危险源辨识的角度，演绎分析是从事故或系统故障出发查找与该事故或系统故障有关的危险因素，与归纳分析比较，可以把注意力集中到有限的范围内，提高工作效率；归纳分析是从故障或失误出发探讨可能导致事故或系统故障，再来确定危险源，与演绎方法比较，可以无遗漏地考察、辨识系统中所有危险源。实际工作中可以把两类方法结合起来，以充分发挥各类方法的优点。

在危险因素辨识中得到广泛应用的系统安全评价方法有一些几种：

(1)安全检查方法(Safety Review，SR)

安全检查方法也称为工艺安全审查或“设计审查”及“损失预防审查”，它可以用于建设项目的任何阶段。对现有装置进行评价时，传统的安全检查主要包括巡视检查、正规日常检查或安全检查。安全检查方法的目的是辨识可能导致事故、引起伤害、重要财产损失或对公共环境产生重大影响的装置条件或操作规程。完成了安全检查后，评价人员对待改进的地方应提出具体的措施、建议。

(2)安全检查表法(Safety Cheek list Analysis，SCA)

安全检查表分析是将一系列分析项目列出检查表进行分析以确定系统的状态，这些项目包括设备、贮运、操作、管理等各个方面。传统的安全检查表分析方法是分析人员列出一些危险项目，识别与一般工艺设备和操作有关的已知类型的危险、设计缺陷以及事故隐患，将检查项目列表逐项检查，以专家提问或打分的形式，确定系统的危险性。安全检查表分析方法是一种以经验为主的方法，用它进行安全评价时，成功与否很大程度取决于检查表编制人员的经验水平，同时评价过程中往往依据评价人员素质和技术水平决定评价对象的危险程度，存在较大的主观因素。

(3)危险指数方法(Risk Rank，RR)

危险指数方法是通过评价人员对一种或几种工艺现状及运行的固有属性进行比较

计算，确定工艺危险特性重要性大小，并根据评价结果，进一步确定评价的对象。该方法可以运用在工程项目的各个阶段，或在详细的设计方案完成之前，或在现有装置危险分析计划制定之前。

(4)预先危险分析方法(Preliminary Hazard Analysis，PHA)

预先危险分析方法是一种起源于美国军用标准安全计划要求方法。它常常用于对项目装置等在开发的初期阶段分析物料、装置、工艺过程以及能量失控时可能出现的危险性类别、条件及可能造成的后果，作宏观的概略分析，其目的是辨识系统中存在的潜在危险，确定其危险等级，防止这些危险发展成事故。

(5)故障假设分析方法(What…If，WI)

故障假设分析方法是一种对系统工艺过程或操作过程的创造性分析方法。该方法通过提问(故障假设)的方式来发现可能的潜在的事故隐患。目前，有关故障假设分析方法及应用的资料虽然很少，但是它在工程项目发展的各个阶段应用非常频繁。

(6)故障假设分析检查表分析方法(What…If/Cheek 1ist Analysis，WI/C)

故障假设分析方法/检查表分析方法是由具有创造性的假设分析方法与安全检查表分析法组合而成的，它弥补了单独使用时各自的不足，常用于分析工艺中存在的最普遍的危险。虽然它也能够用来评价所有层次的事故隐患，但故障假设分析/检查表分析方法一般主要对过程危险初步分析，然后可用其他方法进行更详细的评价。

(7)危险和可操作性研究(Hazard And Operability Study，HAZOP)

HAZOP是一种定性的安全评价方法，找出过程中工艺状态的变化(即偏差)，然后分析找出偏差的原因、后果及可采取的对策。危险和可操作性研究技术是基于这样一种原理，即背景各异的专家们若在一起工作，就能够在创造性、系统性和风格上相互影响和启发，能够发现和鉴别更多的问题，要比他们独立工作并分别提供工作结果更为有效。虽然危险和可操作性研究技术起初是专门为评价新设计和新工艺而开发的，但是这一技术同样可以用于整个工程、系统项目生命周期的各个阶段。此方法的分析必须由多方面的专业人员组成的小组来完成。

(8)故障类型和影响分析(Fa11ure Mode Effects Analysis，FMEA)

故障类型和影响分析(FMEA)是系统安全工程的一种方法，根据系统可以划分为子系统、设备和元件的特点，按实际需要将系统进行分割，然后分析各自可能发生的故障类型及产生的影响，以便采取相应的对策，提高系统的安全可靠性。

(9)事故树分析(Fau1t Tree Analysis，FTA)

事故树分析(Fault Tree Analysis缩写为FTA)又称事故树逻辑分析。事故树分析法是从特定的重大或较大事故(或事件)开始，层层分析其发生的原因，一直分析到原因事件不能再分解为止。一般是将特定的事故和各层原因(危险因素)之间用逻辑门符号连接起来，得到形象、简洁的表达其逻辑关系(或称因果关系)的逻辑图形，称其为事故树，然后通过对事故树简化、计算达到对事故分析和评价的目的。通过这种分析可以经济、便捷地寻找到事故防范办法，既能做到安全评价的微观指导，又可检查出系统中是否设有可靠的防患于未然的保护措施。

(10)事件树分析(Event Tree Analysis，ETA)

事件树分析是用来分析普通设备故障或过程波动(称为初始事件)导致事故发生的可能性。与故障树分析不同，事件树分析是使用归纳法(而不是演绎法)，事件树可提供记录事故后果的系统性的方法，并能确定导致事故后果事件与初始事件的关系。事件树分析适合被用来分析那些产生不同后果的初始事件，强调的是事故可能发生的初始原因以及初始事件对事件后果的影响，事件树的每一个分支都表示一个独立的事故序列，对一个初始事件而言，每一独立事故序列都清楚地界定了安全功能之间的功能关系。

(11)人员可靠性分析(Human Re1iability Analysis，HRA)

人员可靠性行为是人机系统成功的必要条件，人的行为受很多因素影响。这些“行为成因要素”(Performance Shopping Factors PSF)可以是人的内在属性，比如紧张、情绪、教养和经验；也可以是外在因素，比如工作间、环境、监督者的举动、工艺规程和硬件界面等。尽管有些PSF是不能控制的，许多却是可以控制的，可以对一个过程或一项操作的成功或失败产生明显的影响。

(12)作业条件危险性评价法(Job Risk Analysis，LEC)

美国的K.J洛雷厄姆(Ketch.J)和F金尼(Gilbert.F.Kinney)研究了人们在具有潜在危险环境中作业的危险性，提出了以所评价的环境与某些作为参考环境的对比为基础，将作业条件的危险性作因变量，事故或危险事件发生的可能性，暴露于危险环境的频率及危险严重程度为自变量，确定了它们之间的函数式。根据实际经验，给出3个自变量的各种不同情况的分数值，采取对所评价的对象根据情况进行“打分”的办法，然后根据公

式计算出其危险性分数值，再在按经验将危险性分数值划分的危险程度等级表或图上查处其危险程度。此方法评价人们在某种具有潜在危险的作业环境中进行作业的危险程度，简单易行，危险程度的级别划分比较清楚、醒目。

(13)风险评价法

在识别危险分析方面，定性和半定量的评价是非常有价值的，但是这些方法仅是定性的，不能提供足够的定量化，特别是不能对复杂的并且存在危险的情况下提供决策的依据和足够的信息，在这种情况下，必须能够提供定量的计算和评价。定量风险评价可以将风险的大小完全量化，风险可以表征为事故发生的概率和事故的后果的乘积。风险评价对这两方面均进行评价，并提供足够的信息，为业主、投资者、政府管理者提供有利的定量化的决策依据。

3.3 安全评价方法的选择的原则

随着安全评价事业的发展越来越多的评价方法被人们应用于安全评价，众多的安全评价方法出现也引起了对评价方法选择的重视，选择适合的方法是评价过程的重要环节，应该在认真分析并熟悉被评价系统的前提下，了解各种评价方法的特点选择适合的安全评价方法。选择安全评价方法应遵循充分性、适应性、系统性、针对性和合理性的原则。

（1）充分性原则。充分性是指在选择安全评价方法之前，应该充分分析评价的系统，掌握足够多的安全评价方法，并充分了解各种安全评价方法的优缺点、适应条件和范围，同时为安全评价工作准备充分的资料。也就是说，在选择安全评价方法之前，应准备好充分的资料，供选择时参考和使用。

（2）适应性原则。适应性是指选择的安全评价方法应该适应被评价的系统。被评价的系统可能是由多个子系统构成的复杂系统，评价的重点各子系统可能有所不同，各种安全评价方法都有其适应的条件和范围，应该根据系统和子系统、工艺的性质和状态，选择适应的安全评价方法。

（3）系统性原则。系统性是指安全评价方法与被评价的系统所能提供安全评价初值和边值条件应形成一个和谐的整体，也就是说，安全评价方法获得的可信的安全评价结果，是必须建立真实、合理和系统的基础数据之上的，被评价的系统应该能够提供所需的系统化数据和资料。

（4）针对性原则。针对性是指所选择的安全评价方法应该能够提供所需的结果。由于评价的目的不同，需要安全评价提供的结果可能是危险有害因素识别、事故发生的原因、事故发生概率、事故后果、系统的危险性等，安全评价方法能够给出所要求的结果才能被选用。

（5）合理性原则。在满足安全评价目的、能够提供所需的安全评价结果的前提下，应该选择计算过程最简单、所需基础数据最少和最容易获取的安全评价方法，使安全评价工作量和要获得的评价结果都是合理的，不要使安全评价出现无用的工作和不必要的麻烦。

3.4 瓦斯爆炸事故危险性评价方法的确立

煤矿瓦斯爆炸事故的危险源多，各种危险源的关系错综复杂，可以说他是一个危险

性较高的系统。所以我们必须采用一种系统、严格、预测性的方法，如危险性与可操作性研究、故障类型和影响分析、事件树分析、事故树分析等方法。在以上几种方法中事故树分析方法对于瓦斯爆炸事故这一复杂的系统的分析具有以下优点：（1）事故树分析是是事故事件在一定条件下的逻辑推理方法。它可以围绕某个特定的事故作层层深入的分析，可以很好地表达系统内各事件的联系，便于找出系统的薄弱环节。

（2）FTA具有很大的灵活性，不仅可以分析某些单元故障对系统的影响，还可以对导致系统事故的特殊原因如人为因素、环境影响进行分析。

（3）进行FTA的过程是一个对系统更深入认识的过程，它要求分析人员把握系统内各要素间的内在联系，并弄清各种潜在因素对事故发生影响的途径和程度，因而许多问题在分析过程中就被发现和解决了，从而提高了系统的安全性。

（4）利用事故树的模型可以定量计算复杂系统发生事故的概率，为改善和评价系统安全性提供定量依据。

事故树分析可用来分析事故，特别是重大恶性事故的因果关系。利用事故树分析法研究伤亡事故时，能够使问题的分析更全面，有利于管理者描述各种基本事故原因及其相互逻辑关系，便于发现系统中存在的潜在危险因素和状态，符合评价方法选择原则的适应性原则。从事故树分析中可以看出，定量分析必须知道基本事件的概率，但在实际中得到基本事件的概率非常困难，特别由于系统的复杂性，不确定因素多或者其状态不明确，就更难确定各事件的概率，而且预测效果低。如果要确定其概率，必须投入大量的人力、物力和财力进行研究和分析，在现实条件下很难完成此类工作。通过编制事故树，进行事故定性分析，找出事故的最小割集，就可以知道哪些是事故发生的根本因素，而且对事故的了解更加直观，避免在安全评价过程中重复选择指标，保证评价结果准确性和可信性，为安全指标的确立提供理论依据，有利于建立适当的安全评价指标体系，而这正是评价方法选择中合理性原则和正对性原则所要求的。

基于上述条件，对于瓦斯爆炸事故复杂系统，我们因选取事故树分析方法对这一系统进行研究。

4. 瓦斯爆炸事故危险性分析

实施事故树分析，基本上可以分作两个阶段，即编制事故树、对事故树进行分析。其具体程序如图4-1：

图4-1 事故树分析程序图 4.1 瓦斯爆炸的原理

在事故分析中，瓦斯爆炸事故危险源模型与下列的及几种因素相关，即瓦斯爆炸事

故发生的基本条件：

（1）瓦斯的存在与积聚

（2）瓦斯的浓度处于爆炸极限范围内

（3）火源的存在

（4）人因管理的失误

一般来说，绝大部分瓦斯爆炸事故只有在4种因素同时存在并相互作用时才能发

生。我们可以用如下模型来表示这四个因素及事故发生的关系，如图4-2。

从上述模型可知，瓦斯爆炸事故是由四个基本因素决定的。就具体事故而言，四个

基本条件的特定表现形式和相互作用方式构成了事故的多样性。

瓦斯爆炸事故的原理分析：

（1）瓦斯的积聚与存在。瓦斯积聚的主要原因可以分为以下几大类：通风设备设

施原因、通风系统（不含设施设备）原因、瓦检人员原因、管理不善、其它因素等。其明确、了解系统 确定顶上事件 收集系统资料 分析系统故障 绘制事故树 修改、完善事故树 定量分析 定性分析 制定防灾对策

中，上述各类原因是对许多危险源的一种综合，而不是具体的危险源，其辨识过程还需

进行具体实际的辨识与分析。

A —瓦斯存在与积聚 ；

B —瓦斯的浓度处于爆炸极限

C —火源的存在 ；

D —人因管理的失误

图4-2瓦斯爆炸事故模型

Ⅰ－瓦斯积聚后进入爆炸区；Ⅱ－高瓦斯燃烧区；Ⅲ－瓦斯爆炸区

Ⅳ－不爆炸区；Ⅴ－通入新鲜空气燃烧或爆炸

图4-3瓦斯—空气中的混合气体爆炸极限与氧浓度的关系

（2）瓦斯的浓度处于爆炸极限范围内。 大量研究表明，瓦斯爆炸极限随混合气体

中氧浓度的降低而缩小。当氧浓度降低，瓦斯爆炸下限缓慢增高，爆炸上限则迅速下降，

如图4-3中的BE 和CE 线所示。当氧浓度降低到12%时，瓦斯混合气体就会失去爆炸

性，遇火也不会发生爆炸。同样如果有惰性气体加入，则随着惰性组分的增加，瓦斯的

爆炸范围也有明显的缩小，爆炸上、下限将汇于一点。在氧气与瓦斯的坐标图上，瓦斯

上、下限浓度变化轨迹组成一个三角形，如图第Ⅲ区。当混合气体的组分点位于三角形

A B C D

CH 4浓度（%）

氧

浓

度（

%

）

BCE范围时，混合气体遇火能发生爆炸。

浓瓦斯爆炸三角形对封闭或启封火区、密闭区惰化灭火、排放瓦斯、火区瓦斯爆炸的危险性判断等具有指导意义。例如，在封闭火区的密闭过程中，由于供风量减小，甲烷浓度增大，混合气体的组分点可能会落入图的BCE三角形内，遇火便会发生瓦斯爆炸。煤炭科学研究总院抚顺分院研制的煤矿瓦斯爆炸性判定仪，可分析火区气体组分并显示和打印出爆炸三角形，得出判定结果，当前已在国内各救护队推广使用。从区域划分可以看出:如果井下瓦斯异常涌出，使空气中瓦斯浓度积聚升高，或者井下通风量突然增加。则图中五个区域之间如箭头所示可以相互转化。

（3）火源的存在。对瓦斯爆炸事故来说，火源的存在是一个很重要的因素，没有火源无论瓦斯处于何种危险状态，瓦斯爆炸事故将不可能发生，同时火源也是最难控制与管理的。

（4）人因管理的失误。由于煤矿是一个有序生产系统，所以瓦斯爆炸形成事故，除了爆炸的三个物理条件外，还与管理因素密切相关，对我国所发生的瓦斯事故的统计分析表明，绝大部分事故是由于管理失误造成，特别是死亡数在10人及以上的重大或特大瓦斯爆炸事故，几乎都是安全管理失误造成的。安全管理方面存在的问题可以概括为两个方面，一是管理决策和方式失误，二是管理系统存在严重缺陷。

4.2 瓦斯爆炸事故的原因

4.2.1 导致瓦斯积聚的原因

（1）通风设备设施原因：风机故障；通风设施漏风；风扇循环风；通风设施损坏；局部风机机型不当或陈旧；无计划停电导致停风；随意开停风机等。

（2）通风系统的原因：串联通风；巷道堵塞造成风量的不足；通风系统不合理；风流短路等。

（3）瓦检人员的原因：瓦斯检测人员脱岗；瓦斯检测不及时；瓦斯漏检；瓦斯检测人员的数量的不足等。

（4）管理不善：抽放条件恶劣；抽放时间短；抽放量小；巷道布置、采掘方法不合理等。

4.2.2 致使引爆火源产生的原因

（1）电气火源：电焊和气焊火源；抽烟明火；电气设备不防爆；电缆明接头产生电火花；电缆损伤；电机车火花等。

（2）放炮火源：放炮不装水炮泥；放明炮；抵抗线不足；封泥不足等。

（3）摩擦撞击火源：各种机械或胶带摩擦火花；拆卸、敲打矿灯产生火花；金属支架撞击产生火花；电机车火花等。

4.3 瓦斯爆炸事故的事故树编制

瓦斯爆炸是一定浓度瓦斯的爆炸，就实质而言是一定浓度的瓦斯和空气中的氧气在

一定温度作用下产生的激烈的氧化反应。瓦斯爆炸必须具备3个条件；一定的浓度的瓦斯，一定温度的引火源和足够的氧气。氧气一般情况下不予考虑，主要是从火源和瓦斯积聚到一定浓度两方面入手，再逐次对各原因分析下一级原因。在分析各个事件中尽量不遗漏任何影响因素，从顶事件到中间事件按一定的规则性来划分，直至划分出底层各个基本事件。

根据事故诱发原因,把事故隐患转化为事故的条件，根据因果之间逻辑关系,系统地

做出事故树因果图，如图4-4：

A 1—通风设备设施原因；A 2—通风系统原因；A 3—瓦检人员原因；A 4—管理不善

B 1—放炮火源；B 2—摩擦撞击火源；B 3—电气火源

图4-4瓦斯爆炸事故树图

瓦斯爆炸 相遇 瓦斯积聚

火源

处于爆炸极限 B 3

B 2 B 1 A 4 A 3 A 2 A 1 X 11 X 10 X 9X 8 X 32 X 30 X 31 X 15 X 14 X 13 X 12 X 29 X 28 X 27 X 26 X 18 X 19 X 17 X 16 X 24 X 22 X 21 X 20 X 7X 6 X 5 X 4 X 3 X 2 X 25 X 23 X 1