基于事故树分析法的竖井提升伤亡事故模式评价

基于事故树分析法的竖井提升伤亡事故模式评价

事故树图的概念事故树分析（ta）也称为故障树分析，是逻辑推导系统的分析方法。这种方法把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的种种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的树形图来表示,通过对事故树的定性与定量分析,找出事故发生的主要原因,为确定安全对策提供可靠依据,从而达到预测与预防事故发生的目的。它是从要分析的特定事故或故障开始,层层分析其发生的原因,一直分析到不能再分解为止,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、简洁地表达其逻辑关系(因果关系)的逻辑树图形,即事故树图。通过对事故树简化、计算达到分析、评价的目的。例如,近几年来,矿山斜井跑车事故经常发生,应用事故树分析跑车事故的发生原因,并根据基本事件结构重要度的分析结果,采取有效的防范措施是防止事故发生的有效途径。竖井开拓中,竖井是矿井的主要通道,是人员进出矿井的必由之路。由于竖井提升任务重、提升速度快、升降频繁、提升设备手动操作、安全装置不完善以及管理欠佳等种种原因,在竖井提升过程中人身伤亡事故时有发生,许多小型矿井提升设备简陋,安全设施欠缺;井下多段同时作业,人员分散;信号管理、乘罐制度不严格,更增加了竖井提升过程中的不安全因素。某矿山采用平硐—盲竖井的联合开拓方式,盲竖井主要用于提升矿石(废石)、设备、人员、材料以及通风等。所提矿石或废石经主平巷转运至地表。竖井提升事故也是矿山发生的主要安全事故之一,导致竖井提升伤亡事故发生的情况很多,文中将从共性、宏观的角度出发,并结合矿山的实际情况,分析探讨地下矿山安全管理中常见的竖井提升伤亡事故模式,评价分析方法采用常用的事故树分析法(FTA),目的是更进一步深入评价地下矿山竖井提升过程中的危险因素。利用事故树分析法对其进行定性分析和评价,以期找出导致事故发生的主要原因,并据此提出了相应的安全对策措施,这对矿山企业的安全管理具有现实的指导意义。1事故树的概念事故树分析是安全系统工程中对事故进行预测和预防的重要的逻辑分析方法。事故树则是由各种导致事故发生的事件按一定的逻辑关系相连接后所形成的树状图形,是一种事故发生和发展的逻辑推理图。对事故树进行分析可以得到导致事故发生的主、次要因素,并选择必要的防范措施,提前防止事故发生。1.1上一事件的分析顶上事件是指人们所要分析的对象,是人们所不希望发生的事件,用T表示。本文在这里所讨论的顶上事件即为“竖井提升伤亡事故”事件。1.2下四个事件中的两个中间事件中间事件是指系统中可能造成顶上事件发生的事件,是可以继续往下分析原因的事件,用Ai来表示(i=1,2,3,……)。分析可知,“竖井提升伤亡事故”的事件发生,有以下四个事件中的一个事件发生就可能发生,即“卷扬机运行”、“提升信号”、“安全设施”和“乘罐人员”,否则竖井提升伤亡事故事件不可能发生。由逻辑推理,这四个事件只要有其中一个发生,就导致竖井提升伤亡事故发生的结果。所以此四个事件的逻辑关系为“或”的关系,既逻辑“加”。由于上述四个事件都是可以继续下分的,所以是中间事件,中间事件我们均写于矩形符号中。从图1中可知,事故树中的中间事件共有6个(从A1到A6)。这些中间事件是对事故发生过程详细分析后得出的,它们反映了事故发生的中间过程。1.3没有必要再继续分解的事件基本事件是导致顶上事件发生的初始事件,是造成顶上事件发生的基础原因,通常用符号Xi来表示(i=1,2,3……)。图1中用竖直矩形和多边形符号表示的事件为基本事件。竖直矩形符号表示不能继续分解的事件,用多边形符号表示的为没有必要再继续分解的事件。图1左侧中间事件“卷扬机运行”的下面共有三个基本事件,即“提速过快”、“断绳坠落”和“连接装置断裂”。经逻辑推理可知,这三个基本事件中只要有一个发生便可以导致上面的“卷扬机运行”事件发生。在逻辑上是“或”的关系,即逻辑“加”。取此三个事件用一个“或”门控制,其逻辑意义为三个基本事件之中有一个发生,上面的事件便发生。图1中其它分支的分析排列方法同上,不能或不必再分解的即为基本事件,分解停止。否则,继续分解出下面的原因,直至不能再分解为止。经认真分析,得出了包括17个基本事件,6个中间事件的“竖井提升伤亡事故”的事故树。树中有1个“与门”6个“或门”,见图1。该事故树反映了“竖井提升伤亡事故”的因果关系。2定性分析对图1的事故树结构进行适当简化后,求出其最小割集与最小径集,并确定各基本原因事件的结构重要度。2.1构造函数的构造最小割集是表示系统的危险性,每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能渠道。最小割集的数目越多越危险。现用布尔代数法求最小割集,由图1可得出该事故树的结构函数:T=X1+X2+X3+X4X5X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15+X16+X17将上式经逻辑化简后求得最小割集共有15个,即为:K1={X1},K2={X2},K3={X3},K4={X4,X5,X6},K5={X7},K6={X8},K7={X9},K8={X10},K9={X11},K10={X12},K11={X13},K12={X14},K13={X15},K14={X16},K15={X17}2.2预防顶事件发生的途径将事故树图1中的“或”门用“与”门代替,“与”门用“或”门代替,并将全部事件符号加上“′”,变成事件补的形式,这样便可得到与原事故树对偶的成功树,求成功树的最小割集便是原事故树的最小径集(每个最小径集为预防顶上事件发生的一条途径)。即:T′=X′1X′2X′3(X′4+X′5+X′6)X′7X′8X′9X′10X′11X′12X′13X′14X′15X′16X′17由上式展开经逻辑化简求得该成功树共有3个最小割集,即原事故树共有3个最小径集:P1={X1,X2,X3,X4,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X15,X16,X17},P2={X1,X2,X3,X5,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X15,X16,X17},P3={X1,X2,X3,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X15,X16,X17}。2.3结构重要度系数大的基本事件是转化成人的危险因素之一,在发生事故树中各基本事件对顶上事件的影响程度是不相同的。从事故树结构上分析各基本事件的重要度(不考虑各基本事件的发生概率)或假定各基本事件发生概率相等的情况下,分析各基本事件的发生对顶上事件发生的影响程度,叫结构重要度。结构重要度是分析基本事件对顶上事件影响的大小,为改进系统安全性提供重要信息的手段。对所求出的15个最小割集,现按照判断结构重要度系数大小的原则进行分析有:(1)因为X1、X2、X3、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17是一阶最小割集中的事件,所以Iϕ(1)、Iϕ(2)、Iϕ(3)、Iϕ(7)、Iϕ(8)、Iϕ(9)、Iϕ(10)、Iϕ(11)、Iϕ(12)、Iϕ(13)、Iϕ(14)、Iϕ(15)、Iϕ(16)、Iϕ(17)相等且为最大。(2)仅出现在同一个最小割集中的所有基本事件结构重要度系数相等。因为X4、X5、X6只是同时出现在一个最小割集中,所以其结构重要度系数次之。显然有各基本事件的结构重要度系数顺序为:Iϕ(1)=Iϕ(2)=Iϕ(3)=Iϕ(7)=Iϕ(8)=Iϕ(9)=Iϕ(10)=Iϕ(11)=Iϕ(12)=Iϕ(13)=Iϕ(14)=Iϕ(15)=Iϕ(16)=Iϕ(17)>Iϕ(4)=Iϕ(5)=Iϕ(6)从以上大小排序可知,中间事件“卷扬机运行”、“安全设施”以及“乘罐人员”下的14个基本事件,在事故树中起的作用最大,中间事件“提升信号”下的基本事件X4、X5、X6次之。结构重要度系数大的基本事件对顶上事件的发生起着重要的作用,是危险性大的事件,是需要重点防范的目标。通过结构重要度的分析,找出了事故发生的主、次要因素,这为我们有目的地采取预防措施提供了方向。重点对结构重要度的的基本事件进行控制,使之尽量不发生,即可提高系统的安全性。事实也是如此,如果我们能保证“卷扬机运行”、“安全设施”以及“乘罐人员”下的事件不发生,竖井提升伤亡事故事件一般不会发生。通过对竖井提升伤亡事故的事故树进行定性分析得出,竖井提升伤亡事故的事故树最小割集为15个,最小径集为3个,显然,最小径集比最小割集少,即导致竖井提升伤亡事故的可能性有15种。但只要能采取3个径集方案中的任一个,竖井提升伤亡事故就可避免。断绳坠落、连接装置断裂、防坠器失灵、提升系统出故障(卷筒损坏、制动不灵、过卷装置失灵)、井口无安全设施(无安全门、无阻车器、无承接装置)、提升速度过快、无提升信号(无电话、无电铃、无电灯)、违章乘罐、乘罐人员打闹、乘罐人员头手伸出罐外、乘罐人员乱扔物件等是造成竖井提升伤亡事故的基本危害因素,其中前四个基本事件是机械设备因素,后七个基本事件是人为的主观因素。只要对提升设备定期加强检查、维修和维护,竖井提升伤亡事故是可以控制的。另外,确保井口具备基本的安全设施(设置安全门、阻车器、承接装置),加强员工的安全教育,严格执行竖井提升操作规程,造成伤害的主观因素是可以避免的。3加强矿井安全设施建设根据上述分析可知,影响竖井提升伤亡事故发生的基本事件共有17个,事故发生的可能途径共有15种,故必须采取以下措施予以预防:1)加强对竖井井口的安全管理。井口信号工对井口的安全管理负有重要责任,信号工在发出提升信号之前必须看清罐笼内和井口附近人员情况,关好罐笼门和井口安全门,防止人员进入危险位置。井口应设有明显的提升指示信号,其安全位置应尽量接近井口,使乘罐人员能够听到。安设在井下各水平的电铃,由于井下环境恶劣而导致故障率较高,应该经常进行检修或更换。应严格禁止非信号工乱打铃。2)加强对乘罐人员的安全教育。乘罐人员应听从井口信号工的指挥。在确认罐笼不再运行之后再行动,不要抢上抢下。上、下罐时应当精神集中,听清信号。3)加强对提升信号的管理。提升信号错误会直接造成罐笼的误运行。因此,加强对提升信号的管理十分重要。除了经常检查、维护信号线路、更换、修理信号装置外,更重要地加强对收、发信号人员的教育和训练,使其增强责任心,减少失误。4)加强对提升设备的维修保养。为防止由于提升设备故障而引起的跑罐,应注意对提升设备,特别是制动装置、安全闸、钢丝绳以及罐笼等的维修保养。5)采用与提升机电气联锁的井口安全门。在竖井提升系统中把井口安全门与提升机控制电路实行电气联锁控制,确保安全。当井口安全门敞开时,即使信号错误或提升机司机误操作都不能使罐笼误运行。6)矿山企业的安全设施工程与主体工程必须坚持同时施工、同时验收、同时投入使用等。依据《中华人民共和国安全生产法二十条规定》,建设项目严格实施“三同时”制度。中华人民共和国矿山安全第七条规定安全设施与主体工程要同时施工、同时验收、同时投入生产和使用。实施“三同时”所需经费要纳入生产投资总额内,必须要保证资金到位。4建立健全安全规章制度利用安全