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学号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿

运用事故树对煤矿火灾分析

摘要：

煤矿是我国的主要能源，是一个国家发展的主动力，煤矿安全是煤矿工作永恒的主题,抓好安全工作实现安全生产是煤炭企业不懈追求的目标,正确认识新形势下煤矿工作的特点,有针对性的抓好安全工作,对当前煤矿安全生产健康发展具有重要的现实意义。火灾事故是煤矿事故的一种，给煤矿安全生产、社会经济发展和工人的人身安全带来很大的危害，为了更好的控制煤矿火灾事故的发生，论文根据安全科学原理中事故树原理，并利用事故分析手段，对煤矿火灾事故资料进行逻辑分析，从中找出煤矿火灾事故的最小割集，并对其重要度进行了分析，掌握煤矿火灾事故的、规律，为防范火灾事故提供了科学依据，同时提出了有效地安全防范措施，确保煤矿的安全生产。

关键词：煤矿火灾事故；事故树；理论分析；措施

Analysis on fault tree of mine fire disaster

Abstract：Coal is China's Di major energy initiative is the development of a national power, coal mine safety is the theme of the Eternal, good job security working to achieve safe production is the relentless pursuit of Mubiao coal companies, coal mines under the New Situation of work characteristics, there Targeted good job security, on the current sound development of coal mine safety safety, socio-economic development and safety of workers order to better control the coal mine fire incidents, the security paper according to scientific principles of fault tree theory and use of accident analysis methods, data on the coal mine fire accident logical analysis, to find mine fire accident in the minimal cut sets, and its importance for the analysis of coal mine fire control, the law provides for the prevention of fire accidents Science basis, also put forward effective security measures to ensure the safety of coal production.

Key words: coal mine fire; fault tree; theory; measures

摘要 1

前言 4

第一章 事故树 6

第一节.事故树 6

1．1．1 事故树 6

1．1. 2 事故树的分析程序 7

1．1.3 事故树的建立 8

第二节.煤矿火灾的事故树原因调查分析 11

第三节 事故树的建立 13

第四节 事故树的化简分析 14

1.4．1结构表达式 14

1.4．2 求最小割集 14

1.4．3 结构重要度分析 15

1.4．4 由事故树提出防范措施 15

第二章 矿井火灾及其防治 16

第一节.矿井火灾 16

2．1．1 矿井火灾的基本知识 16

2．1．2 矿井火灾发生的原因 18

第二节 火灾的防治 18

2．2. 1矿井火灾的防治措施 18

2．2. 2 消防器材的储备地点和使用 19

2．2. 3 发生矿井火灾的应急措施和安全注意事项发 20

第三章 煤矿火灾事故树分析案例 23

结论 27

前言

我国是世界上以煤炭为主要能源的国家之一，中国煤炭生产消费量占世界的13以上。2004年中国能源消费总量为19-7亿吨，其中，煤炭18．7亿吨Ill。在能源需求快速增长的同时，对煤炭需求超速增长，近两年年增产量达到每年2亿吨以上，2005年在全国原煤产量达到21．1亿吨，预计2020年中国能源需求可能超过36亿吨标煤，其中，煤炭需31．8亿吨f1]，可见，煤炭在我国能源结构中占有举足轻重的作用。然而，煤炭开掘业是个危险的行业，煤炭安全生产一直是困扰中国煤炭业发展的难题。中国历来是煤炭生产事故高发国，虽然这两年情况有所改变，但还是世界上安全事故发生率最高的国家之一。煤矿安全生产仍存在着许多薄弱环节和深层次问题，形势依然十分严峻。根据2006年的国家安全监管总局调度快报统计结果，全国2005年煤矿共发生死亡事故334l起，死亡5986人，百万吨死亡率2．83612J，与之相比产煤大国中，美国百万吨死亡率约为0．039；俄罗斯为O．34，南非为0．13，中等发达国家一般为0．4。可见，虽然煤炭生产的安全形势总体上每年都在有所好转，但和其他国家相比还不容乐观，所以我国煤矿企业的安全生产状况依然严峻。煤矿中重大恶性事故的频繁发生，不仅给人民生命和财产造成巨大损失，而且还产生了一定的社会影响。我困政府提出了必须对煤矿企业进行定期安全评价的规定，而我国对重大危险源的辨识、评价技术研究不够，尤其是煤矿重大危险源与工业领域的重大危险源还有着较大的不同，主要是辨识煤矿可能发生的各类重大事故，如煤矿瓦斯事故、煤尘爆炸事故、水灾事故、火灾事故、顶板事故等，目前在煤矿安全生产中难以准确地把握煤矿生产系统中的重大隐患及薄弱环节，难以采取针对性的预防措施，这是当前煤矿事故多发的主要原因之一。20世纪80年代初期，安全系统工程引入我国，有许多企业通过吸收和消化国外的安全评价技术，开始应用安全分析评价方法进行危险源辨识。目前用于煤矿安全评价的方法主要是安全检查表法，评价因子权重的确定方法缺乏现实依据，评价方法较为单一，结果也带有一定的局限性。针对煤矿重大危险源影响因素间的非线性、动态性等特点，探讨适合政府有关部门，同时也适应于企业内部对煤矿重大危险源准确、科学与快捷辨识、评价危险源的评价方法是非常必要的。本论文根据煤矿火灾事故划分与调查对煤矿进行火灾危险、有害因素辨识，主要以危险物质为主线，结合水文地质、生产工艺、作业条件、作业方式、使用的设备设施等情况进行综合分析，各专业人员通过现场调查、查找资料、取证和座谈分析，对煤矿各生产系统和作业场所可能存在的火灾主要危险、有害因素逐项进行辨识。以其中的矿井火灾事故危险源为研究对象，以中小煤矿为基础，结合具体矿对火灾事故进行分析。

60年代初期，很多高新产品在研制过程中，因对系统的可靠性、安全性研究不够，新产品在没有确保安全的情况下就投入市场，造成大量使用事故的发生，用户纷纷要求厂家进行经济赔偿，从而迫使企业寻找一种科学方法确保安全。事故树分析(FTA)技术是美国贝尔实验室的沃特森博士于1961年开发的，它采用了逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，其特点是分析逻辑性强，灵活性高，适用范围广，既能找到引起事故的直接原因，又能揭示事故发生的潜在原因，既可定性分析，又可定量分析，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，它是安全系统工程的主要分析方法之一 。而煤矿井下是一个由人一机一环境构成的空间极其复杂的生产系统，其中瓦斯、煤尘、水灾、火灾以及顶板事故是存在的主要灾害形式，并且事故发生的机理不同。对煤矿进行火灾危险、有害因素辨识，主要以危险物质为主线，结合水文地质、生产工艺、作业条件、作业方式、使用的设备设施等情况进行综合分析，各专业人员通过现场调查、查找资料、取证和座谈分析，对煤矿各生产系统和作业场所可能存在的火灾主要危险、有害因素逐项进行辨识。此后，在社会各界引起了极大的反响，受到了广泛的重视，从而迅速在许多国家和许多企业应用和推广。我国开展事故树分析方法的研究是从1978年开始的。目前已有很多部门和企业正在进行普及和推广工作，并已取得一大批成果，促进了企业的安全生产。

第一章 事故树

第一节.事故树

1．1．1 事故树

定义： 事故树分析（Accident Tree Analysis，简称ATA）方法起源于故障树分析（简称FTA），是安全系统工程的重要分析方法之一，它能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。用它描述事故的因果关系直观、明了，思路清晰，逻辑性强，既可定性分析，又可定量分析。

内容： 按照事故树的分析步骤，确定并熟悉事故的系统，了解煤矿目前的安全管理现状，调查系统发生的事故自身原因和深层次原因，收集、调查所分析系统过去、现在、将来可能生的事故；确定事故树的顶上事件并调查与顶上事件有关的所有原因事件从人、机、环境 管理各方面调查与事故树顶上事件有关的所有事故原因；做出事故图并对事故定性分析。根据系各类事故的规律及特点，找出控制事故的可行方案，并从事故树结构上分析各基本原因的重要程度，通过查阅资料以及现场调查，并根据其中产生的一些较为严重的问题进行仔细的研究，最后按轻重缓急提出规程上的措施以及个人的改善措施。

作用：能全面、简洁、形象地描述、分析导致事故的各种因素及其逻辑关系；便于发现、查明系统内固的或潜在的危险因素，为安全设计、制定技术措施和采取管理对策提供依据。使作业人员全面了解和掌握各项防止、控制事故的措施和要点；对已发生的事故进行原因分析；便于进行逻辑运算、定性和定量的分析与评价等。

1．1. 2 事故树的分析程序

1.事故树的分析程序：

1)确定所分析的系统，即确定系统所包含的内容及其边界范围。

2)熟悉所分析的系统，指熟悉系统的整体情况，必要时根据系统的工艺、操作内容画出工艺流程及布置图

3)调查系统发生的各类事故，收集、调查所分析系统过去、现在及将来可能发生的事故，同时调查本单位及外单位同类系统曾发生的所有事故。

4)确定事故树的顶上事件，即所要分析的对象事件。

5)调查与顶上事件有关的所有原因事件，从人、机、环境和管理各方面调查与事故树顶上事件有关的所有事故原。

6)事故树作图，就是按照演绎分析的原因，从顶上事件起，一级一级往下分析各自的直接原因事件，根据彼此间的逻辑关系，用逻辑门连接上下层事件，直至所要求的分析深度，最后就形成一株倒置的逻辑树形图。

7)事故树定性分析。定性分析是事故树分析的核心内容。目的是分析各类事故的规律及特点，找出控制事故的可行方案，并从事故树结构上分析各基本原因的重要程度，以便按轻重缓急分别采取对策。

8）定量分析。研究事故树顶端事件发生的可能性，即收集计算基本事件的概率数据，按逻辑运算法，求出顶端事件的发生概率。

9）分析计算结果。判断事故发生概率是否超过预定的目标值，并利用最小割集研究降低事故发生概率的可能方案，利用最小径集找出根除事故的可能性，从而选出系统最佳安全方案，使系统达到最佳安全状态。

2.分析程序图：

：

1．1.3 事故树的建立

1．事故树的符号及意义。

（1）事件符号（见图）。

1）矩形。表示顶端事件或中间事件。□

2）圆形。表示基本事件，即不能继续往下分析的事件，可以是人的差错，也可以是机械故障、环境因素等。○

3）房形。表示正常事件，即系统正常状态下发生的事件。

4）菱形。表示事前不能分析或者没有必要分析的省略分析事件。◊

图1 图2

（2）逻辑门符号。

输入B1、B2为原因事件，输出A为结果事件。

1）与门。表示逻辑积的关系，当下层输入事件全部发生的情况下，上端才有输出发生。

A＝B1•B2或A＝B1∩B2      见图2

2）或门。表示逻辑和关系，当下层输入事件中的任一个发生时，上端就有输出发生。

A＝B1＋B2或A＝B1∪B2                          见图1

3）条件与门。当下层输入条件都发生时，上端输出不一定发生，只有还满足条件C的情况下，输出才发生。

A＝B1•B2•C或A＝B1∩B2∩C                       见图3

4）条件或门。在下层输入事件中任一个发生时，还需满足条件C，上端才有输出发生。

A＝（B1＋B2）•C=(B1∪B2)∩C                    见图4

（3）修正门符号（见图8-5）。

1）优先与门。当B1比B2先发生，才有上层输出发生。

2）组合与门。B1、B2、B3中任意两个组合输入时有上层输出发生。

（4）转移转移符号

事故树规模较大，需用转移符号将某部分画在别的纸上。

1）转入符号。表示从其它部分转入，三角形内记入从何处转入的标记。

2）转出符号。表示向其它部分转出，三角形符号内记入转向何处的符号。

2．布尔代数和概率基本运算规则

（1）布尔代数运算规则。在布尔代数中，用“1”表示全集，用“0”表示空集，1和0是

个元素，不能与算术中的1和0混淆。

A＋B表示事件A或B发生，相当于集合的“并”。

A•B表示事件A与B同时发生，相当于集合的“交”。

A的补记作 “*” 。

布尔代数一组基本运算公式如下：

1）A•0＝0；                2）A•1＝A        3）A•A＝A；

4）A• *＝0；               5）A＋0＝A；      6）A＋1＝1；

7）A＋A＝A；                8）A＋B＝1；    

9）A（B＋C）＝AB＋AC；   10）A•（A＋B）＝A； 11）A＋A•B＝A；           

布尔代数的运算按补、乘、加的先后次序进行，在不致引起混淆的情况下，可以省去乘号和括号。如A＋（B•C）可简记作A＋BC。用运算符号把布尔代数的元素联结起来的式子叫布尔表达式，如上述A＋BC。

（2）常用概率运算基本公式。联结事件概率

P（A•B•C）＝P（A）•P（B）•P（C）                （8-6）

P（A＋B）＝1－[1－P（A）]•[1－P（B）]         

式中  P（A）、P（B）、P（C）——独立事件A、B、C的概率。

3．最小割集与最小径集

（1）最小割集。指引起顶端事件发生的那些必要而且充分的基本事件的集合，即最小割集中的基本事件同时发生时就会发生顶端事件。最小割集表示系统的危险性，事故树有几个最小割集，顶端事件的发生就存在几种可能，最小割集越多，系统越危险。

（2）最小径集。指不发生顶端事件至少需要那些基本不发生的集合，即最小径集中的基本事件不发生，就不会发生顶端事件。最小径集表示系统的安全性和对策要点，它使我们了解，要使系统不发生事故有几种可能的控制方案，最小径集越多，系统越安全。

由上可见，最小割集和最小径集在事故树分析中起着非常重要的作用。

（3）最小割集和最小径集的计算。可用布尔代数化简法计算。事故树作成后列出其布尔代数式，然后根据布尔代数运算规则，化简至若干基本事件的逻辑积的逻辑和形式，则其中每一个逻辑积即为一个最小割集；而化简到若干基本事件的逻辑和的逻辑积形式，则每一个逻辑和即是一个最小径集。

4．三个基本重要度分析

形成一伸事故的基本事件很多，但各基本事件与顶端事件的关系是不同的，有些是直接关系，有些是间 接关系，且影响程度也不同。因此用重要度分析来判断各基本事件的发生对顶端事件的发生所产生的影响大小，为人们修改系统提供信息。

（1）结构重要度分析。结构重要度从事故树的结构上分析其基本事件的重要程度，判断各基本事件的结构重要顺序，以便按重要顺序采取相应的防护措施，也可按顺序编写安全检查表。

可以利用最小割集或最小径集判断结构重要顺序。

基本事件的结构重要系数 取决于三因素：一是事件所在的最小割集（称该事件的相关割集）的阶数，即最小割集中所含的事件个数：二是事件在相关割集中出现的次数；三是事件的相关出现次数。

（2）概率生要度分析。基本事件i的率生要系数由下式定义

                                （8-8）

式中  P（X）——顶端事件的发生概率；

P（Xi）——基本事件的发生概率。

利用上式求出各基本事件概率重要系数后，就可以知道基本事件发生概率的增减对顶端事件发生概率影响的敏感度，若降低概率重要系数大的基本事件的发生概率，可有效地降低顶端事件的发生概率。

（3）临界重要度分析。一般情况下，改善发生概率大的基本事件比改善发生概率小的基本条件容易，而概率重要系数并未反映这一事实。因此引入临界重要系数C Ig(i)，其值为基本事件发生概率相对变化率与顶端事件发生概率相对变化率之比，它从结构和概率双重角度反映基本事件的重要程度。

第二节.煤矿火灾的事故树原因调查分析

众所周知，煤矿火灾事故，是矿井重大事故之一。一旦发生煤矿火灾事故，不仅会烧伤人员，烧毁设备和资源，而且由于火灾产生的大量co等有毒有害气体会导致大量人员窒息死亡，同时火灾产生的火风压会引起风流逆转，从而导致矿井通风系统紊乱，还会引起瓦斯与煤尘爆炸，因此煤矿火灾事故是煤矿安全生产的重大威胁。预防煤矿火灾事故是煤矿安全生产的根本保证之一。另外煤矿井下存在大量可燃物质，如坑木、胶带、电缆、风筒等固体；变压器油、润滑油和液压联轴器内的透平油等油脂；煤和含碳的页岩等碳质类物质；瓦斯、氢气、一氧化碳等可燃气体。因此，矿井内有较多可燃烧的物质基础。现对全国1997～1999年间的49起火灾事故统计分析如表.. 1、表.. 2所示。

表1-1 煤矿火灾事故地点统计表

表1-2 引起煤矿火灾事故的火源分类

根据上述统计分析，采用事故树分析方法对煤矿火灾事故进行全面分析研究，找出各种引起煤矿火灾事故的“可能途径”及不是煤矿火灾事故的“可能途径”，为事故原因分析和制定预防煤矿火灾事故提供科学依据。

第三节 事故树的建立

对调查所得煤矿火灾事故原因，作出事故的事故树，见下图：

第四节 事故树的化简分析

1.4．1结构表达式

根据第四节所的事故树，并由求法公式，求以上事故树的结构表达式：

T =A1×A2×α (1)

将(1)式展开：

T = Al×A2×α

= ( x1 + x2 + x3 + x4 + x5 )×β×( A3 + A4 ) ×γ×α

= ( x1 + x2 + x3 + x4 + x5 )×β×( x6 + A5 + A6 + x18 + xl9 ) ×γ×α

= ( x1 + x2 + x3 + x4 + x5 )×β×( x6 + x7 + x8 + x9 + xl0 +… xl9 ) ×γ×α

= (αβγx1 + αβγx2 + αβγx3 + αβγx4 + αβγx5 )×

( x6 + x7 + x8 + x9 + xl0 +… xl9 )

= ( αβγx1 x6 + … + αβγx1x19 ) + ( αβγx2x6 + … + αβγx2x19 ) + ( αβγx3x6+ … + αβγx3x19 )+ ( αβγx4x6+ … + αβγx4x19 ) +

( αβγx5x6 + … + αβγx5x19 ) (2)

1.4．2 求最小割集

对事故树检查分析，将(1)式展开如(2)式所示，可求出其最小割集7O组，即引起煤矿火灾事故的“可能途径”有70种。每一组最小割集就是发生事故的模式，这些最小割集是：

Kl ={ x1， x6，α ，β，γ }

K2 ={ x1， x7，α ，β，γ }

… … … … …

K69 ={ x1， x18，α ，β，γ }

K70 ={ x1， x19，α ，β，γ }

共有70组割集。

1.4．3 结构重要度分析

为简便起见，按所求最小径集来判断基本事件的结构重要度：

1)α、β、γ为单元素，其结构重要度相等，且最大，即：

IΦ(α) = IΦ(β) = IΦ(γ)

2)由最小径集求法公式可得最小径集：

在不同的最小径集中，基本事件不相交，Ｐ1的阶数比Ｐ2低，所以Ｐ1中的基本事件的结构重要度大于Ｐ2中的基本事件的结构重要度，即：

IΦ(1) = IΦ(2) = ... = IΦ(5) > IΦ(6) = IΦ(7) = ... = IΦ(19)

3)故得各基本事件结构重要度顺序为：

IΦ(α) = IΦ(β) = IΦ(γ) > IΦ(1) = IΦ(2) = ... =IΦ(5) > IΦ(6) = IΦ(7) ...=IΦ(19)

有以上可得出：

1)由分析可见，或门个数占89．5％ ，这样大部分基本事件都能单个输出。与门个数仅占10．5％ ，只有少数几个基本事件同时发生才有输出。因此，从或门的比例来看，煤矿火灾事故的危险性很大。

2)从最小割集来看，共有70个，表明煤矿火灾事故有7O种“可能途径”。说明煤矿火灾事故的可能性和危险性也是很大的。从前面求出的最小割集分析可知，任一最小割集K1中的基本事件全部发生，煤矿火灾事故就发生。如K1中，当X1(足够量的煤炭)存在，如果满足条件α,β,γ即满足氧气浓度在引燃范围内，这时X6发生，即煤炭自燃达到引燃能量γ，，两者相遇为γ 则必然发生火灾事故(T)发生。

1.4．4 由事故树提出防范措施

由前述可知，用最小割集表示的等效事故树中顶上事件是若干个交集的并集。即最小割集中的各个基本事件发生，则事故T一定发生。如果最小割集中的基本事件越高，事故越难发生；反之基本事件越少，事故发生就容易。由求出的最小割集Ki ，每个最小割集中实质上只有两个基本事件存在，即可燃物和火源，其余的都是条件。一般井下β的条件是满足的，由此可知，只要可燃物堆积到一定程度，一旦与火花相遇(满足条件α,γ )势必要导致火灾事故，也说明煤矿火灾事故是极易发生的，所以避免煤矿火灾事故发生的措施即在于尽一切力量杜绝井下火源。主要

有以下措施：

1)工人人井严禁携带烟火，严禁穿化纤衣服下井。

2)放炮作业必须严格执行“一炮三检” 和“三人联锁放炮制”。

3)井下电气设备坚决杜绝失爆。

4)矿通风区必须每天安排专人检查采空区密闭的CO情况，发现CO浓度上升必须及时与矿调度汇报，矿有关单位必须果断采取措施进行处理。

5)入井前井口把钩工必须严格坚持验身制度，杜绝火源带人井下。

6)矿培训部门必须加强对员工进行煤矿火灾灾害防治技术的培训，做到防患于未然。

第二章 矿井火灾及其防治

第一节.矿井火灾

2．1．1 矿井火灾的基本知识

1．矿井火灾：凡是发生在矿井、井下或地面威胁到井下安全生产，造成损失的非控制燃烧均称为矿井火灾。如地面井口房，通风机房失火或井下胶带着火、煤炭自燃等都是非控制燃烧，均属矿井火灾。井下发生火灾，不仅会造成煤炭资源的损失、工程和设备的破坏，导致生产中断，而且更严重的是会直接威胁到矿工的生命安全。据统计，全国煤矿矿井火灾事故以死亡计算，火灾占1.52%，排在各类灾害最后，但在一次死亡3人以上的事故中，以死亡数计算，火灾事故却占3.72%，仅次于顶板、瓦斯、水害之后，位居第四。

　 2．井下火灾的发生条件：

（1）必须具有可燃物；

（2）引火源；

（3）燃烧所需的空气。

3．矿井火灾的成因分类

1）按引火原因分类：

（1）外因火灾：由于外来火源引起的火灾；

（2）内因火灾：由于煤炭自燃引起的火灾。

2）消防分类

A类火灾：煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固体可燃物的燃烧

B类火灾：指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇的可燃液体的燃烧

C类火灾：指煤气、天然气、甲烷、乙炔、氢气等可燃气体。

D类火灾：象钠、钾、镁等可燃金属燃料形成的火灾。

3）其他分类方法。

还有按火灾防治是一项系统工程，其理论与技术的研究内容应围绕一个目标个三个问题。

4．矿火灾的特点及危害

（1）井下火灾发生在有限的空间内，特别是煤炭的自燃往往发生在采空区或煤柱里，燃烧过程缓慢，没有较大的火焰，外部征兆不明显，难以觉察。火灾延续时间长，几个月，几年甚至几十年之久，灭火工作困难，易造成巨大的资源损失。

（2）火灾发生时，产生大量的有害气体弥漫井下，严重威胁矿工的生命安全。

（3）在有瓦斯煤炭爆炸危险的矿井中，矿井火灾可能引起瓦斯煤尘爆炸事故，从而会扩大灾情。

（4）产生火风压，改变井下风流流向。

（5）产生再生火源。炽热含挥发性气体的烟流与相近巷道新鲜风流交汇后燃烧，使火源下风侧可能出现若干再生火源。

5．矿井火灾发生的基本要素：

和所有的物质燃烧一样,导致矿井火灾发生的3个基本要素为:热源,可燃物和空气.

(1)热源.具有一定温度和足够热量的热源才能引起火灾.煤的自燃,瓦斯或煤尘爆炸,放炮作业,机械摩擦,电流短路,吸烟,电(气)焊以及其他明火等都可能成为引火的热源.

(2)可燃物.煤本身就是一种普遍存在的大量的可燃物.另外,坑木,各类机电设备,各种油料,炸药等都具有可燃性.

(3)空气.燃烧就是剧烈的氧化现象.实验证明,在氧浓度为3%的空气环境里,燃烧不能维持;空气中的氧浓度在12%以下,瓦斯就失去爆炸性;空气中氧浓度在14%以下,蜡烛就要熄灭.

注：火灾的3个要素必须同时存在,且达到一定的数量,才能引起矿井火灾,缺少任何一个要素,矿井火灾就不可能发生.

2．1．2 矿井火灾发生的原因

1.内因火灾发生的原因

矿井内因火灾主要是指煤炭自燃形成的火灾。煤炭自燃必须同时具备3个条件：

（1）煤炭具有自燃的倾向性，并呈破碎状态堆积存在；

（2）连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断发展；

（3）煤氧化生成的热量能大量蓄积，难以及时地散失。

煤炭自燃可以通过人体感觉和仪器二种方法来识别。人体感觉有视力感觉、气味感觉、温度感觉、疲劳感觉等四种，视力感觉主要指煤层自燃矿井巷道壁挂有平形水珠或形成雾气；气味感觉是指在煤层自燃矿井中可闻到煤油味、汽油味、松节油味或焦油味；温度感觉是指煤层自燃后矿井温度升高；疲劳感觉是指由于煤层自燃要放出一氧化碳、二氧化碳等有害气体，人在这种环境中会产生头痛、闷热、精神不振、不舒服、疲劳等感觉。

2.外因火灾发生的原因

外因火灾是由于外来热源引起的。外因火灾产生的原因主要有：明火，如吸烟、电焊、电炉；电气火、电缆、开关、电机过负荷、短路、电火花；违规爆破；瓦斯、煤尘爆炸引起；机械摩擦及物碰撞可燃物引起。

第二节 火灾的防治

2．2. 1矿井火灾的防治措施

1.矿井火灾的预防措施

预防主要从两方面入手，一是防止失控的高温热源；二是尽量采用不燃或耐燃材料支护和不燃或难燃制品，同时防止可燃物的大量积存。

2.井下发生火灾时的应急措施

（1）最先发现火灾的人员保持镇定，迅速弄清火情，立即采取有效措施直接灭火。并及时报告调度室通知矿山救护队前来灭火。

（2）现场区（队）长要立即按矿井灾害预防与处理计划的规定，将所有受火灾威胁的地区、火灾下风流烟雾区、发生风流逆转后的烟雾区、以及可能发生爆炸等地区的人员撤离危险区域。

（3）矿领导人接到火警报告后，要先弄清火情，再根据具体情况采取下列措施：组织力抢救受灾人员，撤离火热扩大后，可能受到威胁地区的人员；采取能迅速控制火热发展的措施；侦察火区，确定火源，组织人员灭火。

2．2. 2 消防器材的储备地点和使用

1．消防器材储备地点

井口附近的消防材料库、井底车场运输大巷、井下爆破材料库、机电设备硐室、检修硐室、材料室以及采掘工作面附近巷道中，都应该储备一定数量消防器材。

2．常用灭火剂及使用时的注意事项

（1）水：用水灭火时注意，用水扑灭电气设备火灾时，首先要切断电源，不能用水扑油类火灾；水流应从火源的外围逐渐逼近火区中心；人要站在上风侧保证正常通风，及时排除火烟和水蒸气。

（2）泡沫：泡沫能导电，在扑灭电气设备火灾时，必须切断电源。

（3）干粉：常用干粉灭火。用喷粉灭火器灭火的注意事项：要注意堵管现象。喷射距离应视扑救燃烧物的对象而定，原则上以不吹散燃油和药粉，使其粘附在设备表面为宜。要在通风干燥的地点贮存，定期设专人检查。

（4）卤代灭火剂：适用于扑救油类、带电设备和精密仪器等贵重物品的火灾。此种灭火剂产生的气体略有毒性，在室内灭火后要通风换气以保证人员安全。

（5）砂子和岩粉：砂子和岩粉能覆盖火源，将燃烧物和空气隔绝，从而使火熄灭，可用来熄灭电气设备和油类火灾。

（6）发现煤炭自燃征兆时，应立刻向现场管理人员、调度室或相关负责人报告。如果自燃征兆十分明显应迅速撤离危险区域。

2．2. 3 发生矿井火灾的应急措施和安全注意事项发

1.首先要尽最大的可能迅速了解或判明事故的性质、地点、范围和事故区域的巷道情况、通风系统、风流及火灾烟气蔓延的速度、方向以及与自己所处巷道位置之间的关系，并根据《矿井灾害预防和处理计划》及现场的实际情况，确定撤退路线和避灾自救的方法。

2.撤退时，任何人无论在任何情况下都不要惊慌、不能狂奔乱跑。应在现场负责人及有经验的老工人带领下有组织地撤退。

3.位于火源进风侧的人员，应迎着新鲜风流撤退，千万不能顺风流撤退。

4.位于火源回风侧的人员或是在撤退途中遇到烟气有中毒危险时，应迅戴好自救器，尽快通过捷径绕到新鲜风流中去或在烟气没有到达之前，顺着风流尽快从回风出口撤到安全地点；如果距火源较近而且越过火源没有危险时，也可迅速穿过火区撤到火源的进风侧。

5.如果在自救器有效作用时间内不能安全撤出时，应在设有储存备用自救器的硐室换用自救器后再行撤退，或是寻找有压风管路系统的地点，以压缩空气供呼吸之用。

6.撤退行动既要迅速果断，又要快而不乱。撤退中应靠巷道有联通出口的一侧行进，避免错过脱离危险区的机会，同时还要随时注意观察巷道和风流的变化情况，谨防火风压可能造成的风流逆转。人与人之间要互相照应，互相帮助，团结友爱。

7.如果无论是逆风或顺风撤退，都无法躲避着火巷道或火灾烟气可能造成的危害，则应迅速进入避难硐室；没有避难硐室时应在烟气袭来之前，选择合适的地点（独头巷或硐室、两道风门之间）就地利用现场条件，快速构筑临时避难硐室，进行避灾自救。

8.逆烟撤退具有很大的危险性，在一般情况下不要这样做。除非是在附近有脱离危险区的通道出口，而且又有脱离危险区的把握时；或是只有逆烟撤退才有争取生存的希望时，才采取这种撤退方法。

9.撤退途中，如果有平行并列巷道或交叉巷道时，应靠有平行并列巷道和交岔口的侧撤退，并随时注意这些出口的位置，尽快寻找脱险之路。在烟雾大、视线不清的情况下，摸着巷道壁前进，以免错过联通出口。

10.当烟雾在巷道里流动时，一般巷道空间的上部烟雾浓度大、温度高、能见度低，对人的危害也严重，而靠近巷道底板情况要好一些，有时巷道底部还有比较新鲜的低温空气流动。为此，在有烟雾的巷道里撤退时，在烟雾不严重的情况下，即使为了加快速度也不应直立奔跑，而应尽量躬身弯腰，低着头快速前进。如烟雾大、视线不清或温度高时，则应尽量贴着巷道底板和巷壁，摸着铁道或管道等爬行撤退。

11.在高温浓烟的巷道撤退还应注意利用巷道内的水，浸湿毛巾、衣物或向身上淋水等办法进行降温，或是利用随身物件等遮挡头部，以防高温烟气刺激等。

第三章 煤矿火灾事故树分析案例

2008年1月12日7时50分，铅山县螺丝坞煤矿主斜井井筒距井口约192米处发生一起火灾事故，造成7人死亡，直接经济损失268万元。

一、矿井概况及事故地点基本情况

(一)矿井概况

螺丝坞煤矿位于铅山县葛仙山乡，2000年建井，2001投产，矿井设计能力3万吨年，历史最高年产1.6万吨年，2007年核定生产能力4万吨年。

矿井采用斜井开拓方式，中央并列式通风，主斜井为进风井，回风井为梯式立井。主要开采C 16、B8、 B13煤层。低瓦斯矿井，属不易自燃煤层，煤尘无爆炸性。采用巷柱式采煤方法，手镐、放炮落煤，全部冒落法管理顶板。采用串车提升方式，地面、井下大巷采用矿车运输，人力推车。

矿井采用单回路供电，电源来自杨林农网线路，电压等级10KV；另该矿有自备发电机组（75KW）一台，电压等级380V。矿井水文地质条件属中等偏复杂，建有排水系统。

事故发生前该矿井下共有4个采掘工作面：一个采煤工作面，三个岩巷掘进工作面。即：-38m水平东边穿层石门（岩巷掘进面）、东采煤上山（采煤工作面）、已延伸至-60 m西轨道下山（三水平斜坡，岩巷掘进面）、已延伸至-65 m北向东轨道下山（三水平甩道，岩巷掘进面）。采用以包代管方式组织生产，矿主将采掘工作面分别承包，工人上岗前未进行安全培训。

螺丝坞煤矿作业班次：早班8：00~16：00，中班16：00~24：00，二班班制，晚班24：00~8：00基本上无人上班，实际上上班时间也不固定。职工人数50人,2007年生产原煤1万吨，2008年元月1日~11日生产原煤345吨。

矿井证照齐全。

（二）事故地点基本情况

发生事故的地点位于主斜井井筒距井口192米处，井筒特征：净高1.8 m，上宽1.8 m，下宽2.2 m。井筒右侧敷设：电力电缆3根、信号电缆1根、电话电缆1根、监测监控电缆1根，共6根电缆，风管1根，主排水管3趟。巷道大部分为岩巷，且裸体未支护，局部穿煤层或顶板破碎区段采用坑木架棚支护，背料为竹梢。巷道左侧行人，设有躲避洞4个。

二、事故经过、事故报告及抢救、善后处理情况

（一）事故经过

事故当天6：30时，矿工薛贵财、余良兴、李长胜、朱福生进班，乘矿车下井到三水平东岩巷掘进工作面作业；7：00时左右，苏国清、朱礼明、李士明进班，乘矿车下井，到二水平东岩巷掘进工作面作业；7：00多开始提升，共提二趟，每趟二车，其中煤、矸各二车；8：10时左右，杨文才、张春仔进班，乘矿车下井，准备到三水平斜坡作业，当下到约150m处看到前方有烟，即分别跳出矿车，又往下步行了几米，发现前方约20m处井筒顶部有明火，二人即调头往上跑，8：20左右跑到井口，即喊：井下着火啦。

(二)事故报告情况

事故发生后，矿值班员未向煤矿矿主报告，也未向县乡政府及有关部门报告；煤矿矿主9：00知道事故后也未按规定向铅山县、乡政府及有关部门报告，而是盲目自行组织抢救。直到灾情无法控制在事故发生后近10小时(当天18:04时左右)，矿主才向上饶市煤炭冶金行业管理办公室（煤矿安全监督管理局）报告了火灾情况，并请求支援。随后上饶市矿山救护队和上饶县矿山救护队前往事故现场救灾。

(三)事故抢险救援情况

1、煤矿自行救灾情况

得知灾情的矿安全员从煤场赶到井口，要求地面推车工关掉了井下电源，同时电话通知了瓦斯检查员。随后矿值班员带领瓦斯员、电工等赶到井口，携带3只自救器和1只灭火器赶往井下灭火，下到150m处，烟雾很大，即返回井口。约半小时，他们又再次下井，下到120m处，烟太大，不能再下，在下面等了一下，又返回地面。到地面后又改用压风机向下压风，并再次下井，经20分钟左右后，见无效果，又返回地面。约9：00时法人代表、矿长来到井口，组织人员将风管改为水管，到现场用水灭火，还是无效果，现场抢救人员眼睛难受，又返回地面。期间矿主在铅山县消防队购得空气呼吸器，并组织人员佩带面具后再次下井，仍无法灭火。于当日18：04分向上饶市煤行办报告。

2、县委、县政府组织救援情况

接到事故报告后，县委书记、县长立即带领县委办、县政府办、县煤行办、县公安局、县医院等相关部门赶到事故现场，立即启动应急预案，并成立了以县委书记为总指挥的事故抢救工作指挥部，指挥部下设抢救工作组、治安保卫组、群众工作组、医疗救护组、善后工作组、事故调查组等六个组。上饶市矿山救护队、上饶县矿山救护队接到召请电话于20：20分左右先后赶到事故现场。指挥部及时决策进行了反风，同时命令市、县矿山救护队在矿方人员的协助下先后两次下井侦察。由于灾情复杂，应指挥部要求，江西煤矿救援指挥中心就近调度乐平矿务局救护大队进行增援。乐平矿务局救护大队于13日10：10赶到事故矿井，听取灾情介绍后，根据指挥部命令于14：00下井侦察，在﹢9水平甩车道发现3名遇难矿工，在－38水平变坡点发现2名遇难矿工，在－38水平绞车房发现2名遇难矿工，并将侦察到的情况及时向指挥部进行了汇报。根据指挥部命令，乐平矿务局救护大队克服困难于14日0：30将全部遇难人员从风井运到地面，抢险救援工作圆满结束。

三、事故原因原因分析

（一）直接原因分析

工人违章带烟火坐矿车下井并将未熄灭的烟头随手丢进主斜井井筒距井口192m处，引发背邦护顶易燃物竹梢着火燃烧。

1、平时检查发现煤矿井筒内至下部车场有很多烟头；

2、井下岩巷作业用火雷管、导火索放炮，1月11日三水平斜坡放炮就是先用打火机点香烟，再用香烟点燃导火索起爆的；

3、日常井下有人抽烟、井口也有人抽烟；

4、2008年1月12日中遇难的七人中就有4人是抽烟的，救护队在井下遇难者身上发现了香烟和打火机；

5、矿井煤层不自燃，且现场无自燃迹象；

6、下井电缆无短路、接地迹象，经对地面配电盘空气总开关跳闸试验，能正常跳闸，刚发现火灾时，井下供电（排水）、通讯等是正常的。

7、井筒内有可燃物（坑木及竹稍）。着火地点有3米的垮冒空顶，支护材料全部烧了。支护背邦护顶的材料是易燃的竹梢，经拿到地面用烟头做实验，证明可以引燃。

调查认定：是第二批下井人员（7：00）抽烟坐矿车下井，下车前在距一水平上部车场25m处顺手将烟头丢至支护背料处，在风流的作用下，引燃了支护背邦护顶的竹梢，导致了火灾事故的发生。

（二）间接原因分析

1、事故报告不及时，贻误事故救援是造成人员死亡的主要原因。事故发生后，煤矿矿主及管理人员没有按规定及时报告事故，也未及时召请矿山救护队进行抢救，而是盲目自行组织施救。

2、螺丝坞煤矿井下作业人员未随身携带自救器，致使火灾发生时矿工未能及时佩戴自救器逃生，是事故的重要原因。

3、螺丝坞煤矿安全管理机构不健全，没有生产副矿长，安全副矿长履职不到位，井下采掘工作面实行以包代管，作业人员下井前未进行安全培训；违规购买使用非煤矿许用雷管、炸药，客观上造成下井人员违规携带明火下井；矿井安全管理混乱，未按规定进行隐患排查治理，安全生产责任制不落实。是导致事故发生的重要原因之一。

4、安全监管不到位、安全监管存在漏洞。

5．有关部门违规向煤矿发放非煤矿许用火工产品。

(三)事故性质

这是一起工人违章带烟火下井，因抽烟引发矿井火灾；事故发生后煤矿矿主及管理人员不及时报告，盲目施救，造成7名矿工中毒死亡的责任事故。

四、运用事故树对本案例进行分析

五、应吸取的教训

1．坚决杜绝职工带烟火下井的严重违法行为。一是强化对从业人员的教育培训，使其认识到带烟火下井的严重危害性，虽害人又害巳，培养自觉遵章守纪的良好习惯；二是要加强对矿主主体责任意识的教育，强化煤矿企业内部责任制度的建立和完善，严格落实严禁职工带烟火下井的规定，杜绝安全违法行为，使矿主真正树立起主体责任意识；三是加大对煤矿企业井下违规使用明火违法行为的处罚力度，增大煤矿企业井下使用明火的违法成本。

2．增强煤矿企业对事故应急救援能力。一是培训煤矿企业管理人员编制符合煤矿实际又便于操作的煤矿事故应急救援预案，并定期进行演练，做到在专业救援队伍到来之前能科学合理地自救，增强煤矿企业对事故的自救能力；二是加强对煤矿企业应急预案制定和演练的检查，确保煤矿企业的应急预案能在事故救援中发挥有效作用。三是加强煤矿企业全员自觉报告煤矿事故的教育，让每个人都非常熟悉事故报警电话。

3．各部门联合执法，杜绝向煤矿企业供应非煤矿许用火工产品用于井下。

4．保证煤矿井下从业人员随身携带并正确使用自救器。

结论

通过以上对煤矿火灾事故的事故树分析得知，导致煤矿火灾事故有70种可能途径，但是火灾事故是需要条件的，条件满足就可能发生火灾，反之就不发生火灾。这就给我们防范煤矿火灾事故提供了科学依据，只要我们在安全管理上注重消除煤矿火灾发生的条件，就可以实现安全生产。煤矿企业要认真贯彻落实党和国家的安全生产方针政策。一定要保证“安全第一”，建立健全安全生产责任制，认真清查、整改安全隐患，严禁带重大安全隐患生产。煤矿企业要全面加强企业管理。强化“一通三防”、机电运输、工程设计施工、生产调度指挥、安全监督管理等要害部门工作；完善劳动用工管理、矿用物资采购供应工作；要加强职工安全教育和技术培训，提高职工安全自保意识和技术水平，特殊工种必须配齐配足，严格培训，持证上岗。完善企业的事故应急救援预案。煤矿企业要制订灾害预防处理计划，配置足够的抢救抢险器材，组织进行事故应急救援预案演练，使职工熟悉逃生路线和方法，达到遇到事故时能够及时处理，正确逃生，减少伤亡。政府煤炭主管部门和煤矿安全监察部门要加强安全生产管理和监察工作力度。要认真查处安全隐患，严格监督隐患整改情况，特别要关注生产条件恶劣、安全隐患严重和经济困难的企业，要对管理监察指令落实情况进行再检查。总之， 生产设备的设计，先要对生产工序有个较详细深入的了解，分析各工序的特点及可能产生的不安全不卫生情况，周密考虑，反复验算，设计或选配灵敏可靠的安全防护装置，既要保证生产设备能满足生产工艺柏需求，又要保证生产设备在整个使用期限由符台国家安垒卫生标准，不产生人员伤亡和职业危害。

参考文献

主要参考文献与资料获得情况

[1 ]《中国煤炭资源报告》

[2] 周维垣、杨强。岩石力学计算方法

[3] 冯夏庭、张治强、杨成祥。位移反分析的进化神经网络方法

[4] 张攀、周志强、刘剑。利用BP神经网络确定巷道摩擦阻力系数

[5] 王忠祥、宋卫东。改进BP神经网络在采掘巷道支护中的应用研究

[6] 盛建龙、赵建海。巷道围岩变形的神经网络模型

[7]《煤矿矿井火灾事故树评价分析》张凡、 赵仕华 、王丽娜、郑衡、 宋宜诺

[8]《煤矿重大危险源安全评价方法的研究与应用》，张超

致谢

从开始写作至本论文最终定稿，总共花费了我两个月以来所有的业余时间。虽说在繁忙的工作之余要完成这样一篇论文的确不是一件很轻松的事情，但我内心深处却满含深深的感激之情。大学三年学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人对我大学三年学习的默默支持；感谢我的母校河南工程学院给了我在大学三年深造的机会，让我能继续学习和提高；感谢河南工程学院的老师和同学们三年来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的三年充满了感动。 这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助，其中我的论文指导老师左秋玲老师对我的关心和支持尤为重要。每次遇到难题，我最先做的就是向左老师寻求帮助，而左老师每次不管忙或闲，总会给我提出建议和帮助。左老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。这半个月以来，左老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀，在此谨向左老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时，本篇毕业论文的写作也得到了好多同学的热情帮助。感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢！

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