基于事故樹分析法的豎井提升傷亡事故模式評價

事故樹圖的概念事故樹分析（ta）也稱為故障樹分析，是邏輯推導系統(tǒng)的分析方法。這種方法把系統(tǒng)可能發(fā)生的某種事故與導致事故發(fā)生的種種原因之間的邏輯關系用一種稱為事故樹的樹形圖來表示,通過對事故樹的定性與定量分析,找出事故發(fā)生的主要原因,為確定安全對策提供可靠依據(jù),從而達到預測與預防事故發(fā)生的目的。它是從要分析的特定事故或故障開始,層層分析其發(fā)生的原因,一直分析到不能再分解為止,將特定的事故和各層原因(危險因素)之間用邏輯門符號連接起來,得到形象、簡潔地表達其邏輯關系(因果關系)的邏輯樹圖形,即事故樹圖。通過對事故樹簡化、計算達到分析、評價的目的。例如,近幾年來,礦山斜井跑車事故經(jīng)常發(fā)生,應用事故樹分析跑車事故的發(fā)生原因,并根據(jù)基本事件結構重要度的分析結果,采取有效的防范措施是防止事故發(fā)生的有效途徑。豎井開拓中,豎井是礦井的主要通道,是人員進出礦井的必由之路。由于豎井提升任務重、提升速度快、升降頻繁、提升設備手動操作、安全裝置不完善以及管理欠佳等種種原因,在豎井提升過程中人身傷亡事故時有發(fā)生,許多小型礦井提升設備簡陋,安全設施欠缺;井下多段同時作業(yè),人員分散;信號管理、乘罐制度不嚴格,更增加了豎井提升過程中的不安全因素。某礦山采用平硐—盲豎井的聯(lián)合開拓方式,盲豎井主要用于提升礦石(廢石)、設備、人員、材料以及通風等。所提礦石或廢石經(jīng)主平巷轉(zhuǎn)運至地表。豎井提升事故也是礦山發(fā)生的主要安全事故之一,導致豎井提升傷亡事故發(fā)生的情況很多,文中將從共性、宏觀的角度出發(fā),并結合礦山的實際情況,分析探討地下礦山安全管理中常見的豎井提升傷亡事故模式,評價分析方法采用常用的事故樹分析法(FTA),目的是更進一步深入評價地下礦山豎井提升過程中的危險因素。利用事故樹分析法對其進行定性分析和評價,以期找出導致事故發(fā)生的主要原因,并據(jù)此提出了相應的安全對策措施,這對礦山企業(yè)的安全管理具有現(xiàn)實的指導意義。1事故樹的概念事故樹分析是安全系統(tǒng)工程中對事故進行預測和預防的重要的邏輯分析方法。事故樹則是由各種導致事故發(fā)生的事件按一定的邏輯關系相連接后所形成的樹狀圖形,是一種事故發(fā)生和發(fā)展的邏輯推理圖。對事故樹進行分析可以得到導致事故發(fā)生的主、次要因素,并選擇必要的防范措施,提前防止事故發(fā)生。1.1上一事件的分析頂上事件是指人們所要分析的對象,是人們所不希望發(fā)生的事件,用T表示。本文在這里所討論的頂上事件即為“豎井提升傷亡事故”事件。1.2下四個事件中的兩個中間事件中間事件是指系統(tǒng)中可能造成頂上事件發(fā)生的事件,是可以繼續(xù)往下分析原因的事件,用Ai來表示(i=1,2,3,……)。分析可知,“豎井提升傷亡事故”的事件發(fā)生,有以下四個事件中的一個事件發(fā)生就可能發(fā)生,即“卷揚機運行”、“提升信號”、“安全設施”和“乘罐人員”,否則豎井提升傷亡事故事件不可能發(fā)生。由邏輯推理,這四個事件只要有其中一個發(fā)生,就導致豎井提升傷亡事故發(fā)生的結果。所以此四個事件的邏輯關系為“或”的關系,既邏輯“加”。由于上述四個事件都是可以繼續(xù)下分的,所以是中間事件,中間事件我們均寫于矩形符號中。從圖1中可知,事故樹中的中間事件共有6個(從A1到A6)。這些中間事件是對事故發(fā)生過程詳細分析后得出的,它們反映了事故發(fā)生的中間過程。1.3沒有必要再繼續(xù)分解的事件基本事件是導致頂上事件發(fā)生的初始事件,是造成頂上事件發(fā)生的基礎原因,通常用符號Xi來表示(i=1,2,3……)。圖1中用豎直矩形和多邊形符號表示的事件為基本事件。豎直矩形符號表示不能繼續(xù)分解的事件,用多邊形符號表示的為沒有必要再繼續(xù)分解的事件。圖1左側(cè)中間事件“卷揚機運行”的下面共有三個基本事件,即“提速過快”、“斷繩墜落”和“連接裝置斷裂”。經(jīng)邏輯推理可知,這三個基本事件中只要有一個發(fā)生便可以導致上面的“卷揚機運行”事件發(fā)生。在邏輯上是“或”的關系,即邏輯“加”。取此三個事件用一個“或”門控制,其邏輯意義為三個基本事件之中有一個發(fā)生,上面的事件便發(fā)生。圖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為基本事件,分解停止。否則,繼續(xù)分解出下面的原因,直至不能再分解為止。經(jīng)認真分析,得出了包括17個基本事件,6個中間事件的“豎井提升傷亡事故”的事故樹。樹中有1個“與門”6個“或門”,見圖1。該事故樹反映了“豎井提升傷亡事故”的因果關系。2定性分析對圖1的事故樹結構進行適當簡化后,求出其最小割集與最小徑集,并確定各基本原因事件的結構重要度。2.1構造函數(shù)的構造最小割集是表示系統(tǒng)的危險性,每個最小割集都是頂上事件發(fā)生的一種可能渠道。最小割集的數(shù)目越多越危險。現(xiàn)用布爾代數(shù)法求最小割集,由圖1可得出該事故樹的結構函數(shù):T=X1+X2+X3+X4X5X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15+X16+X17將上式經(jīng)邏輯化簡后求得最小割集共有15個,即為: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預防頂事件發(fā)生的途徑將事故樹圖1中的“或”門用“與”門代替,“與”門用“或”門代替,并將全部事件符號加上“′”,變成事件補的形式,這樣便可得到與原事故樹對偶的成功樹,求成功樹的最小割集便是原事故樹的最小徑集(每個最小徑集為預防頂上事件發(fā)生的一條途徑)。即:T′=X′1X′2X′3(X′4+X′5+X′6)X′7X′8X′9X′10X′11X′12X′13X′14X′15X′16X′17由上式展開經(jīng)邏輯化簡求得該成功樹共有3個最小割集,即原事故樹共有3個最小徑集: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結構重要度系數(shù)大的基本事件是轉(zhuǎn)化成人的危險因素之一,在發(fā)生事故樹中各基本事件對頂上事件的影響程度是不相同的。從事故樹結構上分析各基本事件的重要度(不考慮各基本事件的發(fā)生概率)或假定各基本事件發(fā)生概率相等的情況下,分析各基本事件的發(fā)生對頂上事件發(fā)生的影響程度,叫結構重要度。結構重要度是分析基本事件對頂上事件影響的大小,為改進系統(tǒng)安全性提供重要信息的手段。對所求出的15個最小割集,現(xiàn)按照判斷結構重要度系數(shù)大小的原則進行分析有:(1)因為X1、X2、X3、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17是一階最小割集中的事件,所以I?(1)、I?(2)、I?(3)、I?(7)、I?(8)、I?(9)、I?(10)、I?(11)、I?(12)、I?(13)、I?(14)、I?(15)、I?(16)、I?(17)相等且為最大。(2)僅出現(xiàn)在同一個最小割集中的所有基本事件結構重要度系數(shù)相等。因為X4、X5、X6只是同時出現(xiàn)在一個最小割集中,所以其結構重要度系數(shù)次之。顯然有各基本事件的結構重要度系數(shù)順序為:I?(1)=I?(2)=I?(3)=I?(7)=I?(8)=I?(9)=I?(10)=I?(11)=I?(12)=I?(13)=I?(14)=I?(15)=I?(16)=I?(17)>I?(4)=I?(5)=I?(6)從以上大小排序可知,中間事件“卷揚機運行”、“安全設施”以及“乘罐人員”下的14個基本事件,在事故樹中起的作用最大,中間事件“提升信號”下的基本事件X4、X5、X6次之。結構重要度系數(shù)大的基本事件對頂上事件的發(fā)生起著重要的作用,是危險性大的事件,是需要重點防范的目標。通過結構重要度的分析,找出了事故發(fā)生的主、次要因素,這為我們有目的地采取預防措施提供了方向。重點對結構重要度的的基本事件進行控制,使之盡量不發(fā)生,即可提高系統(tǒng)的安全性。事實也是如此,如果我們能保證“卷揚機運行”、“安全設施”以及“乘罐人員”下的事件不發(fā)生,豎井提升傷亡事故事件一般不會發(fā)生。通過對豎井提升傷亡事故的事故樹進行定性分析得出,豎井提升傷亡事故的事故樹最小割集為15個,最小徑集為3個,顯然,最小徑集比最小割集少,即導致豎井提升傷亡事故的可能性有15種。但只要能采取3個徑集方案中的任一個,豎井提升傷亡事故就可避免。斷繩墜落、連接裝置斷裂、防墜器失靈、提升系統(tǒng)出故障(卷筒損壞、制動不靈、過卷裝置失靈)、井口無安全設施(無安全門、無阻車器、無承接裝置)、提升速度過快、無提升信號(無電話、無電鈴、無電燈)、違章乘罐、乘罐人員打鬧、乘罐人員頭手伸出罐外、乘罐人員亂扔物件等是造成豎井提升傷亡事故的基本危害因素,其中前四個基本事件是機械設備因素,后七個基本事件是人為的主觀因素。只要對提升設備定期加強檢查、維修和維護,豎井提升傷亡事故是可以控制的。另外,確保井口具備基本的安全設施(設置安全門、阻車器、承接裝置),加強員工的安全教育,嚴格執(zhí)行豎井提升操作規(guī)程,造成傷害的主觀因素是可以避免的。3加強礦井安全設施建設根據(jù)上述分析可知,影響豎井提升傷亡事故發(fā)生的基本事件共有17個,事故發(fā)生的可能途徑共有15種,故必須采取以下措施予以預防:1)加強對豎井井口的安全管理。井口信號工對井口的安全管理負有重要責任,信號工在發(fā)出提升信號之前必須看清罐籠內(nèi)和井口附近人員情況,關好罐籠門和井口安全門,防止人員進入危險位置。井口應設有明顯的提升指示信號,其安全位置應盡量接近井口,使乘罐人員能夠聽到。安設在井下各水平的電鈴,由于井下環(huán)境惡劣而導致故障率較高,應該經(jīng)常進行檢修或更換。應嚴格禁止非信號工亂打鈴。2)加強對乘罐人員的安全教育。乘罐人員應聽從井口信號工的指揮。在確認罐籠不再運行之后再行動,不要搶上搶下。上、下罐時應當精神集中,聽清信號。3)加強對提升信號的管理。提升信號錯誤會直接造成罐籠的誤運行。因此,加強對提升信號的管理十分重要。除了經(jīng)常檢查、維護信號線路、更換、修理信號裝置外,更重要地加強對收、發(fā)信號人員的教育和訓練,使其增強責任心,減少失誤。4)加強對提升設備的維修保養(yǎng)。為防止由于提升設備故障而引起的跑罐,應注意對提升設備,特別是制動裝置、安全閘、鋼絲繩以及罐籠等的維修保養(yǎng)。5)采用與提升機電氣聯(lián)鎖的井口安全門。在豎井提升系統(tǒng)中把井口安全門與提升機控制電路實行電氣聯(lián)鎖控制,確保安全。當井口安全門敞開時,即使信號錯誤或提升機司機誤操作都不能使罐籠誤運行。6)礦山企業(yè)的安全設施工程與主體工程必須堅持同時施工、同時驗收、同時投入使用等。依據(jù)《中華人民共和國安全生產(chǎn)法二十條規(guī)定》,建設項目嚴格實施“三同時”制度。中華人民共和國礦山安全第七條規(guī)定安全設施與主體工程要同時施工、同時驗收、同時投入生產(chǎn)和使用。實施“三同時”所需經(jīng)費要納入生產(chǎn)投資總額內(nèi),必須要保證資金到位。4建立健全安全規(guī)章制度利用安全