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事故树在露天矿爆破飞石危险性分析中的应用
2011-06-10
应用安全系统工程事故树分析方法,对大型露天金属矿爆破飞石事故的影响因素进行综合分析,并 绘制出爆破飞石事故树分析图。在此基础上进行定量计算,得到爆破飞石事故的结构重要度,解析爆破飞石事故 的原因、规律,为今后的爆破设计、施工和爆破安全管理提供科学的依据。同时找出影响爆破飞石事故的主要因 素,提出了相应的防范措施。
SJeurineesꢀN2o0 14210 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 20总11第年 4第206期期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ METAL MINE 事故树在露天矿爆破飞石危险性分析中的应用 周 ꢀ 寅 ꢀ 张 建 华 ( 武 汉 理 工 大 学 资 源 与 环 境 工 程 学 院 ) 摘 ꢀ 要 ꢀ 应 用 安 全 系 统 工 程 事 故 树 分 析 方 法 , 对 大 型 露 天 金 属 矿 爆 破 飞 石 事 故 的 影 响 因 素 进 行 综 合 分 析 , 并 绘 制 出 爆 破 飞 石 事 故 树 分 析 图 。 在 此 基 础 上 进 行 定 量 计 算 , 得 到 爆 破 飞 石 事 故 的 结 构 重 要 度 , 解 析 爆 破 飞 石 事 故 的 原 因 、 规 律 , 为 今 后 的 爆 破 设 计 、 施 工 和 爆 破 安 全 管 理 提 供 科 学 的 依 据 。 同 时 找 出 影 响 爆 破 飞 石 事 故 的 主 要 因 素 , 提 出 了 相 应 的 防 范 措 施 。 关 键 词 ꢀ 露 天 矿 ꢀ 爆 破 飞 石 ꢀ 事 故 树 ꢀ 结 构 重 要 度 Application of Fault Tree to Risk Analysis of Blasting Flying Stones in Openpit Mine Zhou Yinꢀ Zhang Jianhua ( Resources and Environmental Engineering School, Wuhan University of Technology) Abstractꢀ The security systems engineering fault tree analysis method is applied to comprehensively analyze the effect factors on large open metal mine blasting fly stone accident, and draw out the accident tree analysis figure of blasting fly stone Then, the quantitative calculation based on this foundation is made to get structure importance of blasting fly stone accident, and to analyze the causes and law of blasting fly stone accident, thus providing a scientific basis for the future blasting design, construction and blasting security management Meanwhile, the main factors which affect blasting fly stone accident are found out, and the corresponding prevention measures are proposed Keywordsꢀ Openpit mine, Blast flying stone, Fault tree, Structure importance ꢀ ꢀ 矿 岩 爆 破 是 露 天 矿 生 产 工 艺 的 首 道 工 序 , 它 是 树 图 、 定 性 分 析 、 定 量 分 析 和 制 定 安 全 对 策 7 个 步 [ 4] 一 项 危 险 性 较 大 的 工 作 , 对 操 作 者 的 专 业 技 术 要 求 很 高 1] 。 爆 破 事 故 的 危 害 程 度 比 较 大 , 可 以 造 成 矿 山 财 产 的 损 失 , 影 响 生 产 工 作 的 顺 利 进 行 , 甚 至 危 及 到 人 的 生 命 安 全 2] 。 矿 山 爆 破 作 业 的 危 险 性 主 要 体 现 在 爆 破 地 震 、 爆 破 飞 石 和 空 气 冲 击 波 3 个 方 面 , 其 中 爆 破 飞 石 的 危 害 性 不 容 忽 视 , 它 可 以 造 成 机 械 设 备 破 坏 、 建 筑 物 损 坏 以 及 人 员 伤 亡 等 不 良 后 果 。 统 计 资 料 显 示 3] , 我 国 由 于 爆 破 飞 石 造 成 的 人 员 伤 亡 、 建 筑 物 损 坏 事 故 已 经 占 整 个 爆 破 事 故 的 15% ~ 骤 。 [ ( 2) 爆 破 飞 石 事 故 树 的 建 立 。 事 故 树 分 析 最 突 出 的 优 点 就 是 可 以 找 出 事 故 的 直 接 原 因 事 件 , 并 可 以 分 析 出 事 故 的 潜 在 原 因 事 件 [ 5] 。 在 此 选 取 “ 爆 破 飞 石 伤 人 损 物 事 故 ” 作 为 顶 上 事 件 , 寻 找 导 致 顶 上 事 件 发 生 的 直 接 原 因 。 认 真 分 析 爆 破 设 计 、 爆 破 施 工 、 爆 破 警 戒 和 现 场 安 全 管 理 等 各 个 环 节 存 在 的 危 [ [ 险 因 素 , 依 据 上 述 编 制 程 序 , 建 立 爆 破 飞 石 事 故 [ 树 615] , 见 图 1 所 示 , 各 代 码 的 具 体 含 义 见 表 1。 2 0% , 我 国 露 天 矿 山 爆 破 飞 石 伤 人 事 故 占 整 个 爆 破 2ꢀ 爆 破 飞 石 事 故 树 的 分 析 与 评 价 2 1ꢀ 事 故 树 结 构 函 数 事 故 的 27% 。 本 研 究 采 用 事 故 树 分 析 方 法 , 对 露 天 矿 山 爆 破 飞 石 伤 人 损 物 事 故 产 生 的 原 因 进 行 分 析 , 提 出 科 学 合 理 的 预 防 措 施 。 根 据 上 述 图 表 中 的 逻 辑 关 系 , 得 到 爆 破 飞 石 事 故 树 的 结 构 函 数 1 ꢀ 事 故 树 分 析 程 序 及 建 立 ( 1) 事 故 树 分 析 程 序 。 事 故 树 分 析 程 序 主 要 有 周 ꢀ 寅 ( 1986— ) , 男 , 硕 士 研 究 生 , 430070 湖 北 省 武 汉 市 洪 山 区 珞 狮 路 122 号 。 明 确 顶 上 事 件 、 了 解 系 统 、 调 查 事 故 原 因 、 编 制 事 故 · 140· ꢀ ꢀ ꢀ 周 ꢀ 寅 等 : 事 故 树 在 露 天 矿 爆 破 飞 石 危 险 性 分 析 中 的 应 用 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 第 6 期 图 1ꢀ 爆 破 飞 石 事 故 树 合 叫 最 小 割 集 。 最 小 割 集 的 求 解 方 法 有 富 赛 尔 法 、 结 构 法 、 质 数 代 入 法 、 矩 阵 法 和 布 尔 代 数 法 , 其 中 以 布 尔 代 数 法 应 用 较 多 。 ꢀ ꢀ 代 码 表 1ꢀ 事 故 树 中 各 代 码 的 含 义 事 ꢀ ꢀ 件 代 码 事 ꢀ ꢀ 件 警 戒 人 员 不 负 责 T 爆 破 飞 石 伤 人 损 物 事 故 警 戒 区 内 飞 石 伤 人 损 物 警 戒 区 外 飞 石 伤 人 损 物 人 员 未 撤 离 出 爆 破 危 险 区 人 员 出 现 在 爆 破 危 险 区 施 工 方 面 存 在 问 题 X X X X X X X X X 10 11 12 13 14 15 16 17 T 起 爆 前 未 发 信 号 1 结 合 事 故 树 结 构 函 数 , 可 求 得 该 事 故 树 有 25 个 最 小 割 集 : { X } , { X } , { X } , { X } , { X } , { X , T 起 爆 时 无 专 人 看 管 无 安 全 警 戒 线 2 1 2 3 4 5 6 T 3 T 警 戒 线 设 置 不 全 警 戒 线 安 全 距 离 不 够 警 戒 区 内 有 其 他 作 业 人 员 堵 塞 长 度 过 小 X } , { X , X } , { X , X } , { X } , { X } , { X } , 4 7 6 8 6 9 10 11 12 T 5 { { X } , { X } , { X } , { X } , { X } , { X } , { X } , 1 3 14 15 16 17 18 19 T 设 计 、 审 计 方 面 存 在 问 题 雷 管 早 爆 6 X } , { X } , { X , X } , { X , X } , { X , X } , T 20 21 22 23 22 24 22 25 7 1 8 堵 塞 质 量 差 { X , X } , X , X }  22 26 22 27 爆 破 现 场 安 全 管 理 存 在 问 题 T8 X 出 现 软 弱 夹 层 和 断 裂 带 起 爆 网 路 连 接 失 误 防 护 不 到 位 19 2 3ꢀ 事 故 树 最 小 径 集 X 2 0 T 爆 破 参 数 选 取 不 合 理 爆 区 有 雷 击 径 集 又 叫 通 集 。 如 果 事 故 树 中 某 些 基 本 事 件 不 发 生 , 则 顶 上 事 件 不 发 生 , 这 些 事 件 的 最 低 限 度 的 集 合 叫 最 小 径 集 。 求 解 最 小 径 集 的 一 种 直 接 方 法 , 是 利 用 原 始 树 的 对 偶 性 。 依 据 摩 根 定 理 将 事 故 树 中 的 所 有 “ 或 ” 门 改 为 “ 与 ” 门 , 将 所 有 的 “ 与 ” 门 改 为 9 X 21 X 1 爆 破 方 案 审 核 不 严 格 , 没 有 发 现 设 计 中 存 在 的 问 题 X22 X 爆 区 杂 电 2 X 高 磁 辐 射 3 X23 最 小 抵 抗 线 过 小 X 起 爆 开 关 故 障 操 作 过 程 失 误 起 爆 前 未 清 点 人 数 起 爆 前 未 通 知 起 爆 前 通 知 不 全 4 最 小 抵 抗 线 方 向 选 取 不 合 理 X24 X 5 X 6 X 装 药 过 量 2 5 “ 或 ” 门 , 且 将 各 事 件 变 为 对 偶 事 件 , 则 得 成 功 树 。 X 7 X 炸 药 单 耗 过 大 2 6 X 求 成 功 树 的 最 小 割 集 , 并 解 其 对 偶 则 得 最 小 径 集 。 按 照 上 述 求 解 方 法 , 可 求 得 该 事 故 树 有 4 个 最 小 径 集 : { X , X , X , X , X , X , X , X , X , X , 8 没 有 按 照 爆 破 安 全 规 程 的 X27 规 定 设 计 , 使 计 算 的 爆 破 飞 石 安 全 允 许 距 离 过 小 虽 已 通 知 , 但 人 员 存 在 侥 幸 心 理 而 未 撤 离 X9 1 2 3 4 5 6 10 11 12 13 X , X , X , X , X , X , X , X , X } , { X , X , 14 15 16 17 18 19 20 21 22 1 2 T = T + T = ( T + T4 ) + ( T + T6 ) = [ ( T + 1 2 3 5 7 X , X , X , X , X , X , X , X , X , X , X , X , 3 4 5 6 10 11 12 13 14 15 16 17 T ) + ( X + X + X + X + X + X + X ) ] + 8 10 11 12 13 14 15 16 X , X , X , X , X , X , X , X , X } , { X , X , 18 19 20 21 23 24 25 26 27 1 2 [ ( X + X + X + X + X21 ) + X × T ] = X + 1 7 18 19 20 22 9 1 X , X , X , X , X , X , X , X , X , X , X , X , X , 3 4 5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 X + X + X + X + X × ( X + X + X ) + X 10 + 2 3 4 5 6 7 8 9 X , X , X , X , X , X } , { X , X , X , X , X , X , 17 18 19 20 21 22 1 2 3 4 5 7 X + X + X + X + X + X + X + X + X 19 + 11 12 13 14 15 16 17 18 X , X , X , X , X , X , X , X , X , X , X , X , 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 X + X + X × ( X + X + X + X + X ) = 20 21 22 23 24 25 26 27 X , X , X , X , X , X , X } 。 20 21 23 24 25 26 27 X + X + X + X + X + X × X + X × X + X × 1 2 3 4 5 6 7 6 8 6 2  4ꢀ 事 故 树 结 构 重 要 度 X + X + X + X + X + X + X + X + X + 9 10 11 12 13 14 15 16 17 + 事 故 树 结 构 重 要 度 分 析 是 在 认 为 基 本 事 件 的 发 X 8 + X + X + X + X × X + X × X 1 19 20 21 22 23 22 24 生 概 率 都 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 。 基 本 事 件 的 结 构 重 要 度 越 大 , 它 对 顶 上 事 件 的 影 响 程 度 就 越 大 。 结 构 重 要 度 分 析 可 利 用 最 小 割 集 近 似 求 得 16] 。 求 解 公 式 为 X × X + X22 × X26 + X22 × X27 22 25 2  2ꢀ 事 故 树 最 小 割 集 引 起 顶 上 事 件 发 生 的 基 本 事 件 的 最 低 限 度 的 集 [ · 141· 总 第 420 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 第 6 期 ( 4) 爆 破 前 , 应 做 到 对 爆 破 区 周 边 环 境 充 分 了 解 , 防 止 爆 区 周 边 有 高 压 线 、 电 力 设 施 等 等 射 频 源 而 引 起 早 爆 现 象 的 发 生 。 同 时 不 允 许 在 大 雾 天 、 雷 雨 天 进 行 爆 破 , 以 防 有 散 杂 电 流 引 起 早 爆 。 I = 1 / 2nj-1 i ꢀ ( X ∈ Kj ) Φ( i) ∑ i 式 中 , I 为 基 本 事 件 X 的 结 构 重 要 度 系 数 近 似 判 Φ( i) 别 值 ; Kj 为 基 本 事 件 X 属 于 的 最 小 割 集 ; n 为 基 本 i j 事 件 X 所 在 最 小 割 集 中 基 本 事 件 的 个 数 。 i 依 据 上 述 公 式 计 算 各 基 本 事 件 结 构 重 要 度 并 排 ( 5) 正 确 合 理 地 选 取 爆 破 参 数 , 特 别 是 最 小 抵 抗 线 的 确 定 , 它 可 以 影 响 爆 破 飞 石 的 飞 行 距 离 和 飞 行 方 向 。 设 计 施 工 时 应 根 据 爆 破 岩 体 的 性 质 、 飞 石 的 安 全 距 离 , 确 定 最 小 抵 抗 线 的 大 小 , 同 时 应 确 保 最 小 抵 抗 线 所 对 应 的 临 空 面 朝 向 无 人 、 无 危 险 设 备 的 方 向 , 尽 量 避 开 爆 破 飞 石 伤 人 、 伤 物 。 序 为 I > I > I = IΦ( 2) = IΦ( 3) = IΦ( 4) = = Φ( 22) Φ( 6) Φ( 1) = I I = I = I = I Φ( 5) Φ( 10) Φ( 11) Φ( 12) Φ( 13) I = IΦ( 15) = IΦ( 16) = I = I = Φ( 14) Φ( 17) Φ( 18) I = I = I > I = IΦ( 8) = I = I = Φ( 19) Φ( 20) Φ( 21) = IΦ( 25) = I Φ( 7) Φ( 9) ( 6) 采 用 合 格 的 爆 破 器 材 , 不 使 用 劣 质 、 失 效 的 I = I  Φ( 23) Φ( 24) Φ( 26) Φ( 27) 器 材 。 严 禁 同 时 使 用 不 同 厂 家 、 不 同 批 次 的 雷 管 。 2  5ꢀ 结 果 分 析 ( 7) 及 时 总 结 已 有 爆 破 安 全 管 理 的 经 验 , 加 强 ( 1) 从 事 故 树 结 构 可 以 看 出 , 导 致 爆 破 飞 石 事 对 管 理 制 度 体 系 的 完 善 工 作 。 做 到 在 预 防 中 查 明 并 清 除 事 故 的 诱 发 因 素 。 故 的 基 本 原 因 有 27 个 , 这 些 原 因 组 合 后 都 可 能 导 致 事 故 的 发 生 , 其 危 险 性 必 须 予 以 足 够 的 重 视 。 ( 2) 通 过 对 事 故 树 最 小 割 集 和 最 小 径 集 的 求 4ꢀ 结 ꢀ 论 事 故 树 分 析 法 可 以 将 采 场 爆 破 飞 石 事 故 的 各 种 基 本 事 件 较 全 面 地 分 析 出 来 , 使 得 露 天 金 属 矿 山 的 安 全 管 理 工 作 能 够 有 条 不 紊 地 进 行 。 结 合 爆 破 飞 石 事 故 树 分 析 , 可 以 对 引 起 顶 上 事 件 发 生 的 各 基 本 事 件 进 行 安 全 检 查 , 逐 一 排 除 引 起 事 故 的 隐 患 。 同 时 通 过 分 析 事 故 树 的 逻 辑 关 系 , 可 以 将 各 隐 患 因 素 有 机 结 合 在 一 起 , 找 出 致 使 事 故 发 生 的 关 键 环 节 并 加 以 控 制 , 可 以 促 进 露 天 矿 的 安 全 生 产 。 解 , 得 到 了 25 个 最 小 割 集 和 4 个 最 小 径 集 , 因 此 , 发 生 爆 破 飞 石 事 故 的 可 能 途 径 共 有 25 条 , 预 防 途 径 有 4 条 。 ( 3) 最 小 割 集 的 个 数 比 较 多 , 最 小 径 集 的 个 数 相 对 较 少 , 说 明 爆 破 系 统 是 较 为 危 险 的 , 同 时 事 故 树 最 小 割 集 包 含 的 基 本 事 件 较 少 , 而 事 故 树 最 小 径 集 包 含 的 基 本 事 件 较 多 , 说 明 爆 破 飞 石 事 故 容 易 发 生 , 且 难 以 控 制 。 ( 4) 通 过 计 算 事 故 树 结 构 重 要 度 可 以 看 出 , 爆 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 破 方 案 审 核 不 严 格 、 没 有 发 现 设 计 中 存 在 的 问 题 和 起 爆 前 未 清 点 人 数 等 , 对 爆 破 飞 石 事 故 的 影 响 程 度 较 大 。 因 此 , 在 现 场 爆 破 安 全 管 理 时 , 应 严 格 落 实 管 理 制 度 , 尽 量 减 少 事 故 的 发 生 。 [ [ 1] ꢀ 郭 建 国 , 宋 世 杰 , 崔 益 嘉  基 于 事 故 树 理 论 的 非 金 属 矿 山 爆 破 事 故 致 因 分 析 [ J]  工 业 安 全 与 环 保 , 2009( 2) : 2223 2] ꢀ 宋 富 国 , 赵 瑞 玺  爆 破 事 故 分 析 和 安 全 技 术 措 施 [ J]  露 天 采 煤 技 术 , 2001( 1) : 5759 3 ꢀ 预 防 爆 破 飞 石 事 故 的 相 关 措 施 ( [ 3] ꢀ 赵 ꢀ 窻  我 国 矿 产 资 源 开 发 与 环 境 探 讨 [ J]  中 国 矿 业 , 1) 露 天 金 属 矿 爆 破 方 案 的 审 核 必 须 依 照 相 关 2003, 12( 6) : 913 [ [ [ 4] ꢀ 何 学 秋  安 全 科 学 与 工 程 [ M]  徐 州 : 中 国 矿 业 大 学 出 版 社 , 的 规 章 程 序 严 格 进 行 。 爆 破 作 业 必 须 严 格 遵 守 相 关 的 安 全 规 程 , 按 照 爆 破 设 计 和 说 明 进 行 , 避 免 爆 破 人 员 在 不 安 全 、 无 防 护 措 施 的 情 况 下 作 业 。 2 008 5] ꢀ 郭 ꢀ 进 , 胡 坤 伦 , 刘 ꢀ 伟  事 故 树 在 深 孔 爆 破 危 险 性 分 析 中 的 应 用 [ J]  有 色 金 属 , 2009( 2) : 6264 ( 2) 加 强 爆 破 现 场 的 安 全 管 理 。 爆 破 前 应 做 好 6] ꢀ 王 玉 杰 , 黄 平 路 , 张 惠 聚  中 深 孔 爆 破 飞 石 伤 人 事 故 树 分 析 [ J]  有 色 金 属 : 矿 山 部 分 , 2004( 6) : 3840 及 时 、 全 面 的 通 知 , 且 起 爆 前 必 须 清 点 人 数 , 在 确 保 所 有 人 员 撤 离 爆 破 危 险 区 后 才 能 起 爆 。 [ 7] ꢀ 王 栋 海 , 陈 世 江  FTA 在 大 型 露 天 金 属 矿 爆 破 事 故 中 的 应 用 [ J]  有 色 金 属 : 矿 山 部 分 , 2010( 3) : 4246 ( 3) 加 强 对 爆 破 施 工 人 员 和 技 术 人 员 的 安 全 教 [ [ 8] ꢀ 表 永 一 , 肖 昆 明 , 文 成 立  爆 破 施 工 现 场 安 全 管 理 工 作 的 几 点 体 会 [ J]  爆 破 , 2010( 2) : 109111 育 。 特 别 是 进 行 装 药 和 堵 塞 的 施 工 人 员 , 应 对 其 进 行 定 时 培 训 , 强 调 装 药 量 、 装 药 结 构 以 及 堵 塞 长 度 和 质 量 等 都 对 爆 破 飞 石 的 距 离 有 较 大 的 影 响 , 从 而 提 高 其 安 全 素 质 , 杜 绝 作 业 过 程 中 的 违 章 操 作 、 麻 痹 大 意 。 9] ꢀ 谭 卫 华 , 林 临 勇 , 庄 建 康  拆 除 爆 破 的 飞 石 防 护 [ J]  爆 破 , 2 010( 2) : 103105 [ 10] ꢀ 严 ꢀ 军 , 张 继 春 , 冯 ꢀ 杰 , 关 于 工 程 爆 破 设 计 内 容 的 几 点 体 会 [ J]  爆 破 , 2010( 4) : 100102 ( 下 转 第 148 页 ) · 142·
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