FTA在大型露天金属矿爆破事故中的应用

第62卷　第3期 有　色　金　属(矿山部分) 2010年5月　FT A 在大型露天金属矿爆破事故中的应用王栋海,陈世江(内蒙古科技大学矿业工程学院,包头014010) 摘　要:文中运用安全系统工程中的事故树理论,建立了金属矿爆破事故树与成功树,对金属矿山爆破的常见事故案例进行了逻辑分析,并对系统的各种危险性进行辨识,按照事故的发展顺序,分成阶段一步一步的进行分析,从中找出爆破事故的最小割集、最小径集,最后对其结构重要度进行排序,以便能更加深入的揭示事故的潜在原因,从而为今后的爆破设计、施工、爆破安全管理和预防、控制爆破事故提供科学合理的依据,同时提出了相应的防范措施,确保矿山的安全高效生产和以人为本的理念。

关键词:爆破事故;FT A;最小割集;最小径集中图分类号:T D77+1 文献标识码:A 文章编号:1671-4172(2010)03-0042-05App licati on of FT A in Large Open 2Metal M ine B lasting AccidentsWANG Donghai,CHE N Shijiang(M ining Engineering College,I nnerMongolia University of Science and Technol ogy,Baot ou 014010,China )Abstract:According t o the fault tree theory of the safety syste m engineering,the fault tree and success tree of the open 2metal m ine blasting accidents is set up in this paper 1It makes l ogic analysis about the comment blasting accidents,and identifies all kind of risk about the syste m 1For finding the m ini m u m cut set and least path set,it makes an analysis which is made by the order of the accident devel opment 1I n the end,it makes an order of the structure i m portance,s o as t o reveal the underlying causes of accidents and p r ovide scientific and reas onable methods f or the blasting design,the blasting safety manage ment,p reventi on and contr ol 1It als o puts for ward the s pecific p reventi on measures t o ensure the safe and effi 2cient p r oducti on and the idea of peop le 2oriented 1Key words:blasting accident;FT A;m ini m u m cut set;least path set作者简介:王栋海(1987-),男,采矿工程专业。

0　引言安全系统工程是20世纪60年代后发展起来的一门新兴科学,它是运用系统工程的方法和原理,分析、评价和控制生产中的不安全因素,达到预防和控制事故发生,实现系统安全的一门科学。

我国从20世纪80年代开始在有关企业和部门推广应用系统安全的理论,并对我国的安全事业做出了巨大的贡献[1]。

事故树分析也称故障树分析[1](Fault Tree A 2nalysis 简称FT A ),是一种评价复杂系统可靠性和安全性的方法,在安全系统工程中有着较广泛的应用。

早在20世纪60年代由美国贝尔实验室的沃尔特森(H 1A 1W ats on )博士于1961年首先提出,是建立在概率和运筹学的基础上,并应用于民兵导弹发射控制系统的;接着该所的默恩斯(A 1B 1Mearns )等改进了这个方法,对解决火箭偶发事故的预测问题做出了贡献;后来,美国波音飞机公司的哈斯尔(Hassl )等人对这个方法又作了重大改进,并采用电子计算机进行辅助分析和计算。

70年代美国原子能委员会应用FT A 对商用核电站的灾害危险性进行评价,发表了拉马森报告(Ras mussen Report ),引起世界各国的关注。

FT A 是安全系统工程的重要分析方法之一,它在对系统的各种危险性进行辨识和评价基础上,不仅能分析出事故的直接原因,而且能深入的揭示事故的潜在原因。

它是按照事故的发展顺序,分成阶段,一步一步的进行分析,每一步都从成功和失败两种后果考虑,所分析的情况用树枝状图表示,故称事故树。

它不仅可以定性的了解事件动态变化的过程,还可以定量的计算出各阶段的概率,最终了解事故的各种状态的发生概率。

目前已有很多部门和企业正在进行普及和推广工作,并也取得了一大批成果,促进了企业安全生产。

1　事故树分析方法的概述[2]111　准备阶段1)确定要分析的系统。

在分析的过程中,合理的处理好所要分析的系统与外界环境及其边界条件,确定所要分析系统的范围,明确影响系统安全的主要因素。

2)熟悉系统。

对于已确定的系统进行深入的调查研究,收集系统有关的资料与数据,包括系统的结构性能、工艺流程、运行条件、事故类型、维修情况、环境因素等。

3)调查系统发生的事故,收集调查所分析系统曾经发生过的事故和将来可能发生的事故,同时调查本单位与外单位、国内与国外同类型的事故。

112　事故树的编制1)确定事故树顶事件。

是指确定所要分析的对象事件,根据事故调查分析其损失大小和事故频率选择易于发生且后果严重的事故作为事故的顶上事件。

2)调查与顶上事件有关的所有原因事件。

从人机、环境和信息等方面调查与事故树顶事件有关的所有事故原因,确定事故原因并进行影响性分析。

3)编制事故树。

把事故树顶事件与引起顶事件的原因事件,采用一些规定的符号,按照一定的逻辑关系绘制成反映因果关系的树形图。

具体流程图如下:图1　事故树编制流程F i g 11　The flow chart of fault tree4)事故树定性分析主要是按事故树的结构,求取事故树的最小割集或最小径集,以及基本事件的结构重要度,根据定性分析的结果确定预防事故的安全保障措施。

5)事故树定量分析。

主要是根据引起事故几个基本事件的发生概率,计算事故树顶事件的概率,计算几个基本事件的概率重要度和关键重要度,根据定量分析的结果以及事故发生以后可能造成的危害,对系统进行风险分析,以确定安全投资方向。

6)事故树分析的结果总结与应用。

及时对事故树分析的结果进行总结和应用。

2　问题的提出随着我国民用爆破技术水平的不断提高和国家基础性建设的蓬勃兴起,爆破被广泛用于矿山开采、水电建设、地质勘探、公路和铁路建设、开发森林、疏浚航道、油井开采等各个方面。

特别是在我国的露天金属矿里,大部分为露天矿开采,爆破在矿石的回采、破碎、岩石的剥离过程中,它是主要的作业内容和作业手段,成为现代化大型露天金属矿生产工艺中必不可少的一道工序。

所以爆破作业的安全对整个工程的经济性、安全性来说地位极其重要。

爆破工程是利用炸药爆炸释放的能量来破坏介质,存在的危险性和有害因素较多[3],(比如,在时间上比较集中空间上的相互干扰性大,再加上现场作业的种类较多,环境因素复杂等因素)爆破时炸药爆炸的能量只有10%～20%用在破碎周围介质上,而大部分爆炸药能量都以热能、空气冲击波、振动波等形式消散在周围介质或空气中。

这部分能量不仅没有用处,而且还会对附近的介质、建(构)筑物、设备和人员的安全造成危害。

所以说爆破作业是一个复杂的系统工程,属于一项专业性很强的高危行业。

虽然我国爆破技术水平和爆破器材质量有了很大的提高,但是由于从业人员流动性大、素质较参差不齐等因素的影响,爆破作业仍时有发生,给国家和人民群众的生命财产带来重大损失。

前车之鉴,记忆犹新,矿山爆破事故似乎一直重复着昨天的故事。

根据国内外矿山工伤事故的统计,爆破事故在矿山伤亡事故中所占的比例很大,尤其是矿山重伤和死亡事故。

现对我国爆破事故类型和原因统计如下表1和表2。

由上表可知:采用事故树分析法对爆破事故进行全面分析研究,找出各种引起该事故的“可能途径”,对于全面分析和把握引起事故的各种致因,进而搞好今后爆破安全具有十分重要的意义。

34　第3期 王栋海等:FT A 在大型露天金属矿爆破事故中的应用表1　1995～1984年52例爆破事故的统计Table 1　St a tisti cs of 52　ca ses of bl a sti n gacc i den ts i n 1995～1984爆破类型事故次数百分比/%起爆前发生214014起爆时有效应造成224217起爆后发生91713表2　1973～1951年100例爆破事故原因统计Table 2　St a tisti cs of 100ca ses cauti on s ofbl a sti n g acc i den ts i n 1973～1951序号爆破事故原因分类次数百分比/%1炮烟中毒和爆破后过早进入工作面24242导火索不好,点火方法不符合要求34343盲炮处理不当和打残眼造成事故13134警戒不严,信号不明,安全距离不够10105电器引起爆破116炸药雷管处理不当447飞石448气体爆燃、爆炸339硫化矿药包自燃2210其它事故333　事故树的构建根据事故树的分析程序,查阅了大量的引起爆破事故的原因[4-7],建立金属矿山爆破事故树如图2。

311　求解事故树的最小割集和最小径集31111　最小割集和最小径集的主要作用有:1)最小割集表示系统的危险性,每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能渠道,最小割集数目越多,说明系统越危险,求出最小割集可以掌握事故发生的各种可能,为事故调查和事故预防提供方便。

2)最小径集表示系统的安全性,一个最小径集中的基本事件都不发生可使顶上事件不发生,事故树中最小径集越多,系统越安全。

求出最小径集,可以了解要使顶上事件不发生有几种可能方案,并掌握系统的安全性,为控制事故提供依据。

图2　金属矿爆破事故树F i g 12　The fault tree of m et a l m i n e bl a sti n g acc i den tT —爆破事故;A 1—正常起爆;A 2—非正常起爆;A 3—早爆;A 4—拒爆;A 5—迟爆;A 6—警戒区外受到伤害;A 7—警戒区内受到伤害;X 1—人机出现在危险区域;X 2—安全管理有漏洞;X 3—器材问题;X 4—操作问题;X 5—三人连锁爆破信号不明确;X 6—雷电影响;X 7—杂散电流;X 8—导爆管内要中有杂质;X 9—起爆电源出现故障;X 10—爆破网络设计不合理;X 11—起爆开关出项故障;X 12—炸药出现问题;X 13—不是同一厂家同一批次和同一型号的雷管;X 14—炸药失效;X 15—装药量过大;X 16—被爆区域地质不明;X 17—爆破参数设计不合理;X 18—放炮前未清点人数;X 19—无关人员误入警区;X 20—没有放炮信号;X 21—无安全警戒;X 22—警戒设计太小。