基于FTA的煤矿水灾事故评价分析

李国龙

(同煤集团永定庄煤业公司安监站，山西 大同 037003)

0 引言

在煤炭生产中，水灾事故是主要灾害之一，会给矿井的安全生产带来较大的不利影响，既影响生产造成经济损失，也会导致人员伤亡。由于井下开采深度的不断加大，水灾问题也日益严重。据统计，在煤矿安全事故中，水灾的发生次数所占比例大约为18%。近些年，煤矿水灾事故得到了较好的控制，但是仍然存在一定的威胁。因此，水灾事故的分析与预防，是煤矿安全生产中需要解决的重要问题之一。

1 煤矿水灾事故原因分析

1.1 环境因素分析

煤矿水灾事故发生的环境因素主要可以归结为4个方面，见表1。导致煤矿水灾事故的环境因素中水源是非常重要的一个方面，从近年来事故统计看，水源控制不当(B1)诱发的事故所占比例非常高。从危险源分析的角度来看，虽然井下水源不能完全消除，但是应该是可以有效控制的。如针对地表水(x1)，可以在井巷设计与施工时尽可能地避开或远离水源；针对地下水(x2)，则应充分了解矿井水文地质条件，提前做好水灾的防治和应急工作；针对老窑水(x3)，则应按要求进行探放水，还要在采掘过程中定期进行探测；针对大气降水(x4)，则应在雨季关注天气情况并加强巡检工作，制定应急预案。此外，含水层构造(x5)和地质条件(x6)都属于煤矿固有条件的一部分，会对井下涌水通道产生一定的影响，所以也需要多加注意。

表1 煤矿水灾事故的环境因素分析

1.2 人的因素分析

在煤矿水灾事故中，人的因素也是导致事故发生的重要因素之一。通过分析发现，人的因素也可以分为4个方面，见表2。这些具体的因素通常是由于安全意识淡薄，没有正确认识煤矿水灾的危害，违章作业等导致的。一般通过控制和规范人的行为可以起到有效的预防作用。所以，必须加大对矿工的培训力度，让矿工在培训中提高安全意识，同时增强关于井下水灾防治的理论知识和基本的逃生与救护水平。

表2 煤矿水灾事故的人因素分析

1.3 物的因素分析

在煤矿水灾事故中，物的因素主要是排水设备、井筒位置以及探放水设备等情况，具体见表3。想要减少物的因素导致的煤矿水灾事故，就必须在充分了解煤矿水文地质以及涌水情况等基础上，合理地选择排水设备，合理设计井筒位置，同时要根据规程要求配备探访水设备并定期进行设备的维护检查，确保其可靠性。

表3 煤矿水灾事故的物因素分析

1.4 管理因素分析

在煤矿水灾事故中，管理因素是重要的调节因素。因为无论是人的因素还是物的因素导致的事故的发生，其实通过有效、科学的管理都可以得到一定的控制甚至避免。有效、科学的管理应该包括完善的制度和良好的执行，见表4。制度的制定一定要做到预案与制度健全、地质报告与台账等完备；制度的落实就是要按照制度和规程，做到“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”，同时还要加强对制度落实的监督，确保制度得到严格执行。

表4 煤矿水灾事故的管理因素分析结构

2 煤矿水灾事故的事故树评价分析

2.1 事故树的建立

根据前面从环境因素、人的因素、物的因素以及管理因素等方面对煤矿水灾事故的分析，可以建立事故树，以更加方便地进行事故相关的定性分析与定量计算。建立的事故树如图1所示，该事故树由4个中间层，16个底事件，7个逻辑或门所构成。

2.2 煤矿水灾事故定性分析

从图1所示煤矿水灾事故的事故树进行定性分析，求其最小割集，以此判断相关底事件对于顶事件的影响程度。在布尔运算中，逻辑或的关系是“+”的关系，因此可得

T=A1+A2+A3+A4=B1+x5+x6+x7+x8+x9+x10+B2+x11+x12+x15+x16=x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x11+x12+x13+x14+x15+x16

(1)

从式(1)可以看出，煤矿水灾事故的事故树的最小割集为K1={x1}，K2={x2}，K3={x3}…K15={x15}，K16={x16}，也就说任意一个底事件的发生都有可能导致顶事件(煤矿水灾事故)的发生，因此煤矿水灾事故发生可能性较大，需要在生产实践中加强注意。

2.3 煤矿水灾事故树定量计算

事故发生概率计算(或门)：在事故树分析中，逻辑或门的计算如式(2)所示，假设pi是每个独立底事件的发生概率，顶事件P发生概率为

(2)

根据本文所建立事故树可以看出，顶事件发生概率为

P=1-(1-x1)(1-x2)(1-x3)(1-x4)…(1-x16)

(3)

当已知每一因素的发生概率时，即可求得顶事件的发生概率。

重要度计算：重要度是指各底事件的发生对顶事件发生概率的影响程度。计算公式如式(4)所示

(4)

根据本文所建立事故树可以看出，各底事件结构重要度相同，每一个因素的发生都可能导致顶事件的发生。

3 煤矿水灾事故的防治对策

根据前面的分析可以看出，对于煤矿井下安全生产来讲，针对性地进行水灾事故防治具有非常重要的意义。在实践中，应该做到多措并举，确实有效地改善防治水工作效率。结合事故树分析可以看出，应该提高技术水平来解决环境和物的因素带来的潜在隐患、提高管理水平来解决人的因素和管理因素带来的潜在隐患。

3.1 提高技术水平

提高技术水平主要可以从提高探放水技术、提高截水技术以及提高堵水技术3个方面入手。其中，提高探放水技术可以通过采用新型技术增加准确性，比如瞬变电磁探测技术的全面应用等；提高截水技术是通过设置临时或永久性的拦水设置实现防水，比如防水煤柱、水闸墙；提高堵水技术是结合地质探测资料，把配置好的注浆液注入岩层裂隙，提高岩层强度。

3.2 提高管理水平

通过提高管理水平也可以有效对井下水灾事故进行控制。一方面要建立健全制度，加强督查力度，确保制度的有力执行和切实到位；另一方面就是要加强对一线矿工的培训，从理论知识、技能水平、思想意识等多个方面进行安全培训，是解决人因事故的最佳方法。

4 结论

(1)本文对煤矿水灾事故的发生原因从环境因素、人为因素、物的因素以及管理因素4个方面进行了分析，并总结了16个具体的影响因素。在此基础上，建立了煤矿水灾事故的事故树，并进行了定性分析(布尔运算)与定量计算(概率与重要度)。

(2)针对事故树的分析结果，提出了预防煤矿水灾事故的对策：提高技术水平来解决环境和物的因素带来的潜在隐患；提高管理水平来解决人的因素和管理因素带来的潜在隐患。