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立井罐籠提升事故的故障樹分析

文檔作者：侯明陽杜金頓文檔來源： 1山東科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 2山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月17日
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收稿日期：２０１６-０６-１３ 基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（５１１７４１２８） 作者簡介：侯明陽（１９９０ -），女，山東東阿人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)榈叵鹿こ炭拐饻p災(zāi)。
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５ -２７９８．２０１６．１０．０２２
立井罐籠提升事故的故障樹分析
侯明陽１，杜金頓２
（１．山東科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，山東青島 ２６６５９０ ２．山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院，山東青島 ２６６５９０）
摘 要：文章通過建立故障樹找到最小割集的方法，研究了罐籠提升過程中事故發(fā)生的原因，并通過分析
該類事故故障樹的結(jié)構(gòu)重要度，提出了有效應(yīng)對及避免事故發(fā)生的措施，以保證罐籠作為礦井提升系統(tǒng)的
重要設(shè)備的安全運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：罐籠提升；故障樹；最小割集；事故防范
中圖分類號：ＴＤ５３１．１ 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ｂ 文章編號：１００５-２７９８（２０１６）１０-００５２-０２
副立井是礦工進(jìn)出礦井的主要通道。資料顯
示，在煤礦井下發(fā)生的傷亡事故中，人員上、下罐籠
過程中造成的傷亡事故時有發(fā)生。這類立井提升事
故發(fā)生的原因通常有兩個：一是設(shè)備原因。豎井提
升任務(wù)繁重，但提升機(jī)制動差、鋼絲繩強(qiáng)度低、罐籠
門安全措施欠佳等造成。二是人為原因。人員乘罐
時安全防范意識欠缺，司機(jī)、信號人員的違規(guī)操作，
井口及各中段罐籠工作人員的失職等［１］ 。提升事
故一旦發(fā)生，不僅造成了人員傷亡、設(shè)備損壞，還嚴(yán)
重影響了礦山的生產(chǎn)秩序。因此，罐籠的安全技術(shù)
問題必須得到足夠重視。
通過建立故障樹找到最小割集的方法，對罐籠
提升過程中發(fā)生事故的原因進(jìn)行了研究，并通過對
該類事故故障樹的結(jié)構(gòu)重要度分析，找到有效應(yīng)對
及避免事故發(fā)生的措施，保證罐籠作為礦井提升系
統(tǒng)的重要設(shè)備的安全運(yùn)行。
１ 故障樹的建立
故障樹是一種表示引起事故的各種因素之間的
邏輯因果關(guān)系的模式樹。建立故障樹首先要確定頂
事件、中間事件和基本事件，按照各事件間的邏輯
關(guān)系建立故障樹，如圖１ 所示。圖中頂事件T 為人
員傷亡；中間事件M１ 是人員錯誤行為，M２ 為罐籠
錯誤移動，M３ 為乘員錯誤行為，M４ 為司機(jī)錯誤行
為，M５ 為各井口負(fù)責(zé)人失職，M６ 為卷揚(yáng)機(jī)錯誤啟
動，M７ 為卡罐，M８ 為跑罐，M９ 為墜罐，M１０ 為信號錯
誤，M１１為卷揚(yáng)機(jī)過卷，M１２ 為鋼絲繩拉斷；基本事件
X１ 為人員所處位置危險，X２ 為人員在罐內(nèi)嬉戲打
鬧，X３ 為人員違章乘罐，X４ 為人員將肢體伸出罐外，
X５ 為人員隨意扔?xùn)|西，X６ 為司機(jī)瞌睡，X７ 為司機(jī)辨
別信號錯誤，X８ 為司機(jī)操作時不專心，X９ 為罐籠門
未關(guān)好，X１０ 為井口門未關(guān)好，X１１ 為司機(jī)操作時發(fā)生
失誤，X１２ 為信號設(shè)備失靈，X１３ 為信號工收錯信號， X１４為工人發(fā)錯信號，X１５ 為制動閥失效，X１６ 為井架傾
斜，X１７為司機(jī)操作失誤，X１８ 為指示器失效，X１９ 為防
墜器失靈，X２０ 為過載，X２１ 為安全系數(shù)低，X２２ 為加速
度太大，X２３ 為磨損、腐蝕嚴(yán)重，X２４為質(zhì)量不合格。
圖１ 罐籠井提升傷人事故故障樹
２ 故障樹的分析
２．１ 最小割集的計(jì)算
通過計(jì)算最小割集能夠找到事故發(fā)生的途徑，
其數(shù)目越多事故發(fā)生的可能性越大，用下行法計(jì)算
簡單清晰［２］ 。所謂下行法就是通過建立最小割集
的下行法表，將故障樹中的上層事件自上而下的換
為下層事件，“與”門的輸入事件橫向排列，“或”門
的輸入事件縱向排列在最小割集的下行法表中進(jìn)行
簡化處理［３］ 。詳情參考表１。
得到故障樹的最小割集，共２１ 個組。｛X１ X２ ｝，
｛X１ X３ ｝， ｛ X１ X４ ｝， ｛ X１ X５ ｝， ｛ X１ X６ ｝， ｛ X１ X７ ｝，
５２
問題探討 總第２０６ 期
萬方數(shù)據(jù)
｛X１ X８ ｝，｛X１ X９ ｝，｛X１ X１０ ｝，｛X１ X１１ X１２ ｝，｛X１ X１１ X１３ ｝，
｛X１ X１１ X１４ ｝，｛X１ X１５ ｝，｛X１ X１６ ｝， ｛X１ X１５ X１７ ｝，｛X１ X１５
X１８ ｝，｛X１ X１９ X２０ ｝，｛X１ X１９ X２１ ｝，｛X１ X１９ X２２ ｝，｛X１ X１９
X２３ ｝，｛X１ X１９ X２４ ｝。
故障分析的目的是找出事故發(fā)生的原因，以便
采取有效預(yù)防措施，從而避免事故發(fā)生。最小割集
數(shù)目越多，事故發(fā)生的可能性越大，事故越不利于控
制，因此有必要分析各種情況對事故發(fā)生的影響程
度，即結(jié)構(gòu)重要度的分析［４］ 。
表１ 最小割集的下行法
步驟 １ ２ ３ ４ X１M１ X１M３ X１ X２ X１X２ X１M２ X１M４ X１ X３ X１X３ X１M５ X１ X４ X１X４ X１M６ X１ X５ X１X５ X１M７ X１ X６ X１X６ X１M８ X１ X７ X１X７ X１M９ X１ X８ X１X８ X１ X９ X１X９
X１ X１０ X１ X１０
過程X１ X１１ M１０ X１ X１１ X１２
X１ X１５ X１ X１１X１３
X１ X１６ X１ X１１X１４
X１ X１５ M１１ X１ X１５
X１ X１９ M１２ X１ X１６
X１ X１５ X１７
X１ X１５ X１８
X１ X１９ X２０
X１ X１９ X２１
X１ X１９ X２２
X１ X１９ X２３
X１ X１９ X２４
２．２ 結(jié)構(gòu)重要度的分析
系統(tǒng)的故障樹建立完成后基本事件與頂事件的
相關(guān)程度就確定了，該影響程度只跟故障樹的結(jié)構(gòu)
有關(guān)，結(jié)構(gòu)重要度表示故障樹中某個底事件由故障
狀態(tài)轉(zhuǎn)化為正常狀態(tài)時，系統(tǒng)故障樹中增加的正常
狀態(tài)底事件的數(shù)量。依據(jù)結(jié)構(gòu)重要度，能夠?yàn)橹贫?
系統(tǒng)安全管理措施提供重要依據(jù)［５］ 。
其計(jì)算公式為： Iφ（i） ＝１／２n -１ nφ（i）。
式中， Iφ（i） 指第i 個基本事件的結(jié)構(gòu)重要度；n
為系統(tǒng)故障樹中底事件的數(shù)量； nφ（i）是第i 個底事
件由故障狀態(tài)轉(zhuǎn)化為正常狀態(tài)時，系統(tǒng)故障樹所增
加的轉(zhuǎn)化為正常狀態(tài)的底事件數(shù)量。
計(jì)算可得各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度如下：
Iφ（１） ＞Iφ（１５） ＞Iφ（２） ＞Iφ（３） ＞Iφ（４） ＞Iφ（５） ＞Iφ（６） ＞
Iφ（７） ＞Iφ（８） ＞Iφ（９） ＞Iφ（１０） ＞Iφ（１６） ＞Iφ（１９） ＞Iφ（１１） ＞
Iφ（１２） ＞Iφ（１３） ＞Iφ（１４） ＞Iφ（１７） ＞Iφ（１８） ＞Iφ（２０） ＞Iφ（２１） ＞
Iφ（２２） ＞Iφ（２３） ＞Iφ（２４）
基本事件的結(jié)構(gòu)重要度越靠前，對事故的影響
程度越大，采取安全預(yù)防措施時應(yīng)優(yōu)先考慮。根據(jù)
分析，加強(qiáng)對井口門及罐籠門的管理十分必要，應(yīng)優(yōu)
先重視；其次是要對乘罐人員的安全意識加強(qiáng)教育；
然后是對提升設(shè)備定期檢查維修，加強(qiáng)信號系統(tǒng)的
檢查管理。
３ 控制和預(yù)防措施
通過對故障樹的分析，確定了罐籠井提升過程
中的主要安全隱患后，必須采取相應(yīng)的控制和預(yù)防
措施。
１） 加強(qiáng)全礦人員對提升機(jī)知識的學(xué)習(xí)，提高
員工的安全技能。乘坐罐籠過程中，需嚴(yán)格遵守相
關(guān)規(guī)章制度，集中精力聽從信號人員指揮。各個井
口的工作人員要有責(zé)任心，集中精力，恪盡職守，與
信號員密切合作，杜絕失誤。
２） 定期對提升設(shè)備進(jìn)行檢查維修，增強(qiáng)設(shè)備
的可靠性。提升工區(qū)各項(xiàng)工作需明確梳理，制定一
套詳細(xì)維修保養(yǎng)方案，對罐籠、提升鋼繩、信號設(shè)備、
絞車等定期檢查和維修，發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行維修或
更換。
３） 事先制定事故救援預(yù)案，并按照事故救援
預(yù)案定期組織演練，方能夠保證事故發(fā)生后可以有
條不紊地進(jìn)行救援處治，避免盲目操作將事故損失
進(jìn)一步擴(kuò)大。
４ 結(jié) 語
實(shí)踐證明，通過對罐籠井提升過程可能發(fā)生的
故障，采用建立故障樹、分析故障樹的結(jié)構(gòu)重要度的
方法，找出最小割集，進(jìn)而找到事故發(fā)生的原因，提
出有效應(yīng)對及避免事故發(fā)生的措施。
參考文獻(xiàn)：
［１］ 閆利鵬．礦井提升系統(tǒng)監(jiān)控與故障診斷的研究［Ｄ］．太
原：山西大學(xué)，２０１４．
［２］ 閻雨薇．礦井提升機(jī)系統(tǒng)可靠性建模與分析［Ｄ］．太
原：太原理工大學(xué)，２０１４．
［３］ 尹智雄．故障樹分析在解決立井提升事故中的應(yīng)用
［Ｊ］．西部探礦工程，２００６（１０）：３１０ -３１１．
［４］ 張景林，崔國璋．安全系統(tǒng)工程［Ｍ］．北京：煤炭工業(yè)
出版社，２００３．
［５］ 郝彩霞．豎井提升系統(tǒng)危險因素分析及三維風(fēng)險度評
價研究［Ｄ］．長沙：中南大學(xué)，２０１０．
［責(zé)任編輯：常麗芳］
５３
２０１６ 年１０ 月 侯明陽等：立井罐籠提升事故的故障樹分析 第２５ 卷第１０ 期
萬方數(shù)據(jù)

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