矿井内因火灾事故的事故树分析_杨夺
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（ 5） 编 制 事 故 树 。根 据 上 述 资 料 ，从 顶 上 事 件 起 ，按 照 演 绎分析的方法，一级一级找出所有直接原因事件，直到最基 本的原因事件为止。按照其逻辑关系，用逻辑门连接上下层 事件，就构成了事故树。
（ 6） 事 故 树 定 性 分 析 。按 事 故 树 结 构 ，列 出 布 尔 表 达 式 ， 进行简化，求出最小割集合最小径集，确定各基本事件的结 构重要度大小。根据定性分析结论，选择控制事故，降低其发
2 事故树分析程序的步骤
（ 1） 熟 悉 系 统 ，即 确 实 了 解 系 统 状 况 ，包 括 工 作 程 序 、各 种重要参数、作业情况及环境状况等，必要时画出工艺流程 图及其布置图。
（ 2） 调 查 事 故 ，指 在 过 去 事 故 调 查 和 有 关 事 故 统 计 基 础 上，尽量广泛地了解所有事故。既包括已发生的事故，也包括 未来可能发生的事故。既包括该系统发生的事故，也包括同 类系统发生的事故。
Abstract:Application of fault tree principle is applied to analysze the natural fire disaster in underground mine in order to find the min cut-set and path-set from the mine self caused fire disasters. This paper maks an analysis on the important degree of the structure to master the cause and law of the mine self caused fire disaster and to provide the scientific basis to prevent the mine self caused fire disaster. Key words:mine self caused fire disaster; fault tree; importance of structure
其它火灾
26
65.9% 17% 2.69% 8.52% 5.82%
所示。
井下煤自然发火（ 内因火灾） 的一般规律： （ 1） 影 响 煤 自 燃 的 因 素 很 多 ，诸 如 地 质 条 件 、采 煤 方 法 、
通风方式、 煤的自燃特性以及与周围环境的热交换条件等。
但可以归纳为以下两类： 一是影响外界提供氧气的因素，二
1997. [2] 刘桥喜，毛善君，等.煤矿安全地 理信息系统的设计与实现[J].测
绘 通 报 ，2004. [3] 王 璐 ，秦 汝 祥.基 于 RFID 的 井 下 人 员 跟 踪 定 位 系 统 研 究[J].安
全 ，2004. （ 责任编辑 徐艳杰）
收 稿 日 期 :2010-03-12;修 订 日 期 :2010-07-25 作者简介:杨夺（ 1981-） ，男，辽宁阜新人，助教，硕士在读，研究方向：煤矿安全，Tel：15598357981。
文章编号:1008-8725（ 2010） 10-0097-03
Analysis on Fault Tree of Mine Self Caused Fire Disaster
YANG Duo1,2, WANG Shan-shan1,2
（ 1. School of Mining Engineering, Inner Mongolia University, Baotou 014010, China； 2.School of Economics, Japen Northeast University, Xiantai 9808576, Japan）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（ 上接第 93 页）
件 就 可 判 断 出 具 体 信 息（ 如 ：是 谁 ，在 哪 个 位 置 ，具 体 时 间） ，
机、数据通讯箱、多功能分站、煤矿用无线标识传感器以及煤 同时可把井下人员定位图显示在控制中心的大屏幕或电脑
矿用无线标识卡，其组成如图 1 所示。
显示屏上，并做好备份。
管理者可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图查看
某一区域，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出
来。中心站主机会根据一段时间的人员出入信息整理出这一
时期的每个下井人员的各种出勤报表。另外一旦井下发生事
故，可根据电脑中的人员分布信息马上查出事故地点的人员
第 29 卷第 10 期 2010 年10 期
煤炭技术 Coal Technology
Vol.29,No.10 October,2010
矿井内因火灾事故的事故树分析
杨 夺1，2， 王珊珊1，2
（ 1. 内蒙古科技大学 矿业工程学院， 内蒙古 包头 014010； 2. 日本东北大学 大学院经济学研究科， 仙台 9808576）
情况，然后可再用特殊的探测器在事故处进一步确定人员位
置，以便帮助营救人员以准确快速的方式营救出被困人员。
图 1 井下人员实时定位监控系统组成图 工作流程如下： 首先在井下需要进行人员跟踪的区域和巷道中根据现 场具体需要放置一定数量的无线标识传感器，通常情况下一 个地点只需要放置一个即可跟踪此地点进出人员情况。将无 线标识传感器与通过传输总线与地面计算机连接，同时将多 功能分站与无线标识传感器连接提供工作电源。这样就完成 了一个由井上电脑通过电缆连接井下无线标识传感器的系 统架设。 然后为需要进行人员跟踪定位的下井人员佩带一个无 线标识卡，当下井人员进入井下以后，只要通过或接近放置 在巷道内的任何一无线标识传感器，无线标识传感器便会马 上感应到信号，并上传到中心站主机，这样中心站主机的软
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煤炭技术
第 29 卷
成人员伤亡、烧毁煤炭资源、设备和器材，甚至引起瓦斯、煤 尘爆炸，矿井内因火灾的火源点隐蔽，发火初期并不产生大 量的烟与明显的火焰，但能产生大量的有毒有害气体，并且 不容易被察觉，所以它对煤矿安全生产和矿工的生命有更大 的危险性。基于事故树分析法对矿井内因火灾危险性进行评 价，可计算出导致事故发生的各种可能途径，以及各个因素 对矿井内因火灾发生的影响程度， 从而找到关键性的问题， 制定科学的防范措施，使事故发生的可能性降到最低，保障 人民的生命安全和国家财 产[2]。
（ 3） 确定顶上事件，即对所调查的事故，分析其损失大小 和发生的频繁程度， 从中找出后果严重且较易发生的事故， 做为分析的顶上事件。
（ 4） 调 查 原 因 事 件 ，指 调 查 与 事 故 有 关 的 所 有 原 因 事 件 和各种因素，包括机械故障、设备损坏、操作者失误、管理和 指挥错误、环境的不良因素等等。
0 前言
矿井火灾事故，是煤矿的重大灾害事故之一，凡发生在
煤矿井下的火灾以及发生在井口附近危害井下安全的火灾， 都叫做矿井火灾。矿井火灾分为内因火灾和外因火灾，由煤 炭自燃引起的火灾叫内因火灾，内因火灾占矿井火灾总数的 75%左 右[1]。一 旦 发 生 内 因 火 灾 ，轻 者 影 响 生 产 ，重 者 可 能 造
4 结论
综 上 所 述 ， 基 于 GIS 井 下 人 员 实 时 定 位 监 控 系 统 是 集 GIS 地图功能、实时 井 下 人 员 动 态 监 控 功 能 和 报 警 功 能 为 一 体的综合性运用系统，对煤矿企业的安全生产和日常管理以 及事故急救将发挥巨大的作用。 参考文献： [1] 郭达志.地理信息系统基础与 应 用［ M］ .北 京 ：煤 炭 工 业 出 版 社 ，
摘 要:应用事故树原理，对井下煤自燃发火事故进行分析，找出矿井内因火灾事故的最小割集，最小径集，并对其
结构重要性进行了分析，以便掌握矿井内因火灾事故的原因和规律，并为预防矿井内因火灾事故提供科学依据。
关键词:矿井内因火灾事故； 事故树； 结构重要度
中 图 分 类 号 :TD75
文 献 标 识 码 :B
分析矿井内因火灾首先要结合火灾发生的 3 个条件：煤
具有自燃倾向；有一定供氧条件；在煤的氧化过程中生成积
蓄的热量难以散发。其次应从采区火灾，V 型工作面火灾，巷
道、盲巷火灾，报废巷道火灾入手，逐个进行分析。
4 事故树的定性分析
4.1 事故树的建立 井下煤自燃发火（ 内因火灾） 事故树见图 1。
图 1 井下煤自然发火事故的事故树分析图 4.2 利用布尔代数法求解最小割集 T =X1×A =X 1×B1×B2=X1×（ C1+C2+C3） ×C4×C5=X1×X23×（ D1+D2+ X10+X11+X12+D3+D4） ×（ X24+X25+X26） ×（ X27+X28+X29+X30+X31） =X1× X23×（ X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15+ X16+X17+X18+X19+X20+X21+X22） ×（ X24+X25+X26） ×（ X27+X28+X29+ X30+X31） =X1×X23×（[ X24X2+X24X3+…+X24X22） +（ X25X2+X25X3+… +X25X22） +（ X26X2 + … +X26X22） ] ×（ X27 +X28 +X29 +X30 +X31） = （ X1X23X24X27X2 + … +X1X23X24X27X22） +（ X1 X23X25X27X2 + … + X1X23X25X27X22） +（ X1X23X26X27X2 + … +X1X23X26X27X22） + （ X1X23X24X28X2 + … +X1X23X24X28X22） +（ X1X23X25X28X2 + … + X1X23X25X28X22） +（ X1X23X26X28X2 + … +X1X23X26X28X22） + （ X1X23X24X29X2 + … +X1 X23X24X29X22） +（ X1 X23X25X29X2 + … +
第 10 期
杨 夺，等：矿井内因火灾事故的事故树分析
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X1X23X25X29X22） +（ X1X23X26X29X2 + … +X1X23X26X29X22） + （ X1X23X24X30X2 + … +X1X23X24X30X22） +（ X1X23X25X30X2 + … + X1X23X25X30X22） +（ X1X23X26X30X2 + … +X1X23X26X30X22） + （ X1X23X24X31X2 + … +X1X23X24X31 X22） +（ X1X23X25X31 X2 + … + X1X23X25X31X22） +（ X1X23X26X31X2+ … +X1X23X26X31X22）
是影响煤炭本身与氧发生反应的因素。 （ 2） 根 据 相 关 数 据 统 计 资 料 ，矿 井 自 燃 发 火 按 照 地 点 统
计 ，采 区 占 50%以 上 ，其 次 为 掘 进 顺 槽 、盲 巷 区 ，其 主 要 原 因
是受采动及矿压的影响，使煤壁产生裂wenku.baidu.com和破碎，易于氧化
升温，从而造成煤炭的自燃发火。
1 事故树原理
事 故 树 分 析 简 称 FTA，是 一 种 演 绎 推 理 法 ，该 方 法 起 源 于美国贝尔电话研究所，这种方法把整个系统可能发生的事 故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种树形 图表示，一种由结果到原因描述事故的有向逻辑树，通过对 事故树的定性与定量分析，找出事故发生的主要原因，为确 定安全对策提供可靠参考依据， 以达到预防事故发生的目 的。当前作为定性分析的工具应用在评价项目上，对系统事 故进行预测，改进系统已有安全设计，同时用于系统的运行 阶段，对多发性、严重事故进行分析判断，提出改善系统安全 状 况 的 措 施 ，提 高 系 统 安 全 性 ，提 高 系 统 安 全 管 理 水 平 [3]。
生概率的方案。
3 井 下 煤 自 然 发 火（ 内 因 火 灾） 的 一 般规律
对 某 矿 1949～1991 年 446 次 内 因 火 灾 地 点 统 计 如 表 1
表 1 某矿内因火灾事故地点统计表
发生事故地点
事故数量/起
占 百 分 比 /%
采区
294
V 型工作面
76
巷道、 盲巷
12
报废巷道
38
（ 6） 事 故 树 定 性 分 析 。按 事 故 树 结 构 ，列 出 布 尔 表 达 式 ， 进行简化，求出最小割集合最小径集，确定各基本事件的结 构重要度大小。根据定性分析结论，选择控制事故，降低其发
2 事故树分析程序的步骤
（ 1） 熟 悉 系 统 ，即 确 实 了 解 系 统 状 况 ，包 括 工 作 程 序 、各 种重要参数、作业情况及环境状况等，必要时画出工艺流程 图及其布置图。
（ 2） 调 查 事 故 ，指 在 过 去 事 故 调 查 和 有 关 事 故 统 计 基 础 上，尽量广泛地了解所有事故。既包括已发生的事故，也包括 未来可能发生的事故。既包括该系统发生的事故，也包括同 类系统发生的事故。
Abstract:Application of fault tree principle is applied to analysze the natural fire disaster in underground mine in order to find the min cut-set and path-set from the mine self caused fire disasters. This paper maks an analysis on the important degree of the structure to master the cause and law of the mine self caused fire disaster and to provide the scientific basis to prevent the mine self caused fire disaster. Key words:mine self caused fire disaster; fault tree; importance of structure
其它火灾
26
65.9% 17% 2.69% 8.52% 5.82%
所示。
井下煤自然发火（ 内因火灾） 的一般规律： （ 1） 影 响 煤 自 燃 的 因 素 很 多 ，诸 如 地 质 条 件 、采 煤 方 法 、
通风方式、 煤的自燃特性以及与周围环境的热交换条件等。
但可以归纳为以下两类： 一是影响外界提供氧气的因素，二
1997. [2] 刘桥喜，毛善君，等.煤矿安全地 理信息系统的设计与实现[J].测
绘 通 报 ，2004. [3] 王 璐 ，秦 汝 祥.基 于 RFID 的 井 下 人 员 跟 踪 定 位 系 统 研 究[J].安
全 ，2004. （ 责任编辑 徐艳杰）
收 稿 日 期 :2010-03-12;修 订 日 期 :2010-07-25 作者简介:杨夺（ 1981-） ，男，辽宁阜新人，助教，硕士在读，研究方向：煤矿安全，Tel：15598357981。
文章编号:1008-8725（ 2010） 10-0097-03
Analysis on Fault Tree of Mine Self Caused Fire Disaster
YANG Duo1,2, WANG Shan-shan1,2
（ 1. School of Mining Engineering, Inner Mongolia University, Baotou 014010, China； 2.School of Economics, Japen Northeast University, Xiantai 9808576, Japan）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（ 上接第 93 页）
件 就 可 判 断 出 具 体 信 息（ 如 ：是 谁 ，在 哪 个 位 置 ，具 体 时 间） ，
机、数据通讯箱、多功能分站、煤矿用无线标识传感器以及煤 同时可把井下人员定位图显示在控制中心的大屏幕或电脑
矿用无线标识卡，其组成如图 1 所示。
显示屏上，并做好备份。
管理者可以根据大屏幕上或电脑上的分布示意图查看
某一区域，计算机即会把这一区域的人员情况统计并显示出
来。中心站主机会根据一段时间的人员出入信息整理出这一
时期的每个下井人员的各种出勤报表。另外一旦井下发生事
故，可根据电脑中的人员分布信息马上查出事故地点的人员
第 29 卷第 10 期 2010 年10 期
煤炭技术 Coal Technology
Vol.29,No.10 October,2010
矿井内因火灾事故的事故树分析
杨 夺1，2， 王珊珊1，2
（ 1. 内蒙古科技大学 矿业工程学院， 内蒙古 包头 014010； 2. 日本东北大学 大学院经济学研究科， 仙台 9808576）
情况，然后可再用特殊的探测器在事故处进一步确定人员位
置，以便帮助营救人员以准确快速的方式营救出被困人员。
图 1 井下人员实时定位监控系统组成图 工作流程如下： 首先在井下需要进行人员跟踪的区域和巷道中根据现 场具体需要放置一定数量的无线标识传感器，通常情况下一 个地点只需要放置一个即可跟踪此地点进出人员情况。将无 线标识传感器与通过传输总线与地面计算机连接，同时将多 功能分站与无线标识传感器连接提供工作电源。这样就完成 了一个由井上电脑通过电缆连接井下无线标识传感器的系 统架设。 然后为需要进行人员跟踪定位的下井人员佩带一个无 线标识卡，当下井人员进入井下以后，只要通过或接近放置 在巷道内的任何一无线标识传感器，无线标识传感器便会马 上感应到信号，并上传到中心站主机，这样中心站主机的软
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煤炭技术
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成人员伤亡、烧毁煤炭资源、设备和器材，甚至引起瓦斯、煤 尘爆炸，矿井内因火灾的火源点隐蔽，发火初期并不产生大 量的烟与明显的火焰，但能产生大量的有毒有害气体，并且 不容易被察觉，所以它对煤矿安全生产和矿工的生命有更大 的危险性。基于事故树分析法对矿井内因火灾危险性进行评 价，可计算出导致事故发生的各种可能途径，以及各个因素 对矿井内因火灾发生的影响程度， 从而找到关键性的问题， 制定科学的防范措施，使事故发生的可能性降到最低，保障 人民的生命安全和国家财 产[2]。
（ 3） 确定顶上事件，即对所调查的事故，分析其损失大小 和发生的频繁程度， 从中找出后果严重且较易发生的事故， 做为分析的顶上事件。
（ 4） 调 查 原 因 事 件 ，指 调 查 与 事 故 有 关 的 所 有 原 因 事 件 和各种因素，包括机械故障、设备损坏、操作者失误、管理和 指挥错误、环境的不良因素等等。
0 前言
矿井火灾事故，是煤矿的重大灾害事故之一，凡发生在
煤矿井下的火灾以及发生在井口附近危害井下安全的火灾， 都叫做矿井火灾。矿井火灾分为内因火灾和外因火灾，由煤 炭自燃引起的火灾叫内因火灾，内因火灾占矿井火灾总数的 75%左 右[1]。一 旦 发 生 内 因 火 灾 ，轻 者 影 响 生 产 ，重 者 可 能 造
4 结论
综 上 所 述 ， 基 于 GIS 井 下 人 员 实 时 定 位 监 控 系 统 是 集 GIS 地图功能、实时 井 下 人 员 动 态 监 控 功 能 和 报 警 功 能 为 一 体的综合性运用系统，对煤矿企业的安全生产和日常管理以 及事故急救将发挥巨大的作用。 参考文献： [1] 郭达志.地理信息系统基础与 应 用［ M］ .北 京 ：煤 炭 工 业 出 版 社 ，
摘 要:应用事故树原理，对井下煤自燃发火事故进行分析，找出矿井内因火灾事故的最小割集，最小径集，并对其
结构重要性进行了分析，以便掌握矿井内因火灾事故的原因和规律，并为预防矿井内因火灾事故提供科学依据。
关键词:矿井内因火灾事故； 事故树； 结构重要度
中 图 分 类 号 :TD75
文 献 标 识 码 :B
分析矿井内因火灾首先要结合火灾发生的 3 个条件：煤
具有自燃倾向；有一定供氧条件；在煤的氧化过程中生成积
蓄的热量难以散发。其次应从采区火灾，V 型工作面火灾，巷
道、盲巷火灾，报废巷道火灾入手，逐个进行分析。
4 事故树的定性分析
4.1 事故树的建立 井下煤自燃发火（ 内因火灾） 事故树见图 1。
图 1 井下煤自然发火事故的事故树分析图 4.2 利用布尔代数法求解最小割集 T =X1×A =X 1×B1×B2=X1×（ C1+C2+C3） ×C4×C5=X1×X23×（ D1+D2+ X10+X11+X12+D3+D4） ×（ X24+X25+X26） ×（ X27+X28+X29+X30+X31） =X1× X23×（ X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15+ X16+X17+X18+X19+X20+X21+X22） ×（ X24+X25+X26） ×（ X27+X28+X29+ X30+X31） =X1×X23×（[ X24X2+X24X3+…+X24X22） +（ X25X2+X25X3+… +X25X22） +（ X26X2 + … +X26X22） ] ×（ X27 +X28 +X29 +X30 +X31） = （ X1X23X24X27X2 + … +X1X23X24X27X22） +（ X1 X23X25X27X2 + … + X1X23X25X27X22） +（ X1X23X26X27X2 + … +X1X23X26X27X22） + （ X1X23X24X28X2 + … +X1X23X24X28X22） +（ X1X23X25X28X2 + … + X1X23X25X28X22） +（ X1X23X26X28X2 + … +X1X23X26X28X22） + （ X1X23X24X29X2 + … +X1 X23X24X29X22） +（ X1 X23X25X29X2 + … +
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杨 夺，等：矿井内因火灾事故的事故树分析
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X1X23X25X29X22） +（ X1X23X26X29X2 + … +X1X23X26X29X22） + （ X1X23X24X30X2 + … +X1X23X24X30X22） +（ X1X23X25X30X2 + … + X1X23X25X30X22） +（ X1X23X26X30X2 + … +X1X23X26X30X22） + （ X1X23X24X31X2 + … +X1X23X24X31 X22） +（ X1X23X25X31 X2 + … + X1X23X25X31X22） +（ X1X23X26X31X2+ … +X1X23X26X31X22）
是影响煤炭本身与氧发生反应的因素。 （ 2） 根 据 相 关 数 据 统 计 资 料 ，矿 井 自 燃 发 火 按 照 地 点 统
计 ，采 区 占 50%以 上 ，其 次 为 掘 进 顺 槽 、盲 巷 区 ，其 主 要 原 因
是受采动及矿压的影响，使煤壁产生裂wenku.baidu.com和破碎，易于氧化
升温，从而造成煤炭的自燃发火。
1 事故树原理
事 故 树 分 析 简 称 FTA，是 一 种 演 绎 推 理 法 ，该 方 法 起 源 于美国贝尔电话研究所，这种方法把整个系统可能发生的事 故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种树形 图表示，一种由结果到原因描述事故的有向逻辑树，通过对 事故树的定性与定量分析，找出事故发生的主要原因，为确 定安全对策提供可靠参考依据， 以达到预防事故发生的目 的。当前作为定性分析的工具应用在评价项目上，对系统事 故进行预测，改进系统已有安全设计，同时用于系统的运行 阶段，对多发性、严重事故进行分析判断，提出改善系统安全 状 况 的 措 施 ，提 高 系 统 安 全 性 ，提 高 系 统 安 全 管 理 水 平 [3]。
生概率的方案。
3 井 下 煤 自 然 发 火（ 内 因 火 灾） 的 一 般规律
对 某 矿 1949～1991 年 446 次 内 因 火 灾 地 点 统 计 如 表 1
表 1 某矿内因火灾事故地点统计表
发生事故地点
事故数量/起
占 百 分 比 /%
采区
294
V 型工作面
76
巷道、 盲巷
12
报废巷道
38