浅析事故树分析法在竖井坠罐事故分析中的应用

李晓峰， 陈亚杰， 贺富领

（河南省地质局地质灾害防治中心， 河南 郑州 450012）

0 引言

对于采用竖井开拓的地下矿山企业， 竖井是联系井上、井下的咽喉要道，竖井提升系统不仅担负着矿石、废石、人员、物料的提升任务，而其还是重要的安全出口之一。因此，竖井提升系统的安全运行是保证矿山正常生产的重要前提， 一旦出现问题， 势必对矿山带来不利的影响。 尤其在竖井提升过程中，坠罐事故时有发生，不但会造成财产损失，严重时更会造成重大人员伤亡。为了分析判断引起竖井坠罐事故的原因， 更加有针对性的解决问题，做到防患于未然。我们采用事故树分析方法对竖井坠罐事故进行层层分析，找出了导致坠罐事故发生的原因，并提出相应的安全对策措施，以消除隐患，促进安全。

1 事故树分析法（FTA）、竖井坠罐事故的定义

1.1 事故树分析法（FTA）的定义

事故树分析（FTA）又称故障树分析，是一种通过演绎的方式开展的系统安全分析方法。 是从要分析的某种特定事故或故障开始，层层层分析特定事故发生的原因，一直分析到最基本原因为止。 将特定的事故或故障与各层原因（危险有害因素）之间用逻辑门符号按照逻辑关系连接起来，得到直观、简洁的逻辑图形，即为事故树[1]。 通过对事故树进行化简、转化、计算达到分析、评价特定事故或故障的目的，为事故预防，安全管理提供科学的依据。

1.2 竖井坠罐事故的定义

竖井坠罐事故是指罐笼、 箕斗或吊桶等竖井提升容器在提升运输过程中从高处坠落，引起设备损坏，人员伤亡，财产损失的安全事故。

2 竖井坠罐事故树的确立

编制竖井坠罐事故树的步骤是确定竖井提升系统、调查竖井提升系统可能发生的各类事故、 确定顶上事件（竖井坠罐）、调查与顶上事件有关的所有因素、编制事故树、运用布尔代数法对竖井坠罐事故树进行简化、求出最小割集和最小径集， 计算引起竖井坠罐事故各基本事件的结构重要度，根据结构重要度系数得出分析、评价的结论，从而确定采取安全对策措施的重点和先后顺序。

在这里我们以河南省某金属矿山竖井提升系统为例，来确定该矿山竖井坠罐事故树。

该矿山采用竖井开拓，罐笼提升，矿山开拓系统如图1 所示。

图1 某矿山开拓系统图

该矿山主要靠竖井进行开拓运输， 根据事故树的编制步骤，把该矿山竖井坠罐事故作为顶上事件，通过层层判断找出引起竖井坠罐事故的直接原因、间接原因；主要原因，次要原因；并运用逻辑推理，逐级找出所有引起坠罐的最基本事件。 竖井坠罐事故树如图2 所示。

图2 竖井坠罐事故树

3 竖井坠罐事故树定性分析

3.1 求最小割集

最小割集就是能够引起顶上事件发生的事件的最小集合。依据竖井坠罐事故树（FTA 图），运用布尔代数运算法则，化简得到竖井坠罐事故树的30 个最小割集，其割集分别为：

3.2 结构重要度分析

结构重要度分析是从事故树结构上入手分析各基本事件的发生对顶上事件发生所产生的影响程度， 一般用Iϕ（i）表示。 基本事件的结构重要度系数越大，则它对顶上事件的影响程度越大；反之则对顶上事件的影响程度越小。

依据结构重要度的近似计算公式：

式中：K—最小割集总数；nj（j∈Kj）—基本事件i 位于Kj的基本事件数。

求解可得各基本事件的结构重要度值为：

则各基本事件重要度序数排列如下：

3.3 结果分析

通过以上竖井坠罐事故树结构重要度排序结果可以看出，基本事件X6（保护装置失灵）和X7（缺少保护装置）对顶上事件（竖井坠罐事故）发生的影响最大，其次是X8（信号装置失灵）、X9（操作技能欠缺）和X10（操作人员注意力不集中）的影响；而X1（钢丝绳安全系数不符合规定要求）、X2（钢丝绳未定期试验、检测）、X3（提升机定期检修）、X4（提升机质量差）和X5（制动装置失灵）对顶上事件（竖井坠罐事故）发生的影响相对较小。 因此，竖井坠罐事故发生的主要原因是提升设备缺少安全保护装置、 安全保护装置失灵，次要原因是操作失误等，然后才是管理方面的缺陷，比如未定期、及时进行检查等。

4 预防竖井坠罐事故的安全措施

通过采用事故树分析法进行定性、定量分析以后，针对各种事件对顶上事件（竖井坠罐事故）的影响程度，我们预防竖井坠罐事故发生的主要安全措施包括：

（1）首先应考虑设备的本质安全性，应选择性能优良、安全可靠的正规厂家的矿用提升设备， 并且使用的设备应取得矿用产品安全标志。

（2）竖井提升设备应具备可靠的安全保护装置，如过卷保护装置、过速保护装置、限速保护装置、闸间隙保护装置、减速功能保护装置、深度指示器失效保护装置、过负荷及无电压保护装置等[2]。 另外，单绳提升容器还应设置防坠器。

（3）竖井提升系统要设置可靠的信号装置，竖井罐笼提升系统的信号装置应能从井下各中段发送给井口总信号工、井口总信号工转发给提升机司机，提升机的启动与井口信号应有闭锁关系[2]。

（4）加强提升机操作工的技能培训，安全教育培训，做到持证上岗。

（5）对提升用钢丝绳定期进行安全检测，不符合要求的应淘汰。

（6）钢丝绳使用过程中遭受到卡罐或突然停车等剧烈拉力时，要立即停止运行进行检查，发现钢丝绳产生严重变形或扭曲、直径减小量或断丝数量超过规定值、受到剧烈拉力的一段的长度伸长率0.5%以上的，要切除受力段或更换全绳；在钢丝绳使用期间，断丝数突然增加或伸长突然加快，应立即更换全绳；钢丝绳锈蚀严重，或点蚀麻坑形成沟纹，或外层钢丝松动时，不论断丝数多少或绳径是否变化，应立即更换[2]。

（7）加强对竖井提升系统的维护保养，定期进行安全检测检验， 加强日常安全检查， 发现隐患要及时上报处理，形成隐患排查治理闭合管理。

5 结论

矿山安全是一项系统工程， 通过采用事故树分析（FTA）方法，我们全面分析了引起坠罐事故的原因，并且根据事故产生的原因从人的不安全行为、 物的不安全状态、管理上的缺陷等方面有针对性的提出了防范措施。我们也可以运用此方法对矿山易发生的其他事故类型进行分析判断， 提出切实有效的防范措施 （包括工程技术措施、管理措施、教育培训措施、个体防护措施，应急处置措施等），从而有效杜绝生产安全事故的发生，确保职工生命财产安全。