事故树分析法在矿井瓦斯爆炸中的应用江苏省徐州机电工程高等职业学校要］本文运用事故树分析方法对矿井瓦斯爆炸的原因进行了分析，通过计算事故树的最小径集与基本事件的结构重要度，给出了预防煤矿瓦斯爆炸的措施。［关键词］事故树瓦斯爆炸预防措施1.前言瓦斯爆炸事故是煤矿安全生产中的第一大自然灾害，其一旦形成和发生，造成的经济损失和社会危害极大。在我国煤矿发生的重大、特大安全事故中，因瓦斯爆炸所引起的占有很高的比例，特别是近年来国有煤矿接连不断地发生重大恶性事故，陕西陈家山煤矿、河南大平煤矿、辽宁孙家湾煤矿的瓦斯爆炸等，伤亡严重，影响极大。为什么中国煤矿重大瓦斯事故会屡屡发生，问题出在哪里？这不能不引起我们的深思和反省。“瓦斯不治，矿无宁日。”，正如国家安全生产监督管理局副局长赵铁锤所述，瓦斯已经成为导致中国煤矿特大恶性事故的“头号杀手”。因此，研究怎样防止瓦斯爆炸事故是很有必要的。事故树分析（FTA）又称故障树分析，是从结果到原因找出与灾害事故有关的各种因素之间因果关系和逻辑关系的作图分析法。它是从要分析的特定事故或故障开始（顶上事件），层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因。它能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。
用它描述事故的因果关系直观、明了，思路清晰，逻辑性强，既可定性分析，又可定量分析。我国开展事故树分析方法的研究是从1978年开始的。目前已有很多部门和企业正在进行普及和推广工作，并已取得一大批成果，促进了企业的安全生产。要防止瓦斯爆炸，就要根据其特性对其产生和防治过程中潜在的危险、有害因素进行辨识和分析，是遏制瓦斯爆炸事故发生的一条根本途径，现以事故树的分析方法对其产生和防治全过程中的各种危险、有害因素加以剖析，以达到从源头杜绝此类事故发生的目的。2.瓦斯爆炸事故危险因素分析煤矿井下任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能。近年来国内的统计资料表明，我国煤矿发生的瓦斯爆炸事故中，大多数发生在掘进工作面和回采工作面的上隅角。引起瓦斯爆炸事故的原因除违章作业、违章指挥等现场管理因素外，安全生产技术措施不完善、不落实，安全技术水平不高是造成事故的主要原因。从引爆火源来看，爆破火源引起瓦斯爆炸的比例比较高，其次是明火、电气设备失爆、撞击火花、井下吸烟和摩擦火花等。造成掘进工作面容易发生瓦斯爆炸的原因，一方面是局部通风管理比较复杂、难度大，容易出现失误或管理不善。如矿井机电管理不善导致局部通风机出现无计划停电、停风导致掘进巷道瓦斯积聚，局部通风机能力不足、风筒漏风大、风筒安设不当、出风口距工作面距离过远、串联通风、单台局部通风机向多个掘进头供风等往往导致风量不足或风速过低等，都不能将瓦斯及时冲淡、排出，常导致瓦斯积聚达到爆炸浓度；另一方面，巷道掘进采用电钻打眼，经常放炮，出现机电设备失爆和放炮不合规定而产生引爆火源的可能性也较多。
根据以上分析，矿井瓦斯爆炸事故树如图所示。3.瓦斯爆炸的事故树分析根据矿井瓦斯爆炸事故树图，可得出矿井瓦斯爆炸事故的结构表达式：T=A1A2α=(X1+B1+B2+B3+B4)(B5+B6+B7+B8+B9+B10)α=(X1+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15)(X16+X17+X18+X19+X20+X2+X21+X23+X24+X25+X26+X27+X28+X29+X30+X31+X32+X33+X34)α3.1事故树最小径集分析最小径集就是顶上事故不发生所需要求出的最低限度的径集。一个最小径集中的基本事件都不发生，就可使顶上事件不发生。事故树中最小径集越多，顶上事件不发生的途径就越多，系统也就越安全。求事故树最小径集的方法是,首先将事故树变换成其对偶的成功然后求出成功树的最小割集,即是所求事故树的最小径集。将事故树变为成功树的方法是,将原事故树中的逻辑或门改成逻辑与门,将逻辑与门改成逻辑或门,并将全部事件符号加上“′”,变成事件补的形式,这样便可得到与原事故树对偶的成功树。用对偶树法求矿井瓦斯爆炸事故树的最小径集为：P1={X1，X2，X3，X4，X5„„„„„X14，X15，α}P2={X2，X16，X17，X18，X19„„„„„X32，X33，X34，α}3.2事故树的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重要程度。
结构重要度分析一般可以采用两种方法，一种是精确求出结构重要度系数，一种是用最小割集或用最小径集排出结构重要度顺序。矿井瓦斯爆炸事故各基本事件结构重要度顺序为：=I（8）=I（9）=I（10）=I（11）=I（12）=I（13）=I（14）=I（15）＞I（16）=I（17）=I（18）=I（19）=I（20）=I（21）=I（22）=I（23）I（24）=I（25）=I（26）=I（27）=I（28）=I（29）=I（30）=I（31）=I（32）=I（33）=I（34）依据结构重要度顺序可知，前15种因素对瓦斯爆炸发生影响最大。矿井瓦斯爆炸事故树4.瓦斯爆炸事故的预防对策从事故树分析可知，影响顶上事件发生最小割集共280个，因素众多，为防止顶上事件发生，则要求A1A2不发生，即需控制280个最小割集，从最小径集的组数可知，预防的途径有个。综合考虑结构重要度、现场实施的可能性和预防的可靠性三方面，认为杜绝引爆火源的产生应摆在首位，但考虑煤矿瓦斯事故的发生是相互作用和联系的，故A2中控制的对象也不能有丝毫的放松。4.1防止瓦斯积聚4.1.1加强通风管理，防止瓦斯积聚通风是防止瓦斯积聚最基本最有效的措施，应选好、建设好和维护好安全可靠的、完整的、独立的矿井通风系统，实行分区通风。
每一矿井都必须采用机械通风。回采工作面和掘进工作面都应采用独立通风。对风量不足和通风系统不合理的矿井进行必要的改造，降低通风阻力，堵塞漏风，提高风量。特别是要加强局部通风的管理，努力控制掘进工作面的瓦斯事故。据统计全国近年来发生的大型瓦斯事故，超过一半的事故发生在掘进工作面。所以掘进工作面要保持足够的、稳定的风量，减少无计划的停电停风，对送风距离长、瓦斯涌出量大的掘进工作面要安装双风机、双电源，实现自动换机，自动分风，并做到“三专两闭锁”。局部通风机必须由掘进施工单位指定专人看管，严禁随便开停，防止局部通风机出现循环风、风流短路等情况。4.1.2及时安全地处理积聚的瓦斯每一生产矿井必须从采掘工作，生产管理上采取措施，防止瓦斯积聚。当发现瓦斯积聚时，必须及时处理。4.1.3严格执行《煤矿安全规程》关于井下瓦斯的检查制度严格执行《煤矿安全规程》关于井下瓦斯的检查制度，是及时发现和处理瓦斯超限和瓦斯积聚、防止瓦斯爆炸的前提。（下转第260科技信息职教与成教题。仿真结果表明，该算法的性能比已有的动态资源算法在性能上有一定的改善，并且此算法可以很好的应用于多用户MIMO-OFDM系统。NK如果Btotal Btarg et ，转入；否则迭代停止。
迭代停止时的 cj 即为各子载波上的调制方式，SNR 时要达到给定的误比特率BER 的功率。（4）选择 用轮转法选出 个个体组成双亲。轮转法是按照个体适应度值 和种群中其它个体适应度值的比例来 决定其子孙遗留的可能性的。该方法中，各个体的选择概率和其适应 度成比例。种群大小为 W，其中个体 的适应度为fi （5）交叉交叉概率为 pc ，本文中仍采用两点交叉，两个个体对应位置上的 基因随机交叉产生新个体，把 pc 设为一个与代数相关的变量，随代数 的增加而减小。 pc ，pco是初始值，m 是繁衍代数，交叉概 pc随着繁衍代数 的增加而减小，α是一个交叉概率调节因子。 （6）变异 变异概率为 pm ，使用随机变异方式产生新个体。 pm 也设定为一 个与代数相关的变量，代数越大，变异概率越大。为防止遗传求解过程 中的“早熟”现象。 pm ，pm0是初始值，变异概率随着繁衍 代数 是一个变异概率调节因子。（7）返回（3） 直到满足了预先指定的代数 或者在m0 个连续代内个体的最大 适应度不发生变化时，最后一代中个体适应度最好的一个个体就是所 要求近似的最优解。 3、仿真结果与性能分析 分别给出了BER-平均比特信噪比曲线和不同天线配置 下系统的总传输功率-用户数曲线。
从图中可以看出，随天线数目的增加，系统在一定误码率下所需的 平均比特信噪比越来越小，而且不同天线配置下的 BER 差别符合多天 线增益特性。这表明本文提供的自适应分配算法在多天线系统中是有 效的。在收发天线数不等时，随着收发天线数数目的增多，用户数一定 时系统的总传输功率减小，这说明仿真结果符合多天线增益特性，进一 步说明本文算法适用于 MIMO-OFDM 系统。 4、总结 本文提出的算法是基于 MA 优化准则的多用户 MIMO-OFDM 系统 的资源分配问题，并借用遗传算法对问题进行优化，优化过程中也考虑 到了用户的 QoS（服务质量）要求，实现了载波分配和比特加载等问 收发天线数目不相等时总传输功率-用户数曲线参考文献 ［1］汪裕民《. OFDM 关键技术与应用》.机械工业出版社，2007 ［2］Yoshiyuki Otani, Shuichi Ohno, Kok ann Donny Teo,Takao Hinamoto.Subcarrier allocation multi-userOFDM system.in IEEE 2005 Asia-Pacific Conference Communication,PERTH,WesternAus- tralia, Oct.2005,3~5 ［3］J.Jang,K.B.Lee.Transmit power adaptation multiuserOFDM systems.IEEEJ.Set.AreasCommunication,Feb.2003,vol.21,no.2,p.171-178 ［4］Joon Hyun Sung.Transmitter strategies closed-loopMI- MO-OFDM.2004.OCLC(Online Computer Library Center)Number: 56569115,2005,3：27~30 ［5］尹长川，罗涛，乐光新《. 多载波宽带无线通信技术》.北京邮电大 学出版社，北京，2004 ［6］王小平，曹立明《. 遗传算法—理论、应用与软件实现（第一版）》. 西安交通大学出版社，2002 （上接第 258
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