DOW指数法在煤矿安全评价方面的应用

王大尉,刘宏波,王旭升,周 杰,4,李善鹏,4

(1.煤炭科学研究总院安全分院,北京 100013;2.河北建筑工程学院,河北张家口 075024;3.中国中煤能源集团有限公司,北京 100120; 4.煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室 (煤炭科学研究总院),北京 100013)

DOW指数法在煤矿安全评价方面的应用

王大尉1,刘宏波2,王旭升3,周 杰1,4,李善鹏1,4

(1.煤炭科学研究总院安全分院,北京 100013;2.河北建筑工程学院,河北张家口 075024;3.中国中煤能源集团有限公司,北京 100120; 4.煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室 (煤炭科学研究总院),北京 100013)

基于DOW指数法的基本原理,根据实际情况确定了煤矿主要评价单元的危险系数和安全补偿系数,并通过计算得到爆炸危险指数 F&EI和安全措施补偿系数,最后给出煤矿主要危险单元的危险性等级及结论。

DOW指数法;安全评价;危险等级

1 DOW指数评价方法简介

DOW指数法是对工艺装置所含物料的潜在火灾、爆炸和反应性危险逐步推算的方法进行客观的评价。目前此评价方法广泛应用于分析化工行业、公路工程系统、管路以及发电厂一些单元的潜在损失。DOW指数法风险分析计算程序见图 1。

煤矿井下生产系统是一个以人、机、环境所组成的、空间分布极其复杂的系统。其中人工、自然因素共存,瓦斯、煤尘爆炸、突水、自然发火等是其主要灾害形式。这些事故的发生机理各异,致灾因素相互牵连。在时间、空间上各种灾害可随时发生,且互相影响。安全科学的最新理论认为:只有对系统的危险程度进行定量分析,预测各种事故的潜在危险性及可能造成的后果,方可达到安全生产的目的。

基于DOW指数法的基本原理,根据实际情况确定煤矿主要评价单元的危险系数和安全补偿系数,通过计算得到安全措施补偿系数,最后给出煤矿主要危险性等级,从而对煤矿安全作出评价。

图1 DOW指数法风险分析计算程序

2 评价单元危险系数的确定

2.1 根据评价单元选取物质系数

此次评价单元的选取来源于目前煤矿 6大危险有害因素之中的瓦斯和煤尘,二者在煤矿灾害中均占有相当大的比例,一旦煤矿采取的安全防护措施不当,导致瓦斯、煤尘灾害的发生,其后果都是不堪设想的。

因此,物质系数的选取主要从瓦斯与煤尘角度出发,参照化学公司火灾、爆炸危险指数评价法(第七版)附录A物质系数和特性表,得出煤矿瓦斯和煤尘评价单元,其物质系数分别为 21和 24。

2.2 一般工艺危险系数 F1的选取

对于瓦斯和煤尘两个评价单元来说,其 F1的选取主要取决于煤矿发生灾变时具体致灾因素的条件,其反应过程一般均伴随着强烈的放热化学反应并伴有一定的外界影响因素的参与,最终确定二者F1分别为 2.6和 2.3。具体数据见表 1。

表1 火灾与爆炸指数 (F&EI)

2.3 特殊工艺危险系数 F2的选取

在煤矿企业,造成瓦斯和煤尘爆炸、火灾的外界影响因素也是相当复杂的,基于DOW指数法,特殊工艺危险系数也是影响煤矿事故发生概率的重要因素。而对于瓦斯而言,其 F2的选取包括泄漏、转动设备、爆炸极限及附近操作等 12项,最终确定为 3.5。煤尘单元也按相同方法选取,具体工艺系数见表1。

2.4 火灾与爆炸指数 F&EI和单元危险系数 F3

由道化学理论可得:单元危险系数 F3=F1· F2;F&EI=M F·F3,其计算结果见表 1。

3 确定安全措施补偿系数 C

煤矿企业除了必备的各大系统的操作规程与安全规范外,还应根据各个煤矿的实际情况,因地制宜。例如,针对高瓦斯矿、煤尘具爆炸性和自然发火严重的矿井,在瓦斯治理、防煤尘爆炸及自然发火方面就应采取相应更为完善的措施,而安全补偿系数 C的确定就取自煤矿《安全评价报告》、《安全专篇》等重要的相关安全措施。

3.1 工艺控制补偿系数 C1(以瓦斯单元为例)

应急电源:本单元有事故应急电源,补偿系数为 0.98;抑爆装置:本单元有防爆装置,补偿系数为 0.98;操作指南或操作规程:制定有相关的瓦斯抽放等规程,补偿系数为 0.91;其他工艺危险分析:及时检测瓦斯浓度等,补偿系数为 0.91。以上各值相乘,得 C1=0.80。

3.2 物质隔离补偿系数 C2(以瓦斯单元为例)

排放系统:本单元排放系统完善,补偿系数为0.91;联锁系统:本单元装有防爆联锁装置,补偿系数为 0.98,以上各值相乘,得 C2=0.89。

3.3 防火措施补偿系数 C3(以瓦斯单元为例)

消防水供应:本单元有完善的消防水系统,补偿系数为 0.97;特殊系统:依据各煤矿实际情况,配有瓦斯探头,补偿系数为 0.91;喷洒系统:喷洒系统完善,补偿系数为 0.97;水幕系统:井下布置有净化水幕,补偿系数为 0.97;手提式灭火器/水枪:本单元配备有适量的手提式灭火器,补偿系数为 0.97,以上各值相乘,得 C3=0.81。

最终确定安全补偿系数 C=C1·C2·C3= 0.58,具体结果见表 2。

表2 安全措施补偿系数

4 评价单元结果分析

根据确定的危险评价单元,并结合煤矿企业在瓦斯和煤尘评价单元制定的相关安全防范措施,求得安全措施补偿前后的 F&EI,R及S,并最终确定其二者的危险等级。见表 3和表 4。

表3 F&EI与危险程度关系

表4 评价单元危险评价结果

4 结论

基于DOW指数法,通过对煤矿主要危险因素中的瓦斯和煤尘评价单元的分析与评价,可以得出:煤矿企业采取有针对性的安全防范措施之后,瓦斯和煤尘评价单元其危险等级分别降低到Ⅲ级和Ⅱ级,实际危险程度大大降低,证明煤矿企业目前采取的安全防范措施是有效的、可行的,并对今后相关安全措施的制定起到了一定的指导作用。

[1]王显政 .安全评价 [M].北京:煤炭工业出版社,2005.

[2]杜瑞兵,等 .道化学在安全评价中的应用 [J].科技情报开发与经济,2005,15(9).

[3]杨 坤,等 .道化学在火灾爆炸危险性评价中的应用 [J].安徽化工,2007,33(3).

[4]毛桂英 .道化学火灾爆炸危险指数评价法的应用 [J].中国新技术新产品,2009(6).

[责任编辑:邹正立]

Application of DOW IndexM ethod in M ine Safety Evaluation

WANGDa-wei1,4,L IU Hong-bo2,WANG Xu-sheng3,ZHOU Jie1,4,L I Shan-peng1,4

(1.SafetyBranch,China Coal Research Institute,Beijing 100013,China; 2.HebeiArchitecture Engineering Institute,Zhangjiakou 075024,China;3.China Coal Energy Group Co.,Ltd,Beijing 100120,China; 4.State KeyLaboratory of CoalMining&Environment Protection,China Coal Research Institute,Beijing 100013,China)

Based on DOW indexmethod,this paper obtained danger coefficient and safety compensation coefficient of colliery’s main cells.It also calculated explosion danger index and compensation coefficientof safetymeasure.Finally,danger degree of colliery’smain danger cellswas presented.

DOW indexmethod;safety evaluation;danger degree

TD7

A

1006-6225(2010)06-0023-02

2010-07-14

煤炭科学研究总院青年创新基金资助项目 (2008QN07)

王大尉 (1979-),男,辽宁大连人,硕士,工程师,主要从事煤矿安全方面的研究工作。