摘要:運用系統安全學原理和事故致因理論，結合煤礦瓦斯爆炸的 特點，給出了瓦斯爆炸風險性的半定量評價模型，對煤礦瓦斯爆炸的風險評價作了初步的研究。通過事前對瓦斯爆炸的風險性進行可靠性評價，將對瓦斯爆炸預防和礦井安全生產具有重要的現實意義。

　　關鍵詞:瓦斯爆炸;不安全系數;可靠性;風險評價

　　煤炭是我國第一大能源，占一次性能源的70%左右。由于我國煤炭分布范圍廣泛，埋藏地質條件復雜，煤炭生產一直受到各種災害，如瓦斯、火災、水災、煤塵及冒頂等的威脅，其中尤以瓦斯爆炸事故后果最為嚴重。據不完全統計，我國采礦企業每年因傷亡事故所造成的直接經濟損失高達20億元人民幣。如果能在事前對瓦斯爆炸的風險性進行正確評價，將對瓦斯爆炸預防和安全生產具有重要的現實意義。

　　目前煤礦風險評價方法存在相當大的經驗成分，很少對危險源評價進行系統的研究。從系統論的觀點建立了一個風險評價模型，來分析評價煤礦瓦斯爆炸重大危險源以及瓦斯爆炸的發生概率。

　　1 煤礦瓦斯爆炸的特征及危害 1瓦斯爆炸的形成條件

　　煤礦瓦斯爆炸的重大危險源主要是甲烷，瓦斯爆炸的必要條件有:①甲烷積聚超限且濃度達到5%一15%;②空氣中氧含量大于12%;③引燃引爆熱源必須大于甲烷最小點燃溫度650-750℃。在一般的礦井條件下，氧濃度是滿足的，只要積聚的瓦斯達到爆炸濃度范圍，同時具有引燃熱源，就有發生瓦斯爆炸事故的可能。

　　煤礦井下瓦斯在不同濃度下危險程度是不同的，根據2005年3月國家煤礦安全監察局頒布的《煤礦瓦斯治理經驗五十條》，現將瓦斯積聚嚴重程度分為以下4種狀態，并予以處理。如表1所示。

　　瓦斯的引燃溫度為650 -750℃，最低點燃能量為0. 28 m J，明火、煤炭自燃、電弧(4 000℃)、電氣火花、赤熱的金屬表面、吸煙、撞擊火花、磨擦火花，甚至靜電產生的火花等煤礦井下所能遇到的絕大多數火源都足以引燃瓦斯。所以，考察火源嚴重程度主要是看該火源在危險的瓦斯環境下暴露的頻率。如表2所示。 2瓦斯爆炸的危害

　　礦井瓦斯爆炸是受限空間的爆炸，它的傳播和影響范圍特別大，往往造成重大的人員傷亡和巨大的財產損失。分析其危害主要為:高溫、沖擊波和有害氣體。

　　高溫。瓦斯爆炸會產生高溫的焰面。焰面是巷道中運動著的化學反應區和高溫氣體，其速度大、溫度高。正常的燃燒速度為1－2.5 m/s,爆轟時傳播速度可達2 500 m /s。焰面溫度高達2 150－2 650℃。焰面經過之處，人被燒傷或大面積燒傷，可燃物被點燃而發生火災。

　　沖擊波。瓦斯爆炸會產生很強的沖擊波，沖擊波鋒面壓力可由幾個大氣壓到20個大氣壓，前向沖擊波疊加和反射時可達100個大氣壓。其傳播速度總是大于聲速，所到之處會造成人員傷亡、設備和通風設施損壞、巷道跨塌。

　　有害氣體。瓦斯爆炸后生成大量的有害氣體，某些煤礦分析爆炸后的氣體成分為:O2濃度6%-10%; N2濃度82%-88%;CO2濃度4%-8%; CO濃度2%-4%。如果有煤塵參與爆炸，CO的生成量更大，往往成為人員大量傷亡的主要原因。

　　2 煤礦瓦斯爆炸的風險評價模型 1瓦斯爆炸的“人一機一環境”系統

　　事故致因理論認為:人、機(物)和環境這3個因素在同一時間和空間兩兩相遇時才可能發生事故。圖1是危險因素組成的瓦斯爆炸人一機一環境系統圖，圖中兩圓交叉部分為事故易發生區，而3個圓相交部分為事故高發區。 2瓦斯爆炸的風險評價模型

　　為了研究煤礦瓦斯爆炸事故的危害，尋找系統的薄弱環節以及系統安全性的技術途徑，在對瓦斯爆炸的“人一機一環境’，系統進行分析的基礎上，根據科學性、系統性、可行性和可比性的原則，建立危險源風險評價模型。同時根據礦井瓦斯爆炸的特點和以往事故原因的分析，參照其他行業的評估方法，提出煤礦瓦斯爆炸風險評價模型方程：H＝KD /6 (1)

　　式中H—危險源系統的風險度;H的范圍:0H≤1;

　　K—系統不安全系數;

　　D—系統的風險度。

　　為使H的值標準化即處在0和1之間所以將KD的值再除以6。

　　很明顯，有了危險源系統的風險度H，便可得出瓦斯爆炸可能性的大小。現用自然語言去描述危險源系統的風險度H，見表3。 2.1系統不安全系數K的確定