故障树在矿井提升系统事故中分析与应用
煤矿技术
2015.12︱405︱
故障树在矿井提升系统事故中分析与应用
宋晓春
（辽宁省安全科学研究院，辽宁 沈阳 110004）
【摘 要】矿井提升系统是矿山生产过程中的重要环节，是联系矿山井下和地面的重要设备。近年来国内提升系统的各类安全事故（如蹾断绳、断轴、罐等）时有发生，每次事故对提升系统都是严重的破坏，有的造成人员伤亡，严重影响矿井安全生产。随着系统安全工程在检测检验以及事故处理中的应用，在设备故障初期阶段识别事故隐患，及事故发生后分析事故原因，为日后防范事故的发生，起到了重要的作用。
【关键词】蹾系统安全工程；竖井断轴；罐事故；故障树事故原因分析
中图分类号：TD821 文献标识码：A 文章编号：1006-8465（2015）12-0405-01
故障树分析是从特定的故障事件（或事故）开始，利用故障树考察可能引起该事件发生的各种原因事件以其相互关系的系统安全分析方法。故障树是一种利用布尔逻辑（又称布尔代数）符号演绎
地表示特定故障事件（或事故）发生原因及其逻辑关系的逻辑树图。故障树分析的目的在于找出可能导致顶事件发生的全部基本事件，
弄清基本事件之间、基本事件与顶事件之间的关系。
1 提升设备断轴、蹾罐事故及原因 1.1 事故概况 某地下井工矿山8名矿工从竖井井口乘罐笼下井作业，当罐笼
下行途中绞车突然出现超速现象，并伴随异常声响，速度失去控制，绞车司机采取了搬动工作制动器和按紧急停车按钮等措施，但罐笼没有停止下行，直至井底发生坠罐事故，造成8名矿工全部死亡。经事故调查组调查，提升设备各保护装置齐全（深度指示器及失效保护、过卷保护、超速保护等有效），造成事故发生的主要原因是提升设备主轴断轴造成的蹾罐事故。
1.2 提升设备断轴、蹾罐事故原因分析
提升设备断轴事故有主轴断轴事故、减速器主轴断轴事故，原因如下：
（1）主轴疲劳断裂。由于压力集中开始产生微小裂纹，经受长
期交变应力作用，使裂纹逐渐扩大，形成疲劳扩展区，疲劳扩展区
发展到一定程度时，剩余面积不足以克服提升载荷而产生突然断裂。 （2）提升设备主轴结构设计不合理。
（3）提升设备长期超载运行。
（4）提升设备超期服役。
（5）日常维修保养不到位。
提升设备蹾罐事故分析：
（1）制动器制动力矩不足。如配重砝码未按要求配备到位，导
致制动力矩不足。
（2）防坠器未能有效动作制停提升容器。防坠器日常维检修不
到位，机构锈蚀严重为及时处理。
（3）操作人员违章操作。空挡下放重载，导致速度过快，冲击
力大。
2 断轴、蹾罐事故故障树分析 2.1 故障树的建立 根据以上事故发生原因，编制故障树和分析规律，绘制故障树
如图：
墩罐事故故障树分析示意图
根据所绘制的故障树，可以找出导致本次事故发生的初始原因：X 1-材质与制造工艺不符合要求；X 2-设备安装质量不符合要求；X 3-日常维护检修不当；X 4-制动力矩不足；X 5-违章操作；X 6-防坠器未有效动作；X 7-防坠器检修不到位。以上初始原因是本次事故发生的
事故隐患，也是造成断轴、蹾罐的直接原因。 2.2 故障树的求解分析 （1）最小割集经计算
T=G 1·G 2·G 3=（X 1+X 2+X 3）
（X 4+X 5）（X 6+X 7）=X 1X 4X 6+X 2X 4X 6+X 3X 4X 6 +X 1X 5X 6+X 2X 5X 6+X 3X 5X 6+X 1X 4X 7+X 2X 4X 7+X 3X 4X 7+X 1X 5X 7+X 2X 5X 7+X 3X 5X 7 得到12组最小割集，即（X 1，X 4，X 6）、（X 2，X 4，X 6）、（X 3，X 4，
X 6）、（X 1，X 5，X 6）、（X 2，X 5，X 6）、（X 3，X 5，X 6）、（X 1，X 4，X 7）、（X 2，X 4，X 7）、（X 3，X 4，X 7）、（X 1，X 5，X 7）、（X 2，X 5，X 7）、（X 3，X 5，X 7）。
（2）最小径集经计算（计算过程省略），得到3组最小径集。
即（X 1、X 2、X 3）
、（X 4、X 5）、（X 6、X 7）。 （3）基本事件结构重要度：I（X 6）= I（X 7）=I（X 4）=I（X 5）> I（X 1）= I（X 2）=I（X 3） （4）定性分析。X 4、X 5、X 6、X 7基本事件是最重要、最关键的基
本事件，它与顶上事件紧密相联，X 1、X 2、X 3则是基本事件次之。 2.3 事故防范措施 通过上述故障树的定性分析，为了防止本类事故的发生可以采取下列防范措施：
（1）对主轴进行定期探伤，提前发现问题消除隐患； （2）使用中按规定符合运行，不许超载运行； （3）检修主轴时不得补焊，不得在主轴上钻孔； （4）加强对制动装置的检查，定期测试制动力矩情况； （5）加强日常对防坠器的维护保养，定期试验保证其动作有效； （6）加强对卷扬操作工的安全培训教育，杜绝违章操作。 3 结束语 将系统安全工程理论的研究方法引入到安全生产检测检验领域中来，将进一步扩大系统安全工程理论的应用范围，同样应用系统安全工程理论来分析矿井安全生产及检测检验中一些常见的问题，辨识出其中的安全隐患，有针对性地提出有效的安全措施，避免和减少安全生产事故的发生。
作者简介： 宋晓春，工程师，东北大学安全工程专业工程硕士，现于辽宁省安
全科学研究院从事安全生产检测检验工作。