特别重大瓦斯爆炸事故致因机制研究

为了深入研究特别重大瓦斯爆炸事故演化机制问题,运用统计分析法归纳出一般瓦斯爆炸事故的核心条件、差异条件和扩大条件,通过分析三者之间的相互作用关系,建立特别重大瓦斯爆炸事故致因机制模型。研究结果表明:特别重大瓦斯爆炸事故通常以一般瓦斯爆炸事故的核心条件为基础,通过差异条件和扩大条件共同作用,最终发展成为特别重大事故。为预防特别重大瓦斯爆炸事故,应该注重调整国家的法律法规完善和煤炭产业政策,煤炭企业应该侧重人-机-环-管风险预控体系建设。     

煤矿瓦斯爆炸事故统计分析及应急管理研究

为研究近几年我国煤矿瓦斯爆炸事故特征，统计分析了2015—2021年发生的63起瓦斯爆炸事故，运用数理统计法、改进人因分析与分类系统(Human Factor Analysis and Classification System, HFACS)模型、卡方检验和让步比分析法对瓦斯爆炸事故的发生规律和致因因素进行了研究。结果表明：山西、陕西、黑龙江3个省瓦斯爆炸事故起数和死亡人数分别占全国的28.57%和37.9%,是重点防控省份；每年的12月发生的瓦斯爆炸事故最多，造成的伤害最大，且在交接班时段及每班接班后的第1～2 h事故频发率最高；管理因素、组织氛围缺失、监督不到位、操作者不良状态、操作失误是影响瓦斯爆炸的5大高频致因因素和导致瓦斯爆炸发生的高频因果链，是瓦斯爆炸事故应急管理的防控重点。     

瓦斯爆炸事故演化机理的综合论事故模型研究

为预防煤矿瓦斯爆炸事故,研究其演化机理是十分必要的。在总结1950—2013年间发生的126起特别重大瓦斯爆炸事故的基础上,运用混沌理论分析瓦斯爆炸事故演化过程的混沌特性,建立瓦斯爆炸事故综合论事故模型,阐述瓦斯爆炸事故各因素的演化关系。结果表明:瓦斯爆炸事故演化过程具有蝴蝶效应、随机性、分形性等特征;瓦斯爆炸事故的发生,虽然从微观上看是人的不安全行为和物的不安全状态导致的,但从宏观上看是社会因素、组织因素、情境因素交叉耦合作用的结果。     

瓦斯爆炸事故风险耦合演化机理研究

鉴于煤矿瓦斯爆炸事故风险传导关系迄今未被准确描述和细致分析,提出瓦斯爆炸事故风险耦合分析法。运用复杂系统理论,界定瓦斯爆炸事故的风险耦合的含义及类型,并借鉴物理学中触发器的概念,讨论瓦斯爆炸事故风险传导的路径及内在机理,从风险涌现角度构建风险耦合层次网络模型。结果表明,瓦斯爆炸事故是瓦斯动力系统内外部因素风险耦合作用的结果,其演化过程是微观风险因素间的非线性耦合导致宏观层级结构状态发生阶跃式突变。     

基于SPA-VFS耦合模型的瓦斯爆炸风险评价

为了全面客观地对煤矿瓦斯爆炸风险进行评价，本文采用三类危险源理论、事故致因理论、层次分析法、集对分析-可变模糊集耦合(Set Pair Analysis theory-Variable Fuzzy Set theory, SPA-VFS)方法，选取“人-机-环-管”4个方面共20个指标，建立了煤矿瓦斯爆炸风险评价模型，并通过实例验证该模型的可行性。实例煤矿评价结果显示，SPA-VFS耦合评价方法和置信度识别准则计算的风险评价等级均为较低风险，且与煤矿实际情况相符，具有评价结果精确、实用性强的优点。     

煤矿瓦斯爆炸事故隐患及风险的表征方法

为治理煤矿瓦斯爆炸事故隐患,管控其风险大小,基于证据对瓦斯爆炸事故隐患进行了系统辨识,利用逻辑图分析了隐患之间的耦合关系和风险演化路径;从事件发生的可能性、事件自身的严重性以及受体的暴露程度3个方面对瓦斯爆炸风险进行表征,并提出三维风险矩阵对事故风险进行分级评价。该方法可以为瓦斯爆炸事故隐患辨识、风险分析、风险评价以及设计事故预防措施提供借鉴。     

煤矿瓦斯爆炸事故演化的突变模型

煤矿瓦斯爆炸事故,从微观上看,是在瓦斯积聚、引火源和氧气浓度3个条件同时具备的情况下发生的,从宏观上看,是在生产活动中存在人的不安全行为和物的不安全状态导致了微观3条件的同时具备。笔者介绍了突变理论的基本原理;在轨迹交叉事故致因理论基础上,分析了瓦斯爆炸事故演化的非线性特征;建立了事故演化的尖点突变模型。并指出:事故演化是一个流变-突变过程,其突变的程度反映了事故的严重度;人的不安全行为是事故发生的主要因素;物的因素决定事故的严重度;安全生产必须建立本质安全型矿井,避免人和物的运动轨迹越过分歧点集。     

特别重大煤矿瓦斯爆炸事故致因分析及管理模式研究

为预防煤矿特别重大瓦斯爆炸事故,开展事故发生规律和致因研究。统计分析最近几十年发生的126起煤矿特别重大瓦斯爆炸事故,运用基于故障树(FTA)的贝叶斯网络(BN)方法,分析各危险源对事故影响的重要度,建立纵深防御管理模型。结果表明:煤矿特别重大瓦斯爆炸事故主要是由通风与瓦斯管理混乱、电气火花和爆破火焰引起,且大多数发生在采掘工作面;局部通风机随意停开、采空区瓦斯、电缆破损短路等是预防特别重大瓦斯爆炸事故的管控重点。     

煤矿瓦斯爆炸危险源评估方法初探

按照系统理论的观点，基于事故致因理论，对煤矿瓦斯爆炸危险因素进行分析，建立了瓦斯爆炸的人－机－环境系统危险源评估模型，并介绍相关参数和选取方法，对瓦斯爆炸危险源进行评估。     

基于蒙特卡罗法的煤矿工人不安全行为风险评估

为预防顶板、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、水害4类煤矿事故,首先通过2-4 Model分析100起煤矿事故不安全动作,构建基于蒙特卡罗法的煤矿工人不安全行为风险评估模型;然后研究4类事故的行为风险后果值及每类事故中不安全动作对行为风险的影响程度;最后提出煤矿事故行为风险预防措施。研究结果表明:瓦斯爆炸事故行为风险最大,其次是煤与瓦斯突出事故和水害事故行为风险,顶板事故行为风险最小;未能有效探放水、未按规定施工生产、违规指挥生产这3种不安全动作对煤矿事故行为风险影响较大。     

基于FLACS的海上钻探平台井喷爆炸事故后果模拟分析*

为研究海上钻探平台井喷燃爆事故后果,运用FLACS软件对某深海钻探平台井喷爆炸事故进行模拟,研究在不同事故场景下气云爆炸发展过程及平台荷载分布规律,讨论井喷速率、风向、点火位置等对爆炸超压的影响。研究结果表明:随泄漏速率增加,爆炸强度和爆炸范围均增大,爆炸严重程度不仅与井喷速率密切相关,同时也受平台结构影响;点火位置会对爆炸超压产生影响,在可燃气体与空气混合气体比例为化学理论当量比处点燃气体,生活区承受的爆炸超压最大;在设施及建构筑物分布较为密集、拥塞度较高的地方产生的爆炸超压更大。研究结果可为可为平台的阻隔防爆性能设计与应急响应提供指导。     

回采工作面瓦斯爆炸风门冲击载荷研究

为研究瓦斯爆炸后瓦斯积聚体积对风门冲击载荷的影响,结合羊场湾矿井Ⅱ020612回采工作面风门实际情况,运用Flu-ent软件对上隅角瓦斯积聚体积为5,35,65,95,125,155,185 m3条件下的风门冲击载荷进行研究.结果表明:风门冲击载荷随时间变化出现2次峰值,第1次峰值为风门冲击载荷最大值;若风门间距离较近...     

瓦斯积聚量及爆炸距离对风机和防爆门的影响研究*

为揭示瓦斯积聚量及瓦斯爆炸距离对风机和防爆门的影响机制,利用Fluent模拟软件,结合宁煤集团羊场湾矿的实际情况,在构建三维数学物理模型的基础上,开展不同瓦斯积聚量（56.52,113.04,169.56,226.08 m3）和不同爆炸距离（20,30,50,70 m）条件下的模拟研究。研究结果表明:风机和防爆门处超压峰值随瓦斯积聚量增加而增加,均呈线性关系,瓦斯积聚量为56.52 m3时风机处超压峰值为0.260 MPa,小于风机破坏荷载0.306 MPa;考虑安全系数前提下,当瓦斯积聚量超过56.52 m3时防爆门应开启保护风机;在确定瓦斯积聚量为56.52 m3基础上,分析不同爆炸距离对风机和防爆门影响,由模拟结果可知,风机和防爆门处超压峰值随爆炸距离增加而降低,均呈幂函数关系。研究成果可为瓦斯爆炸对风机和防爆门的影响研究提供指导。     

基于蒙特卡洛模拟的多米诺事故风险量化管理*

为降低危化品相关的化工事故造成的人员伤亡和财产损失,以化工多米诺事故为研究对象,探讨由初始事故引发1个或多个次生事故的连锁反应机理与风险评估方法。提出应用蒙特卡洛模拟对多米诺事故风险进行动态量化的方法,梳理化工多米诺事故风险的识别、分析、评定、处理全周期管理流程,并以1个天然气压气站为案例,验证基于蒙卡模拟的化工多米诺事故风险量化方法的有效性。结果表明:该方法可以更准确地对化工多米诺事故风险进行定量评估。多米诺事故风险全周期管理流程的梳理能够有效指导化工企业开展安全管理、事故预防等工作。     

基于UHBs的输气管道高后果区泄漏燃爆事故分析

为探究输气管道高后果区中人的不安全行为（Unsafe Human Behaviors,UHBs）对输气管道泄漏燃爆事故发生的影响,结合模糊Bow-tie模型和贝叶斯网络对输气管道泄漏燃爆事故进行分析。构建基于T-S模糊故障树的输气管道泄漏燃爆模糊Bow-tie模型,并转化为贝叶斯网络;从人的不安全行为发生的可能性出发,将不同等级高后果区划分为不同等级人口敏感区;利用专家经验评判法得到不同等级人口敏感区基本事件的先验概率和中间事件的条件概率表;运用贝叶斯网络双向推理算法求解模糊Bow-tie模型。结果表明:随着地区人口敏感等级的提高,输气管道泄漏燃爆事故发生的概率随之增大,发现导致输气管道失效泄漏事故发生的最主要原因为施工破坏,失效原因与EGIG分析的结果基本相符,验证该方法在高后果区输气管道泄漏燃爆事故分析上的可行性,可为输气管道高后果区的安全管理提供决策依据。     

质子交换膜燃料电池电站多米诺事故概率和风险研究

为探究氢能电站火灾爆炸事故发展规律,采用多米诺效应对电站进行事故概率和风险研究,建立氢能电站多米诺效应定量风险分析模型。基于设备受损概率模型与多米诺理论基础,提出氢能电站多米诺效应概率计算方法,并将方法运用到实际案例,结合SAFETI软件对具体多米诺事故场景进行定量计算。研究结果表明：氢能电站易发生多米诺事故,考虑一级多米诺效应后人员潜在死亡概率增加56%。研究结果可为制定氢能电站安全防控措施以及降低火灾爆炸事故对人员和设备的危害提供依据。     

熔融硝盐高温分解爆炸事故后果严重度评价

为评价热处理用硝盐槽熔融硝盐高温分解爆炸事故机理和后果严重度,结合某企业铝合金件硝盐固溶热处理工艺进行研究。 利用压缩气体容器爆炸能量计算模型、超压准则和TNT当量法估算热处理用硝盐槽内熔融硝盐高温分解爆炸事故后果,得出35 000 kg熔融硝盐在高温分解转化率为50%时爆炸的TNT当量为1 257.6 kg,爆炸会造成半径53.97 m范围内的人员轻伤,该结果和利用政府推荐的危险指数法得出的外部防护距离为50 m较为接近。 以上分析计算表明:超温爆炸过程中,熔融硝盐在硝盐槽中超温分解快速产生大量气体,在硝盐槽上盖及上部硝盐的阻挡下不能及时排出,致使硝盐槽内气体压力瞬间升高,形成类似于压力容器的空间,发生物理爆炸并引发高温硝盐喷溅。     

障碍物压力反射特性对瓦斯爆炸传播影响的数值模拟研究*

为了研究不同形状障碍物对瓦斯爆炸传播的影响机理,对直径0.2 m、长6.5 m的密闭直管道内的瓦斯爆炸过程进行数值模拟。研究结果表明:在该实验条件下,对于火焰通过整个管道的时间,方形障碍物时间最长,球形障碍物与无障碍物时间接近,且用时最短;无障碍物时,在反射压力波作用下火焰传播速度存在明显的波动特性;有障碍物时,障碍物的诱导作用要大于反射压力波的作用,火焰传播的这种波动特性得到抑制,提升了火焰前锋向未燃区域传播的能力;压力波的波动频率与气流震荡、压力波反射叠加有关,波幅则主要与正向压力波和反射压力波的叠加效果有关。研究结果为煤矿瓦斯爆炸事故防治及隔抑爆技术应用提供技术支撑。     

矿山重大危险源评价及瓦斯爆炸事故伤害模型建立的若干研究

基于危险源评价的基本原理 ,结合系统论的观点与矿山重大危险源的实际 ,确立了矿山重大危险源伤害模型的合理假设和简化 ,并在此基础上 ,首次提出了从危险源系统事故的伤害模型来研究矿山矿井瓦斯爆炸事故的严重度方法 ;并结合矿井瓦斯爆炸事故的实际 ,建立了瓦斯爆炸事故冲击波的伤害模型。使得目前人们通常认为无法对矿井瓦斯爆炸事故严重度研究进行建模成为可能 ,这无疑是对矿山重大危险源评价工作和瓦斯爆炸事故研究的一次重大创新和完善     

高海拔矿井掘进巷道瓦斯爆炸火焰传播规律数值模拟*

为研究高海拔矿井瓦斯爆炸火焰传播规律,运用数值模拟方法,建立矿井掘进巷道瓦斯气体爆炸数学及物理模型,并对海拔高度为0,1 000,2 000,3 000,4 000 m时的爆炸火焰传播速度、温度和冲击波压力进行研究。结果表明:瓦斯浓度和聚集体积量一定的掘进巷道发生瓦斯爆炸时,随着海拔高度的升高,火焰传播速度增大,且海拔每升高1 000 m,瓦斯气体聚集区和非聚集区的平均火焰传播速度分别增大4.7%和1.9%,掘进巷道内同一位置受到的瓦斯爆炸火焰最高冲击波压力随着海拔高度增加而显著降低,且呈二次函数关系,达到最大冲击波压力和最高火焰温度的时间缩短,最高爆炸火焰温度受海拔高度的影响较小。