矿山重大危险源辨识评价若干问题的研究与探讨

　　我国矿山企业安全状况十分严峻，重大恶性事故时有发生，每年发生一次死亡3人以上的重大事故约500起，占我国工矿企业事故总数的70％以上。特别是煤矿企业，事故尤其突出。百万吨死亡率是美国的100倍以上，是除中国以外世界其它采煤国家死亡人员总数的5倍。重大恶性事故的频繁发生，不仅造成了人民生命和国家财产的巨大损失，而且还产生了恶劣的社会和政治影响。
　　建国以来，党和政府十分重视矿山企业的安全生产，先后颁布了各类法律、规程、条例指导矿山企业的安全生产，投入大量资金为矿山企业增添高质量的现代化设备，对各种主要灾害的预防开展专题攻关研究。这些措施为有效地改善矿山企业的安全状态起到了积极的作用。相比而言，对矿山重大危险源的辨识、评价技术研究不够，致使目前在矿山生产过程中难于准确地掌握生产系统的实际潜在陷患并采取有针对性的预防措施。这也是目前我国矿山安全水平难于上台阶的主要原因之一。

　　因而，研究矿山重大危险源辨识评价原理，开发矿山重大危险源辨识评价方法，为国家提供对矿山企业安全生产的宏观监控手段，为矿山企业提供安全管理的理论和方法，具有重大的经济、社会和政治意义。
　　为此，国家科委在“九五”科技攻关期间把“矿山重大危险源辨识评价技术”列为“九五”攻关课题“重大工业火灾、爆炸、毒物泄漏事故预防技术”的第二个专题进行攻关研究。通过该专题的研究，初步建立了矿山重大危险源辨识评价原理和总体模型框架，并在瓦斯爆炸、火灾和顶板事故三方面提出了事故易发性及后果严重度的具体评价技术。
　　下面，本文总结“九五”攻关专题“矿山重大危险源辨识评价技术”的研究成果，对矿山重大危险源辨识评价过程中的若干问题进行研究与探讨。

　　1矿山重大危险源定义与特性

　　（1）重大危险源的概念
　　危险源（Hazard－asourceofdanger）是可能导致人员伤亡或财产损失事故的、潜在的不安全因素。
　　重大危险源（MajorHazard）的概念源自重大工业事故（MajorAccident），是指可能导致重大事故的危险源。
　　1993年国际劳工组织（ILO）在《预防重大工业事故公约》中，定义重大事故为“在重大危险设施内的一项生产活动中突然发生的、涉及一种或多种危险物质的严重泄漏、火灾、爆炸等导致职工、公众或环境急性或慢性严重危害的意外事故”。
　　根据重大危险源的定义，重大危险源由两个因素构成：一是危险物质本身固有的属性，二是该物质在现场的存贮量。目前国际上根据危险物质及其限量来确定重大危险源。
　　一些欧洲国家较早地提出了重大危险源控制问题。英国卫生安全局（HSE）建立了重大危险源咨询委员会，进行重大危险源控制和立法方面的咨询。欧共体于1982年颁布了《关于工业活动中重大危险源的指令》，要求各加盟国、行政监督部门和企业等承担在重大事故控制方面的责任和义务。1988年国际劳工组织颁发了《重大事故控制指南》，指导各国的重大危险源控制工作。

　　（2）矿山重大危险源的定义与特性
　　根据上述重大危险源概念的由来及基本思想，那么，矿山重大危险源是指导致矿山重大事故的危险源。这里的矿山重大事故是指造成重大人员伤亡和（或）矿井停产或部分区域停产的事故。
　　矿并重大事故后果一般局限于矿井内部。在矿山重大事故中，导致人员和财产重大损失的根源，有系统内危险物质，如瓦斯、自燃的煤、爆炸性的煤尘，也有系统外的自然界的失控的能量和物质，如顶板事故中具有很大势能的岩石、突水事故中有很大压力的地下水或地表水、瓦斯突出事故中在地应力与瓦斯压力作用下突出的煤、瓦斯及岩石。相比之下，系统外的自然界的失控的能量和物质对矿山重大事故的影响比系统内的危险物质更加重要一些。
　　由于矿山重大事故以上的特点，矿山重大危险源的概念在其内涵及外延上和其它工业领域的重大危险源有着很大的不同。首先，矿山重大危险源不能从物质上找出一个明确的限量，例如对于矿井瓦斯爆炸事故，我们无法根据矿井中瓦斯的某一量值指标来确定瓦斯爆炸的后果；对于矿井火灾事故，我们不能找出某一可燃物的量来确定火灾事故的后果；等等。其次，矿山重大危险源不象上述一般重大危险源那样在物质种类上繁多，它导致矿井重大事故的物质是明确，种类是有限的，例如瓦斯爆炸的瓦斯，自然发火的煤。
　　因此，我们必须从另外一种角度来定义矿山重大危险源。事故经验表明，矿井瓦斯爆炸事故、火灾事故、顶板事故、突水事故、煤尘爆炸事故，煤与瓦斯突出事故都会产生严重的事故后果，即矿山重大事故。因而，矿山重大危险源可定义为，可能发生上述重大事故的即为矿山重大危险源。如，只要存在瓦斯涌出的矿井，就可确定为矿井瓦斯爆炸事故重大危险源；可能发生火灾事故的矿井可确定为矿井火灾事故重大危险源；可能发生顶板事故的矿井可确定为矿井顶板事故重大危险源；等等。其它以此类推。
　　根据以上定义，矿山重大危险源有以下几种：矿井瓦斯爆炸事故重大危险源，矿井火灾事故重大危险源，矿井顶板事故重大危险源，矿井突水事故重大危险源，矿井煤尘爆炸事故重大危险源，矿井煤与瓦斯突出事故重大危险源。

　　2矿山重大危险源评价单元的划分

　　（l）矿山重大危险源评价单元划分原则
　　在风险评价（安全评价或危险评价）具体实施过程中，往往将评价对象按照某种原则进行分解，独立进行评价后再集中，会使得评价具有可操作性或更容易操作，这种对评价对象的分解，叫做评价单元划分。
　　评价单元划分的目的，是为了把一个复杂的系统划分为数个相对比较独立，便于系统危险性评价操作、灾害控制、安全管理的子系统。
　　如果把一个具体的矿井视为一系统，那么在这一系统中，有一些在空间上比较独立的子系统，例如采矿工作面、掘进工作面等，这些子系统不但在空间具有相对的独立性，而且在事故致因因素上也具有一定的独立、完整性。因此在实施矿山重大危险源评价时，可将这些子系统划分成评价单元，从而有益于评价的操作。
　　因此，矿山重大危险源评价单元划分应遵循如下原则：
　　①评价单元首先在空间、生产工艺上具有相对的独立性；
　　②评价单元所包含的子系统在事故致因因素上具有一定的独立、完整性，并能保证单元内大多数评价指标有一个稳定的取值范围；
　　③评价单元之间事故影响要尽可能保持最小，以利危险评价和灾害控制。

　　（2）矿山重大危险源评价单元划分方法
　　基于上述矿山重大危险源评价单元划分原则，对于具体的矿井，以瓦斯爆炸事故、火灾事故、顶板事故的危险评价为例，评价单元划分如下：

　　①瓦斯爆炸事故评价单元的划分
　　瓦斯爆炸事故的爆源点一般都在采掘工作面或与采掘工作面紧连的巷道中。因此，以各采掘工作面作为瓦斯爆炸事故危险性评价的评价单元。

　　②火灾事故评价单元的划分
　　矿井火灾发生地点和起火原因是多种多样的，起火地点可以是井下任何有可燃物和助燃物存在的地方，如井口、井底车场、各种峒室、大巷、运输巷、工作面、采空区等等。火源可以是自燃发火、机电火源、摩擦火源、放炮火源及其它明火火源等。由于火灾地点和火源种类的多样性和不确定性，可以把整个矿井作为一个评价单元，矿井单元以下不再划分子单元。

　　③顶板事故评价单元的划分
　　顶板事故绝大多数都发生在采掘工作面，所以把矿井的各独立的采煤（矿）工作面和掘进工作面作为顶板事故的评价单元。

　　3危险等级的划分
　　通过危险评价，得到能够反映评价对象发生事故危险性大小的一个相对数值，为了明确地表征这种危险程度，需要确定一个危险程度分级方法和分级标准，把评价结果变成危险等级，这样我们才能明确区分评价结果多大时是相对安全的，多大时是比较危险的。而且根据矿山重大危险源分级管理和监控的需要，必须按矿山重大危险源危险性的大小分成不同的危险级别，以利于不同层次的管理部门分别进行重点管理。
　　根据层次分析的结果，系统危险性分5级较好。那么，矿山重大危险源的危险等级按五级可划分为1-安全级、2-较安全级、3-一般级、4-较危险级、5-危险级。分级方法和标准要结合评价方法和危险源分级管理的实际需要来确定，要尽量贴近地反映评价对象实际的安全状况或危险程度。

　　4矿山重大危险源危险性与评价单元危险性之间的关系
　　对于一个矿井可能划分若干个评价单元，每个评价单元都有一个评价结果，那么如何根据单元危险性的评价结果来得出整个矿井的危险评价结果呢？。
　　把各个单元的评价分值结果的相加之和或加权平均值来作为矿山重大危险源的危险评价结果是显然不可取的。因为对于一个矿井系统来说，系统内有危险的单元，也有相对安全的单元，而整个矿井系统的危险程度取决于较危险的、特别是最危险的一个或几个单元的危险程度，而较安全的单元对全矿井的危险程度的影响则不大。把评价结果的简单相加或取平均值，掩盖了高危险单元对全矿危险程度的决定性影响，这种方法往往不能反映矿井的真实的危险程度，所以是不可取的。

　　根据以上分析可以想到的另一种方法是以矿井最危险单元的评价结果作为全矿的危险评价结果。这种方法相对合理一些，但也有其片面之处。比如，矿井甲的8个评价单元全部是较危险级的，而矿井乙的4个评价单元只有一个是较危险级，其他单元全部是安全级，这时，用取最危险单元的方法确定全矿的危险等级，则甲乙两个矿井的危险等级是一样的，都是较危险级。而实际上，甲矿井的危险程度应该是大于乙矿井的，甲矿井由于其较危险级的单元较多，有可能使其危险等级提高，而达到危险级，即甲矿井的危险等级可能会大于乙矿井。因此，这种方法也有其片面之处，他无法反映出评价单元（采掘工作面）个数的多少给全矿危险评价带来的影响，反映不出采掘工作面越多、危险程度相应增大的情况。
　　因此，为了根据单元评价结果全面地反映全矿重大危险源的危险性，采用单元综合评定的方法确定矿井危险等级。具体方法如下。

　　首先，在单元评价结果中，只要有一个单元的评价结果划为最危险的等级，即“5-危险级”，那么全矿的危险等级就可确定为“5-危险级”。
　　然后，当在矿井评价单元中没有危险等级为“5-危险级”时，采用下述方法确定矿井危险等级
　　第一步，对单元危险等级进行评分赋值。
　　对“1-安全级”评分为0，理由是把危险等级为“1-安全级”的单元作为相对安全的单元，这个等级的单元的增加，不会增加全矿的危险性，因此赋值0分。
　　对“2-较安全级”评分为1，因为危险等级为“2-较安全级”的单元还是有一定的不安全因素，这个等级的单元的增加，会使整体的危险性增加，以至上升到下一个危险等级“3-一般级”。因此，以1为基准，对“2-较安全级”评分为1。
　　根据调研分析，如果一个矿井的危险级别为“2-较安全级”的单元个数达到8个时，矿井的危险等级可上升到下一个级别“3-一般级”。因此，比照“2-较安全级”的评分，对“3-一般级”评分为8。
　　如果一个矿井的危险级别为“3-一般级”的单元个数达到5个时，矿井的危险等级可上升到下一个级别“4-较危险级”。因此，比照“3-一般级”的评分，对“4-较危险级”评分为40。
　　如果一个矿井的危险级别为“4-较危险级”的单元个数达到3个时，矿井的危险等级可上升到下一个级别“5-危险级”。因此，比照“4-较危险级”的评分，对“5-危险级”评分为120。
　　综上，评价单元的每个危险等级的评分如下：
　　危险等级1-安全级2-较安全级3-一般级4-较危险级5-危险级
　　等级评分01840120
　　
　　第二步，得出全矿的总的危险评价分值。设矿井总的危险评价分值为P，那么可通过下式可求得P。
　　P＝120n5十40n4十8n3十n2
　　式中n5，n4，n3，n2分别为矿井的危险等级为“5-危险级”、“4-较危险级”、“3-一般级”、“2-较安全级”的评价单元的个数。
　　最后，由全矿的总的危险评价分值和全矿的危险等级划分标准，得出全矿的危险等级。根据以上分析，全矿的危险等级划分标准为：
　　全矿危险评价
　　分值P的取值P=00<P<88≤P<4040≤P<120120≤P
　　全矿危险等级1-安全级2-较安全级3-一般级4-较危险级5-危险级
　　
　　由以上评价单元的危险等级赋分和全矿的危险等级划分可以看出，这里的单元综合评定法首先涵盖了取矿井最危险单元的危险等级作为全矿的危险等级的方法，且以其为主，其次考虑了各评价单元的危险等级及评价单元个数，而以其为辅。从而得出了相对合理的矿山重大危险源危险等级的划分结果。
　　5．矿山重大危险源不同类型灾害的危险性的关系问题
　　由矿山重大危险源的基本概念和分类得知，一个矿井可能会同时存在瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、火灾、透水、顶板事故等多种类型的灾害的危险性。对于不同类型灾害的危险性与矿井总体危险性的关系，一般可以想到有两种处理方法。一是把矿井各种类型灾害危险性的评价结果进行比较，取评价结果中危险程度最高的作为矿山重大危险源的总评价结果；另一种处理方法是将矿井各种类型灾害危险性评价结果值相加，得出矿山重大危险源的总评价结果。然而这两种方法都不太合理。
　　由安全工程学的一般原理得知，某一具体灾害事故的危险性可由下式表达：
　　R＝L·C
　　式中R一事故的危险性；
　　L一事故发生的概率或可能性：
　　C一事故的实际后果或可能后果。
　　在上式中，如果能依据L的准确概率值和C的实际后果值，计算出R的危险性值，那么不同灾害事故的危险性是可比的。但实际上得出L的准确概率值、C的实际后果值一般是很难做到的。那么，对于相对赋值的指标合成得到的L的可能性值和C的可能后果值，只能用于同一种评价方法下的不同评价对象的比较，而用不同的评价方法得出的评价结果，由于评价指标不同，因而是没有可比性的。
　　因此，将矿井各种类型灾害危险性评价结果值相加是没有太大意义的。矿井各种类型灾害的危险性评价指标的赋值都是相对的，故使得各种类型灾害的危险性评价结果也是相对的。也就是说，不同矿井的瓦斯爆炸事故危险性的大小是可以比较的，而不同矿井或同一矿井的瓦斯爆炸事故危险性、火灾事故危险性、顶板事故危险性等不同类型灾害的危险性的评价结果之间是没有可比性的，因为它们的评价方法和（或）评价指标是不同的。
　　其次，对于矿井瓦斯爆炸、矿井火灾、矿井顶板事故等重大危险源，本身在灾害控制的原理与措施上就有着根本的不同。目前矿井各种类型灾害的控制也是分门别类地进行的。而以不同类型灾害中危险程度最高的作为矿山重大危险源的总评价结果或将矿井各种类型灾害危险性评价结果值相加起来，都是违背上述灾害控制的基本原理的。
　　综上所述，将不同类型灾害的危险性评价结果合成起来，不但在技术上难以实现，而且在实际应用中也没有意义。因此，对于矿山重大危险源不同类型灾害的危险性，应该分别进行研究，分别进行评价，不同类型灾害的危险性评价结果分别用于各自类型灾害的预防与控制。