- 礦山事故隱患識別與防控
- 唐敏康 丁元春 黃磊編著
- 12623字
- 2020-05-29 20:10:50
二、重大危險源辨識依據及辨識
(一)重大危險源辨識依據
根據《危險化學品重大危險源辨識》(GB 18218—2009),為加強管理、統一標準、規范運行,國家安全生產監督管理局、國家煤礦安全監察局提出了《關于開展重大危險源監督管理工作的指導意見》(國家安監管協調字[2004]56號)。依據該指導意見,重大危險源增申報登記的范圍為:
(1)儲罐區(儲罐)。
(2)庫區(庫)。
(3)生產場所。
(4)壓力管道。
(5)鍋爐。
(6)壓力容器。
(7)煤礦(井工開采)。
(8)金屬非金屬地下礦山。
(9)尾礦庫。
(二)礦山重大危險源辨識
重大危險源分為生產場所重大危險源和儲存區重大危險源兩種。生產場所是指危險物質的生產、加工機使用等的場所。包括生產、加工及使用等過程中的中間儲罐存放區及半成品、成品的周轉庫房。儲存區是專門用于儲存危險物質的儲罐或倉庫組成的相對獨立的區域。
1.儲罐區(儲罐)
儲罐區(儲罐)重大危險源是指存儲表2-1中所列類別的危險物品,且存儲量達到或超過其臨界的儲罐區或單個儲罐。
表2-1 儲罐區(儲罐)臨界量表

①毒性物質分級見表2-2。
表2-2 毒性物質分級(GB 15258—2009《化學品安全標簽編寫規定》)

儲存量超過其臨界量包括以下兩種情況:
(1)儲罐區(儲罐)內有一種危險物品的儲存量到達或超過其對應的臨界量。
(2)儲罐區內儲存多種危險物品且每一種物品的儲存量均未達到或超過其對應臨界量,但滿足式(2-1):
(2-1)
式中 q1,q2,…,qn——每一種危險物品的實際儲存量;
Q1,Q2,…,Qn——對應危險物品的臨界量。
2.庫區(庫)
庫區(庫)重點危險源是指儲存表2-3中所列類別的危險物品,且儲存量達到或超過其臨界量的庫區或單個庫房。
表2-3 庫區(庫)臨界量表

儲存量超過其臨界量包括以下兩種情況:
①起爆器材的藥量,應按其產品中各類裝填藥的總量計算。
(1)庫區(庫)內有一種危險物品的儲存量到達或超過其對應的臨界量。
(2)庫區(庫)內儲存多種危險物品且每一種物品的儲存量均未達到或超過其對應臨界量,但滿足式(2-2):
(2-2)
式中 q1,q2,…,qn——每一種危險物品的實際儲存量;
Q1,Q2,…,Qn——對應危險物品的臨界量。
3.生產場所
生產場所重大危險源是指生產、使用表2-4中所列類別的危險物質量達到或超過臨界量的設施或場所。
表2-4 生產場所臨界量表

①起爆器材的藥量,應按其產品中各類裝填藥的總量計算。
包括以下兩種情況:
(1)單元內現有的任一種危險物品的量到達或超過其對應的臨界量。
(2)單元內有多種危險物品且每一種物品的儲存量均未達到或超過其對應臨界量,但滿足式(2-3):
(2-3)
式中 q1,q2,…,qn——每一種危險物品的實際儲存量;
Q1,Q2,…,Qn——對應危險物品的臨界量。
4.壓力管道重大危險源辨識
(1)壓力管道重大危險源的定義 輸送易燃、易爆或有毒介質,且管道公稱直徑、最高工作溫度(或設計溫度)和最高工作壓力(或設計壓力)超過臨界值的單元。
(2)壓力管道重大危險源特征
①壓力管道重大危險源的安全狀況不僅關系到企業的安全生產和經濟效益,更重要的是關系到管道周圍居民區、商業區以及工業、交通等設施的安全,關系到管道周圍人民群眾生命財產的安全。
②壓力管道主要的事故類型有超壓破裂事故、外力作用破裂事故、疲勞斷裂事故、腐蝕泄漏事故、蠕變失效事故等,其中最嚴重的事故形式是超壓破裂和外力作用破裂事故。
③壓力管道的事故后果,主要由管道的直徑、溫度、壓力、介質特性等情況來決定。
(3)壓力管道分類 壓力管道是指利用一定的壓力,用于輸送氣體或者液體的管狀設備,其范圍規定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa(表壓)的氣體、液化氣體、蒸汽介質或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體介質,且公稱直徑大于25mm的管道。
壓力管道按其用途可分為工業管道、公用管道和長輸管道等三種類型,三種類型的壓力管道定義如下:
①工業管道是指企業、事業單位所屬的用于輸送工藝介質的工藝管道、公用工程管道及其他輔助管道。
②公用管道是指城市或鄉鎮范圍內的用于公用事業或民用的燃氣管道和熱力管道。
③長輸管道是指產地、儲存庫、使用單位間的用于輸送商品介質的管道。
以下4種情況的管道不屬于壓力管道:
①設備本體所屬管道。
②軍事裝備、交通工具上和核裝置中的管道。
③輸送無毒、不可燃、無腐蝕性氣體,其管道公稱直徑小于150mm且其最高工作壓力小于1.6MPa的管道。
④入戶(居民樓、庭院)前的最后一道閥門之后的生活用燃氣管道及熱力點(不含熱力點)之后的熱力管道。
(4)壓力管道重大危險源辨識指標 符合下列條件之一的壓力管道,即為壓力管道重大危險源。
①長輸管道中,符合以下條件之一的:
a.輸送有毒、可燃、易爆氣體介質,設計壓力>1.6MPa的管道。
b.輸送有毒、可燃、易爆液體介質,輸送距離>200km且管道公稱直徑≥300mm的管道。
②公用管道中,輸送壓力(表壓)高于0.1MPa的燃氣管道(包括GB 50028《城鎮燃氣設計規范》中高壓、次高壓和部分中壓管道),且該管道公稱直徑≥200mm。
③工業管道中,符合下列條件之一的:
a.輸送GB 5044《職業性接觸毒物危害程度分級》中,毒性程度為極度、高度危害介質,且公稱直徑≥100mm的管道。
b.輸送GB 50160《石油化工企業設計防火規范》及GBJ16《建筑設計防火規范》中規定的火災危險性為甲、乙類可燃氣體或甲類可燃液體介質,且公稱直徑≥100mm、設計壓力≥4.0MPa的管道。
c.輸送其他可燃流體介質、有毒流體介質,且公稱直徑≥100mm、設計壓力≥4.0MPa且設計溫度≥400℃的管道。
5.鍋爐重大危險源辨識
根據國際勞工組織174號《預防重大工業事故公約》,為了預防重大事故,盡量減少發生重大事故的風險和盡量減輕重大事故影響,對于鍋爐等承壓設備,在一定條件下可以列為“重大危險源”。鍋爐可分為蒸汽鍋爐和熱水鍋爐。
(1)蒸汽鍋爐重大危險源的定義 對于蒸汽鍋爐,以《重大危險源申報登記與管理》對鍋爐申報時給定的條件作為重大危險源辨識指標:額定蒸氣壓力大于等于2.5MPa,且額定蒸發量大于等于10t/h。
(2)蒸汽鍋爐重大危險源辨識 該類鍋爐中,以裝鍋筒的自然循環蒸汽鍋爐居多。其升壓、受壓過程與日常生活中使用的壓力鍋相似,即介質壓力不是來源于加壓機械(水泵),而是來源于熱力過程,其受壓與受熱不可分割地聯系在一起。鍋爐生火前,通常在鍋筒中加入大約半鍋筒水,水面上的鍋內空間充滿濕空氣,其壓力為大氣壓力。鍋爐生火受熱到一定程度時,會在大氣壓力下沸騰產汽,此時水和蒸汽的溫度均為100℃。如果鍋筒是敞口的,則鍋內產生的蒸汽將全部進入大氣中,鍋內維持大氣壓力,不會升壓。如果水面之上的鍋內空間是完全封閉的,則鍋內產生的蒸汽會全部聚集起來。由于水變成蒸汽時體積大大增加,而鍋內可容納氣體的空間有限,鍋內水面上的蒸汽分壓將急劇升高。與此相應,水的飽和溫度也隨之升高,水在更高的溫度下汽化。隨著燃燒、傳熱和產汽過程繼續進行,壓力和溫度升高的過程也將繼續下去。實際上,鍋爐生火升壓過程介于上述兩種情況之間:鍋內存汽空間接有排氣管,排氣管上有控制閥門。生火升壓時,將閥門開度適當調整,使排氣量小于鍋內產汽量,使鍋內存汽空間的存汽量有控制地增加,則鍋內壓力逐步上升,直至達到所要求的蒸汽壓力。此時,調整鍋爐燃燒狀態及排汽閥門開度,使排氣量等于鍋內產汽量,鍋內的壓力即大體維持不變,鍋爐即進入正常的運行狀態。因此簡單地說,蒸汽鍋爐升壓需要兩個條件:第一,通過燃燒傳熱產生蒸汽;第二,在鍋內積存蒸汽。
(3)熱水鍋爐重大危險源的定義 根據GB 3166—88《熱水鍋爐參數系列》及國家安全生產監督管理總局在重大危險源申報登記試點工作中對鍋爐申報時給定的條件,對熱水鍋爐,其重大危險源的辨識指標可以設定為:額定出口水溫度大于等于120℃,且額定熱功率大于等于14MW。
(4)熱水鍋爐重大危險源辨識 在熱水鍋爐供熱系統內,水通常是強制流動的。在熱水鍋爐生火啟動之前,已經開動水泵使水在包括鍋爐在內的系統中受壓流動,所以熱水鍋爐是先受壓后受熱,屬機械(水泵)加壓。但在鍋爐生火啟動,鍋水受熱后,水的體積膨脹就會導致壓力變化;特別是水受熱汽化且蒸汽不能充分排放時,水的受熱過程同樣是引起壓力升高的主要因素。
6.壓力容器重大危險源辨識
(1)壓力容器重大危險源的定義 盛裝易燃、易爆或有毒介質,且最高工作壓力(或設計壓力)、容器體積乘以最高工作壓力(或設計壓力)均超過臨界值的單元。
(2)壓力容器危險源特征 壓力容器的破壞主要有爆炸和泄漏。壓力容器爆炸按其爆炸的原因和性質可分為以下4種:
①正常壓力下爆炸 正常壓力下爆炸是指容器在工作壓力下發生的爆炸。
爆炸的原因有:因介質腐蝕造成容器壁減薄或設計壁厚過薄;因缺陷造成低應力脆性破壞;發生了疲勞破壞、應力腐蝕破壞或蠕變破壞等。
②超壓爆炸 超壓爆炸是指容器在超過工作壓力(一般超過耐壓試驗的壓力)下發生的爆炸。
爆炸原因主要有:操作失誤,高壓串入低壓;液化氣體儲罐過量充裝或意外受熱等。
③器內化學爆炸 器內化學爆炸是指容器內由于發生不正常的化學反應,使容器內壓力急劇升高導致的容器爆炸,也是一種化學因素引起的超壓爆炸。
爆炸原因主要有:器內化學反應失控;器內混合氣體爆炸;器內發生燃燒反應等。
④二次爆炸 二次爆炸是指容器爆炸以后逸出容器外的氣體與空氣混合達到爆炸極限后發生的空間爆炸,是一種化學爆炸。
(3)爆炸和泄漏造成破壞的主要形式
①震動 在遍及破壞作用的區域內,有一種能使物體震動,使之松散的力量。
②沖擊波 當壓力容器發生爆炸破裂時,高壓氣體大量沖擊,周圍空氣受到沖擊而發生擾動,使其壓力、密度、溫度等發生突躍變化,形成沖擊波。在爆炸中心附近,空氣沖擊波波陣面上的超壓可以達到幾個甚至十幾個大氣壓力,從而造成設備的破壞,甚至人員的傷亡。
③碎片的沖擊 壓力容器爆炸時,殼體可能裂成較高速度的碎片,具有較大的動能,會在100~500m的范圍內造成傷亡。
④火災 當盛裝可燃液化氣體的大型儲罐等壓力容器發生破裂時,容器內液化氣體大量蒸發,并與周圍空氣混合,遇到適當條件常在容器外發生燃燒爆炸,釀成重大火災事故。
⑤毒害 如果壓力容器內是有毒介質,如液氮、液氯、二氧化氮等,爆炸后會造成大面積的毒害區域。
(4)壓力容器分類 壓力容器是指盛裝氣體或者液體,承載一定壓力的密閉設備,其范圍規定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa(表壓),且壓力與容積的乘積(pV)大于或者等于2.5MPa·L的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體的固定式容器和移動式容器;盛裝工程工作壓力大于或者等于0.2MPa(表壓),且壓力與容積的乘積大于或者等于1.0MPa·L的氣體、液化氣體和標準沸點等于或者低于60℃液體的氣瓶、氧艙等。
《壓力容器安全技術監察規程》根據容器壓力的高低、介質的危害程度及在使用中的重要性,將壓力容器分為三類。
①三類容器 符合下列情況之一為三類容器:
a.高壓容器。
b.中壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危險介質)。
c.中壓儲存容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質,且設計壓力與容積之積pV≥10MPa·m3)。
d.中壓反應容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質,且pV≥0.5MPa·m3)。
e.低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質,且pV≥0.2MPa·m3)。
f.高壓、中壓管殼式余熱鍋爐。
g.中壓搪玻璃壓力容器。
h.使用強度級別較高(指相應標準中抗拉強度規定值下限≥540MPa)的材料制造的壓力容器。
i.移動式壓力容器,包括鐵路罐車(介質為液化氣體、低溫液體)、罐式汽車[液化氣體運輸(半掛)車、低溫液體運輸(半掛)車或永久氣體運輸(半掛)車]和罐式集裝箱(介質為液化氣體、低溫液體)等。
j.球形儲罐(容積V≥50m3)。
k.低溫液體儲存容器(V≥5m3)。
②二類容器 符合下列情況之一且不在第①項之內者為二類容器:
a.中壓容器。
b.低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質)。
c.低壓反應容器和低壓儲存容器(僅限易燃介質或毒性程度為中度危害介質)。
d.低壓管殼式余熱鍋爐。
e.低壓搪玻璃壓力容器。
③一類容器 低壓容器且不在第①、第②項之內者。
(5)壓力容器重大危險源辨識指標 符合以下兩個條件之一的為壓力容器重大危險源:
①介質毒性程度為極度、高度或中度危害的三類壓力容器。
②易燃介質,最高工作壓力大于等于0.1MPa,且pV(壓力×體積)大于等于100MPa·m3的壓力容器(群)。
7.煤礦(井工開采)重大危險源辨識
煤炭采掘業是高風險行業,煤礦井下屬于可能發生重大群死群傷事故的生產場所,在煤炭開采過程中有發生瓦斯煤塵爆炸、透水、火災、冒頂與坍塌等重大事故的風險。
(1)煤礦(井工開采)重大危險源的定義 煤礦重大危險源是指可能發生瓦斯爆炸、火災、透水等群死群傷重大事故、且符合規定條件的礦井。
(2)煤礦重大危險源特征
①煤礦重大事故波及范圍一般局限于礦井內部,對地面的人員、建筑物、環境等一般不會造成危害。
②煤礦重大事故的類別主要有瓦斯(煤塵)爆炸、煤(巖)與瓦斯突出、透水、火災、大面積坍塌冒頂、有毒有害氣體中毒和窒息、爆破事故、墜罐和跑車事故、巖爆(也稱沖擊地壓)事故等。
③幾乎所有煤礦都有可能發生瓦斯煤塵爆炸、火災、透水等重大事故。不同的是,事故發生概率會因煤礦地質條件、開采工藝、技術裝備、安全管理水平、各崗位人員素質等不同而有較大差別。
④煤礦井下一旦發生重大事故,后果往往極其慘重。由于煤礦井下空間的限制,一旦發生爆炸、火災、透水、煤與瓦斯突出等重大事故,能量的破壞力很大,導致人員傷亡的因素和方式也更為復雜和多樣,更加不利的因素是井下人員的救援和逃生比地面要困難得多,特別是發生瓦斯煤塵爆炸事故時,井下所有當班人員可能無一人能幸免于難。
⑤煤礦井下的火災、爆炸事故后果,不像危險化學品生產儲存裝置發生火災、爆炸事故,可以用可能參與事故的危險物質的量來估算。例如,煤礦瓦斯爆炸事故中參與爆炸的物質主要為甲烷(CH4),其次為煤塵(有時煤塵對爆炸能量的貢獻遠大于甲烷),還有其他可燃氣體(如CO、SO2、其他烷烴等)和爆炸性粉塵。除此之外,由于井下在發生爆炸事故后通風系統會遭到破壞,井下相當于封閉的空間,爆炸過程中產生的可燃氣體和爆炸性粉塵可能會參與到下一次爆炸中。所有以上提到的參與爆炸的物質的量,都是無法在事前和事后計算的。
⑥在煤礦重大事故中,導致人員和財產損失的能量較一般地面事故要復雜得多,既有井下采掘系統內危險物質與能量,如瓦斯、自燃的煤、爆炸性的煤塵、生產工具中的可燃物;也有系統外失控的能量和物質,如大面積冒頂事故中具有很大勢能的巖石、透水事故中有很大壓力的地下水或地表水、瓦斯突出事故中在地應力與瓦斯壓力作用下突出的煤、瓦斯及巖石等。
⑦煤礦井下的危險物質和能量在很多情況下是逐漸地積聚或疊加的。比如在通風不良的情況下,瓦斯濃度可以由0積聚到爆炸下限5%,甚至到燃燒濃度16%以上。再如老空區、廢舊巷道的積水,回采工作面的礦山壓力的逐步增大等。在煤礦生產過程中,如果不能及時、準確地把握危險物質和能量的變化情況,有效地控制危險物質和能量的增加,則事故發生的可能性將大大增加。
⑧根據以上分析,由于煤礦井下的危險物質和能量復雜多變而且無法計算,因此,煤礦重大危險源的辨識不宜采用危險物質或能量的臨界量的判定方法。例如,辨識一個煤礦是否可能發生重大瓦斯爆炸事故,不能根據煤礦井下瓦斯的某一臨界量指標判定;再如,對煤礦火災事故,不能以井下某一種可燃物的量來確定火災事故的后果;對煤礦水災事故,不能以可進入井下的水量或水壓來確定水災事故的后果等。
⑨煤礦開采條件的動態變化,增加了事故發生的可能性。煤礦開采與其他一般的工業生產不同,隨著工作面的推進、采區的接替、水平的延深,不僅井下工作地點發生變化,而且地質條件、通風狀況、工作環境等都可能發生變化。這些變化給生產帶來了許多未知的不利因素,導致許多事故是在出乎意料的情況下發生的。
(3)煤礦重大危險源辨識指標 根據煤礦重大危險源的特性,研究確定煤礦重大危險源的辨識標準是進行煤礦重大危險源辨識、評估和分級管理的前提。確定煤礦重大危險源的辨識標準,重點考慮的是煤礦可能發生的重大事故類別和發生事故的可能性大小。
煤礦可能發生的重大事故類別主要有:
①瓦斯(煤塵)爆炸事故。
②煤(巖)與瓦斯突出事故。
③火災事故。
④透水事故。
⑤冒頂與坍塌事故。
⑥沖擊地壓事故。
⑦墜罐與跑車事故。
⑧爆破事故。
⑨中毒和窒息事故。
⑩其他事故。
煤礦重大危險源的辨識指標應該從導致上述重大事故的危險性指標中選取。辨識指標應該選取固有危險性指標,應能明確表征煤礦開采條件的好壞,突出重點,具有代表性。考慮在進行重大危險源辨識時,企業數量多,范圍廣,工作量大,因此要求指標的選取應具普遍性,數據容易獲取,不需額外的測量、鑒定或現場調研工作。
根據以上原則,對于符合下列條件之一的礦井,分別進行煤礦重大危險源的辨識:
①高瓦斯礦井 只要是瓦斯礦井就有發生瓦斯爆炸事故的危險,而幾乎所有煤礦都有瓦斯的涌出,都屬于瓦斯礦井,只不過發生瓦斯事故的可能性有所不同。影響煤礦瓦斯爆炸固有危險性的最關鍵因素是煤層瓦斯含量和礦井瓦斯涌出量。其他條件相同的情況下,高瓦斯礦井發生瓦斯爆炸的危險性大于低瓦斯礦井。因此,礦井瓦斯涌出量或礦井瓦斯等級應該作為煤礦重大危險源的辨識指標之一。
②煤與瓦斯突出礦井 煤與瓦斯突出事故不但直接造成煤礦的重大人員傷亡和財產損失,而且由于瓦斯的異常突出,很可能進一步導致瓦斯爆炸事故。因此,是否為突出礦井應該作為煤礦重大危險源的辨識指標之一。
③有煤塵爆炸危險或煤層自燃發火期小于6個月的礦井 由于煤礦井下可燃物的大量存在,每一個礦井都有發生火災事故的危險。但如果礦井開采的煤層是容易自燃的煤層,則發生火災的可能性將大大增加。煤層的自燃傾向性是衡量煤層自然發火危險程度的主要標志之一。煤層的自燃傾向性可分為容易自燃、自燃、不易自燃三類。但是僅以煤的自燃傾向性判斷礦井的自燃發火危險程度是不完備的,礦井的自燃發火危險性還與地質因素和開采技術因素密切相關,各種因素共同作用影響著礦井的自燃發火危險程度。因此,把礦井的自燃發火危險程度作為煤礦重大危險源的辨識指標之一。
④水文地質條件復雜的礦井 礦井的水災事故包括井下的突水事故和地面的洪水淹井事故。洪水淹井事故發生較少,礦井水災事故主要是井下的透水事故。礦井透水事故的固有危險性主要由礦井的水文地質條件復雜程度決定。礦井的水文地質條件可劃分為簡單、中等、復雜、極復雜四類。因此,礦井水文地質條件是否復雜或有無突水淹井危險應該作為煤礦重大危險源的辨識指標之一。
⑤煤層沖擊傾向為中等及以上的礦井 沖擊地壓(巖爆、煤爆)也是威脅礦井安全生產的嚴重地質災害之一。隨著我國煤礦開采深度的增加,沖擊地壓的危害日趨嚴重。沖擊地壓的危害可分無沖擊地壓、弱沖擊地壓、強沖擊地壓三類。因此,煤層的沖擊地壓危險性應該作為煤礦重大危險源的辨識指標之一。
綜合以上分析,各類礦井的煤礦(井工開采)重大危險源的辨識標準如下。
①高瓦斯礦井 根據礦井的瓦斯等級鑒定,礦井相對瓦斯涌出量大于10m3/t或礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/min的為高瓦斯礦井(依據《煤礦安全規程》第133條)。
②煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井 礦井在采掘過程中,只要發生過一次煤(巖)與瓦斯突出,該礦井即為突出礦井。新建礦井的煤層突出危險性根據地質勘探部門提供的基礎資料,由國家煤礦安全監察局授權單位鑒定,報省級煤炭管理部門審批(依據《煤礦安全規程》第176條)。
③水文地質條件復雜或有突水淹井危險的礦井 包括水文地質條件復雜、極復雜或有突水淹井危險的礦井。每一個礦井必須調查水文地質條件,劃分水文地質類型[依據《礦井水文地質規程》(試行)第4條]。
④開采容易自燃煤層的礦井或自燃發火嚴重的礦井 生產礦井必須對所有煤層的自燃傾向性進行鑒定。一個礦井只要有一個開采煤層屬于容易自燃煤層,就符合辨識標準(依據《煤礦安全規程》第228條)。
自燃發火嚴重的礦井指近10年內百萬噸自燃發火率(即每產100萬噸煤發生自燃火災的次數)在3次以上(包括3次)的礦井,或目前井下存在火區的礦井。
⑤有強沖擊地壓危險的礦井 開采沖擊地壓煤層時,應根據實際考察資料和積累的數據劃分沖擊危險程度等級。對未發生過沖擊地壓危害的礦井,可根據《煤層沖擊傾向性分類及指數的測定方法》(MT/T 174—2000)和《巖石沖擊傾向性分類及指數的測定方法》(MT/T886—2000)測定沖擊地壓危險程度等級。對發生過沖擊地壓危害的礦井可依據實際危害劃分沖擊地壓危險程度等級(依據《煤礦安全規程》第84條)。
8.金屬非金屬地下礦山重大危險源辨識
金屬非金屬礦井與煤礦在井巷工程、通風、供電、提升、運輸、生產工藝流程、作業環境,以及所發生的事故類型等方面有許多相似之處。金屬非金屬礦井重大傷亡事故的類別如透水、火災、大面積坍塌冒頂、有毒有害氣體中毒和窒息、爆破事故、爆炸品爆炸、墜罐(跑車)、巖爆(沖擊地壓)等,基本與煤礦相似。
金屬非金屬礦井重大事故的特征與煤礦也非常相近,如在事故涉及范圍、井下空間限制、救援和逃生、事故后果評估、事故中的物質與能量的積累、重大危險源的辨識方法、開采條件的動態變化等。
根據煤礦與金屬非金屬礦井的不同點和相似點的分析可以看出,金屬非金屬礦井重大危險源與煤礦重大危險源有些特性非常相似,只不過一般情況下,煤礦重大危險源的危險性遠大于金屬非金屬礦井重大危險源。因此,金屬非金屬礦井重大危險源快速評估分級方法可以采用煤礦重大危險源快速評估分級的思路。
(1)金屬非金屬地下礦山重大危險源的定義 可能發生透水、火災等群死群傷重大事故,且符合金屬非金屬地下礦山重大危險源申報條件的礦井單元。
(2)金屬非金屬地下礦山重大危險源辨識指標研究
①金屬非金屬地下礦山重大危險源的辨識依據 金屬非金屬地下礦山重大危險源的辨識以礦山的采礦生產單位礦井為辨識單元。辨識的依據是地下礦山可能發生的重大事故危險特性,主要包括礦井水災危險性、火災危險性、巖爆危險性等。
在金屬非金屬地下礦山生產中存在著多種事故風險,如透水事故、火災事故、頂板事故、巖爆事故、墜罐事故、跑車事故、爆炸品爆炸事故、爆破事故、中毒和窒息事故及其他事故。煤系硫鐵礦及其他開采與煤共生的礦藏的礦山,可能存在瓦斯危害;硫化礦塵可能具有爆炸性;硫化礦塵可能有自燃的危險。
在確定金屬非金屬地下礦山重大危險源辨識依據和指標時,著重考慮能夠反映其固有危險性和特殊危險性的因素,以便于區分不同礦井的危險程度的高低。基于這種考慮,選擇了上述三種重大事故風險的高低為辨識依據。而對于墜罐事故、跑車事故、爆炸品爆炸事故、爆破事故、中毒和窒息事故等事故風險指標,由于對不同礦山,風險大小不便于區分,因此不宜作為辨識依據。
②金屬非金屬地下礦山重大危險源的辨識指標 符合下列6個條件之一的礦井,即為金屬非金屬地下礦山重大危險源。
a.水文地質復雜,采掘工程和礦井安全受水害威脅的礦井。水文地質復雜的礦井主要包括以下4種情況:
·以巖溶含水層充水為主的礦井。
·礦井年平均涌水量達到800m3/h以上的礦井。
·附近或礦區內地表水與地下水有水力聯系,對礦井充水有影響的礦井。
·主要礦床位于當地最低侵蝕基準面以下,地形有利于地下水聚集的礦井。
這4個判別依據主要參考了國家標準《礦區水文地質工程地質勘探規范》(GB 12719—91)、《鉛、鋅礦地質勘探規范》(試行)、《礦井水文地質規程》(試行)等。
《礦區水文地質工程地質勘探規范》中,根據主要礦體與當地侵蝕基準面的關系,地下水的補給條件,地表水和主要充水含水層的水力聯系密切程度,主要充水含水層和構造破碎帶的富水性、導水性,第四系覆蓋程度以及水文地質邊界的復雜程度,將各類充水礦床勘探的復雜程度劃分為三型:第Ⅰ型(水文地質條件簡單的礦床),第Ⅱ型(水文地質條件中等的礦床),第Ⅲ型(水文地質條件復雜的礦床)。
在《鉛、鋅礦地質勘探規范》中給出了我國鉛鋅礦床水文地質條件復雜程度的分類。
在《礦區水文地質工程地質勘探規范》中給出了煤礦礦井水文地質類型的分類。
b.瓦斯礦井。在煤系硫鐵礦及其他與煤共生礦床的開采過程中,只要發現過瓦斯,該礦井即為瓦斯礦井。
在煤系硫鐵礦及其他與煤共生礦床的開采過程中,煤層或其他巖層賦存的瓦斯可能會通過開采形成的裂隙或巷道涌入礦井,這類有瓦斯持續涌出的礦井有發生瓦斯爆炸的危險,因此其發生重大事故的危險性遠大于一般金屬非金屬礦井。
c.井下采空區未經有效處理,有發生大面積冒頂危險的礦井。采空區未經處理或只進行了局部處理,連續采空區體積達到100萬立方米以上的礦井。
d.開采自燃發火礦層的礦井。礦井開采的硫化礦石可能發生自燃,井下有發生自燃火災的危險。這類存在內因火災的礦井,發生火災的危險性比一般金屬非金屬礦井大。
e.在開采過程中發生過巖爆(沖擊地壓)的礦井。巖爆(沖擊地壓)一般指井巷或工作面周圍巖體,由于彈性變形能的瞬時釋放而產生突然劇烈破壞的動力現象,常伴有巖體拋出、巨響及氣浪等現象。在開采深埋硬巖礦床時,開采達到一定的深度后,可能出現巖爆現象。
f.開采深度達到800m以上的礦井。隨著社會與經濟發展需求的日益增長和礦山工程技術體系的進步和完善,資源開采不斷地向深部發展。據不完全統計,國外開采超千米深的金屬礦山有80多座,其中最多為南非。我國一批金屬礦山近年也已進入深部開采,例如紅透山銅礦日前開采已進入900~1100m深度。20世紀80年代以來,深井開采的事故越來越嚴重。以南非為例,在南非深部金礦的開采中,由于地震等事件誘發的巖爆、巖石冒落,使采礦工業成為南非最危險的工業之一。
關于深部開采的定義,我國大多數專家認為中國深部資源開采的深度可界定為:煤礦800~1500m,金礦與有色金屬礦1000~2000m。
綜合以上考慮,確定金屬非金屬地下礦山重大危險源對于開采深度指標的要求為800m。
9.尾礦庫重大危險源辨識
尾礦庫是金屬非金屬礦山重要的生產設施,是礦山的重要組成部分。同時,尾礦庫也是危險性較大的設施,是可能發生嚴重次生災害的建設工程。世界上許多工業發達國家都遭受過尾礦庫事故的危害,因此,國際上都把尾礦庫危害列為各種重大災害中的第18位。
我國是礦業大國,每年選礦產生的尾礦約4億噸,除一小部分作為礦山充填或綜合利用外,絕大部分都要儲存在尾礦庫。我國現有尾礦庫近3000余座。尾礦庫數量、庫容和壩高都位于世界前列,因此發生事故的頻率和事故的破壞程度也比世界上大多數國家嚴重。我國政府對尾礦庫的安全非常重視,制定了一系列標準和規章,對尾礦庫的管理取得了一定的成績。但是,尾礦庫的安全還存在許多問題,據統計,各行業的危、病庫占30%~50%,垮壩事故時有發生,形勢相當嚴峻。
(1)尾礦庫重大危險源的定義 壩高或全庫容超過臨界值,或一旦發生最大可能的潰壩事故,對下游的城鎮、工礦企業、交通運輸及其他重要設施造成嚴重危害的尾礦庫。
(2)尾礦庫重大危險源的特性
①尾礦庫重大危險源的安全狀況不僅關系到企業的安全生產和經濟效益,更重要的是關系到庫區下游村鎮、農田以及工業、交通等設施的安全,關系到庫區下游人民群眾生命財產的安全。
②尾礦庫主要的事故類型有尾礦庫潰壩事故、庫岸滑塌事故、洪水(庫水)漫壩事故、尾礦坍塌事故,其中最嚴重的事故形式是尾礦庫潰壩事故。
③尾礦庫的安全運行受外部影響非常大,主要有暴雨洪水、地下水、周圍山體滑坡和泥石流、地震,以及人的違章爆破、采石、建筑等危及尾礦庫安全的活動。
④尾礦庫潰壩的事故后果,主要由尾礦庫的全庫容、壩高、周圍地形地貌、下游居民密度、農田和工業設施等情況來決定,相對較容易估算。
⑤尾礦庫潰壩事故的能量,主要是具有很大勢能的尾礦、水等奔瀉而下,與山洪、泥石流暴發相似。衡量尾礦庫能量的兩個重要指標即是全庫容和壩高。
⑥尾礦庫是不斷堆壩的,隨著尾礦庫的壩高和庫容逐漸增大,潰壩事故能量也逐漸增大。因而,尾礦庫使用后期比初期或中期危險性大。
(3)尾礦庫重大危險源辨識指標分析
尾礦庫的等別 尾礦庫的等別體現了尾礦庫固有危險性的大小。它是根據全庫容V和壩高H兩個因素,由表2-5確定。
表2-5 尾礦庫的等別

當用全庫容和壩高確定的等別相差一等時,應按較高的確定;當等別相差大于一等時,則應按高的降一等來確定。
如果尾礦庫失事會使下游重要城鎮、工礦企業、或重要鐵路干線遭受嚴重災害者,或有害物質會大面積擴散者,尾礦庫的等別要提高一等。一般情況下,尾礦庫的庫容越大,壩高越高,其失事后對下游造成的災害就越重,因而其危險性也就越大。尾礦庫等別越高,對其安全性要求越高,其建(構)筑物的設計安全系數越大,排洪標準也越高。
(4)尾礦庫的危害嚴重程度分類 根據我國《關于開展重大危險源監督管理工作的指導意見》(國家安監管協調指[2004]56號),把尾礦設施的危害嚴重程度分為3類。
①一類尾礦設施:一旦發生最大程度的潰壩事故,殃及居民區或重要建(構)筑物等,可能造成死亡50人以上或經濟損失1000萬元以上的。
②二類尾礦設施:一旦發生最大程度的潰壩事故,殃及居民區或重要建(構)筑物等,可能造成死亡10人以上至50人以下或經濟損失100萬元以上至1000萬元以下的。
③三類尾礦設施:一旦發生最大程度的潰壩事故,殃及居民區或重要建(構)筑物等,可能造成死亡10人以下,或經濟損失100萬元以下的。
該分類方法隱含了那些一旦發生潰壩事故不可能造成人員傷亡的情況。比如,尾礦庫下游荒無人煙,一旦發生潰壩,也不會殃及居民區或重要建(構)筑物等,就屬于這種情況。所以尾礦設施危害嚴重程度實際上是分4類。
(5)尾礦庫的分級管理 《尾礦庫安全監督管理規定》(國家安監局2011年第38號令)第7條規定“尾礦庫日常安全生產監督管理工作,實行分級負責、屬地監管原則,由省級安全生產監督管理部門結合本行政區域實際制定具體規定,報國家安全生產監督管理總局備案”。
(6)尾礦庫重大危險源的辨識依據 尾礦庫重大危險源辨識以尾礦庫為辨識單元。尾礦庫重大危險源的辨識依據是尾礦庫總庫容、尾礦庫總壩高以及尾礦庫一旦失事對下游可能造成的危害后果。
(7)尾礦庫重大危險源的辨識指標 符合下列條件之一者,即為尾礦庫重大危險源。
①總庫容達到100萬立方米以上的尾礦庫。
②總壩高達到30m以上的尾礦庫。
(8)尾礦庫重大險情辨識 尾礦庫出現下列重大險情之一的,礦山企業應當按照安全監管權限和職責立即報告當地縣級安全生產監督管理部門和人民政府,并啟動應急預案,進行搶險:
①壩體出現嚴重的管涌、流土等現象的。
②壩體出現嚴重裂縫、坍塌和滑動跡象的。
③庫內水位超過限制的最高洪水位的。
④在用排水井倒塌或者排水管(洞)坍塌堵塞的。
⑤其他危及尾礦庫安全的重大險情。
(三)重大危險源辨識的程序
重大危險源辨識的程序如圖2-1。

圖2-1 重大危險源辨識的程序
(四)重大危險源登記建檔與評估基本要求
①礦山應當按照《安全生產法》、《重大危險源辨識》(GB 18218—2009)和相關重大危險源監督管理規定的要求對本單位的重大危險源進行登記建檔,并填寫《重大危險源申報表》,報當地安全監管部門(或煤礦安全監察機構)。
②礦山應當定期對本單位的重大危險源進行安全評估,并出具安全評估報告。
安全評估工作應由注冊安全評估人員或注冊安全工程師主持進行,或者委托具備安全評估資格的評估機構進行。安全評估報告應包括重大危險源的基本情況,危險、有害因素辨識與分析,可能發生的事故類型、嚴重程度,重大危險源等級,安全對策措施,應急救援措施和評估結論等。安全評估報告應報當地安全監管部門(或煤礦安全監察機構)備案。
③重大危險源實施新建、改建、擴建工程的生產過程以及材料、工藝、設備、防護措施和環境等因素發生重大變化,或者國家有關法規、標準發生變化時,生產經營單位應當對重大危險源重新進行安全評估,并將有關情況報當地安全監管部門(或煤礦安全監察機構)。