事故樹分析在預(yù)防鋁棒深井鑄造爆炸事故中的應(yīng)用

任延學(xué)

（濱州市安全評價(jià)中心，山東 濱州 256600）

國內(nèi)鋁棒深井鑄造加工企業(yè)曾發(fā)生過多次鋁液泄漏爆炸事故。例如，2018年4月3日，永濟(jì)市云海鋁業(yè)有限公司因鋁液失控流入鑄井導(dǎo)致爆炸，造成3死3傷。2018年8月28日，江陰市易澤鋁業(yè)有限公司鑄造車間在鋁棒澆鑄作業(yè)時(shí)，鋁液流入深井導(dǎo)致爆炸事故，造成5人死亡，1人重傷。

本文針對鋁棒深井鑄造作業(yè)中可能出現(xiàn)的鋁液爆炸事故，借鑒和分析上述事故發(fā)生的原因，確定事故樹頂上事件、中間事件和各基本事件并建立事故樹。通過事故樹分析，找出最小割集、最小徑集，判別各基本事件的重要度，確定風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和控制措施，為鋁棒深井鑄造企業(yè)加強(qiáng)鑄造作業(yè)安全管理提供依據(jù)。

1 事故原因剖析

根據(jù)《江陰市易澤鋁業(yè)有限公司“8.28”較大爆炸事故調(diào)查報(bào)告》[1]可知，該起事故的直接原因?yàn)椋骸?#澆鑄井內(nèi)東3#鋼絲繩異常（斷絲或斷股）致鑄造底座失穩(wěn)傾斜，導(dǎo)致其他鋼絲繩承載加大，底座進(jìn)一步傾斜，造成澆鑄過程中的大量鋁棒脫棒；作業(yè)人員疏于觀察，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處置這一重大事故隱患；鑄造盤上的大量鋁液瞬間傾倒進(jìn)入冷卻水內(nèi)，高溫鋁液與冷卻水發(fā)生劇烈反應(yīng)，在半密閉空間瞬間積聚大量能量，形成猛烈蒸汽爆炸。”

由此可知，此類爆炸事故的前提是大量高溫鋁液失控流入鑄造深井。我們尚需要進(jìn)一步找出導(dǎo)致高溫鋁液失控的原因，江陰市易澤鋁業(yè)有限公司爆炸事故是因?yàn)殍T造盤鋼絲繩斷裂、人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)或處置不當(dāng)導(dǎo)致溜槽內(nèi)鋁液持續(xù)進(jìn)入深井。我們經(jīng)過收集其他事故案例和采用預(yù)先危險(xiǎn)性分析可知，熔煉爐爐眼磚放鋁口損壞可造成鋁液大量外泄，容易造成鋁液進(jìn)入井內(nèi)；堵放鋁口的溜眼釬子如果意外脫落，也導(dǎo)致爐內(nèi)鋁水流入溜槽。另外，考慮停水、停電的意外情況，若無應(yīng)急水保證結(jié)晶器冷卻效果，溜槽內(nèi)的鋁液未經(jīng)結(jié)晶可直接流入井內(nèi)。以上事故原因，均可作為本次事故樹分析的基本事件。

2 事故樹分析

采用事故樹分析（FTA）方法對鋁液流入鑄造深井爆炸進(jìn)行分析。事故樹（FTA）也稱故障樹，是一種描述事故因果關(guān)系的有方向的“樹”，是安全系統(tǒng)工程中重要的分析方法之一。它能對各種系統(tǒng)的危險(xiǎn)性進(jìn)行識別評價(jià)，既適用于定性評價(jià)，又適用于定量評價(jià)。

2.1 事故樹分析步驟[2]

①確定頂上事件。②熟悉分析系統(tǒng)。③調(diào)查事故原因。④繪制事故樹圖。⑤事故樹的定性分析。⑥事故樹的定量分析。⑦制訂安全對策。

2.2 建立事故樹

圖1 鋁液流入深井爆炸事故樹

T――鋁液流入深井爆炸；A1――鋁液泄漏；A2――未能有效控制鋁液；X1――鑄造盤鋼絲繩斷裂；X2――爐眼磚放鋁口損壞；X3――溜眼釬子意外脫落；X4――意外停水、停電；X5――人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)；X6――人員應(yīng)急處置不當(dāng)；X7――未配備應(yīng)急器材、物資。

2.3 事故樹定性分析

2.3.1 事故樹的最小割集分析

能夠引起頂上事件發(fā)生的最低限度的基本事件的集合，稱為最小割集。它表示系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，每一個(gè)最小割集都是頂上事件發(fā)生的一種可能渠道。最小割集越多，系統(tǒng)越危險(xiǎn)。本事故樹的最小割集由下式得出：

最小割集共12個(gè)，分別為：

2.3.2 最小徑集分析

頂上事件不發(fā)生所需的最低限度的基本事件的集合，稱為最小徑集。它表示系統(tǒng)的安全性，每一個(gè)最小徑集都是頂上事件不發(fā)生的一種可能方案，從而為控制事故提供依據(jù)。最小徑集越多，系統(tǒng)越安全。本事故樹的最小徑集由下式求得：

最小徑集為2個(gè)，分別為：

｛X1，X2，X3，X4｝；｛X5，X6，X7｝。

2.3.3 結(jié)構(gòu)重要度分析

結(jié)構(gòu)重要度分析是分析基本事件對頂上事件的影響程度，為改進(jìn)系統(tǒng)安全性提供信息的重要手段。利用本事故樹的最小割集進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度判別如下：

IΦ（X1）=IΦ（X2）=IΦ（X3）=IΦ（X4）=IΦ（X5）=IΦ（X6）=IΦ（X7）

2.4 事故樹分析結(jié)論

①從事故樹邏輯關(guān)系看，有2個(gè)邏輯或門，1個(gè)邏輯與門，最小割集有12個(gè)，最小徑集2個(gè)，造成事故的途徑較多，而控制事故的途徑較少，說明系統(tǒng)危險(xiǎn)性較大。②從最小徑集來看，只有當(dāng)基本事件X1、X2、X3、X4均不發(fā)生或X5、X6、X7均不發(fā)生時(shí)，才可以杜絕鋁液流入鑄造深井。③從基本事件的結(jié)構(gòu)重要度來看，各基本事件的結(jié)構(gòu)重要系數(shù)相等，說明各基本事件均等重要，均應(yīng)重視。

根據(jù)上述分析，在生產(chǎn)作業(yè)中以上基本事件應(yīng)同時(shí)避免，避免短板，防止“木桶”效應(yīng)出現(xiàn)。

3 風(fēng)險(xiǎn)控制

各鋁棒深井鑄造企業(yè)應(yīng)牢固樹立以人為本的安全發(fā)展思想，開展風(fēng)險(xiǎn)管控與隱患排查雙重預(yù)防體系建設(shè)。中間事件“鋁液泄漏（A1）”和“未能有效控制鋁液（A2）”是分別從預(yù)防事故和控制事故的兩個(gè)方面來說的，企業(yè)應(yīng)采取預(yù)防為主，綜合治理的方針，關(guān)口前移，但也應(yīng)做好及時(shí)應(yīng)對意外的準(zhǔn)備。為避免出現(xiàn)鋁液流入深井爆炸事故，企業(yè)應(yīng)切實(shí)做好如下幾方面的工作：

（1）建立、健全設(shè)備設(shè)施點(diǎn)檢、巡查制度。基本事件“鑄造盤鋼絲繩斷裂（X1）、爐眼磚放鋁口損壞（X2）”均屬于設(shè)備問題導(dǎo)致，國內(nèi)多家鋁棒深井鑄造企業(yè)發(fā)生過因鋼絲繩斷裂導(dǎo)致的鋁液爆炸事故，魏橋鋁業(yè)曾發(fā)生過熔煉爐爐眼磚放鋁口損壞導(dǎo)致的鋁液爆炸事故，教訓(xùn)深刻。因此，要堅(jiān)持定期點(diǎn)檢設(shè)備，定期對設(shè)備進(jìn)行檢維修，排查并及時(shí)消除設(shè)備隱患，堅(jiān)決杜絕設(shè)備“帶病”運(yùn)行。

（2）實(shí)行作業(yè)確認(rèn)管理制度。在非鑄造情況下，熔煉爐/保溫爐使用溜眼釬子將放鋁口堵住。但當(dāng)爐內(nèi)鋁液存量較多或溜眼釬子未堵實(shí)時(shí)，在爐內(nèi)鋁液的靜壓下有可能將釬子鼓開，導(dǎo)致基本事件“溜眼釬子意外脫落（X2）”的發(fā)生。在堵完溜眼釬子時(shí)，人員要進(jìn)行確認(rèn)是否堵嚴(yán)。

（3）加強(qiáng)現(xiàn)場作業(yè)人員管理，合理安排作息制度。鋁液意外泄漏（跑鋁）時(shí)，人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取有效應(yīng)急處置是防止發(fā)生爆炸的關(guān)鍵。由于鋁熔鑄企業(yè)鑄造現(xiàn)場高溫環(huán)境且工作強(qiáng)度較大，加之部分工廠作息制度不合理，個(gè)別現(xiàn)場作業(yè)人員精力無法保證甚至存在睡崗行為，或個(gè)別員工擅離崗位等，容易導(dǎo)致基本事件“人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)（X5）”。

（4）提高員工應(yīng)急處置能力，配足應(yīng)急處置設(shè)施。①人員不會處置或人員處置不當(dāng)，往往錯(cuò)失應(yīng)急處置的最佳時(shí)期，使得意外事件轉(zhuǎn)化為事故。企業(yè)應(yīng)制定鋁液泄漏現(xiàn)場處置預(yù)案，安排專人對作業(yè)人員進(jìn)行應(yīng)急處置培訓(xùn)，定期開展應(yīng)急處置演練，提高實(shí)戰(zhàn)能力。②應(yīng)急物資和設(shè)施是應(yīng)急處置的物質(zhì)保障，為防止因基本事件X1和X2導(dǎo)致的鋁液流入鑄造井，現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置應(yīng)急鋁液包、圍堰和溜眼釬子等應(yīng)急器材。為防止因基本事件“意外停水、停電（X4）”導(dǎo)致的鋁液泄漏，現(xiàn)場應(yīng)配備應(yīng)急水源或應(yīng)急電源、殘鋁斗，應(yīng)急水源的設(shè)計(jì)、安裝和操作均應(yīng)能保證結(jié)晶器順利冷卻殘鋁。

4 結(jié)語

目前，我市內(nèi)有擁有多家鋁棒深井鑄造加工企業(yè)，鋁熔鑄企業(yè)本身為安全生產(chǎn)高危企業(yè)，各企業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)為安全生產(chǎn)創(chuàng)造良好的條件，落實(shí)安全生產(chǎn)主體責(zé)任。企業(yè)應(yīng)建立健全“安全生產(chǎn)雙重預(yù)防體系”，執(zhí)行國家、行業(yè)安全法規(guī)，從預(yù)防和控制兩方面抓起，堅(jiān)決遏制鋁液流入鑄造井爆炸事故的發(fā)生。