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火災現(xiàn)場疏散中毒窒息事故樹分析與對策

文檔作者：何友龍文檔來源：江西省公安消防總隊		點擊數：	更新時間： 2021年09月17日
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2015年4月 火災現(xiàn)場疏散中毒窒息事故樹分析與對策 65
火災現(xiàn)場疏散中毒窒息事故樹分析與對策
何友龍
(江西省公安消防總隊)
摘耍：本文采用安全系統(tǒng)工程方法，對火災現(xiàn)場疏散中毒窒息事故進行事故樹分
析；并繪制出火災現(xiàn)場疏散中毒窒息事故樹分析圖，直觀地表現(xiàn)了各可能導致頂上事件發(fā)
生的基本事件及其邏輯關系；通過對事故樹的定性分析，得出了最小割集、最小徑集和結
構重要度，指明了預防事故發(fā)生的可能途徑；在對各途徑作出比較之后，給出了火災現(xiàn)場
疏散中毒窒息事故的預防措施。
關鍵詞：火災現(xiàn)場疏散 中毒窒息事故樹預防對策
一
、引育
火災危害主要是熱量、煙氣和缺氧這三種因素的
作用。對于多數火災而言，煙氣所造成的傷害比例最
大。統(tǒng)計表明，火災中85％ 以上的死亡者大部分是因
吸入了煙塵及有毒氣體昏迷后而致死的。例如，2000
年12月25日，河南洛陽東都商廈特大火災發(fā)生時，大
火被及時遏制在二樓，但由于二樓燃燒的是海綿、床
墊、沙發(fā)等可燃物，燃燒后產生大量煙霧和毒氣，并向
上蔓延，籠罩了整個大樓，致使封閉式大廈內的氧氣在
短時間內迅速減少，最終使人窒息死亡，300多人全部
是因吸入有毒煙氣重度中毒窒息而死亡的，并且他們
所處位置都遠離起火源。
隨著經濟的高速發(fā)展，許多高分子化學材料被廣
泛應用，燃燒后產生的煙氣對人的傷害很大。加強對
火災現(xiàn)場疏散中因吸人煙氣中毒窒息導致傷亡的研究
工作已經刻不容緩。過去，人們對傷亡事故的研究，往
往只注重某些單一的環(huán)節(jié)和個別原因的分析，不能顯
現(xiàn)事故的全過程。因此，有必要運用安全系統(tǒng)工程的
方法對各類事故進行系統(tǒng)的安全分析，著眼于事故的
整個過程，不拘泥于局部的個別部分。“事故樹”法是
安全系統(tǒng)工程中進行系統(tǒng)分析的最重要方法。本文試
用“事故樹”法分析火災現(xiàn)場疏散人員因吸人煙氣中毒
窒息造成傷亡的事故，以找出事故發(fā)生的原因并給人
們以借鑒，防止此類事故的發(fā)生。
二、煙氣危害
幾乎所有的火災都會產生大量的煙氣。火災煙氣
是多種物質的混合物，主要包括三部分：① 燃燒產生的
氣相產物，如水蒸氣、CO：、CO、多種低分子的碳氫化合
物以及少量的硫化物、氯化物、氰化物等；② 在流動過
程中卷吸進入的空氣；③多種微小的固體顆粒和液滴。
火災煙氣危害主要有毒害性、減光性和恐怖性。毒害
性和減光性是生理上的危害，恐怖性是心理上的危害。
毒害性具體表現(xiàn)在三個方面：高溫、缺氧和毒害?；馂?
煙氣的以上種種特性使得煙氣對被困在火災中人員的
生命威脅最大。
(一)火災煙氣的毒害性
1、火災煙氣具有很高的溫度，這對人們是一個很
大的危害。在l2OqC時，l5分鐘內就將產生不可恢復的
損傷；140~C時損傷時間更短約為5分鐘，170oC時約為
1分鐘；而在幾百度的高溫煙氣中是一分鐘也忍受不了
的。
2、火災煙氣中的含氧量住往低于生理上所需的正
常數值。當空氣中的含氧量低于15％時，人的肌肉活
動能力將明顯下降；降低到10％ 一14％ 時，人的判斷能
力將迅速降低，出現(xiàn)智力混亂現(xiàn)象；降低到6％ 一10％
時，短時間內就會暈倒。氧氣的短時致死濃度為6％ 。
在實際的著火的房間內氧氣的最低濃度可達3％左右，
可見在發(fā)生火災時，人們要是不及時逃離火災是非常
危險的。
3、煙氣中含有大量的有害物質、毒性物質和腐蝕
性物質，從而對生命構成威脅。煙氣中的毒性物質及
其危害在后面將進一步分析。
(二)煙氣中有害物質的分析
煙氣中的有害物質按其形態(tài)可分為有毒氣體和固
體顆粒物。其中，有毒氣體根據毒性效應的不同又可
分為窒息性或麻醉性氣體(簡稱為窒息性氣體)和感覺
或肺刺激劑(簡稱刺激性氣體)。
1、窒息性氣體。火災煙氣中的窒息性氣體包括：
①化學窒息性氣體，如CO，HCN；② 單純窒息性氣體，
主要是CO 。它們通過物理或化學作用降低人體對氧
的利用，最終致人死亡。
2、刺激性氣體。火災煙氣中的刺激性氣體包括
HC1，NH3，NO，NO：和各種醛類，都能強烈刺激眼、鼻、
喉、支氣管等這些部位的粘膜及中樞神經，使人流淚、
咳嗽以及嘔吐。其毒害作用會在短時間內嚴重妨礙人
的逃生能力，長時間高濃度接觸會造成相應器官的功
江西化工 2015年第2期
能性或器質性損害甚至死亡。比如，當人在濃度為
30pmm的丙烯醛環(huán)境中滯留5一l0分鐘，即可致命。
3、固體顆粒物?；馂臒煔庵型ǔ：写罅恐睆綖?
幾微米到幾十微米的懸浮性含碳顆粒，肉眼不可見，粒
徑超出可見光波長的兩倍，對可見光有遮蔽作用，火災
能見光度降低，使逃生和救援人員行進方向混淆，速度
降低，并可以加劇心理上的恐慌。吸人這些顆粒性物
質，會沉積在呼吸道和肺泡表面，阻礙呼吸道的暢通，
影響氣體交換效率。進入血液的顆粒也會增加心臟負
荷。
(三)火災煙氣對人的危害過程
根據火災煙氣的危害程度可以將其對人的危害過
程分為三個階段，即：
第一階段為受害者尚未受到來自火區(qū)的煙氣和熱
量影響之前的火災增長期。這一階段中影響人員疏散
逃生的重要因素是大量的心理行為因素，諸如受害者
對火災的警惕程度、對火災警報的反應以及對地形的
熟悉程度等；
第二階段為受害者已被火區(qū)煙氣和熱量所包圍的
時期。這一階段中，煙氣對人的刺激和人的生理因素
影響著受害者的逃生能力。因此這時火災煙氣的刺激
性及毒性物質的生成對于人員逃生而言非常重要；
第三階段為受害者在火災中死亡的時期，致死的
主要因素可能是煙氣窒息、灼燒或其他。火災煙氣的
毒性作用在上述的第二和第三階段尤其重要。
三、影響安全疏散的因素
除了上面提到的煙氣和火災高溫輻射外，影響人
員安全疏散的因素，還包括疏散人員密度，疏散人員心
理素質以及可用安全疏散時間等因素。這些因素均影
響室內人員安全、準確、迅速地撤離起火災所。
(一)疏散人員密度
房間中人員密度大小，直接影響到該房間內的人
員安全迅速撤離房問進入安全疏散通道中的時問長
短。當人流在疏散通道中自由流動時，通道中的人員
密度則為0．5人／m，其自由流動速度為1．27m／s；當人
流在疏散通道中滯留流動時，通道中的人員密度則為2
人／m，其滯留流動速度為0．73m／s。資料表明，人流在
疏散通道中，出現(xiàn)危險的極限密度為3．6人／m 。人員
密度超過此值，就會造成疏散中的危險。
(二)疏散人員心理素質
在安全疏散中人的心理行為不可忽視，尤其在高
層賓館的疏散中，由于人群在恐慌(恐熱、恐煙)、向光、
向闊以及環(huán)境不熟悉等火災中人員心理行為的驅使
下，常在安全疏散通道中造成大量傷亡。
(三)可用安全疏散時間
可用安全疏散時間是指從火災發(fā)生至轟燃發(fā)生時
的時間間隔。影響可用安全疏散時間的因素有建筑物
中的火災荷載密度，建筑物防火分隔情況，建筑物中的
消防設施配備情況等。
四、事故樹分析原理
(一)事故樹分析方法
事故樹分析(Fault Tree Analysis，簡稱FTA)又稱故
障樹分析，是一種從結果分析原因的演繹推理法。它
應用數理邏輯方法，通過對系統(tǒng)中各種危險進行定性
與定量分析以及預測和評價，找出事故發(fā)生的主要原
因，為確定安全對策提供可靠依據，從而達到預測與預
防事故發(fā)生的目的。目前，它是事故預防和危險分析
中較為完善和實用的一種技術方法，并廣泛應用于辨
識、預測、評價及控制事故隱患。
(二)事故樹分析的基本程序
事故樹分析方法一般可按下述步驟進行。分析人
員在具體分析某一系統(tǒng)時可根據需要和實際條件選取
其中若干步驟 。
1、準備階段。(1)確定所要分析的系統(tǒng)。在分析
過程中，合理確定所要分析系統(tǒng)的范圍，明確影響系統(tǒng)
安全的主要因素。(2)熟悉系統(tǒng)。這是事故樹分析的
基礎和依據。對已經確定的系統(tǒng)進行深入的調查研
究，收集有關資料與數據，包括系統(tǒng)的結構、性能、工藝
流程、運行條件、事故類型、維修情況、環(huán)境因素等。
(3)調查系統(tǒng)發(fā)生的事故。收集、調查所分析系統(tǒng)曾經
發(fā)生過的事故和將來有可能發(fā)生的事故。
2、事故樹的編制。(1)確定事故樹的頂事件。根
據事故調查報告分析其損失大小和事故頻率，選擇易
于發(fā)生且后果嚴重的事件作為事故樹的頂事件。(2)
調查與頂事件有關的所有原因事件。從人、機環(huán)境和
信息等方面調查與事故樹頂事件有關的所有事故原
因，確定事故原因并進行影響分析。(3)編制事故樹。
把事故樹頂事件與引起頂事件的原因事件，采用一些
規(guī)定的符號，按照一定的邏輯關系，繪制成反映因果關
系的樹形圖。
3、事故樹定性分析。主要是按事故樹結構，求取
事故樹的最小割集或最小徑集，以及基本事件的結構
重要度，根據定性分析的結果，確定預防事故的安全保
障措施。
4、事故樹定量分析。主要是根據引起事故發(fā)生的
各基本事件的發(fā)生概率，計算事故樹頂事件發(fā)生的概
率；計算各基本事件的概率重要度和關鍵重要度。根
據定量分析的結果以及事故發(fā)生以后可能造成的危
害，對系統(tǒng)進行風險分析，以確定安全投資方向。
5、事故樹分析的結果總結與應用。必須及時對事
故樹分析的結果進行評價、總結，提出改進建議，整理、
儲存事故樹定性和定量分析的全部資料與數據，并注
重綜合利用各種安全分析的資料，為系統(tǒng)安全性評價
與安全性設計提供依據。
2015年4月 火災現(xiàn)場疏散中毒窒息事故樹分析與對策 67
五、事故樹分析實例
(一)事故樹的確立
從建筑物火災事故機理來看，火災發(fā)生與逃生失
敗是建筑物火災引起人員傷亡的主要影響因素，而火
災發(fā)生與逃生失敗又是由多個因素綜合影響制約的結
果。就本文來講，主要分析煙氣的毒害作用在火災現(xiàn)
場疏散時對逃生人員的影響。根據上文的分析，現(xiàn)以
火災現(xiàn)場疏散時逃生人員中毒窒息為頂上事件，通過
對各種中間事件、基本事件與頂上事件之間邏輯關系
的反復分析比較，繪制出火災現(xiàn)場疏散時中毒窒息事
故樹，如圖1所示。
(二)事故樹的定性分析
由事故樹圖分析可知，能夠引起事故發(fā)生的基本
事件共有12個，分別用x1、)【2、??x12表示，這些均為
事故隱患。現(xiàn)分別利用最小割集、最小徑集和結構重
要度來分析事故原因。
1、求解最小割集。在事故樹分析中，割集為導致
頂上事件發(fā)生的基本事件的集合。也就是說，事故樹
中，一組基本事件能夠引起頂上事件發(fā)生，這組基本事
件就稱為割集。相應的，最小割集就是導致頂上事件
發(fā)生的最低限度的基本事件的集合。
利用布爾代數進行化簡，可以得到36組最小割
集，詳列于表1中。
2、求解最小徑集。與割集正好相反，在事故樹分
析中，當某些基本事件不發(fā)生時，頂上事件也不會發(fā)
生，則這組基本事件的集合就稱為徑集。同樣，使頂上
事件不發(fā)生的最低限度的基本事件的集合就稱為最小
徑集。
同樣利用布爾代數進行化簡可以得到5組最小徑
集，也列于表1中。
3、結構重要度分析。結構重要度分析，是從事故
樹結構上分析各基本事件的重要程度。即在不考慮各
基本事件的發(fā)生概率或假定各基本事件的發(fā)生概率相
等的情況下，分析各基本事件的發(fā)生對頂上事件發(fā)生
所產生的影響程度。基本事件的結構重要度越大，它
對頂上事件的影響程度就越大，反之亦然。
利用最小徑集排列法，各基本事件按其結構重要
度排列于表1中。
(三)分析結果討論
1、事故樹的基本事件雖然只有12個，但最小割集
有32組，最小徑集只有4組，說明頂上發(fā)生事件途徑較
多，控制途徑較少，所以這個系統(tǒng)仍是較危險的系統(tǒng)。
2、從結構重要度而言，xl，x12的結構重要度最大，
對頂上事件發(fā)生影響最重要；其次是x6，x7，x8，x9，xlO，
xli；最后是x3，x4，x5。因此，若基本事件xl，x12能得
到控制，則頂上事件發(fā)生的概率將大大降低。
3、從最小徑集的定義可知，若能控制Pl、P2、P3、
P4、P5中任一個，不讓其發(fā)生，則頂上事件不發(fā)生。結
合結構重要度分析，控制P1和P5是最容易做到的。
但從事故預防的可能性、可靠性上綜合考慮，宜同時兼
顧其他各方案作為制定預防措施的依據，對認為可控
的基本事件做好預防。
圖l 火災現(xiàn)場疏散時中霉窒息事故樹
江西化工 2015年第2期
裹l 火災現(xiàn)場疏散時中毒童息事故樹定性計算表
KI={xl，X2，x6，x9，xI2} K2=l xI，x3，x6，x9，xI2} K，={xI，x4。x‘，x9，xl2}
K4={xl，x5，x6，)【9，xl2} K5=}xI，x2，x6，xlo，xI2} l(6={xl，x3，】【6，Xlo，xI2}
K7={xI，x4，x6，XIo，xl2} Kl=l xl，x，，x6，xIo。xl2} K9=f xl，x2，x6，xll，xl2}
KIo={xI，x3，x ，xll，xl2} KtI=l xI，x4，x6，xIl，xl2} Kl2暑{xl，x5，x6，xIl，xl2}
最 Kl3={xI，x2，x7，x9，xl2} KI4蠱{xI，x3，x，，x9，xl2} KI5=}xI，x．，x，，x9，xl2}
小 Kl6=l xl，x5，x7，x9，xl2} Kl，={xl， ，x，，xlo，x } Kl|={x1， ，x7，xlo，xl2}
割 Kl9={xI，x|，X7，xlo，XI2} K2o=l XI， ，x7，Xlo，xI2} K I=f xl，x2，x7，xII，xl2}
集 Kn=I xl，x3，x7，xII，xI2} K23={XI，X4，x7，XIl，xI2} K2|={xl，x5，x，，xll，xI2}
l(25={xlI x2，x。，x9，xl2} l(26={xI，x3，x8，x9，Xl2} K2，=f xI，X4，X。，x9，xI2}
l(2。={xI，X5，x。，x9，xl2} K29={xI，x2，x。，xlo，xl2} K3o={xI，x3，x。，Xlo，xl2}
I={xl，X4，X。，Xl0’xI2} K32={xI， ，x8，XIo，XI2} K”=}xl，x2，X。，Xll，xI2}
K34={xI，x3，x5，xll，xI2 l K35={xl，X4，x|，xIl，xI2} K36={xI， ，xl，xII，xI2 l
最小徑集PI={xl l； ={x2，x3。x4，xs}；P3=t】【6，x1，x|}；P4=I】c9，xIa，xII}； ={XI2}
結構重要度分析I。(x-)=I (x-2)>I，()【6)=I。(x7)=l。(x1)=I (】【9)=l。(xlo)
=I。(xlI)>I (x2)=I甲(x3)=I (x4)=I9(x5)
六、預防火災現(xiàn)場疏散時中毒童息事故的對策
根據上文對于分析結果的討論，并結合實際情況，
歸納總結出預防此類事故發(fā)生的對策：
(一)從源頭人手，防止有毒有害火災煙氣的產生。
基本手段就是對包括建筑材料，裝修材料，室內家具材
料以及各種管道及其保溫絕熱材料在內的各種材料都
進行非燃化處理。同時還?？紤]建筑物內儲存的衣
物、書籍等可燃物品收藏方式的非燃化，通常的做法是
把其存放在專門設計的以非燃或難燃材料制作的壁
櫥，鋼櫥等櫥柜中。當采用非燃化材料和非燃化設計
的建筑物一旦發(fā)生火災時，建筑物本身及室內家具、物
品等燃燒產生的煙氣量可以減少到最少程度，煙氣的
光學濃度也可降低到最小程度。
(--)當煙氣產生后就要考慮對其進行一定的控
制，以保證疏散通道的絕對安全。通常做法是對疏散
通道的不同區(qū)域采用不同的煙氣控制方式。如在走廊
上采用機械排煙或自然排煙方式排除煙氣，而在樓梯
間及其前室采用正壓送風方式防止煙氣的侵人。
(三)在日常的管理中，應當加強對消防設施的檢
查和維護，保證其在火災發(fā)生時可以有效地投入運行。
如保證疏散通道的絕對暢通，保證各種疏散指示、應急
照明的正常工作，定期檢查消火栓的水壓、滅火器的有
效期等。
(四)對建筑中的人員應當定期進行消防知識的培
訓。提高人員的消防意識；定期舉行消防疏散演習，使
人們熟悉火災時的逃生路線，提高人們在火災發(fā)生時
冷靜處理危險的能力；教授人們火災發(fā)生時的急救知
識，增強人們的自救及救援能力。

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