礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其可靠性評價(jià)

田野

琿春礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司板石煤業(yè)分公司,吉林 琿春 133300

礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其可靠性評價(jià)

田野

琿春礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司板石煤業(yè)分公司,吉林 琿春 133300

礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是采礦業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分，尤其是煤炭開采業(yè)。其系統(tǒng)可靠性關(guān)乎企業(yè)生產(chǎn)成敗、礦工生命及國家財(cái)產(chǎn)安全。礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)可靠性評價(jià)經(jīng)歷了由定性向定量的發(fā)展階段。本文首先介紹了礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成及其作用，其次綜述了該系統(tǒng)可靠性評價(jià)的經(jīng)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)模擬手段，希望為企業(yè)安全生產(chǎn)貢獻(xiàn)一份微薄之力。

礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)；可靠性；評價(jià)

1 前言

我國能源結(jié)構(gòu)的組成中，煤炭占有舉足輕重的地位，煤炭也為我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了豐富的原材料。煤炭資源一般采用礦井開采形式，開采時(shí)極易出現(xiàn)的瓦斯、煤粉塵等易燃易爆物為煤炭資源的安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是煤炭開采的重要組成部分，其可靠性關(guān)乎企業(yè)的生產(chǎn)成敗、礦工及國家的生命和財(cái)產(chǎn)安全。礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可有效降低瓦斯?jié)舛龋サV井中的粉塵，降低井下溫度。

2 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成及其作用

2.1 組成

礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般由管路網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)源設(shè)備及總控設(shè)備組成，其主要職責(zé)是為井下作業(yè)提供安全、清潔、舒適的空氣。礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體組成一般是：管路網(wǎng)絡(luò)，主要有送、回風(fēng)管道，具體施工點(diǎn)的風(fēng)路及二者之間的連接管路；風(fēng)源設(shè)備，主要包括風(fēng)機(jī)及其配套設(shè)施；通風(fēng)總控設(shè)備，主要由傳感器及復(fù)雜的電子設(shè)備組成。

2.2 作用

礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是煤炭等以礦井為開采形式的礦產(chǎn)資源生產(chǎn)實(shí)際的重要組成部分，這個(gè)系統(tǒng)是否正常運(yùn)行直接關(guān)系到礦難事故的發(fā)生率，是礦工生命及國家財(cái)產(chǎn)安全的保護(hù)傘。礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的直接作用有：

（1）降低瓦斯及煤粉塵的濃度 瓦斯和煤粉塵濃度過高時(shí)容易引起爆炸及火災(zāi)等災(zāi)害，礦工長期在高煤粉塵濃度的環(huán)境中工作也易罹患塵肺病等職業(yè)病。礦井通風(fēng)是降低二者濃度最有效、最簡單的方法，依據(jù)具體礦井情況改變通風(fēng)速率、濕度等參數(shù)可更好的降低二者濃度。

（2）改善礦井內(nèi)溫度、濕度 礦井溫度與埋深具有正相關(guān)關(guān)系，埋深加大、溫度升高，同時(shí)由于井下作業(yè)設(shè)備、人員等向外釋放熱量，井下溫度、濕度一般較高，不利于礦工身體健康并威脅安全生產(chǎn)。及時(shí)、充分的通風(fēng)是減低井下溫度、濕度最簡單、最實(shí)惠的生產(chǎn)措施。

（3）防治廢采區(qū)自燃及瓦斯泄露 廢采區(qū)（一般是采空區(qū)）具有開放性強(qiáng)、面積大燈特點(diǎn)，由于已經(jīng)廢棄，一般不受重視，從而導(dǎo)致煤自燃及瓦斯泄露。通過通風(fēng)維持廢采區(qū)整體氣壓平衡可以很好的防治自燃及瓦斯泄露的發(fā)生。

（4）協(xié)助礦難救援 礦難發(fā)生時(shí)可以通過調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)控制礦井中風(fēng)的流向及流速，從而間接地控制井下火勢蔓延、廢棄流向并為井下礦工及救援人員提供新鮮空氣，達(dá)到協(xié)助礦難救援的目的。

3 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的評價(jià)方法

礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中的重要性不言而喻，然而由于礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，如何預(yù)測并提高其可靠性是一個(gè)亟待解決的重要科學(xué)問題。目前常用的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)可靠性的評價(jià)方法主要有：

3.1 經(jīng)驗(yàn)手段

這一手段以實(shí)際生產(chǎn)中積累起的各中經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，指導(dǎo)正在運(yùn)行系統(tǒng)的可靠性評價(jià)或?yàn)樾碌V井通風(fēng)系統(tǒng)的建立提供建設(shè)性的意見。在礦井通風(fēng)評價(jià)初期階段，經(jīng)驗(yàn)手段發(fā)揮了重要的作用。

在不斷地發(fā)展過程中，經(jīng)驗(yàn)手段評價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性亦使用了計(jì)算機(jī)技術(shù)。具體表現(xiàn)形式為：將實(shí)際生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建立“計(jì)算機(jī)答疑專家信息庫”，這個(gè)信息庫對于具體問題可給出大量定性反饋，從而為評價(jià)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)可靠性服務(wù)。

隨著采礦業(yè)的發(fā)展，礦井生產(chǎn)面對的環(huán)境日趨惡劣，礦井通風(fēng)系統(tǒng)日益復(fù)雜、精密，其對安全生產(chǎn)的重要性也在增強(qiáng)。傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)手段已經(jīng)越來越不能滿足礦井通風(fēng)可靠性評價(jià)要求，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算手段應(yīng)運(yùn)而生。

3.2 計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算手段

影響礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素多種多樣，且所占權(quán)重有高有低，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)具有的多因素綜合分析、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理及復(fù)雜關(guān)系運(yùn)算能力等特點(diǎn)使其非常適合用于評價(jià)該系統(tǒng)可靠性。目前常用于礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)可靠性評價(jià)的計(jì)算機(jī)模型主要有：

（1）BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)起源于上世紀(jì)八十年代，具有適應(yīng)性強(qiáng)、容錯(cuò)能力高等眾多優(yōu)點(diǎn)，是多輸入、輸出體系的優(yōu)秀解決方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大多以BP算法為基礎(chǔ)構(gòu)建。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型非常適合礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)可靠性的評價(jià)，但由于其沒有使用恒定的數(shù)學(xué)關(guān)系式，穩(wěn)定性有待提高。

（2）Fisher判別法模型

Fisher判別法在分析、掌握現(xiàn)有實(shí)例特征的基礎(chǔ)上，對新的實(shí)例進(jìn)行判別，具有基礎(chǔ)好、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。應(yīng)用Fisher判別法模型評價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性可以較全面的評價(jià)各個(gè)系統(tǒng)因素對整體可靠性的影響，科學(xué)合理、預(yù)測精度高。實(shí)際使用過程中應(yīng)注意將典型性和代表性較高的樣本作為訓(xùn)練樣本。

（3）模糊綜合評價(jià)模型

“無故障性”是礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)對可靠性的最基本要求，而對通風(fēng)系統(tǒng)中具體參數(shù)變化的要求不高。模糊綜合評價(jià)模型基于這一原理，對影響系統(tǒng)可靠性的權(quán)重不做量化，對其進(jìn)行模糊化處理，進(jìn)而建立模糊綜合評價(jià)模型。這個(gè)模型以“隸屬度”描述模糊性，對系統(tǒng)的可靠性給出綜合評價(jià)。

（4）不交化最小路集算法模型

礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)具有組成復(fù)雜、瞬變性及非線性等特點(diǎn)，單一的固定數(shù)學(xué)關(guān)系評價(jià)其可靠性可能存在一定的問題。不交化最小路集算法模型著眼于分析、刻畫通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的變化趨勢，探索管網(wǎng)中可靠性影響因素的即時(shí)變化規(guī)律，最終建立定量評價(jià)方法，其較為真實(shí)反映了通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

4 結(jié)語

鑒于其在采礦業(yè)安全生產(chǎn)中的重要性，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性評價(jià)手段日益完善，已由最初的經(jīng)驗(yàn)定性評價(jià)手段發(fā)展到現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)模擬定量評價(jià)手段。常用的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性評價(jià)手段有“計(jì)算機(jī)答疑專家信息庫”、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、Fisher判別法模型、模糊綜合評價(jià)模型及不交化最小路集算法模型等。上述方法各有優(yōu)劣，生產(chǎn)單位應(yīng)在充分了解、分析具體生產(chǎn)實(shí)際的基礎(chǔ)上因地制宜，選擇適合自己的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)評價(jià)方法。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.14.017