礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的多因素綜合評(píng)判方法

李陽(yáng)++孫峰++李楠

摘 要：礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)的重要組成部分，是礦井安全生產(chǎn)的保障系統(tǒng)。建立礦井通風(fēng)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)體系是一項(xiàng)具有重要現(xiàn)實(shí)意義的工作，礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)的中心工作就在于對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)各指標(biāo)分別評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上輔以礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性分析，實(shí)現(xiàn)定性與定量相結(jié)合。該文運(yùn)用模糊集合原理，建立了礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及各指標(biāo)評(píng)價(jià)分級(jí)隸屬函數(shù)，并采用多因素綜合評(píng)判方法，探討了礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的綜合評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)系統(tǒng) 安全可靠性 評(píng)價(jià)體系 綜合評(píng)判方法

中圖分類號(hào)：TD72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）12（a）-0020-04

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)煤炭生產(chǎn)的安全狀況有了一定好轉(zhuǎn)，但形勢(shì)依然嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率2004年為3.08，2015年為0.159，盡管這10年間我國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率有了大幅度下降，但和美國(guó)、澳大利亞等一些發(fā)達(dá)的產(chǎn)煤國(guó)家相比，還有很大的差距。尤其是瓦斯爆炸、煤塵爆炸和火災(zāi)等在煤礦事故中還占有相當(dāng)大的比例，并造成了大量的人員傷亡，這些事故的發(fā)生多與礦井通風(fēng)有著密切的關(guān)系。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由通風(fēng)動(dòng)力及其裝置、通風(fēng)井巷網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)流監(jiān)測(cè)與控制設(shè)施等組成，是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分。它向井下提供優(yōu)質(zhì)足量的新鮮空氣，以保證井下作業(yè)人員的生存安全需要，在發(fā)生災(zāi)害時(shí)，能控制風(fēng)向及風(fēng)量，以防止災(zāi)害擴(kuò)大。完成上述任務(wù)的可靠程度通常以礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性來(lái)衡量。評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的目的在于：及時(shí)發(fā)現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題和安全隱患， 調(diào)整和改造系統(tǒng)；優(yōu)化通風(fēng)設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確編制事故預(yù)防與處理方案，同時(shí)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)安全管理。礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評(píng)價(jià)屬于多因素綜合評(píng)價(jià)范疇，因此，該文將采用多因素綜合評(píng)判法，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的評(píng)價(jià)方法做一探討。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)多因素綜合評(píng)判法

用于礦井通風(fēng)系統(tǒng)多因素綜合評(píng)判的方法有很多種，諸如總分法、加權(quán)平均法、多目標(biāo)決策法、模糊綜合評(píng)判法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法等。這些評(píng)判方法過(guò)去通常是用來(lái)在新礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)或生產(chǎn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造時(shí)進(jìn)行多方案的優(yōu)選，目前也用于對(duì)生產(chǎn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行的多因素綜合評(píng)判與評(píng)價(jià)工作之中。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)多因素綜合評(píng)判的準(zhǔn)則，主要以使礦井通風(fēng)系統(tǒng)達(dá)到技術(shù)可行（各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)必須可以實(shí)現(xiàn)，并符合規(guī)定）、安全可靠（井巷風(fēng)流和風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，礦井具備良好的抗災(zāi)能力）和經(jīng)濟(jì)合理（礦井通風(fēng)費(fèi)用最?。槟繕?biāo)，并針對(duì)使其量化達(dá)到可以分析對(duì)比的程度而提出；評(píng)判工作的關(guān)鍵是提出確切反映礦井通風(fēng)系統(tǒng)狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)、隸屬函數(shù)并確定其重要程度。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評(píng)價(jià)體系建立

該文采用多因素綜合評(píng)判法建立煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包含了礦井通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)可行性、通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性、通風(fēng)安全管理、經(jīng)濟(jì)合理性和瓦斯煤塵情況等5個(gè)一級(jí)指標(biāo)，每一部分又包含數(shù)量不等的評(píng)價(jià)因素，總共有51個(gè)評(píng)價(jià)因素。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)表1。

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全性綜合評(píng)價(jià)值F為：

根據(jù)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全性綜合評(píng)價(jià)值F值的大小按下表確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果，見(jiàn)表2。

有指標(biāo)一票否決的，評(píng)價(jià)結(jié)果即為不合格。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度的確定

礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評(píng)價(jià)體系中包括了5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，該文只對(duì)其中的技術(shù)可行性和安全可靠性主要指標(biāo)進(jìn)行隸屬度確定。

3.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)可行性評(píng)價(jià)指標(biāo)

（1）通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理性。

其評(píng)價(jià)原則為：以《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定為依據(jù)，要求礦井有完整獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，礦井生產(chǎn)水平和采區(qū)分區(qū)通風(fēng)，采掘工作面實(shí)現(xiàn)獨(dú)立回風(fēng)，無(wú)不合理的串連通風(fēng)地點(diǎn)，有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險(xiǎn)的采煤工作面不得采用下行通風(fēng)，主要大巷禁止布置在煤層中。采掘工作面有兩個(gè)安全出口，進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)不得經(jīng)過(guò)采空區(qū)或冒頂區(qū)。凡是符合這些原則的礦井認(rèn)為其礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理，不符合的則一票否決，認(rèn)定其礦井通風(fēng)系統(tǒng)是不安全的。有違反《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的，一票否決。

（2）礦井總風(fēng)量Q隸屬度（見(jiàn)表3）。

（3）礦井總阻力H隸屬度（見(jiàn)表4）。

（4）礦井總風(fēng)阻R或礦井等積孔A隸屬度（見(jiàn)表5）。

（5）礦井通風(fēng)最大阻力路線的進(jìn)、用、和回風(fēng)區(qū)的阻力比隸屬度（見(jiàn)表6）。

（6）礦井最大通風(fēng)路線長(zhǎng)度（見(jiàn)表7）。

（7）礦井風(fēng)量供需比隸屬度（見(jiàn)表8）。

（8）礦井有效風(fēng)量率隸屬度（見(jiàn)表9）。

3.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性指標(biāo)

（1）主要通風(fēng)機(jī)安裝合格度隸屬度（見(jiàn)表10）。

（2）風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性隸屬度（見(jiàn)表11）。

（3）用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)流穩(wěn)定性及風(fēng)流質(zhì)量隸屬度（見(jiàn)表12）。

4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的多因素綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)上述確定的各指標(biāo)的隸屬度，通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理性指標(biāo)采用的是一票否決制，凡是違反《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的，一票否決。通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理的礦井可認(rèn)定該礦井通風(fēng)系統(tǒng)不安全。通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理的礦井，礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的綜合得分按進(jìn)行計(jì)算：式中，F(xiàn)i為一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；Fij為評(píng)價(jià)因素指標(biāo)的隸屬度；Kij為評(píng)價(jià)因素指標(biāo)權(quán)重。在實(shí)際評(píng)價(jià)中，可根據(jù)綜合得分將礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性劃分為優(yōu)、良、中等、合格、不合格5個(gè)等級(jí)（見(jiàn)表2）。當(dāng)評(píng)價(jià)等級(jí)為良時(shí)，只需對(duì)其中得分較低的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)；當(dāng)評(píng)價(jià)等級(jí)為中等時(shí)，應(yīng)對(duì)影響結(jié)果的重大因素進(jìn)行全面的調(diào)查改進(jìn)；當(dāng)評(píng)價(jià)等級(jí)合格時(shí)，應(yīng)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全面的調(diào)查改進(jìn)；當(dāng)評(píng)價(jià)等級(jí)為不合格時(shí)，不能滿足安全生產(chǎn)的要求，應(yīng)立即停產(chǎn)整改。

5 實(shí)際應(yīng)用

唐山礦業(yè)分公司（下稱唐山礦）隸屬于開(kāi)灤（集團(tuán)）有限責(zé)任公司。唐山礦生產(chǎn)能力為410萬(wàn)t/a，井田走向長(zhǎng)14.55 km，傾斜長(zhǎng)3.5 km，屬立井、多水平、石門(mén)大巷開(kāi)拓方式，進(jìn)回風(fēng)巷布置在同一水平。礦井通風(fēng)方式為單翼對(duì)角式通風(fēng)，通風(fēng)方法為抽出式。礦井為高瓦斯礦井；各煤層煤塵均有爆炸危險(xiǎn)性，煤塵爆炸指數(shù)為31.09%～38.64%；各煤層均有自然發(fā)火傾向性，自然發(fā)火期為10～12個(gè)月，為自然發(fā)火礦井。

應(yīng)用上述評(píng)價(jià)體系對(duì)該煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行安全可靠性評(píng)價(jià)，綜合得分為0.88，安全可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果為良好。唐山礦通風(fēng)線路長(zhǎng)、進(jìn)風(fēng)段阻力過(guò)大、采區(qū)間有大角聯(lián)、不能反風(fēng)、岳胥區(qū)無(wú)安全出口等問(wèn)題是唐山礦通風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題，為唐山礦通風(fēng)系統(tǒng)改造指明了方向。

6 結(jié)論

（1）論述了礦井通風(fēng)系統(tǒng)多因素綜合評(píng)判法以及評(píng)判準(zhǔn)則，分析了多因素綜合評(píng)判方法、因素集合和評(píng)判集合的建立、模糊評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度的確定、評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的獲取和評(píng)價(jià)模型建立的方法。

（2）采用礦井通風(fēng)系統(tǒng)多因素綜合評(píng)判法，建立了礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該評(píng)價(jià)體系包括了礦井通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)可行性評(píng)價(jià)指標(biāo)、安全可靠性指標(biāo)、通風(fēng)系統(tǒng)安全管理指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)合理性指標(biāo)和瓦斯、煤塵指標(biāo)等5個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，包含51個(gè)評(píng)價(jià)因素，給出了每項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重及各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重。

（3）以唐山礦為例，運(yùn)用建立的礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)唐山礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果為良好。認(rèn)真分析并指出了唐山礦通風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題。

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