礦井瓦斯抽采系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)研究與應(yīng)用

黃楠楠

山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司大陽煤礦分公司 山西晉城 048003

煤礦安全評(píng)價(jià)指的是利用系統(tǒng)的工程方法對(duì)煤礦工程或者相關(guān)系統(tǒng)中可能存在的危險(xiǎn)及嚴(yán)重后果進(jìn)行評(píng)價(jià)預(yù)測，針對(duì)事故風(fēng)險(xiǎn)大小，提出一些相應(yīng)的安全防范措施，進(jìn)而保障煤礦井下人員的人身安全，盡量降低煤礦的經(jīng)濟(jì)損失。煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)是保證煤礦井下安全的重要設(shè)施，能夠?qū)⒕峦咚辜皶r(shí)抽出，避免瓦斯?jié)舛冗^高，導(dǎo)致瓦斯爆炸，影響煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)運(yùn)行安全的因素非常多，因此對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)十分有必要。

1 煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)概述

煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)主要由瓦斯抽采監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、進(jìn)氣抽采管道系統(tǒng)、汽水分離器系統(tǒng)、水環(huán)式真空泵系統(tǒng)、閥門控制系統(tǒng)等部分組成，實(shí)際的使用過程中，首先在地面建立好瓦斯抽放泵，將瓦斯抽放鉆孔與井下抽放瓦斯管道系統(tǒng)鏈接起來，抽放泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓會(huì)將井下的瓦斯抽出，如果瓦斯的含量較少可以直接排放的空氣中，如果較多許多送入到瓦斯罐中，提供給相應(yīng)的用戶使用。瓦斯抽采系統(tǒng)具有采集功能、控制功能、安全功能等一系列功能，在礦井瓦斯含量防控方面發(fā)揮重要作用。但礦井瓦斯抽采系統(tǒng)比較復(fù)雜，任何一部分出現(xiàn)問題，都可能會(huì)影響到系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行過程中隱藏的各種問題，并采取對(duì)應(yīng)的調(diào)整改造措施，這對(duì)于礦井瓦斯抽采系統(tǒng)的管理十分有意義。

2 礦井瓦斯抽采系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法確定及評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

礦井瓦斯抽采系統(tǒng)中許多因素會(huì)相互關(guān)聯(lián)，比較復(fù)雜，屬于一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)其實(shí)是一個(gè)多因素綜合評(píng)價(jià)問題，其中許多因素只能定性確定，而不能定量測量。就目前來說出現(xiàn)的一些評(píng)價(jià)方法主要有層次分析法、模糊評(píng)價(jià)法等幾種，模糊綜合評(píng)價(jià)法在解決多目標(biāo)、多因素問題比較有效。單一的定量分析或者定性分析方法難以有效的解決具體問題，因此在對(duì)瓦斯抽采系統(tǒng)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)時(shí)要將兩者結(jié)合起來，模糊數(shù)學(xué)能夠?qū)⒍ㄐ约岸拷y(tǒng)一。

模糊綜合評(píng)價(jià)的前提是建立一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是將評(píng)價(jià)對(duì)象、評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)者聯(lián)系起來的重要橋梁。評(píng)價(jià)指標(biāo)確定可以采用專家咨詢法進(jìn)行，這一方法具有匿名性、實(shí)際應(yīng)用性以及結(jié)果統(tǒng)計(jì)性三個(gè)特點(diǎn)。指標(biāo)體系初步建立后需要利用典型指標(biāo)方法將一些次要指標(biāo)篩選出去，選擇典型指標(biāo)。不同評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于評(píng)價(jià)對(duì)象的作用利用指標(biāo)權(quán)重反映。層次分析法是一種比較常見的指標(biāo)權(quán)重確定方法，利用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)需要首先根據(jù)問題性質(zhì)，將其系列分層化，建立一個(gè)階梯層次模型，然后分別對(duì)各層的因素進(jìn)行賦值，建立一個(gè)判斷矩陣，每層的元素應(yīng)小于9個(gè)。

瓦斯抽采系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系階梯層次結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，主要包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、評(píng)價(jià)指標(biāo)及方案層四個(gè)層次。

圖1 瓦斯抽采系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系階梯層次結(jié)構(gòu)模型

通過對(duì)礦井瓦斯抽采系統(tǒng)中可能影響系統(tǒng)安全的因素以及容易出現(xiàn)的安全事故進(jìn)行探討分析，初步的劃分出系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該體系主要由A 瓦斯抽采系統(tǒng)環(huán)境、B 瓦斯抽采設(shè)施安全性、C 瓦斯抽采系統(tǒng)安全管理、D 系統(tǒng)瓦斯事故隱患控制四部分組成，其中各部分又可以詳細(xì)的劃分為不同的子因素，比如抽采系統(tǒng)環(huán)境影響因素主要有瓦斯抽采率、抽放量、煤層自身含瓦斯條件、封孔等，各部分詳細(xì)內(nèi)容本文不再一一贅述。

利用層次分析法建構(gòu)評(píng)價(jià)矩陣計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值時(shí)首先需要建立一個(gè)樹狀的層次結(jié)構(gòu)模型，然后對(duì)比同一層次的評(píng)價(jià)指標(biāo)，針對(duì)上一層次的相關(guān)因素，構(gòu)成一個(gè)數(shù)值判斷矩陣，按照正矩陣?yán)碚?，將需要?jì)算的含n個(gè)因素的矩陣的最大特征根計(jì)算出來，通過和積法計(jì)算出權(quán)值向量，根據(jù)層次分析法原理，判斷及檢驗(yàn)矩陣的一致性及準(zhǔn)確性。

3 瓦斯抽采系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)的模糊綜合評(píng)價(jià)

模糊綜合評(píng)價(jià)的原理是模糊變換原理、原則是最大隸屬度原則，著眼點(diǎn)是綜合評(píng)價(jià)中需要考慮的各相關(guān)因素。從指標(biāo)集到評(píng)語集的模糊處理器為模糊關(guān)系矩陣。本文采用多級(jí)模糊評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)過程中，首先將評(píng)價(jià)對(duì)象按照各自的屬性分為不同的大因素，然后對(duì)各類大因素進(jìn)行初級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)，最后對(duì)初級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行高級(jí)綜合評(píng)價(jià)。

礦井瓦斯安全評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，各指標(biāo)權(quán)重值都不相同，許多因素都具有很強(qiáng)的不確定性，容易受到環(huán)境影響，為此，利用模糊綜合評(píng)價(jià)方法改進(jìn)及完善礦井瓦斯抽采系統(tǒng)非常有必要。以抽采系統(tǒng)中抽放泵安裝運(yùn)行為例，利用模糊綜合評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)一些定性因素時(shí)，首先決定抽放泵安全穩(wěn)定的因素集中主要包括抽放泵檢測試要求、配套設(shè)施、自身性能裝置三個(gè)因素，評(píng)語集主要有優(yōu)、良、合格、不合格四個(gè)因素，根據(jù)評(píng)價(jià)集評(píng)定備選對(duì)象的評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立一個(gè)模糊映射，組成模糊變換矩陣。然后根據(jù)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要程度以及有關(guān)專家學(xué)者的工作經(jīng)驗(yàn)利用層次分析法就各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值進(jìn)行確定，結(jié)合隸屬度最大原則，確定礦井抽放泵安裝運(yùn)行這一過程的評(píng)語。

4 結(jié)語

我國上世紀(jì)80年代就已經(jīng)引入了安全系統(tǒng)工程，國家及相關(guān)行業(yè)針對(duì)安全評(píng)價(jià)工作制定了許多相應(yīng)法律法規(guī)，但總體而言我國的安全評(píng)價(jià)工作依然處于發(fā)展階段，存在著許多不完善的地方。礦井瓦斯抽采系統(tǒng)本身是一個(gè)動(dòng)態(tài)的非線性系統(tǒng)，實(shí)際的工作狀態(tài)十分的復(fù)雜多變，本文僅僅就如何建立礦井瓦斯抽采系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行了簡單的探討分析，其中還存在許多不足之處，還需要相關(guān)研究人員的深入實(shí)踐分析。