基于模糊層次分析法的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)研究

任 浩

（大陽泉煤炭有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

隨著科技水平的不斷提高，我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)中采取的安全措施也越趨完善，安全高效環(huán)保生產(chǎn)是當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的主題。但是當(dāng)前煤礦生產(chǎn)中，還會(huì)發(fā)生較多的安全事故，其中大多數(shù)事故是由于煤礦通風(fēng)系統(tǒng)不完善造成的，尤其是井下煤塵、瓦斯爆炸、發(fā)生火災(zāi)等。礦井通風(fēng)是煤礦安全生產(chǎn)過程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，礦井通風(fēng)稀釋井下有害氣體，改善井下作業(yè)環(huán)境，保證安全生產(chǎn)，調(diào)節(jié)井下氣候。因此，建立一套完善且安全可靠的礦井通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)極其重要。

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)存在較多不確定因素，具有隨機(jī)性和模糊性，是一個(gè)開放的系統(tǒng)。雖然現(xiàn)階段我國(guó)加強(qiáng)了對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)管理，但管理水平與發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在一定差距，因此，進(jìn)一步加強(qiáng)研究煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)具有十分重要的意義。

1 安全評(píng)價(jià)方法的確定

安全評(píng)價(jià)指控制危險(xiǎn)能力的評(píng)價(jià)，利用科學(xué)的方法及原理用來判斷危險(xiǎn)及控制危險(xiǎn)，并對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行危險(xiǎn)預(yù)測(cè)及采取合適的處理對(duì)策，以致于達(dá)到維護(hù)系統(tǒng)安全的目的。

現(xiàn)階段我國(guó)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)是將評(píng)價(jià)模型、安全程度及評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)結(jié)合起來的一個(gè)過程。礦井通風(fēng)系統(tǒng)與礦井各部分系統(tǒng)安全生產(chǎn)息息相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前主要有以下幾種評(píng)價(jià)手段與技術(shù)方法用于煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)。安全檢查表法、層次分析法、灰色聚類評(píng)價(jià)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)具有模糊性與不確定性，通常情況下采用模糊層次分析法對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。其將模糊綜合評(píng)價(jià)法和層次分析法有效結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)。首先利用層次分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的各指標(biāo)權(quán)重值，然后再使用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)模糊的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析[1-3]。

2 通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)體系創(chuàng)建的意義

礦井通風(fēng)系統(tǒng)中存在許多不確定的因素及指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)間相互聯(lián)系、相互作用，使其存在一定的復(fù)雜耦合關(guān)系，每個(gè)評(píng)價(jià)因子都對(duì)系統(tǒng)的安全至關(guān)重要，因此礦井通風(fēng)安全評(píng)價(jià)體系是在把握指標(biāo)共性基礎(chǔ)上建立的合理、科學(xué)、完整的指標(biāo)因子評(píng)價(jià)體系。

1）有利于大幅度提高并完善我國(guó)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)體系，將此體系與礦井實(shí)際工作緊密結(jié)合，為煤礦通風(fēng)安全評(píng)價(jià)體系提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)與切實(shí)指導(dǎo)。

2）有利于煤礦全面、實(shí)時(shí)監(jiān)控煤礦井下生產(chǎn)安全狀態(tài)，衡量礦井通風(fēng)安全并及時(shí)作出調(diào)控，全面提高煤礦生產(chǎn)安全性。

3）有利于全面提高煤礦工作人員安全素質(zhì)，為保障煤礦安全生產(chǎn)提高堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

Research on the Operation and Maintenance of Communication Cable in Islands Power Grid LI Yi,WU Kankan,LIU Lijun,YE Junhua,LIU Zhehao(130)

3 建立通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)體系的原則

一個(gè)完整的通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)體系應(yīng)遵循以下原則。

3.1 系統(tǒng)性

安全評(píng)價(jià)體系中指標(biāo)因子需要通過總體調(diào)節(jié)，系統(tǒng)的進(jìn)行管理各因子，掌握各指標(biāo)特征，從而使得評(píng)價(jià)對(duì)象總體上達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)、控制及管理。

3.2 科學(xué)性

鑒于礦井通風(fēng)系統(tǒng)中涉及到許多復(fù)雜的指標(biāo)因子，在進(jìn)行安全評(píng)價(jià)時(shí)，必須保持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度與方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而客觀反映結(jié)果。

3.3 可操作性

安全評(píng)價(jià)體系應(yīng)做到簡(jiǎn)單明了，且能準(zhǔn)確的給出評(píng)價(jià)結(jié)果及建議措施，避免步驟過于繁瑣

3.4 可比性

一般情況下，一個(gè)完整的通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)列舉出多種方案，可以擇優(yōu)取之。

4 通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)體系建立

結(jié)合前文所述建立原則，根據(jù)西山煤電西曲煤礦通風(fēng)系統(tǒng)采掘方案，建立了采掘方案優(yōu)選后的評(píng)價(jià)指標(biāo)因子體系[4]，如圖1所示。根據(jù)各指標(biāo)因子重要性進(jìn)行排序，底層指標(biāo)排序：B3＞B1＞B2＞B4＞B7＞B8＞B5＞B9＞B6， 準(zhǔn) 則 層 指 標(biāo) 排 序 ：A1＞A2＞A3。

5 指標(biāo)權(quán)重的確定

圖1 評(píng)價(jià)制表遞階層次結(jié)構(gòu)模型

5.1 建立判斷比較矩陣

建立評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型后，通過層次分析法比較遞階層次評(píng)價(jià)模型中同一分層兩兩因素間的重要性，得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)因子之間的相對(duì)重要度，進(jìn)而建立比較判斷矩陣。在矩陣中進(jìn)行兩元素比較時(shí)，需要使用1～9標(biāo)度法判斷比值結(jié)果。針對(duì)瓶?jī)r(jià)值對(duì)象X與1～9標(biāo)度準(zhǔn)則，可以得到兩兩指標(biāo)間的判斷矩陣X-A如下：

5.2 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

采取方根法計(jì)算權(quán)重向量，并進(jìn)一步判斷矩陣的最大特征根λmax：

1）計(jì)算矩陣每一行成績(jī)：

2）計(jì)算Xi的n次方根：

3）對(duì)向量 p=（p1，p2，...，pn）的正規(guī)化：

4）最大特征值 λmax：

計(jì)算得到λmax=3.007。

5）一致性檢驗(yàn)：

一致性指標(biāo)IC=0.04；平局隨機(jī)一致性指標(biāo)IR=0.52；一致性比率RC=0.007。當(dāng)RC＜0.1時(shí)，可以認(rèn)為判斷矩陣一致性符合要求。

根據(jù)以上方法，可以得到西曲煤礦通風(fēng)系統(tǒng)一級(jí)、二級(jí)指標(biāo)權(quán)重，如表1所示。

6 模糊綜合評(píng)價(jià)方法

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

6.1 西曲煤礦采掘方案

根據(jù)西曲煤礦二采區(qū)采掘計(jì)劃，可布置一個(gè)綜采面，兩個(gè)炮采面。據(jù)此設(shè)計(jì)了三種采掘方案進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)模擬分析[5]。

方案一：上二采區(qū)布置一個(gè)炮采面，一個(gè)綜采面；上一采區(qū)布置一個(gè)炮采面，一個(gè)備采面。

方案二：上二采區(qū)布置一個(gè)備采面，一個(gè)綜采面；上一采區(qū)布置兩個(gè)炮采面。

方案三：上二采區(qū)布置一個(gè)炮采面，一個(gè)綜采面；上一采區(qū)布置一個(gè)分層炮采面，一個(gè)備采面。

6.2 計(jì)算過程

通過以上方法可以計(jì)算得到底層指標(biāo)，處理結(jié)果如表2所示。

根據(jù)底層指標(biāo)權(quán)重值進(jìn)一步計(jì)算得到底層指標(biāo)矩陣為：

表2 底層結(jié)果指標(biāo)

進(jìn)一步計(jì)算得到總目標(biāo)結(jié)果矩陣：

分析矩陣Xj1可知，三種采掘方案的安全評(píng)價(jià)結(jié)果，相對(duì)優(yōu)先順序?yàn)?X1＞X2＞X3，即方案一最優(yōu)。

7 結(jié)論

1）根據(jù)采用模糊層次分析法建立的通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)體系，可計(jì)算各指標(biāo)因子權(quán)重值；

2）根據(jù)此權(quán)重值進(jìn)一步計(jì)算得到的底層指標(biāo)矩陣，可評(píng)價(jià)采掘方案的優(yōu)劣，為煤礦提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和切實(shí)指導(dǎo)。