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    基于DBN的掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故風(fēng)險預(yù)測

    2023-02-21 09:14:04李泓鯤王孝東陳鐘輝
    中國煤炭 2023年1期
    關(guān)鍵詞:煤塵后驗通風(fēng)

    李泓鯤,王孝東,李 陽,肖 露,陳鐘輝,劉 杰

    (1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院,云南省昆明市,650093;2.大唐華銀電力股份有限公司耒陽分公司,湖南省衡陽市,421800;3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院,云南省昆明市,650201;4.昆明理工大學(xué)公共安全與應(yīng)急管理學(xué)院,云南省昆明市,650093)

    0 引言

    在煤礦掘進(jìn)工作面生產(chǎn)施工過程中,往往會產(chǎn)生大量的煤塵。這些煤塵是煤礦掘進(jìn)工作面作業(yè)的嚴(yán)重災(zāi)害源之一,具有不可忽視的潛在爆炸風(fēng)險,嚴(yán)重威脅煤礦掘進(jìn)工作面的安全生產(chǎn)[1]。因此,研究煤礦掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故,尋找造成其煤塵爆炸事故的根本因素,具有重要意義。景國勛等[2]通過研究煤質(zhì)指標(biāo)對煤塵爆炸的影響,利用20 L球形爆炸容器對具有不同工業(yè)成分的煤塵爆炸最大壓力上升速率進(jìn)行測定,建立煤質(zhì)指標(biāo)與爆炸最大壓力上升速率的計算模型;裴蓓等[3]通過對煤塵爆炸初期與瓦斯的耦合爆炸災(zāi)害強化的產(chǎn)生機制探究,認(rèn)為初始爆炸強度對瓦斯/煤塵復(fù)合體系有重要影響;ZHANG Leilin等[4]通過建立不同彎曲角度的管道爆炸系統(tǒng),研究了管道彎曲角度對煤塵爆炸傳播規(guī)律的影響,認(rèn)為爆炸后沖擊波的峰值超壓急劇增大,拐角后又緩慢減小。

    目前隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(DBN)被大量運用到事故風(fēng)險分析和預(yù)測方面。王文和等[5]利用DBN對城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行動態(tài)分析,認(rèn)為該方法克服了傳統(tǒng)風(fēng)險分析方法的不足,可動態(tài)反映燃?xì)夤芫W(wǎng)失效和事故后果發(fā)生概率隨時間變化的特征。同時,DBN還可用于水下連接器故障診斷、煤礦安全態(tài)勢感知[6-8]等諸多方面。

    由于前人對煤塵爆炸的相關(guān)分析多集中于煤塵爆炸機理實驗探究或單一因素對煤塵爆炸的影響[1-4],而對于造成煤塵爆炸事故風(fēng)險分析及預(yù)測的相關(guān)研究較少,因此其分析結(jié)果具有一定局限性。DBN作為目前被廣泛應(yīng)用于事故風(fēng)險分析和預(yù)測的手段之一,通過運用條件概率和時間序列能夠很好反映造成事故的各個風(fēng)險因素概率隨時間變化的情況,因此筆者將通過DBN對掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故進(jìn)行分析,尋找掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故中應(yīng)重點關(guān)注的基本風(fēng)險因素,為預(yù)防掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故提供客觀科學(xué)的依據(jù)。

    1 事故風(fēng)險分析方法

    1.1 動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)

    DBN是靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(BN)的擴展,可以容納時間序列數(shù)據(jù),適用于對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模[9]。DBN主要由初始網(wǎng)絡(luò)U0和狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)Ut構(gòu)成[10],初始網(wǎng)絡(luò)為BN,而狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)則是2個相鄰時間片上網(wǎng)絡(luò)模型。

    由于掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故的發(fā)生是一個動態(tài)過程,且掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故具有不確定性、不完整性和時間相關(guān)性的特點,因此選用DBN作為掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故風(fēng)險分析方法。對于DBN事故分析方法,通常有以下2條假設(shè)[11]:

    (1)穩(wěn)定性。對于所有時間切片t,其轉(zhuǎn)移概率PU(t)(Xt|Xt-1)總是相同的。

    (2)馬爾科夫性。對于t+1時間切片中的節(jié)點,其節(jié)點狀態(tài)僅與t時間切片中節(jié)點狀態(tài)有關(guān),與t-1時間切片中節(jié)點狀態(tài)無關(guān)。

    對于滿足上述2個條件所構(gòu)建的用于掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故分析的DBN中,任意風(fēng)險因素概率分布公式為:

    (1)

    式中:P(Xi(t))——t時刻風(fēng)險因素的概率;

    P(Ut|Xi(t))——任意風(fēng)險因素在轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)中的條件概率。

    DBN推理的依據(jù)與BN推理依據(jù)相同,均依據(jù)貝葉斯公式進(jìn)行推理:

    (2)

    1.2 DBN模型要素

    由于影響掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故的風(fēng)險因素有很多,在結(jié)合國家礦山安全監(jiān)察局(原國家煤礦安全監(jiān)察局)關(guān)于山東能源肥城礦業(yè)集團梁寶寺能源有限責(zé)任公司“8·20”煤塵爆炸事故通報[12]與前人相關(guān)分析的基礎(chǔ)上[13],從煤塵性質(zhì)、環(huán)境因素影響、管理缺陷、通風(fēng)時間與通風(fēng)設(shè)計不合理這4個方面對掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故基本風(fēng)險因素進(jìn)行選取,共選取15個造成掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故的基本風(fēng)險因素,分別為:煤塵粒徑分布X0、煤塵揮發(fā)分X1、煤塵爆炸性指數(shù)X2、煤塵水分及灰分X3、煤塵濃度在爆炸范圍X4、瓦斯?jié)舛萖5、工作面風(fēng)速不合理X6、氧氣濃度X7、環(huán)境火源X8、通風(fēng)時間不合理X9、局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理X10、整體通風(fēng)方案設(shè)計不合理X11、除塵措施未落實X12、無相關(guān)安全培訓(xùn)X13、規(guī)章制度不健全X14,并根據(jù)事故因果關(guān)系建立初始貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。將掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故作為初始貝葉斯網(wǎng)絡(luò)葉節(jié)點,二級風(fēng)險因素作為初始貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點,15種基本風(fēng)險因素作為初始貝葉斯網(wǎng)絡(luò)根節(jié)點。

    初始貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的中間節(jié)點與根節(jié)點的設(shè)置狀態(tài)如下:

    (3)

    將中間節(jié)點與根節(jié)點設(shè)置為2種狀態(tài),用于簡化網(wǎng)絡(luò)和減少中間節(jié)點數(shù)量以及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)計算。

    將葉節(jié)點T按發(fā)生事故可能造成的后果嚴(yán)重程度設(shè)置狀態(tài)如下:

    (4)

    將葉節(jié)點T按事故后果的5個等級設(shè)置為3種狀態(tài),貼近于實際情況,同時可簡化計算過程,減小樣本所需數(shù)據(jù)量,以實現(xiàn)DBN在有限信息條件下的定量推理。

    1.3 基于D-S證據(jù)理論與G1法確定專家權(quán)重

    在應(yīng)用DBN對掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故進(jìn)行推理時,需要大量事故演變過程的數(shù)據(jù)或?qū)<揖C合評價結(jié)果作為推理的先驗依據(jù)。由于缺乏大量的掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故演變過程數(shù)據(jù),且直接運用專家綜合評價結(jié)果作為推理的先驗依據(jù)主觀性太強,因此將基于專家綜合評價結(jié)果,應(yīng)用D-S證據(jù)理論預(yù)處理專家綜合評價結(jié)果,再通過應(yīng)用G1算法將預(yù)處理結(jié)果轉(zhuǎn)化為專家權(quán)重,根據(jù)相應(yīng)的專家權(quán)重確定掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故DBN先驗依據(jù)。

    對D-S證據(jù)理論簡要描述如下[14-15]:

    設(shè)Ω為一個識別框架,在識別框架上的基本概率賦值2Ω→[0,1]的函數(shù)m,成為mass函數(shù),并且滿足:

    (5)

    對于任意B∈Ω,其識別框架內(nèi)的有限個mass函數(shù)m1…mn的合成規(guī)則為:

    (6)

    式中:K——歸一化常數(shù)。

    利用D-S證據(jù)理論處理后,應(yīng)用G1算法確定專家權(quán)重步驟如下[16]:

    (1)確定評價指標(biāo)重要性排序Cn;

    (2)確定評價指標(biāo)相對重要程度Ri,其中Ri為Cn-1與Cn之比;

    (3)計算專家權(quán)重Vj:

    (7)

    上述過程均由煤礦安全領(lǐng)域相關(guān)專家進(jìn)行確定和評價,式(7)中n取15。3類不同專家的權(quán)重結(jié)果計算見表1。

    表1 專家權(quán)重說明

    2 動態(tài)風(fēng)險分析

    2.1 節(jié)點初始先驗概率

    在掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故DBN中,其各節(jié)點的條件概率用來描述各節(jié)點之間的關(guān)聯(lián)程度。根節(jié)點先驗概率是將專家綜合評價所得分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為專家權(quán)重并依據(jù)式(8)根節(jié)點先驗概率計算公式計算得出:

    (8)

    i——風(fēng)險因素的第i個狀態(tài);

    n——風(fēng)險因素的狀態(tài)個數(shù);

    j——風(fēng)險因素個數(shù);

    wijk——風(fēng)險因素j的狀態(tài)i發(fā)生的第k個專家對應(yīng)的權(quán)值系數(shù)。

    中間節(jié)點先驗概率由專家綜合評價結(jié)果轉(zhuǎn)化為專家權(quán)重后,結(jié)合式(9)聯(lián)合概率公式計算得出:

    (9)

    式中:P(Y)——中間節(jié)點先驗概率;

    P(Y|An)——An條件下發(fā)生Y的概率。

    對于掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故DBN,其各節(jié)點在初始網(wǎng)絡(luò)的先驗概率稱為初始先驗概率。掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故DBN初始先驗概率如圖1所示。

    圖1 掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故DBN初始先驗概率

    由圖1可知,掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果的初始先驗概率為0.090,造成較輕微后果的先驗概率為0.280,后果可忽略不計的先驗概率為0.630。對于各根節(jié)點先驗概率,最大的為煤塵濃度在爆炸范圍X4(0.282),最小的為無相關(guān)安全培訓(xùn)X13(0.114)。對圖1中各節(jié)點先驗概率數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知,掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故嚴(yán)重后果,輕微后果與后果忽略不計的概率分布與海因里希安全法則——即大量后果忽略不計和輕微后果的意外事件必將導(dǎo)致重大傷亡事故發(fā)生相符合。同時,依據(jù)先驗概率初步判斷影響掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故發(fā)生的最大二級節(jié)點為環(huán)境因素影響B(tài)2,最小為管理缺陷B4。在4個不同二級風(fēng)險因素下,對影響各個二級風(fēng)險因素發(fā)生的最大的基本風(fēng)險因素分別為煤塵爆炸性指數(shù)、煤塵濃度在爆炸范圍、局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理、防塵措施未落實。

    從初始先驗概率角度對這4個基本風(fēng)險因素進(jìn)行分析,煤塵爆炸性指數(shù)越高,煤塵爆炸的風(fēng)險越大。而掘進(jìn)工作面煤塵濃度如果在爆炸范圍,往往是導(dǎo)致掘進(jìn)工作面發(fā)生煤塵爆炸事故的直接原因之一。局部通風(fēng)方案設(shè)計一般是在掘進(jìn)工作面施工之前就已經(jīng)完成,但由于掘進(jìn)工作面施工是一個動態(tài)過程,因此局部通風(fēng)方案設(shè)計與掘進(jìn)工作面實際生產(chǎn)施工之間存在滯后性,進(jìn)而導(dǎo)致局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理,從而可能導(dǎo)致掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故的發(fā)生。防塵措施未落實會進(jìn)一步導(dǎo)致掘進(jìn)工作面附近煤塵積聚,在一定條件下可引發(fā)煤塵爆炸事故。

    2.2 節(jié)點先驗概率預(yù)測

    由于掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故DBN中的各節(jié)點概率會隨時間發(fā)生變化,且各節(jié)點的轉(zhuǎn)移過程符合馬爾科夫過程[17],因此對于掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故的先驗概率預(yù)測結(jié)果,可將專家經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為時間權(quán)重結(jié)合馬爾科夫過程進(jìn)行判定[18-19]。掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故DBN轉(zhuǎn)移概率公式為:

    (10)

    式中:t——時間片;

    Si——節(jié)點X處于狀態(tài)i的個數(shù);

    Si,k——節(jié)點X有狀態(tài)i到狀態(tài)k的個數(shù)。

    時間權(quán)重計算公式為:

    (12)

    式中:τt——第t個時刻時間權(quán)重;

    δt——時間折現(xiàn)系數(shù)。

    將節(jié)點的轉(zhuǎn)移過程設(shè)置為6個時間片(t=0~5),葉節(jié)點T即掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故的3種狀態(tài)在6個時間片內(nèi)概率變化過程,如圖2所示。

    圖2 葉節(jié)點T的3種狀態(tài)概率變化

    由圖2可以看出,在6個時間片內(nèi),事故造成可忽略不計后果和較輕微后果的狀態(tài)概率均有所下降。其中造成可忽略不計后果的狀態(tài)概率在t=0~1時間片內(nèi)顯著下降,下降了0.128;在t=1~5時間片內(nèi)下降緩慢,下降了0.019,并最終趨于0.485這一定值。造成較輕微后果的狀態(tài)概率在t=0~1時間片內(nèi)下降了0.008;在t=1~5時間片內(nèi)下降了0.014,并最終趨于0.261這一定值。造成嚴(yán)重后果的狀態(tài)概率則在t=0~1時間片內(nèi)顯著上升,上升了0.112;在t=1~5時間片內(nèi)上升緩慢,上升了0.050,并最終趨于0.254這一定值。同時,與不同狀態(tài)的初始先驗概率進(jìn)行對比,可知掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故發(fā)生嚴(yán)重后果的狀態(tài)概率相較于初始先驗概率上升了0.160,發(fā)生較輕微后果的狀態(tài)概率相較于初始先驗概率下降0.022,事故后果忽略不計的狀態(tài)概率相較于初始先驗概率下降了0.147,這與圖2中所示變化趨勢相對應(yīng)。

    利用DBN正向預(yù)測各根節(jié)點事件(X0~X14)發(fā)生先驗概率在6個時間片后的結(jié)果分別為0.221、0.181、0.268、0.259、0.293、0.304、0.352、0.301、0.350、0.323、0.329、0.285、0.274、0.170、0.154。預(yù)測對掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果和較輕微后果的狀態(tài)概率影響最大的2個基本風(fēng)險因素是工作面風(fēng)速不合理(0.352)和環(huán)境火源(0.350),影響最小的基本風(fēng)險因素是規(guī)章制度不健全(0.154)。在4個不同二級風(fēng)險因素下,對各個二級風(fēng)險因素事件發(fā)生概率影響最大的基本風(fēng)險因素分別是煤塵爆炸性指數(shù)(0.268)、工作面風(fēng)速不合理(0.352)、局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理(0.329)、防塵措施未落實(0.274)。

    通過對圖2與根節(jié)點先驗概率結(jié)果的分析,綜合考慮各基本風(fēng)險因素預(yù)測結(jié)果與掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故3種狀態(tài)概率變化情況,初步確定對掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果影響最大的6個基本風(fēng)險因素分別為煤塵爆炸性指數(shù)、工作面風(fēng)速不合理、瓦斯?jié)舛取h(huán)境火源、局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理、防塵措施未落實。

    3 事故預(yù)防決策分析

    3.1 根節(jié)點后驗概率預(yù)測

    直接由初始先驗概率經(jīng)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)預(yù)測所得出的各個風(fēng)險因素的事件發(fā)生概率結(jié)果仍具有一定的主觀性,為進(jìn)一步減小主觀性和對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行驗證,利用后驗概率公式并結(jié)合DBN進(jìn)行逆推理,得出各根節(jié)點后驗概率并對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行修正。DBN根節(jié)點后驗概率計算公式為:

    (13)

    根據(jù)圖2所示,在未采取任何預(yù)防措施前提下,掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故后果忽略不計狀態(tài)概率與較輕微概率均有所下降,而造成嚴(yán)重后果狀態(tài)概率將上升。因此后驗概率主要討論掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果狀態(tài)時各節(jié)點后驗概率。

    將葉節(jié)點即掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故T造成嚴(yán)重后果狀態(tài)概率值設(shè)置為1.000,結(jié)合式(10)~式(13),預(yù)測各根節(jié)點(X0~X14)在6個時間片(t=0~5)后在煤塵爆炸事故T造成嚴(yán)重后果的狀態(tài)下,事件發(fā)生的后驗概率結(jié)果分別為0.231、0.183、0.272、0.260、0.289、0.302、0.348、0.304、0.353、0.318、0.332、0.288、0.271、0.173、0.154。

    由節(jié)點后驗概率結(jié)果可知,根節(jié)點煤塵粒徑分布X0與整體通風(fēng)方案設(shè)計不合理X11后驗概率相較于先驗概率上升了0.010,局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理X10與環(huán)境火源X8后驗概率相較于先驗概率提升了0.003。各根節(jié)點后驗概率預(yù)測值與先驗概率預(yù)測結(jié)果基本一致,驗證了先驗概率對于各根節(jié)點預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

    綜合對各根節(jié)點先驗概率與后驗概率預(yù)測結(jié)果分析,對初步選取的6個基本風(fēng)險因素進(jìn)行修正,最終確定對掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果的5種基本風(fēng)險因素分別為瓦斯?jié)舛?、環(huán)境火源、通風(fēng)時間不合理、局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理與防塵措施未落實。

    3.2 單因素作用分析

    由于DBN后驗概率公式具有雙向性,因此通過DBN后驗概率公式的雙向性可知,葉節(jié)點T在單個基本風(fēng)險因素發(fā)生條件下的后驗概率計算公式為:

    (14)

    由DBN推理雙向性,可通過已獲得的最終確定的5種基本風(fēng)險因素先驗概率、后驗概率,結(jié)合式(10)~式(12)和式(14),對在單因素發(fā)生條件下導(dǎo)致掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果的后驗概率(P(T=0|Xi=0))結(jié)果進(jìn)行計算和預(yù)測,6個時間片內(nèi)預(yù)測結(jié)果:X5為0.252、X8為0.251、X9為0.254、X10為0.255、X12為0.253。不同單因素作用條件下在6個時間片內(nèi)造成掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故嚴(yán)重后果的概率變化過程如圖3所示。

    圖3 單因素發(fā)生條件下嚴(yán)重后果后驗概率變化情況

    綜合圖3和6個時間片內(nèi)預(yù)測結(jié)果可知,對所選取的5種基本風(fēng)險因素,在單個風(fēng)險因素發(fā)生的條件下,預(yù)測在6個時間片后,掘進(jìn)工作面煤塵爆炸嚴(yán)重后果后驗概率最大為0.255,最小為0.251。且掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果的后驗概率變化趨勢均是初期先急劇上升(t=0~2),后緩慢上升(t=2~4),最后趨于某一定值(t=4~5)。局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理的發(fā)生對于掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果的影響最大,使其后驗概率預(yù)測結(jié)果相對先驗概率預(yù)測結(jié)果提升了0.005。通過DBN雙向綜合分析,最終確定對掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果狀態(tài)影響最大的基本風(fēng)險因素為局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理。

    3.3 多因素耦合作用分析

    不同組合條件下多個基本風(fēng)險因素耦合作用結(jié)果計算公式:

    (15)

    由于掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果往往是多個基本風(fēng)險因素耦合作用的結(jié)果,且每個基本風(fēng)險因素是否發(fā)生都是相互獨立的。因此將所選取的5種基本風(fēng)險因素進(jìn)行組合,結(jié)合DBN雙向推理性,通過已獲得的最終確定的5種基本風(fēng)險因素的先驗概率、后驗概率,并結(jié)合式(10)~式(12)與式(15),對多因素耦合作用條件下掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果狀態(tài)的后驗概率進(jìn)行計算與預(yù)測,6個時間片內(nèi)不同組合條件下的多種基本風(fēng)險因素耦合作用導(dǎo)致掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果的預(yù)測結(jié)果的最大值見表2,基本風(fēng)險因素耦合作用結(jié)果最大值的概率變化過程如圖4所示。

    表2 不同組合條件下基本風(fēng)險因素耦合作用結(jié)果最大值

    圖4 基本風(fēng)險因素耦合作用結(jié)果最大值的概率變化

    由表2可知,預(yù)測在6個時間片內(nèi),2種因素組合條件下通過基本風(fēng)險因素耦合作用,導(dǎo)致掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故發(fā)生嚴(yán)重后果后驗概率最小,為0.256;在5種因素組合條件下通過基本風(fēng)險因素耦合作用,導(dǎo)致掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故發(fā)生嚴(yán)重后果后驗概率最大,為0.266。由圖4可知,不同組合條件下基本風(fēng)險因素耦合作用導(dǎo)致掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故發(fā)生嚴(yán)重后果的初始后驗概率也略有不同,其中5種因素組合條件下初始后驗概率最大,而2種因素組合條件下初始后驗概率最小。

    由表2和圖4綜合分析可知,掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故發(fā)生嚴(yán)重后果的后驗概率變化情況均是初期先急劇上升(t=0~2),后緩慢上升(t=2~4),最后趨于某一定值(t=4~5)。因此對掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故,其事故預(yù)防重點應(yīng)是在事故發(fā)展初期對瓦斯?jié)舛?、環(huán)境火源、通風(fēng)時間不合理、局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理與防塵措施未落實這5種基本風(fēng)險因素采取相關(guān)措施,防止這5種基本風(fēng)險因素同時發(fā)生。若在事故初期無法采取相關(guān)措施防止這5種基本風(fēng)險因素同時發(fā)生,則應(yīng)在事故發(fā)展初期采取相關(guān)措施防止表2中所列出的其他3種因素組合中的基本風(fēng)險因素同時發(fā)生,以降低掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故最終發(fā)展成嚴(yán)重后果的風(fēng)險。

    4 結(jié)論

    (1)結(jié)合實際生產(chǎn)事故案例,建立掘進(jìn)工作面煤塵爆炸DBN事故分析模型,并利用DBN進(jìn)行正向推理,得出掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故3種不同狀態(tài)的初始先驗概率分別為0.090、0.280、0.630;由初始先驗概率結(jié)果結(jié)合式(10)~式(12)計算可知,在6個時間片后3種狀態(tài)概率分別為0.254、0.261、0.485。

    (2)利用DBN進(jìn)行逆向推理,最終確定對掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果影響最大的5種基本風(fēng)險因素分別為瓦斯?jié)舛?、環(huán)境火源、通風(fēng)時間不合理、局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理與防塵措施未落實。由計算可知,其后驗概率預(yù)測結(jié)果與先驗概率預(yù)測結(jié)果基本一致,分別為0.302、0.353、0.318、0.332、0.271。同時,在單因素作用條件下,最終確定對掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果影響最大的基本風(fēng)險因素為局部通風(fēng)方案設(shè)計不合理。

    (3)通過多因素耦合作用分析,預(yù)測掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果狀態(tài)概率變化情況為先急劇上升,后緩慢上升,最后趨于某一定值;在5種因素組合條件下耦合作用結(jié)果導(dǎo)致掘進(jìn)工作面事故造成嚴(yán)重后果的后驗概率最大,為0.266;掘進(jìn)工作面煤塵爆炸事故造成嚴(yán)重后果的預(yù)防重點是在事故發(fā)展初期對所選取的5種因素采取相關(guān)措施防止這5種基本風(fēng)險因素同時發(fā)生。

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