礦井通風網絡系統及其可靠性評價

田野

琿春礦業(集團)有限責任公司板石煤業分公司,吉林 琿春 133300

礦井通風網絡系統及其可靠性評價

田野

琿春礦業(集團)有限責任公司板石煤業分公司,吉林 琿春 133300

礦井通風網絡系統是采礦業生產活動的重要組成部分，尤其是煤炭開采業。其系統可靠性關乎企業生產成敗、礦工生命及國家財產安全。礦井通風網絡可靠性評價經歷了由定性向定量的發展階段。本文首先介紹了礦井通風網絡系統的組成及其作用，其次綜述了該系統可靠性評價的經驗及計算機模擬手段，希望為企業安全生產貢獻一份微薄之力。

礦井通風網絡；可靠性；評價

1 前言

我國能源結構的組成中，煤炭占有舉足輕重的地位，煤炭也為我國的工農業生產提供了豐富的原材料。煤炭資源一般采用礦井開采形式，開采時極易出現的瓦斯、煤粉塵等易燃易爆物為煤炭資源的安全生產帶來了嚴峻的挑戰。礦井通風網絡系統是煤炭開采的重要組成部分，其可靠性關乎企業的生產成敗、礦工及國家的生命和財產安全。礦井通風網絡系統可有效降低瓦斯濃度，除去礦井中的粉塵，降低井下溫度。

2 礦井通風網絡系統的組成及其作用

2.1 組成

礦井通風網絡系統一般由管路網絡、風源設備及總控設備組成，其主要職責是為井下作業提供安全、清潔、舒適的空氣。礦井通風網絡系統的具體組成一般是：管路網絡，主要有送、回風管道，具體施工點的風路及二者之間的連接管路；風源設備，主要包括風機及其配套設施；通風總控設備，主要由傳感器及復雜的電子設備組成。

2.2 作用

礦井通風網絡系統是煤炭等以礦井為開采形式的礦產資源生產實際的重要組成部分，這個系統是否正常運行直接關系到礦難事故的發生率，是礦工生命及國家財產安全的保護傘。礦井通風網絡系統的直接作用有：

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

（2）改善礦井內溫度、濕度 礦井溫度與埋深具有正相關關系，埋深加大、溫度升高，同時由于井下作業設備、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。及時、充分的通風是減低井下溫度、濕度最簡單、最實惠的生產措施。

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

（4）協助礦難救援 礦難發生時可以通過調整通風系統控制礦井中風的流向及流速，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，達到協助礦難救援的目的。

3 礦井通風網絡系統可靠性的評價方法

礦井通風網絡系統在實際生產活動中的重要性不言而喻，然而由于礦井通風網絡是一個復雜的系統，如何預測并提高其可靠性是一個亟待解決的重要科學問題。目前常用的礦井通風網絡可靠性的評價方法主要有：

3.1 經驗手段

這一手段以實際生產中積累起的各中經驗為基礎，指導正在運行系統的可靠性評價或為新礦井通風系統的建立提供建設性的意見。在礦井通風評價初期階段，經驗手段發揮了重要的作用。

在不斷地發展過程中，經驗手段評價礦井通風系統可靠性亦使用了計算機技術。具體表現形式為：將實際生產中積累的經驗輸入計算機系統建立“計算機答疑專家信息庫”，這個信息庫對于具體問題可給出大量定性反饋，從而為評價礦井通風網絡可靠性服務。

隨著采礦業的發展，礦井生產面對的環境日趨惡劣，礦井通風系統日益復雜、精密，其對安全生產的重要性也在增強。傳統的經驗手段已經越來越不能滿足礦井通風可靠性評價要求，先進的計算機模擬計算手段應運而生。

3.2 計算機模擬計算手段

影響礦井通風網絡可靠性的因素多種多樣，且所占權重有高有低，計算機模擬技術具有的多因素綜合分析、強大的數據處理及復雜關系運算能力等特點使其非常適合用于評價該系統可靠性。目前常用于礦井通風網絡可靠性評價的計算機模型主要有：

（1）BP神經網絡模型 人工神經網絡起源于上世紀八十年代，具有適應性強、容錯能力高等眾多優點，是多輸入、輸出體系的優秀解決方法，神經網絡大多以BP算法為基礎構建。BP神經網絡模型非常適合礦井通風網絡可靠性的評價，但由于其沒有使用恒定的數學關系式，穩定性有待提高。

（2）Fisher判別法模型

Fisher判別法在分析、掌握現有實例特征的基礎上，對新的實例進行判別，具有基礎好、實用性強等特點。應用Fisher判別法模型評價礦井通風系統的可靠性可以較全面的評價各個系統因素對整體可靠性的影響，科學合理、預測精度高。實際使用過程中應注意將典型性和代表性較高的樣本作為訓練樣本。

（3）模糊綜合評價模型

“無故障性”是礦井通風網絡對可靠性的最基本要求，而對通風系統中具體參數變化的要求不高。模糊綜合評價模型基于這一原理，對影響系統可靠性的權重不做量化，對其進行模糊化處理，進而建立模糊綜合評價模型。這個模型以“隸屬度”描述模糊性，對系統的可靠性給出綜合評價。

（4）不交化最小路集算法模型

礦井通風網絡具有組成復雜、瞬變性及非線性等特點，單一的固定數學關系評價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、刻畫通風網絡中風流的變化趨勢，探索管網中可靠性影響因素的即時變化規律，最終建立定量評價方法，其較為真實反映了通風系統的運行狀況。

4 結語

鑒于其在采礦業安全生產中的重要性，礦井通風網絡系統的可靠性評價手段日益完善，已由最初的經驗定性評價手段發展到現在的計算機模擬定量評價手段。常用的礦井通風網絡系統的可靠性評價手段有“計算機答疑專家信息庫”、BP神經網絡模型、Fisher判別法模型、模糊綜合評價模型及不交化最小路集算法模型等。上述方法各有優劣，生產單位應在充分了解、分析具體生產實際的基礎上因地制宜，選擇適合自己的礦井通風網絡評價方法。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.14.017