礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評價研究

黃小忠，謝賢平

(昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南昆明650093)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評價研究

黃小忠，謝賢平

(昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南昆明650093)

利用大量的文獻(xiàn)資料，收集與礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性有關(guān)的評價指標(biāo)，通過層次分析法確定評價指標(biāo)的權(quán)重，運(yùn)用模糊綜合評價法對評價指標(biāo)進(jìn)行模糊處理，得到礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的評價等級。結(jié)果表明:云南某煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性綜合評價為基本合格，可以繼續(xù)生產(chǎn);但應(yīng)該提高用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量供需比、降低作業(yè)地點(diǎn)粉塵濃度，加強(qiáng)監(jiān)測通風(fēng)系統(tǒng)的各監(jiān)測指標(biāo)，提高通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性。

礦井通風(fēng)系統(tǒng);安全可靠性;層次分析法;模糊綜合評價;評價等級

0 前言

礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性［1］是滿足礦井通風(fēng)目的的可靠程度，即系統(tǒng)在規(guī)定時間內(nèi)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)功能，使礦井生產(chǎn)得以正常進(jìn)行;礦井災(zāi)變時，有足夠的抗災(zāi)能力。但隨著礦井開采深度的不斷延伸，通風(fēng)系統(tǒng)服務(wù)年限延長，設(shè)備設(shè)施老化，使通風(fēng)系統(tǒng)及其單元發(fā)生故障的可能性增大，導(dǎo)致安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，產(chǎn)生嚴(yán)重的社會影響和巨大經(jīng)濟(jì)損失。為保障礦井生產(chǎn)安全有序進(jìn)行，降低各類事故的發(fā)生，減少生命財(cái)產(chǎn)的損失，迫切需要完善通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評價。

陳開巖等［2］應(yīng)用變權(quán)理論和模糊數(shù)學(xué)方法構(gòu)建多級變權(quán)的評價模型，實(shí)現(xiàn)了礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的模糊綜合評價，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)評價軟件。陸剛等［3］利用模糊數(shù)學(xué)的隸屬度來描述礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性評價指標(biāo)間的關(guān)系，達(dá)到定量精確的評價結(jié)果。張聰聰?shù)龋?］利用灰色關(guān)聯(lián)分析法分析礦井通風(fēng)系統(tǒng)各評價指標(biāo)可靠度的高低，最終獲得整個通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的量值。史秀志等［5］首次將Fisher判別法應(yīng)用到礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的評價當(dāng)中，并建了FDA模型，開拓了安全可靠性的另一種評價方法。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是一個動態(tài)的、隨機(jī)的、模糊的、龐大的大系統(tǒng)，要科學(xué)合理地對礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行評價，必須選擇能夠確切反應(yīng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際情況的參數(shù)指標(biāo)，建立科學(xué)合理的評價指標(biāo)體系。因此，本文通過技術(shù)可靠性、作業(yè)環(huán)境可靠性、防災(zāi)自救可靠性及安全監(jiān)測可靠性作為評價指標(biāo)體系的準(zhǔn)則層，能夠客觀反映礦井通風(fēng)系統(tǒng)的真實(shí)情況。

1 安全可靠性評價體系的建立

1．1評價指標(biāo)特點(diǎn)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評價指標(biāo)具備以下特點(diǎn)［6］:評價指標(biāo)能全面準(zhǔn)確地反映出礦井通風(fēng)系統(tǒng)的狀況與技術(shù)質(zhì)量特征;評價模式簡單明了可操作性強(qiáng)易于掌握;評價結(jié)論能反映出礦井通風(fēng)系統(tǒng)的合理性、經(jīng)濟(jì)性及安全可靠性;評價中所釆用的數(shù)據(jù)易于獲取數(shù)據(jù)處理工作量小;采用的評價指標(biāo)有明確的評價標(biāo)準(zhǔn)。

1．2評價指標(biāo)體系

本文根據(jù)云南某煤礦礦井為例，通過查詢大量文獻(xiàn)［6-8］，根據(jù)評價指標(biāo)確定原則，從技術(shù)可靠性、作業(yè)環(huán)境可靠性、防災(zāi)自救可靠性及安全監(jiān)測可靠性4個方面考慮，最終確定了22個安全可靠性評價指標(biāo)。據(jù)此建立的評價指標(biāo)體系，評價指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層(B1、B2、B3、B4)和指標(biāo)層(c1，c2，…，c22)。

1．3可靠性指標(biāo)權(quán)重確定

本文引入層次分析法確定評價指標(biāo)權(quán)重。利用每一層次中各因素的相對重要進(jìn)行比較，引入標(biāo)度(1～9標(biāo)度法)構(gòu)成判斷矩陣。通過分析判斷矩陣的一致性，然后將每一行連乘后開n次方，歸一化處理后得到評價指標(biāo)的權(quán)重。即可得:

2 可靠性指標(biāo)的模糊綜合評價

2．1可靠性指標(biāo)的測量

在確定安全可靠性評價指標(biāo)后，在礦井中對各個評價指標(biāo)進(jìn)行測量。測量結(jié)果如表1所示。

表1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)等級界定

2．2可靠性評價指標(biāo)隸屬度計(jì)算

2．2．1構(gòu)造隸屬度的方法

構(gòu)造評價指標(biāo)的隸屬函數(shù)，應(yīng)先確定模糊集合為V=(VA、VB、VC)分別對應(yīng)的指標(biāo)級{合格、基本合格、待整改}。u1、u2、u3分別為指標(biāo)分級的界定值;ci表示評價指標(biāo)的測量值;用fA(ci)、fB(ci)、fC(ci)表示各個指標(biāo)屬于子集合A、B、C的程度。

1)下線指標(biāo)

下限指標(biāo)是指指標(biāo)值越小越好的指標(biāo)，其3個級別的隸屬函數(shù)用下式表示:

2)上限指標(biāo)

上限指標(biāo)是指標(biāo)值越大越好的指標(biāo)。其隸屬函數(shù)與下限指標(biāo)隸屬函數(shù)類似，將最大變?yōu)樽钚。钚∽優(yōu)樽畲蟆?/p>

2．2．2分級界定值的確定

查閱文獻(xiàn)［8］，確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)可安全靠性指標(biāo)等級界定值。

2．2．3可靠性評價指標(biāo)隸屬度確定

根據(jù)上限指標(biāo)隸屬函數(shù)、下限指標(biāo)隸屬函數(shù)及表1確定準(zhǔn)則層的隸屬度。

2．3模糊綜合評價

1)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性指標(biāo)的二級模糊綜合評價為:

同理可求得:EB2=(0．468，0．378，0．154); EB3=(0．661，0．339，0);EB4=(0．809，0．191，0)。

2)一級模糊綜合評價:

2．4評價等級的確定

評價結(jié)果E=(eA，eB，eC)=(0．565，0．330，0．105)。根據(jù)隸屬度最大原則，初步判定該煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性為A級(合格)。但根據(jù)判定等級確定原則［8］，當(dāng)eB+eC＞eA/2時，則最終評價等級應(yīng)下調(diào)至B級(基本合格)。

3 結(jié)論

1)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評價指標(biāo)的選取應(yīng)反映礦井生產(chǎn)的真實(shí)情況。因此，本文從技術(shù)可靠性、作業(yè)環(huán)境可靠性、防災(zāi)自救可靠性及安全監(jiān)測可靠性4個方面22個評價指標(biāo)體系進(jìn)行綜合評價。

2)本文采用層次分析法確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，選用模糊綜合評價法對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性進(jìn)行評價研究，對通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性做出準(zhǔn)確評價。

3)以云南某煤礦為例，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性評價等級確定為B級(基本合格)。但需要立即提高作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)量供需比，降低作業(yè)地點(diǎn)的粉塵濃度;同時加強(qiáng)作業(yè)場所的瓦斯?jié)舛取貪穸取⒀鯕鉂舛取⒎蹓m濃度的在線監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常波動應(yīng)立即撤出作業(yè)場所。

［1］盧國斌，陳鵬，張俊武．BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的通風(fēng)系統(tǒng)可靠性評價［J］．遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2014(1):23－27．

［2］陳開巖，王超．礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性變權(quán)綜合評價的研究［J］．采礦與安全工程學(xué)報，2007(1):37－41．

［3］陸剛，韓可琦，肖桂彬．礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的模糊綜合評價［J］．采礦與安全工程學(xué)報，2008(2):244－247．

［4］張聰聰，吳世躍，安省偉，等．煤礦通風(fēng)系統(tǒng)可靠性評價［J］．工礦自動化，2015(1):114－118．

［5］史秀志，周健．用Fisher判別法評價礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性［J］．采礦與安全工程學(xué)報，2010(4):562－567．

［6］馬陸寶．滇西難采銅礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化及采場通風(fēng)模擬研究［D］．昆明:昆明理工大學(xué)，2013．

［7］張聰聰．礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性評價方法研究及軟件實(shí)現(xiàn)［D］．太原:太原理工大學(xué)，2015．

［8］楊鵬，呂文生，唐志新．高寒地區(qū)礦山深部通風(fēng)防塵技術(shù)研究［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2012．

A Study on Safety Reliability Evaluation of Mine Ventilation System

HUANG Xiaozhong，XIE Xianping
(Faculty of Land and Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650093，China)

This paper uses a lot of literature information to selects evaluation indexes of safety reliability of mine ventilation system．The author，through AHP to determine evaluation index weights and the fuzzy comprehensive evaluation method used to deal with the fuzzy evaluation index，has obtained the evaluation grade of mine ventilation system of safety reliability．Results show that a mine of ventilation system reliability comprehensive evaluation is basically qualified．It can continue to be in production．But it should be raised with the wind site air volume ratio，by reducing the job site dust concentration of supply and demand to strengthen the monitoring of the ventilation system of the monitoring indicators．At last，it will improve the ventilation system safety reliability．

Mine ventilation system;Safety reliability;AHP;Fuzzy comprehensive evaluation;Evaluation grade

TD724

A

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．043

2016－12－19

黃小忠(1987－)，男，貴州遵義人，注冊安全工程師，在讀碩士研究生，研究方向:安全管理及礦井通風(fēng)安全研究，E-mail:15120311363@139．com;通訊作者:謝賢平(1966－)，男，四川德陽人，副教授，博士后，研究方向:礦井通風(fēng)與安全研究，E-mail:xxping@kmust．edu．cn．