基于可拓學的常村煤礦通風系統綜合評價方法研究

劉進平，于建軍

（1.潞安礦業集團公司常村煤礦，山西 長治 046204；2.山西西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦，山西 興縣 033000）

基于可拓學的常村煤礦通風系統綜合評價方法研究

劉進平1，于建軍2

（1.潞安礦業集團公司常村煤礦，山西 長治 046204；2.山西西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦，山西 興縣 033000）

應用可拓學的理論與方法，建立多層次可拓綜合評價模型。該模型以綜合關聯度作為評價準則，避免了評價中的主觀性。通過該方法對常村煤礦的通風系統進行評價，指出該礦通風系統整體狀況的優劣，通風系統中存在的問題。結果表明，該方法較其他評價方法更加客觀，結論更符合生產實際。

礦井通風系統；綜合評價；可拓

礦井通風系統是一個復雜的動態系統。為保證安全生產和降低生產成本，這個動態系統應保持最佳運行狀態。那么，對礦井通風系統的評價，就成為煤礦管理的一個重要環節。因此，建立一套切實可行、能較準確地反映礦井通風系統實際情況的評價指標體系和方法，也就有其重要的現實意義。國內外學者在這些方面做了很多卓有成效的研究，并取得大量的成果。目前在礦井通風系統多因素綜合評價中較常用的方法有專家系統方法、層次分析法、模糊數學方法、神經網絡方法等[1-5]，但這些方法的一個共同特點就是人為參與較多，經驗占了主導的地位，這就使得這些常用的方法在實際運用過程中遇到了挑戰。而基于可拓學理論的可拓工程方法與各個領域的專業知識相結合，可以解決原有方法未能解決的問題，或提出比原有方法更好的解決方法[6]。

1 礦井通風系統安全評價指標體系建立

面，從眾多的通風系統評判指標中篩選確定了11個指標作為礦井通風系統安全評判指標。分別是：表明礦井通風系統技術先進性的指標共5項，即礦井總風壓、礦井總等積孔、風量供需比、有效風量率和通風方式；表明礦井通風系統經濟合理性的指標有3項，即通風機效率、噸煤通風機電費、通風井巷工程費；表明礦井通風系統安全可靠性的指標共3項，即風機運轉穩定性、用風地點風流穩定性和礦井抗災能力。

2 可拓學在礦井通風系統綜合評價中的實現

通風系統評價受多種因素的影響，準確確定全部因素對通風系統的影響程度是困難的，甚至是不可能的，因而只能通過不完備的因素來評價，這正是可拓學中討論的不相容問題。圖1為可拓綜合評價方法的實現過程。

圖1 可拓綜合評價方法的實現過程

表征礦井通風系統的指標很多，如果直接用這些指標對礦井通風系統評判則顯得太繁瑣。本文通過對礦井通風系統特性以及礦井通風系統指標的物理意義的分析研究，結合礦井的實際情況和專家意見，遵循指標確定原則和系統評價的一般指標要求，分技術先進性、安全可靠性和經濟合理性三方

3 常村煤礦通風系統可拓綜合評價

3.1 常村煤礦基本情況

a.礦井概況。常村礦井位于山西沁水煤田東南部，屯留詳查區東部，長治市屯留縣境內。常村井田位于潞安礦區中部，文王山南正斷層及安昌斷層及藕澤斷層之間，為一向西傾斜的單斜含煤構造，中部以寬緩的背向斜褶曲為主，并伴有次一級的中小型高角度斷層。正斷層走向多為北東方向，逆斷層及褶曲走向近似于南北向。

常村礦設計年生產原煤400萬t，礦井采用立井開拓，中央主、副立井及回風立井設在井田中央，西坡進、回風立井位于礦井工業場地南部5.0 km處的西坡村南側。2005年瓦斯等級鑒定結果：全礦井瓦斯相對涌出量4.97 m3/t，絕對涌出量63.5 m3/min，批復常村礦為高瓦斯礦，現采3號煤，煤塵具有爆炸性，礦井有4個安全出口，即西坡進風立井、中央主立井、中央副立井和中央回風立井。

現有 S3-2，S4-2，N2-5，N1-4 四個放頂煤綜采工作面。

b.通風系統。常村礦井通風方式是中央主、副立井和西坡進風立井進風，中央回風立井和西坡回風立井回風的分區式通風。主扇工作方法均為機械抽出式，其中中央主扇是從德國引進的軸流式風機，型號為GV1－4.0－2000/10，電機額定功率為2 000 kW，一臺運轉，一臺備用，主扇調節由計算機控制，自動調節全部葉片，反風時僅需調節葉片角度而轉向不變，該主扇設計排風量 340～580 m3/s，負壓1700～3300Pa，中央主通風機主要為S1、S2采區及N翼采區服務，現階段主扇排風量260 m3/s，負壓2 600 Pa；西坡回風立井安裝有兩臺型號為ANN-2884/1400N型同等能力的軸流式通風機，電機額定功率為1800kW，一臺運轉，一臺備用，主扇調節由計算機控制，自動調節全部葉片，反風時調節葉片角度，反轉運行，該主扇排風量為224～289m3/s，負壓為2251～3886Pa，主要為S3、S4采區服務，現階段主扇排風量220m3/s，負壓2830Pa;目前全礦井主扇排風量480m3/s，負壓2670Pa，礦井總回瓦斯濃度為0.23%。整個礦井通風系統由南、北兩翼大并聯系統構成。

3.2 常村煤礦通風系統各指標的原始數據

我們根據常村煤礦實際收集的數據資料，并經過初步處理以后得到以下的數據表，如表1所示。

表1 常村煤礦通風系統基本數據表

3.3 第二層次可拓綜合評價

3.3.1 技術可行可拓評價

計算評價對象的綜合關聯度：根據可拓學計算指標關于每個類別的關聯度的方法，可獲得評價對象與各等級的綜合關聯度。根據評價準則即待評單元N的評價等級計算可知，該礦通風系統的技術可行性評價為優。

3.3.2 經濟合理性可拓評價

同理于技術可行性的可拓評價過程計算，可得評價對象與各等級的綜合關聯度。由評價準則知該礦通風系統的經濟合理性評價等級為良。

3.3.3 安全可靠性可拓評價

同理可計算得出該評價對象與各等級的綜合關聯度：根據評價準則可知該礦通風系統的安全可靠性評價為優。

3.4 第一層次可拓綜合評價

根據第一層次各因素的權系數矩陣和綜合關聯度矩陣合成為評價結果矩陣的方法可得評價對象與各等級的綜合關聯度為：

由評價準則可知，該礦通風系統的綜合狀況為優。所以綜合考慮技術可行、經濟合理和安全可靠各方面的因素，該礦通風系統的綜合評價為優，與實際運行狀況相符。

4 結論

綜合考慮技術可行、經濟合理和安全可靠性各方面的因素，該礦通風系統的綜合評價為優，需要繼續保持該系統狀態。

從第二層次的評價結果來看：雖然技術可行性評價為優，但由于該礦內部漏風量較大，有效風量率比較低，所以屬于優的綜合關聯度不大，應考慮采取必要措施減少漏風量；經濟合理性評價屬于一般，主要是由于該礦的主要通風機的效率比較低，噸煤耗電量比較大所致，建議礦方應在這方面進行改進，使得該礦的通風系統經濟合理性提高；安全可靠性屬于優的綜合關聯度比較大，說明該礦通風系統的安全可靠性較高。

〔1〕林香民.礦井通風系統模糊綜合評判法[J].煤礦安全，1985（12）：11-17.

〔2〕譚允禎.礦井通風系統管理技術理論[M].北京：煤炭工業出版社，1998.66-88.

〔3〕謝賢平，趙梓成.礦井通風系統評價的人工神經網絡模型化[J].礦山技術，1996，24（4）：13-17.

〔4〕劉明志.應用模糊綜合評判法評價礦井通風系統的實踐[J].煤礦安全，1993（10）：22-24.

〔5〕郁鐘銘，丘宇光.層次分析法（AHP）在礦井通風系統方案優化中的應用[J].貴州工業大學學報，1997（5）：62-69.

〔6〕耿愛平.礦井通風系統可拓綜合評價方法的研究與應用[D].廣西大學，2008.

Abstract:The study builds a multi-layer synthetic evaluation model on the theory and methods of extenics.The model takes the synthetic degree of association as criteria to avoid the subjectivity in the evaluation.With the method,the paper evaluates the ventilation system of Changcun mine and points out its integral situation and problems.The results show that the method is more objective and the evaluation is more suitable to the production.

Keywords:ventilation system of mine;synthetic evaluation;extenics

編輯：劉新光

Research on Synthetic Evaluation of Ventilation System in Changcun Mine Based on Extenics

LIU Jin-ping1,YU Jian-jun2
（1.Changcun Mine,Lu'an Mining Group,Changzhi,Shanxi 046204,China；2.Xiegou Mine,Jinxing Energe Co.Ltd.,Xingxian,Shanxi 033000,China）

TD72

A

1672-5050（2010）05-0043-03

2010-03-03

劉進平（1972—），男，內蒙烏盟人，本科，工程師，從事礦山通風與安全工作。