基于模糊層次分析法的煤礦通風系統安全評價研究

任 浩

（大陽泉煤炭有限責任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

隨著科技水平的不斷提高，我國煤礦安全生產中采取的安全措施也越趨完善，安全高效環保生產是當今時代發展的主題。但是當前煤礦生產中，還會發生較多的安全事故，其中大多數事故是由于煤礦通風系統不完善造成的，尤其是井下煤塵、瓦斯爆炸、發生火災等。礦井通風是煤礦安全生產過程中必不可少的一個環節，礦井通風稀釋井下有害氣體，改善井下作業環境，保證安全生產，調節井下氣候。因此，建立一套完善且安全可靠的礦井通風系統對煤礦安全生產極其重要。

煤礦通風系統存在較多不確定因素，具有隨機性和模糊性，是一個開放的系統。雖然現階段我國加強了對煤礦的安全生產管理，但管理水平與發達國家仍存在一定差距，因此，進一步加強研究煤礦通風系統安全評價具有十分重要的意義。

1 安全評價方法的確定

安全評價指控制危險能力的評價，利用科學的方法及原理用來判斷危險及控制危險，并對監測系統進行危險預測及采取合適的處理對策，以致于達到維護系統安全的目的。

現階段我國煤礦通風系統安全評價是將評價模型、安全程度及評價機構結合起來的一個過程。礦井通風系統與礦井各部分系統安全生產息息相關。隨著科學技術的不斷發展，目前主要有以下幾種評價手段與技術方法用于煤礦通風系統安全評價。安全檢查表法、層次分析法、灰色聚類評價法、模糊綜合評價法、人工神經網絡評價法。

礦井通風系統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礦井通風系統進行安全評價。其將模糊綜合評價法和層次分析法有效結合在一起，實現了優缺點互補。首先利用層次分析法確定評價指標的各指標權重值，然后再使用模糊綜合評價法對模糊的指標進行評價分析[1-3]。

2 通風系統安全評價體系創建的意義

礦井通風系統中存在許多不確定的因素及指標，每個指標間相互聯系、相互作用，使其存在一定的復雜耦合關系，每個評價因子都對系統的安全至關重要，因此礦井通風安全評價體系是在把握指標共性基礎上建立的合理、科學、完整的指標因子評價體系。

1）有利于大幅度提高并完善我國煤礦通風系統體系，將此體系與礦井實際工作緊密結合，為煤礦通風安全評價體系提供堅實的理論基礎與切實指導。

2）有利于煤礦全面、實時監控煤礦井下生產安全狀態，衡量礦井通風安全并及時作出調控，全面提高煤礦生產安全性。

3）有利于全面提高煤礦工作人員安全素質，為保障煤礦安全生產提高堅實的基礎。

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 建立通風系統安全評價體系的原則

一個完整的通風系統安全評價體系應遵循以下原則。

3.1 系統性

安全評價體系中指標因子需要通過總體調節，系統的進行管理各因子，掌握各指標特征，從而使得評價對象總體上達到最優設計、控制及管理。

3.2 科學性

鑒于礦井通風系統中涉及到許多復雜的指標因子，在進行安全評價時，必須保持科學嚴謹的態度與方法進行評價，從而客觀反映結果。

3.3 可操作性

安全評價體系應做到簡單明了，且能準確的給出評價結果及建議措施，避免步驟過于繁瑣

3.4 可比性

一般情況下，一個完整的通風系統應列舉出多種方案，可以擇優取之。

4 通風系統安全評價體系建立

結合前文所述建立原則，根據西山煤電西曲煤礦通風系統采掘方案，建立了采掘方案優選后的評價指標因子體系[4]，如圖1所示。根據各指標因子重要性進行排序，底層指標排序：B3＞B1＞B2＞B4＞B7＞B8＞B5＞B9＞B6， 準 則 層 指 標 排 序 ：A1＞A2＞A3。

5 指標權重的確定

圖1 評價制表遞階層次結構模型

5.1 建立判斷比較矩陣

建立評價層次結構模型后，通過層次分析法比較遞階層次評價模型中同一分層兩兩因素間的重要性，得到各評價指標因子之間的相對重要度，進而建立比較判斷矩陣。在矩陣中進行兩元素比較時，需要使用1～9標度法判斷比值結果。針對瓶價值對象X與1～9標度準則，可以得到兩兩指標間的判斷矩陣X-A如下：

5.2 計算指標權重

采取方根法計算權重向量，并進一步判斷矩陣的最大特征根λmax：

1）計算矩陣每一行成績：

2）計算Xi的n次方根：

3）對向量 p=（p1，p2，...，pn）的正規化：

4）最大特征值 λmax：

計算得到λmax=3.007。

5）一致性檢驗：

一致性指標IC=0.04；平局隨機一致性指標IR=0.52；一致性比率RC=0.007。當RC＜0.1時，可以認為判斷矩陣一致性符合要求。

根據以上方法，可以得到西曲煤礦通風系統一級、二級指標權重，如表1所示。

6 模糊綜合評價方法

表1 評價指標權重

6.1 西曲煤礦采掘方案

根據西曲煤礦二采區采掘計劃，可布置一個綜采面，兩個炮采面。據此設計了三種采掘方案進行通風系統模擬分析[5]。

方案一：上二采區布置一個炮采面，一個綜采面；上一采區布置一個炮采面，一個備采面。

方案二：上二采區布置一個備采面，一個綜采面；上一采區布置兩個炮采面。

方案三：上二采區布置一個炮采面，一個綜采面；上一采區布置一個分層炮采面，一個備采面。

6.2 計算過程

通過以上方法可以計算得到底層指標，處理結果如表2所示。

根據底層指標權重值進一步計算得到底層指標矩陣為：

表2 底層結果指標

進一步計算得到總目標結果矩陣：

分析矩陣Xj1可知，三種采掘方案的安全評價結果，相對優先順序為 X1＞X2＞X3，即方案一最優。

7 結論

1）根據采用模糊層次分析法建立的通風系統安全評價體系，可計算各指標因子權重值；

2）根據此權重值進一步計算得到的底層指標矩陣，可評價采掘方案的優劣，為煤礦提供堅實的理論基礎和切實指導。