礦井通風系統安全可靠性評價方法探討

羅理

（貴州林東煤業發展有限責任公司龍鳳煤礦，貴州 畢節 551800）

0 前言

煤炭資源被稱為“黑色的金子”，廣泛分布在我國山西、河南、貴州、內蒙古、新疆、陜西等省份，是重要的戰略資源。隨著中國經濟技術的發展，國內對煤炭資源的需求越來越多。但由于煤層埋藏、構造等地質情況的復雜多變性，煤礦生態的復雜性、動態性，煤炭生產一直受瓦斯、透水、火災、有害氣體、粉塵、以及巖層松動、巖層位移等頂板可能的災害威脅，致使我國煤炭生產安全問題突出，嚴重影響煤炭產業的發展，對社會穩定和經濟發展也造成了不利影響。礦井通風是礦井安全工作的基礎，可有效地排出井下的粉塵、有害氣體，為井下的工作人員提供良好工作環境的同時有效抑制煤炭自燃和火災的發生，降低安全事故率（李潤求等，2008）。評價礦井通風系統安全性的目的在于及時發現礦井通風系統中存在的問題和安全隱患，調整和改造系統；優化通風設計，指導通風安全管理。因此，準確地對礦井通風系統作出科學合理的評價、發現存在的事故隱患并及時處理可以減少或防止通風系統事故發生，是保障安全生產的關鍵[2-3]。筆者希望在總結前人研究成果的基礎上，通過本文的研究，對礦井通風系統安全可靠性綜合評價的方法進行梳理和總結，對選擇科學合理的方法評價礦井通風系統提供一定的參考。

1 礦井常用通風技術

礦井常用的通風技術有局扇通風技術、均壓通風技術、B 型通風模式等幾種常用通風技術。局扇通風技術是采用礦用軸流式局部通風設備（簡稱“局扇”）進行礦井通風，采用該技術要求必須采用功率大、效率高、風壓高、堅固性好、防爆級別高的局扇，保證礦井具有良好的風壓和風量，達到迅速稀釋有害氣體和粉塵的目的[4]。均壓通風技術指合理控制通風區兩端壓差，利用壓強，確保風機與風窗之間處于均壓、穩定狀態，控制井下礦井的通風，將作業現場瓦斯氣體和粉塵排出或者稀釋到安全濃度以下[1]。B 型通風模式指在井下采掘作業面的進回風系統中設置一條通風聯絡巷，使通風聯絡巷和采掘作業面形成一條并聯的通風網絡。通過在回風巷增大阻力、在聯絡巷調壓的方法，阻止瓦斯溢出，可有效防瓦斯、防火和防塵[4]。隨著科學技術的發展，礦井通風技術向多種技術聯合應用方向發展，如采取分區通風系統、多風機多級機站通風系統、多風機多級機站通風系統、統一主扇通風系統等[5]。

2 礦井通風系統安全可靠性評價方法

隨著經濟水平的提高和礦業的發展，安全生產越來越受到國家、企業和人民的重視。礦井通風是礦井安全工作的基礎，因此對礦井通風系統進行安全可靠性評價顯得尤為重要。礦井通風系統包括通風網絡、通風機、通風建構筑物以及人員管理體制等構造的一個動態的、非線性、隨機的、復雜的系統[2]，要科學合理地對礦井通風系統進行評價，必須抓住重點指標，比如主風機的有效程度、風路風量的合理性等，要選取適量的可以確定真實反應礦井通風系統實際狀況參數，賦予這些參數指標不同的權重。對礦井通風系統安全可靠性評價可采用傳統的安全檢查表和專家打分法[2]，但這兩種方法均存在主觀性、局限性，無法全面、客觀、定量的對系統安全可靠程度進行評價，致使結果無法令人信服。近幾年，國內外學者提出了模糊綜合評價法、層次分析法、未確知測度評價法、人工神經網絡評價法等多種礦井通風系統安全可靠性評價方法。

模糊數學綜合評價法是指對多個涉及模糊相關因素影響的事物或方案進行總評決策的方法，基于建立評價指標集、構造判斷矩陣，定量的對各個指標重要性進行單獨評價和綜合評價，但也存在因素權重的主觀性、信息重復等問題。層次分析法是建立在系統工程理論基礎上，構建層次結構模型，將復雜的影響因素根據重要程度的不同劃分為不同的層級，然后利用較少的定量信息，把決策的思維過程數學化，從而達到定性和定量結合評價礦井通風安全可靠性的目的[2]。基于礦井通風系統安全評價中存在模糊信息、不確定信息、未確定信息和未知信息，未確知測度理論的評價方法在礦井通風系統安全性評價中得以應用。未確知測度理論的評價方法是要建立評價指標集、評價等級集和評價權重集，確定單指標未確知測度、多指標綜合測度評價向量、置信度評價等級，在充分尊重實測數據的同時，利用一切可利用的先驗信息來構造未確知測度函數，達到對礦井通風系統安全性評價的目的。基于人工神經網絡的礦井通風系統安全評價方法，就是利用工程技術手段模擬人腦神經網絡的結構與功能，充分運用了人腦神經處理復雜信息的能力以及神經網絡的非線性、實時處理等特點，解決礦井通風系統安全評價的非結構性問題。除此之外，還有邏輯模型法、概率統計回歸法、灰色多目標綜合評價模型法、主扇和通風網絡串聯模型法、可靠性再分配法、通風網絡可靠度不交化算法等方法。

通風系統的安全可靠性有多項決定指標，且各指標的重要性不同，又可分為多個層次，因此就需要多層次綜合評判。而上述的方法存在信息量不全、單一數學模型的缺陷，因此，隨著研究的深入，目前有許多將上述兩種或兩種以上的方法加以綜合改造、梳理、合并應用的綜合評價方法，比如將層次分析法、模糊理論與灰色理論結合的方法，模糊理論、粗糙集理論與人工神經網絡相結合的方法。綜合評價方法可以考慮到更多的評價因素和信息，達到更高的評價水平和精度，使評價結果更科學客觀。

3 結論

（1）準確地對礦井通風系統作出科學合理的評價、發現存在的事故隱患并及時處理可以減少或防止通風系統事故發生，是保障安全生產的關鍵。

（2）礦井常用的通風技術有局扇通風技術、均壓通風技術、B 型通風模式等幾種。

（3）目前常用的礦井通風系統安全可靠性評價方法有模糊綜合評價法、層次分析法、未確知測度評價法、人工神經網絡評價法等方法，但隨著研究的深入，目前多以上述兩種或兩種以上的方法加以綜合改造、梳理、合并應用的綜合評價方法。