基于灰色聚类-IA HP的顶板事故风险评估
2018-12-05郁钟铭李春良董智斌
陈 述,郁钟铭,李春良,董智斌
(1．贵州大学 矿业学院, 贵州 贵阳 550025;2．贵州师范学院, 贵州 贵阳 550018)
0 引 言
地下开采为我国煤矿主要的开采形式,由于工作面空间有限,机械设备、噪声等不安全因素从而导致众多事故。煤矿生产系统具有相当高的复杂性,在开采、掘进过程中危险事故频发,不仅严重制约其生产力,更是给井下的工人生命和生产设备带来威胁。为了能科学有效地控制相关危险事故的发生,必须对相关事故做好风险评价工作。为了让煤炭行业健康发展,对煤矿进行相应的安全评价,已成为其研究的热点问题,也是保证煤矿安全生产的相关条件。
顶板事故在采煤过程中多发,且发生事故的频率最高,是煤矿安全生产过程中最重要的危险隐患之一,需要在煤矿生产前进行风险评估,并在掘进工程中对其顶板进行及时的支护。
1 顶板事故风险影响因素分析
顶板事故可分成局部冒顶与压垮型大面积冒顶两大类,其中局部冒顶则多发生在掘进工作面的相关生产过程中。其影响因素主要为:
(1)巷道围岩。巷道围岩的构成及其力学性质直接对维护巷道空间起着决定性作用[1]。巷道断面形式与尺寸选择的重要依据便是围岩支护条件,对顶板的影响具有重要意义。
(2)控顶距。掘进工作面顶板压力与其下沉量的变化受到其控顶距大小的重要影响,控顶距越小其顶板的稳定性就会越高,此时就越利于巷道的临时支护。
(3)临时支护。在工作面没有永久支护前这一阶段是掘进工作面局部冒顶多发的阶段。临时支护是其工作面在掘进过程中进行永久支护前所必须采取的一种支护方式。
(4)空顶暴露时间。掘进工作面在顶板暴露后有一段下沉时间,且时间越长顶板下沉量越大。若想要减小工作面顶板的下沉量,就必须及时对其进行科学合理的支护。
(5)爆破对围岩的破坏。在掘进面爆破作业的过程中会导致其围岩的破坏,且对其影响较大,并会增加支护难度和冒顶的危险,为了减少爆破过程对围岩产生的破坏,使用光面爆破和合理的爆破参数对围岩的稳定有着相当重要的意义。
(6)地质因素。巷道穿越断层掘进过程中围岩条件易发生异常改变,会导致增加巷道支护的难度,并且十分容易发生冒顶灾害,若此时调整支护方式不及时,则易产生相关的安全事故。
(7)管理因素。顶板支护的相关管理人员对工作的管理不到位,投入的相关人力、物力不足,相关的管理制度在工作过程中未落实到位,对工人的相关培训不足等也有较大影响。
2 顶板事故风险评价指标体系
基于三类危险源理论,并结合贵州省某矿,对顶板事故风险进行分析并进行分类,深层解析事故的特征和诱发因素,应用区间层次分析法(IAHP)[2]进行分析,构建的顶板事故危险源安全评价指标体系[3]如图1所示。
3 安全评价指标权重计算
图1 顶板事故危险源安全评价指标体系层次结构
在确立风险评价指标体系时,按照相应的层次结构,运用三类危险源的划分方法把掘进工作面顶板事故分成3个子集。将各类事故的危险源评价看作其目标层,把三类危险源作为其准则层,各指标作为其指标层,构造判断矩阵[4-7]。
本文选取贵州省久益矿业股份有限公司的保兴煤矿现场掘进工作面的顶板作为评价对象,并通过发放调查问卷进行相关数据的收集,对U层对Ui层各个元素两两进行比较[4],得出U→Ui判断矩阵见表1。
表1 三类危险源指标权值
其权重:W0＝ (0．5906,0．2764,0．1330)
3．1 顶板事故危险源评价指标权值的确定
第一类危险源指标权值的确定,求解结果如表2所示。
第二类危险源指标权值的确定,求解结果如表3所示。
第三类危险源指标权值的确定,求解结果如表4所示。
表2 第一类危险源指标权值
表3 第二类危险源指标权值
表4 第三类危险源指标权值
指标层相对于准则层的重要性:
其不确定性为:
把总目标中心区间形式的区间权重向量W~0与其各准则层下的区间权重向量W~i进行相应的归一化处理,计算出其最底层各因素相对于最上总层目标的权重Wi。
3．2 顶板事故危险源的评价
选取6位专家对顶板事故危险源打分,构成的评分矩阵D1:
参考文献[4]~文献[7],可以得到灰色评价矩阵如下:
对指标层各指标做综合评价得到:
顶板事故风险综合评价结果:
依据划分风险的5个等级,每个等级赋值分别为1,2,3,4,5,则灰类等级值化向量:C＝(1 2 3 4 5),从而得到顶板事故风险综合评价值Z:
由此得到基于灰色聚类-IAHP综合风险模型的顶板事故风险的综合评价值为3．4021,处于一般风险和较高风险之间并倾向于一般风险。
4 结 论
本文结合区间层次分析法与灰色聚类分析法,提出了灰色聚类-IAHP风险评价方法,该方法应用区间层次分析法评定指标权重,通过相应的实例分析表明,该评价模型具有良好的科学性与实用性。可以有效分析出事故风险现状,从而为煤矿工作面顶板事故的预防工作提供了参考依据。
