矿井通风系统安全可靠性评价方法探讨

2020-02-17罗理

建材与装饰 2020年20期

罗理

（贵州林东煤业发展有限责任公司龙凤煤矿，贵州毕节 551800）

0 前言

煤炭资源被称为“黑色的金子”，广泛分布在我国山西、河南、贵州、内蒙古、新疆、陕西等省份，是重要的战略资源。随着中国经济技术的发展，国内对煤炭资源的需求越来越多。但由于煤层埋藏、构造等地质情况的复杂多变性，煤矿生态的复杂性、动态性，煤炭生产一直受瓦斯、透水、火灾、有害气体、粉尘、以及岩层松动、岩层位移等顶板可能的灾害威胁，致使我国煤炭生产安全问题突出，严重影响煤炭产业的发展，对社会稳定和经济发展也造成了不利影响。矿井通风是矿井安全工作的基础，可有效地排出井下的粉尘、有害气体，为井下的工作人员提供良好工作环境的同时有效抑制煤炭自燃和火灾的发生，降低安全事故率（李润求等，2008）。评价矿井通风系统安全性的目的在于及时发现矿井通风系统中存在的问题和安全隐患，调整和改造系统；优化通风设计，指导通风安全管理。因此，准确地对矿井通风系统作出科学合理的评价、发现存在的事故隐患并及时处理可以减少或防止通风系统事故发生，是保障安全生产的关键[2-3]。笔者希望在总结前人研究成果的基础上，通过本文的研究，对矿井通风系统安全可靠性综合评价的方法进行梳理和总结，对选择科学合理的方法评价矿井通风系统提供一定的参考。

1 矿井常用通风技术

矿井常用的通风技术有局扇通风技术、均压通风技术、B 型通风模式等几种常用通风技术。局扇通风技术是采用矿用轴流式局部通风设备（简称“局扇”）进行矿井通风，采用该技术要求必须采用功率大、效率高、风压高、坚固性好、防爆级别高的局扇，保证矿井具有良好的风压和风量，达到迅速稀释有害气体和粉尘的目的[4]。均压通风技术指合理控制通风区两端压差，利用压强，确保风机与风窗之间处于均压、稳定状态，控制井下矿井的通风，将作业现场瓦斯气体和粉尘排出或者稀释到安全浓度以下[1]。B 型通风模式指在井下采掘作业面的进回风系统中设置一条通风联络巷，使通风联络巷和采掘作业面形成一条并联的通风网络。通过在回风巷增大阻力、在联络巷调压的方法，阻止瓦斯溢出，可有效防瓦斯、防火和防尘[4]。随着科学技术的发展，矿井通风技术向多种技术联合应用方向发展，如采取分区通风系统、多风机多级机站通风系统、多风机多级机站通风系统、统一主扇通风系统等[5]。

2 矿井通风系统安全可靠性评价方法

随着经济水平的提高和矿业的发展，安全生产越来越受到国家、企业和人民的重视。矿井通风是矿井安全工作的基础，因此对矿井通风系统进行安全可靠性评价显得尤为重要。矿井通风系统包括通风网络、通风机、通风建构筑物以及人员管理体制等构造的一个动态的、非线性、随机的、复杂的系统[2]，要科学合理地对矿井通风系统进行评价，必须抓住重点指标，比如主风机的有效程度、风路风量的合理性等，要选取适量的可以确定真实反应矿井通风系统实际状况参数，赋予这些参数指标不同的权重。对矿井通风系统安全可靠性评价可采用传统的安全检查表和专家打分法[2]，但这两种方法均存在主观性、局限性，无法全面、客观、定量的对系统安全可靠程度进行评价，致使结果无法令人信服。近几年，国内外学者提出了模糊综合评价法、层次分析法、未确知测度评价法、人工神经网络评价法等多种矿井通风系统安全可靠性评价方法。

模糊数学综合评价法是指对多个涉及模糊相关因素影响的事物或方案进行总评决策的方法，基于建立评价指标集、构造判断矩阵，定量的对各个指标重要性进行单独评价和综合评价，但也存在因素权重的主观性、信息重复等问题。层次分析法是建立在系统工程理论基础上，构建层次结构模型，将复杂的影响因素根据重要程度的不同划分为不同的层级，然后利用较少的定量信息，把决策的思维过程数学化，从而达到定性和定量结合评价矿井通风安全可靠性的目的[2]。基于矿井通风系统安全评价中存在模糊信息、不确定信息、未确定信息和未知信息，未确知测度理论的评价方法在矿井通风系统安全性评价中得以应用。未确知测度理论的评价方法是要建立评价指标集、评价等级集和评价权重集，确定单指标未确知测度、多指标综合测度评价向量、置信度评价等级，在充分尊重实测数据的同时，利用一切可利用的先验信息来构造未确知测度函数，达到对矿井通风系统安全性评价的目的。基于人工神经网络的矿井通风系统安全评价方法，就是利用工程技术手段模拟人脑神经网络的结构与功能，充分运用了人脑神经处理复杂信息的能力以及神经网络的非线性、实时处理等特点，解决矿井通风系统安全评价的非结构性问题。除此之外，还有逻辑模型法、概率统计回归法、灰色多目标综合评价模型法、主扇和通风网络串联模型法、可靠性再分配法、通风网络可靠度不交化算法等方法。

通风系统的安全可靠性有多项决定指标，且各指标的重要性不同，又可分为多个层次，因此就需要多层次综合评判。而上述的方法存在信息量不全、单一数学模型的缺陷，因此，随着研究的深入，目前有许多将上述两种或两种以上的方法加以综合改造、梳理、合并应用的综合评价方法，比如将层次分析法、模糊理论与灰色理论结合的方法，模糊理论、粗糙集理论与人工神经网络相结合的方法。综合评价方法可以考虑到更多的评价因素和信息，达到更高的评价水平和精度，使评价结果更科学客观。