基于可拓学的常村煤矿通风系统综合评价方法研究

刘进平，于建军

（1.潞安矿业集团公司常村煤矿，山西 长治 046204；2.山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿，山西 兴县 033000）

基于可拓学的常村煤矿通风系统综合评价方法研究

刘进平1，于建军2

（1.潞安矿业集团公司常村煤矿，山西 长治 046204；2.山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿，山西 兴县 033000）

应用可拓学的理论与方法，建立多层次可拓综合评价模型。该模型以综合关联度作为评价准则，避免了评价中的主观性。通过该方法对常村煤矿的通风系统进行评价，指出该矿通风系统整体状况的优劣，通风系统中存在的问题。结果表明，该方法较其他评价方法更加客观，结论更符合生产实际。

矿井通风系统；综合评价；可拓

矿井通风系统是一个复杂的动态系统。为保证安全生产和降低生产成本，这个动态系统应保持最佳运行状态。那么，对矿井通风系统的评价，就成为煤矿管理的一个重要环节。因此，建立一套切实可行、能较准确地反映矿井通风系统实际情况的评价指标体系和方法，也就有其重要的现实意义。国内外学者在这些方面做了很多卓有成效的研究，并取得大量的成果。目前在矿井通风系统多因素综合评价中较常用的方法有专家系统方法、层次分析法、模糊数学方法、神经网络方法等[1-5]，但这些方法的一个共同特点就是人为参与较多，经验占了主导的地位，这就使得这些常用的方法在实际运用过程中遇到了挑战。而基于可拓学理论的可拓工程方法与各个领域的专业知识相结合，可以解决原有方法未能解决的问题，或提出比原有方法更好的解决方法[6]。

1 矿井通风系统安全评价指标体系建立

面，从众多的通风系统评判指标中筛选确定了11个指标作为矿井通风系统安全评判指标。分别是：表明矿井通风系统技术先进性的指标共5项，即矿井总风压、矿井总等积孔、风量供需比、有效风量率和通风方式；表明矿井通风系统经济合理性的指标有3项，即通风机效率、吨煤通风机电费、通风井巷工程费；表明矿井通风系统安全可靠性的指标共3项，即风机运转稳定性、用风地点风流稳定性和矿井抗灾能力。

2 可拓学在矿井通风系统综合评价中的实现

通风系统评价受多种因素的影响，准确确定全部因素对通风系统的影响程度是困难的，甚至是不可能的，因而只能通过不完备的因素来评价，这正是可拓学中讨论的不相容问题。图1为可拓综合评价方法的实现过程。

图1 可拓综合评价方法的实现过程

表征矿井通风系统的指标很多，如果直接用这些指标对矿井通风系统评判则显得太繁琐。本文通过对矿井通风系统特性以及矿井通风系统指标的物理意义的分析研究，结合矿井的实际情况和专家意见，遵循指标确定原则和系统评价的一般指标要求，分技术先进性、安全可靠性和经济合理性三方

3 常村煤矿通风系统可拓综合评价

3.1 常村煤矿基本情况

a.矿井概况。常村矿井位于山西沁水煤田东南部，屯留详查区东部，长治市屯留县境内。常村井田位于潞安矿区中部，文王山南正断层及安昌断层及藕泽断层之间，为一向西倾斜的单斜含煤构造，中部以宽缓的背向斜褶曲为主，并伴有次一级的中小型高角度断层。正断层走向多为北东方向，逆断层及褶曲走向近似于南北向。

常村矿设计年生产原煤400万t，矿井采用立井开拓，中央主、副立井及回风立井设在井田中央，西坡进、回风立井位于矿井工业场地南部5.0 km处的西坡村南侧。2005年瓦斯等级鉴定结果：全矿井瓦斯相对涌出量4.97 m3/t，绝对涌出量63.5 m3/min，批复常村矿为高瓦斯矿，现采3号煤，煤尘具有爆炸性，矿井有4个安全出口，即西坡进风立井、中央主立井、中央副立井和中央回风立井。

现有 S3-2，S4-2，N2-5，N1-4 四个放顶煤综采工作面。

b.通风系统。常村矿井通风方式是中央主、副立井和西坡进风立井进风，中央回风立井和西坡回风立井回风的分区式通风。主扇工作方法均为机械抽出式，其中中央主扇是从德国引进的轴流式风机，型号为GV1－4.0－2000/10，电机额定功率为2 000 kW，一台运转，一台备用，主扇调节由计算机控制，自动调节全部叶片，反风时仅需调节叶片角度而转向不变，该主扇设计排风量 340～580 m3/s，负压1700～3300Pa，中央主通风机主要为S1、S2采区及N翼采区服务，现阶段主扇排风量260 m3/s，负压2 600 Pa；西坡回风立井安装有两台型号为ANN-2884/1400N型同等能力的轴流式通风机，电机额定功率为1800kW，一台运转，一台备用，主扇调节由计算机控制，自动调节全部叶片，反风时调节叶片角度，反转运行，该主扇排风量为224～289m3/s，负压为2251～3886Pa，主要为S3、S4采区服务，现阶段主扇排风量220m3/s，负压2830Pa;目前全矿井主扇排风量480m3/s，负压2670Pa，矿井总回瓦斯浓度为0.23%。整个矿井通风系统由南、北两翼大并联系统构成。

3.2 常村煤矿通风系统各指标的原始数据

我们根据常村煤矿实际收集的数据资料，并经过初步处理以后得到以下的数据表，如表1所示。

表1 常村煤矿通风系统基本数据表

3.3 第二层次可拓综合评价

3.3.1 技术可行可拓评价

计算评价对象的综合关联度：根据可拓学计算指标关于每个类别的关联度的方法，可获得评价对象与各等级的综合关联度。根据评价准则即待评单元N的评价等级计算可知，该矿通风系统的技术可行性评价为优。

3.3.2 经济合理性可拓评价

同理于技术可行性的可拓评价过程计算，可得评价对象与各等级的综合关联度。由评价准则知该矿通风系统的经济合理性评价等级为良。

3.3.3 安全可靠性可拓评价

同理可计算得出该评价对象与各等级的综合关联度：根据评价准则可知该矿通风系统的安全可靠性评价为优。

3.4 第一层次可拓综合评价

根据第一层次各因素的权系数矩阵和综合关联度矩阵合成为评价结果矩阵的方法可得评价对象与各等级的综合关联度为：

由评价准则可知，该矿通风系统的综合状况为优。所以综合考虑技术可行、经济合理和安全可靠各方面的因素，该矿通风系统的综合评价为优，与实际运行状况相符。

4 结论

综合考虑技术可行、经济合理和安全可靠性各方面的因素，该矿通风系统的综合评价为优，需要继续保持该系统状态。

从第二层次的评价结果来看：虽然技术可行性评价为优，但由于该矿内部漏风量较大，有效风量率比较低，所以属于优的综合关联度不大，应考虑采取必要措施减少漏风量；经济合理性评价属于一般，主要是由于该矿的主要通风机的效率比较低，吨煤耗电量比较大所致，建议矿方应在这方面进行改进，使得该矿的通风系统经济合理性提高；安全可靠性属于优的综合关联度比较大，说明该矿通风系统的安全可靠性较高。

〔1〕林香民.矿井通风系统模糊综合评判法[J].煤矿安全，1985（12）：11-17.

〔2〕谭允祯.矿井通风系统管理技术理论[M].北京：煤炭工业出版社，1998.66-88.

〔3〕谢贤平，赵梓成.矿井通风系统评价的人工神经网络模型化[J].矿山技术，1996，24（4）：13-17.

〔4〕刘明志.应用模糊综合评判法评价矿井通风系统的实践[J].煤矿安全，1993（10）：22-24.

〔5〕郁钟铭，丘宇光.层次分析法（AHP）在矿井通风系统方案优化中的应用[J].贵州工业大学学报，1997（5）：62-69.

〔6〕耿爱平.矿井通风系统可拓综合评价方法的研究与应用[D].广西大学，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

编辑：刘新光

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

刘进平（1972—），男，内蒙乌盟人，本科，工程师，从事矿山通风与安全工作。