煤与瓦斯突出事故预防信息系统研究

杜军峰

（1.太原理工大学 矿业工程学院，太原 030024；2.晋能有限责任公司，太原 030002）

煤炭是中国的基础能源和重要原料，在国民经济中占有重要的地位，随着煤炭工业的不断发展，井下煤炭开采条件不断恶化，特别是随着开采深度的增加、使得煤层瓦斯压力和瓦斯含量不断增大、也使得地质构造条件越来越复杂，随之而来瓦斯灾害特别是煤与瓦斯突出灾害逐渐增多[1]。本文通过对煤与瓦斯突出事故预防信息系统的研究和开发，建立以电子信息化管理、灾害预防、标准化评价为主要目标的信息智能化管理信息系统，防止煤与瓦斯突出事故的发生。

2 煤与瓦斯突出事故影响因素分析

煤与瓦斯突出事故的本质原因是煤层瓦斯赋存条件及煤岩地质构造发生急剧变化，在井下采煤巷道内突然喷出大量破碎的煤及瓦斯，可以从技术条件和管理因素来综合考虑防止事故发生。

2.1 煤与瓦斯突出事故技术因素

1）事故基础工作。主要包括煤层瓦斯赋存及运移规律、突出危险性预测、瓦斯地质因素探测、突出危险性鉴定等内容。

2）与突出事故相关的系统的规划及建设情况。包括通风系统、抽采系统、监控系统、瓦斯治理工程等方面的规划及建设情况，以及各系统装备配备及运行状况等。

3）技术措施应用。主要包括煤巷掘进中的瓦斯治理、采前区域防突技术措施、采煤过程中的瓦斯治理、近距离岩巷防突技术措施、揭煤防突技术措施等方面的内容。

2.2 煤与瓦斯突出事故管理因素

包括瓦斯防治管理、瓦斯防治队伍、瓦斯防治机构，瓦斯防治投入等各方面。

3 系统模块设计

根据分析，煤与瓦斯突出事故预防管理信息系统可划分为：技术因素模块和管理因素2个模块，见图1。技术因素模块是重中之重。

图1 煤与瓦斯突出事故预防管理信息系统

模糊综合评价可以对受多种因素影响的控制目标做出综合评价，是一种多因素的决策理论，其评价的结果是一个模糊的集合[2]。

由于本文的研究对象是一个多目标、多层次的模糊系统，常规方法很难科学、系统的给出评判结果，因此本文采用模糊综合评判技。技术因素方面的评价构成见图2。

图2 技术因素的评价分析图

其具体的评价步骤：

第一步：设定技术因素评判目标层为集合U。将U分成n个子集U1,U2,…,Un，分别代表煤与瓦斯突出事故技术基础工作因素、相关系统的规划及建设情况因素、综合防治技术等，满足：

其中每个 Ui由 m 个子指标构成Uim}（i=1,2,…,m）。在这里这些子指标是对技术因素的进一步细分，为对应与其相应目标层指标的影响因素。

第二步：建立目标层因素的权重集W，此W应用专家评估法得出。

设定第i类因素Ui的第j个子指标Uij的权系数为 wij，其中 i=1,2,…,n；j=1,2,…,m。则可以得到第 i类影响因素第n个子指标的权重集为：

第三步：各备选方案集合的建立。备选方案集合表示为v=(v1,v2,…,vn)。评价采用好、较好、中、差或安全、较安全、危险、很危险等来进行表示。

第四步：一级模糊评价。在煤与瓦斯突出事故技术基础因素评价过程中，将a.煤层瓦斯赋存及运移规律、b.突出危险性预测、c.瓦斯地质因素探测、d.突出危险性鉴定做为四个子指标。将其中的各子指标因素进行模糊评判，假定按第i类Ui中子指标Uij评判。根据各子指标Uij的隶属度函数值rij（i=1,2,…,m；j=1,2,…,n）得出各单指标评判矩阵为：

对煤与瓦斯突出事故技术基础因素Ui进行评判时，利用下式进行计算：

得Bi，即突出事故技术基础因素的评价结果，也就是一级评判结果。

第五步：二级模糊评价。一级评判是对目标层中各子指标进行评价，对系统的评判还需要考虑各目标层对系统的影响，这就要以各目标层为对象再进行模糊评判，即对U1,U2,…,Un目标层进行评判。此时的目标层评判矩阵为一级评判的结果。设定一级评判结果构成的矩阵为R。

设各目标层权重为W，则二级模糊评判结果D为：

第六步：得出评判结果后，对比分析各个突出危险点的评判情况，得出危险排序，评判工作结束。

4 编程语言的选择及运用

Visual Basic程序设计语言软件开发成本校低，具有简单易用快速的特点，可以非常简单的和数据库连接，开发出的软件人机交互界面友好、易于操作。利用VisualBasic来开发煤与瓦斯突出事故预防管理信息系统比较适合。运用VB编程系统模块流程图，见图3。

图3 系统结构流程图

5 结束语

①煤矿煤与瓦斯突出预防信息系统要对突出事故的影响因素进行深入的分析，有助于从技术上和管理上查找存在的问题，做到有效的预防事故；②系统有良好的模块的划分，能够对各种信息进行归类管理，达到清晰、明确、简捷的目的，使煤矿井下防突管理成效突出；③运用模糊综合评价法，可以评判当前矿井各个具有突出危险性的危险点的等级，有利于管理者和技术人员对突出危险点进行隐患排查和及时发现、处理；④煤与瓦斯突出事故预防信息系统开发成本较低，易于维护且界面友好，有利于提高煤矿防突水平。煤矿煤与瓦斯突出事故预防信息系统，对提高煤矿整体生产水平有很大的意义。

[1]程远平,付建华,俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J].采矿与安全工程学报,2009,26（2）：127-138.

[2]林琳,陆愈实.煤矿安全信息化管理[J].安全与环境工程,2007,14(2):87-90.

[3]刘思峰.灰色系统理论及其应用[M].北京：科学出版社,2010.