基于模糊综合评价法的煤矿矿井通风方案选择

王丽萍

摘要：矿井通风系统直接影响煤矿安全生产和企业经济效益，为此给出了一种基于模糊综合评价的通风方案选择方法。建立了通风方案模糊综合评价数学模型，根据评价指标对提出的通风方案进行了综合技术评价，确定最优通风方案。实践证明，方法有效，有较好的实用性。

关键词：通风方案；模糊综合评价；煤矿；最佳方案

0 引言

煤矿矿井通风系统是煤矿安全生产的重要内容，在进行矿井通风系统改造时或新建通风系统时，可以拟定多个可行但各有优缺点的方案，这就需要决策者对备选方案进行评价，以做出科学选择。应用较多的通风方案综合评价主要有层次分析法、目标决策法及人工神经网络算法等方法[1-3]，但是由于通风系统工作状况的复杂多变，其影响因素多且拥有模糊性、灰色性特征[4]，在传统评价方法中可能会因为考虑不全影响评价结果。模糊综合评价法被广泛地应用于评价具有多因素影响的事物[5]，可有效克服传统评价方法的缺陷。因此应用模糊综合评价法选择通风方案是一种有效的方法。

1 煤矿矿井通风方案的模糊综合评价法

1.1 建立方案的评价指标集

（1），式（1）中，xi（i=1，2，…，n）—通风方案的各种评价指标。

1.2 建立通风方案评价集

（2），式（2）中，uj（j=1，2，…，m）—备选通风方案各种可能的总的评价结果。

1.3 建立通风方案评价指标权重集

为充分反映各评价指标的重要程度，对备选通风方案进行评价时，要对每项评价指标赋予权系数。

由各权系数组成的权重集 （3），式（3）中， ，各权重应满足非负性要求。

1.4 构造通风方案的综合评价矩阵

对备选的通风方案，确定评价对象对评价集中各元素的隶属程度，构造模糊综合评价矩阵。

1.5 通风方案的模糊综合评价

评价矩阵R和权重集W确定后，通过模糊合成运算B=W·R=（b1，b2，…，bm），求得模糊决策集B，“·”为算子符号。此为第一层次各评价指标的单因素评价结果，如果给这些评价指标赋予权重W，就可进行第二层次的综合评价C=W·R，同理，可继续进行更多层次的综合评价。根据备选方案评价指标体系的具体情况得到总体评价结论。

2 通风系统评价实例

某煤矿矿井通风系统（以文献[6]实例为研究对象）存在一定问题，需要对其通风系统进行改造，初步选择后，制定了扩巷、卧底改造、新拓并联巷道、煤仓改造等4种改造方案，现对这4种方案进行模糊综合评价。

根据矿井实际情况建立方案评价指标体系，并聘请专家对每项指标进行评分，再根据层次分析法[7]确定权重，待评方案评级指标体系得分即权重详见表1。

2.1 第一层次评定

2.1.1 安全可靠性

通过对每个改造方案的矿井抗灾能力、用风点风流稳定性、风机运转稳定性3项指标进行评价，可得通风系统改造方案的安全可靠性综合评价：

2.1.2 技术可行性

通过对每个改造方案的矿井风量、矿井风压、矿井风量供需比、矿井风积孔4项指标进行评价，可得通风系统改造方案的技术可行性综合评价：

2.1.3 经济合理性

通过对每个改造方案的风机效率、风机功率、服务年限净现值3项指标进行评价，可得通风系统改造方案的经济合理性综合评价：

2.2 第二层次评定

安全可靠性、技术可行性及经济合理性等第二层次指标的权重W=（0.3，0.4，0.3），根据第一层次综合评价的式（5）、式（6）、式（7）可得通风系统第二层次模糊综合评价矩阵：

第二层次评价结果：

2.3 结果讨论

根据式（9）分析分析最终的模糊综合评价结果，可得如下结论：

（1）4种方案的总体评价的优劣顺序为方案3、方案2、方案4、方案1，因此确定方案3即新拓并联巷道方案为通过风系统改造方案。所得最佳选择方案与文献[6]评价结果一致，但方案优劣顺序不完全相同。

（2）得到最终评价结果的同时，也可以分析第一层次评价结果，易知每种通风系统改造方案的安全可靠性、技术可行性及经济合理性等哪个单项指标最优，为决策者提供参考。

3 结语

基于模糊综合评价法提出了一种煤矿矿井通风方案选择方法，将定性分析与定量分析相結合，综合考虑了各评价指标对通风方案的影响，建立了模糊综合评价模型。实践证明，方法可以有效的对煤矿矿井通风方案进行优选，且操作简单，易于计算机实现。

参考文献：

[1]王伟，卓勤源.基于层次分析法的通风系统安全评价研究[J].中州煤炭，2012，（12）：108-110，123.

[2]马中飞，闫正波，姚帅.基于安全价值工程的煤矿通风系统方案优选[J].煤矿安全，2010，（8）：41-44.

[3]郭军鹏，王金鹏.BP算法在矿井通风系统评价中的应用[J].煤矿机电，2012，（5）：72-74.

[4]冯贵海，秦书玉，董蕴晰.矿井通风方案比较的模糊灰色信息理论评价法[J].辽宁工程技术大学学报，2006，25（增刊）：7-9.

[5]屈力尽.基于模糊综合评价法的煤矿机械制造工艺方案选择[J].煤矿机械，2012，33（12）：118-120.

[6]张园园，刘俊亨.基于熵权的优度评价法在通风方案优选中的应用[J].中国安全生产科学技术，2013，9（1）：131-135.

[7]赵倩，张璇，王黎霞，等. 基于模糊层次分析法的软件易用性过程综合评价方法[J].计算机应用研究，2013，30（9）：2730-2735，2739.