矿井通风系统安全可靠性评价研究

黄小忠，谢贤平

(昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明650093)

矿井通风系统安全可靠性评价研究

黄小忠，谢贤平

(昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明650093)

利用大量的文献资料，收集与矿井通风系统安全可靠性有关的评价指标，通过层次分析法确定评价指标的权重，运用模糊综合评价法对评价指标进行模糊处理，得到矿井通风系统安全可靠性的评价等级。结果表明:云南某煤矿的通风系统安全可靠性综合评价为基本合格，可以继续生产;但应该提高用风地点风量供需比、降低作业地点粉尘浓度，加强监测通风系统的各监测指标，提高通风系统安全可靠性。

矿井通风系统;安全可靠性;层次分析法;模糊综合评价;评价等级

0 前言

矿井通风系统安全可靠性［1］是满足矿井通风目的的可靠程度，即系统在规定时间内保持正常运转功能，使矿井生产得以正常进行;矿井灾变时，有足够的抗灾能力。但随着矿井开采深度的不断延伸，通风系统服务年限延长，设备设施老化，使通风系统及其单元发生故障的可能性增大，导致安全生产事故的发生，产生严重的社会影响和巨大经济损失。为保障矿井生产安全有序进行，降低各类事故的发生，减少生命财产的损失，迫切需要完善通风系统安全可靠性评价。

陈开岩等［2］应用变权理论和模糊数学方法构建多级变权的评价模型，实现了矿井通风系统安全可靠性的模糊综合评价，并在此基础上开发评价软件。陆刚等［3］利用模糊数学的隶属度来描述矿井通风系统的安全可靠性评价指标间的关系，达到定量精确的评价结果。张聪聪等［4］利用灰色关联分析法分析矿井通风系统各评价指标可靠度的高低，最终获得整个通风系统安全可靠性的量值。史秀志等［5］首次将Fisher判别法应用到矿井通风系统安全可靠性的评价当中，并建了FDA模型，开拓了安全可靠性的另一种评价方法。

矿井通风系统是一个动态的、随机的、模糊的、庞大的大系统，要科学合理地对矿井的通风系统进行评价，必须选择能够确切反应矿井通风系统的实际情况的参数指标，建立科学合理的评价指标体系。因此，本文通过技术可靠性、作业环境可靠性、防灾自救可靠性及安全监测可靠性作为评价指标体系的准则层，能够客观反映矿井通风系统的真实情况。

1 安全可靠性评价体系的建立

1．1评价指标特点

矿井通风系统安全可靠性评价指标具备以下特点［6］:评价指标能全面准确地反映出矿井通风系统的状况与技术质量特征;评价模式简单明了可操作性强易于掌握;评价结论能反映出矿井通风系统的合理性、经济性及安全可靠性;评价中所釆用的数据易于获取数据处理工作量小;采用的评价指标有明确的评价标准。

1．2评价指标体系

本文根据云南某煤矿矿井为例，通过查询大量文献［6-8］，根据评价指标确定原则，从技术可靠性、作业环境可靠性、防灾自救可靠性及安全监测可靠性4个方面考虑，最终确定了22个安全可靠性评价指标。据此建立的评价指标体系，评价指标体系分为目标层、准则层(B1、B2、B3、B4)和指标层(c1，c2，…，c22)。

1．3可靠性指标权重确定

本文引入层次分析法确定评价指标权重。利用每一层次中各因素的相对重要进行比较，引入标度(1～9标度法)构成判断矩阵。通过分析判断矩阵的一致性，然后将每一行连乘后开n次方，归一化处理后得到评价指标的权重。即可得:

2 可靠性指标的模糊综合评价

2．1可靠性指标的测量

在确定安全可靠性评价指标后，在矿井中对各个评价指标进行测量。测量结果如表1所示。

表1 矿井通风系统可靠性指标等级界定

2．2可靠性评价指标隶属度计算

2．2．1构造隶属度的方法

构造评价指标的隶属函数，应先确定模糊集合为V=(VA、VB、VC)分别对应的指标级{合格、基本合格、待整改}。u1、u2、u3分别为指标分级的界定值;ci表示评价指标的测量值;用fA(ci)、fB(ci)、fC(ci)表示各个指标属于子集合A、B、C的程度。

1)下线指标

下限指标是指指标值越小越好的指标，其3个级别的隶属函数用下式表示:

2)上限指标

上限指标是指标值越大越好的指标。其隶属函数与下限指标隶属函数类似，将最大变为最小，最小变为最大。

2．2．2分级界定值的确定

查阅文献［8］，确定矿井通风系统可安全靠性指标等级界定值。

2．2．3可靠性评价指标隶属度确定

根据上限指标隶属函数、下限指标隶属函数及表1确定准则层的隶属度。

2．3模糊综合评价

1)矿井通风系统安全可靠性指标的二级模糊综合评价为:

同理可求得:EB2=(0．468，0．378，0．154); EB3=(0．661，0．339，0);EB4=(0．809，0．191，0)。

2)一级模糊综合评价:

2．4评价等级的确定

评价结果E=(eA，eB，eC)=(0．565，0．330，0．105)。根据隶属度最大原则，初步判定该煤矿通风系统安全可靠性为A级(合格)。但根据判定等级确定原则［8］，当eB+eC＞eA/2时，则最终评价等级应下调至B级(基本合格)。

3 结论

1)矿井通风系统安全可靠性评价指标的选取应反映矿井生产的真实情况。因此，本文从技术可靠性、作业环境可靠性、防灾自救可靠性及安全监测可靠性4个方面22个评价指标体系进行综合评价。

2)本文采用层次分析法确定各评价指标的权重，选用模糊综合评价法对矿井通风系统的安全可靠性进行评价研究，对通风系统的可靠性做出准确评价。

3)以云南某煤矿为例，对矿井通风系统的安全可靠性评价等级确定为B级(基本合格)。但需要立即提高作业地点风量供需比，降低作业地点的粉尘浓度;同时加强作业场所的瓦斯浓度、温湿度、氧气浓度、粉尘浓度的在线监测，发现异常波动应立即撤出作业场所。

［1］卢国斌，陈鹏，张俊武．BP神经网络的通风系统可靠性评价［J］．辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2014(1):23－27．

［2］陈开岩，王超．矿井通风系统可靠性变权综合评价的研究［J］．采矿与安全工程学报，2007(1):37－41．

［3］陆刚，韩可琦，肖桂彬．矿井通风系统可靠性的模糊综合评价［J］．采矿与安全工程学报，2008(2):244－247．

［4］张聪聪，吴世跃，安省伟，等．煤矿通风系统可靠性评价［J］．工矿自动化，2015(1):114－118．

［5］史秀志，周健．用Fisher判别法评价矿井通风系统安全可靠性［J］．采矿与安全工程学报，2010(4):562－567．

［6］马陆宝．滇西难采铜矿通风系统优化及采场通风模拟研究［D］．昆明:昆明理工大学，2013．

［7］张聪聪．矿井通风系统可靠性评价方法研究及软件实现［D］．太原:太原理工大学，2015．

［8］杨鹏，吕文生，唐志新．高寒地区矿山深部通风防尘技术研究［M］．北京:冶金工业出版社，2012．

A Study on Safety Reliability Evaluation of Mine Ventilation System

HUANG Xiaozhong，XIE Xianping
(Faculty of Land and Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650093，China)

This paper uses a lot of literature information to selects evaluation indexes of safety reliability of mine ventilation system．The author，through AHP to determine evaluation index weights and the fuzzy comprehensive evaluation method used to deal with the fuzzy evaluation index，has obtained the evaluation grade of mine ventilation system of safety reliability．Results show that a mine of ventilation system reliability comprehensive evaluation is basically qualified．It can continue to be in production．But it should be raised with the wind site air volume ratio，by reducing the job site dust concentration of supply and demand to strengthen the monitoring of the ventilation system of the monitoring indicators．At last，it will improve the ventilation system safety reliability．

Mine ventilation system;Safety reliability;AHP;Fuzzy comprehensive evaluation;Evaluation grade

TD724

A

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．043

2016－12－19

黄小忠(1987－)，男，贵州遵义人，注册安全工程师，在读硕士研究生，研究方向:安全管理及矿井通风安全研究，E-mail:15120311363@139．com;通讯作者:谢贤平(1966－)，男，四川德阳人，副教授，博士后，研究方向:矿井通风与安全研究，E-mail:xxping@kmust．edu．cn．