基于集对分析的非煤矿山矿井通风系统安全型评价方法的研究.pdf

第 33卷第 1期 2011年 2月 甘 肃 冶 金 GANS U METALLURGY Vo.l 33 No . 1 Feb. , 2011 文章编号 16724461 2011 01007103 基于集对分析的非煤矿山矿井通风系统安全性 评价方法的研究 曲云峰 1, 张福群2, 肖胜祥1, 张永亮3 1 . 新疆地矿局第一地质大队, 新疆 鄯善 838204 ; 2. 沈阳化工学院, 辽宁 沈阳11004; 3. 西北矿冶研究院, 甘肃 白银 7309002 摘要 针对非煤矿山矿井通风系统具有非线性、 非渐变的特点。运用集对分析理论的方法对某矿通风系统安全 性的评价。结果表明, 集对分析理论适用于非煤矿山矿井通风系统安全性的评价, 差异度 i的取值可以反映出通风 系统安全性状态及其管理水平。某矿通风系统安全性目前为安全性一般等级, 影响某矿通风系统安全性的重要因 素是通风机运转的稳定性、 各用风地点是否实行分区通风且风量足够、 矿井通风量供需比、 通风设备要安装自动监 控系统、 调节设施的合理性、 是否有利于矿尘、 排除有毒有害气体及降温、 矿井通风压力、 反风系统的灵活程度、 通 风系统管理的困难程度等。 关键词 非煤矿山; 矿井通风系统; 安全性评价 中图分类号 X820. 4文献标识码 A 1引言 矿井通风系统的安全状态与矿井其它系统的运 行状态及变化密切相关, 是整个矿井中决定矿井生 产状态安全的一个重要生产辅助系统。矿井通风系 统的运行特性和状态直接关系到整个矿井的运行和 安全状态。虽然可以通过各种手段获取矿井通风系 统的各种信息, 但这些有限的时空监测数据所能提 供的信息是不完全的和非确知的, 且受多方面因素 的影响。因此, 矿井通风系统是个复杂的非结构性 问题, 对其进行安全评价是一个涉及面广、 综合性强 的工作, 需选取一种非常理想的评价模型和评价方 法, 才能提高评价精度。 2集对分析理论在矿井通风系统安 全评价的适用性分析 2 . 1集对分析理论简介 1989年我国学者赵克勤提出一种新的处理不 确定性问题的系统分析方法 集对分析 Ste Pair Analysis。集对分析理论的核心思想是把确定性与 不确定性作为一个确定不确定系统来处理。所谓集 对, 是指具有一定联系的两个集合所组成的对子; 在 具体问题背景下, 对这两个集合所具有的特性展开 分析, 把分析得到的特性按照同一性、 差异性和对立 性进行度量刻划, 得出这两个集合在所论问题背景 下的联系度表达式 a bi c,j其中 a为同一项, cj为对立项, bi为不确定项, 该表达式将系统的确定 性与不确定性联系在一起, 并能体现出确定与不确 定性之间的互相联系、 互相影响、 互相制约和互相转 化; 通过不确定项 bi来统一描述和处理模糊性、 随 机性、 灰色性和不完整性等不确定性因素。该方法 数学表达式简单, 计算方便, 不需要大量的数据库, 结果准确, 物理意思明确, 含义深远。 2 . 2 集对分析理论在矿井通风安全评价的适用性 分析 近几年非煤矿山矿井通风设施造成的事故频 发, 原因很多, 如粉尘、 有害气体等, 这些诱因之间的 关联关系很复杂 如非线性、 不确定性、 模糊性、 动 态性 。从现实情况分析, 这些事故发生的主要原 因在于矿井通风系统不完善。因此, 可以把矿井通 风安全系统看作一个复杂系统, 进行脆性分析, 以有 助于增强对事故的防御和抵抗能力。 矿井通风系统安全性评价中包含模糊性、 随机 性、 灰色性、 不完整性和不确定因素, 这些不确定因 素来源于矿井通风系统本身、 评价人员自身的知识 和经验以及评价过程中, 导致矿井通风系统安全性 评价结果的可信度降低, 准确度不高。因此, 基于集 对分析理论的评价方法能对矿井通风系统安全性评 价中的不确定性 客观承认、 系统描述、 定量刻划、 具体分析 , 较好地解决了评价中确定不确定性问 题, 使评价结果更加准确。是一种非常理想的评价 方法。 3基于集对分析理论的矿井通风系 统安全性的评价模型 假设给定两个集合 A和 B组成集对 H A, B, 对集对 H A, B的特性展开分析, 共得到 N 个特 性, 其中 有 S个为集对 H A, B中两个集合 A和 B 所共同具有; 有 P个特性为集合 A 和 B相互对立; 其余 F NSP个特性不清, 既不是互相对立, 又非 共同具有, 则定义 S/N为 H A, B同一度, 记为 a; F /N为 H A, B差异度 或不确定度 , 记为 b ; P /N 为 H A, B对立度, 记为 c。 若不考虑各特性权重的联系度为 S N F N i P N j a bi cj 式 中 i是差异度 F /N 的系数, 规定 i在 [ 1 , 1]区间中视具体情况取不确定值; j在一般情况下 规定取值为 1 , 表示 P /N 是与同一度 S /N 相对立 的; i 、j有时表示标记的作用, 即表示 F /N 是差异 度, P /N是对立度。联系度 表达式体现了集对 H A, B中同、 异、 反三者的联系、 影响和转化 当 i 1 时, 差异度转化为同一度; 当 i 1时, 差异度转化 为对立度; 当 i在 1 , 1之间取值时, 差异度中同一 度和对立度各占一定比例, 且 a b c 1 。 若考虑各特性权重的联系度为 a bi cj ∀ S k 1k ∀ SF k S 1ki ∀ N k S F 1kj 式 中的 k k 1 , 2 , ∃, N, ∀ N k 1k 1为特性 的权重, 一般可由专家打分法或层次分析法确定, i 、 j取值同式 。 在矿井通风系统安全性评价模型的建立过程 中, a 、 b 、c是自然形成的。 i 、j是根据前述的 式而 引入的。规定 i在 [ 1 , 1]之间视不同情况取值, j规 定取1 。这表明对 i的取值是不确定的, 一方面固 然可以根据 a 、 b 、c的大小来分析, 从而形成一种可 以称之为面向 式 的取值方法 如 i的比例取值 法 , 但更重要是 i可面向 研究对象 取值, 以作为 对面向 式取值的一种验证与补充。一般来说, 在同一个 式 中, 这两种取值结果将是不同的, 这也正好体现了 同异反分析思路在 i取值中的应 用。因此, 式 中的 i如何取值自然是分析的关 键所在, 目前有顺势取值法 比例取值法 、 逆势取 值法、 计算取值法、 随机取值法、 特殊值法等。 4应用实例 本文利用文献 [ 5]所建立的矿井通风系统安全 性评价指标, 指标的权重采用文献所给出的权重值。 以某矿矿井通风系统为例, 聘请专家, 根据该矿现场 考察情况逐项进行打分。评价等级分为三级 A、 B、 C, 分别表示为 安全 、 安全性一般 、 危险 , 具 体文献所给的权重值和评价结果见表 1 。 表 1卧龙湖湿地系统稳定性评价指标体系 1级 指标 2级指标 2级 权重 评价 结果 某 矿 矿 井 通 风 系 统 安 全 评 价 主要通风机运转的稳定性0. 20C 各用风地点是否实行分区通风且风量足够0. 18B 矿井通风量供需比0. 16A 通风设备要安装自动监控系统0. 07C 调节设施的合理性0. 04A 是否有利于矿尘、 排除有毒有害气体及降温0. 13B 矿井通风压力0. 11A 反风系统的灵活程度0. 09B 通风系统管理的困难程度0. 02B 根据集对分析理论中的 a b c 1 , 对评价结 果进行归一化处理后得下式 0 . 31 0 . 42i 0. 27j 矿化与斑点状千枚岩关系密切, 研究表明斑点是热 液蚀变产物, 不是热接触变质产物。 矿化带受 NWW 向断裂破碎带构造控制, 在 矿化带内具体的赋矿构造为北东 -北北东向断裂裂 隙、 近南北向节理与 NWW 向破碎带的叠加构造。 原生矿体均为硫化物石英脉 - 蚀变岩型。 ∋原生矿化与热液蚀变关系密切, 尤其是强烈 绢云母化、 绿泥石化、 硅化、 黄铁矿、 毒砂矿化等中低 温热液蚀变组合常与金矿体伴生。 主要载金矿物为毒砂和黄铁矿等硫化物以及 绢云母、 绿泥石化、 石英和方解石等典型热液矿物。 上述特点与紧邻本矿床的金山金矿极其相似, 后者为典型的中低温热液矿床。因此认为石堡子金 矿属造山带型金矿 Orogenic gold deposit。矿床受 地层含金沉积建造、 多期次构造活动和岩浆热动力 作用等多种因素控制, 其成矿模式为沉积 - 岩浆再 造矿床, 金来源于基底地层。 参考文献 [ 1]方春家. 甘肃金山金矿床地质特征及成因探讨 [ J]. 甘 肃冶金, 2005, 27 3 6163. [ 2]周俊烈. 礼岷金矿带成矿构造及其控矿规律探讨 [ J]. 甘肃地质学报, 1997, 6增刊 5561 . [ 3]殷先明. 甘肃岩金矿床地质 [M ]. 甘肃 甘肃科学技术 出版社, 2000 201212 . 收稿日期 20100810 73第 1期 曲云峰, 等 基于集对分析的非煤矿山矿井通风系统安全性评价方法的研究