模糊综合评价法在冒顶危险性评价中的应用.pdf

第 3 6 卷 第 1 期煤 矿 安 全2 0 0 5 年 1 月 技 木 Ek 验 模糊综合评价法在冒顶危险性 评价中的应用 吕贵春1 ， 马云东 1 ， 杨志勇 2 1 . 辽宁工程技术大学 环境灾害治理与可持续发展研究所 1 2 3 0 0 0 ; 2 . 煤炭科学研究总院抚顺分院 霉天所 1 1 3 0 0 1 摘要 胃顶是犷山生产中最常见的事故， 做好矿井冒顶危险性评价工作对矿山安全生产具有重 要的指导意义。 目前矿井安全评价中的三步安全评价法、 安全评价指数法、 数童化理论都没有解 决胃顶危险性评价项目与其所属的评价类目之间的模糊性问题。由此， 提出了用模糊综合评价 法来解决这一问题， 为煤矿胃顶事故安全评价开辟了一条新途径。 关键词 胃顶; 安全评价; 危险性 中图分类号 T D 7 9 十 1文献标识码 B文章编号 1 0 0 3 - 4 9 6 X 2 0 0 5 0 1 - 0 0 0 8 - 0 3 冒顶事故是煤矿中最常见的事故， 根据国内外 统计资料表明， 冒顶事故发生比例居煤矿各类事故 之首。由于它的发生频率高， 危害性很大， 所以， 要 避免和减少冒顶事故的发生， 就必须充分了解和掌 握发生冒顶事故的原因， 并采取措施予以预防。 目前， 处理定性数据的量化方法几乎都是评分 法或指数法。这些方法最大的缺点是 量化标准人 为制定， 量化易受感情控制、 常凭经验进行。因此， 量化结果很难做到客观、 精确、 可靠， 由此产生了数 量化理论。数量化理论能够从影响矿井冒顶危险性 的整体出发， 指出了影响冒顶事故的重要因素， 从而 为矿井做好预防冒顶事故的发生提供重要的理论依 据。在由定性向定量的转化过程中， 该理论无疑是 一个很好的量化方法。但是， 数量化理论没有解决 评价项目在其所属的评价类目之间具有模糊性这一 问题， 没有从矿山实际出发， 从根本上确定矿井是否 有冒 顶事故发生。模糊综合评价法从根本上解决了 这一问题， 最后确定出矿井的冒顶事故危险处于何 种等级， 使矿井冒顶事故的发生与否更趋于明确化。 由此可知， 模糊综合评价法是矿井冒顶危险性评价 的更为有效的评价方法。 1 评价项目和评价类目的确定 评价项目的合理设置是建立评价模型的首要工 作， 直接影响所建模型的精度。根据总结， 把影响冒 顶危险性的主要因素确定了8 个评价项目， 并把每 8 个项目划分为4 个类目， 共 3 2个类目， 用 X I , x 2 , . . , x 8 表示各项目， 用C ij i 二1 , 2 , . . . , 8 ; ,j 1 , 2 , 3 , 4 表示各类目。 1 x 1 矿井地质构造。C i 1 矿井地质构造复杂 程度属于第fl i , 1 V 类 1 ;, q 矿井地质构造复杂程度 属于第II 类; C 1 3 矿井地质构造伏在程度属于第I 类; C 1 4 井田范围内 无断层、 无褶皱、 无陷落柱。 2 x 顶底板岩石性质。C 2 1 顶板有相变， 岩 石力学性质差异大， 水的影响大， 围岩分类属于第V 类; C 2 2 顶板有相变， 但岩石力学性质差异小， 水的 影响小， 围岩分类属于第Yi类; C 2 3 岩层较稳定， 基 本没有水的影响， 围岩分类属于第Ul 类; q; 岩层稳 定， 无水， 围岩分类属于第I、 n 类。 3 x 3 掌握顶板变化规和相应措施。C 3 1 没有 矿压观测资料， 没有地质预报， 无计措， 对矿井顶板 压力规律叙述无科学根据; C 3 2 矿压观测资料不全， 地质预报不及时， 计措执行不力， 但已经掌握无断层 无褶皱影响下的压力规律， 在地质复杂的情况下， 计 措无科学依据; C 3 3 基本掌握顶板压力规律， 地质预 报较准确， 计措及时， 但没有把顶板压力规律教给班 组 工人掌握; 几 4 掌握顶板变化规律， 地质预报及 时准确， 计措落实到位。 4 x 4 机械化程度。q; 炮采工作面， 用摩擦 金属支柱或木支柱， 或炮掘工作面; C 4 2 普采、 高档 采煤工作面; C 4 3 综采工作面和机采工作面; q4 综 采和综掘工作面， 安全装备齐全。 万方数据 第 3 6 卷 第 1 期 煤 矿 安 全 2 0 0 5 年 1 月 5 X s 采掘工人素质。几1 工人中小学文化程 度以下 包括小学和文盲 或工龄在 1 年以下者、 占 总采掘工人4 0 以上， 或工人中有未经培训就上岗 者， 或采掘工人中有“ 三违” 事件发生; C 5 2 工人中文 化程度小学以下 包括小学、 文盲 或工龄在 1 年以 上者占总采掘工的2 0 -3 9 ， 或工人中虽经专业 技术培训， 但仍有 1 0 的工人不懂什么叫“ 违章” 作 业; C 5 3 工人中文化程度小学以下 包括小学、 文盲 或工龄在 1 年以上者占总采掘工的2 0 以下， 工人 都经过了专业培训， 但抽查考核中有 5 一1 0 不 及格; 几4 采掘工人基本素质合格。 6 x 6 安全制度的落实情况。C 6 1 五项制度 规定 缺一项， 或有一项完全不落实， ①煤矿四项 安全生产责任制②煤矿安全技术措施计划③安全办 公会议制度④各级领导深人现场制度⑤隐患处理 “ 三不放过” 制度 ; C 6 2 五项制度 规定 齐全， 但其 中②、 ③、 ④都只落实6 0 ; 蛛3 五项制度 规定 齐 全， 但其中 ③、 ④都只落实8 0 ; 味 五项制度全部 落实。 7 x 顶板管理。C 7 1 顶板管理无标准， 支护 方 式 选择 无 依据， 工 程 质 量 不 合格; q 2 顶板 管 理 有 标准， 但无保证措施， 质量不稳定， 工程质量合格; q3 能认真执行管理标准， 有较可靠的保证措施， 工 程质量优良; q4 严格执行质量标准， 保证措施可 靠， 质量稳定， 工程质量等级。 8 x 人的侥幸心理。C 8 1 工区 包括跟班 负 责人或带班班长 工长 赶进度， 图省力， 存有侥幸心 理; C 8 2 承包组组长图省力、 多挣钱， 存有侥幸心理; C 8 3 操作人员图省力、 逞能， 存在侥幸心理; C 8 4 基 本杜绝“ 三违n 现象。 v{ v 1 ， V 2 ， ⋯， v m } 极危险、 危险、 稍微稳定、 稳定} 其中m4 0 2 . 3 进行单因素评价， 建本模糊关系矩阵R 以评价论域中的x 3 掌握顶板变化规律和相应 措施 为例， 某个矿井掌握顶板变化规律和相应措施 不可能完全属于q1 , q2 1 q3 或者几 ; 其中的一类， 也就 是 说掌 握 顶 板 变 化规 律和 相 应 措 施 对以 上四 个 模糊集合的属性并不是“ 非此即彼” ， 而往往是“ 亦此 亦彼” 。如果能得到每个评价指标对各自模糊子集 的隶属度， 那么问题就基本解决了，为此， 先从单方 面 指标 考虑， 即单因素评价， 然后再综合得到总的 评价结果。 还是以x 3 为例， 为了得到x 3 对几1 “ C 3 2 “ 几3 “ C 3 4 的隶属度， 可以聘请一批专家， 采用专家评估法。 比如， 请 1 0 0 位矿业专家进行评估， 认为某个矿掌握 顶板变化规律和相应措施属于q; 的有0 人， 认为属 于q 2 的有6 0 人， 认为属于q3 的有3 0 人， 认为属于 C 3 4 的有1 0 人， 很自 然的， 可以用0 , 0 . 6 , 0 . 3 , 0 . 1 作 为x 3 对q1 “ 1 3 2 1 几3 1 C 3 4 的隶属度， 即 R 3 卜3 1 ， r 3 2 ， r 3 3 ， r 3 4 } } 0 , 0 . 6 , 0 . 3 , 0 . 1 } 其它评价指标同样可以得到各 自的隶属度。 旦 p 门，lesesesselweeeesesesJ 仍勿.舰 .主2-自‘ rrr . . . 飞一les十eeeelJ 岭.20.10.1000 r00工U 2 对冒顶危险性进行模糊综合评价 2 . 1 确定评价胃顶危险性因素的论域 确定为8 个评价指标， 即 U{ u 1 ， u 2 ， ⋯， u p } { x 1 ， x 2 ， ⋯， x } 矿井地质构造、 顶底板岩石的性质、 掌握顶板变化规律和相应措施、 机械 化程度、 采掘工人素质、 安全制度的 落实情况、 顶板管理、 人的侥幸心理} 其中p8 2 . 2 确定评语等级论域 把冒顶危险程度划分为4 个等级 组别 极危 险、 危险、 稍微稳定、 稳定。即 2 . 4 确定评价因素的模糊权向量A a 1 , a 2 , . . . , a y 模糊权向 量的确定多采用专家估计法 2 ， 即请 几位专家分别估计出评价指标x * 对冒顶危险性的 隶属度， 然后对不同专家的估计结果求平均并归一 化就可以得到A 3 。此冒 项危险性评价中确定A 为 9 万方数据 第 3 6 卷 第 1 期煤 矿 安 全 2 0 0 5 年 1 月 A 0 . 2 5 , 0 . 0 5 , 0 a l ， a 2 ， ⋯， a 8 2 5 , 0 . 0 5 , 0 . 1 , 0 . 1 , 0 . 0 5 , 0 . 1 5 X a ; 1 。 2 . 5 利用合适的合成算子将A与各被评事物的R 合成得到各被评事物的模栩综合评价结果向量B 用加权平均原则来对评价结果向量进行分析， 最终 评判该矿冒顶危险性为稍有稳定。模糊综合评价法 为矿井做好顶冒危险性评价、 矿山安全生产打下良 好的基础。 参考文献 谢德林. 煤矿安全程度评估与安全事故防范实务全书 M . 哈尔滨 黑龙江人民出版社， 2 0 0 3 . 4 邱东. 多指标综合评价的系统分析 M . 北京 中国 统计出 版社， 1 9 9 1 胡永宏， 贺思辉. 综合评价方法〔 M . 北京 科学出版 社， 2 0 0 0 、..沪、..砂、..J ，上弓‘凡﹂ J..‘广.‘沪.‘ 采用 M ， 0 算子进行模糊变换， 即 户习间 b ; 习 。 ‘ ， r j m in 1 ， .11 , 2 , ⋯， m 由此可得 , 0 . 1 5 作者简介 吕贵春 1 9 7 9 - ， 男， 2 0 0 2 年毕业于辽宁工 程技术大学犷物资派与环境工程专业， 现就读辽宁工程技术 大学环境灾害治理与可持续发展研究所硕士研究生， 从事 “ 犷业系统工程” 等方向的科研工作。 门lee.wewe.es..weesesJ 明阴.俄 .且2.户 rr‘r 收稿日期 2 0 0 4 - 0 7 - 1 3 ; 责任编拜 梁绍权 1用途 0 . 0 9 5 , 0 . 3 6 , 0 . 4 6 , 0 . 0 8 5 2 . 6 对模糊综合评价结果向量进行分析 由于采用最大隶属度原则， 求出的“ 0 . 3 8 0 . 5， 最大隶属度原则是低效的。所以采用加权平 均求隶属等级方法。即 偏远 抽放 2 有的矿井虽有地面抽放泵站， ， 无法实现有效抽放， 可利用移动 全 b jk ， Q止号- 一 一 习 jZ b k Q 通常情况下 k取2 。可求得 1 x 0 . 0 9 5 2 2 x 0 . 3 6 2 3 x 0 . 4 6 2 4 x 0 . 0 8 5 2 0 . 0 9 5 2 0 . 3 6 2 0 . 4 6 2 0 . 0 8 5 2 2. 6 0 4 地面泵站因故不能正常运转时， 泵站对井下主要区域进行瓦斯抽放。 5 用于瓦斯科研试验， 在建立地面 站之前， 用移动泵站进行井下抽放， 由试 抽放方法和抽放参数， 为建立永久性地正 供可行的依据， 避免盲目 投资造成浪费。 2主要功能及技术参数 可以看出该矿的冒顶危险性评价结果为偏向于 稳定， 但稍有些危险。 能指标均优于普通真空泵; 3 结论 模糊综合评价法的运用， 使矿井冒顶事故的发 生与否趋于明确化。从以上分析可以看出， 模糊综 合评价法采用了合适的模糊算子进行模糊变换， 采 1 0 泵站堰 勺 矿井， 如出 二 要短期抽放厦 矿井。. 井下工作区 站进行接力 - 放， 投资 小，二 可采用移动 抽放瓦斯泵 验确定最佳 ’ 泵站系统提二 k 术， 主要性 - k 断电、 恒水 冬 保护、 漏电 { _ 少 万方数据