矿井通风系统安全可靠性评价方法探讨(1).pdf

2020 年 7 月 摘要 矿井通风系统是矿井安全工作的基础袁可有效的排出井下的粉尘尧有害气体袁为井下的工作人员提供良好工作环境的同时有 效抑制煤炭自燃和火灾的发生袁降低安全事故率遥 矿井常用的通风技术有局扇通风技术尧均压通风技术尧B 型通风模式等几种遥 矿井通风 系统安全可靠性评价常用的模糊综合评价法尧层次分析法尧未确知测度评价法和人工神经网络评价法等方法袁以及这几种方法的集合复 杂的方法遥 通过本文的研究袁以期对矿井通风系统安全可靠性评价的方法进行梳理和总结袁对选择科学合理的方法评价矿井通风系统安 全可靠性提供一定的参考遥 关键词 通风系统曰安全性评价曰评价方法曰矿井 中图分类号 TD724文献标识码 A 文章编号 1673-0038 （2020） 20-0232-02 0 前 言 煤炭资源被称为 “黑色的金子” ， 广泛分布在我国山西、 河南、 贵州、 内蒙古、 新疆、 陕西等省份， 是重要的战略资源。随着中国经济技术的发 展， 国内对煤炭资源的需求越来越多。但由于煤层埋藏、 构造等地质情况 的复杂多变性， 煤矿生态的复杂性、 动态性， 煤炭生产一直受瓦斯、 透水、 火灾、 有害气体、 粉尘、 以及岩层松动、 岩层位移等顶板可能的灾害威胁， 致使我国煤炭生产安全问题突出， 严重影响煤炭产业的发展， 对社会稳 定和经济发展也造成了不利影响。矿井通风是矿井安全工作的基础， 可 有效地排出井下的粉尘、 有害气体， 为井下的工作人员提供良好工作环 境的同时有效抑制煤炭自燃和火灾的发生， 降低安全事故率 （李润求等， 2008） 。评价矿井通风系统安全性的目的在于及时发现矿井通风系统中 存在的问题和安全隐患， 调整和改造系统； 优化通风设计， 指导通风安全 管理。因此， 准确地对矿井通风系统作出科学合理的评价、 发现存在的事 故隐患并及时处理可以减少或防止通风系统事故发生， 是保障安全生产 的关键[2-3]。 笔者希望在总结前人研究成果的基础上， 通过本文的研究， 对 矿井通风系统安全可靠性综合评价的方法进行梳理和总结， 对选择科学 合理的方法评价矿井通风系统提供一定的参考。 1 矿井常用通风技术 矿井常用的通风技术有局扇通风技术、 均压通风技术、 B 型通风模式 等几种常用通风技术。局扇通风技术是采用矿用轴流式局部通风设备 （简称 “局扇” ） 进行矿井通风， 采用该技术要求必须采用功率大、 效率高、 风压高、 坚固性好、 防爆级别高的局扇， 保证矿井具有良好的风压和风 量， 达到迅速稀释有害气体和粉尘的目的[4]。 均压通风技术指合理控制通 风区两端压差， 利用压强， 确保风机与风窗之间处于均压、 稳定状态， 控 制井下矿井的通风， 将作业现场瓦斯气体和粉尘排出或者稀释到安全浓 度以下[1]。B 型通风模式指在井下采掘作业面的进回风系统中设置一条 通风联络巷， 使通风联络巷和采掘作业面形成一条并联的通风网络。通 过在回风巷增大阻力、 在联络巷调压的方法， 阻止瓦斯溢出， 可有效防瓦 斯、 防火和防尘[4]。随着科学技术的发展， 矿井通风技术向多种技术联合 应用方向发展， 如采取分区通风系统、 多风机多级机站通风系统、 多风机 多级机站通风系统、 统一主扇通风系统等[5]。 2 矿井通风系统安全可靠性评价方法 随着经济水平的提高和矿业的发展，安全生产越来越受到国家、 企 业和人民的重视。矿井通风是矿井安全工作的基础， 因此对矿井通风系 统进行安全可靠性评价显得尤为重要。矿井通风系统包括通风网络、 通 风机、 通风建构筑物以及人员管理体制等构造的一个动态的、 非线性、 随 机的、 复杂的系统[2]， 要科学合理地对矿井通风系统进行评价， 必须抓住 重点指标， 比如主风机的有效程度、 风路风量的合理性等， 要选取适量的 可以确定真实反应矿井通风系统实际状况参数， 赋予这些参数指标不同 的权重。对矿井通风系统安全可靠性评价可采用传统的安全检查表和专 家打分法[2]， 但这两种方法均存在主观性、 局限性， 无法全面、 客观、 定量 的对系统安全可靠程度进行评价， 致使结果无法令人信服。近几年， 国内 外学者提出了模糊综合评价法、 层次分析法、 未确知测度评价法、 人工神 经网络评价法等多种矿井通风系统安全可靠性评价方法。 模糊数学综合评价法是指对多个涉及模糊相关因素影响的事物或 方案进行总评决策的方法， 基于建立评价指标集、 构造判断矩阵， 定量的 对各个指标重要性进行单独评价和综合评价， 但也存在因素权重的主观 性、 信息重复等问题。层次分析法是建立在系统工程理论基础上， 构建层 次结构模型，将复杂的影响因素根据重要程度的不同划分为不同的层 级， 然后利用较少的定量信息， 把决策的思维过程数学化， 从而达到定性 和定量结合评价矿井通风安全可靠性的目的[2]。基于矿井通风系统安全 评价中存在模糊信息、 不确定信息、 未确定信息和未知信息， 未确知测度 理论的评价方法在矿井通风系统安全性评价中得以应用。未确知测度理 论的评价方法是要建立评价指标集、 评价等级集和评价权重集， 确定单 指标未确知测度、 多指标综合测度评价向量、 置信度评价等级， 在充分尊 重实测数据的同时，利用一切可利用的先验信息来构造未确知测度函 数， 达到对矿井通风系统安全性评价的目的。基于人工神经网络的矿井 通风系统安全评价方法， 就是利用工程技术手段模拟人脑神经网络的结 构与功能， 充分运用了人脑神经处理复杂信息的能力以及神经网络的非 线性、 实时处理等特点， 解决矿井通风系统安全评价的非结构性问题。除 此之外， 还有逻辑模型法、 概率统计回归法、 灰色多目标综合评价模型 法、 主扇和通风网络串联模型法、 可靠性再分配法、 通风网络可靠度不交 化算法等方法。 通风系统的安全可靠性有多项决定指标，且各指标的重要性不同， 又可分为多个层次， 因此就需要多层次综合评判。而上述的方法存在信 息量不全、 单一数学模型的缺陷， 因此， 随着研究的深入， 目前有许多将 上述两种或两种以上的方法加以综合改造、 梳理、 合并应用的综合评价 方法， 比如将层次分析法、 模糊理论与灰色理论结合的方法， 模糊理论、 粗糙集理论与人工神经网络相结合的方法。综合评价方法可以考虑到更 多的评价因素和信息， 达到更高的评价水平和精度， 使评价结果更科学 客观。 3 结 论 （1） 准确地对矿井通风系统作出科学合理的评价、 发现存在的事故 隐患并及时处理可以减少或防止通风系统事故发生， 是保障安全生产的 关键。 矿井通风系统安全可靠性评价方法探讨 罗 理 （贵州林东煤业发展有限责任公司龙凤煤矿， 贵州 毕节551800） （下转第 234 页） 地质 勘察 测绘 232 2020 年 7 月 好控制点位的具体位置之后使用颜色比较容易辨识的油漆进行标记， 一 般选择比较醒目的红色或者蓝色。 然后使用借助于 CORS 网络的 RTK 系 统， 对不同测绘点摄像出来的像素点进行反复测量， 最终要求地籍测绘 工作的测绘参数值低于 3cm， 然后计算出平均值， 这样才能够保证点位 的空间位置测绘工作能够落实到准确的具体位置。 3.2 对 DLG 精确度进行优化 在地籍测绘工作中使用无人机摄影测量技术， 首先要完成的工作是 有效收集外业作业点， 保证其具备相关的测绘特征。在进行地籍测绘期 间， 地籍测绘工作站内部应该积极引进此类外业点， 然后使用立体模型 对数据进行处理工作。这样可以有利于将地面物质与摄像点位两者之间 存在内在的联系更好的展现出来， 以方便测绘人员进行观测， 为后续地 籍测绘工程的进行测绘数值计算提高精确度打好基础， 从而有效降低计 算误差。完成这些工作之后就可以进行 DLG 的无人机摄影测量工作， 在 测量过程中一定要将控制光标切准相应的误差，将误差的标准控制在 8cm 以内， 提升地籍测绘图像的定位精准度。 4 结 语 随着无人机技术的快速发展， 在地籍测绘工程中使用新兴的无人机 摄影测量技术具有机动灵活、 高分辨率、 高效率、 低成本、 安全便捷等优 点， 可以有效提高工作效率， 节约成本， 并且能够保证地籍测绘工作的快 速准确。随着我国对地籍测绘工作的深入加快， 利用无人机摄影测量技 术获取地籍调查成果得到了实践的检验， 具有一定的先进性和科学性。 参考文献 [1]宫煦利， 梅生强.无人机航空摄影测量技术在大比例尺电力工程勘测中 的应用研究[J].科技资讯， 2015， 13 （35） 45-46. [2]张奇， 石克勤， 刘佳莹， 等.微小型多旋翼无人机超低空摄影测量技术在 电力工程中的应用研究[J].工程勘察， 2016， 44 （7） 49-52. [3]毛克， 刘江龙， 黄会珍， 等.无人机低空数字摄影测量技术在风电工程中 的应用[J].电力勘测设计， 2016 （6） 25-32. 收稿日期 2020-06-01 作者简介 叶 鲲 （1973-） ， 男， 汉族， 湖北黄冈人， 工程师， 本科， 从事工程 测量、 不动产测绘、 测绘航空摄影、 地理信息系统工程等工作。 （2） 矿井常用的通风技术有局扇通风技术、 均压通风技术、 B 型通风 模式等几种。 （3） 目前常用的矿井通风系统安全可靠性评价方法有模糊综合评价 法、 层次分析法、 未确知测度评价法、 人工神经网络评价法等方法， 但随 着研究的深入，目前多以上述两种或两种以上的方法加以综合改造、 梳 理、 合并应用的综合评价方法。 参考文献 [1]呼鹏鹏.高瓦斯煤矿采掘工程中通风技术与安全管理研究.当代化工研 究， 2019 （5） 55-56. [2]李润求， 施式亮， 彭新.矿井通风系统安全评价方法及发展趋势[J].中国 安全科学学报， 2008 （1） 112-118， 181. [3]缪旭.毛坪矿矿井通风系统可靠性研究与评价[D].昆明 昆明理工大学， 2018. [4]杨军.煤矿常用通风技术及安全管理探讨[J].机电工程技术， 2019， 48 （7） 238-240. [5]赵梓成， 谢贤平.矿井通风理论与技术进展评述[J].云南冶金， 2002 （3） 23-31， 37. 收稿日期 2020-06-06 作者简介 罗 理 （1984-） ， 男， 侗族， 贵州凯里人， 助理工程师， 本科， 研究 方向为矿井通风安全方向。 属管有很好的辅助探测效果。但是受探测环境影响， 沿线沿架空电力线 路及地上生产金属物体， 如栅栏、 车辆或建筑物， 会对电导率读数产生干 扰， 可能会对探测效果造成一定的影响。 5 声发射法 声发射法是一种声学方法， 通过的声发射传感器， 连接到一个管线 开口上的主线， 应用声波从 132210Hz 进入管道， 声波沿着管道的走向 行进并衰减， 同时通过管壁进入管道周围土壤， 通过接收传感器接收到 地表的声波， 监测最高 （峰值） 间接确定振动振幅， 进而判别管线的走向。 声发射法可检测的范围高度依赖于载声材料的刚度， 作为刚性材料的逆 体积模量增大， 深度和水平距离的探测能力源声也随之增加。这种方法 可以在气体情况下探测深度可达 2.5m，涉及水的管道可探测深度可达 2m 左右， 水平范围可达 300m， 一般用于塑料燃气管道和水管等公用事 业管线检测。不过该方法对环境要求较高， 外界噪声的敏感性干扰， 刚性 土等条件对其探测效果均有影响。 6 结 语 基于现在， 展望未来。从技术面来看， 当前国内管线探测物理手段百 花齐放， 各有所长， 未来城市地下管线探测技术的发展和攻克重点是较 为复杂条件下的地下管线探测。这方面主要有两个大方向 淤针对不同 城市的特点及其特定地质条件、 管线不同埋设条件、 不同材质进行探查 方法技术研究， 加强现有各方法仪器对于复杂管线的试验研究， 总结各 方法对于各类型地下管线的信号响应和数据解译异同， 科学划分每种方 法的优劣领域， 克服单一物探方法的局限性， 为多方法综合解译提供准 确性较高的基础数据[5]。于积极研究开发高精度、 抗干扰能力强、 数字智 能化的仪器设备。从大局管理方面来看， 完善城市地下管线监理机制， 加 强管线智能检测与定量评价， 协调统一各单位权属管线数据库， 加强信 息共享、 交换与管理， 合理利用资源， 促进城市地下管网的科学健康可持 续发展。 参考文献 [1]邓诗凡， 张智华， 李想， 等援城市老旧小区内外业一体化给水管线探测 [J]援地球物理学进展， 2019， 34 （5） 1996-2001援 [2]刘子嘉， 薛晓轩， 等援城市地下管网普查物探方法分析与验证[J]援测绘与 空间地理信息， 2015， 38 （12） 82-84援 [3]陈辉， 廖俊， 等援非金属管线探测方法解析[J]援世界有色金属， 2016， 11 （22） 35-37援 [4]肖良武， 贾向炜， 李英杰， 等援埋地非金属 （PE） 管线探测新技术[J]援测绘 通报， 2013， 1 （9） 126-128援 [5]田朋飞， 王秋领， 等援城市管线探测技术及案例分析[J]援中国市政工程， 2019， 8 （4） 26-29援 收稿日期 2020-06-01 作者简介 朱 勇 （1992-） ， 男， 汉族， 湖南长沙人， 助理工程师， 研究生， 主 要从事管线探测工作。 （上接第 231 页） （上接第 232 页） 地质 勘察 测绘 234