基于可拓學(xué)的常村煤礦通風(fēng)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)方法研究

劉進(jìn)平，于建軍

（1.潞安礦業(yè)集團(tuán)公司常村煤礦，山西 長治 046204；2.山西西山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦，山西 興縣 033000）

基于可拓學(xué)的常村煤礦通風(fēng)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)方法研究

劉進(jìn)平1，于建軍2

（1.潞安礦業(yè)集團(tuán)公司常村煤礦，山西 長治 046204；2.山西西山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦，山西 興縣 033000）

應(yīng)用可拓學(xué)的理論與方法，建立多層次可拓綜合評(píng)價(jià)模型。該模型以綜合關(guān)聯(lián)度作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，避免了評(píng)價(jià)中的主觀性。通過該方法對(duì)常村煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出該礦通風(fēng)系統(tǒng)整體狀況的優(yōu)劣，通風(fēng)系統(tǒng)中存在的問題。結(jié)果表明，該方法較其他評(píng)價(jià)方法更加客觀，結(jié)論更符合生產(chǎn)實(shí)際。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)；綜合評(píng)價(jià)；可拓

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。為保證安全生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本，這個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)應(yīng)保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。那么，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，就成為煤礦管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因此，建立一套切實(shí)可行、能較準(zhǔn)確地反映礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)際情況的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法，也就有其重要的現(xiàn)實(shí)意義。國內(nèi)外學(xué)者在這些方面做了很多卓有成效的研究，并取得大量的成果。目前在礦井通風(fēng)系統(tǒng)多因素綜合評(píng)價(jià)中較常用的方法有專家系統(tǒng)方法、層次分析法、模糊數(shù)學(xué)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等[1-5]，但這些方法的一個(gè)共同特點(diǎn)就是人為參與較多，經(jīng)驗(yàn)占了主導(dǎo)的地位，這就使得這些常用的方法在實(shí)際運(yùn)用過程中遇到了挑戰(zhàn)。而基于可拓學(xué)理論的可拓工程方法與各個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，可以解決原有方法未能解決的問題，或提出比原有方法更好的解決方法[6]。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

面，從眾多的通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)判指標(biāo)中篩選確定了11個(gè)指標(biāo)作為礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)判指標(biāo)。分別是：表明礦井通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)性的指標(biāo)共5項(xiàng)，即礦井總風(fēng)壓、礦井總等積孔、風(fēng)量供需比、有效風(fēng)量率和通風(fēng)方式；表明礦井通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理性的指標(biāo)有3項(xiàng)，即通風(fēng)機(jī)效率、噸煤通風(fēng)機(jī)電費(fèi)、通風(fēng)井巷工程費(fèi)；表明礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性的指標(biāo)共3項(xiàng)，即風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)流穩(wěn)定性和礦井抗災(zāi)能力。

2 可拓學(xué)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)中的實(shí)現(xiàn)

通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)受多種因素的影響，準(zhǔn)確確定全部因素對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的影響程度是困難的，甚至是不可能的，因而只能通過不完備的因素來評(píng)價(jià)，這正是可拓學(xué)中討論的不相容問題。圖1為可拓綜合評(píng)價(jià)方法的實(shí)現(xiàn)過程。

圖1 可拓綜合評(píng)價(jià)方法的實(shí)現(xiàn)過程

表征礦井通風(fēng)系統(tǒng)的指標(biāo)很多，如果直接用這些指標(biāo)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)判則顯得太繁瑣。本文通過對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)特性以及礦井通風(fēng)系統(tǒng)指標(biāo)的物理意義的分析研究，結(jié)合礦井的實(shí)際情況和專家意見，遵循指標(biāo)確定原則和系統(tǒng)評(píng)價(jià)的一般指標(biāo)要求，分技術(shù)先進(jìn)性、安全可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性三方

3 常村煤礦通風(fēng)系統(tǒng)可拓綜合評(píng)價(jià)

3.1 常村煤礦基本情況

a.礦井概況。常村礦井位于山西沁水煤田東南部，屯留詳查區(qū)東部，長治市屯留縣境內(nèi)。常村井田位于潞安礦區(qū)中部，文王山南正斷層及安昌斷層及藕澤斷層之間，為一向西傾斜的單斜含煤構(gòu)造，中部以寬緩的背向斜褶曲為主，并伴有次一級(jí)的中小型高角度斷層。正斷層走向多為北東方向，逆斷層及褶曲走向近似于南北向。

常村礦設(shè)計(jì)年生產(chǎn)原煤400萬t，礦井采用立井開拓，中央主、副立井及回風(fēng)立井設(shè)在井田中央，西坡進(jìn)、回風(fēng)立井位于礦井工業(yè)場地南部5.0 km處的西坡村南側(cè)。2005年瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果：全礦井瓦斯相對(duì)涌出量4.97 m3/t，絕對(duì)涌出量63.5 m3/min，批復(fù)常村礦為高瓦斯礦，現(xiàn)采3號(hào)煤，煤塵具有爆炸性，礦井有4個(gè)安全出口，即西坡進(jìn)風(fēng)立井、中央主立井、中央副立井和中央回風(fēng)立井。

現(xiàn)有 S3-2，S4-2，N2-5，N1-4 四個(gè)放頂煤綜采工作面。

b.通風(fēng)系統(tǒng)。常村礦井通風(fēng)方式是中央主、副立井和西坡進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)，中央回風(fēng)立井和西坡回風(fēng)立井回風(fēng)的分區(qū)式通風(fēng)。主扇工作方法均為機(jī)械抽出式，其中中央主扇是從德國引進(jìn)的軸流式風(fēng)機(jī)，型號(hào)為GV1－4.0－2000/10，電機(jī)額定功率為2 000 kW，一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺(tái)備用，主扇調(diào)節(jié)由計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)全部葉片，反風(fēng)時(shí)僅需調(diào)節(jié)葉片角度而轉(zhuǎn)向不變，該主扇設(shè)計(jì)排風(fēng)量 340～580 m3/s，負(fù)壓1700～3300Pa，中央主通風(fēng)機(jī)主要為S1、S2采區(qū)及N翼采區(qū)服務(wù)，現(xiàn)階段主扇排風(fēng)量260 m3/s，負(fù)壓2 600 Pa；西坡回風(fēng)立井安裝有兩臺(tái)型號(hào)為ANN-2884/1400N型同等能力的軸流式通風(fēng)機(jī)，電機(jī)額定功率為1800kW，一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺(tái)備用，主扇調(diào)節(jié)由計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)全部葉片，反風(fēng)時(shí)調(diào)節(jié)葉片角度，反轉(zhuǎn)運(yùn)行，該主扇排風(fēng)量為224～289m3/s，負(fù)壓為2251～3886Pa，主要為S3、S4采區(qū)服務(wù)，現(xiàn)階段主扇排風(fēng)量220m3/s，負(fù)壓2830Pa;目前全礦井主扇排風(fēng)量480m3/s，負(fù)壓2670Pa，礦井總回瓦斯?jié)舛葹?.23%。整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)由南、北兩翼大并聯(lián)系統(tǒng)構(gòu)成。

3.2 常村煤礦通風(fēng)系統(tǒng)各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)

我們根據(jù)常村煤礦實(shí)際收集的數(shù)據(jù)資料，并經(jīng)過初步處理以后得到以下的數(shù)據(jù)表，如表1所示。

表1 常村煤礦通風(fēng)系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)表

3.3 第二層次可拓綜合評(píng)價(jià)

3.3.1 技術(shù)可行可拓評(píng)價(jià)

計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合關(guān)聯(lián)度：根據(jù)可拓學(xué)計(jì)算指標(biāo)關(guān)于每個(gè)類別的關(guān)聯(lián)度的方法，可獲得評(píng)價(jià)對(duì)象與各等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度。根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則即待評(píng)單元N的評(píng)價(jià)等級(jí)計(jì)算可知，該礦通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)可行性評(píng)價(jià)為優(yōu)。

3.3.2 經(jīng)濟(jì)合理性可拓評(píng)價(jià)

同理于技術(shù)可行性的可拓評(píng)價(jià)過程計(jì)算，可得評(píng)價(jià)對(duì)象與各等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度。由評(píng)價(jià)準(zhǔn)則知該礦通風(fēng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)合理性評(píng)價(jià)等級(jí)為良。

3.3.3 安全可靠性可拓評(píng)價(jià)

同理可計(jì)算得出該評(píng)價(jià)對(duì)象與各等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度：根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則可知該礦通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性評(píng)價(jià)為優(yōu)。

3.4 第一層次可拓綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)第一層次各因素的權(quán)系數(shù)矩陣和綜合關(guān)聯(lián)度矩陣合成為評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣的方法可得評(píng)價(jià)對(duì)象與各等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度為：

由評(píng)價(jià)準(zhǔn)則可知，該礦通風(fēng)系統(tǒng)的綜合狀況為優(yōu)。所以綜合考慮技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠各方面的因素，該礦通風(fēng)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)為優(yōu)，與實(shí)際運(yùn)行狀況相符。

4 結(jié)論

綜合考慮技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠性各方面的因素，該礦通風(fēng)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)為優(yōu)，需要繼續(xù)保持該系統(tǒng)狀態(tài)。

從第二層次的評(píng)價(jià)結(jié)果來看：雖然技術(shù)可行性評(píng)價(jià)為優(yōu)，但由于該礦內(nèi)部漏風(fēng)量較大，有效風(fēng)量率比較低，所以屬于優(yōu)的綜合關(guān)聯(lián)度不大，應(yīng)考慮采取必要措施減少漏風(fēng)量；經(jīng)濟(jì)合理性評(píng)價(jià)屬于一般，主要是由于該礦的主要通風(fēng)機(jī)的效率比較低，噸煤耗電量比較大所致，建議礦方應(yīng)在這方面進(jìn)行改進(jìn)，使得該礦的通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理性提高；安全可靠性屬于優(yōu)的綜合關(guān)聯(lián)度比較大，說明該礦通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性較高。

〔1〕林香民.礦井通風(fēng)系統(tǒng)模糊綜合評(píng)判法[J].煤礦安全，1985（12）：11-17.

〔2〕譚允禎.礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理技術(shù)理論[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1998.66-88.

〔3〕謝賢平，趙梓成.礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型化[J].礦山技術(shù)，1996，24（4）：13-17.

〔4〕劉明志.應(yīng)用模糊綜合評(píng)判法評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)踐[J].煤礦安全，1993（10）：22-24.

〔5〕郁鐘銘，丘宇光.層次分析法（AHP）在礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案優(yōu)化中的應(yīng)用[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997（5）：62-69.

〔6〕耿愛平.礦井通風(fēng)系統(tǒng)可拓綜合評(píng)價(jià)方法的研究與應(yīng)用[D].廣西大學(xué)，2008.

Abstract:The study builds a multi-layer synthetic evaluation model on the theory and methods of extenics.The model takes the synthetic degree of association as criteria to avoid the subjectivity in the evaluation.With the method,the paper evaluates the ventilation system of Changcun mine and points out its integral situation and problems.The results show that the method is more objective and the evaluation is more suitable to the production.

Keywords:ventilation system of mine;synthetic evaluation;extenics

編輯：劉新光

Research on Synthetic Evaluation of Ventilation System in Changcun Mine Based on Extenics

LIU Jin-ping1,YU Jian-jun2
（1.Changcun Mine,Lu'an Mining Group,Changzhi,Shanxi 046204,China；2.Xiegou Mine,Jinxing Energe Co.Ltd.,Xingxian,Shanxi 033000,China）

TD72

A

1672-5050（2010）05-0043-03

2010-03-03

劉進(jìn)平（1972—），男，內(nèi)蒙烏盟人，本科，工程師，從事礦山通風(fēng)與安全工作。