煤與瓦斯突出事故預防信息系統(tǒng)研究

杜軍峰

（1.太原理工大學 礦業(yè)工程學院，太原 030024；2.晉能有限責任公司，太原 030002）

煤炭是中國的基礎(chǔ)能源和重要原料，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，隨著煤炭工業(yè)的不斷發(fā)展，井下煤炭開采條件不斷惡化，特別是隨著開采深度的增加、使得煤層瓦斯壓力和瓦斯含量不斷增大、也使得地質(zhì)構(gòu)造條件越來越復雜，隨之而來瓦斯災害特別是煤與瓦斯突出災害逐漸增多[1]。本文通過對煤與瓦斯突出事故預防信息系統(tǒng)的研究和開發(fā)，建立以電子信息化管理、災害預防、標準化評價為主要目標的信息智能化管理信息系統(tǒng)，防止煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。

2 煤與瓦斯突出事故影響因素分析

煤與瓦斯突出事故的本質(zhì)原因是煤層瓦斯賦存條件及煤巖地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生急劇變化，在井下采煤巷道內(nèi)突然噴出大量破碎的煤及瓦斯，可以從技術(shù)條件和管理因素來綜合考慮防止事故發(fā)生。

2.1 煤與瓦斯突出事故技術(shù)因素

1）事故基礎(chǔ)工作。主要包括煤層瓦斯賦存及運移規(guī)律、突出危險性預測、瓦斯地質(zhì)因素探測、突出危險性鑒定等內(nèi)容。

2）與突出事故相關(guān)的系統(tǒng)的規(guī)劃及建設情況。包括通風系統(tǒng)、抽采系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、瓦斯治理工程等方面的規(guī)劃及建設情況，以及各系統(tǒng)裝備配備及運行狀況等。

3）技術(shù)措施應用。主要包括煤巷掘進中的瓦斯治理、采前區(qū)域防突技術(shù)措施、采煤過程中的瓦斯治理、近距離巖巷防突技術(shù)措施、揭煤防突技術(shù)措施等方面的內(nèi)容。

2.2 煤與瓦斯突出事故管理因素

包括瓦斯防治管理、瓦斯防治隊伍、瓦斯防治機構(gòu)，瓦斯防治投入等各方面。

3 系統(tǒng)模塊設計

根據(jù)分析，煤與瓦斯突出事故預防管理信息系統(tǒng)可劃分為：技術(shù)因素模塊和管理因素2個模塊，見圖1。技術(shù)因素模塊是重中之重。

圖1 煤與瓦斯突出事故預防管理信息系統(tǒng)

模糊綜合評價可以對受多種因素影響的控制目標做出綜合評價，是一種多因素的決策理論，其評價的結(jié)果是一個模糊的集合[2]。

由于本文的研究對象是一個多目標、多層次的模糊系統(tǒng)，常規(guī)方法很難科學、系統(tǒng)的給出評判結(jié)果，因此本文采用模糊綜合評判技。技術(shù)因素方面的評價構(gòu)成見圖2。

圖2 技術(shù)因素的評價分析圖

其具體的評價步驟：

第一步：設定技術(shù)因素評判目標層為集合U。將U分成n個子集U1,U2,…,Un，分別代表煤與瓦斯突出事故技術(shù)基礎(chǔ)工作因素、相關(guān)系統(tǒng)的規(guī)劃及建設情況因素、綜合防治技術(shù)等，滿足：

其中每個 Ui由 m 個子指標構(gòu)成Uim}（i=1,2,…,m）。在這里這些子指標是對技術(shù)因素的進一步細分，為對應與其相應目標層指標的影響因素。

第二步：建立目標層因素的權(quán)重集W，此W應用專家評估法得出。

設定第i類因素Ui的第j個子指標Uij的權(quán)系數(shù)為 wij，其中 i=1,2,…,n；j=1,2,…,m。則可以得到第 i類影響因素第n個子指標的權(quán)重集為：

第三步：各備選方案集合的建立。備選方案集合表示為v=(v1,v2,…,vn)。評價采用好、較好、中、差或安全、較安全、危險、很危險等來進行表示。

第四步：一級模糊評價。在煤與瓦斯突出事故技術(shù)基礎(chǔ)因素評價過程中，將a.煤層瓦斯賦存及運移規(guī)律、b.突出危險性預測、c.瓦斯地質(zhì)因素探測、d.突出危險性鑒定做為四個子指標。將其中的各子指標因素進行模糊評判，假定按第i類Ui中子指標Uij評判。根據(jù)各子指標Uij的隸屬度函數(shù)值rij（i=1,2,…,m；j=1,2,…,n）得出各單指標評判矩陣為：

對煤與瓦斯突出事故技術(shù)基礎(chǔ)因素Ui進行評判時，利用下式進行計算：

得Bi，即突出事故技術(shù)基礎(chǔ)因素的評價結(jié)果，也就是一級評判結(jié)果。

第五步：二級模糊評價。一級評判是對目標層中各子指標進行評價，對系統(tǒng)的評判還需要考慮各目標層對系統(tǒng)的影響，這就要以各目標層為對象再進行模糊評判，即對U1,U2,…,Un目標層進行評判。此時的目標層評判矩陣為一級評判的結(jié)果。設定一級評判結(jié)果構(gòu)成的矩陣為R。

設各目標層權(quán)重為W，則二級模糊評判結(jié)果D為：

第六步：得出評判結(jié)果后，對比分析各個突出危險點的評判情況，得出危險排序，評判工作結(jié)束。

4 編程語言的選擇及運用

Visual Basic程序設計語言軟件開發(fā)成本校低，具有簡單易用快速的特點，可以非常簡單的和數(shù)據(jù)庫連接，開發(fā)出的軟件人機交互界面友好、易于操作。利用VisualBasic來開發(fā)煤與瓦斯突出事故預防管理信息系統(tǒng)比較適合。運用VB編程系統(tǒng)模塊流程圖，見圖3。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖

5 結(jié)束語

①煤礦煤與瓦斯突出預防信息系統(tǒng)要對突出事故的影響因素進行深入的分析，有助于從技術(shù)上和管理上查找存在的問題，做到有效的預防事故；②系統(tǒng)有良好的模塊的劃分，能夠?qū)Ω鞣N信息進行歸類管理，達到清晰、明確、簡捷的目的，使煤礦井下防突管理成效突出；③運用模糊綜合評價法，可以評判當前礦井各個具有突出危險性的危險點的等級，有利于管理者和技術(shù)人員對突出危險點進行隱患排查和及時發(fā)現(xiàn)、處理；④煤與瓦斯突出事故預防信息系統(tǒng)開發(fā)成本較低，易于維護且界面友好，有利于提高煤礦防突水平。煤礦煤與瓦斯突出事故預防信息系統(tǒng)，對提高煤礦整體生產(chǎn)水平有很大的意義。

[1]程遠平,付建華,俞啟香.中國煤礦瓦斯抽采技術(shù)的發(fā)展[J].采礦與安全工程學報,2009,26（2）：127-138.

[2]林琳,陸愈實.煤礦安全信息化管理[J].安全與環(huán)境工程,2007,14(2):87-90.

[3]劉思峰.灰色系統(tǒng)理論及其應用[M].北京：科學出版社,2010.