礦井通風系統(tǒng)安全可靠性與預(yù)警機制及其動力學研究

褚夫浩

摘 要 礦井通風系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)的重要組成部分，是礦井安全生產(chǎn)的保障系統(tǒng)。建立礦井通風系統(tǒng)的綜合評價體系是一項具有重要現(xiàn)實意義的工作，礦井通風系統(tǒng)安全評價的中心工作就在于對礦井通風系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性進行評價，對各指標分別評價的基礎(chǔ)上輔以礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性分析，實現(xiàn)定性與定量相結(jié)合。

關(guān)鍵詞 礦井通風系統(tǒng);安全可靠性;預(yù)警機制;動力學

引言

礦井通風系統(tǒng)安全可靠性是滿足礦井通風目的的可靠程度，即系統(tǒng)在規(guī)定時間內(nèi)保持正常運轉(zhuǎn)功能，使礦井生產(chǎn)得以正常進行;礦井災(zāi)變時，有足夠的抗災(zāi)能力。但隨著礦井開采深度的不斷延伸，通風系統(tǒng)服務(wù)年限延長，設(shè)備設(shè)施老化，使通風系統(tǒng)及其單元發(fā)生故障的可能性增大，導致安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，產(chǎn)生嚴重的社會影響和巨大經(jīng)濟損失。為保障礦井生產(chǎn)安全有序進行，降低各類事故的發(fā)生，減少生命財產(chǎn)的損失，迫切需要完善通風系統(tǒng)安全可靠性評價。

1礦井通風系統(tǒng)安全可靠性評級體系建立的原則

①建立原則。為了保證系統(tǒng)的安全，第一步先要構(gòu)建一個完整的、科學的、合理的評價標準，這是實行評價方法的一個重要的基礎(chǔ)，可以直接影響到最終評價的準確性。系統(tǒng)的建立是對它穩(wěn)定性的可靠衡量，具有很高的科學基礎(chǔ)[1]。②科學性原則。在建立該安全評價體系的過程中，首先要遵循原則為科學性原則。要建立在國家規(guī)定的標準評價方式基礎(chǔ)之上，結(jié)合自身的礦井環(huán)境特點，建立好符合自身的安全評價方式，以便全力保障該系統(tǒng)能夠可靠實施。③可行性原則?？尚行允墙踩u價體系的重要部分。無論從理論上講，評價體系建設(shè)的安全性是多么的完善，如果在運用中特別麻煩或可行性不樂觀，那么建立這個系統(tǒng)都是毫無意義的。所以，在建立系統(tǒng)的過程中，對最大程度上把相關(guān)程序進行簡化，注意工作的效率，減少不必要的工作流程，不僅要讓評價過程變得簡單、方便、高效，更要有資格進行最終評價標準。④普遍性原則。在評價指標的制定過程中，應(yīng)該對相同的原因進行探討。對待問題，要細致入微，這樣可以把礦井內(nèi)部的情況挖掘并分析出來，結(jié)合實際情況解決問題。

2礦井常用通風技術(shù)

礦井常用的通風技術(shù)有局扇通風技術(shù)、均壓通風技術(shù)、B型通風模式等幾種常用通風技術(shù)。局扇通風技術(shù)是采用礦用軸流式局部通風設(shè)備（簡稱“局扇”）進行礦井通風，采用該技術(shù)要求必須采用功率大、效率高、風壓高、堅固性好、防爆級別高的局扇，保證礦井具有良好的風壓和風量，達到迅速稀釋有害氣體和粉塵的目的。均壓通風技術(shù)指合理控制通風區(qū)兩端壓差，利用壓強，確保風機與風窗之間處于均壓、穩(wěn)定狀態(tài)，控制井下礦井的通風，將作業(yè)現(xiàn)場瓦斯氣體和粉塵排出或者稀釋到安全濃度以下。B型通風模式指在井下采掘作業(yè)面的進回風系統(tǒng)中設(shè)置一條通風聯(lián)絡(luò)巷，使通風聯(lián)絡(luò)巷和采掘作業(yè)面形成一條并聯(lián)的通風網(wǎng)絡(luò)。通過在回風巷增大阻力、在聯(lián)絡(luò)巷調(diào)壓的方法，阻止瓦斯溢出，可有效防瓦斯、防火和防塵。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，礦井通風技術(shù)向多種技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用方向發(fā)展，如采取分區(qū)通風系統(tǒng)、多風機多級機站通風系統(tǒng)、多風機多級機站通風系統(tǒng)、統(tǒng)一主扇通風系統(tǒng)等[2]。

3煤礦通風體系預(yù)警的機制研究

煤礦通風體系的安全受到非自然的因素和自然的因素影響。煤礦通風體系具有實時變化的特點，也就是隨時間變化而出現(xiàn)一定波動，這是小幅波動，其波動大小可反映出煤礦通風體系安全性能。所以，本文研制了高效煤礦通風體系預(yù)警的機制，這個機制推出以后，能夠發(fā)揮的作用也是巨大的，對企業(yè)本身來說，有著很強的推動作用，能夠有效促使企業(yè)進行自我改革，意義重大。另外，一套有效、合理、科學預(yù)警的機制，能夠減輕災(zāi)害造成的損失及破壞。煤礦通風體系預(yù)警的體系使用了支持粗集的集成，理論上的粗集包含著重要內(nèi)容就是對現(xiàn)有知識進行有效簡化，它能夠?qū)λ兄R進行有效分類和分析，對于其中無關(guān)的知識能夠自動過濾。它對選取指標具有重要意義。要想達到風險結(jié)構(gòu)最小化的目的，向量機技術(shù)就具有非常大的優(yōu)勢：很強非線性的建模能力;夠達到設(shè)計的全盤最優(yōu);可操作最強，具有簡單的結(jié)構(gòu);具有巨大的普適性。通過前文闡述，對其中的優(yōu)點進行重點闡述，而且通過一定幾十年的發(fā)展，對于模型構(gòu)建有著重要意義，其中的核心：使用簡約知識算法作為前端的處理，使用本算法進行優(yōu)化通風體系的指標;因為向量機具有很強非線性的建模能力，因此，使用向量機進行處理問題，構(gòu)建模型預(yù)警。本文研制的模型預(yù)警原理為：前端的處理器是粗糙集設(shè)置，它對系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)采取耦合性的處理，以及進行相關(guān)數(shù)據(jù)的交換，并將模塊向量機與模塊粗糙集進行結(jié)合，最終達到了提取特征、處理信息目的[3]。

4煤礦通風體系動力學的研究

（1）通風體系動力學的建?？傇瓌t。使用動力學建模，主要是由于通風體系相對復(fù)雜，致使建模的過程也相對復(fù)雜，所以建模的過程中要堅持的原則：堅持穩(wěn)定性、相對性、連續(xù)性的原則;堅持結(jié)構(gòu)體系確定行為的原則;堅持結(jié)合、分解、綜合的原則。

（2）動力學進行建模的步驟。動力學進行建?？傮w步驟必須遵循從部分逐步到整體、從淺到深、從簡單的到復(fù)雜的原則。其具體的步驟為：①確立建模的目的。主要研究體系內(nèi)部之間的影響、相互的作用與制約、相互的矛盾等諸多問題，從而尋找出解決途徑。②確立體系邊界。體系邊界要制定出那部分可以入模，那部分不可以入模。③采用因果分析。采用回路的分析法進行局部、整體因果分析。④組建模型流圖。通風體系動力學引入信息流、變量流率、變量、流位各因素，組建描述體系的流圖。⑤方程建立。建立體系各變量關(guān)系函數(shù)。⑥改進、調(diào)試、仿真模型。建模工作不是一次能夠完成的，它需要不斷進行修改、調(diào)試，直到達到建模的要求。⑦模型的有效性驗證。組建的模型不可能和實際一樣，所以，必須對模型進行有效性的驗證。

5結(jié)束語

總的來說，科學技術(shù)的發(fā)展促進了通風系統(tǒng)的可靠性評估進展，在工程學，統(tǒng)計和應(yīng)用數(shù)學等學科的結(jié)合也會對可靠性評估理論的展起著重要作用。

參考文獻

[1] 韓婷婷.礦井通風系統(tǒng)現(xiàn)狀評價指標體系及方法的研究與應(yīng)用[D].太原：太原理工大學，2018.

[2] 張海亮.基于模糊層次分析法的煤礦通風系統(tǒng)安全評價研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古科技大學，2019.

[3] 張甫仁，景國勛，顧志凡.礦井通風系統(tǒng)安全可靠性的灰色多層次綜合評判[J].煤炭技術(shù)，2019，20（6）：41-45.