煤矿安全动态评价模型的研究与应用

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煤矿开采是一个极为复杂的多因素、多变量、多层次的动态过程和系统工程。针对煤矿开采过程中的灾害特点和可能发生的危险,开展安全状态评价和研究,是落实“安全第一,预防为主”基本方针的具体体现,是实现煤矿安全生产的基本前提。本论文依托于国家“十一五”科技支撑重点项目《煤矿瓦斯、火灾与顶板重大灾害防治关键技术研究》,在大量煤矿安全评价资料的基础上,综合国内外煤矿安全评价理论和技术研究现状,针对目前煤矿安全评价存在的普遍问题,提出并建立了煤矿安全动态评价模型,编制了煤矿安全动态评价软件,并对具体煤矿采煤工作面单元进行了安全评价。论文分析了目前常用的煤矿安全评价方法,认为现行的主要方法无法实时反映煤矿生产的动态特点。事实上,煤矿生产的动态特点表现在随着工作面的推进或巷道的掘进,整个矿井系统始终处于不断变化状态,与其相关的风阻、矿压、瓦斯浓度等参数都在不断变化。基于煤矿的上述特点可知,仅通过每年一次的安全评价是无法完全准确的确定生产过程中可能出现的安全问题,也不能对安全生产起到指导作用。在此研究基础上,本文提出了煤矿安全动态评价的概念,并采用区域法将煤矿按不同区域划分成十个单元,并确定了每个单元的动态评价指标,建立了煤矿安全动态评价指标体系和评价模型。同时,为了避免某些危险值高的指标被其他安全指标所中和,安全评价指标体系的权重被分解为属性权重和等级权重两部分,并运用最小信息熵原理把属性权重和等级权重综合为组合权重。该评价模型采用模糊综合评价方法,采用正态隶属函数进行指标的隶属度计算,同时对指标分级中的首末两级进行宽域处理。评价结果的计算采用模糊数学中的加权算子,采用置信度识别原则对所得结果进行处理分析,从而最终得到评价对象的安全等级。为了便于现场应用,本文还编制了煤矿安全动态评价系统的程序框架,并通过对现场数据的采集和处理,运用上述评价方法和评价模型对采煤工作面单元进行了动态评价,所得结果符合现场实际情况。
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