1、礦井通風系統優化及可靠性評價Optimization and Reliability Assessment of Mine Ventilation System 2015年09月20日September 20, 2015 摘 要 作為煤礦生產中重要的一環，礦井通風系統會對煤礦的安全生產與經濟效益造成直接的影響，因此需要對其運行可靠性進行評價，對其中存在的問題進行優化與整改，以期礦井通風系統達到最優的工作狀態。分析了可靠性評價的主耍內容包括可靠性評判指標與評判方法、確定可靠性評價指標權重與建立可靠性評價指標體系，望對相關工作實施有所借鑒。 關鍵詞： 礦井通風；可靠性評價；優化AbstractAs

2、 an important link in the production of coal mine, the mine ventilation system will have a direct impact on the safe of and economic benefits of mine production ,so it is needed to evaluate the operational reliability of it,optimize and rectify the existing problems, in order to achieve the optimal

3、working condition of mine ventilation system. The main contents of the reliability assessment are analyzes,including reliability assessment index and assessment methods,determination of the reliability assessment index weight and construction of reliability system, hoping to provide reference for th

4、e implementation of related work. Keywords：Mine Ventilation；Reliability Assessment；Optimization目 錄一、礦井通風系統可靠性評價與優化1（一）礦井通風系統的可靠性評判指標與評判方法11. 礦井通風系統的可靠性評判指標12. 礦井通風系統的可靠性評判方法2二、確定可靠性評價指標權重2三、建立可靠性評價指標體系2四、礦井通風系統優化設計3（一）開展定性到定量的綜合集成技術研究3（二）拓展監測點的最優布局理論3 （三）恰當核定礦井通風能力4 （四）研究設計支持系統4五、結論4參考文獻5礦井通風系統是指向井下

5、各作業地點供給新鮮空氣井排出污濁空氣的通風網路、通風動力和通風控制設施的總稱。它是礦井生產系統的重要組成部分。由于礦井通風系統與井下各作業地點相聯系，它對全礦井的通風安全狀況具有全局性的影響，是搞好井下通風防塵工作的基礎。為了使煤炭行業健康有序地發展， 首先要保證礦井的通風安全，從而確保礦井安全生產。礦井通風系統是利用通風動力向井下各用風地提供質優量足的新鮮空氣， 稀釋并排出有毒有害氣體， 營造一個安全舒適的作業環境， 其優劣與否直接影響工人的身體健康和生命安全。一個好的礦井通風系統， 應體現既安全可靠又經濟合理。但是， 由于影響因素很多， 衡量礦井通風系統憂劣的指標也很多，因此，如何評價礦井

6、通風系統的優劣，如何確定通風系統各個評價指標對通風系統影響力的大小，對礦山有的放矢地做好通風系統的改造、完善及維護，具有舉足輕重的作用。近些年來，我國社會主義經濟市場與科技都有了飛速的發展，這為我國煤礦行業的的改革與發展奠定了堅實的基礎。與此同時，人們越來越關注煤礦的生產問題。在煤礦生產過程中，礦井的通風是最基本的一大環節，它不僅是在建井方面，在生產的整個過程中都扮演著非常重要的角色，因此不斷優化與改造煤礦通風系統有利于煤礦的生產。一、礦井通風系統可靠性評價與優化煤礦井下通風是一個復雜的系統工程，具有動態性、隨機性和模糊性的特點， 對其進行設計與優化需要采用先進的理論與方法，結合時代發展需要的

7、計算機技術， 運用模糊數學、網絡圖論等理論和方法去設計與評價通風系統，以期達到最優化與最合理的礦井通風方式。對礦井通風系統進行優化是整個礦井工作的重要內容之一， 礦井通風系統的優化能夠減少巷道風流阻力、提高通風效率及節省通風費用，因此對于礦井通風系統的優化是非常有必要的。礦井通風系統優化應本著通風系統簡單有效、安全可靠性高和經濟費用合理3 項基本原則迸行，優化的內容主要包含兩方面丁作，即選擇合理的通風系統和評價礦井所建通風系統的優劣、通風優化工作首先是要確定可靠性評判指標，通風系統評價指你應切合科學、可測、可比和簡單的原則，真實地對礦井通風系統作出合理的評價。其次，應該根據礦井實際情況確定合理

8、的評判方法。 （一）礦井通風系統的可靠性評判指標與評判方法1. 礦井通風系統的可靠性評判指標 確定礦井通風系統的可靠性評判指標之后應求各評價指標權值， 建立適宜的評價指標體系，全面、系統地反映礦井通風系統。礦井通風系統雖然復雜但具有一定的內在規律，掌握通風系統的內在規律，確定獨立的物理評價指標， 煤礦常用的礦井通風評價指標主要包含3 個一級指標，即計術可行、經濟合理及安全可靠。3 個一級指標下各自對應有數量不等的二級指標，根據礦井通風系統需求確定子指標的內容與數量，一般技術可行級指標下包含6 個二級指標（礦井風量、礦井風壓、礦井風量供需比、單位產量供電量、礦井通風等積孔與礦井通風方式）； 經濟

9、合理一級指標下包含4項二級指標（主要通風機功率、主要通風機效率、單位產量主扇風機電費及單位產量通風機電費）；安全可靠一級指標下包含3 項二級指標（風機運轉穩定性、需風地點風流穩定性和礦井抗災能力）。2. 礦井通風系統的可靠性評判方法 受通風系統特點的影響很難確定1套通用、科學的評價方法， 現行的評價方法（如單指標法、多指標法及綜合指標法等）大多存在一定的局限性，所考慮的因素相對單一、針對性太強，難以客觀、全面地作出通風系統的優劣勝評價，因此不能普遍應用于礦井通風系統的可靠性評價。就目前而言，通風系統評價方法主要有單指標法、模糊綜合評判法及層次分析法3 種，各評判方法都存在一定的弊端，近年隨技術

10、的不斷發現，嘗試將距離判別分析理論（DDA）判別法評價礦井通風系統安全可靠性取得了良好的效果，這也為今后的礦井通風系統的安全可靠性評價開創一條新思路。二、確定可靠性評價指標權重 礦井通風系統可靠性評價呈一個多因素綜合評價問題，涉及方面較多，系統評價應以層次體系模型為基礎，將原有復雜的系統因素進行劃分，通常為三級3 個層次進行綜合評價。第一級指標為C，即分量化評價；第二級為B，即綜合化評價，所含子目標集較多；第三級就是對整個礦井通風系統總的系統評價。在深入細致分析的基礎上對通風系統進行模糊綜合評價，列出所有參數指標，并將所有的參數指標進行加權平均，兼顧影響通風系統運行狀態的所有物理量，系統全面地

11、對其可靠性做出評價，并制定出優化方案。因各評價指標對礦井通風系統安全可靠性影響程度各不相同，所以需要通過一定的方式確定各評價指標之問的關聯及對通風系統的影響程度，定量地反映各指標的重要性情況，即確定評價指標的權重，又稱為“權系數”。權重系數的確定事關整個通風系統可靠性評價與優化的成敗。因各指標參數的數值是微小的，系數的不同會造成結果有很大的差異，進而會影響評價結果的準確性，因此評價指標權重具有十分重要的作用。現行應用較多的評價指標權重確定方法為層次分析法，文章結合層次分析法定性、定量地將通風系統可靠性評價指標進行重要性排序，確定出相應的權重系數。 三、建立可靠性評價指標體系 在整個生命周期內，

12、礦井通風系統的可靠性都受設計時的參數設計與計算方法的影響，系統投入使用之后礦井的實際風量與風值參數會發生變化，這些參數的變化都會在整個通風系統中的參數中得到反映，實際運行中的參數波動應在系統穩定性運行的允許范圍內和設計階段預測參數波動結果相一致。礦井通風系統穩定性的影響因素有很多方面，總結來說主要包含三大部分，即通風網絡、設施與動力裝置，三大部分的良好工作狀態是通風系統運行可靠性的保障。一旦出現災害事故，為防止事故災害的進一步擴大，需要礦井通風防災救災系統及時地凋節風量、風向，控制風流將災害事故造成的影響減小到最低程度，因此為保障通風系統運行的可靠性，建立相應的安全保障體系是非常有必要的。而為

13、了解礦井通風系統的運行狀態，需要實時地進行礦井通風安全監測，便于問題的早日發現與治理，通風安全監測工作主要是監測通風設施和設備的狀態參量與通風參數、氣體質量等的數據參數。從需求出發建立可靠性指標體系，因此可靠性評價指標體系的建立可以有不同的形式，涵蓋的通風系統的內容與范圍也不相同。本著可靠件評價指標建立的基本原則，煤礦常用的指標評價體系有3 種：a）日常系統運行可靠性指標體系BI ， 涵蓋的指標參數主要有等氣體， 權重系數的確定以各氣體含量濃度的最大值作為什算依據；b）特殊時期通風系統的運行可靠性指標休系B2 ；C）礦井安全監測系統可靠性的參數指標體系B3，系統評價結果為3 個等級A 、B 、

14、C 分別對應合格、基本合格與待整改，通風系統等級評判的標準參考相關規定與以往的工作經驗。4、 礦井通風系統優化設計 （一）開展定性到定量的綜合集成技術研究定性到定量的綜合集成技術是指采取人網結合、人機結合的方式，加強以人為主的知識、信息和智慧的綜合集成。合理的礦井通風研究方法應該是通過借鑒人腦思維的部分優點，通過聯想記憶、邏輯推理和數值計算之間的結合在確定性分析和不確定分析的基礎上將人的數據計算、工程經驗、現場檢測驗證等與計算機技術廣泛結合。由此建立一個智能化的礦井通風集成網絡系統，并通過自適應和自學習機制完善通風系統。 （二）拓展監測點的最優布局理論 近年來隨著礦井開采規模的不斷擴大，使得礦

15、井通風系統的復雜性和規模也在不斷升高。監測點的最優布局理論就是針對多級機站通風系統的工作模式，將一定數量的監測點安置在系統旁邊適當的位置以提供大量的數據檢測信息，從而檢測系統的運行狀態是否正常，提高礦井系統管理工作的效率。在通風系統的優化中開展并實行通風測量的監測點最優布局理論的研究對于礦井作業的安全生產具有重要意義。（3） 恰當核定礦井通風能力目前，隨著采煤技術和采煤方法的多種應用和發展，部分煤礦在其礦井設計能力不足的狀態下仍大力進行煤礦開采，在增加煤礦產量的同時也在不斷加重了煤礦生產的安全隱患。礦井通風系統是礦井安全生產工作中的核心內容，所以能否進行恰當的核定礦井通風能力將直接關系到煤礦生

16、產是否安全和礦井生產組織是否科學合理。因此，要實現礦井工作的科學通風管理，就必須在改善和設計通風系統的過程中加強通風網絡設計、風網和風機選型的優化，提高通風系統的運行能力的同時定期恰當評定礦井的通風能力，確保礦井通風系統運行正常。另外國內也設計出一套合理評價礦井通風系統的規定方案，以檢測各煤礦通風系統運行能力和狀況。（4） 研究設計支持系統 如果礦井通風系統優化設計、規劃和調節的計算能夠實現計算機化的綜合處理， 并同優化方法能夠從線性向非線性不斷轉化，將會使優化結果更加有效合理。礦井通風系統全面優化設計方法和理論的完成都需要以計算機作為主要工具，然而國內計算機軟硬件水平較低，很難建立自動設計系統，所以應以決策支持系統為主要支撐建立一套礦井通風系統適用軟件，同時設計和研發附帶的安全系統以保證礦井通風系統控制的規范化。五、結論 礦井通風系統的運行可靠性影響到整個煤礦的通風質量與安全狀況，是煤礦生產效率的有效保障，因此對通風系統的優化與可靠性評價具有重要的意義。礦井通風系統的優化與評價應以煤礦實際情況為基礎，畢竟礦井通風系統是一個動態的、復雜的系統工程，如不以礦井通風系統實時的動態數據作為理論計算基礎，進行指標參數的確定與權重系數的計算，礦井通風系統的可靠件評價與優化將不具有實用的意義。 參考文獻1馬紅偉, 陸剛, 丁兆國. 礦井通風系統評價模型研究J. 煤炭技術, 2008