礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價方法及發(fā)展趨勢

1、 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價方法及進(jìn)展趨勢 引 言 由于我國煤炭分布范圍廣泛，埋藏地形簡潔，煤炭生產(chǎn)始終受到瓦斯、水害、火災(zāi)、煤塵及頂板等災(zāi)難的威逼，雖然接受各種措施抑止事故的發(fā)生，百萬噸死亡率正逐年下降，但我國目前煤礦安全生產(chǎn)仍面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，與發(fā)達(dá)國家的差距很大，事故總量和死亡人數(shù)均遠(yuǎn)高于其他主要產(chǎn)煤國家。礦井通風(fēng)是礦井安全工作的基礎(chǔ)，是稀釋和排解礦井瓦斯與粉塵最有效、最牢靠的方法，也是制造良好勞動環(huán)境的重要途徑，而合理的通風(fēng)又是抑制煤炭自燃和火災(zāi)進(jìn)展的重要手段。 評價礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全性的目的在于準(zhǔn)時發(fā)覺礦井通風(fēng)系統(tǒng)中存在的問題和安全隱患，調(diào)整和改造系統(tǒng)；優(yōu)化通風(fēng)設(shè)計，精確編制應(yīng)急預(yù)案，指導(dǎo)通風(fēng)

2、安全管理。因此，精確地對礦井通風(fēng)系統(tǒng)作出科學(xué)合理的評價、發(fā)覺存在的事故隱患并準(zhǔn)時處理以抑止事故的發(fā)生成為防范的關(guān)鍵。 對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的評價可接受安全檢查表和專家打分法。安全檢查表屬于定性評價，不能對整個系統(tǒng)的安全性給出確定的結(jié)果，專家打分法雖然屬于定量評價，但專家各自的權(quán)重很難確定，操作起來也較為困難。該類方法作為安全管理的手段之一是可行的，但是作為對系統(tǒng)危急程度的評價，以各指標(biāo)的得分值作為評價依據(jù)，主觀性比較強(qiáng)，多人評價時結(jié)論難收斂，評價結(jié)果不統(tǒng)一，其結(jié)果缺乏勸告力。 隨著礦業(yè)的進(jìn)展，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行安全評價也得到了人們的關(guān)注，國內(nèi)學(xué)者對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的評價方法及評價標(biāo)準(zhǔn)作了大量的爭辯，提出

3、了多種多樣的評價方法。筆者在總結(jié)國內(nèi)爭辯成果的基礎(chǔ)上，介紹常用的礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價方法，并對其進(jìn)行分析和探討。 1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價方法 1.1 模糊綜合評價 模糊綜合評價最早是由我國學(xué)者汪培莊教授提出的，是指對多個涉及模糊相關(guān)因素影響的事物或方案進(jìn)行總評決策的方法，能很好地解決在生產(chǎn)和生活中存在的大量內(nèi)涵和外延都不明確的模糊概念，并用定量的方式表達(dá)出來，提高定性評價的客觀性。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價中經(jīng)常接受模糊綜合評價。 模糊綜合評價方法對多因素、多層次的較簡潔問題進(jìn)行模型的建立和評價，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)定性和定量有效結(jié)合，解決推斷的模糊性和不確定性，克服傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法中“惟一解”的弊端，方法簡潔

4、、簡潔把握，適應(yīng)性廣。缺點(diǎn)是不能解決評價指標(biāo)間相關(guān)造成的信息重復(fù)問題，各因素權(quán)重帶有確定主觀性，多目標(biāo)模型確定隸屬度繁瑣。 1.2 層次分析法 層次分析法是美國運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡高校教授薩蒂(T. L. Saaty) 于1973年提出的，1982年引入國內(nèi)。該方法建立在系統(tǒng)工程理論基礎(chǔ)上，在對簡潔決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深化分析后，構(gòu)建一個層次結(jié)構(gòu)模型，然后利用較少的定量信息，把決策的思維過程數(shù)學(xué)化，從而求解多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的簡潔決策問題。 層次分析法能夠統(tǒng)一處理評價中的定性與定量因素，具有有用性、系統(tǒng)性、簡潔性等優(yōu)點(diǎn)，因而，在礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價中得到應(yīng)用。 1.3

5、灰色關(guān)聯(lián)度分析法 灰色理論是我國學(xué)者鄧聚龍教授于1982年首創(chuàng)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用并取得較大成果?；诨疑到y(tǒng)理論評價方法主要有灰色關(guān)聯(lián)度分析法和灰色聚類分析法。 灰色關(guān)聯(lián)度分析法的基本思想是依據(jù)系統(tǒng)動態(tài)過程進(jìn)展態(tài)勢，即有關(guān)數(shù)據(jù)的幾何關(guān)系及其相像程度來推斷其關(guān)聯(lián)程度，認(rèn)為數(shù)據(jù)列所構(gòu)成的曲線外形越接近，則變化態(tài)勢越接近，關(guān)聯(lián)度越大?；疑P(guān)聯(lián)分析法能夠處理信息部分明確、部分不明確且相關(guān)性大的系統(tǒng)，客觀給出評價對象所屬等級。物理概念清楚、直觀，計算簡潔。 1.4 未確知測度理論的評價方法 未確知測度理論是爭辯未確知信息的一種數(shù)學(xué)方法，用未確知集合描述“不確定性”或“邊界不清”現(xiàn)象，滿足非負(fù)有界性、可加性、

6、歸一性等測量準(zhǔn)則，并供應(yīng)比較合理的置信度識別準(zhǔn)則。未確知測度理論的關(guān)鍵在于依據(jù)背景、領(lǐng)域?qū)W問、實(shí)測數(shù)據(jù)及決策者的閱歷去構(gòu)造合理的未確知測度函數(shù)。 在礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價中存在有模糊信息和灰信息，受主客觀條件的限制、學(xué)問的缺乏，決策者得到的信息通常具有不完整性、不確定性，必定存在大量的未確知信息，因此，未確知測度理論也進(jìn)行了應(yīng)用。 1.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價方法 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)起源于20世紀(jì)40年月，以1987年首屆國際人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)會議為開端，快速在全世界范圍內(nèi)掀起了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的爭辯應(yīng)用熱潮，在各學(xué)科領(lǐng)域得到了很大進(jìn)展和應(yīng)用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指利用工程技術(shù)手段模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與功能的一種技

7、術(shù)系統(tǒng)，是一種大規(guī)模并行的非線性動力學(xué)系統(tǒng)，是人工智能的一個前沿爭辯領(lǐng)域。圖1為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)，其中“”表示一個神經(jīng)元，又稱處理單元或節(jié)點(diǎn)。 各個神經(jīng)元之間相互連接形成一個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌W(wǎng)絡(luò)不僅有輸入層節(jié)點(diǎn)，輸出層節(jié)點(diǎn)，而且有隱含層節(jié)點(diǎn)(可以是一層或多層)。輸入信號先向前傳播到隱含層節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過作用函數(shù)后，再把隱含層節(jié)點(diǎn)的輸出信息傳播到輸出層節(jié)點(diǎn)，最終給出輸出結(jié)果。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和大規(guī)模并行處理信息的力氣，能自行領(lǐng)悟訓(xùn)練樣本的內(nèi)在規(guī)律，并把這些規(guī)律存儲于網(wǎng)絡(luò)之中。 影響系統(tǒng)安全性的基本因素多，關(guān)系簡潔，數(shù)據(jù)干擾大，因素測度難以確定，將高度非線性的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于系統(tǒng)安

8、全分析評價，通過不同層之間神經(jīng)元之間的學(xué)習(xí)、組織和推理，以網(wǎng)絡(luò)輸出層的評價模式作為分析評價的結(jié)果，為系統(tǒng)安全分析與評價供應(yīng)了新思路。 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價方法充分運(yùn)用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性、容錯性、自學(xué)習(xí)及實(shí)時處理等特點(diǎn)，解決了礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價的非結(jié)構(gòu)性問題。該方法具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)和聯(lián)想功能，人工干預(yù)少，精度較高，能夠“提煉”評價對象本身的客觀規(guī)律進(jìn)行對相同屬性評價對象的評價。 2 評價方法的綜合集成 綜合集成的評價方法是將兩種或兩種以上的方法加以改造并結(jié)合，以便在評價方法中能考慮到更多的評價因素，綜合利用各種方法所供應(yīng)的信息，從而盡可能地提高評價水平和精度，使評價結(jié)果更客觀。

9、對同一評價問題，不同的評價方法供應(yīng)不同的有用信息，而且每一種方法都有自己固有的缺陷，把多種評價方法進(jìn)行適當(dāng)組合，有利于彌補(bǔ)這些缺陷，使評價結(jié)果更為精確。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評價屬于多屬素綜合評價范疇，不少學(xué)者在安全評價過程中，為克服單一數(shù)學(xué)模型存在的缺陷，在綜合各方法優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，相繼開發(fā)了多種方法相結(jié)合的復(fù)合評價模型。 2.1 層次分析法、模糊理論與灰色理論結(jié)合 在評價過程中經(jīng)常會遇到定性指標(biāo)和定量指標(biāo)混合的狀況，為了使評價更加精確就需要留意定性指標(biāo)量化的問題，這就使得單一的評價方法必需在指標(biāo)量化方面作出改進(jìn)。灰色多層次評判方法能夠比較簡潔地定量描述評價分級的模糊界限。同時，通風(fēng)系統(tǒng)的安全牢靠性打