基于模糊层次分析法的煤矿通风系统安全评价研究

任 浩

（大阳泉煤炭有限责任公司， 山西 阳泉 045000）

引言

随着科技水平的不断提高，我国煤矿安全生产中采取的安全措施也越趋完善，安全高效环保生产是当今时代发展的主题。但是当前煤矿生产中，还会发生较多的安全事故，其中大多数事故是由于煤矿通风系统不完善造成的，尤其是井下煤尘、瓦斯爆炸、发生火灾等。矿井通风是煤矿安全生产过程中必不可少的一个环节，矿井通风稀释井下有害气体，改善井下作业环境，保证安全生产，调节井下气候。因此，建立一套完善且安全可靠的矿井通风系统对煤矿安全生产极其重要。

煤矿通风系统存在较多不确定因素，具有随机性和模糊性，是一个开放的系统。虽然现阶段我国加强了对煤矿的安全生产管理，但管理水平与发达国家仍存在一定差距，因此，进一步加强研究煤矿通风系统安全评价具有十分重要的意义。

1 安全评价方法的确定

安全评价指控制危险能力的评价，利用科学的方法及原理用来判断危险及控制危险，并对监测系统进行危险预测及采取合适的处理对策，以致于达到维护系统安全的目的。

现阶段我国煤矿通风系统安全评价是将评价模型、安全程度及评价机构结合起来的一个过程。矿井通风系统与矿井各部分系统安全生产息息相关。随着科学技术的不断发展，目前主要有以下几种评价手段与技术方法用于煤矿通风系统安全评价。安全检查表法、层次分析法、灰色聚类评价法、模糊综合评价法、人工神经网络评价法。

矿井通风系统具有模糊性与不确定性，通常情况下采用模糊层次分析法对矿井通风系统进行安全评价。其将模糊综合评价法和层次分析法有效结合在一起，实现了优缺点互补。首先利用层次分析法确定评价指标的各指标权重值，然后再使用模糊综合评价法对模糊的指标进行评价分析[1-3]。

2 通风系统安全评价体系创建的意义

矿井通风系统中存在许多不确定的因素及指标，每个指标间相互联系、相互作用，使其存在一定的复杂耦合关系，每个评价因子都对系统的安全至关重要，因此矿井通风安全评价体系是在把握指标共性基础上建立的合理、科学、完整的指标因子评价体系。

1）有利于大幅度提高并完善我国煤矿通风系统体系，将此体系与矿井实际工作紧密结合，为煤矿通风安全评价体系提供坚实的理论基础与切实指导。

2）有利于煤矿全面、实时监控煤矿井下生产安全状态，衡量矿井通风安全并及时作出调控，全面提高煤矿生产安全性。

3）有利于全面提高煤矿工作人员安全素质，为保障煤矿安全生产提高坚实的基础。

Research on the Operation and Maintenance of Communication Cable in Islands Power Grid LI Yi,WU Kankan,LIU Lijun,YE Junhua,LIU Zhehao(130)

3 建立通风系统安全评价体系的原则

一个完整的通风系统安全评价体系应遵循以下原则。

3.1 系统性

安全评价体系中指标因子需要通过总体调节，系统的进行管理各因子，掌握各指标特征，从而使得评价对象总体上达到最优设计、控制及管理。

3.2 科学性

鉴于矿井通风系统中涉及到许多复杂的指标因子，在进行安全评价时，必须保持科学严谨的态度与方法进行评价，从而客观反映结果。

3.3 可操作性

安全评价体系应做到简单明了，且能准确的给出评价结果及建议措施，避免步骤过于繁琐

3.4 可比性

一般情况下，一个完整的通风系统应列举出多种方案，可以择优取之。

4 通风系统安全评价体系建立

结合前文所述建立原则，根据西山煤电西曲煤矿通风系统采掘方案，建立了采掘方案优选后的评价指标因子体系[4]，如图1所示。根据各指标因子重要性进行排序，底层指标排序：B3＞B1＞B2＞B4＞B7＞B8＞B5＞B9＞B6， 准 则 层 指 标 排 序 ：A1＞A2＞A3。

5 指标权重的确定

图1 评价制表递阶层次结构模型

5.1 建立判断比较矩阵

建立评价层次结构模型后，通过层次分析法比较递阶层次评价模型中同一分层两两因素间的重要性，得到各评价指标因子之间的相对重要度，进而建立比较判断矩阵。在矩阵中进行两元素比较时，需要使用1～9标度法判断比值结果。针对瓶价值对象X与1～9标度准则，可以得到两两指标间的判断矩阵X-A如下：

5.2 计算指标权重

采取方根法计算权重向量，并进一步判断矩阵的最大特征根λmax：

1）计算矩阵每一行成绩：

2）计算Xi的n次方根：

3）对向量 p=（p1，p2，...，pn）的正规化：

4）最大特征值 λmax：

计算得到λmax=3.007。

5）一致性检验：

一致性指标IC=0.04；平局随机一致性指标IR=0.52；一致性比率RC=0.007。当RC＜0.1时，可以认为判断矩阵一致性符合要求。

根据以上方法，可以得到西曲煤矿通风系统一级、二级指标权重，如表1所示。

6 模糊综合评价方法

表1 评价指标权重

6.1 西曲煤矿采掘方案

根据西曲煤矿二采区采掘计划，可布置一个综采面，两个炮采面。据此设计了三种采掘方案进行通风系统模拟分析[5]。

方案一：上二采区布置一个炮采面，一个综采面；上一采区布置一个炮采面，一个备采面。

方案二：上二采区布置一个备采面，一个综采面；上一采区布置两个炮采面。

方案三：上二采区布置一个炮采面，一个综采面；上一采区布置一个分层炮采面，一个备采面。

6.2 计算过程

通过以上方法可以计算得到底层指标，处理结果如表2所示。

根据底层指标权重值进一步计算得到底层指标矩阵为：

表2 底层结果指标

进一步计算得到总目标结果矩阵：

分析矩阵Xj1可知，三种采掘方案的安全评价结果，相对优先顺序为 X1＞X2＞X3，即方案一最优。

7 结论

1）根据采用模糊层次分析法建立的通风系统安全评价体系，可计算各指标因子权重值；

2）根据此权重值进一步计算得到的底层指标矩阵，可评价采掘方案的优劣，为煤矿提供坚实的理论基础和切实指导。