煤矿"一通三防"安全状况的模糊综合评价解析

郑亮

华晋焦煤有限责任公司 山西吕梁 033300

我国有九成的煤矿资源都是在地下进行的开采的，在这种情况下，随时都有可能发生灾害，威胁井下作业安全。目前常见的灾害类型只要有五种，分别为煤尘、瓦斯、火灾、水灾和冒顶，其中，瓦斯、煤尘和火灾比较严重，可能会毁掉整个矿井。为防止这些灾害，做好通风是基础所在，在安全生产中，一通三防为重中之重。对一通三防进行的安全评价实际上就是将保证生产安全作为出发点，采用层次分析及模糊综合评价等方法确定矿井所处安全状况，以此为现实问题的分析提供参考依据，保证所选安全措施的针对性和有效性，从而减少或彻底消除危险，增强矿井自身抗灾、防灾能力。

1 评价方法和指标体系

1.1 评价方法

就目前来看，很多方法都能在综合评价中使用，这些方法中较为合理也较为适用的主要包括以下几种：一是德尔菲法；二是层次分析法；三是模糊综合评价法。本次将后两者结合到一起，通过数学模型的建立对一通三防实施综合评价，以此确定其安全状况[1]。

1.2 指标体系

借助层析分析法，按照是否存在共有特征，把一通三防囊括的所有安全因素都聚集成组，然后将存在的共同特征作为系统新层次包含的因素；同时这些因素也根据另一组具有的特性被重新组合，以此形成层次更高一个等级的因素，直至得到单一最高因素，最终形成完整的模型。

该系统将指标体系共分成四层，其中最高层记作A，中间两层记作B和C，最底层记作D。其中，A是指总系统可靠性及安全性，B包括4个指标，即通风系统、防尘系统、防瓦斯系统及防火系统的可靠性及安全性，C包括8个指标，分别为通风系统、局部通风、通风设施、瓦斯、突出、安全监控、灭火系统及火区管理，D包括48个指标，如通风系统合理性、矿井供需风量比、矿井通风能力核定、采区通风系统、采掘面串联通风发生率、矿井通风等积孔、采掘工作面与硐室配风、矿井外部漏风率、矿井有效风量率、井巷风速、辅助通风、通风系统图、局部通风机装备达标率、瓦斯排放与巷道贯通、通风设施安全合格度、通风巷道失修率、通风仪表完好率、主要通风机安装和使用、自救器配备率、反风系统反风合格度等，在此不一一赘述。

2 安全评价系统

2.1 数学模型

根据评价指标体系综合分析结果，借助层次分析法评判所有评价指标对应的权重，再借助模糊数学法完成综合评价。以结构模型为依据，结合单指标多对象等实际特点，可将其分成四个等级来综合评价。其中，第一级是D层指标对包含的所有评价对象实施综合评价；第二级是C层的所有子目标对包含的所有指标实施综合评价；第三级是B层的所有子目标对包含的所有指标实施综合评价；第四级是A层对含有的四个子目标实施综合评价[2]。

2.2 软件实现

系统以Delphi为前台，以SQL Server为后台进行开发。其主要功能为通过确定指标体系，构建相应的数据库，然后采用数学方法来确定其安全性。系统共有以下三个一级菜单：其一，基础数据；其二，指标测算；其三，目标评价。其中，基础数据还包含两个二级菜单，即指标与目标基础数据，在这些菜单的支持下能对评价指标予以管理；在指标测算菜单中还包含三个二级菜单，即指标测量数据、指标分类整理与显示整理结果，能对某时间范围内实际测量数据予以动态记录；在目标评价中，包含A、B、C三个层次的目标评价，此外还包括评价的结果与结果显示，在执行存入的命令以后，系统会议指标实际值为依据，采用公式代码对三级评价值进行自动计算[3]。

2.3 学习样本选择

因煤矿安全评价具有很高的复杂性，在进行安全评价时，应先以安全评价因素为依据，结合相关资料确定检查项目，通过对项目的逐个检查，可确定子系统对应的评价结果，最后借助层次分析及综合模糊评价两种方法确定系统安全状态。以某局为例，其5个矿的检查结果如表1所示，将其中4个视作训练样本。

表1 煤矿安全评价结果

2.4 BP网络训练和评价

网络学习率确定为0．85，动量系数确定为0．20，训练误差不超过10-5，迭代次数确定为2．0×104，将S形函数作为传递函数。网络训练过程中，在迭代次数达到20000以后，网络误差已经可以达到不超过10-4的水平，虽然并没有达到要求的误差，但网络已经可以达到要求。通过网络评价，待评价煤矿结果为0．9097，可良好反映出煤矿真实安全状态。由此可以看出，借助之前的样本对网络实施训练以后，可在煤矿安全评价过程中使用，完全可以满足预期要求。

3 结语

综上所述，以ANN为基础对煤矿进行的安全评价，能为煤矿安全评价工作提供全新思路，以此从根本上改善安全评价。然而，因BP网络自身存在一定局限性，而且煤矿系统往往比较复杂，所以在煤矿安全评价中的应用还需要不断的改进和提高，特别时在和模糊综合评价相结合的方面，需要进一步的分析探讨。