礦井通風系統(tǒng)安全可靠性與預警機制及其動力學研究.pdf

1、世界范圍內(nèi)的主要煤炭生產(chǎn)國家,均經(jīng)歷過由于煤礦開采而導致的安全事故頻發(fā),引起嚴重后果的階段。當前,我國正處在煤礦生產(chǎn)事故多發(fā),人員傷亡,財產(chǎn)損失嚴重這一階段,統(tǒng)計表明,盡管2003年以后,我國年度煤礦事故死亡人數(shù)呈逐年下降趨勢,但事故死亡人數(shù)卻仍然占全世界煤礦死亡總?cè)藬?shù)的70％左右。
　　在組成煤礦生產(chǎn)的各個單元系統(tǒng)中,礦井通風系統(tǒng)無疑占有極其重要的位置。這一典型的具有動態(tài)、隨機性的系統(tǒng)必須能夠保持長時間、穩(wěn)定的運行狀態(tài),這對于礦

2、井抗災能力的提升,優(yōu)化礦井綜合安全生產(chǎn)能力,進而促進煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益提高,乃至確保我國能源安全均具有重要而現(xiàn)實的意義。
　　本文以煤礦通風系統(tǒng)生產(chǎn)的全過程安全為切入點,從通風系統(tǒng)各個不同服務階段入手,著重從技術(shù)角度展開以下四個方面的研究:
　　(一)針對礦井通風系統(tǒng)設(shè)計過程中的系統(tǒng)可靠性分配進行了優(yōu)化研究
　　可靠性分配則是可靠性設(shè)計中最初步的也是最為關(guān)鍵的一步。本文著重對可靠性分配方法在通風系統(tǒng)設(shè)計過程中的應用做了研

3、究。在保證礦井通風系統(tǒng)總體可靠度的前提下,通過考慮技術(shù)水平、復雜程度、單元重要程度、工作環(huán)境等因素,對通風系統(tǒng)各單元進行人力、物力、財力進行了綜合、統(tǒng)一、合理的決策。采用與模糊數(shù)學相結(jié)合的技術(shù)手段確定了礦井通風系統(tǒng)各個單元的可靠度的分配并進行了相應的優(yōu)化,最后編制了相關(guān)可靠性分配軟件。
　　(二)采用“動態(tài)”隨機模擬手段發(fā)展了礦井通風系統(tǒng)可靠性評估方法
　　相比用傳統(tǒng)的解析方法進行可靠性評估而言,概率性評估方法不僅能有效解決

4、建模中存在的“維數(shù)災”問題,更能充分考慮所要評估系統(tǒng)的負荷、元件故障等隨機特性。本文從任務可靠性的邏輯關(guān)系角度規(guī)劃了礦井通風可靠性模型,采用統(tǒng)計建模分析方法,歸納并擬合所要研究對象的概率分布特征及相關(guān)參數(shù)。利用MonteCarlo隨機模擬方法,對礦井通風風網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性進行評估。通過大量的重復隨機試驗,完成對系統(tǒng)進行狀態(tài)抽樣的過程,最后對試驗結(jié)果進行了整理分析,完成可靠性評估。
　　(三)礦井通風系統(tǒng)的預警機制研究
　　構(gòu)建

5、礦井通風系統(tǒng)的預警機制,其目的就是在于在通風系統(tǒng)發(fā)生災變之前能夠預先發(fā)出警報,提示礦井管理人員及時地調(diào)整系統(tǒng)或?qū)嵭邢嚓P(guān)對應的維護措施來減少災害發(fā)生的風險,從而防范和制止通風系統(tǒng)失效發(fā)生的一種工作機制。論文利用數(shù)據(jù)挖掘理論中相關(guān)技術(shù)方法建立了礦井通風系統(tǒng)預警機制,主要分為指標選取與狀態(tài)識別兩個模塊。首先應用數(shù)據(jù)挖掘理論中的粗集理論方法,利用其強大的屬性簡約和模式識別功能來對紛繁蕪雜的、能夠反映礦井通風系統(tǒng)運行狀態(tài)的相關(guān)指標進行了分析與優(yōu)選

6、。然后采用建立于統(tǒng)計學習理論的支持向量機方法構(gòu)建礦井通風系統(tǒng)運行狀態(tài)判定模塊。最后依據(jù)來源于現(xiàn)場的統(tǒng)計資料進行了預警預測驗證,結(jié)果表明了該預警機制的可行性和實用性,這為準確昭示通風系統(tǒng)未來可能的風險狀態(tài)及對應相關(guān)措施的采取,提供了理論支持與技術(shù)保證。
　　(四)基于系統(tǒng)動力學的礦井通風系統(tǒng)建模及其干涉實驗分析
　　礦井通風系統(tǒng)的服務時間幾乎等同于礦井的整個服務時間,而礦井通風系統(tǒng)又包含非常多且復雜的子系統(tǒng)。本文深入研究了這些

7、子系統(tǒng)間以及子系統(tǒng)內(nèi)子因素之間的因果影響關(guān)系,建立了基于系統(tǒng)動力學的礦井通風系統(tǒng)動力學流圖模型并進行了實證研究。然后從未來系統(tǒng)運行的預測角度出發(fā),設(shè)計了相關(guān)系統(tǒng)動力學干涉實驗。從經(jīng)濟學角度探究了資金投入與系統(tǒng)安全總水平提高的關(guān)系,最后依據(jù)這些實驗的結(jié)果,從不同的角度及層面提出了礦井通風系統(tǒng)事故防范的長效機制及建議,來保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定的安全運行,也為煤礦企業(yè)管理者提供了科學的決策參考依據(jù)。
　　該論文有圖61幅,表34個,參考文獻1