礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性與預(yù)警機(jī)制及其動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、世界范圍內(nèi)的主要煤炭生產(chǎn)國(guó)家,均經(jīng)歷過(guò)由于煤礦開(kāi)采而導(dǎo)致的安全事故頻發(fā),引起嚴(yán)重后果的階段。當(dāng)前,我國(guó)正處在煤礦生產(chǎn)事故多發(fā),人員傷亡,財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重這一階段,統(tǒng)計(jì)表明,盡管2003年以后,我國(guó)年度煤礦事故死亡人數(shù)呈逐年下降趨勢(shì),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(gè)單元系統(tǒng)中,礦井通風(fēng)系統(tǒng)無(wú)疑占有極其重要的位置。這一典型的具有動(dòng)態(tài)、隨機(jī)性的系統(tǒng)必須能夠保持長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài),這對(duì)于礦

2、井抗災(zāi)能力的提升,優(yōu)化礦井綜合安全生產(chǎn)能力,進(jìn)而促進(jìn)煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提高,乃至確保我國(guó)能源安全均具有重要而現(xiàn)實(shí)的意義。
　　本文以煤礦通風(fēng)系統(tǒng)生產(chǎn)的全過(guò)程安全為切入點(diǎn),從通風(fēng)系統(tǒng)各個(gè)不同服務(wù)階段入手,著重從技術(shù)角度展開(kāi)以下四個(gè)方面的研究:
　　(一)針對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的系統(tǒng)可靠性分配進(jìn)行了優(yōu)化研究
　　可靠性分配則是可靠性設(shè)計(jì)中最初步的也是最為關(guān)鍵的一步。本文著重對(duì)可靠性分配方法在通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用做了研

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

4、建模中存在的“維數(shù)災(zāi)”問(wèn)題,更能充分考慮所要評(píng)估系統(tǒng)的負(fù)荷、元件故障等隨機(jī)特性。本文從任務(wù)可靠性的邏輯關(guān)系角度規(guī)劃了礦井通風(fēng)可靠性模型,采用統(tǒng)計(jì)建模分析方法,歸納并擬合所要研究對(duì)象的概率分布特征及相關(guān)參數(shù)。利用MonteCarlo隨機(jī)模擬方法,對(duì)礦井通風(fēng)風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)大量的重復(fù)隨機(jī)試驗(yàn),完成對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)抽樣的過(guò)程,最后對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了整理分析,完成可靠性評(píng)估。
　　(三)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的預(yù)警機(jī)制研究
　　構(gòu)建

5、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的預(yù)警機(jī)制,其目的就是在于在通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生災(zāi)變之前能夠預(yù)先發(fā)出警報(bào),提示礦井管理人員及時(shí)地調(diào)整系統(tǒng)或?qū)嵭邢嚓P(guān)對(duì)應(yīng)的維護(hù)措施來(lái)減少災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn),從而防范和制止通風(fēng)系統(tǒng)失效發(fā)生的一種工作機(jī)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(fēng)系統(tǒng)預(yù)警機(jī)制,主要分為指標(biāo)選取與狀態(tài)識(shí)別兩個(gè)模塊。首先應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘理論中的粗集理論方法,利用其強(qiáng)大的屬性簡(jiǎn)約和模式識(shí)別功能來(lái)對(duì)紛繁蕪雜的、能夠反映礦井通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了分析與優(yōu)選

6、。然后采用建立于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的支持向量機(jī)方法構(gòu)建礦井通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)判定模塊。最后依據(jù)來(lái)源于現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行了預(yù)警預(yù)測(cè)驗(yàn)證,結(jié)果表明了該預(yù)警機(jī)制的可行性和實(shí)用性,這為準(zhǔn)確昭示通風(fēng)系統(tǒng)未來(lái)可能的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)及對(duì)應(yīng)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(dòng)力學(xué)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)建模及其干涉實(shí)驗(yàn)分析
　　礦井通風(fēng)系統(tǒng)的服務(wù)時(shí)間幾乎等同于礦井的整個(gè)服務(wù)時(shí)間,而礦井通風(fēng)系統(tǒng)又包含非常多且復(fù)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(dòng)力學(xué)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖模型并進(jìn)行了實(shí)證研究。然后從未來(lái)系統(tǒng)運(yùn)行的預(yù)測(cè)角度出發(fā),設(shè)計(jì)了相關(guān)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)干涉實(shí)驗(yàn)。從經(jīng)濟(jì)學(xué)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(shí)驗(yàn)的結(jié)果,從不同的角度及層面提出了礦井通風(fēng)系統(tǒng)事故防范的長(zhǎng)效機(jī)制及建議,來(lái)保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定的安全運(yùn)行,也為煤礦企業(yè)管理者提供了科學(xué)的決策參考依據(jù)。
　　該論文有圖61幅,表34個(gè),參考文獻(xiàn)1