煤礦工作面作業(yè)環(huán)境及煤與瓦斯突出危險綜合評價研究.pdf

1、煤礦開采活動中會因各種作業(yè)而衍生大量產(chǎn)物，例如瓦斯、煤塵、輻射、熱、爆炸、火、水、噪音等，對作業(yè)人員的職業(yè)健康帶來危害的同時，往往也會引起事故危險（爆炸、突出、火災、輻射），給煤礦工人生命財產(chǎn)帶來巨大威脅。與世界發(fā)達產(chǎn)煤國家相比，我國煤礦安全生產(chǎn)形勢一直存在較大差距，這除了與開采條件復雜、生產(chǎn)技術(shù)落后有關(guān)外，總體管理水平不高也是主要原因之一。研究更為科學的煤礦工作面環(huán)境評價方法，進而提升工作面作業(yè)環(huán)境管理水平，對于保障煤礦的安全高效生產(chǎn)

2、至關(guān)重要。
　　本文首先針對目前工作面環(huán)境評價多針對單一因素，對環(huán)境各要素間的相互關(guān)聯(lián)性和對工作面環(huán)境影響的綜合性缺乏考慮，評價手段過于依賴于專家打分等存在的問題。從職業(yè)健康視角對煤礦工作面環(huán)境評價進行了研究。在對現(xiàn)有煤礦采掘工作面環(huán)境評價方法進行充分調(diào)研分析基礎(chǔ)上，提出了隨機模擬評價理論與模式，考慮指標的隨機變化特征，在貧權(quán)重和缺乏專家打分信息的情況下實現(xiàn)對采掘工作面環(huán)境的綜合評價與分級。此外，針對部分指標具有多維性，存在二級指

3、標的問題，對基于投影尋蹤法評價工作面熱環(huán)境、粉塵、照明、氣體環(huán)境的方法進行了研究。然后，從事故安全視角，以煤與瓦斯突出為研究對象，在收集、整理與分析煤與瓦斯突出事故的典型案例，以及對煤與瓦斯突出機理，孕育及演化特征進行深入研究分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了綜合考慮瓦斯地質(zhì)、開采工藝、生產(chǎn)過程等因素的預警指標體系，開發(fā)了煤與瓦斯突出危險評價與預警信息系統(tǒng)。并對突出危險預警信息管理、應急處置策略和應急響應機制等進行了系統(tǒng)研究。
　　本論文得到了

4、以下成果和結(jié)論:
　　1.煤礦開采過程環(huán)境復雜且相對封閉，影響因素包括瓦斯、粉塵、有害氣體、熱環(huán)境、爆炸、火、水、噪音、照明等，本文以對工作面作業(yè)人員心理和生理起重要影響作用為選取原則，在對煤礦開采過程環(huán)境進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，考慮二級指標，建立了包括有害氣體、煤塵、熱環(huán)境、噪聲、照明和作業(yè)條件等的綜合指標體系，并統(tǒng)一采用5級標準，按照Ⅰ（優(yōu)）、Ⅱ（良）、Ⅲ（中）、Ⅳ（合格）和Ⅴ（不合格）分級。
　　2.部分環(huán)境指標如粉塵、

5、噪聲和濕度等具有隨機變化特征，取固定位置或單次測定值給指標賦值不盡合理。針對此提出首先確定評價指標的取值范圍和分布狀態(tài)，并基于分布狀態(tài)在相應的值域內(nèi)隨機取樣的解決思路，使指標賦值更貼近實際。并基于隨機模擬評價理論，結(jié)合MonteCarlo隨機模擬和反轉(zhuǎn)排序算法，建立了煤礦采掘工作面作業(yè)環(huán)境綜合評價模型。評價過程考慮了指標的隨機波動特征，在指標取值范圍內(nèi)采取均勻分布或正態(tài)分布模型隨機取值，利用隨機模擬仿真的方法，多次充分求解，在眾多可能性

6、排序中得到最大可能性排序結(jié)論，可避免一次排序就得到最終結(jié)論，導致求解結(jié)論不客觀的問題。
　　3.現(xiàn)有采掘工作面作業(yè)環(huán)境評價方法如模糊綜合評判、灰色關(guān)聯(lián)法等，均屬于CDA法（證實性數(shù)據(jù)分析思維法），缺點是要求數(shù)據(jù)具有明確的結(jié)構(gòu)或特征，而當評價數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與假設(shè)不符時，評價精度將難以保證。此外，采煤工作面部分作業(yè)環(huán)境評價指標如光照、有害氣體等包含二級指標，按照一級指標處理將可能影響指標系統(tǒng)性和客觀性。針對此提出基于遺傳投影尋蹤法的作業(yè)環(huán)境

7、評價模型，并進行了應用驗證，評價結(jié)論與實際相符，且因指標保持了原有的層級結(jié)構(gòu)，可為管理者提供更為精細化的決策支持。
　　4.建立了以實時指標、動態(tài)指標、預測指標和基礎(chǔ)信息相結(jié)合的，煤與瓦斯突出危險綜合評價指標體系，其中，實時指標體系反映了瓦斯涌出異常的本質(zhì)和現(xiàn)象，具體包括波動率、頻率、濃度瞬時增幅和均值線指標;動態(tài)指標反映了瓦斯壓力和地應力異常，包括打鉆異常、地應力顯現(xiàn)、集中應力、地質(zhì)構(gòu)造、生產(chǎn)工藝和煤層特性等;預測指標和煤層基礎(chǔ)