煤礦瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)

1、2021/3/10授課：xxx1research on risk evaluation and forecast system development of gas explosion in coal mine2021/3/10授課：xxx2 2021/3/10授課：xxx3 煤礦企業(yè)內(nèi)部對(duì)瓦斯危險(xiǎn)性的辨識(shí)、評(píng)價(jià)研究不夠深入，同時(shí)我國煤礦企業(yè)瓦斯危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)和其他行業(yè)相比，尚處于初級(jí)階段，致使目前在煤礦安全生產(chǎn)中難于準(zhǔn)確地把握煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中的重大隱患及薄弱環(huán)節(jié)，難以采取針對(duì)性的預(yù)防措施。 因此，煤礦企業(yè)內(nèi)部如何結(jié)合煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立煤礦瓦斯危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的非線性、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型、建

2、立有效的評(píng)價(jià)理論和方法對(duì)煤礦瓦斯危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、如何進(jìn)行評(píng)價(jià)程序的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)、建立計(jì)算機(jī)瓦斯危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與預(yù)警系統(tǒng)已成為是一個(gè)迫切需要解決的新課題。2021/3/10授課：xxx41.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 安全評(píng)價(jià)首先在20世紀(jì)30年代出現(xiàn)于保險(xiǎn)行業(yè)，20世紀(jì)60年代是開始全面、系統(tǒng)地研究企業(yè)、裝置和設(shè)施安全評(píng)價(jià)原理與方法的歷史階段。 60年代后期，以概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(pra)為代表的系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)技術(shù)得到了研究和開發(fā)。隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，特別是數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的安全評(píng)價(jià)方法得到了發(fā)展和投入應(yīng)用，并拓展了原有的方法和應(yīng)用范圍，如模糊故障樹

3、分析、模糊概率法等。應(yīng)用計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的安全評(píng)價(jià)等。p 國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 2021/3/10授課：xxx5p 國內(nèi)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢國內(nèi)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 我國煤礦安全評(píng)價(jià)工作起始于1981年，與其他行業(yè)相比，時(shí)間上幾乎同步，但研究規(guī)模、深入程度要落后于其他（化工、冶金）行業(yè)。目前煤礦采用的安全評(píng)價(jià)方法，從評(píng)價(jià)方法的原理與具體算法角度分析，大多采用傳統(tǒng)的理論方法，或借用其他行業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)來處理煤礦的特殊問題，均存在一定的局限性，主要是事故樹分析法和安全檢查表法（安全評(píng)價(jià)資質(zhì)中心大都采用安全檢查表法），其研究內(nèi)容主要集中于安全評(píng)價(jià)的

4、基礎(chǔ)性工作，對(duì)安全評(píng)價(jià)的理論和技術(shù)研究等尚不夠深入。 2021/3/10授課：xxx6安全評(píng)價(jià)的發(fā)展將集中在以下幾個(gè)方面：安全評(píng)價(jià)的發(fā)展將集中在以下幾個(gè)方面：p評(píng)價(jià)技術(shù)的研究；p安全評(píng)價(jià)范疇方面。安全系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)原理，從時(shí)間維上將安全評(píng)價(jià)劃分為四大類型。即安全預(yù)評(píng)價(jià)、綜合管理現(xiàn)狀安全評(píng)價(jià)、重大危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)和事故原因分析評(píng)價(jià)；p組織管理方面的研究。政府為主導(dǎo)，組織開展工業(yè)安全評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范和管理標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定工作。2021/3/10授課：xxx7p本文研究的內(nèi)容：本文研究的內(nèi)容： 鑒于我國對(duì)煤礦瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與預(yù)警系統(tǒng)的開發(fā)研究現(xiàn)狀，本文開發(fā)了與評(píng)價(jià)方法相對(duì)應(yīng)的煤礦瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與預(yù)警系

5、統(tǒng)，為煤礦企業(yè)內(nèi)部能夠?qū)ν咚刮ｋU(xiǎn)性評(píng)價(jià)做到準(zhǔn)確、科學(xué)與快捷開辟了道路。p本文研究的方法：本文研究的方法： 本文提出了的瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法（模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色理論），能對(duì)煤礦瓦斯爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行定量分析，對(duì)系統(tǒng)發(fā)生危險(xiǎn)、危害的可能性進(jìn)行危險(xiǎn)程度的確定。 1.3 1.3 本文研究內(nèi)容、方法本文研究內(nèi)容、方法 和意義和意義2021/3/10授課：xxx8p 研究意義：研究意義： 本文提出的煤礦瓦斯危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的思路與方法，旨在建立一種全新的瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模式，建立一個(gè)全新的、快速反應(yīng)的瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)與預(yù)警系統(tǒng)，這將為煤礦安全管理決策提供快捷和科學(xué)的決策信息，及時(shí)預(yù)測、控制事故、減少事故損失

6、。通過計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)，對(duì)煤礦作好瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、事故預(yù)防、指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)具有重要的理論意義。 2021/3/10授課：xxx9 礦井瓦斯涌出量,其大小不僅取決于煤層瓦斯含量，而且與一系列的瓦斯地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件有關(guān)。同一煤層即使瓦斯含量相同，但由于采掘布置和采煤方法、采掘工藝、采掘時(shí)間的不同，瓦斯含量相同的層，由于煤層的特征和含煤巖系中各煤層組合關(guān)系的不同，瓦斯涌出量也有差異。因此礦井瓦斯涌出量是一個(gè)多因素影響的參數(shù)，且是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過程。2021/3/10授課：xxx10 建井過程中，煤層巷道掘進(jìn)時(shí)瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)分析資料表明：瓦斯主要來源于煤壁涌出，而煤壁瓦斯主要取決于煤壁的暴露時(shí)

7、間和裂隙發(fā)育程度，其規(guī)律為，與普通掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出一樣，綜合機(jī)械化掘進(jìn)工作面的瓦斯由兩部分組成，即巷道煤壁和掘進(jìn)落煤瓦斯涌出。p煤壁瓦斯涌出量隨暴露時(shí)間的增長而衰減；p煤壁瓦斯涌出量隨暴露面積(或長度)的增大而增加；p巷道接近構(gòu)造影響帶或裂隙發(fā)育帶時(shí)，瓦斯涌出量會(huì)突然增高。2.2 煤礦瓦斯涌出規(guī)律煤礦瓦斯涌出規(guī)律2021/3/10授課：xxx112.3 2.3 煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法的選擇煤礦瓦斯涌出量預(yù)測方法的選擇以下介紹幾種常用的預(yù)測方法。p 判斷預(yù)測法：p 專家評(píng)估法：p 市場調(diào)查法：p 情景分析法：p 回歸分析法：p 灰色預(yù)測方法：2021/3/10授課：xxx122.4 2.4

8、預(yù)測理論和預(yù)測方法預(yù)測理論和預(yù)測方法 2.4.1 模糊預(yù)測方法模糊預(yù)測方法 煤礦瓦斯事故危險(xiǎn)性風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)價(jià)是一個(gè)比較典型的涉及多因素的綜合判斷問題，其結(jié)論也存在著模糊性，只能用一個(gè)數(shù)值區(qū)域來表示，多級(jí)模糊綜合評(píng)判法能夠較好地處理多因素、模糊性及主觀判斷等問題，因此，多級(jí)模糊綜合評(píng)判法是危險(xiǎn)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的有效方法。為了得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，首先要確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，即確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要性。然后根據(jù)實(shí)際情況給出各方案的單指標(biāo)評(píng)價(jià)值。最后，要將單指標(biāo)的評(píng)價(jià)值按其權(quán)值綜合起來，得到各方案的綜合評(píng)價(jià)值。2021/3/10授課：xxx132.4.2 2.4.2 灰色預(yù)測方法灰色預(yù)測方法 在一個(gè)相對(duì)時(shí)

9、期內(nèi)瓦斯涌出量主要隨時(shí)間變化，因此，根據(jù)礦井通風(fēng)報(bào)表，可以有效地預(yù)測且排除煤礦井下生產(chǎn)過程中的瓦斯涌出量，并在礦井瓦斯爆炸前能夠及時(shí)地采取切實(shí)可行的措施，防止事故發(fā)生和發(fā)展、準(zhǔn)確地預(yù)測煤礦井下的瓦斯涌出量。而灰色系統(tǒng)則可以不考慮上述因素的影響，只是利用有限信息（已有的瓦斯涌出資料），借助灰色災(zāi)變預(yù)測模型進(jìn)行研究，來預(yù)測礦井未來瓦斯涌出量大小和災(zāi)害時(shí)間，即簡便又直觀。2021/3/10授課：xxx143 煤礦瓦斯爆炸危險(xiǎn)源分析煤礦瓦斯爆炸危險(xiǎn)源分析 3.1 煤礦瓦斯爆炸危險(xiǎn)源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析煤礦瓦斯爆炸危險(xiǎn)源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 3.1.1 瓦斯爆炸危險(xiǎn)源系統(tǒng)的性質(zhì)瓦斯爆炸危險(xiǎn)源系統(tǒng)的性質(zhì) p動(dòng)態(tài)性；p非線

10、性；p評(píng)價(jià)單元的復(fù)雜性。3.1.2 瓦斯爆炸三類危險(xiǎn)源概述瓦斯爆炸三類危險(xiǎn)源概述p 瓦斯固有危險(xiǎn)源，如瓦斯涌出量（第一類危險(xiǎn)源）；p 存在引燃瓦斯的點(diǎn)火源（第二類危險(xiǎn)源）；p 環(huán)境中氧氣的濃度大于12（第二類危險(xiǎn)源）；p 瓦斯?jié)舛忍幱诒O限范圍內(nèi)（第二類危險(xiǎn)源）；p 管理缺陷（第三類危險(xiǎn)源）。2021/3/10授課：xxx153.1.3 3.1.3 瓦斯爆炸事故中第三類危險(xiǎn)源分析瓦斯爆炸事故中第三類危險(xiǎn)源分析 安全管理方面存在的問題可以概括為兩方面，一是管理決策和管理方式失誤，二是管理系統(tǒng)存在嚴(yán)重缺陷，與瓦斯危險(xiǎn)源誘發(fā)事故有關(guān)的主要表現(xiàn)：p不嚴(yán)格執(zhí)行煤礦安全規(guī)程中關(guān)于預(yù)防瓦斯的規(guī)定，致使瓦斯

11、積聚；p未按操作規(guī)程進(jìn)行電氣等易產(chǎn)生火花設(shè)備的操作規(guī)定進(jìn)行操作；p通風(fēng)系統(tǒng)缺陷，不能有效排除生產(chǎn)過程中涌出的瓦斯；p在處理諸如排放瓦斯等危險(xiǎn)現(xiàn)象的過程中，違章指揮和違章操作；p在處理瓦斯爆炸事故過程中，出現(xiàn)違章指揮，致使瓦斯爆炸事故的傷亡人數(shù)增加，事故波及范圍擴(kuò)大；p處理其他事故中，忽視瓦斯因素，誘發(fā)瓦斯爆炸事故。2021/3/10授課：xxx16 3.2.1 礦井瓦斯爆炸事故圖礦井瓦斯爆炸事故圖2021/3/10授課：xxx173.2.2 3.2.2 礦井瓦斯的存在狀態(tài)、性質(zhì)及危害礦井瓦斯的存在狀態(tài)、性質(zhì)及危害 瓦斯通常以游離狀態(tài)（自由狀態(tài)）和吸附狀態(tài)（結(jié)合狀態(tài)）存在于煤體之中。瓦斯無色、無

12、味、無臭，常積聚在巷道的頂部，上山掘進(jìn)面及頂板冒落空洞中。瓦斯本身無毒，但不能供人呼吸，瓦斯不助燃，但與空氣混合達(dá)到一定濃度后，遇到高溫火焰時(shí)能夠燃燒或爆炸。在壓力不變的情況下，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到43時(shí)，氧氣濃度就會(huì)被沖淡到12，人就會(huì)感到呼吸困難；當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到57時(shí)，氧氣濃度就會(huì)降到9，這時(shí)人若誤入其中，短時(shí)間就會(huì)缺氧窒息而死。3.2.3 3.2.3 瓦斯爆炸的實(shí)質(zhì)瓦斯爆炸的實(shí)質(zhì) 瓦斯爆炸的實(shí)質(zhì)，就是一定數(shù)量的瓦斯與空氣中的氧氣進(jìn)行劇烈化學(xué)反應(yīng)。在這個(gè)過程中能產(chǎn)生巨大的沖擊波和響聲，可使沿途巷道支架和設(shè)備受到損壞，人員出現(xiàn)傷亡。瓦斯爆炸有十分嚴(yán)重的危害性和破壞性，為煤礦各種災(zāi)害之一。2021/

13、3/10授課：xxx183.2.4 3.2.4 瓦斯爆炸的基本條件瓦斯爆炸的基本條件 瓦斯爆炸必須具備三個(gè)基本條件，缺一不可。一是空氣中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到516；二是要有溫度為650750的引爆火源；三是空氣中氧含量不低于12。3.2.5 3.2.5 瓦斯爆炸界限瓦斯爆炸界限 瓦斯爆炸是有一定濃度范圍的，只有在516這個(gè)濃度范圍內(nèi)，瓦斯才能爆炸，這個(gè)范圍稱為瓦斯爆炸界限。當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?時(shí)，只能燃燒，不能爆炸；當(dāng)瓦斯?jié)舛雀哂?6時(shí)，只能有一部分的瓦斯與氧氣發(fā)生反應(yīng)，因所生成的熱量還會(huì)被多余的瓦斯和周圍介質(zhì)吸收而降溫，所以也不能爆炸。2021/3/10授課：xxx193.2.7 3.2.7 影響瓦斯爆

14、炸的主要因素及原因影響瓦斯爆炸的主要因素及原因p影響瓦斯爆炸的因素很多、很復(fù)雜，其主要因素有： (1)可燃性氣體的混入； (2)爆炸性煤塵的混入； (3)惰性氣體的混入； (4)混合氣體的初始溫度（即爆炸發(fā)生前混合氣體的溫度）； (5)瓦斯?jié)舛扰c引火溫度； (6)混合氣體的壓力。p引起瓦斯爆炸的主要原因： 瓦斯爆炸由3個(gè)方面的因素促成的，即瓦斯積聚、引爆火源和管理工作不善、某些人員的失職。 2021/3/10授課：xxx203.2.8 3.2.8 井下容易發(fā)生瓦斯爆炸的地點(diǎn)井下容易發(fā)生瓦斯爆炸的地點(diǎn)井下任何地點(diǎn)都有發(fā)生瓦斯爆炸的可能， p掘進(jìn)工作面 p回采工作面上隅角 3.2.9 3.2.9

15、瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害p 爆炸產(chǎn)生高溫。 p 爆炸產(chǎn)生高壓。 p 爆炸產(chǎn)生大量有害氣體。 p 瓦斯爆炸發(fā)生后，在爆炸產(chǎn)生的高溫、高壓的作用下，爆源附近的氣體以極大的速度向四周擴(kuò)散，形成巨大的正向沖擊。 2021/3/10授課：xxx21煤礦瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)理論與方法研煤礦瓦斯爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)理論與方法研究究 4.1 模糊綜合評(píng)價(jià)原理模糊綜合評(píng)價(jià)原理 1)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重 (1)“窮盡成對(duì)比較法”確定各因素的權(quán)重； (2)層次分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。 2)評(píng)價(jià)指標(biāo)的處理 各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重分配或重要性排序。確定權(quán)系數(shù)的計(jì)算結(jié)果列于表4.1中。2021/3/10授課：xxx22表4.1 指

16、標(biāo)權(quán)重計(jì)算及一致性檢驗(yàn)分析結(jié)果因素 權(quán)值 基礎(chǔ)指標(biāo) 權(quán)值 一致性檢驗(yàn) 固有危險(xiǎn)源因素u1 （第一類危險(xiǎn)源）0.1851 瓦斯涌出量u11 機(jī)電設(shè)備的失爆率u12 瓦斯動(dòng)力系數(shù)u13 地質(zhì)因素u14 瓦斯含量u15 火源u16 0.3331 0.0774 0.1202 0.1202 0.1202 0.2389 ci固有0.0056 ri固有1.2100 cr固有0.0046 ci誘發(fā)0.0093 ri誘發(fā)1.0700 cr誘發(fā)0.0087 誘發(fā)因素u2（第二類危險(xiǎn)源）0.2822 采區(qū)照明u21通風(fēng)系統(tǒng)u22噪聲條件u23信號(hào)u24設(shè)備布置u25 0.1169 0.4223 0.2339 0.1

17、578 0.0681 ci人0.0042 ri人1.1400 cr人0.0030 ci二級(jí)0.0042 ri二級(jí)0.5800 人的因素u3（第三類危險(xiǎn)源）0.5287員工的技能和經(jīng)驗(yàn)u31員工的職業(yè)責(zé)任感u32員工的總體水平u33員工培訓(xùn)的全面性u(píng)34管理干部監(jiān)察水平u35員工對(duì)避災(zāi)的熟悉程度u36規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行水平u37 0.1250 0.1250 0.1250 0.1250 0.2500 0.1250 0.1250 cr二級(jí)0.0072 ci綜合0.0032 ri綜合1.2670 cr綜合0.0025 一致性均滿意 2021/3/10授課：xxx23 要確定因素集中每一因素隸屬于的程度，可

18、以借鑒模糊控制中常用的隸屬函數(shù)確定方法，依據(jù)概率分布的規(guī)律，預(yù)先構(gòu)造各因素隸屬度模糊子集，當(dāng)然構(gòu)造需要一定的經(jīng)驗(yàn)，不是憑空捏造，同時(shí)經(jīng)檢驗(yàn)后應(yīng)進(jìn)一步完善，得到較為接近真實(shí)情況的隸屬度。隸屬函數(shù)的確定帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性和主觀成分，并具有一定的客觀規(guī)律性。)80(0)9080(809080)10090(1)(111111111111uuuuuf)50(0)6050(506050)7060(1)8070(708080)10080(0)(111111111111111114uuuuuuuuf)70(0)8070(708070)9080(1)10090(90100100)(1111111111111112

19、uuuuuuuf)5040(405040)6050(1)7060(607070)8070(0)(1111111111111115uuuuuuuf2021/3/10授課：xxx24)60(0)7060(607060)8070(1)9080(809090)10090(0)(111111111111111113uuuuuuuuf)50(1)6050(506060)7060(0)(111111111116uuuuuf 將專家評(píng)分值代入上述隸屬函數(shù)公式可得到以下隸屬度：),(),(),(111313111212111111ufrufrufr ),(),(),(161363161262161161ufru

20、frufr 從而可得模糊關(guān)系矩陣:666261262221161211rrrrrrrrrr 第一類危險(xiǎn)源、第二類危險(xiǎn)源、第三類危險(xiǎn)源因素一起考慮，評(píng)價(jià)某礦巷道瓦斯危險(xiǎn)源事故風(fēng)險(xiǎn)大小。由表4.1可知權(quán)向量分別為：2021/3/10授課：xxx25 a(0.1851，0.2822，0.5287)； a1(0.3331，0.0774，0.1202，0.1202，0.1202，0.2389)； a2(0.1169，0.4223，0.2339，0.1587，0.0681)； a3(0.1250，0.1250，0.1250，0.1250，0.2500，0.1250， 0.1250)。 對(duì)6條巷道分別針對(duì)作

21、單因素評(píng)價(jià)，將表4.2專家評(píng)分值代入隸屬函數(shù)公式可以得到隸屬度及模糊關(guān)系矩陣。具體計(jì)算如下：用上標(biāo)來區(qū)分巷道，用下標(biāo)來區(qū)分危險(xiǎn)源種類，第一條回順巷道瓦斯事故風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算如下：007 . 013 . 0009 . 011 . 0000006 . 014 . 000003 . 01004 . 016 . 00000011)1(1r)01082. 03184. 04004. 06078. 05014. 0()1(11)1(1，rab2021/3/10授課：xxx26危險(xiǎn)源 1巷道 2巷道 3巷道 4巷道 5巷道 6巷道 瓦斯涌出量u11 9092899110093機(jī)電設(shè)備失爆率u12 766584807

22、3100瓦斯動(dòng)力系數(shù)u13 9710076859181地質(zhì)因素u14 8475981008776瓦斯含量u15 6182725810064火源u16 7367961006989采區(qū)照明u21 828680927265通風(fēng)系統(tǒng)u22 878789967478噪聲條件u23 798287759073信號(hào)u24 909077858589設(shè)備布置u25 857873798081員工技能和經(jīng)驗(yàn)u31 808475808786員工職業(yè)責(zé)任感u32 847986827081員工的總體水平u33 777684778270員工培訓(xùn)全面性u(píng)34 828089918482管理干部監(jiān)察u35 768187908387

23、對(duì)避災(zāi)熟悉程度u36 857781938181規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行u37 949092828980表3.2 6條巷道專家評(píng)分計(jì)算結(jié)果2021/3/10授課：xxx270005 . 015 . 0000011001 . 019 . 000003 . 017 . 00008 . 012 . 0)1(2r)0 , 0 ,02339. 0 ,4882. 09756. 05018. 0(12212，）（）（rab00006 . 010005 . 015 . 0004 . 016 . 000008 . 012 . 0003 . 017 . 000006 . 014 . 0000110)1(3r)001375. 0

24、7375. 08125. 02625. 0(13313，）（）（rab 對(duì)作歸一化處理得：000705. 03782. 04167. 01346. 0000117. 02455. 04905. 02523. 000559. 01644. 02068. 03139. 02590. 0)1(b)00103. 00714. 03090. 04198. 01921. 0()1(，ab2021/3/10授課：xxx28 ,達(dá)到安全水平。 302.771）（tvab 同理可以算出26巷道瓦斯事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果： ,達(dá)到安全水平。)00115. 00680. 02934. 04382. 01850. 0()2

25、(，ab899.762）（tvab)000450. 02185. 04207. 03118. 0()3(，ab ,達(dá)到安全水平。 913.793）（tvab)0027. 00137. 00414. 02001. 04021. 03360. 0()4(，ab ,達(dá)到安全水平。692.794）（tvab)00029. 00873. 03146. 03672. 02240. 0()5(，ab ,達(dá)到安全水平。941.765）（tvab)00149. 01000. 03243. 03968. 01680. 0()6(，ab ,達(dá)到安全水平。310.766）（tvab 評(píng)價(jià)結(jié)果越大事故風(fēng)險(xiǎn)越小，根據(jù)上述

26、計(jì)算結(jié)果可以看出，巷道瓦斯事故風(fēng)險(xiǎn)順序如下： 3 3# #44# #11# #55# #22# #66# # 通常情況下，如果評(píng)價(jià)結(jié)果為“一般安全”以下等級(jí)，就判巷道瓦斯事故風(fēng)險(xiǎn)程度較大，必須及時(shí)采取整改措施，達(dá)到要求才能開采。2021/3/10授課：xxx29 眾所周知，描述和研究系統(tǒng)的理論和方法很多，灰色系統(tǒng)理論則是其中的一種，屬于系統(tǒng)論的范疇。社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生態(tài)和生物等許多系統(tǒng)，是根據(jù)研究對(duì)象所屬的領(lǐng)域和范圍命名的，而灰色系統(tǒng)則是按顏色來命名的。充分利用已知信息尋求系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；p用灰色數(shù)學(xué)來確定不確定量并使之量化；p灰色系統(tǒng)理論能夠處理貧信息系統(tǒng)。 2021/3/10授課：

27、xxx30 利用灰色災(zāi)變預(yù)測理論，對(duì)該礦歷年礦井工作面瓦斯涌出資料進(jìn)行分析、研究建立煤礦瓦斯涌出量灰色預(yù)測模型，并對(duì)礦井瓦斯涌出量變化趨勢進(jìn)行預(yù)測。2004年8月回采工作面瓦斯涌出量如表4.4所示。表4.4 2004年8月瓦斯涌出量實(shí)測值與累加值序列 根據(jù)以上建模方法，可以求得白化形式微分方程的解為： 預(yù)測及精度檢驗(yàn)如表4.5所示。 時(shí)間24日25日26日27日28日29日30日31日序號(hào)12345678x(0)(i) 14.2114.3814.9714.2614.1614.8315.4214.50 x(1)(i) 14.2128.5943.5657.8271.9886.81102.23116

28、.7387.318908.3204) 1(0045. 0)1(kekx)()1(kx 由表4.5可知，預(yù)測值與實(shí)際值之間的誤差較大，因此，建立殘差gm(1,1)模型進(jìn)行修正。修正后的時(shí)間相應(yīng)函數(shù)為：其中：kkekekx3340. 00045. 0)0(8085. 1 )2(3183.14) 1(2021)2(kkk2021/3/10授課：xxx31 表4.5 預(yù)測及精度檢驗(yàn) 單位：m3/min 序號(hào) 12345678實(shí)際值 14.21 14.38 14.9714.2614.1614.8315.4214.50預(yù)測值 14.21 14.45 14.52 14.58 14.64 14.71 14.7

29、9 14.84殘差 00.07 0.450.32 0.48 0.12 0.630.34 相對(duì)誤差 0 0.48 3.0 2.2 3.3 0.8 4 2.3 表4.6 修正后的預(yù)測值及精度檢驗(yàn) 單位：m3/min 序號(hào) 12345678實(shí)際值 14.21 14.38 14.9714.2614.1614.8315.4214.50預(yù)測值 14.32 14.38 14.78 14.3514.39 14.68 15.03 14.74殘差 0.110 0.190.09 0.23 0.15 0.390.24 相對(duì)誤差 0.70 1.26 0.6 1.6 1.0 2.5 1.6 預(yù)測序列與實(shí)際序列作比較，并繪

30、出曲線如圖46所示，檢驗(yàn)擬合精度，以相對(duì)誤差大小可以檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目煽啃浴?由表45與表46對(duì)比可以看出，模型經(jīng)修正后，最大誤差得到了控制，并且小于2.5。顯然，修正后的預(yù)測模型比原來gm(1,1)模型的精度有了明顯提高。2021/3/10授課：xxx32 根據(jù)式 我們可以對(duì)該工作面9月1、2日等近期的瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測。當(dāng)k8和k9時(shí)我們可以得出1日和2日的瓦斯涌出量大概為：14.7181m3/min、14.7850m3/min。 kkekekx3340. 00045. 0)0(8085. 1 )2(3183.14) 1(2021/3/10授課：xxx334.2.4 瓦斯涌出量預(yù)測值與實(shí)際值比較

31、分析瓦斯涌出量預(yù)測值與實(shí)際值比較分析 預(yù)測的9月1、2兩日的瓦斯涌出量與前七天的瓦斯含量相比，無明顯變化。根據(jù)該礦實(shí)際情況，以平均瓦斯涌出量大于16m3/min為災(zāi)害性涌出量，而此時(shí)的瓦斯預(yù)測值與前幾天的平均值相差不多，因此此時(shí)不報(bào)警。我們可認(rèn)為1、2兩日的瓦斯涌出量不會(huì)發(fā)生異常，現(xiàn)有的瓦斯防范措施可以保障該煤礦井下安全生產(chǎn)工作，現(xiàn)有的防治瓦斯的措施保持即可，不必添加新的防范措施。通過瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際獲得的9月1、2日的瓦斯涌出量為14.6123m3/min、14.7005m3/min，這與預(yù)測值基本一致。 2021/3/10授課：xxx34 關(guān)聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)分析、預(yù)測和決策的基礎(chǔ)。在運(yùn)用

32、上述方法分析研究危險(xiǎn)源的同時(shí)，有必要運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度來評(píng)價(jià)巷道瓦斯危險(xiǎn)性風(fēng)險(xiǎn)程度，作為分析事故危險(xiǎn)源的補(bǔ)充，以使危險(xiǎn)源定量分析工作進(jìn)一步完善。 對(duì)于一個(gè)參考數(shù)列，往往有數(shù)個(gè)比較數(shù)列，因此可以用下述關(guān)系式表示各比較曲線與參考曲線在各點(diǎn)(或時(shí)刻)的差。關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式如下： 如果令 表示時(shí)刻各因素間的絕對(duì)值,則常用的計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)的公式為：)()(maxmax)()()()(maxmax)()(minmin0000kxkxkkxkxkxkxkkxkxikiiikiikii)()()(0kxkxkii(max)(max)(min)(iiiiikkkk2021/3/10授課：xxx35 式中： 為第k時(shí)刻

33、的關(guān)聯(lián)系數(shù)；k為分辨系數(shù)，一般通常k=0.51，本章取k=1； 、 為各個(gè)時(shí)刻的絕對(duì)差中的最大值與最小值。 在計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)之前，應(yīng)該首先對(duì)原始數(shù)據(jù)作無量綱化處理，既可以使數(shù)列無量綱，又可以得到公共交點(diǎn)。對(duì)于常用的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理的方法主要有初值化處理、規(guī)格化處理和均值化處理。本文采用初值化處理： 關(guān)聯(lián)系數(shù)只表示各時(shí)刻數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)程度，由于它過于分散，不便于比較，因此用其平均值作為集中化處理的一種方法。關(guān)聯(lián)度的一般表達(dá)式為：)(ki10 k(max)i(min)i) 1 ()(iiixkxx ), 2 , 1 , 0(niniiiknr1)(1), 2 , 1(nk 選取3條巷道與一條標(biāo)準(zhǔn)

34、巷道，來比較瓦斯危險(xiǎn)性風(fēng)險(xiǎn)程度大小。以一條標(biāo)準(zhǔn)巷道三班風(fēng)量、濃度、涌出量與三條參評(píng)巷道三班風(fēng)量、濃度、涌出量比較，分析巷道瓦斯危險(xiǎn)性風(fēng)險(xiǎn)程度大小.2021/3/10授課：xxx36 設(shè) 為標(biāo)準(zhǔn)序列， 、 、 為參評(píng)序列。根據(jù)以上計(jì)算式和表3.7的數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，計(jì)算結(jié)果如表3.83.11所示。)(0kx)(1kx)(2kx)(3kx指標(biāo) 第一班 第二班 第三班 當(dāng)日產(chǎn)量 風(fēng)量 濃度 涌出量 風(fēng)量 濃度 涌出量 風(fēng)量 濃度 涌出量 m3/min % m3/minm3/min % m3/minm3/min % m3/min序列k 12345678910表3.7 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)序列和參評(píng)數(shù)據(jù)序列

35、x0(k) 7400.753.037400.753.037400.753.033448.6x1(k)490 0.622.965100.58 2.96510 0.623.163671x2(k) 6000.603.606780.704.056060.724.363385x3(k) 5900.804.726100.764.645940.764.514529表3.8 初始化處理后的數(shù)據(jù)序列k 1234567891011111111110.66220.82670.97690.68920.77330.97690.68920.82671.04291.06450.81080.80001.18810.91620

36、.93331.33660.81890.96001.43890.98160.79731.06671.55780.82431.01331.53140.80271.01331.48841.3133)(0kx)(1kx)(2kx)(3kx2021/3/10授課：xxx371 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.3378 0.17330.02310.31080.22670.02310.31080.17330.04290.06450.1892 0.20000.18810.08380.06670.33660.18110.04000.43890.01840.2027 0.06670.55780.1757

37、0.01330.53140.19730.01330.48840.3133 表3.9 計(jì)算所得的級(jí)差數(shù)據(jù) 表3.10 關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算結(jié)果i(1) i(2) i(3) i(4) i(5) i(6) i(7) i(8) i(9) i(10) 0.6377 0.78120.98310.65750.72800.98310.65750.78120.95070.91770.7645 0.75360.76570.89010.91450.63850.77290.95530.57300.99110.7510 0.91450.51190.77861.00000.52430.76431.00000.54590.655

38、6表3.11 關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果0.80777 0.80192 0.74461 1r2r3r由表3.11關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行排序，可知三條巷道瓦斯安全程度:321rrr2021/3/10授課：xxx38 關(guān)聯(lián)度越大，說明與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值越接近，因此其安全狀況也越好。所以1巷道瓦斯危險(xiǎn)性風(fēng)險(xiǎn)程度最小，3巷道瓦斯危險(xiǎn)性風(fēng)險(xiǎn)程度最大。同時(shí)，通過表4.11和表4.7的比較，我們可以看出，第三條參評(píng)巷道三班的瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽慷即笥跇?biāo)準(zhǔn)巷道，相反風(fēng)量卻小于標(biāo)準(zhǔn)巷道的風(fēng)量，所以該巷道的風(fēng)險(xiǎn)程度大。2021/3/10授課：xxx39 瓦斯危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。 圖5-1 瓦斯危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)決策

39、支持系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)5.1 5.1 1)1) 評(píng)價(jià)模型如圖51所示，在某一指標(biāo)上右擊鼠標(biāo)，可以進(jìn)行指標(biāo)所屬評(píng)價(jià)因素的添加和刪除，或者從右側(cè)的組合框進(jìn)行此操作。因?yàn)楦鱾€(gè)煤礦進(jìn)行瓦斯危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)時(shí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取可能不同，或多或少，因此，此模型適合于各條件不同煤礦評(píng)價(jià)模型的建立。 2021/3/10授課：xxx40 圖5-5 評(píng)價(jià)模型 圖5-6 評(píng)價(jià)等級(jí) 2)評(píng)價(jià)等級(jí) 評(píng)價(jià)等級(jí)如圖5-6所示，本文把評(píng)價(jià)等級(jí)分為5級(jí)，對(duì)應(yīng)分值如圖所示設(shè)定，但是不同礦可能會(huì)劃分3個(gè)或者4個(gè)危險(xiǎn)等級(jí)，對(duì)應(yīng)分值也可能不同，因此本模型設(shè)置了“自定義論域”功能。3)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重如圖5-7所示，建立評(píng)價(jià)模型后就要對(duì)評(píng)價(jià)

40、指標(biāo)賦予權(quán)重(賦值方法在第五章具體介紹)，通過“煤礦水害危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)模塊”可以得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，在對(duì)話框中進(jìn)行輸入保存。 2021/3/10授課：xxx41 4)指標(biāo)因素評(píng)分值 評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分值給定如圖5-8所示，本模型是做一條巷道瓦斯危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)，各評(píng)價(jià)指標(biāo)分值是通過礦、局有經(jīng)驗(yàn)的專家給定的，各礦分值不同，因此本模型設(shè)置了修改功能。 5)評(píng)價(jià)結(jié)果與結(jié)果分析 圖5-7 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重 圖5-8指標(biāo)因素評(píng)分值 圖5-9 評(píng)價(jià)等級(jí)劃分查詢 2021/3/10授課：xxx42 評(píng)價(jià)等級(jí)從圖5-6的“評(píng)價(jià)等級(jí)”模型中也可以查到，與“評(píng)價(jià)結(jié)果”放在一個(gè)界面容易查詢,如圖5-9所示。 圖5-10 評(píng)價(jià)結(jié)果與結(jié)果分析 當(dāng)以上的評(píng)價(jià)程序獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)后，就可以得出評(píng)價(jià)結(jié)果(即分值)，從“結(jié)果分析”中可以得到某巷道瓦斯危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)等級(jí)，如圖3-10所示。 瓦斯涌出量預(yù)測需要原始涌出量實(shí)測值，一般需要預(yù)測之前一周左右的實(shí)測數(shù)據(jù)