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第 3 3卷第 1 期 2 0 1 1年 2月 甘肃冶金 GANS U METALLURGY V0 1 ． 3 3 No ． 1 F e b．， 2 01 1 文章编 号 1 6 7 2 - 4 4 6 1 l 2 0 1 1 0 1 - 0 0 7 1 - 0 3 基于集对分析 的非煤矿 山矿井通风 系统安全性 评价方 法的研究 曲云峰 ， 张福群 ， 肖胜祥 ， 张永亮 1 ． 新疆地矿局第一地质大队， 新疆鄯善8 3 8 2 0 4 ； 2 ． 沈阳化工学院， 辽宁沈阳1 1 0 0 4 ； 3 ． 西北矿冶研究院， 甘肃白银7 3 0 9 0 0 2 摘要 针对非煤矿山矿井通风系统具有非线性、 非渐变的特点。运用集对分析理论的方法对某矿通风系统安全 性的评价。结果表明， 集对分析理论适用于非煤矿山矿井通风系统安全性的评价 ， 差异度 i 的取值可以反映出通风 系统安全性状态及其管理水平。某矿通风系统安全性 目前为安全性一般等级， 影响某矿通风系统安全性的重要 因 素是通风机运转的稳定性、 各用风地点是否实行分区通风且风量足够、 矿井通风量供需比、 通风设备要安装 自动监 控系统、 调节设施的合理性、 是否有利于矿尘、 排除有毒有害气体及降温、 矿井通风压力、 反风系统的灵活程度、 通 风系统管理的困难程度等。 关键词 非煤矿山； 矿井通风系统； 安全性评价 中图分类 号 X 8 2 0 ． 4 文献标识码 A 1 引言 矿井通风系统 的安全状态与矿井其它系统的运 行状态及变化密切相关 ， 是整个矿井 中决定矿井 生 产状态安全的一个重要生产辅助系统。矿井通风系 统 的运行特性和状态直接关系到整个矿井的运行和 安全状态。虽然可以通过各种手段获取矿井通风系 统 的各种信息 ， 但这些有 限的时空监测数据所能提 供 的信息是不完全 的和非确知的， 且受多方面因素 的影响。因此 ， 矿井通风系统是个复杂 的非结构性 问题 ， 对其进行安全评价是一个涉及面广 、 综合性强 的工作 ， 需选取一种非常理想的评价模型和评价方 法 ， 才能提高评价精度 。 2 集对 分 析理 论 在 矿 井通 风 系统 安 全评 价的适用性分 析 2 ． 1 集对分析理论简介 1 9 8 9年我国学者赵克勤提 出一种新 的处 理不 确定性问题 的系统分析方法集对分析 S t e P a i r A n a l y s i s 。集对分析理论 的核心思想是把确定性与 不确定性作为一个确定不确定系统来处理。所谓集 对， 是指具有一定联系的两个集合所组成的对子； 在 具体问题背景下， 对这两个集合所具有的特性展开 分析 ， 把分析得到的特性按照同一性、 差异性和对立 性进行度量刻划， 得出这两个集合在所论问题背景 下 的联系度表达式 a b i c j ， 其中 a为同一项 ， c j 为对立项 ， b i 为不确定项 ， 该表达式将 系统的确定 性与不确定性联系在一起 ， 并能体现出确定 与不确 定性之间的互相联系、 互相影响、 互相制约和互相转 化 ； 通过不确定项 b i 来统一描述和处理模糊性 、 随 机性 、 灰色性和不完整性等不确定性 因素。该方法 数学表达式简单 ， 计算方便 ， 不需要大量的数据 库 ， 结果准确 ， 物理意思明确 ， 含义深远 。 2 ． 2集对分析理论在矿井通风安全评价 的适用性 分析 近几年 非煤矿山矿井 通风设施造 成 的事故 频 发， 原因很多， 如粉尘、 有害气体等， 这些诱因之问的 关联关 系很 复杂 如非线性、 不确定性 、 模 糊性 、 动 态性 。从现实情况分析 ， 这些事 故发生 的主要 原 因在于矿井通风系统 不完善。因此， 可以把矿井通 风安全系统看作一个复杂系统 ， 进行脆性分析 ， 以有 助于增强对事故的防御和抵抗能力 。 矿井通风系统安全性评价 中包含模糊性、 随机 性、 灰色性、 不完整性和不确定因素， 这些不确定因 素来源于矿井通风系统本身、 评价人员 自身 的知识 和经验 以及评价过程中， 导致矿井通风系统安全性 评价结果的可信度降低， 准确度不高。因此， 基于集 对分析理论的评价方法能对矿井通风系统安全性评 价 中的不确 定性“ 客观 承认 、 系统描述 、 定 量刻划 、 具体分析“ ， 较好地解决 了评价 中确定不确 定性 问 题 ， 使评价结果更加准确。是一种非常理想的评价 方法。 瓣 6 ．c 0 m _ --- --- 7 2 甘肃冶金 第 3 3卷 3 基于 集对 分 析 理论 的矿 井通 风 系 统安全性的评价模型 假设给定两个集合 A和 B组成集对 H A， B ， 对集对 H A， B 的特性展开分析 ， 共得到 N个 特 性 ， 其 中 有 S个为集对 H A， B 中两个集合 A和 B 所共同具有 ； 有 P个特性为集合 A和 B相互对立 ； 其余 FN S P个特性不清 ， 既不是互相对立 ， 又非 共同具有 ， 则定义 S ／ N为 H A， B 同一度 ， 记为 a ； F ／ N为 H A， B 差异度 或不确定度 ， 记为 b ； P ／ N 为 H A， B 对立度 ， 记为 C 。 若不考虑各特性权重的联系度为 争 。 b i b i cj‘ 1 H 。 1 J 式 1 中 i 是差异度 F ／ N的系数 ， 规定 i 在 [ 。 1 ， 1 ] 区间中视具体情况取不确定值； j 在一般情况下 规定取值为一 1 ， 表示 P ／ N是与同一度 S ／ N相对立 的 ； i 、 j 有 时表示标记 的作用 ， 即表示 F ／ N是差异 度 ， P ／ N是对立度 。联系度 表达式体现了集对 H A， B 中同、 异 、 反三者的联系、 影响和转化 当 i 1 时 ， 差异度转化为同一 度 ； 当 i 一 1时， 差异度转化 为对立度 ； 当 i 在 一 1 ， 1 之间取值时 ， 差异度中同一 度和对立度各 占一定 比例 ， 且 a bC 1 。 若考虑各特性权重的联系度为 0b i ∑ ．t O ． ， i ，_、∑ 2 式 2 中的 1 k1 ， 2 ， ⋯， N， ．∑‘ I 1 为特性 的权重， 一般可由专家打分法或层次分析法确定， i 、 j 取值同式 1 。 在矿井通 风系统安 全性评 价模 型的建立过程 中， a , b 、 C是 自然形成的。i 、 j 是根据前述 的 式而 引入 的。规定 i 在[ ． 1 ， 1 ] 之间视不 同情况取值 ， j 规 定取一 1 。这表 明对 i 的取 值是不确定 的， 一方面固 然可以根据 a 、 b 、 C的大小来分析 ， 从而形成一种可 以称之为面向“ 式” 的取值方法 如 i 的比例取值 法 ， 但更重要是 i 可面向“ 研究对象” 取值 ， 以作为 对面向“ 式 ” 取值 的一种验证与补充。一般来说， 在同一个 “ 式”中， 这两种取值结果将是不 同的， 这也正好体现了“ 同异反” 分析思路在 i 取值 中的应 用。因此， “ 式” 中的 i 如何取值 自然是 分析 的关 键所在 ， 目前 有顺势取值法 比例取值 法 、 逆势取 值法、 计算取值法 、 随机取值法、 特殊值法等。 4 应用实例 本文利用文献 [ 5 ] 所建立 的矿井通风系统安全 性评价指标 ， 指标的权重采用文献所给出的权重值。 以某矿矿井通风系统为例 ， 聘请专家 ， 根据该矿现场 考察情况逐项进行打分。评价等级分为三级 A、 B 、 c， 分别表示为“ 安全” 、 “ 安全性一般” 、 “ 危险 ” ， 具 体文献所给的权重值和评价结果见表 1 。 表 1 卧龙湖湿地 系统稳定性评价指标体系 根据集对分析理论中的 abC1 ， 对评价结 果进行归一化处理后得下式 0 ． 3 1 O ． 4 2 i 0 ． 2 3 由于归一化联系数值 的取值 范围只能是 [ 一 1 ， 1 ] 区间， 用“ 均分原则” 把联系数值范围均分成三 个子 区间 [ 0 ． 3 3 3 ， 1 ] 、 [ - 0 ． 3 3 3 ， 0 ． 3 3 3] 、 [ 一 1 ， - 0 ． 3 3 3 ] ， 分别对应“ 安全 ” 、 “ 安全性一般 ” 、 “ 危 险” 三 个等级。 经过计算联系度为 0 ． 0 4 ， 表 明该矿通风系 统安全性处于一般安全级别 。 对 i 采用特殊取值法 ， 通过讨论 i 的取值可以了 解该矿通风系统安全性的具体程度。 当 i 1且 j 一 1时， 即将指标体 系中所有处于 “ 安全” 的指标项， 在通风系统管理水平 和技术措施 上升的情况下 ， 处于“ 安全性一般 ” 的指标全部都转 为“ 安全 ” ， 得出 0 ． 4 6 ， 说 明通风 系统 处于 “ 安 全” ， 通过加强对通风设施 的管理或采取安全措施 ， 安全状况有向好的方向发展趋势。 当 i 一 1 且 j ． 1时， 即将指标体系中所有处 于 “ 危险” 的指标项 ， 在通风系统管理水平和技术措施 下降的情况下， 处于“ 安全性一般” 的指标全部都转 为“ 危 险” ， 得 出 - 0 ． 3 8 ， 系统处于“ 危险” ， 说 明 此时通风系统抵抗外界干扰的能力仍然很差。管理 者必须引起高度重视 ， 对处于“ 危险” 的指标项逐一 进行整改 ， 增加通风系统安全设施的投人 ， 实现矿井 通风系统的本质安全性 ， 完善通风系统管理水平 和 技术措施 ， 从根本上改善通风系统抵抗外界干扰 的 能力。 通过 i 的取值可以看出该矿通风系统 的安全性 不容乐观 ， 而且这是在处于“ 安全” 项 的指标保持不 鸯罄 n1 _ --- --- 第 1期 曲云峰， 等 基于集对分析的非煤矿山矿井通风系统安全性评价方法的研究 7 3 变的情况下 ， 若安全性管理和技术措施水平下降， 整 个矿井通风系统 的安全状况会变得更差。因此 ， 必 须加强该矿矿井通风系统安全措施的改进 ， 不断提 高该矿通风系统 的安全水平 ， 从根本上改善该矿通 风系统抵抗外界干扰的能力。在该矿矿井通风系统 的管理水平和安全技术措施 的改进过程中应研究如 何加强正向演替 ， 尽量减少逆向演替。 5 结语 1 本文借助于集对分析理论 ， 提 出了建立在该 理论基础之上 的矿井通风 系统安全性评价新方法， 从而为矿井通风系统安全性评价提供了新的途径 。 2 运用集对分析理论对某矿通风系统的安全性 进行评价 ， 其差异度 i 的不 同取值 中可 以反映出通 风系统的具体安全状态， 同时也能映射出通风系统 安全状况和通风系统管理水平 。 3 某矿通风系统安全性 目前为“ 安全性一般” ， 影响该矿通风系统安全性 的最重要 因素是主要通风 机运转 的稳定性 ， 其次依次是各用 风地点是否实行 分 区通风且风量足够 、 矿井通风量供需比、 通风设备 要安装 自动监控系统 、 调节设施 的合理性 、 是否有利 于矿尘 、 排除有毒有害气体及降温、 矿井通风压 力、 反风系统的灵活程度、 通风系统管理的困难程度等。 参考文献 [ 1 ] 叶义成 ， 柯丽华， 黄德育． 系统综合评价技术及其应用 [ M] ． 北京 冶金工业出版社， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 赵克勤， 姜玉声． 集对分析中若干系统辩证思维初析 [ J ] ． 系统辩证学学报， 2 0 0 0 ， 8 3 3 2 - 3 6 ． [ 3 ] 赵克勤．集对分析及其初步应用[ M] ． 杭州 浙江科学 技术出版社 ， 2 0 0 0 1 5 1 7 ． [ 4 ] 万善福， 蒋仲安 ， 周姝嫣．集对分析法在煤矿通风系统 评价中的应用研究 [ J ] ． 中国安全生产科学技术， 2 0 0 8 ， 4 6 6 2 - 6 5 ． [ 5 ] 蔡卫． 矿井通风系统安全性评价及其应用[ J ] ． 煤炭 学报 ， 2 0 0 4， 4 2 1 9 5 1 9 8 ． 收稿 日期 2 0 1 0 -0 5 - 3 1 作者简介 曲云峰 1 9 6 8 一 ， 男 ， 高级采矿工程师 ， 大学本 科。主要从 事金属 矿床开采研究 。 上接第 6 6页 图 4 走 滑 一逆冲 断裂 活动 中产生的次级断裂与节理 示意图 4 矿床 成 因探讨 石堡子金矿的下列地质特征为探讨该矿床成因 提供依据 1 矿点位于中川岩体南约 1 ． 8 k m的外接触带 中， 在矿区北部局地发育接触变质岩石 。 2 矿点赋存于中泥盆统李坝群 中， 受地层控制 ； 矿化与斑点状千枚岩关系密切 ， 研究表 明斑点是热 液蚀变产物 ， 不是热接触变质产物。 3 矿化带受 N ww 向断裂破碎带构造控制 ， 在 矿化带内具体的赋矿构造为北东 一 北北东向断裂裂 隙、 近南北向节理与 N WW 向破碎带的叠加构造。 原生矿体均为硫化物石英脉 一蚀变岩型。 4 原生矿化与热液蚀变关 系密切 ， 尤其 是强烈 绢云母化 、 绿泥石化、 硅化、 黄铁矿 、 毒砂矿化等 中低 温热液蚀变组合常与金矿体伴生。 5 主要载金矿物为毒砂和黄铁矿等硫化物以及 绢云母 、 绿泥石化 、 石英和方解石等典型热液矿物。 上述特点与紧邻本矿床的金山金矿极其相似， 后者为典型的中低温热液矿床。因此认为石堡子金 矿属造山带型金矿 O r o g e n i c g o l d d e p o s i t 。矿床受 地层含金沉积建造、 多期次构造活动和岩浆热动力 作用等多种因素控制 ， 其成矿模式为沉 积 一岩浆再 造矿床 ， 金来源于基底地层。 参考文献 [ 1 ] 方春家． 甘肃金山金矿床地质特征及成 因探讨 [ J ] ． 甘 肃冶金 ， 2 0 0 5 ， 2 7 3 6 1 -63 ． [ 2 ] 周俊烈． 礼岷金矿带成矿构造及其控矿规律探讨 [ J ] ． 甘肃地质学报 ， 1 9 9 7 ， 6 增刊 5 5 - 6 1 ． [ 3 ] 殷先明． 甘肃岩金矿床地质[ M] ． 甘肃 甘肃科学技术 出版社 ， 2 0 0 0 2 0 1 ． 2 1 2 ． 收稿 日期 2 0 1 0 - 0 8 ． 1 0 _ --- ---
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