煤矿火灾危险等级多层次模糊综合评价.pdf

中图分类号X 窆三2 U D C6 2 2 ．8 硕士学位论文 学校代码 Q 三3 密级二；过L 煤矿火灾危险等级多层次模糊综合评价 AM u l t i l e v e lF u z z yC o m p r e h e n s i v eE v a l u a t i o no fC o a l M i n eF i r eH a z a r d 作者姓名 学科专业 研究方向 学院 系、所 指导教师 陈盟 矿业工程 安全技术及工程 资源与安全工程学院 王李管教授 论文答辩日期竺 三17答辩委员会主席 中南大学 2 0 1 4 年5 月 万方数据 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名 醢照日期趁翌年上月丛日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有 权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容， 可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技 术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并 通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名篮堕 日期醴年王月2 L 导师签名搋导师签名q 兰型丝 日期碴唑年上月z _ b 万方数据 中南大学硕士论文 摘要 煤矿火灾危险等级多层次模糊综合评价 摘要作为重要的基础支持行业，煤矿行业为我国经济持久快速的发 展做出了巨大贡献。地下煤矿生产环境条件复杂，空间狭小，火灾致 灾因素众多，煤尘瓦斯危害严重，导致煤矿火灾事故比其它行业火灾 事故严重得多。近年来，煤矿火灾事故时有发生，由此导致的严重人 员伤亡和经济损失造成了恶劣的经济社会影响，成为整个社会普遍关 注的重大安全问题。合理科学的煤矿火灾危险等级评价能够有效预防 和控制煤矿火灾事故的发生。本文在事故致因理论的基础上，运用多 层次模糊综合评价方法对煤矿火灾危险等级评价进行研究，验证该评 价方法科学可行，论文主要内容与结论如下 1 、在分析定性评价方法、半定量评价方法和定量评价方法等三 大类火灾评价方法特点的基础上，结合煤矿生产实际，分析多层次模 糊评价方法在煤矿火灾危险等级评价应用中的可行性，并确定选用该 方法完成煤矿火灾危险等级评价。 2 、通过对事故致因理论进行分析，结合煤矿实际情况，对煤矿 火灾事故类型、特点、防治方法进行分析，提出煤矿火灾致因理论， 并在此基础上构建煤矿火灾事故致因模型。 3 、构建煤矿火灾危险等级评价指标体系，运用专家打分法对各 评价指标进行量化分级，利用层次分析法对各评价指标进行权重赋值， 确保评价指标体系客观科学。 4 、建立煤矿火灾危险等级评价多层次模糊评价模型，分析选择 能全面充分利用模糊综合向量信息的矩阵合成算子，确保评价结果可 靠科学；分析评价结果处理方法，利用等级参数评判法，构建评分向 量，量化最终评价结果。 5 、将本文的评价方法应用到云南省某煤矿，评估该煤矿火灾危 险等级。评价结果表明，多层次模糊综合评价简单易行、评价结果客 观合理，可以在煤矿火灾危险等级评价中得到推广应用。 关键词煤矿火灾；事故致因理论；层次分析；评价指标；模糊评价 分类号X 9 3 2 万方数据 中南大学硕士论文 A b s t r a c t AM u l t i l e v e lF u z z yC o m p r e h e n s i v eE v a l u a t i o no fC o a lM i n e F i r eH a z a r d A b s t r a c t T h em i n i n gi n d u s t r y , a ni m p o r t a n tp i l l a ri n d u s t r y , p l a y sa n i m p o r t a n tr o l ei np r o m o t i n gs u s t a i n a b l ea n dr a p i dn a t i o n a le c o n o m i c d e v e l o p m e n t ．U n d e r g r o u n dm i n i n ge n v i r o n m e n t ，f e a t u r e db y i t s c o m p l e x i t y , c o n f i n e ds p a c e ，v a r i o u sf i r eh a z a r d si n c l u d i n gc o a ld u s ta n d g a s ，i sc o n d u c i v et Of i r eo c c u r r e n c et h a ti sc a p a b l eo fd a m a g ei n f l i c t i o n w i t hs e v e r i t yw o r s et h a nt h a te x p e r i e n c e di no t h e ri n d u s t r i e s ．T h et i m e a n da g a i nh a p p e n e dc o a lm i n ef i r ea c c i d e n t si nr e c e n ty e a r sh a v ec a u s e d s e r i o u s p e r s o n n e l c a s u a l t i e sa n de c o n o m i c l o s s e s ，a r o u s i n gp u b l i c c o n c e r nf r o ma l lw a l k so fl i f ew i t ha p p a l l i n g l yn e g a t i v ee c o n o m i ca n d s o c i a li m p a c t ．I ti so fg r e a ti m p o r t a n c et oc o n d u c tc o a lm i n ef i r eh a z a r d e v a l u a t i o ni nar a t i o n a la n ds c i e n t i f i cm a n n e ra si tc o n t r i b u t e st oe f f e c t i v e p r e v e n t i o n a n dc o n t r o lo fs i m i l a ra c c i d e n t s ．I nt h i s p a p e r , as t u d y c o n c e r n i n gt h ea c c i d e n tc a u s a t i o nt h e o r yb a s e dc o a lm i n ef i r e h a z a r d e v a l u a t i o nw a sd o n ev i am u l t i ．1 e v e lf u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ． R a t i o n a l i t yo ft h i sm e t h o dw a st e s t i f i e dt h r o u g hac a s es t u d y ．P r e s e n t e d b e l o wa r et h em a i nc o n t e n t sa n df i n d i n g so ft h i sP a p e r ． A na n a l y s i sc o n c e r n i n gt h em e r i t sa n ds h o r t c o m i n g so fq u a l i t a t i v e ， s e m i q u a n t i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ef i r eh a z a r de v a l u a t i o nm e t h o d sw a s d o n e ，b a s e du p o nw h i c haf e a s i b i l i t ys t u d yo fa p p l y i n gm u l t i l e v e lf u z z y c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n t oc o a lm i n ef i r eh a z a r de v a l u a t i o nw a sd o n e ． I nl i n ew i t ht h es p e c i f i cc o n d i t i o no fc o a lm i n i n ge n v i r o n m e n t ．t h es a i d m e t h o dw a ss e l e c t e dt of u l f i l lc o a lm i n ef i r eh a z a r de v a l u a t i o n ． As u m m a r yo fs e v e nm a i n s t r e a ma c c i d e n t s c a u s a t i o nt h e o r i e sa sw e l t a sat h o r o u g ha n a l y s i so fc o a lm i n ef i r ea c c i d e n t si nt e r m so ft y p e ，f e a t u r e ， p r e v e n t i o na n dt r e a t m e n tw e r em a d e ，b a s e do nw h i c ht h ec o a lm i n ef i r e a c c i d e n tc a u s a t i o n t h e o r yw a sp r o p o s e d ，w h i c h i nr e t u r nl a i dt h e f o u n d a t i o nf o rc a u s a t i o nm o d e l l i n go fc o a lm i n ef i r ea c c i d e n t ． T oq u a n t i f yt h ec o a lm i n ef i r ea c c i d e n te v a l u a t i o n ，ac o a lm i n ef i r e h a z a r de v a l u a t i v ei n d e xs y s t e mw a sb u i l t ．T h ee x p e r ts c o r i n gm e t h o dw a s t h e nu s e dt oq u a n t i f yt h ev a r i o u si n d e x e s ．T oe n s u r et h ee v a l u a t i v ei n d e x 万方数据 中南大学硕士论文 A b s t r a c t s y s t e mb e i n gs o l i da n ds c i e n t i f i c ，t h ea n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s sw a s u s e dt ow e i g ht h ei n d e x e s ． A f t e rt h ee s t a b l i s h m e n to faq u a n t i t a t i v ec o a lm i n ef i r eh a z a r d e v a l u a t i v ei n d e xs y s t e m ，am o d e lw a st h e nb u i l tf o rc o a lm i n ef i r eh a z a r d e v a l u a t i o n ．Am a t r i xo p e r a t o rc a p a b l eo fc o n s i d e r i n ga l lt h ei n f o r m a t i o n c o n t a i n e di nt h ef u z z ye v a l u a t i v e t r u s t w o r t h ye v a l u a t i o nr e s u l t ．T h e v e c t o rw a ss e l e c t e dt oe n s u r e a c l a s s i f i c a t i o np a r a m e t e re v a l u a t i v e m e t h o dw a sc h o s e nf o rt h ep r o c e s so ft h ee v a l u a t i v er e s u l t ．As c o r i n g v e c t o rw a st h e nb u i l tt oq u a n t i f yt h ef i n a le v a l u a t i v er e s u l t ． T h es a i dc o a lm i n ef i r eh a z a r de v a l u a t i o nm e t h o dw a st h e np u ti n t o a p p l i c a t i o nw i t hac e r t a i nc o a lm i n ei nY u n n a np r o v i n c eb e i n gt h es u b j e c t ． C r o s s ．c h e c kb e t w e e nt h ee v a l u a t i v er e s u l ta n dt h ei n f o r m a t i o n c o m m a n d e dp r o v e dt h em e t h o db e i n gp r a c t i c a l ，f e a s i b l ea n di sc a p a b l eo f r a t i o n a la n do b j e c t i v ee v a l u a t i o n ．T h em u k i l e v e lf u z z yc o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o nm e t h o di st h u sw o r t h yo fp r o m o t i o ni nc o a lm i n ef i r eh a z a r d e v a l u a t i o n ． K e y w o r d s c o a lm i n ef i r e a c c i d e n tc a u s m i o nt h e o r y ；a n a l y t i c a lh i e r a r c h y p r o c e s s ；e v a l u a t i v ei n d e x ；f u z z ye v a l u a t i o n C l a s s i f i c a t i o n X 9 32 万方数据 中南大学硕士论文 目录 目录 原创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一I A b s t r a c t ．．⋯．⋯．⋯．．．．⋯．．．．⋯．．．．⋯．⋯⋯．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．I I 目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．Ⅳ 第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 选题背景及研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 ．1 选题背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 1 ．1 ．2 研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 国内外相关研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．1火灾危险评价研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．2 火灾评价方法分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．2 ．3 事故致因理论研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．3 研究内容与技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 3 。l 研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．3 ．2 技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 ．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 0 第二章煤矿火灾事故致因模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 2 ．1 煤矿内因火灾事故⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1l 2 ．1 ．1 煤矿内因火灾事故特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1l 2 ．1 ．2 煤矿内因火灾发生条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．1 ．3 煤层自燃难易程度的影Ⅱ向因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．1 ．4 煤矿内因火灾事故防治方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 ．2 煤矿外因火灾事故⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．2 ．1 煤矿外因火灾事故特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 ．2 ．2 煤矿外因火灾事故火源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 2 ．2 ．3 煤矿外因火灾事故的防治⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．3 煤矿火灾事故致因理论及模型构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一18 万方数据 中南大学硕士论文 目录 2 ．3 ．1 煤矿火灾事故致因理论的意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 8 2 ．3 ．2 煤矿火灾事故致因理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 8 2 ．3 ．3 煤矿火灾事故致因模型分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 2 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 8 第三章煤矿火灾危险评价指标体系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 9 3 ．1 评价指标体系建立原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 9 3 ，2 评价指标体系的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 3 ．3 评价指标体系分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～3 3 3 ．3 ．1 火灾安全管理能力 C 1 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 3 3 ．3 ．2 火灾发生难易程度及严重程度 C 2 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 4 3 ．3 ．3 煤矿火灾消防能力 C 3 ．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 3 ．3 ．4 煤矿火灾救援逃生能力 c a ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 5 3 ．4 评价指标量化处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 6 3 ．4 ．1 定量指标量化方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 3 ．4 ．2 专家打分法量化定性指标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 3 ．4 ．3 煤矿火灾危险等级评价指标量化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 3 ．5 评价指标权重赋值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 3 3 ．5 ．1 评价指标权重赋值方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 3 ．5 ．2 煤矿火灾危险等级评价指标权重赋值计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 3 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 9 第四章煤矿火灾危险等级多层次模糊综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 4 ．1 煤矿火灾危险多层次模糊综合评价原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 1 4 ．1 ．1 确定因素集与评价集⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 4 ．1 ．2 确定评价因素权重向量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 4 ．1 ．3 单因素评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 4 ．1 ．4 多因素模糊评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 4 ．2 模糊综合评价结果分析处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 5 4 ．2 ．1 最大隶属原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 4 ．2 ．2 加权平均原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 4 ．2 ．3 等级参数评判法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 V 万方数据 中南大学硕士论文目录 4 - 3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 7 第五章火灾危险等级模糊综合评价实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 9 5 ．1 矿山概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 9 5 ．2 火灾危险评价指标介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 9 5 ．2 ．1 火灾安全管理能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 5 ．2 ．2 火灾发生难易程度及严重程度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 5 ．2 ．3 煤矿防灭火能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 5 ．2 ．4 煤矿火灾救援逃生能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 4 5 ．3 该煤矿火灾危险等级多层次模糊综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 5 5 3 ．1 评价指标评分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 5 5 ．3 ．2 模糊综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 7 5 ．3 ．3 模糊综合评价结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 0 5 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一7 1 第六章研究结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 3 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 5 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 l 攻读硕士期间的主要成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 3 万方数据 中南大学硕士论文绪论 1 ．1 选题背景及研究意义 1 ．1 ．1 选题背景 第一章绪论 煤矿资源是国家经济发展的重要基石，在我国能源结构中，其所占比重一直维持 在7 0 ％左右川。煤矿行业为实现国家迅速发展做出了重大的贡献，然而煤矿行业也是 我国高危行业之一【2 1 。根据罗云教授的推测每年我国因煤矿灾害导致的直接经济损失 高达1 5 亿元人民币，火灾事故作为主要的煤矿灾害在其中扮演着重要的角色，仅我 国北方煤田因火灾事故造成的煤炭就超过4 2 亿t 【3 1 。煤矿火灾发展迅速，作用机制复 杂，造成严重的伤亡损失【4 】 其危害性通常表现在以下几个方面【5 - 7 】 1 大量有毒有害气体。有毒有害气体的吸入是引起人员死亡的祸首。煤矿火 灾会的发生会造成地下巷道迅速聚集C O 、C 0 2 和S 0 2 等有毒有害气体，人员一旦吸 入此类气体就会窒息中毒而亡。 2 毁坏设备设施，造成煤炭资源燃烧。煤矿火灾会引起井下煤炭的燃烧，使 采掘出来的煤的发热量大大减少，造成矿石资源的严重浪费，并烧毁各种作业设备。 在很多情况下，煤矿火灾的发生会引起火区的长时间封闭，导致某些没有被烧毁的设 备很有可能因为长期的腐蚀而全部或部分报废 3 影响连续开采，降低生产效率。大规模煤矿火灾发生后，直接灭火往往行 不通，这种情况下，必须对封闭火区。被封闭的火区只有在里面的火完全熄灭后才可 以打开。有些火区因裂隙较多或密封不严，火区里面的火要很长时间才能熄灭，严重 影响安全生产的进行，影响煤层开采的连续性。同时由于火灾煤矿中的支护结构会被 烧毁，导致巷道的坍塌，严重阻碍后续生产恢复的进行。 4 引发瓦斯、煤尘爆炸，造成二次灾害。煤矿火灾不仅为瓦斯和煤尘的爆炸 提供了热源，同时高温作用下煤炭和坑木中会释放出各种碳氢化合物组合而成的爆炸 性气体，增大了瓦斯和煤尘发生爆炸的几率。同时煤矿发生火灾时，原本沉降的煤尘 会重新漂浮，从而增加了煤尘爆炸的几率。当巷道中出现瓦斯突出或巷道中煤尘浓度 超过临界值时，就会发生爆炸事件，扩大灾害的范围I 引，造成更大的人员伤亡和经济 损失。 1 ．1 ．2 研究意义 煤矿火灾造成严重的伤亡损失，会限制经济发展，造成恶劣的社会影响。众所周 知，事故预防中的一分投入往往比事故治理中的十分付出更加有效。要想对事故进行 规避，首先必须对其进行科学的风险评估，然后才能在此基础上制定行之有效的措施， 万方数据 中南大学硕士论文绪论 有效避免事故的发生。本研究结合煤矿火灾机理，基于煤矿火灾事故致因理论论构建 煤矿火灾事故致因模型，利用多层次模糊综合评价，实现对于煤矿火灾危险等级评价， 具有重要指导意义 1 安全生产可以创造巨大的经济效益。煤矿火灾危险等级多层次模糊综合评 价可以帮助煤矿企业了解自身存在的火灾风险，以一种量化的形式将危险等级呈现出 来，帮助企业提高对于煤矿火灾风险的安全意识，从而积极采取措施，防止煤矿火灾 事故的发生，营造安全生产的作业环境。在保证职工的生命健康安全，保护财产设备 不受损害的同时，确保煤矿生产的连续作业，避免因为煤矿火灾造成的效率低下，最 大化煤矿企业经济效益。 2 基于事故致因理论的煤矿火灾危险等级评价能够切实把握住煤矿火灾事故 机理，全面科学的分析相关因素对评价结果的影响。评价得出的结果能够，帮助煤矿 企业针对性制定措施，以最小的成本，有效实现火灾安全管理，有效防治火灾事故发 生。 3 科学合理的煤矿火灾危险等级评价，能够帮助企业安全管理人员全面充分 地认识导致煤矿火灾事故发生的各种致灾因素，这些致灾因素可能带来的严重后果以 及应对措施，对于这些问题的充分认识不仅可以帮助煤矿火灾安全管理人员行之有效 的开展安全管理工作，还可以帮助煤矿安全管理机构针对性的制定职工安全教育培训 制度，帮助整个矿山企业职工队伍提高煤矿火灾事故安全意识，加强煤矿企业应对火 灾风险的能力，从而最小化煤矿事故发生概率及事故后果。 4 1 经济社会是不断发展的，各种新的科学技术手段和管理措施必将应用于煤矿 作业生产中，这些科学技术手段和管理措施的应用会直接影响到煤矿企业的火灾危险 等级，研究煤矿火灾危险等级评价方法可以做到与时俱进，根据不断变换的环境，针 对性的对以往评价方法的不足做出改善，从而促进更为科学合理的煤矿火灾危险等级 评价方法的出现，帮助煤矿企业最小化火灾风险，实现最优的安全经济效益。 1 ．2 国内外相关研究现状 1 ．2 ．1 火灾危险评价研究现状 火灾危险评价最早起源于西方发达国家，当时火灾评价的对象仅限于特定的企业 和行业，在2 0 实际7 0 年代，这些国家开始兴建超高建筑，而当时的设计规范无法解 决这些高层建筑的防火安全问题，这些国家组织专家开展高层建筑防火设计工作协1 0 】， 在这些研究的初期，主要使用的方法包括专家打分法【1 1 ，1 2 1 、安全检查表【l3 1 、危险与可 行性研究等定性评价方法【l4 ’1 引，但随着研究的不断深入发展，专家们意识到对于超高 建筑，定性评价给出的结果难易满足火灾安全管理需求。于是西方国家开始从定量角 万方数据 中南大学硕士论文 绪论 度出发，研究更为精确客观的火灾安全性评价方法，这些定量评价方法中的典型代表 包括美国的建筑防火评价方法【1 6 J T h eB u i l d i n gF i r eS a f e t yE v a l u a t i o nM e t h o d ，B F S E M ， 评估特种作业工具火灾风险的F R A ME w o r k 方法【17 l ，以及加拿大的F I R E C A M 方法【1 8 ] 。 B F S E M 方法主要对建筑物防火、火焰温度、烟气、建筑物构架和人员流动等5 个因素展开分析，该评价方法中根据评价人员经验，对建筑物失火概率，失火区域火 势扩大可能性、建筑物构建性能、火势蔓延以及人员安全性等参数进行赋值，并由此 计算各相关事件的可能性，作为一种综合识别建筑物火灾影响因素的方法，这一方法 对于建筑物性能化防火设计提供了框架性指导。 加拿大国家研究院组织开发了F I R E C A M 火灾风险与成本估价模型，该模型通过 分析所有可能火灾场景可能对居民造成的潜在风险，由此确定需要投入的预防经费和 预计损失。 国外在火灾危险评价的研究中，主要开展的工作包括以下三项【1 9 垅】 1 制定火灾危险评价战略研究计划，如英国政府曾组织本土专家开展了为期1 年的研究，制定消防安全战略研究计划； 2 开展专题研究，以美国为例，美国国家标准技术委员会 N I S T 在性能化 防火和超高建筑火灾评价方面开展了大量研究； 3 开发火灾评价模型，其中比较有代表性的包括美国的建筑火灾安全评价方 法B F S E M 模型和加拿大的火灾危险评价与成本计算方法F R E C A M 模型。 火灾风险评价研究在我国的起步相对发达国家要晚，但随着对火灾事故重视程度 的提高，有关这一问题的研究日益增加，并取得了相应成果。在我国有关火灾风险评 价的研究主要集中于建筑行业这一领域。范维澄等人【2 3 】基于火灾规律双重性，以电影 院等建筑为例，展开对于建筑火灾风险等级的模拟评估研究，利用统计学模型，明确 火灾评估的相关步骤，并对其展开定量描述。天津消防研究所开始对火灾模拟展开研 究，基于国外相关程序，结合火灾逃生时人流特点，开发出E g r e s s 模型，模拟大型地 下商场火灾时期人员疏散问题。易立新[ 2 4 】等人将马尔科夫模型引入到事故树分析中， 构建动态火灾风险评价模型，实现对于特定区域失火后概率的分布计算，并据此指导 消防设计管理工作。韩新[ 2 5 】等人基于性能化建筑防火规范这一理念，结合我国建筑消 防特点，构建该行业火灾危险评价方法基本框架，从该框架的适用前提、特点、功能 出发，详细说明建筑火灾危险评估方法。王鹏飞等【2 6 】剩用模糊数学原理，以百货商场 为研究对象，建立火灾风险评价模型，对评价指标的建立、指标的量化分级以及指标 的权重赋值等问题展开研究。徐敏等人在研究火灾风险评价时发现使用神经网络原理 时，采用非线性函数转化方法更能反映火灾事故的非线性特点，并利用遗传算法解决 由于神经网络运算陷入局部极小而导致的评价指标权重不合理问题。汪金辉等[ 2 7 】的研 究中用到了复合进化算法。他分析了火灾中人员安全逃生的概率问题，依此简历对应 的人员逃生评价模型。宋译等【2 8 】利用神经网络，在分析建筑物火灾旨在因素的基础上， 万方数据 中南大学硕士论文 绪论 构建火灾评价指标体系。 整体上来看，我国目前火灾风险评价发展趋势是 1 定性评价向半定量评价过渡，利用模糊数学和层次分析法等理论，根据掌 握的数据，结合专家经验，构建评价质保，展开定量评价； 2 利用计算机存储与数据库软件技术，搜集处理相关火灾事故的数据资料， 通过综合评价对象的相关影响因素，发掘火灾事故的定量规律，并利用概率论等相关 理论定量化研究火灾风险。 1 ．2 ．2 火灾评价方法分析 火灾危险评价的方法可分为定性、半定量和定量三大类【2 9 1 ，这三大类别的方法 各有侧重和应用范围。 火灾安全等级定性评价方法依靠评价人员的经验，通过对工艺流程和人员设备进 行主观判断，从而确定火灾安全等级。通常火灾安全定性评价结果为定性指标，如是 否达到特定指标、事故和导致事故的类别。常用的定性火灾评价方法包括安全检查表、 因素图分析、事故引发和发展分析、危险和可操作性分析等【3 们。安全检查表法是最常 用的火灾定性分析方法，其关键是根据火灾安全标准制度设计安全检查表，在存在火 灾隐患的环境中实施此表，根据此表系统分析各种火灾危险源，辅助火灾安全管理工 作。该方法的特点是简洁明了，但容易受编制表格人员的主观判断左右，同时由于采 用打分制或“是”“否”问答制，无法客观评定一些模糊性较强的主观因素，因此不 适合单独应用于火灾安全评价。定性分析可以有效的实现危险火灾事件的识别，其优 点是容易理解和掌握，整个方法的操作简单，但是这种评价方法由于无法量化，评价 结果很容易受到评价人员主观判断左右，评价结果与参评人员的个人经验紧密相关， 往往会因为评价人员的不同造成最后评价结果的极大差异，同时定性评价方法无法有 效实现火灾安全等级划分，因此无法量化火灾的风险程度。 火灾安全等级半定量评价方法根据评价对象的特点，将评价对象的危险状况通过 打分进行量化描述，从而划分等级，量化评价对象的火灾危险程度，常用方法包括火 灾危险指数法、建筑火灾安全工程法和模糊综合评价等f 3 ，其特点是不严格要求精确 数据，借助专家经验和咨询，量化评价对象。火灾危险指数法是由美国道化学公司提 出的，针对工艺装置和所含物料的潜在火灾危险程度进行评价的一种方法。该方法的 评价过程中，其定量的依据是过往事故的统计资料、物质的潜在能量以及现行的安全 防灾措施。通过计算火灾危险指数，提出操作过程的危险度，制定相应的措施，达到 预防事故的目的。建筑火灾安全法主要适用于建筑火灾安全评价，其核心是按照火焰 运动过程，确定火灾终止的概率。该方法利用网络图法，将火灾事件划分为火焰自熄、 固定消防系统防火以及人工灭火等几个事件，各事件对应自己的子事件，按照对应标 4 万方数据 中南大学硕士论文绪论 准对每个子事件赋予概率，计算火灾熄灭的概率，同时与设定的消防安全目标作对比， 对房间的火灾安全性进行评估。模糊综合评价方法通过搜集相关数据和资料，对评价 对象的相关评价因素进行分类，借助专家打分，对火灾危险等级进行量化，并在此基