煤礦工作面作業(yè)環(huán)境及煤與瓦斯突出危險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)研究.pdf

1、煤礦開(kāi)采活動(dòng)中會(huì)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(duì)作業(yè)人員的職業(yè)健康帶來(lái)危害的同時(shí)，往往也會(huì)引起事故危險(xiǎn)（爆炸、突出、火災(zāi)、輻射），給煤礦工人生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大威脅。與世界發(fā)達(dá)產(chǎn)煤國(guó)家相比，我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)一直存在較大差距，這除了與開(kāi)采條件復(fù)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(xué)的煤礦工作面環(huán)境評(píng)價(jià)方法，進(jìn)而提升工作面作業(yè)環(huán)境管理水平，對(duì)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(duì)目前工作面環(huán)境評(píng)價(jià)多針對(duì)單一因素，對(duì)環(huán)境各要素間的相互關(guān)聯(lián)性和對(duì)工作面環(huán)境影響的綜合性缺乏考慮，評(píng)價(jià)手段過(guò)于依賴于專家打分等存在的問(wèn)題。從職業(yè)健康視角對(duì)煤礦工作面環(huán)境評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究。在對(duì)現(xiàn)有煤礦采掘工作面環(huán)境評(píng)價(jià)方法進(jìn)行充分調(diào)研分析基礎(chǔ)上，提出了隨機(jī)模擬評(píng)價(jià)理論與模式，考慮指標(biāo)的隨機(jī)變化特征，在貧權(quán)重和缺乏專家打分信息的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)采掘工作面環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)與分級(jí)。此外，針對(duì)部分指標(biāo)具有多維性，存在二級(jí)指

3、標(biāo)的問(wèn)題，對(duì)基于投影尋蹤法評(píng)價(jià)工作面熱環(huán)境、粉塵、照明、氣體環(huán)境的方法進(jìn)行了研究。然后，從事故安全視角，以煤與瓦斯突出為研究對(duì)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(duì)煤與瓦斯突出機(jī)理，孕育及演化特征進(jìn)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(kāi)采工藝、生產(chǎn)過(guò)程等因素的預(yù)警指標(biāo)體系，開(kāi)發(fā)了煤與瓦斯突出危險(xiǎn)評(píng)價(jià)與預(yù)警信息系統(tǒng)。并對(duì)突出危險(xiǎn)預(yù)警信息管理、應(yīng)急處置策略和應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制等進(jìn)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(kāi)采過(guò)程環(huán)境復(fù)雜且相對(duì)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(duì)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(duì)煤礦開(kāi)采過(guò)程環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，考慮二級(jí)指標(biāo)，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(biāo)體系，并統(tǒng)一采用5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，按照Ⅰ（優(yōu)）、Ⅱ（良）、Ⅲ（中）、Ⅳ（合格）和Ⅴ（不合格）分級(jí)。
　　2.部分環(huán)境指標(biāo)如粉塵、

5、噪聲和濕度等具有隨機(jī)變化特征，取固定位置或單次測(cè)定值給指標(biāo)賦值不盡合理。針對(duì)此提出首先確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值范圍和分布狀態(tài)，并基于分布狀態(tài)在相應(yīng)的值域內(nèi)隨機(jī)取樣的解決思路，使指標(biāo)賦值更貼近實(shí)際。并基于隨機(jī)模擬評(píng)價(jià)理論，結(jié)合MonteCarlo隨機(jī)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(píng)價(jià)模型。評(píng)價(jià)過(guò)程考慮了指標(biāo)的隨機(jī)波動(dòng)特征，在指標(biāo)取值范圍內(nèi)采取均勻分布或正態(tài)分布模型隨機(jī)取值，利用隨機(jī)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(dǎo)致求解結(jié)論不客觀的問(wèn)題。
　　3.現(xiàn)有采掘工作面作業(yè)環(huán)境評(píng)價(jià)方法如模糊綜合評(píng)判、灰色關(guān)聯(lián)法等，均屬于CDA法（證實(shí)性數(shù)據(jù)分析思維法），缺點(diǎn)是要求數(shù)據(jù)具有明確的結(jié)構(gòu)或特征，而當(dāng)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與假設(shè)不符時(shí)，評(píng)價(jià)精度將難以保證。此外，采煤工作面部分作業(yè)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)如光照、有害氣體等包含二級(jí)指標(biāo)，按照一級(jí)指標(biāo)處理將可能影響指標(biāo)系統(tǒng)性和客觀性。針對(duì)此提出基于遺傳投影尋蹤法的作業(yè)環(huán)境

7、評(píng)價(jià)模型，并進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證，評(píng)價(jià)結(jié)論與實(shí)際相符，且因指標(biāo)保持了原有的層級(jí)結(jié)構(gòu)，可為管理者提供更為精細(xì)化的決策支持。
　　4.建立了以實(shí)時(shí)指標(biāo)、動(dòng)態(tài)指標(biāo)、預(yù)測(cè)指標(biāo)和基礎(chǔ)信息相結(jié)合的，煤與瓦斯突出危險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，其中，實(shí)時(shí)指標(biāo)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(dòng)率、頻率、濃度瞬時(shí)增幅和均值線指標(biāo);動(dòng)態(tài)指標(biāo)反映了瓦斯壓力和地應(yīng)力異常，包括打鉆異常、地應(yīng)力顯現(xiàn)、集中應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造、生產(chǎn)工藝和煤層特性等;預(yù)測(cè)指標(biāo)和煤層基礎(chǔ)