煤矿瓦斯爆炸危险性评价及预警系统开发.ppt

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1、煤矿瓦斯爆炸危险性评价及煤矿瓦斯爆炸危险性评价及 预警系统开发预警系统开发研究研究Research on Risk Evaluation and Forecast System Development of Gas Explosion in Coal Mine 桂祥友桂祥友桂祥友桂祥友 ( ( ( ( 教授，博士教授，博士教授，博士教授，博士 ) ) ) ) 贵州大学贵州大学本文主线本文主线1 1 绪论绪论绪论绪论2 2 煤矿瓦斯涌出量预测理论与方法煤矿瓦斯涌出量预测理论与方法煤矿瓦斯涌出量预测理论与方法煤矿瓦斯涌出量预测理论与方法3 3 煤矿瓦斯爆炸危险源分析煤矿瓦斯爆炸危险源分析煤矿瓦斯爆

2、炸危险源分析煤矿瓦斯爆炸危险源分析 4 4 煤矿瓦斯爆炸危险性评价理论与方法研究煤矿瓦斯爆炸危险性评价理论与方法研究煤矿瓦斯爆炸危险性评价理论与方法研究煤矿瓦斯爆炸危险性评价理论与方法研究 5 5 煤矿瓦斯爆炸危险性评价与预警系统开发煤矿瓦斯爆炸危险性评价与预警系统开发煤矿瓦斯爆炸危险性评价与预警系统开发煤矿瓦斯爆炸危险性评价与预警系统开发 6 6 结论结论结论结论 煤矿企业内部对瓦斯危险性的辨识、评价研究不够深入，同时我国煤矿企业瓦斯危险性评价与预警系统开发和其他行业相比，尚处于初级阶段，致使目前在煤矿安全生产中难于准确地把握煤矿生产系统中的重大隐患及薄弱环节，难以采取针对性的预防措施。 因

3、此，煤矿企业内部如何结合煤矿生产系统的特点，建立煤矿瓦斯危险性评价的非线性、动态评价模型、建立有效的评价理论和方法对煤矿瓦斯危险性评价、如何进行评价程序的计算机实现、建立计算机瓦斯危险性评价与预警系统已成为是一个迫切需要解决的新课题。 1 1 绪绪 论论1.1 问题的提出问题的提出1.2 国内外研究现状与发展趋势国内外研究现状与发展趋势 安全评价首先在20世纪30年代出现于保险行业，20世纪60年代是开始全面、系统地研究企业、装置和设施安全评价原理与方法的历史阶段。 60年代后期，以概率风险评价(PRA)为代表的系统安全评价技术得到了研究和开发。随着现代科技的迅速发展，特别是数学方法和计算机科

4、学技术的发展，以模糊数学为基础的安全评价方法得到了发展和投入应用，并拓展了原有的方法和应用范围，如模糊故障树分析、模糊概率法等。应用计算机专家系统、预警系统，对生产系统进行实时、动态的安全评价等。p 国外研究现状与发展趋势国外研究现状与发展趋势 p 国内研究现状与发展趋势国内研究现状与发展趋势 我国煤矿安全评价工作起始于1981年，与其他行业相比，时间上几乎同步，但研究规模、深入程度要落后于其他（化工、冶金）行业。目前煤矿采用的安全评价方法，从评价方法的原理与具体算法角度分析，大多采用传统的理论方法，或借用其他行业的现有技术来处理煤矿的特殊问题，均存在一定的局限性，主要是事故树分析法和安全检查

5、表法（安全评价资质中心大都采用安全检查表法），其研究内容主要集中于安全评价的基础性工作，对安全评价的理论和技术研究等尚不够深入。 安全评价的发展将集中在以下几个方面：安全评价的发展将集中在以下几个方面：p评价技术的研究；p安全评价范畴方面。安全系统的三维结构原理，从时间维上将安全评价划分为四大类型。即安全预评价、综合管理现状安全评价、重大危险源评价和事故原因分析评价；p组织管理方面的研究。政府为主导，组织开展工业安全评价技术规范和管理标准的研究和制定工作。p本文研究的内容：本文研究的内容： 鉴于我国对煤矿瓦斯爆炸危险性评价与预警系统的开发研究现状，本文开发了与评价方法相对应的煤矿瓦斯爆炸危险性

6、评价与预警系统，为煤矿企业内部能够对瓦斯危险性评价做到准确、科学与快捷开辟了道路。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险性评价方法（模糊综合评价法、灰色理论），能对煤矿瓦斯爆炸危险性进行定量分析，对系统发生危险、危害的可能性进行危险程度的确定。 1.3 1.3 本文研究内容、方法本文研究内容、方法 和意义和意义p 研究意义：研究意义： 本文提出的煤矿瓦斯危险性评价的思路与方法，旨在建立一种全新的瓦斯爆炸危险性评价模式，建立一个全新的、快速反应的瓦斯爆炸危险性评价与预警系统，这将为煤矿安全管理决策提供快捷和科学的决策信息，及时预测、控制事故、减少事故损失。通过计算机程序实现

7、，对煤矿作好瓦斯爆炸危险性评价、事故预防、指导煤矿安全生产具有重要的理论意义。 2 2 煤矿瓦斯涌出量预测理论与方法煤矿瓦斯涌出量预测理论与方法 2.1 煤矿瓦斯涌出量预测煤矿瓦斯涌出量预测 矿井瓦斯涌出量,其大小不仅取决于煤层瓦斯含量，而且与一系列的瓦斯地质条件和开采技术条件有关。同一煤层即使瓦斯含量相同，但由于采掘布置和采煤方法、采掘工艺、采掘时间的不同，瓦斯含量相同的层，由于煤层的特征和含煤岩系中各煤层组合关系的不同，瓦斯涌出量也有差异。因此矿井瓦斯涌出量是一个多因素影响的参数，且是一个动态变化过程。 建井过程中，煤层巷道掘进时瓦斯涌出量统计分析资料表明：瓦斯主要来源于煤壁涌出，而煤壁瓦

8、斯主要取决于煤壁的暴露时间和裂隙发育程度，其规律为，与普通掘进工作面的瓦斯涌出一样，综合机械化掘进工作面的瓦斯由两部分组成，即巷道煤壁和掘进落煤瓦斯涌出。p煤壁瓦斯涌出量随暴露时间的增长而衰减；p煤壁瓦斯涌出量随暴露面积(或长度)的增大而增加；p巷道接近构造影响带或裂隙发育带时，瓦斯涌出量会突然增高。2.2 煤矿瓦斯涌出规律煤矿瓦斯涌出规律2.3 2.3 煤矿瓦斯涌出量预测方法的选择煤矿瓦斯涌出量预测方法的选择以下介绍几种常用的预测方法。p 判断预测法：p 专家评估法：p 市场调查法：p 情景分析法：p 回归分析法：p 灰色预测方法：2.4 2.4 预测理论和预测方法预测理论和预测方法 2.4

9、.1 模糊预测方法模糊预测方法 煤矿瓦斯事故危险性风险的综合评价是一个比较典型的涉及多因素的综合判断问题，其结论也存在着模糊性，只能用一个数值区域来表示，多级模糊综合评判法能够较好地处理多因素、模糊性及主观判断等问题，因此，多级模糊综合评判法是危险系统风险评价的有效方法。为了得到综合评价结果，首先要确定各评价指标的权重，即确定各评价指标的相对重要性。然后根据实际情况给出各方案的单指标评价值。最后，要将单指标的评价值按其权值综合起来，得到各方案的综合评价值。2.4.2 2.4.2 灰色预测方法灰色预测方法 在一个相对时期内瓦斯涌出量主要随时间变化，因此，根据矿井通风报表，可以有效地预测且排除煤矿

10、井下生产过程中的瓦斯涌出量，并在矿井瓦斯爆炸前能够及时地采取切实可行的措施，防止事故发生和发展、准确地预测煤矿井下的瓦斯涌出量。而灰色系统则可以不考虑上述因素的影响，只是利用有限信息（已有的瓦斯涌出资料），借助灰色灾变预测模型进行研究，来预测矿井未来瓦斯涌出量大小和灾害时间，即简便又直观。3 煤矿瓦斯爆炸危险源分析煤矿瓦斯爆炸危险源分析 3.1 煤矿瓦斯爆炸危险源系统结构分析煤矿瓦斯爆炸危险源系统结构分析 3.1.1 瓦斯爆炸危险源系统的性质瓦斯爆炸危险源系统的性质 p动态性；p非线性；p评价单元的复杂性。3.1.2 瓦斯爆炸三类危险源概述瓦斯爆炸三类危险源概述p 瓦斯固有危险源，如瓦斯涌出量

11、（第一类危险源）；p 存在引燃瓦斯的点火源（第二类危险源）；p 环境中氧气的浓度大于12（第二类危险源）；p 瓦斯浓度处于爆炸极限范围内（第二类危险源）；p 管理缺陷（第三类危险源）。3.1.3 3.1.3 瓦斯爆炸事故中第三类危险源分析瓦斯爆炸事故中第三类危险源分析 安全管理方面存在的问题可以概括为两方面，一是管理决策和管理方式失误，二是管理系统存在严重缺陷，与瓦斯危险源诱发事故有关的主要表现：p不严格执行煤矿安全规程中关于预防瓦斯的规定，致使瓦斯积聚；p未按操作规程进行电气等易产生火花设备的操作规定进行操作；p通风系统缺陷，不能有效排除生产过程中涌出的瓦斯；p在处理诸如排放瓦斯等危险现象的

12、过程中，违章指挥和违章操作；p在处理瓦斯爆炸事故过程中，出现违章指挥，致使瓦斯爆炸事故的伤亡人数增加，事故波及范围扩大；p处理其他事故中，忽视瓦斯因素，诱发瓦斯爆炸事故。 3.2 煤矿瓦斯爆炸事故机制分析煤矿瓦斯爆炸事故机制分析 3.2.1 矿井瓦斯爆炸事故图矿井瓦斯爆炸事故图3.2.2 3.2.2 矿井瓦斯的存在状态、性质及危害矿井瓦斯的存在状态、性质及危害 瓦斯通常以游离状态（自由状态）和吸附状态（结合状态）存在于煤体之中。瓦斯无色、无味、无臭，常积聚在巷道的顶部，上山掘进面及顶板冒落空洞中。瓦斯本身无毒，但不能供人呼吸，瓦斯不助燃，但与空气混合达到一定浓度后，遇到高温火焰时能够燃烧或爆炸

13、。在压力不变的情况下，当瓦斯浓度达到43时，氧气浓度就会被冲淡到12，人就会感到呼吸困难；当瓦斯浓度达到57时，氧气浓度就会降到9，这时人若误入其中，短时间就会缺氧窒息而死。3.2.3 3.2.3 瓦斯爆炸的实质瓦斯爆炸的实质 瓦斯爆炸的实质，就是一定数量的瓦斯与空气中的氧气进行剧烈化学反应。在这个过程中能产生巨大的冲击波和响声，可使沿途巷道支架和设备受到损坏，人员出现伤亡。瓦斯爆炸有十分严重的危害性和破坏性，为煤矿各种灾害之一。3.2.4 3.2.4 瓦斯爆炸的基本条件瓦斯爆炸的基本条件 瓦斯爆炸必须具备三个基本条件，缺一不可。一是空气中瓦斯浓度达到516；二是要有温度为650750的引爆火

14、源；三是空气中氧含量不低于12。3.2.5 3.2.5 瓦斯爆炸界限瓦斯爆炸界限 瓦斯爆炸是有一定浓度范围的，只有在516这个浓度范围内，瓦斯才能爆炸，这个范围称为瓦斯爆炸界限。当瓦斯浓度低于5时，只能燃烧，不能爆炸；当瓦斯浓度高于16时，只能有一部分的瓦斯与氧气发生反应，因所生成的热量还会被多余的瓦斯和周围介质吸收而降温，所以也不能爆炸。3.2.7 3.2.7 影响瓦斯爆炸的主要因素及原因影响瓦斯爆炸的主要因素及原因p影响瓦斯爆炸的因素很多、很复杂，其主要因素有： (1)可燃性气体的混入； (2)爆炸性煤尘的混入； (3)惰性气体的混入； (4)混合气体的初始温度（即爆炸发生前混合气体的温度

15、）； (5)瓦斯浓度与引火温度； (6)混合气体的压力。p引起瓦斯爆炸的主要原因： 瓦斯爆炸由3个方面的因素促成的，即瓦斯积聚、引爆火源和管理工作不善、某些人员的失职。 3.2.8 3.2.8 井下容易发生瓦斯爆炸的地点井下容易发生瓦斯爆炸的地点井下任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能， p掘进工作面 p回采工作面上隅角 3.2.9 3.2.9 瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害p 爆炸产生高温。 p 爆炸产生高压。 p 爆炸产生大量有害气体。 p 瓦斯爆炸发生后，在爆炸产生的高温、高压的作用下，爆源附近的气体以极大的速度向四周扩散，形成巨大的正向冲击。 4煤矿瓦斯爆炸危险性评价理论与方法研煤矿瓦斯爆炸危

16、险性评价理论与方法研究究 4.1 模糊综合评价原理模糊综合评价原理4.1.14.1.14.1.14.1.1多级模糊综合评判方法的基本原理（略）多级模糊综合评判方法的基本原理（略）多级模糊综合评判方法的基本原理（略）多级模糊综合评判方法的基本原理（略）4.1.24.1.24.1.24.1.2危险因素及其权重的确定危险因素及其权重的确定危险因素及其权重的确定危险因素及其权重的确定 1)确定评价指标的权重 (1)“穷尽成对比较法”确定各因素的权重； (2)层次分析法确定评价指标的权重。 2)评价指标的处理 各评价因素的权重分配或重要性排序。确定权系数的计算结果列于表4.1中。表4.1 指标权重计算及

17、一致性检验分析结果因素 权值 基础指标 权值 一致性检验 固有危险源因素U1 （第一类危险源）0.1851 瓦斯涌出量u11 机电设备的失爆率u12 瓦斯动力系数u13 地质因素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诱发0.0093 RI诱发1.0700 CR诱发0.0087 诱发因素U2（第二类危险源）0.2822 采区照明u21通风系统u22噪声条件u23信号u24设备布置u25 0.1169 0.4223 0.2339 0.1578 0.

18、0681 CI人0.0042 RI人1.1400 CR人0.0030 CI二级0.0042 RI二级0.5800 人的因素U3（第三类危险源）0.5287员工的技能和经验u31员工的职业责任感u32员工的总体水平u33员工培训的全面性u34管理干部监察水平u35员工对避灾的熟悉程度u36规程标准化执行水平u37 0.1250 0.1250 0.1250 0.1250 0.2500 0.1250 0.1250 CR二级0.0072 CI综合0.0032 RI综合1.2670 CR综合0.0025 一致性均满意 4.1.3 4.1.3 4.1.3 4.1.3 隶属度及其隶属函数的确定隶属度及其隶属

19、函数的确定隶属度及其隶属函数的确定隶属度及其隶属函数的确定 要确定因素集中每一因素隶属于的程度，可以借鉴模糊控制中常用的隶属函数确定方法，依据概率分布的规律，预先构造各因素隶属度模糊子集，当然构造需要一定的经验，不是凭空捏造，同时经检验后应进一步完善，得到较为接近真实情况的隶属度。隶属函数的确定带有一定的经验性和主观成分，并具有一定的客观规律性。 将专家评分值代入上述隶属函数公式可得到以下隶属度： 从而可得模糊关系矩阵: 4.1.4 4.1.4 4.1.4 4.1.4应用举例应用举例应用举例应用举例 第一类危险源、第二类危险源、第三类危险源因素一起考虑，评价某矿巷道瓦斯危险源事故风险大小。由表

20、4.1可知权向量分别为： 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)。 对6条巷道分别针对作单因素评价，将表4.2专家评分值代入隶属函数公式可以得到隶属度及模糊关系矩阵。具体计算如下：用上标来区分巷道，用下标来区分危险源种类，第一条回顺巷道瓦斯事故风险计算如下：危险源 1巷道 2巷道 3巷道 4巷道 5巷道 6

21、巷道 瓦斯涌出量u11 9092899110093机电设备失爆率u12 7665848073100瓦斯动力系数u13 9710076859181地质因素u14 8475981008776瓦斯含量u15 6182725810064火源u16 7367961006989采区照明u21 828680927265通风系统u22 878789967478噪声条件u23 798287759073信号u24 909077858589设备布置u25 857873798081员工技能和经验u31 808475808786员工职业责任感u32 847986827081员工的总体水平u33 777684778270

22、员工培训全面性u34 828089918482管理干部监察u35 768187908387对避灾熟悉程度u36 857781938181规程标准执行u37 949092828980表3.2 6条巷道专家评分计算结果 对作归一化处理得： ,达到安全水平。 同理可以算出26巷道瓦斯事故风险评价结果： ,达到安全水平。 ,达到安全水平。 ,达到安全水平。 ,达到安全水平。 ,达到安全水平。 评价结果越大事故风险越小，根据上述计算结果可以看出，巷道瓦斯事故风险顺序如下： 3 3# #44# #11# #55# #22# #66# # 通常情况下，如果评价结果为“一般安全”以下等级，就判巷道瓦斯事故风险

23、程度较大，必须及时采取整改措施，达到要求才能开采。4.2 4.2 瓦斯涌出量的瓦斯涌出量的预测与预警预测与预警 4.2.1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 灰色系统的特点灰色系统的特点灰色系统的特点灰色系统的特点 众所周知，描述和研究系统的理论和方法很多，灰色系统理论则是其中的一种，属于系统论的范畴。社会、经济、农业、工业、生态和生物等许多系统，是根据研究对象所属的领域和范围命名的，而灰色系统则是按颜色来命名的。充分利用已知信息寻求系统的运动规律；p用灰色数学来确定不确定量并使之量化；p灰色系统理论能够处理贫信息系统。 4.2.24.2.24.2.24.2.2灰色预测模型的类型及其模型的建

24、立（略）灰色预测模型的类型及其模型的建立（略）灰色预测模型的类型及其模型的建立（略）灰色预测模型的类型及其模型的建立（略）4.2.3 4.2.3 4.2.3 4.2.3 矿井瓦斯涌出量预测应用实例矿井瓦斯涌出量预测应用实例矿井瓦斯涌出量预测应用实例矿井瓦斯涌出量预测应用实例 利用灰色灾变预测理论，对该矿历年矿井工作面瓦斯涌出资料进行分析、研究建立煤矿瓦斯涌出量灰色预测模型，并对矿井瓦斯涌出量变化趋势进行预测。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月瓦斯涌出量实测值与累加值序列 根据以上建模方法，可以求得白化形式微分方程的解为： 预测及精度检验如表4.5所示。

25、时间24日25日26日27日28日29日30日31日序号12345678x(0)(i) 14.2114.3814.9714.2614.1614.8315.4214.50x(1)(i) 14.2128.5943.5657.8271.9886.81102.23116.73 由表4.5可知，预测值与实际值之间的误差较大，因此，建立残差GM(1,1)模型进行修正。修正后的时间相应函数为：其中： 表4.5 预测及精度检验 单位：m3/min 序号 12345678实际值 14.21 14.38 14.9714.2614.1614.8315.4214.50预测值 14.21 14.45 14.52 14.

26、58 14.64 14.71 14.79 14.84残差 00.07 0.450.32 0.48 0.12 0.630.34 相对误差 0 0.48 3.0 2.2 3.3 0.8 4 2.3 表4.6 修正后的预测值及精度检验 单位：m3/min 序号 12345678实际值 14.21 14.38 14.9714.2614.1614.8315.4214.50预测值 14.32 14.38 14.78 14.3514.39 14.68 15.03 14.74残差 0.110 0.190.09 0.23 0.15 0.390.24 相对误差 0.70 1.26 0.6 1.6 1.0 2.5

27、1.6 预测序列与实际序列作比较，并绘出曲线如图46所示，检验拟合精度，以相对误差大小可以检验模型的可靠性。 由表45与表46对比可以看出，模型经修正后，最大误差得到了控制，并且小于2.5。显然，修正后的预测模型比原来GM(1,1)模型的精度有了明显提高。 根据式 我们可以对该工作面9月1、2日等近期的瓦斯涌出量进行预测。当k8和k9时我们可以得出1日和2日的瓦斯涌出量大概为：14.7181m3/min、14.7850m3/min。 4.2.4 瓦斯涌出量预测值与实际值比较分析瓦斯涌出量预测值与实际值比较分析 预测的9月1、2两日的瓦斯涌出量与前七天的瓦斯含量相比，无明显变化。根据该矿实际情况

28、，以平均瓦斯涌出量大于16m3/min为灾害性涌出量，而此时的瓦斯预测值与前几天的平均值相差不多，因此此时不报警。我们可认为1、2两日的瓦斯涌出量不会发生异常，现有的瓦斯防范措施可以保障该煤矿井下安全生产工作，现有的防治瓦斯的措施保持即可，不必添加新的防范措施。通过瓦斯监控系统的实际获得的9月1、2日的瓦斯涌出量为14.6123m3/min、14.7005m3/min，这与预测值基本一致。 4.34.34.34.3灰色关联分析方法在巷道瓦斯危险性分析中灰色关联分析方法在巷道瓦斯危险性分析中灰色关联分析方法在巷道瓦斯危险性分析中灰色关联分析方法在巷道瓦斯危险性分析中的应用的应用的应用的应用 关联

29、分析是灰色系统分析、预测和决策的基础。在运用上述方法分析研究危险源的同时，有必要运用灰色关联度来评价巷道瓦斯危险性风险程度，作为分析事故危险源的补充，以使危险源定量分析工作进一步完善。 4.3.14.3.14.3.14.3.1关联系数与关联度关联系数与关联度关联系数与关联度关联系数与关联度 对于一个参考数列，往往有数个比较数列，因此可以用下述关系式表示各比较曲线与参考曲线在各点(或时刻)的差。关联系数计算公式如下： 如果令 表示时刻各因素间的绝对值,则常用的计算关联系数的公式为： 式中： 为第k时刻的关联系数；k为分辨系数，一般通常K=0.51，本章取K=1； 、 为各个时刻的绝对差中的最大值

30、与最小值。 4.3.2 4.3.2 4.3.2 4.3.2 原始数据标准化的处理方法原始数据标准化的处理方法原始数据标准化的处理方法原始数据标准化的处理方法 在计算关联系数之前，应该首先对原始数据作无量纲化处理，既可以使数列无量纲，又可以得到公共交点。对于常用的原始数据进行标准化处理的方法主要有初值化处理、规格化处理和均值化处理。本文采用初值化处理： 4.3.34.3.34.3.34.3.3关联度的概念关联度的概念关联度的概念关联度的概念 关联系数只表示各时刻数据间的关联程度，由于它过于分散，不便于比较，因此用其平均值作为集中化处理的一种方法。关联度的一般表达式为： 4.3.4 4.3.4 4

31、.3.4 4.3.4 巷道瓦斯危险性灰色关联分析应用实例巷道瓦斯危险性灰色关联分析应用实例巷道瓦斯危险性灰色关联分析应用实例巷道瓦斯危险性灰色关联分析应用实例 选取3条巷道与一条标准巷道，来比较瓦斯危险性风险程度大小。以一条标准巷道三班风量、浓度、涌出量与三条参评巷道三班风量、浓度、涌出量比较，分析巷道瓦斯危险性风险程度大小. 设 为标准序列， 、 、 为参评序列。根据以上计算式和表3.7的数据进行灰色关联分析，计算结果如表3.83.11所示。指标 第一班 第二班 第三班 当日产量 风量 浓度 涌出量 风量 浓度 涌出量 风量 浓度 涌出量 m3/min % m3/minm3/min % m3

32、/minm3/min % m3/min序列K 12345678910表3.7 评价标准数据序列和参评数据序列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 初始化处理后的数据序列K 1234567891011111111110.66220.82670.97690.68920.77330

33、.97690.68920.82671.04291.06450.81080.80001.18810.91620.93331.33660.81890.96001.43890.98160.79731.06671.55780.82431.01331.53140.80271.01331.48841.31331 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

34、.06670.55780.17570.01330.53140.19730.01330.48840.3133 表3.9 计算所得的级差数据 表3.10 关联系数的计算结果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 0.91450.51190.77861.00000.52430.7643

35、1.00000.54590.6556表3.11 关联度计算结果0.80777 0.80192 0.74461 由表3.11关联度计算结果进行排序，可知三条巷道瓦斯安全程度: 关联度越大，说明与规定的标准值越接近，因此其安全状况也越好。所以1巷道瓦斯危险性风险程度最小，3巷道瓦斯危险性风险程度最大。同时，通过表4.11和表4.7的比较，我们可以看出，第三条参评巷道三班的瓦斯浓度和瓦斯涌出量都大于标准巷道，相反风量却小于标准巷道的风量，所以该巷道的风险程度大。5煤矿瓦斯爆炸危险性评价与预警系统开发煤矿瓦斯爆炸危险性评价与预警系统开发 瓦斯危险源评价决策支持系统总体结构如图5-1所示。 图5-1 瓦

36、斯危险源评价决策支持系统总体结构5.1 5.1 巷道瓦斯事故危险源评价巷道瓦斯事故危险源评价巷道瓦斯事故危险源评价巷道瓦斯事故危险源评价1)1)评价模型评价模型评价模型评价模型 评价模型如图51所示，在某一指标上右击鼠标，可以进行指标所属评价因素的添加和删除，或者从右侧的组合框进行此操作。因为各个煤矿进行瓦斯危险源评价时，评价指标的选取可能不同，或多或少，因此，此模型适合于各条件不同煤矿评价模型的建立。 图5-5 评价模型 图5-6 评价等级 2)评价等级 评价等级如图5-6所示，本文把评价等级分为5级，对应分值如图所示设定，但是不同矿可能会划分3个或者4个危险等级，对应分值也可能不同，因此本

37、模型设置了“自定义论域”功能。3)评价指标权重 评价指标权重如图5-7所示，建立评价模型后就要对评价指标赋予权重(赋值方法在第五章具体介绍)，通过“煤矿水害危险源评价模块”可以得出各评价指标权重，在对话框中进行输入保存。 4)指标因素评分值 评价指标评分值给定如图5-8所示，本模型是做一条巷道瓦斯危险源评价，各评价指标分值是通过矿、局有经验的专家给定的，各矿分值不同，因此本模型设置了修改功能。 5)评价结果与结果分析 图5-7 评价指标权重 图5-8指标因素评分值 图5-9 评价等级划分查询 评价等级从图5-6的“评价等级”模型中也可以查到，与“评价结果”放在一个界面容易查询,如图5-9所示。

38、 图5-10 评价结果与结果分析 当以上的评价程序获得相应的数据后，就可以得出评价结果(即分值)，从“结果分析”中可以得到某巷道瓦斯危险性评价等级，如图3-10所示。5.2 5.2 5.2 5.2 瓦斯涌出量预测模块瓦斯涌出量预测模块瓦斯涌出量预测模块瓦斯涌出量预测模块 瓦斯涌出量预测需要原始涌出量实测值，一般需要预测之前一周左右的实测数据，从图5-11可以选择性输入几天的实测数据(可以是6天或7天等等)进行预测。 当输入原始数据后进行预测值、残差值和相对误差的计算，通过置信度进行误差满意度的检验，提示是否需要选取残差进行模型修正，如图3-12所示。选取方式如图5-13和5-14所示。 5-1

39、1 原始数据输入 图5-12 预测模型修正前置信度检验 图5-13 残差值选取原则 图5-14 残差值的选取 经过残差值选取后，利用修正后模型进行涌出量的再次预测，同时进行修正后误差满意度的检验。不满足要求，依照图5-13和5-14所示进行修正后预测模型的再次修正、再次预测、再次检验，如此反复，直到置信度满意为止，如图5-15所示；满足要求，则说明此时的预测模型的误差是满足精度的，进行未来两天内的涌出量预测是可靠的，如图5-16 所示。 图5-15预测模型修正后置信度检验图5-16 未来两天内瓦斯涌出量预测 5.3 5.3 5.3 5.3 巷道瓦斯事故风险性关联分析巷道瓦斯事故风险性关联分析巷

40、道瓦斯事故风险性关联分析巷道瓦斯事故风险性关联分析 本模块是对5.1（巷道瓦斯事故危险源评价）的补充，从关联度角度来分析某一巷道与一条安全巷道的关联程度，从而确定其事故危险性。从图5-17可以看出，只需输入标准巷道和三条参评巷道（或一条或两条）三班的风量、瓦斯浓度和瓦斯涌出量就可以得出与标准巷道得关联度。 图5-17 标准巷道相关数据输入 得出关联度以后，可以通过“结果分析”来确定各参评巷道的瓦斯事故危险性大小排序，如图5-18所示，对如何做好风量、瓦斯浓度和涌出量的匹配进行指导。 图5-18 关联分析结果 5.4 5.4 小结小结 从该模块决策支持系统可以看出，巷道瓦斯事故危险源评价的重点是

41、指标权重和指标分值的给定，权重是通过层次分析法来确定的（第五章），而分值的赋予需要专家给定；瓦斯涌出量的预测、关联度分析只需要给定原始数据，这为煤矿企业内部进行瓦斯事故危险源的评价提供了方便、快捷的手段。当然，程序中还存在一定的不足，以期进一步完善。 p1)分析了煤矿企业内部对瓦斯危险源评价的重视程度及其在评价方法研究、危险性评价与预警系统开发方面存在的缺陷，指出了重大危险源所具有的非线性、动态性特征，为评价模型和评价指标体系和评价与预警系统的建立提供了思路。p2)对瓦斯爆炸建立了单因素和多级模糊综合评价模型，并通过选择合适的模糊算子和评价结果向量分析，最终确定了事故的危险等级。p以提出的煤矿

42、瓦斯爆炸危险性评价方法为基础，运用C+语言，开发了煤矿瓦斯爆炸危险性评价与预警系统，为煤矿瓦斯爆炸危险性评价与预警研究开辟新的方法。 6 结论结论6.2 6.2 前景展望前景展望p本文在撰写过程中对瓦斯灾害的各种评价方法进行了择优性选取，但对于不同条件的矿井需要“因矿制宜”，实现评价方法具有普适性需要进一步研究；p本文在评价模型的建立过程中只是选取了具有决定性的评价指标，但是其他指标对于不同矿井，事故的发生可能起着重要作用，所以在对某一矿井进行瓦斯爆炸危险性评价时要全面收集评价指标，使其评价结果更加准确；p本预警系统若能与煤矿瓦斯监测系统结合起来，将会更加完善，其在煤矿系统的应用前景更加广阔。 谢谢！