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煤礦瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng)

  
評(píng)論: 更新日期:2009年10月07日

 【摘要】:煤礦瓦斯爆炸事故是礦山傷亡最為嚴(yán)重的事故,因此必須準(zhǔn)確、有效地對(duì)瓦斯事故危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè),提高礦山企業(yè)生產(chǎn)的安全性。本文在對(duì)礦山安全生產(chǎn)現(xiàn)狀的局限性分析的基礎(chǔ)上,對(duì)瓦斯爆炸事故因素進(jìn)行了研究,以相對(duì)權(quán)重的方法,給出了各因素的相對(duì)權(quán)重值,同時(shí)給出了企業(yè)安全生產(chǎn)的安全度計(jì)算公式,并在此基礎(chǔ)上利用VB和ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)將分析過(guò)程程序化,結(jié)果可視化。

  【關(guān)鍵詞】:煤礦瓦斯爆炸事故危險(xiǎn)因素安全系數(shù)

  一、引言

  煤炭是我國(guó)的主要能源,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活提高的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。在一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中,煤炭始終占三分之二以上。未來(lái)十幾年是我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,能源需求、煤炭需求大量增加的時(shí)期。瓦斯事故被稱為煤礦“第一殺手”,始終是煤礦安全生產(chǎn)的大敵,因而很有必要對(duì)瓦斯危險(xiǎn)源進(jìn)行全面的辨識(shí)、評(píng)價(jià)及預(yù)警。

  目前礦山瓦斯監(jiān)測(cè)模擬系統(tǒng)發(fā)展十分迅速,但在實(shí)際工程中的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。如有的瓦斯監(jiān)測(cè)模擬系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中不夠理想,有的難以實(shí)地應(yīng)用。為了克服這一現(xiàn)狀,筆者使用VB程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)開(kāi)發(fā)煤礦瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦瓦斯爆炸事故危險(xiǎn)源的辨識(shí),完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析決策、應(yīng)急響應(yīng)等功能,從而為煤礦的安全生產(chǎn)提供必要的決策信息和技術(shù)支持。

  二、煤礦瓦斯爆炸事故分析

  影響煤礦瓦斯爆炸安全性的因素眾多,各因素關(guān)系不明確且隨機(jī)性強(qiáng),各因素動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)受干擾性大,因素的可測(cè)度差,導(dǎo)致企業(yè)對(duì)潛藏的危險(xiǎn)因素了解不清楚,相應(yīng)的監(jiān)管力度不夠。

  煤礦是一個(gè)復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng),必須有人的參與。由于組織管理不嚴(yán),人的不規(guī)范行為往往會(huì)導(dǎo)致如下問(wèn)題: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,致使發(fā)生瓦斯積聚;未定期檢查、維修保養(yǎng)設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了不可避免的機(jī)械故障,導(dǎo)致事故發(fā)生;在處理諸如排放瓦斯等危險(xiǎn)現(xiàn)象的過(guò)程中,違章指揮和違章操作;在處理瓦斯爆炸事故過(guò)程中,未能冷靜理智地處理,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;處理其他事故中,忽視瓦斯因素,誘發(fā)瓦斯爆炸事故等等。

  由于各種隱含的瓦斯爆炸致因因素眾多,這就給各煤礦企業(yè)對(duì)瓦斯事故預(yù)防帶來(lái)很大的困難,不可避免的出現(xiàn)了許多管理上的漏洞、操作上的失誤。管理工作的不全面,工作人的大意,綜合起來(lái)往往導(dǎo)致事故的發(fā)生。

  從客觀上分析,瓦斯爆炸需要同時(shí)具備三個(gè)物理?xiàng)l件:一、存在瓦斯源,瓦斯源的濃度在5%~16%;二、存在引爆的火源;三、有足夠的氧氣參與爆炸反應(yīng),一般是空氣中氧氣濃度在12%以上。只有同時(shí)具備了上述條件才能導(dǎo)致瓦斯爆炸事故。由于井下空氣中有足夠的氧氣,因此預(yù)防、控制瓦斯爆炸事故,應(yīng)從認(rèn)識(shí)掌握瓦斯積聚超限和引爆火源產(chǎn)生的原因著手。煤礦瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng)是運(yùn)用事故樹(shù)的方法一步步研究事故各個(gè)致因因素,并綜合分析、運(yùn)用科學(xué)的算法對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行合理的運(yùn)算得出評(píng)價(jià)結(jié)果。該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)中的片面性,可以全面評(píng)價(jià)系統(tǒng)的安全狀況和多因素共同作用下的安全狀態(tài)。為解決安全評(píng)價(jià)中的不確定性、動(dòng)態(tài)模糊性和動(dòng)態(tài)復(fù)雜性、指標(biāo)多、數(shù)據(jù)多的問(wèn)題開(kāi)辟了一條嶄新的道路。

  煤礦瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng)分析事故致因因素,從人的因素、機(jī)械設(shè)計(jì)因素、環(huán)境的因素等幾個(gè)大方面進(jìn)行了比較詳盡的分析。如人的因素,它包含了(1)人的心理因素(2)人的生理因素(3)人的安全操作能力(4)人的文化素質(zhì)等四個(gè)方面。而人的心理因素又主要體現(xiàn)在:1、處理突發(fā)事件等應(yīng)變能力2、受外界因素影響的程度兩方面。依此分析,最終概括出造成煤礦井下瓦斯爆炸的最可能致因因素有28種,完成了危險(xiǎn)因素的辨識(shí),便于瓦斯爆炸事故的預(yù)防。

  三、瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng)

  1.煤礦瓦斯事故模擬系統(tǒng)流程

  瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng)主要研究影響瓦斯爆炸事故的致因因素,包括了人的因素、設(shè)備的原因、環(huán)境的因素等幾個(gè)方面。并通過(guò)對(duì)這些致因因素的控制以達(dá)到預(yù)防瓦斯爆炸事故發(fā)生的目的。根據(jù)事故樹(shù)、層次分析等方法研究確定事故致因因素及其相對(duì)應(yīng)因素的權(quán)重值。利用人工采集的方法分析相應(yīng)的各個(gè)因素的情況,并把這些采集的因素情況輸入系統(tǒng)。通過(guò)系統(tǒng)科學(xué)運(yùn)算對(duì)礦井安全實(shí)況進(jìn)行分析評(píng)價(jià),實(shí)時(shí)監(jiān)督整頓,并把每次的分析結(jié)果存入到數(shù)據(jù)庫(kù)中,以作為以后的參考和研究的實(shí)例。本系統(tǒng)的使用流程圖如下,本系統(tǒng)通過(guò)實(shí)際因素的采集算出采煤系統(tǒng)發(fā)生瓦斯爆炸事故的安全系數(shù)值并得出響應(yīng)的安全等級(jí),同時(shí)還可以查看到以往的影響礦井瓦斯爆炸事故致因因素的實(shí)際數(shù)據(jù),并可由此分析礦井安全值變化趨勢(shì),及早做好預(yù)防措施。

 

  2.安全系數(shù)的計(jì)算方法

  為了防止煤礦瓦斯爆炸,就必須要求系統(tǒng)能夠?qū)γ旱V的實(shí)際情況分析正確合理。為了真正做到對(duì)瓦斯爆炸的監(jiān)測(cè)和預(yù)防,正確算出監(jiān)測(cè)的煤礦瓦斯爆炸安全系數(shù)是相當(dāng)重要的。本系統(tǒng)安全系數(shù)采用加權(quán)平均法計(jì)算,公式如下:

 

  kj-每個(gè)大方面的因素權(quán)重值

  kji-每個(gè)大方面因素對(duì)應(yīng)的因素的權(quán)重值

  fi-瓦斯爆炸事故致因采集值

  該公式考慮到了不同的瓦斯爆炸事故致因因素對(duì)整個(gè)事故影響程度不同,運(yùn)用權(quán)重值的大小反應(yīng)因素的重要性,并通過(guò)加權(quán)的方法算出全部因素對(duì)整個(gè)事故的影響度。

  四、模擬系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程

  1.登陸界面

  輸入用戶名和密碼即可進(jìn)入系統(tǒng)界面,在該界面里面用戶可以查看以往任何時(shí)候的記錄。

  點(diǎn)擊窗口左上方記錄切換按鈕并對(duì)應(yīng)日期即可查,可以讓工作人員通過(guò)對(duì)比近期的記錄分析瓦斯安全狀況。

  2.編輯

  首先進(jìn)行人工采集,以滿分為1分對(duì)各種因素的實(shí)際情況進(jìn)行打分的方式考核。如"人對(duì)處理突發(fā)事件等的應(yīng)變能力",該系統(tǒng)以0.1-0.4,0.4-0.7,0.7-1三個(gè)區(qū)間的分值將這一因素分為差、一般、優(yōu)三個(gè)等級(jí)。通過(guò)工作人員實(shí)地的考察打分,根據(jù)分值落在對(duì)應(yīng)的區(qū)間記錄相應(yīng)的等級(jí),工作人員需對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查詢問(wèn)以使其結(jié)果更接近真實(shí)。然后新建一個(gè)記錄,根據(jù)要求填好日期,把人工采集的煤礦瓦斯爆炸事故致因因素的實(shí)際記錄情況進(jìn)行整理,根據(jù)相應(yīng)的情況選擇相應(yīng)的選項(xiàng),系統(tǒng)自動(dòng)為采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析。

  完成對(duì)應(yīng)因素情況的填寫(xiě),點(diǎn)擊計(jì)算可以查看到這個(gè)礦井發(fā)生瓦斯爆炸的安全系數(shù),并結(jié)合這一結(jié)果給出相應(yīng)的安全狀況等級(jí)。工作人員應(yīng)根據(jù)響應(yīng)結(jié)果的緊急程度及填寫(xiě)因素中不合格的情況制定相應(yīng)的對(duì)策以期盡早排除危險(xiǎn)。完成后點(diǎn)擊工具欄最左邊的保存按鈕保存本次數(shù)據(jù),用于以后的查詢,對(duì)比。

  煤礦瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng)用事故樹(shù)的方法確定出瓦斯爆炸事故的各個(gè)致因因素,運(yùn)用層次分析法(AHP),確定了礦井瓦斯安全各主要影響因素的權(quán)重,對(duì)影響礦井瓦斯安全的主要因素進(jìn)行科學(xué)運(yùn)算,得到了比較客觀的評(píng)價(jià)結(jié)果,為礦井瓦斯安全評(píng)價(jià)提供了更準(zhǔn)確的依據(jù)。

  五、結(jié)論

  煤礦瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng)概括了28種煤礦井下瓦斯爆炸的最可能致因因素,并根據(jù)對(duì)大量瓦斯爆炸事故因素的分析,運(yùn)用

  科學(xué)合理的算法,制作了煤礦瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng)的模型?;緦?shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦瓦斯爆炸事故致因因素的辨識(shí),完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析決策、統(tǒng)計(jì)分析,應(yīng)急響應(yīng)對(duì)策措施等功能,從而為煤礦的安全生產(chǎn)提供必要的決策信息支持和技術(shù)支持。

  由于該系統(tǒng)牽扯因素眾多,且各煤礦礦山的實(shí)際情況有差別,因而該系統(tǒng)還需要進(jìn)一步完善。如能在完善煤礦瓦斯爆炸風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指標(biāo)體系、確定關(guān)鍵指標(biāo)的值域及預(yù)警等級(jí)、影響采煤工作面瓦斯涌出量的因素這些方面進(jìn)行更深、更細(xì)致的研究,煤礦安全管理水平必將會(huì)走上一個(gè)新臺(tái)階。這勢(shì)必對(duì)減少煤礦災(zāi)害,保障煤礦安全生產(chǎn)有著重大作用,這也是作者所希望的結(jié)果。

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