煤礦瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng)

　【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。