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煤矿供电系统安全评价模型设计与应用

时间:2019-11-20 来源:西安科技大学 作者:赵明辉 本文字数:7285字
  摘要
  
  煤矿供电安全是矿井安全生产的保证,供电系统设备种类繁多,运行过程复杂,人为、环境和管理问题互相交织,可能出现供电不安全问题,甚至导致事故发生。安全评价是为了预防事故发生,但目前常用的供电安全评价方法多采用定性评价方法,为此需要研究更科学、更合理的评价方法。
  
  文章中对国内外安全评价理论、煤矿安全评价技术的发展现状和评价方法的特点总结归纳,在分析煤矿供电系统特征的基础上,对影响煤矿供电安全的因素总结。用层次分析法建立煤矿安全评价指标体系。再将层次分析法与模糊综合评价进行结合,构建了基于层次分析法的模糊综合评价模型。通过事故统计和现场调研,使权重的赋值更加科学、合理,较好的反映了各因素对煤矿供电系统安全现状的重要程度。

煤矿供电系统安全评价模型设计与应用
  
  将所研究的煤矿供电系统安全评价模型应用于董东煤矿供电评价,结合该矿供电系统的特点,对其进行安全评价,得出综合安全评价结果。评价结果验证了所给出的煤矿供电系统安全评价模型的正确性和科学性,可以在煤矿企业的供电系统安全评价中应用。
  
  关键词:  煤矿供电;安全因素;安全评价;模糊综合评价。
  
  ABSTRACT
  
  Coal mine power supply safety is the guaral}tee of mine safety production. There are many kinds of power supply system equipment, and the operation process is complicated. The human, environmental and management are intertwined, and the power supply may be unsafe or even cause accidents. Safety evaluation is to prevent accidel}ts. However, the commonly used power supply safety evaluation methods mostly use qualitative evaluation methods.Therefore, it is necessary to study mare scientific and reasonable evaluation methods.
  
  In the article, the domestic and international safety evaluation theory, the development status of coal mine safety evaluation technology and the characteristics of evaluation methods are summarized. Based on the analysis of the characteristics of coal mine power supply system, the factors affecting the safety of coal mine power supply are summarized. Establish a coal nine safety evaluation index system by using analytic hierarchy process. Then theanalytic hierarchy process and fuzzy comprehensive evaluation are combined to construct a fuzzy comprehensive evaluation model based on analytic hierarchy process. Through accident statistics and on-site investigation, the assignment of weights is mare scientific and reasonable,and better reflects the importance of various factors to the safety status of coal lame power supply systems.
  
  The safety evaluation model of the coal mine power supply system studied was applied to the power supply evaluation of Dongdona Coal Mine. Combined with the characteristics of the power supply system of the mine, the safety evaluation was carried out and the comprehensive safety evaluation results were obtained. The evaluatiol} 1-esults verify the correctness and scientificity of the given coal mine power supply system safety evaluation model, which can be applied in the safety evaluatiol} of tl}e power supply system of coal mine enterprises.
  
  Key words:   Coal mine power supply;Safety factors;Safety evaluation;Fuzzy comprehensive evaluation。
  
  1 绪论。
  
  1.1 选题背景和研究意义。
  
  1.1.1 煤矿安全生产现状。

  
  长期以来,煤炭是世界各国工业发展的基本保障,在世界主要产煤国一次能源消费中占重要地位。以主要煤炭生产国为例,我国的能源利用中煤炭占 70%左右,在印度占60%左右,在美国占 23%,在俄罗斯占 15%[1]。中国有全球最大的原煤生产市场,其产量约是全球总量的一半。与此同时,煤炭是中国的主要能源,在今后一段时间内,煤炭仍然是我国的重要能源依仗。鉴于此,持续推进煤矿安全生产工作,是确保我国煤炭能源需求的前提条件。但其因为各种条件限制,大多数矿井采用井工作业,又加之各地水文地质条件不一,采矿技术相对落后,效率较低,作业人群观念陈旧,所以致使中国的煤矿安全生产问题一直处于相对严峻的境地[2]。煤炭生产一直属于安全生产领域中的重大风险行业,这一特性决定煤炭安全生产工作面临的重大挑战。然而不论是在国家经济体系建设中,或是在煤炭行业体系完善中,又或是在整个安全生产的大形势下,煤炭的安全生产都具有毋容置疑的显着地位。在这一方面,党和国家行政部门高度重视,先后从组织形态、法律法规等各方面出台一系列相关政策,进一步加强对煤炭安全生产工作的重视,也取得了一些成绩,但因该行业自身的局限性和对煤炭安全生产前瞻性的需求,相关的政策、法规仍需不断的完善和改进,而且由于在安全方面基础环节薄弱,科技力量落后,抵抗灾害能力不足,安全投入和职业防护还存在一定的差距,多数作业人员知识匮乏及业务技能不熟练,缺乏自我保护意识,这些方面是直接导致安全生产形势严峻的突出表现。因此推进安全的煤炭生产工作,是一项长期而艰巨的任务。
  
  我国在 2017 年共计发生煤矿安全生产事故 219 起,其中死亡数达 375 人,相比较2016 年减少 30 起事故和 151 人,安全生产事故统计较之提升 12%和 28.7%,在一定程度上能够反映出我国煤炭生产形势在逐步稳定好转。虽然从整个行业的发展中能够看到工作具有一定的成效,但安全事故的频频发生,并且造成了不可逆转的严重危害及恶劣影响,由此分析安全生产形势依然严峻。因此,以安全生产为前提的煤炭资源可持续发展观念尤为重要,同时反映出要稳定和完善我国的安全生产形势,首要问题是搞好煤矿的安全生产[3]。
  
  1.1.2 煤矿安全评价的意义及分类。
  
  安全评价是应用安全工程的原理和方法来全面评估建设项目或原有工程的危险有害因素,并根据其影响程度推导分析出可能造成的事故后果,从而给出科学可行且有针对性的安全对策及建议,以确保系统安全运行。安全评价在项目实施的整个过程中都具有极其重要的作用,对项目实施的各个阶段开展安全评价,不但能够为政府监察监管部门提供技术支撑,同时也能够为企业安全生产工作提供技术服务。
  
  煤矿开展安全评价工作是预防不安全行为发生,保障生产安全的主要举措。其作用是辨识、分析煤矿企业生产经营活动中的危险有害因素情况,预测事故发生的可能性,判断事故发生的影响程度,以此为依据提出有针对性的措施建议,消除或降低事故危害。
  
  安全评价工作的发展在遏制重大特大事故的发生具有极其显着的作用[4]。因此国家在安全生产领域不断健全和完善相应的法律法规及行业标准,如:《安全生产法》、《安全生产许可证条例》、《煤矿建设项目安全设施监察规定》等,促进安全评价工作的稳步发展。
  
  目前煤矿安全评价主要针对的是建设矿井和正常生产矿井,其过程是由安全评价人员对煤矿内的生产经营活动进行安全程度的评估。评价的对象包括采煤工艺、通风系统、机电运输系统、顶板管理以及瓦斯煤气的浓度、生产过程管理,以及一切与生产相关的且在整个矿井安全生产中存在隐患的环节,通过排查找出生产过程中的安全隐患,及时采取补救措施,确保煤矿生产安全[5]。现阶段,我国已在全国范围内对煤矿企业开展安全评价,但因煤矿安全评价起步较晚,机制不完善,技术不成熟,通常会存在评价内容不全面且评价结果不客观的现象[6]。在事故调查中已发现部分安全评价机构对此负有责任,同时会对煤矿生产企业的安全管理及安全排查遗存隐患。煤矿供电系统作为矿井生产系统的重要组成之一,其安全与否对煤矿整个安全生产过程都具有重大意义,因此对煤矿供电系统进行安全评价就显得是尤为必要和不可或缺。“安全第一,预防为主"是开展煤矿安全评价工作的指导思想,提升矿井的本质安全,强化内部管理水平,消除与降低矿井各个生产环节中的危害因素,提高企业风险排查及处置意识,预防事故发生,维护企业职工的生命及财产安全。
  
  目前我国对煤矿企业开展的安全评价是根据矿井的建设生产状态划分为以下三类:
  
  (1)安全预评价。
  
  煤矿企业在完成拟建矿井的可行性研究报告以后,依据拟建矿井可行性研究报,定性、定量辨识、分析和预测施工过程中可能潜在的各类危害因素,判断其危险有害程度,提出科学、合理及有针对性的安全对策与建议,并在矿井以后的设计、施工和正常生产活动中对其内部管理、监督提供技术依据[7]。安全预评价是贯彻和落实安全“三同时”的主要举措,是坚持“安全第一,预防为主”安全生产方针的主要组成部分,是监察监管方面的技术支撑。在 1997 年原国家劳动部颁布 3 号令以后,安全预评价工作逐步得到完善的发展。由于国家行政机构对安全生产工作的高度重视,健全和完善这一方面的法律法规及行业标准、规范,故安全预评价在煤矿企业建设中的开展发挥了重要作用[8]。
  
  (2)安全验收评价。
  
  在矿井拟建工程项目竣工、联合试运转运行期间,辨识和分析该项目各系统、各环节及与其相关的各个方面的现状情况,发现其以后生产过程中可能存在的危险有害因素,判断其危险程度,提出科学、合理及有针对性的安全对策措施与建议。在对矿井进行安全设施和安全条件验收中,安全验收评价是其主要组成部分,同时也是获取煤矿安全生产许可证的前置条件[9]。
  
  (3)安全现状评价。
  
  由安全评价机构对正常生产矿井的各生产、辅助系统及与生产安全相关各个环节的现状情况进行分析排查,辨识其生产过程中潜在的各类危害因素,判断其危险程度,同时运用合理的安全评价方法得出定性、定量评价结论,提出科学、合理及有针对性的安全对策措施与建议。
  
  1.1.3 研究意义及问题的提出。
  
  随着国家经济结构的转型与调整,我国对于能源的开发也日益剧增,与此同时也加快了煤矿企业的开发进程。在煤矿企业蓬勃发展的同时,煤矿供电安全问题也不断的涌现出来,如何处理好矿井的供电安全问题已成为煤矿企业的重要问题。
  
  现代化矿井供电系统中设施、设备种类繁多、系统相对复杂,且由于人为因素、设备因素、环境因素以及管理因素的影响,在生产工作中可能会出现不安全因素,甚至导致事故发生。由此可见煤矿供电系统的安全运行既能确保矿井正常生产,又能够为预防和降低事故发生提供保障。
  
  及时发现和排查供电系统运行中潜在的危险有害因素,为矿井安全管理和正常生产提供保障,在这一过程中,开展安全评价能够有效发现其中存在的隐患和关键问题,通过分析处理,提出解决措施并及时进行处置,以此确保煤矿供电设施、设备的正常运行。安全评价的在实施过程中所发挥的作用也就是为了在保证正常生产的同时,强化过程控制,防范不安全行为及不稳定因素的滋生,消除或降低事故发生的可能,降低事故的危害程度,维护和保证职工的生命财产安全。通过消除和解决隐患问题,就确保了安全生产的延续,不仅降低了发生事故的概率,同时使煤矿企业减少生产事故所造成的经济损失,既考虑了生产安全又减少了企业的经济损失。通过对煤矿事故的分析,不难发现事故的发生均会造成的不可挽回的影响,其表现不但在企业自身的经济损失、生产工作的滞后以及效益的获取,同时延缓企业发展的步伐,阻碍国家的经济建设。而通过开展安全评价,由专业安全评价机构对其进行分析评估,发现危险有害因素,提出治理解决方案,使企业在相对安全的生产环境中开展工作,提高风险抵御能力,促进自身安全生产,以待持续稳步发展。
  
  但由于我国长期重视煤炭产出量、瓦斯治理、水文地质和通风安全,往往忽视了煤矿供电安全问题,这就势必造成在煤矿安全生产中供电安全的影响程度相对较轻且未能引起企业足够的重视,同时也在安全评价过程中有所反映,具体表现在对煤矿供电安全进行分析评价,常用的方法只能得出定性评价结论,缺乏科学合理定量分析。
  
  在吸取和借鉴传统煤矿安全评价方法的基础上,寻求一种科学、合理、可行且能给出定量评价结果的方法,以期能够更有效的为煤矿企业提供技术服务,为煤矿安全生产工作的推进做出努力。研究了层次分析法以及模糊综合评价法的内容和应用,综合目前煤矿供电状况以及寻求供电安全定量评价方法的设想,提出了运用模糊层次综合评价法对矿井供电安全进行定量分析的指导方案,其中心内容主要分为三个方面:首先运用层次分析法,在系统工程的原理下,从人、机、环、管 4 个方面全面分析影响煤矿供电系统安全的各项指标因素,综合各指标因素构建煤矿供电系统安全评价指标体系;其次运用模糊综合分析法构建安全评价数学模型,将定性指标因素转化为量化指标,从而建立一套量化的评价体系方法;最后引用具体的煤矿供电系统案例对已构建的评价体系方法进行验证。
  
  在对现阶段常规安全评价和本次研究的模糊层次综合评价进行对比分析,可以发现拟采用的定量安全评价方法具有以下几个方面的优点:
  
  (1)全面性。
  
  目前常规的定性安全评价方法仅对评价对象自身是否满足安全要求分析判断,未能考虑综合因素,单一的单元或许存在一些问题,但影响此单元的安全问题不仅仅是由于其本身的因素,还有可能会发生在与其有相互关系的其他单元中。而运用层次分析法本身就是在一定的高度中分析各项影响因素,不但对本单元进行分析,同时对影响本单元的其他因素也会综合分析,故其具有全面性的特点。
  
  (2)系统性。
  

  安全评价方法是基于系统安全工程的原理来完善的,这就决定了在评价过程中会系统考虑各项指标因素的确立,无论指标对安全问题的影响概率多大,均一一体现,或许针对某一特例有其特有的针对性,以此来看其具有较好的适用性,这也就是系统性分析问题的优势所在。
  
  (3)量化。
  

  量化的安全评价通过将指标因素依据隶属函数转化为数据,然后经模糊综合计算得出定量化的结果,此方法不但能够得出定性的安全评价结果,并在此基础上能够将结果具体数量化。能够有效为政府提供技术支撑,例如建立煤矿安全等级管控模式等。
  
  (4)针对性。
  
  常用的安全评价结论中只对影响系统安全的指标因素进行定性评价,确定安全与否,而对各项指标因素的影响重要度认知不够。而运用定量评价方法后,能够明确得出在整个系统体系中各项指标因素的权重系数,即就是各指标的影响重要程度。这样的结果能够使煤矿企业更有针对性的分析处置危险有害因素。
  
  综上所述,建立一套对煤矿供电系统量化的安全评价方法既能创新煤矿供电安全评价方法,又能全面、系统的得出安全评价结论,同时在量化安全评价结论的基础上能够有效为煤矿监察监管机构提供技术支撑,也能够有针对性的为煤矿企业提供技术服务,有利于煤矿企业安全、健康、可持续的发展。
  
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  1.2 国内外研究现状及趋势

  1.2.1 国外安全评价发展及现状
  1.2.2 国内安全评价发展及现状
  1.2.3 煤矿供电安全评价现状
  
  1.3 研究的主要内容
  1.4 研究工作
  1.5 365bet体育在线滚球组织结构
  
  2 煤矿供电系统特征和安全运行
  
  2.1 煤矿供电系统的构成及运行特点

  2.1.1 系统构成
  
  2.2 事故特点
  2.2.1 事故案例
  2.2.2 事故原因分析
  2.2.3 事故统计
  2.2.4 事故特点总结
  
  2.3 章节小结
  
  3 安全评价方法研究
  
  3.1 评价方法分析

  3.1.1 安全检查表法
  3.1.2 作业条件危险性评价法
  3.1.3 事故树分析法
  3.1.4 层次分析法分析
  3.1.5 模糊综合评价法
  
  3.2 选择适用的评价方法
  
  3.3 章节小结
  
  4 煤矿供电系统安全评价指标体系的建立
  
  4.1 指标体系建立的原则

  4.2 指标体系建立的意义
  
  4.3 指标体系的建立

  4.3.1 煤矿供电系统因素分析
  4.3.2 煤矿供电系统安全评价指标体系

  4.4 章节小结
  
  5 煤矿供电系统安全评价模型的构建
  
  5.1 层次分析法计算指标权重

  5.1.1 层次分析法的原理和分析思路
  5.1.2 判断矩阵的构建
  5.1.3 单排序指标权重计算及一致性检验
  5.1.4 综合指标权重计算及一致性检验
  
  5.2 模糊综合评价法构建数学模型
  5.2.1 建立评价指标集合
  5.2.2 建立评语等级论集
  5.2.3 确定评价因素的权向量 A
  5.2.4 建立单因素模糊关系矩阵 R
  5.2.5 模糊综合评价模型的构建
  
  5.3 章节小结
  
  6 煤矿供电系统安全评价实例分析应用
  
  6.1 董东煤矿供电系统概况

  6.1.1 矿井概况
  6.1.2 矿井供电概况
  
  6.2 层次分析法计算指标权重
  6.2.1 建立判断矩阵
  6.2.2 综合指标权重计算及一致性检验
  
  6.3 模糊综合评价计算与结果分析
  6.3.1 评价指标与评语等级论集
  6.3.2 单因素模糊矩阵
  6.3.3 模糊综合评价
  
  6.4 安全评价结论及安全预防措施

  6.5 章节小结

  7 结论

  煤矿供电系统是煤矿持续安全稳定生产的基础,它不仅仅对煤矿企业的日常生活提供电力保障,其应用还贯穿于生产安全领域的各个环节,是不可或缺的前提保障,故煤矿供电系统是否安全可靠就尤为重要了,那么评价其安全性的方法就值得我们进行深入研究。研究建立及验证煤矿供电系统安全评价模型,通过理论与实践相结合的方法,从安全评价方法的选取、评价指标体系的分析、模糊层次综合评价模型的建立以及董东煤矿供电系统安全评价实例的应用,分别进行研究:

  (1)对目前常用的安全评价方法进行分析比较,找出其优缺点。结合煤矿供电系统的多层次性及模糊特征,确定选用层次分析法与模糊综合法相结合的方法对煤矿供电系统进行评价研究。

  (2)依据系统工程及层次分析法的原理,建立煤矿供电系统评价指标体系,确定人、机、环、管4个准则层指标因素,同时确定影响煤矿供电系统安全运行的16个方案层指标因素。

  (3)运用模糊层次综合评价方法对煤矿供电系统进行建模,该模型原理是采用层次分析法确定各指标的综合权重,然后根据模糊综合评价法建立评价指标与评语集合隶属关系,经计算后得出模糊评价矩阵向量,再根据最大隶属度原则确定评价结论。

  (4)通过运用该模型对董东煤矿供电系统进行安全评价,确定指标的权重值及影响重要度顺序;同时得出模糊评价结论为较安全,并进行有效度检验结论有效。最后根据指标影响重要度顺序提出了相应的安全预防措施。

  通过研究得出结论:

  (1)模糊层次综合评价方法对煤矿供电系统进行安全评价所得出的结论与常规方法一致。

  (2)层次分析法建立安全评价指标体系,能够全面、直观的体现影响矿井供电安全的因素。

  (3)所研究的方法能够得到量化的评价结果。

  参考文献

    赵明辉. 煤矿供电系统安全评价研究及应用[D].西安科技大学,2019.
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