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基于FTA和AHP的通风系统分析方法研究

更新时间:2009-03-28

1 概 述

1.1 事故树与层次分析法概述

矿井中新鲜空气通过通风动力供应至各需风点,并及时排除、稀释内部有毒有害气体,保证矿井内部空气流通,而其中涉及的矿井的通风方式、方法以及整个通风网络统称为矿井通风系统。而在地下矿井生产过程中,随着开采深度和开采规模不断加大,井下需风量不断增加,矿井内部风阻变大,对内部风流和风流控制日益困难,伴随而来的不安全因素不断增多,如瓦斯、煤尘爆炸等事故发生的几率不断增加。确保矿井通风系统可靠性有效运行能有效保证矿井生产的持续,增强和提高矿井防灾、抗灾能力。

基于上述四足机器人的关节连杆结构以及坐标系定义,可从足端坐标系沿各关节连杆依次向机身坐标系进行齐次变换,得到足端坐标系到机身坐标系的转换矩阵:

共使用13批雷公藤样本,其中3批来自福建宁德GAP生产基地,10批来自安徽亳州药材市场,经性状鉴定均为正品,按标准检验均属合格品。

而事故树分析(FTA)是最常见的安全系统工程分析方式,其从事故出发,通过引发事故因素逐级分析,查找可能触发事故的直接、间接因素,并且通过将整个事件中各个因数通过逻辑关系相互串联,最后形成具有逻辑关系的逻辑树图。层次分析法(AHP)则是一种综合的评价方法,根据建立的不同层级权重和对因素指标打分,从而得到最为客观、准确的评价结果。将事故树分析法与层次分析法结合起来对煤矿通风系统进行评价,既可以得到综合的评价,还可以针对结果对某一因素进行具体的分析,这样建立的评价体系更为完善、可靠、全面。同时,实用价值也更高。

1.2 北辛窑煤业通风系统概述

北辛窑煤矿是一个新建矿井。采用斜井开拓、综合机械化低位放顶煤采煤方法。矿井瓦斯绝对涌出量为22.2m3/min。矿井通风系统采用中央并列抽出式,副斜井、主斜井和进风立井进风,回风立井回风,通风机为旋轴流式FBCDZ-8-№28/2×355kW煤矿地面用防爆抽出式对旋轴流通风机。

2 通风系统事故树分析

2.1 事故树分析的基本流程

通过对北辛窑煤业通风系统的分析,结合过去出现的事故类型,根据安全学的基本原理从环境因素、物的因素以及人的因素3个方面建立事故树。其中,环境因素主要是指通风环境、物的因素主要是指通风设备可靠性、人的因素则是指管理与人员技术水平。最终建立了有8个中间层、18个底事件、8个或门和1个与门组成的事故树,逻辑关系如图2所示,各事件的说明见表1。

  

图1 事故树的构建基本流程

运用MATLAB计算,求得T层的权重,再求得每个指标在整个体系中的具体权重值。结果见表2。

2.2 北辛窑煤业通风系统事故树

事故树构建从顶上事件开始,逐级分析,构成整个树状结构,具体流程如下图1所示:

唐代的孙过庭在其《书谱》中说:“写乐毅则情多怫郁,书画赞则意涉瑰奇,黄庭经则怡怿虚无,太师箴又纵横争折。暨乎兰亭兴集,思逸神超;私门诫誓,情拘志惨。所谓涉乐方笑,言哀已叹……岂知情动形言,取会风骚之意,阳舒阴惨,本乎天地之心。”[10]就像《国风》、《离骚》的写作行为一样,书者在书法创作时或风或骚的心绪变化,阳舒阴惨的感情波动都是本乎天地之心——主宰宇宙万物内在运化的秩序。这就是说书法是本乎天地之心的行为,即秩序化行为。

  

图2 矿井通风系统故障事故树

 

表1 通风系统故障事故树代号说明

  

代号 因素 代号 因素 代号 因素A1 物的因素 x2 风机效率低 x11 采空区漏风A2 环境因素 x3 风机老化 x12 风流调配不当A3 人的因素 x4 反风设施问题 x13 有效风量不足A4 主风机故障 x5 局部风机选型不合理 x14 供风效率低A5 局部风机故障 x6 风筒选型不合理 x15 粉尘过大A6 风速问题 x7 局部通风设施问题 x16 降尘措施效果差A7 风量问题 x8 巷道设计布置不合理 x17 通风管理不完善A8 风流质量问题 x9 开采方式不合理 x18 作业人员违规x1 风机选型不合理 x10 角联巷道多

2.3 北辛窑煤业通风系统事故树分析

经CA-074预处理后再使用LPS打击,相比于单纯LPS打击,WT及TLR4-/-CA-074+LPS组小鼠的生存时间显著延长,WT CA074+LPS组最长生存至60 h,TLR4-/-CA074+LPS组最长可生存至132 h(图1),即抑制组织蛋白酶B活性可以进一步缓解致死剂量LPS的作用,表明组织蛋白酶B在LPS导致脓毒血症过程中也具有重要作用。

 

从上式中可以看出,该事故树的最小割集共有17个,除割集{x13·x14}外,均为单独事件割集。因此,可以判断该事故树的可靠性并不是很高。

根据层次分析法的计算要求,建立矩阵如下,矩阵元素代表2个因素的重要性对比。

3 通风系统的定量计算与评价

前面已经介绍,根据事件概率求通风系统可靠性的方法比较困难,因此采用层次分析法进行定量计算,判断系统可靠性。根据上述事故树所做的具体分析,可以建立评价体系。对事故树中的具体因素进行简单的整合,得出评价体系如图3所示。该体系的中间层(A层)包括3个因素,因素层(B层)包括11个因素。

要综合判断事故树的可靠性,需要对事故树进行定量分析,但是由于煤矿通风系统的特殊性,不容易统计每个因素的发生概率,因此需要一种更为简单、易操作的评价方法。下面介绍结合事故树的层次分析法进行定量计算的方法。

  

图3 矿井通风系统评价指标体系

 

构建事故树,首先要通过分析研究对象确定顶事件,之后根据安全学的基本原理,从物、环境、人等多个方面进行分析,总结具体因素,并分析各个因素之间的逻辑关系。分析事故树则主要从定性分析与定量分析两个方面进行:定性分析是通过化简事故树(布尔运算)判断各个因素的重要程度,确定最小割集;定量分析则是根据每个因素的出现概率,结合相应的计算公式,求出顶事件的最终发生概率,以此评价分析对象的可靠性。事故树的主要用途是事故发生后,迅速查找事故原因,或者是对故障进行预测并制定措施来消除事故隐患。

 

表2 矿井通风系统评价体系权重计算结果

  

因素 权重 打分 因素 权重 打分B1 0.297124 0.90 B5 0.121592 0.85 B2 0.129798 0.85 B6 0.058477 0.85 B3 0.056678 0.85 B7 0.111806 0.80 B4 0.168631 0.90 B8 0.055894 0.80

依据《煤矿安全规程》、《煤矿安全监察条例》等相关规定,对各评价指标的隶属度进行划分,并进行归一化处理,得出各评价指标在评价体系中隶属分级情况,详细见表3-表5所示。

 

表3 物的因素各级指标隶属度

  

指标评分 优秀 良好 合格 不合格主风机情况 1 0.8 0.6 0局部风机情况 1 0.8 0.6 0配套通风设施情况 1 0.8 0.6 0

 

表4 环境的因素各级指标隶属度

  

指标评分 优秀 良好 合格风速情况 1 0.8 0.6风量情况 1 0.8 0.6风流质量情况 1 0.8 0.6不合格 优秀0.3 0 0.3 0 0.3 0

程瀚从“一把手”沦为“一霸手”,肆意妄为,大搞违法乱纪的人身依附圈,严重破坏了合肥公安的政治生态。一些不愿与其建立人身依附关系的干部被排挤打压;一些原本正直的干部为保住职位也不得不曲意逢迎、巴结讨好甚至送礼行贿;而一些投其所好的下属则进入程瀚的小圈子,成为“家臣、家丁”。程瀚落马后,200多名干部被约谈,交警支队支队长宋某某、公共交通分局(便衣侦查支队、视频侦查支队)政委杨某某等一批干部悉数落马。

根据北辛窑煤业通风系统现状,对各因素进行专家打分,得分结果见表2。

对图2所示的事故树进行布尔运算,可以得到最小割集的计算公式:

综合评价结果计算公式为:

 

表5 人的因素各级指标隶属度

  

评分 完善/合格 基本完善/基本符合 不完善/不合格制度完善程度 1 0.6 0人员技术水平 1 0.6 0指标

 

式中:F为通风系统综合得分;qk为权重值;pk为打分值。

异步传输方式应用主要用于异步数据(报文数据及监控数据等)的传输。例如,民航自动转报系统从终端上扫描到登机乘客的身份信息,以报文格式通过异步口传送到FA16-T传输设备上,然后FA16-T传输设备再通过广域网传送到另外一台FA16-T传输设备上,该设备把数据再还原回异步数据,通过异步口发送给异地的自动转报系统,从而完成异步数据(报文格式)的传输过程。

最终计算结果为F=0.86,即通风情况良好。

4 结 论

(1)通过对煤矿通风系统的分析,从环境因素、物的因素以及人的因素3个方面建立事故树。事故树包括18个底事件、8个或门和1个与门,较为全面的包含了通风系统各个方面的因素。为煤矿通风系统故障分析或者预测提供了依据。

(2)由于在煤矿通风系统定量分析中,事故树定量分析较为困难。因此建立了基于事故树的评价体系,并根据层次分析法的评价计算原理进行了矩阵构建和权重计算。结合现场实践,可以对通风系统进行综合评价。

(3)事故树与层次分析法相结合的方法能够解决事故树定量分析不便的困难,可以为矿井通风管理提供更为科学合理,简单易用的方法,具有一定的科学性和实用价值。

参考文献:

[1]仝喜亮,孟继华.塔山矿主通风系统的技术改造[J].煤炭工程.2011(5),54-55.

[2]刘业娇,刘红,田志超,等.应用事故树分析矿井通风系统不可靠问题[J].矿业安全与环保.2015(2):116-120,124.

[3]崔峰.矿井通风系统安全性评价及应用研究[D].西安科技大学,2010.

[4]刑冀.复杂事故定性与定量分析算法[D].昆明理工大学,2009.

[5]曲金凯.事故树在通风系统管理上的应用[J].煤矿现代化,2017(2):53-54.

 
王慧慧
《煤矿现代化》 2018年第04期
《煤矿现代化》2018年第04期文献

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