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[摘 要]本文对影响矿井通风系统的主要因素进行了分析，确定通风系统可靠性评价指标，进而建立通风系统可靠性评价指标体系，为科学核心评价通风系统及系统优化服务。在此基础上，也可采取相应措施保障矿井通风安全。
[关键词]矿井通风系统；影响因素分析；建立可靠性评价指标体系
中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0254-01
导言：对于影响煤矿通风系统的因素来说，它是一种不间断发生变化的不稳定系统，真正影响通风网络风量发生变化的因素也很多，比如矿井通风网络结构的变化、巷道的变形、通风构筑物的变形以及损坏、通风机的运行参数的变化等，它们都会对井下的安全生产产生很大的影响。因此，要评价通风系统的可靠性，不仅要对通风系统整体可靠的程度必须大概预算，而且还必须对能影响整体可靠性的因素进行分析，这对于系统的调节也是比较有利的。在此，提出一些主成分分析和灰色关联分析两种比较可靠煤矿通风系统评价方法，即利用PCA将评价指标集分散成不多的一些综合指标，从而构建GRA模型，进而可以得到矿井通风系统数值的可靠性量值。
1 对影响矿井通风系统的主要因素分析
1）针对不同条件进行分析。影响矿井通风系统的因素比较多，但在服务时期不同的特殊条件下，矿井通风系统的主要影响因素也不同。比如高瓦斯矿井的通风系统，最主要的任务就是要对有危险性的瓦斯要及时进行排除，以保证其矿井的安全性；在深层开采时，由于工作面的温度过高，对通风系统的要求也就要调整，主要是进行降温；对于正在尝试运行的通风系统而言，其稳定性最为重要等。显然，对比较单一的因素，就必须对生产实际问题能够进行解决之方可。
2）分析评价指标的选择。一般对通风系统瓦斯稀释作用的分析研究中，多数都是对矿井通风系统进行评价的数据进行重点分析研究，也就是通过对瓦斯检测得出的数据，提出“矿井稀释瓦斯能力合理度”和“采掘面稀释瓦斯能力合理度”作为评价指标。在此基础上也就有了矿井通风系统评价模型的合理性；再结合矿井通风系统实际评价中取得的效果。二者结合的方法，这对于矿井瓦斯超限问题就有了解决的办法，能为避免瓦斯超限导致的事故及灾害提供借鉴。这样的矿井评价系统，对于研究、保障通风系统的稳定性就有了目标，并对风量稳定性的判定也提供了一些定量条件；通过这样的评价分析，还能对矿井通风系统风量稳定性的提高找出途径。在实际的系统应用过程中，其通风稳定性也是关键。矿井通风系统稳定性直接影响整个井下生产，其中出现任何风量的变化，都会影响到井下生产并带来一定的损失。因此，研究矿井通风系统的稳定性也非常重要。
3）选择关键因素重点分析研究。矿井的特定条件一定的情况下，选择通风系统某一关键的影响因素进行分析研究很重要，即对矿井通风系统有现实意义的进行评价分析。这种方法适应性不好，但能解决现实性的问题。如此不仅能解决矿井通风问题，而且对大众化的推广也有一定借鉴意义；该方法必须由相关的研究人员具备丰富的现场经验，从中找出主要影响因素才行。否则，不但不能解决问题，反而还会使问题扩大化。
2 通风系统可靠性评价指标的确定
对于复杂的矿井通风系统而言，矿井系统可靠性的影响因素非常多，因此对该系统的可靠性评价指标选择以及确定，它对评价的结果和精度都会产生很大的影响。指标的选择上，通常采取以下方法：①有效反映矿井通风系统总体的情况；②方便数据收集；③明确各评价指标的评价标准。根据这些条件要求，要根据人-机-环境工程理论，从通风系统的环境、通风系统的设备以及设施、人员和管理体制等方面可确定16个评价指标，即矿井有效供风率、通风系统、用风地点风量供需化、回风段阻力百分比、反风系统合格度、通风网络结构稳定性、最高气温井下作业地点、主扇运行效率、采掘面浮尘浓度超标率、局扇装备达标率、主扇能力备用系数、千米巷道通风设施数、通风设施质量合格度、安全管理设施、管理机构和管理制度这些指标。
3 通风系统可靠性评价指标体系的建立
对于评价煤矿通风系统可靠性的重点来说，就是要建立评价指标体系，重点目标也就是能更好地反映煤矿通风系统可靠性的特征，因此应选取典型的评价指标。在考虑各种因素的情况下，可以从几个方面对一些比较有代表性的评价指标进行分析。在综合考虑了各种因素之后，可以选取一些具备代表性的评价指标，如：①在通风网络结构上，包括网络复杂度X1、回风段阻力百分比X3和矿井等积孔X2。而井下风量受到网络复杂度的影响，稳定性、风量的可调性及稳定性等，都造成了通风网络复杂性。其越复杂，可调性也就越低。通风网络复杂度f和通风网络节点数m、角联分支数n0及普通分支数n间的关系可表示为：f=lg[m（n+n0）]，式中f值越小越好。一般回风段的阻力最好不大于35%，最大不超过45%，这样才是一个稳定阶段，且合理性测度越大越好；②在通风动力方面，包括主要通风机运行效率X4，主要通风机风压合理度X6及主要通风机有效度X5。我们可以对矿井通风系统可修性进行考虑，而对可靠性工程原理进行分析。因此，对通风机的有效度将其置入评价指标体系中，即可定义为：Af=，式中σ为故障率，μ为修复率。该指标对通风机的质量及时间特性进行分析，对通风机的可靠度也就有了一定的反应。实际中，控制风压，风压过高的会影响通风机的能量，既增大消耗、风量及漏风，会对瓦斯机具及煤炭自燃情况有影响，因此降低通风机的风压是非常重要的，就是要保证其合理性测试值尽可能大；③在通风设施方面，包括通风设施合格率X7，对其定义也就是通风线路和构筑物数量的数量比，要能在通风线路的质量以及布置方式下得到满足；④在通风环境方面，包括矿井通风能力比X8、矿井有效风量率X9、各作业点瓦斯最大体积分数X10、最高温度X11和采掘面瓦斯超限频次X12。对于矿井通风能力比来说，可将其定义为同一个时期内（如一年时间）矿井的生产能力以及核定矿井通风能力比，且核定通风能力的比值越小，比核定通风能力大10%以上的综合生产能力，对矿井风量的测试值就越高，也更合理；⑤在监测方面，包括矿井生产监测和矿井环境安全监测两部分内容，指标主要为监测利用率X13，也就是说矿井安全生产对传感器的数量设置和正常工作的传感器数量比例有一定的要求。
结束语
综上所述，通风系统的研究方法主要有以下几大类型：一是对当前最主要的问题进行研究，以便能更好地解决通风问题；二是对多因素进行分析，就是对当前通风系统的运行状态以及评价方面的问题分析研究，以优选最佳方案；三是全面动态的研究整体问题，并将矿井通风系统运行和规律更好地展现出来。这三方面的分析研究，能起到相辅相成的作用，可以对矿井通风系统的合理构建起到很好的技术及理论支撑。结合井下通风系统核心参数更精确的选择、实验室定量化的物理模拟等，即可定量化、可视化以及精细化的对矿井通风系统的发展趋势进行判定，进而可采取相应措施进行优化通风、保证安全，以及降本增效等目标的实现。
参考文献
[1] 杨俊生，杨雪风.矿井通风系统可靠性评价方法研究及软件实现[J].内蒙古煤炭经济，2016（3）：21，25.
[2] 邹炜.矿井通风技术及通风系统优化设计探讨[J].能源与节能，2014，8：33-34，39.
[3] 王燕杰，等.矿井通风系统方案优选[J].煤炭技术，2011，10：83-85.
[4] 汪崇鮮，等.矿井通风系统风量稳定性的影响因素[J].煤炭学报，2008，8：931-935.
[5] 杨运良，陈胤，程磊.对矿井通风的预警系统研究[J].中国矿业，2008，11：93-95.
[6] 吴立云，等.矿井通风系统评价的TOPSIS方法[J].煤炭学报，2007，4：407-410.
[关键词]矿井通风系统；影响因素分析；建立可靠性评价指标体系
中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0254-01
导言：对于影响煤矿通风系统的因素来说，它是一种不间断发生变化的不稳定系统，真正影响通风网络风量发生变化的因素也很多，比如矿井通风网络结构的变化、巷道的变形、通风构筑物的变形以及损坏、通风机的运行参数的变化等，它们都会对井下的安全生产产生很大的影响。因此，要评价通风系统的可靠性，不仅要对通风系统整体可靠的程度必须大概预算，而且还必须对能影响整体可靠性的因素进行分析，这对于系统的调节也是比较有利的。在此，提出一些主成分分析和灰色关联分析两种比较可靠煤矿通风系统评价方法，即利用PCA将评价指标集分散成不多的一些综合指标，从而构建GRA模型，进而可以得到矿井通风系统数值的可靠性量值。
1 对影响矿井通风系统的主要因素分析
1）针对不同条件进行分析。影响矿井通风系统的因素比较多，但在服务时期不同的特殊条件下，矿井通风系统的主要影响因素也不同。比如高瓦斯矿井的通风系统，最主要的任务就是要对有危险性的瓦斯要及时进行排除，以保证其矿井的安全性；在深层开采时，由于工作面的温度过高，对通风系统的要求也就要调整，主要是进行降温；对于正在尝试运行的通风系统而言，其稳定性最为重要等。显然，对比较单一的因素，就必须对生产实际问题能够进行解决之方可。
2）分析评价指标的选择。一般对通风系统瓦斯稀释作用的分析研究中，多数都是对矿井通风系统进行评价的数据进行重点分析研究，也就是通过对瓦斯检测得出的数据，提出“矿井稀释瓦斯能力合理度”和“采掘面稀释瓦斯能力合理度”作为评价指标。在此基础上也就有了矿井通风系统评价模型的合理性；再结合矿井通风系统实际评价中取得的效果。二者结合的方法，这对于矿井瓦斯超限问题就有了解决的办法，能为避免瓦斯超限导致的事故及灾害提供借鉴。这样的矿井评价系统，对于研究、保障通风系统的稳定性就有了目标，并对风量稳定性的判定也提供了一些定量条件；通过这样的评价分析，还能对矿井通风系统风量稳定性的提高找出途径。在实际的系统应用过程中，其通风稳定性也是关键。矿井通风系统稳定性直接影响整个井下生产，其中出现任何风量的变化，都会影响到井下生产并带来一定的损失。因此，研究矿井通风系统的稳定性也非常重要。
3）选择关键因素重点分析研究。矿井的特定条件一定的情况下，选择通风系统某一关键的影响因素进行分析研究很重要，即对矿井通风系统有现实意义的进行评价分析。这种方法适应性不好，但能解决现实性的问题。如此不仅能解决矿井通风问题，而且对大众化的推广也有一定借鉴意义；该方法必须由相关的研究人员具备丰富的现场经验，从中找出主要影响因素才行。否则，不但不能解决问题，反而还会使问题扩大化。
2 通风系统可靠性评价指标的确定
对于复杂的矿井通风系统而言，矿井系统可靠性的影响因素非常多，因此对该系统的可靠性评价指标选择以及确定，它对评价的结果和精度都会产生很大的影响。指标的选择上，通常采取以下方法：①有效反映矿井通风系统总体的情况；②方便数据收集；③明确各评价指标的评价标准。根据这些条件要求，要根据人-机-环境工程理论，从通风系统的环境、通风系统的设备以及设施、人员和管理体制等方面可确定16个评价指标，即矿井有效供风率、通风系统、用风地点风量供需化、回风段阻力百分比、反风系统合格度、通风网络结构稳定性、最高气温井下作业地点、主扇运行效率、采掘面浮尘浓度超标率、局扇装备达标率、主扇能力备用系数、千米巷道通风设施数、通风设施质量合格度、安全管理设施、管理机构和管理制度这些指标。
3 通风系统可靠性评价指标体系的建立
对于评价煤矿通风系统可靠性的重点来说，就是要建立评价指标体系，重点目标也就是能更好地反映煤矿通风系统可靠性的特征，因此应选取典型的评价指标。在考虑各种因素的情况下，可以从几个方面对一些比较有代表性的评价指标进行分析。在综合考虑了各种因素之后，可以选取一些具备代表性的评价指标，如：①在通风网络结构上，包括网络复杂度X1、回风段阻力百分比X3和矿井等积孔X2。而井下风量受到网络复杂度的影响，稳定性、风量的可调性及稳定性等，都造成了通风网络复杂性。其越复杂，可调性也就越低。通风网络复杂度f和通风网络节点数m、角联分支数n0及普通分支数n间的关系可表示为：f=lg[m（n+n0）]，式中f值越小越好。一般回风段的阻力最好不大于35%，最大不超过45%，这样才是一个稳定阶段，且合理性测度越大越好；②在通风动力方面，包括主要通风机运行效率X4，主要通风机风压合理度X6及主要通风机有效度X5。我们可以对矿井通风系统可修性进行考虑，而对可靠性工程原理进行分析。因此，对通风机的有效度将其置入评价指标体系中，即可定义为：Af=，式中σ为故障率，μ为修复率。该指标对通风机的质量及时间特性进行分析，对通风机的可靠度也就有了一定的反应。实际中，控制风压，风压过高的会影响通风机的能量，既增大消耗、风量及漏风，会对瓦斯机具及煤炭自燃情况有影响，因此降低通风机的风压是非常重要的，就是要保证其合理性测试值尽可能大；③在通风设施方面，包括通风设施合格率X7，对其定义也就是通风线路和构筑物数量的数量比，要能在通风线路的质量以及布置方式下得到满足；④在通风环境方面，包括矿井通风能力比X8、矿井有效风量率X9、各作业点瓦斯最大体积分数X10、最高温度X11和采掘面瓦斯超限频次X12。对于矿井通风能力比来说，可将其定义为同一个时期内（如一年时间）矿井的生产能力以及核定矿井通风能力比，且核定通风能力的比值越小，比核定通风能力大10%以上的综合生产能力，对矿井风量的测试值就越高，也更合理；⑤在监测方面，包括矿井生产监测和矿井环境安全监测两部分内容，指标主要为监测利用率X13，也就是说矿井安全生产对传感器的数量设置和正常工作的传感器数量比例有一定的要求。
结束语
综上所述，通风系统的研究方法主要有以下几大类型：一是对当前最主要的问题进行研究，以便能更好地解决通风问题；二是对多因素进行分析，就是对当前通风系统的运行状态以及评价方面的问题分析研究，以优选最佳方案；三是全面动态的研究整体问题，并将矿井通风系统运行和规律更好地展现出来。这三方面的分析研究，能起到相辅相成的作用，可以对矿井通风系统的合理构建起到很好的技术及理论支撑。结合井下通风系统核心参数更精确的选择、实验室定量化的物理模拟等，即可定量化、可视化以及精细化的对矿井通风系统的发展趋势进行判定，进而可采取相应措施进行优化通风、保证安全，以及降本增效等目标的实现。
参考文献
[1] 杨俊生，杨雪风.矿井通风系统可靠性评价方法研究及软件实现[J].内蒙古煤炭经济，2016（3）：21，25.
[2] 邹炜.矿井通风技术及通风系统优化设计探讨[J].能源与节能，2014，8：33-34，39.
[3] 王燕杰，等.矿井通风系统方案优选[J].煤炭技术，2011，10：83-85.
[4] 汪崇鮮，等.矿井通风系统风量稳定性的影响因素[J].煤炭学报，2008，8：931-935.
[5] 杨运良，陈胤，程磊.对矿井通风的预警系统研究[J].中国矿业，2008，11：93-95.
[6] 吴立云，等.矿井通风系统评价的TOPSIS方法[J].煤炭学报，2007，4：407-410.