安全性評價方法研究
我國是世界上少數以煤為主要能源的國家之一，在能源的消費結構中煤炭始終佔70％以上，據專家估計這一消費結構在未來的20～30年內不會改變。近幾年隨著我國經濟的持續增長，對煤炭能源的需求也越來越大，需求缺口也越來越大，超強度開採成為各煤礦企業增加產量的主要途徑，從而造成了煤礦事故的不斷發生，給國家和人民生命財產造成了巨大損失，僅2023年1年內，全國煤礦發生事故3639起，死亡6027人[1]。煤礦安全事故的頻發引起了國家**的高度重視，安全問題已經超過效益成為煤礦生產中的首要關注物件。
在煤礦頂板、瓦斯、水、火、煤塵等5大災害中，工作面頂板事故又佔絕大部分，而回採工作面頂板事故的發生是煤炭賦存的自然條件、開採的機械化水平以及管理水平等多種因素共同作用的結果。以往的研究主要以某一因素為主建立單因素的模型進行預警**[2-4]，在準確性與預**面未能起到其應有的作用。因此有效地控制回採工作面安全事故的發生，必須首先對影響回採工作面安全生產的因素進行分析、歸納與總結，並據此構建合適的礦井回採工作面安全水平評價指標體系，進而建立綜合評價模型與評價方法來對回採工作面的安全水平進行綜合評價，並據此採取相應的措施，來消除或減少回採工作面生產中的安全隱患，避免重大或特大煤礦事故的發生，以保證安全生產，提高煤炭企業的經濟效益。
1礦井回採工作面安全水平評價指標體系
影響回採工作面安全生產的因素是多方面的[5]，可以從巨集觀上將其分為3類：①反映礦山壓力大小與集中程度的因素，如直接頂和老頂的穩定性、採高、開採深度、煤礦傾角等。②體現支架性質與作用能力的因素，如初撐力、支架直線誤差、支架中心誤差及端麵距等。
③使二者協調一致並達到最佳工作狀態的管理水平因素，目前衡量回採工作面管理水平的主要指標有日進度、裝置完好率、工作面效率等。這3個方面無論是哪一方面出現了問題都將對回採工作面安全生產造成威脅。因此礦井回採工作面安全水平評價指標體系的構建應從這3個方面進行設計，共分3層，即目標層、準則層和指標層，共設計了12項評價指標。
如圖1所示。
2礦井回採工作面安全水平級別的劃分
根據我國煤礦安全生產的現狀及工作面日常管理的要求，將礦井回採工作面的安全水平劃分為4個等級：ⅰ級安全性好；ⅱ級安全性一般；ⅲ級安全性差；ⅳ級安全性極差。各等級的定性和定量的描述如下：
ⅰ級安全性良好。工作面支架初撐力達到規定標準，工作面管理質量做到「三直、一平、一淨、二暢通」；巷道變形小，未出現擠、壓、臌等現象，工作面無片幫、冒頂，支架壓力不大，下縮量小，巷道支架未出現壓折；工作面日推進距離、人員工效、裝置完好率等技術質量指標均達到作業規程規定的標準。
ⅱ級安全性一般。工作面支架初撐力達到規定標準，工作面管理質量做到「三直、一平、一淨、二暢通」；巷道變形較小，未出現擠、壓、臌等現象，工作面基本無片幫、冒頂，支架壓力不大，下縮量較小，巷道支架未出現壓折；工作面日推進距離、人員工效、裝置完好率等技術質量指標均達到規程規定的標準。
ⅲ級安全性差。工作面支架初撐力達到規定標準，工作面管理質量做到「三直、一平、一淨、二暢通」；巷道變形較小，未出現擠、壓、臌等現象，工作面有片幫但無冒頂，支架壓力較大，下縮量較大，巷道支架未出現壓折；工作面日推進距離、人員工效、裝置完好率等技術質量指標均達到規程規定的標準。
ⅳ級安全性極差。工作面支架初撐力大部分達不到規定標準，工作面管理質量未做到「三直、一平、一淨、二暢通」；巷道變形較大，出現擠、壓、臌等現象，工作面有片幫與冒頂的可能，支架壓力大，下縮量大，巷道支架出現壓折現象；工作面日推進距離、人員工效、裝置完好率等技術質量指標均未達到規程規定的標準。
3礦井回採工作面安全水平的物元評價方法
評價標準如表1所示。
4應用例項
以棗莊礦業集團新源井12101回採工作面為例，利用該模型進行綜合評價，從以上評價指標可以看出，一些評價指標是自然條件所決定的，如回採工作面直接頂的穩定性、老頂的穩定性、採高、採深等；一些評價指標是由人所決定的，如裝置完好率、回採工作面的工效、支架中心誤差等。對由人所決定的指標在回採過程中每一迴圈是不同的，因而取作業規程中所規定的資料作為依據而進行評價，這從另乙個方面可以來檢驗作業規程所作的規定的合理性。新源井12101回採工作面安全水平評價指標的具體資料如表2所示。
各個指標的四級指標標準值的評價標準，見表3。
4．1資料歸一化處理
由於各評價指標的量化值所在的區間不完全相同，有的評價指標是數值越小，安全水平越高，而有的則相反。故需對各評價指標和評價標準進行歸一化處理，歸一化處理後的綜合評價指標的分級值見表4。相應地，評價因素的指標數值也需要歸一化處理，其結果見表5。
4．2礦井回採工作面安全水平綜合評價的物元模型
確定經典矩陣、節域矩陣以及待評價工作面的物元矩陣為：
利用式(7)計算權係數值，計算結果見。
利用式(8)計算得到：k1(po)=-0．037；k2(po)=0．029；k3（po)=-0．015；k4po)=-0．257。因為 k2(po)=max kj(po)，j∈，所以，新源井12101工作面的安全水平屬於第ⅱ級，即該工作面的安全水平一般。
5結語從礦井回採工作面安全水平綜合評價結果中看出，一些由自然條件所決定的評價指標，如回採工作面直接頂的穩定性、老頂的穩定性、採高、採深等，對回採工作面的安全有很大的影響，必須對此類因素進行深入的分析、歸納與總結，找出其內在的規律性，以指導回採工作安全生產；對那些由人所決定的評價指標，如裝置完好率，回採工作面的工效等，要嚴格按照煤礦生產作業規程的各項規定來操作，提高回採工作面的管理水平，確保安全生產，消除或減少重大或特大煤礦事故的發生，以達到高產高效的目的。
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