煤矿瓦斯爆炸事故模拟系统

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　　【摘要】：煤矿瓦斯爆炸事故是矿山伤亡最为严重的事故，因此必须准确、有效地对瓦斯事故危险性进行评价与预测，提高矿山企业生产的安全性。本文在对矿山安全生产现状的局限性分析的基础上，对瓦斯爆炸事故因素进行了研究，以相对权重的方法，给出了各因素的相对权重值，同时给出了企业安全生产的安全度计算公式，并在此基础上利用VB和ACCESS数据库知识将分析过程程序化，结果可视化。

　　【关键词】：煤矿瓦斯爆炸事故危险因素安全系数

　　一、引言

　　煤炭是我国的主要能源，是国民经济发展和人民生活提高的基础产业。在一次能源生产和消费结构中，煤炭始终占三分之二以上。未来十几年是我国经济高速发展，能源需求、煤炭需求大量增加的时期。瓦斯事故被称为煤矿“第一杀手”，始终是煤矿安全生产的大敌，因而很有必要对瓦斯危险源进行全面的辨识、评价及预警。

　　目前矿山瓦斯监测模拟系统发展十分迅速，但在实际工程中的现状不容乐观。如有的瓦斯监测模拟系统在实际应用中不够理想，有的难以实地应用。为了克服这一现状，笔者使用VB程序设计语言和数据库技术开发煤矿瓦斯爆炸事故模拟系统，实现对煤矿瓦斯爆炸事故危险源的辨识，完成对采集数据的分析决策、应急响应等功能，从而为煤矿的安全生产提供必要的决策信息和技术支持。

　　二、煤矿瓦斯爆炸事故分析

　　影响煤矿瓦斯爆炸安全性的因素众多，各因素关系不明确且随机性强，各因素动态变化数据受干扰性大，因素的可测度差，导致企业对潜藏的危险因素了解不清楚，相应的监管力度不够。

　　煤矿是一个复杂的生产系统，必须有人的参与。由于组织管理不严，人的不规范行为往往会导致如下问题:不严格执行《煤矿安全规程》中关于预防瓦斯的规定，致使发生瓦斯积聚；未定期检查、维修保养设备、生产过程中出现了不可避免的机械故障，导致事故发生；在处理诸如排放瓦斯等危险现象的过程中，违章指挥和违章操作；在处理瓦斯爆炸事故过程中，未能冷静理智地处理，致使瓦斯爆炸事故的伤亡人数增加，事故波及范围扩大；处理其他事故中，忽视瓦斯因素，诱发瓦斯爆炸事故等等。

　　由于各种隐含的瓦斯爆炸致因因素众多，这就给各煤矿企业对瓦斯事故预防带来很大的困难，不可避免的出现了许多管理上的漏洞、操作上的失误。管理工作的不全面，工作人的大意，综合起来往往导致事故的发生。

　　从客观上分析，瓦斯爆炸需要同时具备三个物理条件:一、存在瓦斯源，瓦斯源的浓度在5%～16%；二、存在引爆的火源；三、有足够的氧气参与爆炸反应，一般是空气中氧气浓度在12%以上。只有同时具备了上述条件才能导致瓦斯爆炸事故。由于井下空气中有足够的氧气，因此预防、控制瓦斯爆炸事故，应从认识掌握瓦斯积聚超限和引爆火源产生的原因着手。煤矿瓦斯爆炸事故模拟系统是运用事故树的方法一步步研究事故各个致因因素，并综合分析、运用科学的算法对各个因素进行合理的运算得出评价结果。该系统克服了传统评价中的片面性，可以全面评价系统的安全状况和多因素共同作用下的安全状态。为解决安全评价中的不确定性、动态模糊性和动态复杂性、指标多、数据多的问题开辟了一条崭新的道路。

　　煤矿瓦斯爆炸事故模拟系统分析事故致因因素，从人的因素、机械设计因素、环境的因素等几个大方面进行了比较详尽的分析。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）人的文化素质等四个方面。而人的心理因素又主要体现在：1、处理突发事件等应变能力2、受外界因素影响的程度两方面。依此分析，最终概括出造成煤矿井下瓦斯爆炸的最可能致因因素有28种，完成了危险因素的辨识，便于瓦斯爆炸事故的预防。

　　三、瓦斯爆炸事故模拟系统

　　1.煤矿瓦斯事故模拟系统流程

　　瓦斯爆炸事故模拟系统主要研究影响瓦斯爆炸事故的致因因素，包括了人的因素、设备的原因、环境的因素等几个方面。并通过对这些致因因素的控制以达到预防瓦斯爆炸事故发生的目的。根据事故树、层次分析等方法研究确定事故致因因素及其相对应因素的权重值。利用人工采集的方法分析相应的各个因素的情况，并把这些采集的因素情况输入系统。通过系统科学运算对矿井安全实况进行分析评价，实时监督整顿，并把每次的分析结果存入到数据库中，以作为以后的参考和研究的实例。本系统的使用流程图如下，本系统通过实际因素的采集算出采煤系统发生瓦斯爆炸事故的安全系数值并得出响应的安全等级，同时还可以查看到以往的影响矿井瓦斯爆炸事故致因因素的实际数据，并可由此分析矿井安全值变化趋势，及早做好预防措施。

 

　　2.安全系数的计算方法

　　为了防止煤矿瓦斯爆炸，就必须要求系统能够对煤矿的实际情况分析正确合理。为了真正做到对瓦斯爆炸的监测和预防，正确算出监测的煤矿瓦斯爆炸安全系数是相当重要的。本系统安全系数采用加权平均法计算，公式如下：

 

　　kj-每个大方面的因素权重值

　　kji-每个大方面因素对应的因素的权重值

　　fi-瓦斯爆炸事故致因采集值

　　该公式考虑到了不同的瓦斯爆炸事故致因因素对整个事故影响程度不同，运用权重值的大小反应因素的重要性，并通过加权的方法算出全部因素对整个事故的影响度。

　　四、模拟系统实验的过程

　　1.登陆界面

　　输入用户名和密码即可进入系统界面，在该界面里面用户可以查看以往任何时候的记录。

　　点击窗口左上方记录切换按钮并对应日期即可查，可以让工作人员通过对比近期的记录分析瓦斯安全状况。

　　2.编辑

　　首先进行人工采集，以满分为1分对各种因素的实际情况进行打分的方式考核。如"人对处理突发事件等的应变能力"，该系统以0.1-0.4，0.4-0.7，0.7-1三个区间的分值将这一因素分为差、一般、优三个等级。通过工作人员实地的考察打分，根据分值落在对应的区间记录相应的等级，工作人员需对各个因素进行详细的调查询问以使其结果更接近真实。然后新建一个记录，根据要求填好日期，把人工采集的煤矿瓦斯爆炸事故致因因素的实际记录情况进行整理，根据相应的情况选择相应的选项，系统自动为采集到的数据进行系统的分析。

　　完成对应因素情况的填写，点击计算可以查看到这个矿井发生瓦斯爆炸的安全系数，并结合这一结果给出相应的安全状况等级。工作人员应根据响应结果的紧急程度及填写因素中不合格的情况制定相应的对策以期尽早排除危险。完成后点击工具栏最左边的保存按钮保存本次数据，用于以后的查询，对比。

　　煤矿瓦斯爆炸事故模拟系统用事故树的方法确定出瓦斯爆炸事故的各个致因因素，运用层次分析法（AHP），确定了矿井瓦斯安全各主要影响因素的权重，对影响矿井瓦斯安全的主要因素进行科学运算，得到了比较客观的评价结果，为矿井瓦斯安全评价提供了更准确的依据。

　　五、结论

　　煤矿瓦斯爆炸事故模拟系统概括了28种煤矿井下瓦斯爆炸的最可能致因因素，并根据对大量瓦斯爆炸事故因素的分析，运用

　　科学合理的算法，制作了煤矿瓦斯爆炸事故模拟系统的模型。基本实现了对煤矿瓦斯爆炸事故致因因素的辨识，完成对采集数据的分析决策、统计分析，应急响应对策措施等功能，从而为煤矿的安全生产提供必要的决策信息支持和技术支持。

　　由于该系统牵扯因素众多，且各煤矿矿山的实际情况有差别，因而该系统还需要进一步完善。如能在完善煤矿瓦斯爆炸风险预警指标体系、确定关键指标的值域及预警等级、影响采煤工作面瓦斯涌出量的因素这些方面进行更深、更细致的研究，煤矿安全管理水平必将会走上一个新台阶。这势必对减少煤矿灾害，保障煤矿安全生产有着重大作用，这也是作者所希望的结果。

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