發(fā)布時(shí)間：2018-05-01 22:42

  本文選題：采掘工作面 + 作業(yè)環(huán)境　； 參考：《安徽理工大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：煤礦開(kāi)采活動(dòng)中會(huì)因各種作業(yè)而衍生大量產(chǎn)物,例如瓦斯、煤塵、輻射、熱、爆炸、火、水、噪音等,對(duì)作業(yè)人員的職業(yè)健康帶來(lái)危害的同時(shí),往往也會(huì)引起事故危險(xiǎn)(爆炸、突出、火災(zāi)、輻射),給煤礦工人生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大威脅。與世界發(fā)達(dá)產(chǎn)煤國(guó)家相比,我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)一直存在較大差距,這除了與開(kāi)采條件復(fù)雜、生產(chǎn)技術(shù)落后有關(guān)外,總體管理水平不高也是主要原因之一。研究更為科學(xué)的煤礦工作面環(huán)境評(píng)價(jià)方法,進(jìn)而提升工作面作業(yè)環(huán)境管理水平,對(duì)于保障煤礦的安全高效生產(chǎn)至關(guān)重要。本文首先針對(duì)目前工作面環(huán)境評(píng)價(jià)多針對(duì)單一因素,對(duì)環(huán)境各要素間的相互關(guān)聯(lián)性和對(duì)工作面環(huán)境影響的綜合性缺乏考慮,評(píng)價(jià)手段過(guò)于依賴于專家打分等存在的問(wèn)題。從職業(yè)健康視角對(duì)煤礦工作面環(huán)境評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究。在對(duì)現(xiàn)有煤礦采掘工作面環(huán)境評(píng)價(jià)方法進(jìn)行充分調(diào)研分析基礎(chǔ)上,提出了隨機(jī)模擬評(píng)價(jià)理論與模式,考慮指標(biāo)的隨機(jī)變化特征,在貧權(quán)重和缺乏專家打分信息的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)采掘工作面環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)與分級(jí)。此外,針對(duì)部分指標(biāo)具有多維性,存在二級(jí)指標(biāo)的問(wèn)題,對(duì)基于投影尋蹤法評(píng)價(jià)工作面熱環(huán)境、粉塵、照明、氣體環(huán)境的方法進(jìn)行了研究。然后,從事故安全視角,以煤與瓦斯突出為研究對(duì)象,在收集、整理與分析煤與瓦斯突出事故的典型案例,以及對(duì)煤與瓦斯突出機(jī)理,孕育及演化特征進(jìn)行深入研究分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了綜合考慮瓦斯地質(zhì)、開(kāi)采工藝、生產(chǎn)過(guò)程等因素的預(yù)警指標(biāo)體系,開(kāi)發(fā)了煤與瓦斯突出危險(xiǎn)評(píng)價(jià)與預(yù)警信息系統(tǒng)。并對(duì)突出危險(xiǎn)預(yù)警信息管理、應(yīng)急處置策略和應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本論文得到了以下成果和結(jié)論：1.煤礦開(kāi)采過(guò)程環(huán)境復(fù)雜且相對(duì)封閉,影響因素包括瓦斯、粉塵、有害氣體、熱環(huán)境、爆炸、火、水、噪音、照明等,本文以對(duì)工作面作業(yè)人員心理和生理起重要影響作用為選取原則,在對(duì)煤礦開(kāi)采過(guò)程環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,考慮二級(jí)指標(biāo),建立了包括有害氣體、煤塵、熱環(huán)境、噪聲、照明和作業(yè)條件等的綜合指標(biāo)體系,并統(tǒng)一采用5級(jí)標(biāo)準(zhǔn),按照Ⅰ(優(yōu))、Ⅱ(良)、Ⅲ(中)、Ⅳ(合格)和V(不合格)分級(jí)。2.部分環(huán)境指標(biāo)如粉塵、噪聲和濕度等具有隨機(jī)變化特征,取固定位置或單次測(cè)定值給指標(biāo)賦值不盡合理。針對(duì)此提出首先確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值范圍和分布狀態(tài),并基于分布狀態(tài)在相應(yīng)的值域內(nèi)隨機(jī)取樣的解決思路,使指標(biāo)賦值更貼近實(shí)際。并基于隨機(jī)模擬評(píng)價(jià)理論,結(jié)合MonteCarlo隨機(jī)模擬和反轉(zhuǎn)排序算法,建立了煤礦采掘工作面作業(yè)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)模型。評(píng)價(jià)過(guò)程考慮了指標(biāo)的隨機(jī)波動(dòng)特征,在指標(biāo)取值范圍內(nèi)采取均勻分布或正態(tài)分布模型隨機(jī)取值,利用隨機(jī)模擬仿真的方法,多次充分求解,在眾多可能性排序中得到最大可能性排序結(jié)論,可避免一次排序就得到最終結(jié)論,導(dǎo)致求解結(jié)論不客觀的問(wèn)題。3.現(xiàn)有采掘工作面作業(yè)環(huán)境評(píng)價(jià)方法如模糊綜合評(píng)判、灰色關(guān)聯(lián)法等,均屬于CDA法(證實(shí)性數(shù)據(jù)分析思維法),缺點(diǎn)是要求數(shù)據(jù)具有明確的結(jié)構(gòu)或特征,而當(dāng)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與假設(shè)不符時(shí),評(píng)價(jià)精度將難以保證。此外,采煤工作面部分作業(yè)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)如光照、有害氣體等包含二級(jí)指標(biāo),按照一級(jí)指標(biāo)處理將可能影響指標(biāo)系統(tǒng)性和客觀性。針對(duì)此提出基于遺傳投影尋蹤法的作業(yè)環(huán)境評(píng)價(jià)模型,并進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證,評(píng)價(jià)結(jié)論與實(shí)際相符,且因指標(biāo)保持了原有的層級(jí)結(jié)構(gòu),可為管理者提供更為精細(xì)化的決策支持。4.建立了以實(shí)時(shí)指標(biāo)、動(dòng)態(tài)指標(biāo)、預(yù)測(cè)指標(biāo)和基礎(chǔ)信息相結(jié)合的,煤與瓦斯突出危險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,其中,實(shí)時(shí)指標(biāo)體系反映了瓦斯涌出異常的本質(zhì)和現(xiàn)象,具體包括波動(dòng)率、頻率、濃度瞬時(shí)增幅和均值線指標(biāo)；動(dòng)態(tài)指標(biāo)反映了瓦斯壓力和地應(yīng)力異常,包括打鉆異常、地應(yīng)力顯現(xiàn)、集中應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造、生產(chǎn)工藝和煤層特性等；預(yù)測(cè)指標(biāo)和煤層基礎(chǔ)信息反映煤層和瓦斯地質(zhì)異常,具體有鉆屑量和鉆孔瓦斯涌出初速度等。三類指標(biāo)體系全面反映了煤與瓦斯突出機(jī)理、在早期孕育階段的演化過(guò)程中的動(dòng)態(tài),相互結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)。
[Abstract]:In coal mining activities, a large number of products will be derived from various operations, such as gas, coal dust, radiation, heat, explosion, fire, water, noise and so on. It will bring harm to the occupational health of the workers, and often cause the danger of accidents (explosion, outburst, fire, radiation), and bring great threat to the life and property of coal miners. There has been a large gap in the situation of coal mine safety production in China, which is one of the main reasons in addition to complicated mining conditions, backward production technology and low overall management level. It is very important to produce fully efficient production. Firstly, in this paper, the environmental evaluation of the present working face is mainly focused on the single factor, and it lacks consideration of the interrelation between the various environmental factors and the comprehensive effects on the working face environment. The evaluation means are too dependent on the problems of expert scoring. On the basis of full investigation and analysis of the existing coal mining face environmental evaluation methods, the stochastic simulation evaluation theory and model are put forward, the random variation characteristics of the indexes are considered, and the comprehensive evaluation and classification of the mining working face environment are realized under the conditions of poor weight and lack of expert scoring information. The index has a multi-dimensional and two level index, and the method of evaluating the thermal environment, dust, lighting and gas environment based on the projection pursuit method is studied. Then, the typical cases of coal and gas outburst are collected, collated and analyzed from the perspective of accident safety and the coal and gas outburst, and the coal and the coal and the coal and gas outburst. On the basis of deep research and Analysis on the mechanism, inoculation and evolution of gas outburst, an early warning index system which considers gas geology, mining technology, production process and other factors is constructed, and the coal and gas outburst risk assessment and early warning information system is developed, and the emergency warning information management, emergency disposal strategy and emergency response are also developed. The following results and conclusions are obtained in this paper: 1. the coal mining process is complicated and relatively closed, the influencing factors include gas, dust, harmful gas, thermal environment, explosion, fire, water, noise, lighting and so on. On the basis of systematic analysis of the coal mining process environment, the comprehensive index system including harmful gas, coal dust, thermal environment, noise, lighting and operating conditions is established on the basis of two grade indexes, and the 5 level standard is adopted to classify the environmental indicators such as dust and noise according to the grade I (excellent), II (good) (good), III (middle), IV (qualified) and V (unqualified). There are random changes in sound and humidity, and the value of fixed position or single measurement is not reasonable. First, the value range and distribution state of the evaluation index are determined. Based on the solution idea of random sampling in the corresponding range, the value of the index is closer to the reality and based on the random simulation evaluation. In theory, combined with MonteCarlo random simulation and inversion sorting algorithm, a comprehensive evaluation model of coal mining working face environment is established. The evaluation process takes into account the characteristics of the random fluctuation of the index, and takes a uniform distribution or the normal distribution model randomly in the range of the index value. The greatest possibility sort conclusion is obtained in many possibilities sorting, and the final conclusion can be avoided. The problem of solving the conclusion is not objective..3. existing mining working face evaluation methods, such as fuzzy comprehensive evaluation and grey relational method, are all belong to the CDA method (evidence analysis method of data analysis), and the shortcoming is that the data is required. There is a clear structure or characteristic, but when the evaluation data structure is not consistent with the hypothesis, the evaluation precision will be difficult to guarantee. In addition, the evaluation index of the working face of the coal mining face, such as illumination, harmful gas, and so on, contains two levels of index, and it may affect the index system and objectivity according to the first grade index. The operational environment evaluation model of the tracer method has been verified with the application verification. The evaluation conclusion is consistent with the reality, and the original hierarchical structure is maintained because of the index. It can provide more refined decision support for the manager.4., which combines the real-time index, dynamic index, prediction index and basic information, and the comprehensive evaluation of coal and gas outburst risk. In the index system, the real time index system reflects the essence and phenomenon of the abnormal gas emission, including the fluctuation rate, frequency, concentration instantaneous increase and mean line index, and the dynamic index reflects the gas pressure and the anomaly of ground stress, including the drilling anomaly, the stress appearance, the concentrated stress, the geological structure, the production process and the coal seam characteristics, etc. The prediction index and the coal seam basic information reflect the coal seam and gas geological anomaly, including the amount of drilling chip and the initial velocity of the gas emission from the borehole. The three kind of index system comprehensively reflects the coal and gas outburst mechanism. In the evolution process of the early inoculation stage, the system realizes the accuracy and real-time evaluation of the coal and gas outburst risk.

【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD713

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本文編號(hào)：1831317