陳 述,郁鐘銘,李春良,董智斌

(1．貴州大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院, 貴州 貴陽(yáng) 550025;2．貴州師范學(xué)院, 貴州 貴陽(yáng) 550018)

0 引 言

地下開(kāi)采為我國(guó)煤礦主要的開(kāi)采形式,由于工作面空間有限,機(jī)械設(shè)備、噪聲等不安全因素從而導(dǎo)致眾多事故。煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)具有相當(dāng)高的復(fù)雜性,在開(kāi)采、掘進(jìn)過(guò)程中危險(xiǎn)事故頻發(fā),不僅嚴(yán)重制約其生產(chǎn)力,更是給井下的工人生命和生產(chǎn)設(shè)備帶來(lái)威脅。為了能科學(xué)有效地控制相關(guān)危險(xiǎn)事故的發(fā)生,必須對(duì)相關(guān)事故做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作。為了讓煤炭行業(yè)健康發(fā)展,對(duì)煤礦進(jìn)行相應(yīng)的安全評(píng)價(jià),已成為其研究的熱點(diǎn)問(wèn)題,也是保證煤礦安全生產(chǎn)的相關(guān)條件。

頂板事故在采煤過(guò)程中多發(fā),且發(fā)生事故的頻率最高,是煤礦安全生產(chǎn)過(guò)程中最重要的危險(xiǎn)隱患之一,需要在煤礦生產(chǎn)前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,并在掘進(jìn)工程中對(duì)其頂板進(jìn)行及時(shí)的支護(hù)。

1 頂板事故風(fēng)險(xiǎn)影響因素分析

頂板事故可分成局部冒頂與壓垮型大面積冒頂兩大類,其中局部冒頂則多發(fā)生在掘進(jìn)工作面的相關(guān)生產(chǎn)過(guò)程中。其影響因素主要為:

(1)巷道圍巖。巷道圍巖的構(gòu)成及其力學(xué)性質(zhì)直接對(duì)維護(hù)巷道空間起著決定性作用[1]。巷道斷面形式與尺寸選擇的重要依據(jù)便是圍巖支護(hù)條件,對(duì)頂板的影響具有重要意義。

(2)控頂距。掘進(jìn)工作面頂板壓力與其下沉量的變化受到其控頂距大小的重要影響,控頂距越小其頂板的穩(wěn)定性就會(huì)越高,此時(shí)就越利于巷道的臨時(shí)支護(hù)。

(3)臨時(shí)支護(hù)。在工作面沒(méi)有永久支護(hù)前這一階段是掘進(jìn)工作面局部冒頂多發(fā)的階段。臨時(shí)支護(hù)是其工作面在掘進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行永久支護(hù)前所必須采取的一種支護(hù)方式。

(4)空頂暴露時(shí)間。掘進(jìn)工作面在頂板暴露后有一段下沉?xí)r間,且時(shí)間越長(zhǎng)頂板下沉量越大。若想要減小工作面頂板的下沉量,就必須及時(shí)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的支護(hù)。

(5)爆破對(duì)圍巖的破壞。在掘進(jìn)面爆破作業(yè)的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致其圍巖的破壞,且對(duì)其影響較大,并會(huì)增加支護(hù)難度和冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn),為了減少爆破過(guò)程對(duì)圍巖產(chǎn)生的破壞,使用光面爆破和合理的爆破參數(shù)對(duì)圍巖的穩(wěn)定有著相當(dāng)重要的意義。

(6)地質(zhì)因素。巷道穿越斷層掘進(jìn)過(guò)程中圍巖條件易發(fā)生異常改變,會(huì)導(dǎo)致增加巷道支護(hù)的難度,并且十分容易發(fā)生冒頂災(zāi)害,若此時(shí)調(diào)整支護(hù)方式不及時(shí),則易產(chǎn)生相關(guān)的安全事故。

(7)管理因素。頂板支護(hù)的相關(guān)管理人員對(duì)工作的管理不到位,投入的相關(guān)人力、物力不足,相關(guān)的管理制度在工作過(guò)程中未落實(shí)到位,對(duì)工人的相關(guān)培訓(xùn)不足等也有較大影響。

2 頂板事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

基于三類危險(xiǎn)源理論,并結(jié)合貴州省某礦,對(duì)頂板事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析并進(jìn)行分類,深層解析事故的特征和誘發(fā)因素,應(yīng)用區(qū)間層次分析法(IAHP)[2]進(jìn)行分析,構(gòu)建的頂板事故危險(xiǎn)源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[3]如圖1所示。

3 安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

圖1 頂板事故危險(xiǎn)源安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)

在確立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí),按照相應(yīng)的層次結(jié)構(gòu),運(yùn)用三類危險(xiǎn)源的劃分方法把掘進(jìn)工作面頂板事故分成3個(gè)子集。將各類事故的危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)看作其目標(biāo)層,把三類危險(xiǎn)源作為其準(zhǔn)則層,各指標(biāo)作為其指標(biāo)層,構(gòu)造判斷矩陣[4-7]。

本文選取貴州省久益礦業(yè)股份有限公司的保興煤礦現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)工作面的頂板作為評(píng)價(jià)對(duì)象,并通過(guò)發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的收集,對(duì)U層對(duì)Ui層各個(gè)元素兩兩進(jìn)行比較[4],得出U→Ui判斷矩陣見(jiàn)表1。

表1 三類危險(xiǎn)源指標(biāo)權(quán)值

其權(quán)重:W0＝ (0．5906,0．2764,0．1330)

3．1 頂板事故危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)值的確定

第一類危險(xiǎn)源指標(biāo)權(quán)值的確定,求解結(jié)果如表2所示。

第二類危險(xiǎn)源指標(biāo)權(quán)值的確定,求解結(jié)果如表3所示。

第三類危險(xiǎn)源指標(biāo)權(quán)值的確定,求解結(jié)果如表4所示。

表2 第一類危險(xiǎn)源指標(biāo)權(quán)值

表3 第二類危險(xiǎn)源指標(biāo)權(quán)值

表4 第三類危險(xiǎn)源指標(biāo)權(quán)值

指標(biāo)層相對(duì)于準(zhǔn)則層的重要性:

其不確定性為:

把總目標(biāo)中心區(qū)間形式的區(qū)間權(quán)重向量W~0與其各準(zhǔn)則層下的區(qū)間權(quán)重向量W~i進(jìn)行相應(yīng)的歸一化處理,計(jì)算出其最底層各因素相對(duì)于最上總層目標(biāo)的權(quán)重Wi。

3．2 頂板事故危險(xiǎn)源的評(píng)價(jià)

選取6位專家對(duì)頂板事故危險(xiǎn)源打分,構(gòu)成的評(píng)分矩陣D1:

參考文獻(xiàn)[4]~文獻(xiàn)[7],可以得到灰色評(píng)價(jià)矩陣如下:

對(duì)指標(biāo)層各指標(biāo)做綜合評(píng)價(jià)得到:

頂板事故風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果:

依據(jù)劃分風(fēng)險(xiǎn)的5個(gè)等級(jí),每個(gè)等級(jí)賦值分別為1,2,3,4,5,則灰類等級(jí)值化向量:C＝(1 2 3 4 5),從而得到頂板事故風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)值Z:

由此得到基于灰色聚類-IAHP綜合風(fēng)險(xiǎn)模型的頂板事故風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)價(jià)值為3．4021,處于一般風(fēng)險(xiǎn)和較高風(fēng)險(xiǎn)之間并傾向于一般風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié) 論

本文結(jié)合區(qū)間層次分析法與灰色聚類分析法,提出了灰色聚類-IAHP風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法,該方法應(yīng)用區(qū)間層次分析法評(píng)定指標(biāo)權(quán)重,通過(guò)相應(yīng)的實(shí)例分析表明,該評(píng)價(jià)模型具有良好的科學(xué)性與實(shí)用性?？梢杂行Х治龀鍪鹿曙L(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀,從而為煤礦工作面頂板事故的預(yù)防工作提供了參考依據(jù)。