深部煤矿井下机电事故风险指标等级评价及防控_欧安平.pdf

深部煤矿井下机电事故风险指标等级评价及防控欧安平(贵州文家坝矿业有限公司，贵州毕节551700)摘要:深部开采，煤矿井下机械化程度不断提高，煤矿机电安全在煤矿安全生产中占比越来越大。因此，有必要对深部煤矿井下机电事故风险指标进行等级评价。结合深部开采的特点，增加了另一指标外部环境条件，通过 SPSSPO 软件计算各影响因素权重的特征向量，得出各影响因素的重要性排序，在控制井下机电事故风险时，侧重点不同。设备原因、管理水平、安全制度、从业人员能力与安全意识属于可控风险，可从引入科学技术、确保煤矿机电设备安全、转变管理理念、完善设备安全制度、强化员工培训进行防控。关键词:深部开采;机电事故;风险指标;等级评价中图分类号:F4063;TD771文献标识码:B文章编号:10080155(2023)02009103浅部煤炭资源日益枯竭，国内大部分矿井已经进入到深部开采阶段，而井下机电事故是制约深部煤矿生产、发展的一个重要因素1。深部煤矿机电事故大致可分为机械事故、电气事故2，都极易导致系统的严重故障。井下出现任何一类事故，都会导致煤矿断电，断电意味着井下通风机、采煤机、刮板运输机、排水系统等都会停止运行，井下所有工作都无法正常进行。如果断电时间过长，还会引起瓦斯浓度过高，进而发生瓦斯爆炸，危害井下安全生产。同时，氧气浓度变低，其他有毒有害气体无法从井下及时排出，会危害井下工作人员生命安全。提前预防井下机电事故，对提高煤炭生产经济效益、保障井下生命安全，都起到至关重要的作用。因此，有必要对深部煤矿井下机电事故风险指标进行等级评价。1 矿井概况以安徽省两淮矿区某深部矿井为例，该矿井埋深800m，主采煤层煤厚 6m，煤层平均倾角 1217，属于煤与瓦斯突出煤层。地表为平原，表土层较厚，水文地质条件一般，无流砂层。矿井采用后退式开采，采煤工艺为综合机械化，开采技术、设备较为先进。现采用AHP 评价方法对矿井机电事故风险指标进行等级评价。2 深部煤矿井下机电事故特征分析一般情况下，深部煤矿井下机电设备出现故障时具有随机性、突发性、关联性3。21 随机性井下机电设备故障随机发生在绞车房、水泵房、煤仓、压气机房、变电所、采煤面及掘进头，并不是单一发生在井下某一硐室或巷道。但在深部开采中，机电设备故障在采煤面和掘进头的可能性要远大于其他位置。22 突发性当井下机电设备内部零件出现变形损坏时，若维修不及时，没有对零件进行更换，或维修检查疏忽，没有发现问题，相关隐患会在设备运行时突然爆发，产生巨大声响与电火花。23 关联性井下机电设备运行过程中，一台设备或一台设备中的一个零件出现问题，不仅会导致该设备故障，还可能影响下一环节或周边设备，导致运输中断，无法实现正常运输。3 深部煤矿井下机电事故影响因素分析31 设备原因煤矿井下机电设备种类、数目众多，而机电设备配件的尺寸、规格、材质、性能没有统一标准，配套不完善，在对设备进行检查维修时，不是同一厂家生产的配件，90%以上的概率不匹配。此外，部分煤矿井下机电设备使用时间长、设备相对老化。据统计，煤矿井下发生机电设备事故有 75%80%是违规操作、检修不及时造成的4。32 电压稳定性煤矿井下机电设备大多数是配套运行的，此时长线路、重负荷的特征逐渐凸显，无法预计负载增长，导致电压跳跃式波动，出现电压失稳。特别是输电线路19DOI:10.13487/ki.imce.023228被挤压、弯曲、老化和受潮后，会造成供电系统出现保护性风险，导致电压崩溃，发生电力系统事故。33 从业人员能力与安全意识煤炭行业工作环境险、脏、累，少有高技术人才、高级管理人员加入，导致煤矿工作人员操作机电设备的技术水平普遍较低，安全意识薄弱，容易导致机电设备操作失误或违规操作，进而引发煤矿井下机电事故。34 管理水平与安全制度保证煤矿安全高效生产，机电设备的使用、维护、保养是重要前提。管理理念滞后、管理不到位造成的机电事故率占 30%40%5。因此，要建立健全煤矿机电事故管理制度监督体系。需加大对机电设备危险点、事故高发点的检查力度，落实个人点检制工作责任，针对不同设备安排负责人。35 外部环境条件相比浅部矿井，深部矿井井下环境恶劣、复杂。特别是在采煤面和掘进头，还面临高温、高瓦斯、粉尘浓度大、空气湿度大等问题，给机电设备和线路带来极大的安全隐患。4 AHP 分析法基本步骤AHP 分析法是把研究的复杂问题层次化，划分各影响因素有效联系，进而建立有序层次。需要量化的数据较少，所以对涉及的影响因素本质及其内在联系分析得较为透彻，可将决策者的思路条理化、数量化，简单明了，既便于计算，又易于接受。按指标权重大小对影响因素进行排序，最后根据排序结果制订解决问题的措施。该评价方法主要分为 4 步，具体如下:构建多因素关系判断矩阵。指数标度判断矩阵因素赋值标准与多因素关系，判断矩阵见表 1、表 2。表 1指数标度判断矩阵因素赋值标准重要性含义1表示两个因素同样重要3表示前者比后者稍微重要5表示前者比后者明显重要7表示前者比后者强烈重要9表示前者比后者极端重要2、4、6、8上述两者相邻判断的中值倒数i 与 j 的判断为 aij，则 j 与 i 判断为 aij=1/aij表 2多因素关系判断矩阵A 的矩阵设备原因电压稳定性从业人员能力与安全意识管理水平与安全制度外部环境条件设备原因1A12A13A14A15电压稳定性A211A23A24A25从业人员能力与安全意识A31A321A34A35管理水平与安全制度A41A42A431A45外部环境条件A51A52A53A541计算影响因素权重的特征向量。利用方根法对各指标权重进行求解，计算判断矩阵每一行元素乘积的 n 次方根Wi。Wi=nnj=1aij(1)式(1)中，aij为判断矩阵中元素(两两比较结果)，n 为判断矩阵阶数。对向量W=(W1，W2，W3，Wn)T进行归一化，归一方法为:Wi=Wini=1Wi(2)则 W=(W1，W2，W3，Wn)即为所求判断矩阵的特征向量，也即所求指标权重。计算关系判断矩阵的最大特征根max。max=ni=1BiWnWi(3)计算关系判断矩阵的一致性指标(CI)，检验其一致性，CI=maxnn1，n 是维数。确定一致性比例:C=CII，一般认为一致性比例 C01 时，A 矩阵的不一致程度在允许范围之内，有满意的一致性，通过一致性检验。可用其归一化特征向量作为权向量，否则要重新构造成对比较矩阵 A，对aij加以调整6。5 计算各影响因素权重利用 SPSSPO 软件计算各影响因素权重的特征向量。SPSSPO 软件具有强大数据处理(提供常用的数据清理方法、拥有强大的计算变量的功能)、多样的算法分析(可视化操作界面、多种专业统计分析算法)、可视化分析报告(茎叶图、箱型图等各种精美的统计分析图表、智能分析报告)等优点7，完全适用于深部煤矿井下机电事故风险指标等级评价计算，计算结果如表 3、表 4、表 5 所示。29表 3输出结果 1:指标指数指标设备原因电压稳定性从业人员能力与安全意识管理水平与安全制度外部环境条件设备原因15333电压稳定性0211021从业人员能力与安全意识033311033315管理水平与安全制度033353118外部环境条件03331066705561表 4输出结果 2:AHP 层次分析结果指标项特征向量权重值(%)最大特征根CI 值设备原因266743716电压稳定性0525861从业人员能力与安全意识069911454管理水平与安全制度155225434外部环境条件06581078652350059表 5输出结果 3:一致性检验结果最大特征根CI 值I 值C 值一致性检验结果523500591110053通过各影响因素重要性排序为:设备原因(43716%)管理水平与安全制度(25434%)从业人员能力与安全意识(11454%)外部环境条件(10786%)电压稳定性(861%)。6 深部煤矿井下机电事故控制措施通过 SPSSPO 软件计算得到井下机电事故风险指标等级，设备原因、管理水平、安全制度、从业人员能力与安全意识属于可控风险，主要从以下三方面控制深部煤矿井下机电事故8。61 引入科学技术，确保煤矿机电设备安全随着 5G 智慧矿山建设的加速推进，矿井主体运输及生产体系开始应用 5G 智能采煤系统、5G 智能掘进系统、5G 智能输送带运输系统、智能通风系统等，先进的设备具有良好的操作界面，涵盖自动固定安全、管控、连锁、防爆、调节、跳闸等操作，有效预防了人为误差，与井下工作人员特征良好匹配，是体现本质的安全科学生产模式。62 转变管理理念，完善设备安全制度从思想上认识到保障机电设备安全运转对煤矿及个人利益的重要性，学习先进的管理知识，进行科学有效的管理。健全各个岗位的管理与监督机制，严格履行班检、日检、月检或季度检的管控制度，实行检查组长签字负责制，保障机电运行的各环节能够无故障。63 强化员工培训定期宣讲机电设备安全的重要性，树立工作人员的安全意识。对不同类型的机电设备，在具体操作上采取专业技术培训，使工作人员都能认识到机电设备事故发生前兆，掌握规范操作。7 结论71 结合深部开采的特点，对煤矿井下机电事故风险指标等级进行评价时，增加了另一指标外部环境条件，使风险指标体系更完整，也更符合工程实际。72 通过 SPSSPO 软件计算各影响因素权重的特征向量，得出影响深部煤矿井下机电事故风险最大指标为设备原因，最小指标为电压稳定性。应根据各影响因素重要性进行排序，在控制井下机电事故风险时，侧重点不同。73 在深部煤矿井下机电事故五个风险指标等级中，设备原因、管理水平、安全制度、从业人员能力与安全意识属于可控风险，可从引入科学技术、确保煤矿机电设备安全、转变管理理念、完善设备安全制度、强化员工培训等方面进行防控。参考文献:1 宋建利煤矿机电安全事故原因与预防措施研究 J 内蒙古煤炭经济，2021(14):109110 2 李勇对煤矿综采机电设备事故的认识和思考J 内蒙古煤炭经济，2022(08):9193 3 李哲，周斌，李文慧，等煤矿机电设备事故知识图谱构建及应用 J 工矿自动化，2022，48(01):109112 4 谢廷深，邵立彦煤矿机电安全管理及运输隐患预防策略 J 内蒙古煤炭经济，2021(05):106107 5 高卫红关于煤矿机电事故的原因及对策分析J 内燃机与配件，2017(23):7172 6 姚创业煤矿安全生产机电事故风险管理体系建设研究 J 矿业装备，2021(03):128129 7 戴金辉，袁靖单因素方差分析与多元线性回归分析检验方法的比较 J 统计与决策，2016(09):2326 8 郑万波，胡运兵，王璇，等煤矿安全生产机电事故风险管理体系在南桐矿的应用 J 能源与环保，2019，41(02):17+13作者简介:欧安平(1987)，男，贵州平坝县人，本科，工程师，研究方向:煤矿机电运输及智能化。39