基于安全分区的通风瓦斯风险控制研究

【摘要】： 煤矿处于多变的自然环境,覆盖范围宽,工序衔接复杂,人员素质参差不齐,安全威胁多样,属于复杂巨系统。煤矿以实现本质安全的风险管理为目标,其核心在于对危险源的有效辨识。近年来煤矿普遍开展了安全评价,以求详尽认识致灾因素,并深入分析其复杂关联。该项工作已取得了实质性的进展,但仍缺乏系统的理论基础和技术方案加以指导。推进煤矿致灾因素的发生发展及耦合成灾研究,需要发展以危险源辨识为核心的风险管理理论,并将技术与管理有效结合,完成风险辨识领域的技术筛选与集成,以保证煤矿安全的持续改进。 本论文研究在总结煤矿安全管理历史发展特点的基础上,提出将煤矿生产系统的安全管理划分为以回采工作面和掘进工作面为基础的安全分区、以具备或较易满足某一特定致灾因素的地点或设备为对象的安全关注点、以及联系各安全分区及安全关注点的关联通道,并由此构成煤矿的安全逻辑系统。煤矿安全逻辑系统在研究致灾因素发展耦合规律的基础上构建,使得错综复杂的安全巨系统在逻辑上得到了极大的简化,突出了安全分区在煤矿安全管理中的地位,并从“人、机、环、管”的角度,将安全分区在逻辑上进一步转换为“操作、致灾因素、监控、制约、环境”等因素所参与的、以安全关注点为节点的分区子网。 煤炭生产作为处于动态变化环境中的复杂作业过程,不可避免地激活了相应的致灾因素,并促使致灾因素经过组合或耦合而形成危险源。本论文以煤矿通风瓦斯安全为研究领域,以本质安全管理对信息获取、应用、分析、预警的技术性需求为研究重点,从通风瓦斯事故的基本要素出发,在矿井生产活动的背景下,以布尔代数原理分析致灾因素的分解与归集,建立致灾因素的耦合分析模型,提出了危险源识别的致灾因素耦合分析法,为危险源辨识的技术性方法作了有益的探索。 论文研究对通风瓦斯计算与数据分析技术的筛选集成展开了分析,提出了煤矿危险源辨识中对于确定性指标和非确定性指标的应用性需求,分析并完善了以通风网络解算为基础的通风系统分析方法,建立了通风瓦斯监测数据的分析模型与应用环境,并以系统的通风瓦斯分析软件系统支持了致灾因素耦合分析法的应用,对于通风瓦斯的技术性监控计算与煤矿安全风险管理的有机结合提出了有创意的发展之路。 神华宁煤集团金能公司二号井是投产近50年的大型矿井,曾是我国西北最具影响力的主力煤矿,自然条件困难,井巷系统复杂。本论文研究以金能二号井为研究对象,展开了大量的研究工作,并取得了显著的进展,为神华宁煤的整体安全水平保持在全国领先地位作出了实质性的贡献。论文成果在神华宁煤各矿正在扩大试点,必将为煤矿安全水平的进一步提高做出贡献。