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采煤工作面火灾风险阶段性多指标综合评价方法

陈小林

陈小林. 采煤工作面火灾风险阶段性多指标综合评价方法[J]. 工矿自动化,2022,48(7):90-95, 104.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021120083
引用本文: 陈小林. 采煤工作面火灾风险阶段性多指标综合评价方法[J]. 工矿自动化,2022,48(7):90-95, 104.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021120083
CHEN Xiaolin. Staged multi-index comprehensive evaluation method for fire risk of coal working face[J]. Journal of Mine Automation,2022,48(7):90-95, 104.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021120083
Citation: CHEN Xiaolin. Staged multi-index comprehensive evaluation method for fire risk of coal working face[J]. Journal of Mine Automation,2022,48(7):90-95, 104.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021120083

采煤工作面火灾风险阶段性多指标综合评价方法

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021120083
基金项目: 中煤科工集团常州研究院有限公司科研项目(2022TY2008)。
详细信息
    作者简介:

    陈小林(1979—),男,江苏泰州人,副研究员,主要从事煤矿智能化、安全信息化及预警技术方面的研究工作,E-mail:chenxiaolin@cari.com.cn

  • 中图分类号: TD752

Staged multi-index comprehensive evaluation method for fire risk of coal working face

  • 摘要: 针对矿井火灾风险评价方法存在评价维度单一、评价指标不全面、评价结果不可靠等问题,基于层次分析法,提出了一种采煤工作面火灾风险阶段性多指标综合评价方法。针对采煤工作面内因火灾风险,选取自燃倾向性、自然发火期、百万吨发火率、煤层厚度、煤层倾角、地质构造、煤层瓦斯等级、采煤工艺、采空区处理方法、采煤工作面上下行风压差、防灭火措施有效性、自热期阶段、Graham指数作为评价指标,采用插值法计算评价指标评分,并对各评价指标赋权,进而获得采煤工作面内因火灾潜伏期、自热期和燃烧期3个阶段火灾风险评分。当采煤工作面内因火灾潜伏期风险评分大于50分时,将该评分作为采煤工作面内因火灾风险最终评分,否则进入自热期风险评价;采煤工作面内因火灾自热期风险评分大于50分时,将该评分作为采煤工作面内因火灾风险最终评分,否则进入燃烧期风险评价;当进入燃烧期风险评价时,直接将采煤工作面内因火灾风险评分设为0。针对采煤工作面外因火灾风险,依托火灾在线监测、风险分级管控及隐患排查机制,选取温度、O2体积分数、CO体积分数、隐患超期未接单、隐患超期未整改、隐患复查不合格、风险管控措施超期未反馈、风险管控措施超期未复查、风险管控措施复查不合格作为评价指标,对采煤工作面外因火灾风险进行评分。以采煤工作面内因火灾和外因火灾风险评分最低值作为采煤工作面火灾风险评分,该评分越高,表明采煤工作面火灾危险程度越低。

     

  • 图  1  采煤工作面内因火灾潜伏期风险评价模型

    Figure  1.  Risk evaluation model for incubation period of internal fire in coal working face

    图  2  采煤工作面外因火灾风险评价模型

    Figure  2.  Risk evaluation model for external fire in coal working face

    表  1  采煤工作面内因火灾潜伏期风险评价指标评分规则

    Table  1.   Scoring rule for risk evaluation indexes of incubation period of internal fire in coal working face

    准则评价指标参考值评分
    煤的易发火性 自燃倾向性 容易自燃
    自燃
    不易自燃
    10
    40
    70
    自然发火期/月 1
    3
    6
    12
    10
    20
    50
    75
    百万吨发火率/次 4
    3
    2
    1
    0
    0
    20
    30
    40
    60
    煤层赋存 煤层倾角/(°) 45
    12
    0
    10
    50
    90
    煤层厚度/m 5.0
    2.5
    0.5
    10
    50
    90
    地质构造 复杂
    中等
    简单
    25
    50
    75
    矿井瓦斯等级 煤与瓦斯突出
    高瓦斯
    低瓦斯
    20
    25
    75
    开采技术 采煤工艺 非正规
    炮采
    普采
    综采
    综放
    10
    30
    40
    70
    10
    采空区处理方法 全部垮落法
    顶板缓慢下沉法
    刀柱法
    局部充填法
    全部充填法
    25
    25
    25
    70
    90
    采煤工作面上下行风压差/Pa 300
    200
    100
    10
    50
    90
    防灭火措施 防灭火措施效果

    25
    50
    75
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    表  2  煤的易发火性对应的评价指标判断矩阵及权重

    Table  2.   Judgment matrix and weight of evaluation indexes corresponding to coal flammability

    评价指标自燃倾向性自然发火期百万吨发火率权重
    自燃倾向性111/20.250 0
    自然发火期111/20.250 0
    百万吨发火率2210.500 0
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    表  3  煤层赋存对应的评价指标判断矩阵及权重

    Table  3.   Judgment matrix and weight of evaluation indexes corresponding to coal seam occurrence

    评价指标煤层厚度煤层倾角地质构造煤层瓦斯等级权重
    煤层厚度11110.250 0
    煤层倾角11110.250 0
    地质构造11110.250 0
    煤层瓦斯等级11110.250 0
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    表  4  开采技术对应的评价指标判断矩阵及权重

    Table  4.   Judgment matrix and weight of evaluation indexes corresponding to mining technology

    评价
    指标
    采煤
    工艺
    采空区
    处理方法
    采煤工作面
    上下行风压差
    权重
    采煤工艺1220.500 0
    采空区处理方法1/2110.250 0
    采煤工作面上下行风压差1/2110.250 0
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    表  5  目标层评价指标判断矩阵及权重

    Table  5.   Judgment matrix and weight of evaluation indexes of target layer

    准则煤的
    易发火性
    煤层
    赋存
    开采
    技术
    防灭火
    措施
    权重
    煤的易发火性13210.351 2
    煤层赋存1/311/21/30.108 9
    开采技术1/2211/20.188 7
    防灭火措施13210.351 2
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    表  6  采煤工作面内因火灾自热期风险评价指标评分规则

    Table  6.   Scoring rules for risk evaluation indexes of self-heating period of internal fire in coal working face

    评价指标参考值评分说明
    自热期
    阶段
    后期
    中期
    早期
    25
    50
    75
    可通过井下观测或人的生理感觉大致判断自热期阶段,该指标可用于大多数情况
    Graham
    指数
    报警值
    预警值
    安全值
    10
    50
    90
    通过煤的程序升温实验,得出采煤工作面Graham指数的报警值、预警值和安全值
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    表  7  采煤工作面外因火灾风险评价指标评分规则

    Table  7.   Scoring rules for risk evaluation indexes of external fire in coal working face

    准则评价指标参考值评分
    火灾在线监测温度报警
    预警
    100
    10
    O2体积分数报警
    预警
    100
    10
    CO体积分数报警
    预警
    100
    10
    安全检查隐患超期未接单重大隐患
    Ⅰ级隐患
    Ⅱ级隐患
    Ⅲ级隐患
    5
    4
    2
    0.5
    隐患超期未整改重大隐患
    Ⅰ级隐患
    Ⅱ级隐患
    Ⅲ级隐患
    10
    8
    5
    1
    隐患复查不合格重大隐患
    Ⅰ级隐患
    Ⅱ级隐患
    Ⅲ级隐患
    20
    10
    6
    2
    风险管控措施超期未反馈重大风险
    较大风险
    一般风险
    低风险
    10
    6
    2
    0.2
    风险管控措施超期未复查重大风险
    较大风险
    一般风险
    低风险
    6
    3
    1
    0.1
    风险管控措施复查不合格重大风险
    较大风险
    一般风险
    低风险
    15
    10
    4
    1
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-12-25
  • 修回日期:  2022-07-21
  • 网络出版日期:  2022-05-25

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