矿井通风系统优化评判的模糊优选分析法

矿井通风系统优化评判的模糊优选分析法

刘登瑞

国家能源集团神东煤炭集团哈拉沟煤矿

摘要：井通风系统是矿井生产的重要组成部分，通风系统的优劣直接影响到矿井的安全生产，因此，必须对矿井的通风系统进行科学和合理的评估，并基于此评估进行必要的优化，以确保矿井的生产安全。本研究对矿井通风系统优化评判的模糊优选分析法展开分析，以供参考。

关键词：矿井通风；系统优化；评判；模糊优选分析法

引言：针对矿井的通风设施，进行系统性的效能提升，是一项涉及众多考量因素的复杂任务，这类任务通常涉及众多因素和多重目标，矿井通风系统涉及矿井内部的空气流通网络、驱动通风的设施以及井下所需的通风设备，其关键职责是为生产作业输送清新、无污染的气流，确保工作人员的身体健康不受威胁，构建一个健全的矿井通风网络，是保障矿山安全、提升企业经济收益的根本途径，因此，探究如何优化矿井的通风设施，变得极为重要。

1.模糊优选分析法的特点

采用数学手段，对多个选项进行细致评估，以找出最优解决方案的策略，本策略依托于模糊数学的理论框架，通过应用模糊逻辑、模糊集合、模糊选拔与综合选拔等数学工具，对各项影响因子进行全面评估，目的是通过选拔出最佳方案，实现不同方案之间优势的协调统一，以达成最终的卓越方案选定。

模糊优选分析法具有以下特点：（1）现代生活，合理的时间安排是科学规划的核心要素，通过剖析决定性要素，构建起它们之间的关联模型，随后运用数学手段实施多方面的指标集成评估。（2）便于操作。它是以计算机为平台进行决策分析的一种新方法。（3）这是一种能够持续进化的调研手段。

2.矿井通风系统的特点

矿井内部的空气循环机制，是在特定环境下，实现地下空间空气流动、温度降低、粉尘减少以及预防可燃气体聚拢的一系列天然现象与人为操作的总称，地下矿井的空气流通装置是个结构繁杂且开口众多的体系（如图1），具备如下特色：（1）它是由众多通风装置构成的；（2）它呈现出较为显著的多个发展方向；（3）通风设备之间存在相互关联与相互约束的关系；（4）在矿井深处，遍布着用以确保空气流通的设施，它们的布局讲究科学有序；（5）矿井内部的空气流通设施在运作过程中遭遇阻碍，导致气流走势的调整，因此，要深入探讨并解决通风系统的效能提升问题，必须全面考量其独特性质，在剖析问题时，要紧抓核心冲突及其关键要素[1]。

图1 矿井通风系统示意

3.评价指标体系的建立

为了公正地衡量通风系统的性能，必须首先构建一个全面评价的指标框架，此架构需由多个互相关联的量化标准所组成，这些标准各自从不同角度描绘了通风设施的综合效能，在评价指标的森林里，每个指标都是相互勾连、彼此制约的有机体，它们是评价系统质量好坏的核心所在，只有精准挑选出那些对目标有实质性影响的指标，评价的结果才能真正反映出事物的本质。矿井内部的空气流通设施，受到众多元素的作用，这些元素对通风效果的目标作用各有差异，但它们对目标的左右力度和重要性却旗鼓相当，在为矿井通风系统的各个影响因子分配权重时，我们必须深入思考它们在整体中的轻重缓急，在挑选评价的量化标准时，必须全面思索这些要素如何对所要达到的目的产生作用[2]。

4.指标权重的确定

对矿井通风系统的性能进行评估，关键在于将那些对系统通风效果有重大影响的因素进行量化处理，之后将这些因素的权重相乘，得出矿井通风系统的综合评价权重，一般来讲，确定权重的方法主要有：（1）依据资深见闻，作出辨别；（2）依据权威评委的评判标准进行评分；（3）利用层次分析法来明确各项因素在决策过程中的相对重要性；（4）通过资深专业人士采用调研方法所获得的各项标准的重要程度比例。利用层次分析法，我们对各项指标进行权重分配，首先，根据评价标准，对各个指标进行相互比较，构建判断矩阵；进行一致性校核，估算各个判断矩阵的主特征向量以及对应的最大特征值；最终步骤，求得最大特征值所对应的向量，并进行标准化。

5.建立模糊综合评判模型

将矿井的通风机制进行深度优化，视为一个错综复杂的非线性问题，采用模糊综合评价的方法进行深入研究，针对矿井的呼吸系统——通风设施，这是一个涉及到众多元素、多个级别的错综难题，其间的变量带有显著的不确定性，因此，必须采取既定性又定量的分析手段进行深入探讨，以此得出合理、公正且准确的判断。基于层次分析法（AHP）并融合模糊数学手段，构建了适用于矿井通风系统的优化评价模型，该模型兼顾了矿井通风系统中影响因素的不确定性、繁杂性以及不可预测性，能够更准确地描绘通风系统优化问题中的不确定性关系和特性，使得评估结果更加贴近实际状况[3]。

6.确定模糊系数与隶属度

在确定各项因素的重要性并进行相应的比重分配过程中，可以根据每个因素已经确定的相对重要性来进行加权计算，在对通风系统的性能进行评估时，各项指标的相对重要性通常由领域内的权威人士通过实地勘查和精准测量来赋予，当然，在某些情况下，也可以借助模糊数学的公式来进行定量推断。经数据分析，对矿井通风系统的全面评估，其结果常与实际状况相去甚远，关键在于相关影响因素的作用强度与范围难以精确界定，因此，在实施模糊选择评估时，必须对各项考量因素的作用力度和涉及范围进行精确的数值刻画，接着对这些因素的模糊性数据进行数值化转换，为了加快农作物的生产速度和增加农业的产出效能，必须采用前沿的农学解决方案，构建隶属函数时，需确保其紧密贴合实际状况，并与相应的值紧密对应。

7.模糊关系矩阵R的计算

至关重要、中等重要、较为重要和一般重要，在全面审视各项指数之后，需明确它们的权重分布，实际运用时，可通过层次分析法来分配各个指数的比重，在此运用专家评审机制来确立各项指标的重要性比例，通过1到9的标度标准以及模糊判断矩阵进行计算，得出各个指标对于整体评价的隶属度函数，在实战操作里，我们可以按各个评估标准的重要性和实际效应，把它们分为“关键”和“普通”两类，然后，根据这些标准对体系产生的具体影响，设定相应的从属功能关系。

8.应用实例

这座煤矿规模宏大，井田区域广阔，然而问题层出不穷，要一劳永逸地解决这些问题，必须投入大量的人力、物力和财力，并且耗时长久，公司为了加快生产速度，决定引入前沿的机器人自动化技术。针对某地下矿井的呼吸空气流通机制进行了深度审视，并据此进行了精心设计，最终归纳出一系列精准判断：（1）矿井通风系统中存在的问题：井下巷道通风状况混乱，通道拥堵，导致通风阻力剧增，新鲜风流无法满足生产作业的需要。（2）解决的方案：首先，基于矿井通风系统的优化设计原则，须对通风网络进行科学的分区规划；其次，确保在每个分区内实现风量的合理分配，优化通风系统布局后，空气流动明显变得更为高效，经过反复的验证，结果表明：针对矿井的通风设施，推行系统性升级改造，所提出的改善计划是行得通的[4]。

结语：采用模糊优化方法对矿井通风系统进行效能提升是完全可行的，此方法消除了传统通风系统优化研究中，利用层次分析法确定指标权重时的主观判断，同时也解决了层次分析法在确定指标权重时的主观性问题。在数学领域，模糊优选分析法是一个处理多目标决策问题的方法，具有高度的整合性。对通风系统进行深度优化处理，运用模糊优选分析法时，需留意评判方法的科学性和合理性，并整合其他手段进行全面的评估。

参考文献：

[1]薛艳.煤矿通风系统优化探究[J].能源与节能,2024,(03):139-141.

[2]贾赵飞.煤矿矿井通风系统优化策略[J].矿业装备,2024,(02):107-109.

[3]李向阳,彭贺.矿井通风技术及通风系统优化案例分析[J].内蒙古煤炭经济,2023,(24):31-33.

[4]黄兆兴.鲁奎山铁矿井下通风系统优化研究[D].昆明理工大学,2020.