文摘
采煤工作面在地下采矿的环境评价具有重要意义的安全生产和矿工的健康。为了实现客观和准确的评价操作环境的采煤工作面,索引的温度、湿度、噪声、照度、粉尘、有害气体、和环境风速选择构建评价指标体系,评价模型和操作环境的采煤工作面基于层次分析法(AHP)和物元理论(满足)。首先,操作环境建立分类标准;环境对象,联合领域,和古典管理学领域构建;和计算相关函数。其次,综合相关矩阵计算和环境等级评判。最后,从广泛的角度,提出了三项措施来改善操作环境的采煤工作面:发展环境评价指标监测体系,提高矿工的安全意识,制定法规和政策为煤矿操作环境。研究结果可以为矿工提供指导,煤矿企业和职业环境安全部门。
1。介绍
在一次能源资源总储量的组成,煤的比例,石油和天然气是94%,1.71%,和4.29%,分别。在中国自然资源的特点,富含煤、少油、和缺乏气体(1]。中华人民共和国成立以来,累计生产能力的煤炭的比例大约是750亿吨,煤炭在一次能源生产和消费结构在中国一直维持在70%和60%,这提供了一个可靠的能源保障国民经济长期平稳较快发展和社会。煤炭作为主要能源的地位在中国在短期内难以改变。据估计,在主要能源煤炭资源的比例仍将是2030年的55% (2,3]。煤炭资源在中国主要来源于地下开采。采煤工作面煤炭的生产站点,是煤矿安全管理的关键领域和环境监测,工作空间小,许多机械设备,可怜的视觉环境,和高温。采煤工作面是一个统称,操作环境的小气候,有害气体,灰尘,在采煤工作面空间和噪音,影响工作舒适,效率,和系统的可靠性4]。随着社会文明的不断进步,人们把越来越多的对操作环境的要求,这是特别重要的评估操作环境有效和准确。
学者作出了一些贡献的评价采煤工作面的操作环境。一方面,个体所带来的采煤工作面操作环境指标进行了讨论。李等人做了一个评估对人体热舒适基于不确定的测量理论(5]。福等人研究了呼吸道尘埃污染在采煤工作面6]。通过数值模拟和实验研究,在采煤工作面粉尘的运动规律研究和具体防尘方案提出了7- - - - - -10]。京等人评估的照明环境完全机械化采煤工作面根据环境光指数法(11]。公园等人研究了各种热应力指数和有效温度并进行了相关分析,以评估热环境(12]。Krok提出一个模型计算的温度场在我电动汽车水冷式框架,这是使用修改和改进的热网络由作者确定温度分布在不同类型的交流机13]。赵等人的热环境模拟正面临基于湍流模型,提供了理论和技术依据煤矿通风,冷却,热伤害的治疗和预防14]。另一方面,操作环境上的多个指标的综合影响地下开采的采煤工作面也探索。戴伊和Pal系统地分析了采煤工作面操作环境的影响因素(15]。关等人评估了基于蒙特卡罗随机模拟采煤工作面操作环境(16]。陈等人建立了一个多因素耦合智能模型的安全性评价在采煤工作面动态环境中基于核主成分分析和最小二乘支持向量机(17]。施等人指出标题的重要性的操作环境的健康和工作建立了评估模型的操作环境标题使用灰色关联分析理论,提供新理论依据操作环境的监督和评估我的标题(18]。此外,模糊评价理论和层次分析法(AHP)也用于分类工作面操作环境(19,20.]。
在上面的研究中,个人环境的评价指标是具体的,但由于操作环境是多个指标之间的相互作用的结果,所以多指标的综合评价更加客观。但在mult-indexes的综合评价,不同的评价指标可能会发生冲突,和物元理论(满足)是一个强大的工具来解决矛盾或不相容的问题。遇见是利用物元模型的理论来解决实际问题。物元是三个一组组成,特点,和物质的价值特征,记录 。解决不相容问题的时候,只有当物质,物质的特征,物质的价值特性被认为是在同一时间才能从根本上解决这一问题。遇到的主要内容是定量描述的可变性问题通过相关函数基于物元模型和扩展集,然后将不相容问题转换为一个兼容的问题。例如,当采煤工作面在温度范围内的温度对应于“舒适”等级,但湿度湿度范围对应年级的“不舒服”,可以用于建立物元模型的关联函数来解决采煤工作面之间的关联度综合操作环境和每个舒适品位。最后评价等级的采煤工作面操作环境应该属于安慰年级综合相关性最高。确定相关因素的重量是一个必要的步骤来解决综合关联度和层次分析法是一种有效的方法来获取相关因素的重量。在层次分析法中,每个的重量是由判断矩阵计算的相关因素。出于这个原因,首先,索引的温度、湿度、噪声、照度、粉尘、有害气体、风速选择。然后,采煤工作面的环境评价模型建立了基于AHP和满足,这是应用于N1228华泰煤矿采煤工作面。最后,三个对策来改善操作环境在广义讨论。
2。材料和方法
2.1。研究区域
华泰煤矿位于莱芜Gangcheng区东北部城市,山东,中国,如图1(一)下,这是行政Gaozhuang街道办事处管辖。矿区的地理坐标是117°4006~ 117°4530.在东经和36°09年1012 ~ 36°27在北纬。在N1228采煤工作面,煤层的平均厚度是4米,埋深900米,采煤工作面宽度是120(图1 (b))。采矿方法N1228长壁开采的采煤工作面。横向排列的采煤机使用与输送机和液压支架形成综合机械化采煤设备完成煤炭切割、煤下降,和煤炭装载作业。
(一)
(b)
2.2。方法
采煤工作面环境评价模型的建立基于AHP和见面,详细步骤如下:选择操作环境评价因素⟶分类操作环境品位⟶构建环境对象,联合域对象和古典管理学领域⟶确定相关函数⟶确定评价因素的权重⟶计算综合相关矩阵⟶判断环境的品位。
2.2.1。选择评价因素
因为相对封闭空间和小空间,地下煤矿的采煤工作面有着完全不同的环境与地面。因此,从的角度直接影响采煤工作面操作环境的因素,本文选择7个指标的温度、湿度、噪声、照度、粉尘、有害气体和风速。
(1)温度。的主要热源采煤工作面机械设备运行和地热能。目前,煤炭开采深度的增加,越来越多的机械设备带来的机械化的发展导致越来越多的加热机械设备的能力。此外,暴露在采煤工作面岩石的温度也将会随着开采深度的增加而增大。上面的两个来源的热危害采煤工作面越来越突出,已成为一个主要的因素影响煤矿的安全生产和工人的健康。
(2)湿度。与大气环境相比,工作面空间关闭,湿度对人体的影响更明显。在采煤工作面空气湿度大时,它可以抑制身体的蒸发热或加速导热,导致矿工们感到不舒服。在更糟糕的情况下,工人们长时间工作在高湿地区,很容易导致湿关节痛,严重影响煤矿工人的健康。
(3)噪声。工作面中的噪声主要来源于机械设备,如采煤机、钻孔机、运煤机。噪音影响工人的血管系统、神经系统和消化系统,造成不可逆的损害听力,甚至影响安全的生产经营效率。
(4)照度。照明光的强度和物体表面点的程度,其单位是勒克斯或lx [21]。因为在采煤工作面狭窄工作空间,如果照明是不够的,能见度很低,不可能检测车辆的运行状态或截煤机和周围的环境,所以工人不能提前采取措施,引起事故。如果长期照明是不够的,工人们工作只能由矿灯,可导致眼睛的视觉中心盲点或失去直接看到对象的能力,也就是说,所谓我盲目的职业病。因此,照度是环境中的一个重要指标评价地下开采的采煤工作面。
(5)尘埃。在工作面,灰尘通常指固体颗粒炸药和有害的粉尘危害人们的身体健康和形式时,云的形式存在。粉尘主要来自操作过程,如钻井、煤炭切割、加载和爆破。煤矿粉尘危害的面临如下。一方面,粉尘爆炸的风险在适当的浓度;另一方面,尘土污染操作环境,影响矿工的健康,导致矿工尘肺病。
(6)有害气体。采煤工作面中的有害气体主要包括一氧化碳(CO)、二氧化硫(2)、硫化氢(H2当公司和H。2S是吸入人体,氧的运输能力在血液或组织利用氧的能力受损,从而导致组织的缺氧。所以2与单色调强烈刺激性气体,酸的味道,和水溶性,有强烈刺激和腐蚀眼睛和呼吸道,可引起喉、支气管的炎症、呼吸麻痹和肺水肿严重病例。在中国的安全与卫生标准的浓度2、公司和H2S是15毫克/米3,30毫克/米3,10毫克/米3分别为(22]。
一定的有害气体的风险评估是衡量指标 ,指数的计算公式是 在哪里的浓度吗th气体,毫克/米3;的最大容许浓度吗th气体,毫克/米3;和是总肺通气的权重系数。当有多种有害气体,有害气体的指数可以累积。
(7)风速。为了确保煤矿工人的健康,提供适当的生产环境,提高工作效率,必须进行通风工作面的煤矿。通风风速的直接测量指标。合适的风速可以有效地降温和除湿地下工作面,但过高或低风速也会引起工人的不适。
1228年采煤工作面,所以的浓度2、公司和H2S是4.06毫克/ m3,0.43毫克/ m3和3.35毫克/米3通过现场试验,分别。所以,有害气体的价值指数计算基于公式(1),也就是说, 。此外,噪声值、湿度、光照、风速、温度、和粉尘浓度是95分贝,55%,77 lx, 0.7 m / s, 29°C, 6.2毫克/ m3,分别。
2.2.2。品位分类的操作环境
根据上述分析的环境因素,从的角度来看人类生理和心理适应环境,操作环境条件下的采煤工作面分为5个等级,也就是说,更舒适,舒适,一般舒服,不舒服,不舒服,如表所示1。
2.2.3。分析AHP程序和满足
满足,一个跨学科的思维科学、系统科学和数学科学是一个新兴学科研究解决不相容问题,已被广泛应用于自然科学和社会科学领域的决策、管理和评估(23]。
物质的名称 ,的特点 ,和价值的重要特征确定, 作为基本元素来描述对象,叫做物元。
一件事有多个功能,如果对象有特征,如 ,和相应的值 描述,可以表示成吗 在哪里是一个 - - - - - -维物元,是物元特征,的值是重要的特点。
采煤工作面操作环境的评估是基于满足,和步骤如下:
(1)确定环境对象。根据实际情况,评估一个特定对象的特点,确定多个特征的测量值和相应的物元矩阵,如图所示 在哪里是环境的对象,是物元特征,是测量值的特点。
(2)确定经典域和节域管理学。经典的场域管理学和关节是由操作环境品位,如图所示
(3)确定相关函数。相关函数表明,当物元特征的值作为实轴上的一点,物元满足所需的范围值,值是相关学位。的关联程度每个评价指标的关于每一个评价等级表示为公式(6)。 在哪里 ,
(4)确定评价因素的权重。层次分析法是一种定性和定量相结合的分析过程,系统,分层分析。每个因素的权重确定的操作环境使用AHP和步骤如下:(1)建立层次分析法的结构模型
层次分析法的结构如图2。(2)构造判断矩阵并计算特征值和特征向量
判断矩阵构造基于Saaty 1 ~ 9尺度评分法(24)(表2),计算特征值和特征向量。(3)判断矩阵的一致性检查
首先,一致性指数CI计算, 。其次,相应的平均随机一致性指标RI被称为表3。第三,一致性比率CR计算, 。当 ,判断矩阵的一致性是可以接受的;否则,修改判断矩阵。
如果判断矩阵满足一致性测试的需求,判断矩阵的归一化特征向量是每个指标的权重因素。
(5)计算综合关联度。综合关联度加权关联度的价值吗每个评价指标的关于每一个评价等级 ,所示公式(8) 在哪里的重量因素吗是综合关联度。
(6)判断环境的品位。是用来判断环境品位,见公式(9)
得出的相应等级的综合关联度的最大价值是环境的品位对象。
3所示。结果
3.1。古典管理学领域,联合域对象,对象和环境
经典的管理学领域的操作环境中所示
联合域对象和环境管理学的对象矩阵所示(11)和(12),分别。
3.2。关联度矩阵
每个评价指标的关联度矩阵所示每个环境品位
3.3。指标权重
操作环境评价因素权重的确定采用层次分析法,如表所示4。
3.4。综合相关向量和环境品位
根据关联度矩阵(13)和指标权重指标,综合相关向量计算使用公式(8),如所示
结果表明,操作环境等级N1228华泰煤矿采煤工作面是“一般舒适。”
4所示。讨论
4.1。环境监测评价指标体系的发展
在表4,有害气体的重量是最大的。有害气体的操作环境是最重要的指标工作面,这造成巨大威胁矿工的生命安全。与煤矿采煤工作面将继续推进或隧道活动,和煤层的厚度和倾角会改变或地质结构将出现在推进的过程中,有可能导致对有害气体的浓度的影响。由于这个原因,有必要开发一套合理的矿井环境监测系统监测工作面环境指标的变化和保护矿工的健康和安全,它可以收集和报警环境参数和图像数据与系统稳定性和传输延迟。
4.2。改善矿工的安全意识
安全意识是一种高级的心理反映形式的安全生产或环境状态的人,可以反映出人们的理解安全生产活动(或环境状态25]。人的安全意识活跃自然,调节生产活动和安全操作;相反,生产活动也会影响人们的安全意识的形成。有必要提高矿工的安全意识,确保安全生产和矿工的健康。因此,改进的四种方法提出了矿工的安全意识。
4.2.1。准备提高工人的招聘需求
首先,所有候选人筛选的年龄,教育背景,体检,和文化考试,然后,一个开放的回答是为那些不允许使用不符合标准,这不仅解决了工人的整体素质较低的问题,但也反映了招聘的员工开放和公平。其次,新员工的脱产培训是由谁能被称为正式员工后通过考试。
4.2.2。教育培训
教育培训是提高员工安全意识的关键。结合员工的实际情况,各级知识的培训和劳动分工。工人有不同的知识水平、教育水平和技术知识的员工分为三类:好,介质,和穷人,这带来的不同内容和方法的训练。分工培训指的是单独的不同类型的培训工作,培训应该有专业的特点。
4.2.3。开展警示教育
警示教育可以进一步提高安全教育培训的有效性,允许工人很多安全经验中学习,加强自我保护意识。警示教育的方法有很多,如前面的煤矿事故被做成漫画和张贴在公告栏安全。
4.3。制定法规为煤矿操作环境
根据中华人民共和国安全生产法、中华人民共和国煤炭定律,煤矿安全法律的中华人民共和国,中华人民共和国的法律职业疾病的预防和控制,和其他有关法律、法规,环境监测规定煤矿工作面应进一步制定和环境水平工作面划分。此外,操作环境的责任是实现个人,确保矿井的安全生产和矿工的健康。更重要的是,规定还需要规定,员工的培训时间不少于10小时前工作感应,和常规的培训时间不少于5小时在postperiod每年。
5。结论
为了确保安全的煤矿安全生产和矿工的健康状况,评价方法提出了基于AHP-MET,和操作环境N1228采煤工作面进行评估。结论如下:(1)索引的温度、湿度、噪声、照度、粉尘、有害气体,选择风速、环境评价指标体系构建(2)采煤工作面操作环境评价模型的建立基于AHP和满足,这是应用于评估的操作环境N1228采煤工作面(3)从广泛的角度,提出了三项措施来改善操作环境的采煤工作面:发展环境评价指标监测体系,提高矿工的安全意识,制定法规和政策为煤矿操作环境
数据可用性
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的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
本研究联合支持的中央大学基础研究基金(批准号2017 xkzd07)。