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我國是世界上少數以煤為主要能源的國家之一,在能源的消費結構中煤炭始終占70%以上,據專家估計這一消費結構在未來的20~30年內不會改變。近幾年隨著我國經濟的持續增長,對煤炭能源的需求也越來越大,需求缺口也越來越大,超強度開采成為各煤礦企業增加產量的主要途徑,從而造成了煤礦事故的不斷發生,給國家和人民生命財產造成了巨大損失,僅2004年1年內,全國煤礦發生事故3639起,死亡6027人[1]。煤礦安全事故的頻發引起了國家政府的高度重視,安全問題已經超過效益成為煤礦生產中的首要關注對象。在煤礦頂板、瓦斯、水、火、煤塵等5大災害中,工作面頂板事故又占絕大部分,而回采工作面頂板事故的發生是煤炭賦存的自然條件、開采的機械化水平以及管理水平等多種因素共同作用的結果。以往的研究主要以某一因素為主建立單因素的模型進行預警預測[2-4],在準確性與預警方面未能起到其應有的作用。因此有效地控制回采工作面安全事故的發生,必須首先對影響回采工作面安全生產的因素進行分析、歸納與總結,并據此構建合適的礦井回采工作面安全水平評價指標體系,進而建立綜合評價模型與評價方法來對回采工作面的安全水平進行綜合評價,并據此采取相應的措施,來消除或減少回采工作面生產中的安全隱患,避免重大或特大煤礦事故的發生,以保證安全生產,提高煤炭企業的經濟效益。
1礦井回采工作面安全水平評價指標體系
影響回采工作面安全生產的因素是多方面的[5],可以從宏觀上將其分為3類:①反映礦山壓力大小與集中程度的因素,如直接頂和老頂的穩定性、采高、開采深度、煤礦傾角等。②體現支架性質與作用能力的因素,如初撐力、支架直線誤差、支架中心誤差及端面距等。③使二者協調一致并達到最佳工作狀態的管理水平因素,目前衡量回采工作面管理水平的主要指標有日進度、設備完好率、工作面效率等。這3個方面無論是哪一方面出現了問題都將對回采工作面安全生產造成威脅。因此礦井回采工作面安全水平評價指標體系的構建應從這3個方面進行設計,共分3層,即目標層、準則層和指標層,共設計了12項評價指標。如圖1所示。
2礦井回采工作面安全水平級別的劃分
根據我國煤礦安全生產的現狀及工作面日常管理的要求,將礦井回采工作面的安全水平劃分為4個等級:Ⅰ級安全性好;Ⅱ級安全性一般;Ⅲ級安全性差;Ⅳ級安全性極差。各等級的定性和定量的描述如下:
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