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1、第2 8 卷第2 期西安科技大学学报2 0 0 8 年6 月J O U R N A LO F A NI J l V E R S T YO FS C 正N C EA N DT E C H N O IJ C I C V 0 1 2 8N o 2J u I L 2 0 0 8文章编号：1 6 7 2 9 3 1 5(2 0 0 8)0 2 一0 3 8 3 0 5采场作业环境模糊综合分析高晓旭1”，张俭让1，一，常心坦1，2(1 西安科技大学能源学院，陕西西安7 1 0 0 5 4；2 教育部西部开采及灾害防治重点实验室，陕西西安7 1 0 0 5 4)摘要：针对采场作业环境目前存在的问题，利用环境
2、科学、人机环境系统工程观点和模糊数学理论对采场作业环境进行分析和评价，建立了一套全新的采场环境系统危险性模糊单个因素和整体综合分析评价模型，并提出改善采场作业环境的具体方法措施，以提高系统安全。最后以贵州某磷矿采场为研究对象，对其进行危险性分析和评价，验证了模型的合理性，从而为管理者提供辅助决策，实现系统的高产、高效与高安全。关键词：采场；作业环境；模糊分析；危险性中图分类号：X9 3 6文献标识码：Af采场作业环境是对采场工作面的空间范围内，工人工作舒适度、工作效率和系统可靠性影响的微气候、有害气体、矿尘和噪声等的统称【1 。作业环境直接影响人一机一环境系统的效率和操作者的身心健康与安全，是
3、人、机、环境系统工程的重要研究方面。文中主要以噪声、矿尘、有害气体等主要影响磷矿采场作业环境因素为研究对象来分析。1 作业环境各个因素危险性评价1 1 噪声环境危险性评价噪声使人烦恼，听力损害，妨碍语言传达和其他必须声音的听闻。长期在噪声环境下作业，会引起心血管系统、神经系统和消化系统的障碍。由于噪声危险性评价不能用传统的数学计算公式来分析，因此采用如下的指标Z 来评价 2】。Z=r(L，儿6)(1)式中厶为实测噪声值；厶为噪声容许声级；r 为接触噪声权系数，根据工业企业噪声卫生标准规定的不同接触时间换算的：r=1，接触时间 60 0 0，=3 1 3 粉尘危险性评价采场中的粉尘，其危害性极大
4、，能污染工作场所，危害工人的健康，甚至引起尘肺病和皮肤病。矿尘的产生量按地点分，以采掘工作面最高，其次是运输系统中的各转载点。根据专家意见，采用指数C 作为评价指标。C=现(只L)(5)式中D 为游离s i O：的含量权系数，按国标(G B 5 8 1 7)划分的含量界限取值(D=l，s i 0 2 含量1 0；D=2，s i 0 2 含量l o 一4 0；D=4，s i 0 2 含量4 0 一7 0；D=8，S i 0 2 含量 7 0)；L 为肺总通气量权系数(L的取值同上)；凡为生产性粉尘加权平均浓度；，。为作业环境允许浓度。上述3 种有害物质的危险性评价指标见表l。表13 种有害物质的
5、危险性评价指标T h b 1T h M en o c u o l 塔n e s ss u b 矾a 嘲妇t 蚰n 麟e v 蚰u a d 佃i c k x根据模糊数学的有关知识同时结合表l，可建立上述3 种物质的危险性评价模糊隶属度函数(表2)。2 作业环境危险性综合评价影响磷矿采场作业环境的主要因素是噪声、粉尘、有害气体等危害因素。由于各个因素的危险性评价指标不同，因此采用模糊综合评价法来评价采场作业环境危险性。2 1 建立评价因素模糊集UU=u l，u 2，M 3，u。(6)式中m 为评价因子的个数。用比。，u：，u，u。分别表示噪声、粉尘、有害气体等影响作业环境因素。2 2 建立评价等级
6、yy=t 7 l，口2，口3，口。(7)各因素可以简单地取相同数目的评价等级集，其n 是评价等级的个数。2 3 建立模糊矩阵足R2 三三：；：三 兰(8)第2 期高晓旭等：采场作业环境模糊综合分析3 8 5表2 作业环境各因素危险性模糊评价表T a b 2 I 恤h c t o 璐0 f 椰幢蛐v 的咖弛m 缸缸血嘲缸叼删峨廿佃危险性评价级别噪声分级隶属度粉尘分级隶属度有害气体分级隶属度r t-掌安全膏一lf 而r 2=J!：!兰=苎lo 0 4【o轻度危害r 3=中度危害r=高度危害勺=茹l1 c 善1 1 l掌 1 1 ll 善1 1 l1 1 l 1 1 5 名l1 1 l 鼻1 1 5
7、1 1 5 1 2 鼻 1 1 l1 1 5 z 1 21 2 1 2 5 茗c 1 1 51 2 善 1 2 5善)1 2 5 量 1 2髫一4乒鼻一8乒1 ，44 8 童 l4 z 88 1 2 善 48#1 21 2 2 4 81 2 z 2 4#1 2晋o 5 矧1 5 一王O 50l 2 鼻 0 51 5 x 22 3 鼻1 5r 鼻一善2 茗 3，鼻(2r 1譬 I 2 5f 1霉 2 4f l童 3极度危害，62i o#1 2 5i o#2 4。oz 3表中的z 值均指表1 中的指数值。2 4 指标权重的计算为了确定指标的权重，需要由从事组织、人事工作且经验丰富的人员组成专家组，
8、根据层次分析法原理对指标进行评价。根据参考文献 3，4 ，设专家组共有s 位专家参与判断，第Z 位专家判断的结果用如下的反对称矩阵表示。ro昭础，：l“渗o 6 钳l；ilL 一喇一蝴o J分析专家的意见时，计算总体标准差盯=砉一弘】2 若盯。均小于l，可认为专家意见统一，则可将各专家判断值的算术平均作为群组判断的结果|-o6-：qB：I-6：26 7lL 一6。一6：。o J6 可=毫6 y J=i，2，以(9)(1 0)5m、，jf0z!jIl 一00，lI，、l【4l，4、，zIl。字o，_ll-fll_L川一，h一4o，I_I_、IIl【三I 荸“一吣乒一吣竺o oo，-I_Jlll-
9、【5 一L 一5茗二m一#一3O，_flIlL訾吾“一洲扛一吣生c oo，_-_-f1-IL2 一等orIlIfl【二一生竺norJ-L 3 8 6西安科技大学学报2 0 0 8 阜若1，则表明专家意见差别很大，可得矩阵曰=k，=去耋砉哺n 卅)2(1 J=l，2，毗(1 1)矩阵曰就是所求的群组比较判断矩阵，然后利用归一化的方法求出各指标因素的权重矩阵=(I，2，。)(1 2)2 5模糊综合评价5】p=甜x 月=(埘I，她，。)式中9 i 表示采场作业环境危险性模糊评价值，纯=。r m lr J I l 2r m吖。=lj=1=(妒l，妒2，9。)3实例分析根据对贵州某矿采场工作面某月现场数
10、据的统计，采场工作面作业环境主要为粉尘、S O：，噪声，再以“工业企业设计卫生标准”(T J 3 6 7 9)为标准，可设U=(“，屹，u，)=(噪声、粉尘、有害气体)，对应各单因素危险陛的评价分级，作业环境系统危险性评价亦可划分为：y=(移。，口：，移，)=(非常安全、安全、轻度危害、中度危害、高度危害、极度危害)，则R：f r-r：，-，7 1 47 1 s，-slu i：乏芝：芝芝j：L r 3 lr 3 2r 3 3r 舛r 3 5r 3 6 ju 3 利用公式(1)(4)(5)，计算可得系统作业环境各个因素指标值(表3)。再根据表2 中公式可算得表3 某采场工作面环境各个因素指标值，
11、00 6 7 50 00 3 2 50 0000、噪声R=2 00 8 4 300 1 5 7O0O0I 粉尘【0 4 9 200 5 0 8O00O0JS 0 2 然后利用矿上技术人员和专家提供的权重值，利用公式(9)一(1 2)进行归一化处理，可得各个因素的权重=(噪声、粉尘、S 0 2)=(0 6 3，0 2 6，0 1 1)，计算可得p=R=0 0 5 4l0 7 0 030 2 4 560 0O T a b 3T h e 幽f a c t o r 啪e xa b o u t鲫m es t o p ew o r I d n g 缸可判断作业环境危险性属于安全级别，但仍然存在不稳定因素，
12、必须通过措施来提高，使作业环境更加适合工人工作，使生产得到更大的保证。4 作业环境危险性提高方式采场可采用更换装置和改善噪声源方式来控制噪声；采取加强通风、湿式作业、净化分流、密闭抽尘等方式来控制有害物质；井下工人配备必需的个体防护装置，发放高效除尘、防护好的口罩，采取合理的轮流工作制。生产中应经常对风流和工作面空气所含有害气体物质、矿尘量进行测定，经常检查井下通风状态和效果，以便及时改进通风工作。总之，要根据实际情况，采取综合措施，才能取得较好的治理效果。5 结论采用模糊综合分析方法来分析作业环境，能够考虑各种因素的影响，提供了一种新的方法和途径，对；第2 期高晓旭等：采场作业环境模糊综合分
13、析3 8 7于不同的采场，可以根据系统的不同进行设置，应用非常广泛。由于其分析评价中隶属函数的建立和权重分析对于不同的采场具有不同的评价值，具有一定的主观性，因此，合理的建立分析评价模型是模糊分析的关键。各个矿山应因地致宜，从实际出发，力争以较少的人力、物力、财力提高系统的安全性，使系统向安全、高效、高产方向发展。参考文献R e f e 他n c 酷 1 2 3 4 5 6 龙升照人一机一环境系统工程研究进展 M 第2 卷北京：科学技术出版社，1 9 9 5 L O N cs h e n g z h a o M 锄一m a c l I i n e 朗v i r o m e n t8 y s t
14、 e me n g i n r i n gr e 8 e a r c h M n es e c 佃dV 0 1 B e i j i n g：S c i e n c e 曲dT e c h-n o l o 野P r 8，1 9 9 5，邱建明运用模糊数学理论评价作业环境质量 J 福建化工。1 9 9 6，(1)：4 3 4 5 Q I uJ i 蚰-m i n g A p p m i w o r ke n v i r o 咖e n tf a t a l n 鹤8w i t l lh 比z ym t h st l l e o r)r J F u j i 蚰c h e n l i c a lI n
15、d u s 畸，1 9 9 6，(1)：4 34 5 潘涛关于干部考核模糊评价的数学模型 J 系统工程理论方法应用，1 9 9 4，(2)：3 0 3 5 P A N F u z z ym a t h e m t i c 8a 略嘲m n t 啪d e la b 叫tc a d r e 哪s J A p p l i c a t i 帆o fS y s t e 咖E n 舀n e e r i I l g，I l e o r y 锄dM e t h o d，1 9 9 4，(2)：3 0 3 5 徐志胜高产、高效、综采放顶煤人一机一环境系统可靠性 J 中国矿业大学学报，1 9 9 5，(2)：1
16、3 1 9 x Uz I l i-s h e r I g R e l i a b i l i t yo ft l e 蚴m c h j n e-朗“m 咖e n t8 y s t e mo ff u U y 地c h 曲i z e d 唧-c o a ld m w i n gm i 血I l gw i t lh i g l伽t p u t 蚰de 伍c i e n c y J J 0 1 姗a 1o fc l l i n au f I i v e 飓时0 fM i n i n g 姐dT e c m o l o g y，1 9 9 5，(2)：1 3 1 9 王剑彬人一机系统安全性模糊综合评价
17、方法研究 J 南华大学学报，2 0 0 l，(3)：3 6 w A N GJ i 明b i n s t u d yo ft l l es 出t yf m 珂i n t e 耐ee v a l u a t i n gm e t h o df 抽m 舳m a c h i 鹏s y s t e m J J o 哪a lo fN a l l I l 岫u n j v e 玛时，2 1，(3)：3 6 G A 0 一x u，c H A N Gx i n-t a r I F u z z ys y l l t l 螂i s 蚰a l y 8 i Bf o rm 肌-m c l I i 舱e n v i 啪m
18、 朗t 托l i a b i l i t yo fs t o p e c F E N GC h a I l g-g e I l g 2 0 0 4I n t e m a l i o n a lS y I n p 0 8 i u m S 出可S c i e n c e 舳dT e c I I r I o l o g y S h 卸g h a i：S c i e n c eP r 嘲，2 0 0 4：21 3 7 21 4 2 F u z z ys y n t h e s i sa n a l y s i sf b rw o r ke n V i r o I 蚰e n to fs t o p eG
19、 A OX i a o x u l”，Z H A N GJ i a n r a n 9 1”，C H A N GX i n t a n l 2(1&I I l o D j 旷阢呦r，瓜踟觇俺毋矿S c 如r 础d 乃曲r I o 研，藏帆7 1 0 0 5 4，C m 加；2 匆如占D n 咖哆旷耽s 把丌I 胁鹏口蒯月缸以腑孵m 如n 旷胁厅厶盼旷尉唧廊凡，凰凡7 1 0 0 5 4，C 觚M)A b s t r a c t：B 鹪e do nt l l ep r o b l e mf o rs t o p ee n V i r o n m e n t，埘t hm ef u z z yt h
20、 e o r ya n dt I ev i e w p o i n to fe n v i-r o n n l e ms c i e n c e 觚dm a n-m a c h i n e e n v i r o n m e n ts y s t e me n g i n e e r i n g An e ws y n t h e s i s 趴a l y s i sm o d e li se s t a b l i s h e dt o 印p m i s et I l es i n g l e 粕dw h o l ef 如t o r sa b o u ts t o p ee n V i m
21、n m e n tf a t a l n e s 8 T a k i n gac e n a i ns t o p ea s 锄e x 锄p l e，t l l ee n、r i r o n m e n tf a t a l n e s si s 舳a l y z e da n d 印p r a j s e d 诵t I lt h em o d e l T h em o d e lc a I lp m v i d e 鹊s i s t a md e c i s i o n m a k i n gf o rm a n a g e e 璐t oi m p m v et l l ep r o d u
22、 c t i o na n ds a f e t)r K e yw o r d I s：s t o p e；w o r ke n V i r o n m e n t；f u z z y 肌a l y s i s；f 缸a l n e s sB j o g n p h y：G A O)【i 一邛，【艘t u M，)(i 越7 1 0 0 5 4，P R C h i 舶，T e l：0 0 8 6 一1 3 5 7 2 0 5 5 6 6 2，E-叫I i l：x i a 以u 吕帖 1 2 6 啪 采场作业环境模糊综合分析采场作业环境模糊综合分析作者：高晓旭，张俭让，常心坦，GAO Xiao-x
23、u，ZHANG Jian-rang，CHANG Xin-tan作者单位：西安科技大学,能源学院,陕西,西安,710054;教育部,西部开采及灾害防治重点实验室,陕西,西安,710054刊名：西安科技大学学报英文刊名：JOURNAL OF XIAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：2008，28(2)引用次数：1次 参考文献(6条)参考文献(6条)1.龙升照 人-机-环境系统工程研究进展 19952.邱建明 运用模糊数学理论评价作业环境质量 1996(1)3.潘涛 关于干部考核模糊评价的数学模型期刊论文-系统工程理论方法应用 1994(2)4
24、.徐志胜 高产、高效、综采放顶煤人-机-环境系统可靠性 1995(2)5.王剑彬.林国湘.张力.曾庆生 人-机系统安全性模糊综合评价方法研究期刊论文-南华大学学报(理工版)2001(3)6.GAO Xiao-xu.CHANG Xin-tan Fuzzy synthesis analysis for man-machine-environment reliability ofstope 2004 相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 罗一忠.吴爱祥.刘金枝.LUO Yi-zhong.WU Ai-xiang.LIU Jin-zhi 采场作业环境可靠性模糊综合评判-湖南科技大学学报（自然
25、科学版）2005,20(4)作业环境研究是人机工程学的一个重要方面,在全面分析采场作业环境可靠性影响因素的基础上,运用模糊数学中的综合评判法建立了作业环境可靠性评价模式将环境系统可靠性分为6个级别,并建立了相应的隶属函数以铜陵冬瓜山铜矿为实例,对其采场作业环境的可靠性进行了模糊综合评判评判结果表明,该矿采场作业环境的可靠性属于第3级,有待进一步提高指出了作业环境可靠性不高的主要原因,并提出了相应的改进措施表2,参10.2.期刊论文 高晓旭.张京兆.李龙清 采场作业环境模糊综合分析-化工矿物与加工2004,33(3)针对采场作业环境存在的问题,以贵州某磷矿为研究对象,利用环境科学、人机环境系统工
26、程观点和模糊数学理论对采场作业环境进行分析和评价,并提出改善采场作业环境的具体方法措施,以提高系统可靠性.3.期刊论文 姚志全.张钦礼.王新民.YAO Zhi-quan.ZHANG Qin-li.WANG Xin-min 采场作业环境安全灰色评价及应用-中国安全生产科学技术2009,5(2)作业环境研究是人机工程学的一个重要方面,作业环境质鼍的好坏直接影响作业的效率,同时还关系到作业人员的人身健康与安全.在采场作业环境下,作业人员在一个受限的空间范围内作业,作业环境的安全问题成为影响作业人员人身健康甚至生命安全的重要方面,科学合理地评价其安全状况对改善室内环境安全具有重要意义.由于影响采场作业
27、环境安全状况的因素复杂,这些因素具有模糊性、不确定性,具有典型的灰色特征,本文运用灰色理论的灰色关联分析对采场作业环境的安全状况进行综合评价,并用实例分析进行说明,从而为管理者提供辅助决策,实现采场作业环境的安全、高效.4.学位论文 匡永志 马路坪矿采场人-机-环境系统可靠性研究 2003 运用人机环境系统工程理论,可靠性理论,模糊数学,管理信息系统等相关知识,对磷矿采场人-机-环境系统可靠性进行了分析,将磷矿采场看成一个由人、机、环境组成的逻辑串联系统,从人、机、环境三个因素出发,对磷矿系统进行单因素和整体分析,并建立了相应的人、设备、作业环境的故障模式,故障因素指标,可靠性计算方法,模糊综
28、合评价方法等评价体系,利用模糊综合评价法综合分析磷矿采场人-机-环境系统,建立了一套新的磷矿采场人-机-环境系统可靠性理论体系.在人的可靠性评价上,从内因和外因两个方面分析了人的可靠性影响因素,并进一步给出了人的可靠性计算方法,采用模糊综合评价法评价磷矿采场人的可靠性.在设备的可靠性评价上,在对设备故障原因进行较为深入分析的同时,将采场设备看成是一个大的串并联系统,建立设备可靠性计算公式,并建立新的设备模糊可靠度评价公式和设备整体模糊综合评价公式.在环境可靠性评价上,通过对噪声、矿尘、有害气体以及作业场所等主要影响环境因素的讨论,指出其对人的工作效率和健康以及设备正常运行的影响,进而对作业环境
29、可靠度进行评价,创新地建立了其隶属度函数和新的环境系统可靠性模糊综合评价公式.最后把磷矿采场人-机-环境系统看成是一个逻辑串联系统,建立整个系统可靠性模糊评价公式,以贵州省开磷集团马路坪矿为实例,对其进行了可靠性计算的评价,并提出了相应的人-机-环境系统各个因素和整体可靠性提高的途径.5.学位论文 高晓旭 磷矿采场人机环境系统可靠性研究 2002 该文运用人机环境系统工程理论,可靠性理论,模糊数学,管理信息系统等相关知识,对磷矿采场人-机-环境系统可靠性进行了分析,将磷矿采场看成一个由人、机、环境组成的逻辑串联系统,从人、机、环境三个因素出发,对磷矿系统进行单因素和整体分析,并建立了相应的人、
30、设备、作业环境的故障模式,故障因素指标,可靠性计算方法,模糊综合评价方法等评价体系,最后利用模糊综合评价法综合分析磷矿采场人-机-环境系统.论文最终建立了一套新的磷矿采场人-机-环境系统可靠性理论体系.最后,以贵州省开磷集团马路坪矿为例,对其进行了可靠性计算和评价,并提出了相应的人-机-环境各系统各个因素和整体可靠性提高的方式和方法措施.6.期刊论文 李佩全.黄向菁.周张庚.LI Pei-quan.HUANG Xiang-jing.ZHOU Zhang-geng 调整采场布局防治煤与瓦斯突出技术实践-煤炭科学技术2007,35(1)分析了淮南矿业集团目前安全生产技术现状以及矿井深部开采面临防突
31、的难题,提出了实现防突治本在于调整采场布局,采场布局调整重点是开采保护层、区域性瓦斯抽放、改革采煤方法、合理均衡生产、注重煤炭质量、完善生产系统、优化组织施工、推进技术创新、改善生产作业环境.7.期刊论文 吴大敏 新桥露天矿运输公路粉尘治理探讨-金属矿山2001(11)分析了新桥矿露天采区及路面粉尘特征,介绍了多种公路抑尘剂在该矿的试验和应用情况,提出了一系列综合治理措施,有利于改善矿山作业环境.8.期刊论文 李兆平.张弥.Li Zhaoping.Zhang Mi 高水固化材料在南京铅锌银矿中的应用-地质灾害与环境保护1999,10(2)南京铅锌银矿是地下开采矿山,历史上遗留的大量采空区已严重
32、威胁地面风景区的稳定,区内不断发生地面沉降、塌陷等地质灾害;1988年以后,采矿方法更改为分级尾砂充填法后,随之又带来对井下作业环境的污染;选矿后产生的尾泥直接排入长江,造成环境污染.在本项研究中,提出用全尾砂加高水固化材料充填采空区和生产采场方案,并进行工业性试验,效果良好,可解决上述三大问题.9.期刊论文 陈敏.姜学鹏.徐志胜.CHEN Min.JIANG Xue-peng.XU Zhi-sheng 井下采矿作业环境质量模糊综合评判-中国安全科学学报2008,18(8)在全面分析井下作业环境质量影响因素的基础上,运用模糊数学中的综合评判法,建立井下作业环境质量评价模式.依据相关法规并借鉴成
33、功经验和研究成果,将环境质量分为5个级别,并建立了相应的隶属函数.以程潮铁矿东区-290 m水平作业场所为实例,对其采场作业环境的质量进行了模糊综合评判,指出了作业环境质量较差的主要原因,提出了相应的改进措施.实际应用表明,井下采矿作业环境质量模糊综合评判法具有较高的应用价值.10.学位论文 李晓璐 金属矿山通风系统的人机环境研究与应用 2007 矿山通风系统是一个复杂的人机环境系统工程，是矿山生产的重要组成部分，其运行情况直接关系到矿山生产的安全、经济、效率等问题。本文针对目前我国金属矿山所普遍存在的问题，以焦家金矿为工程背景，进行金属矿山通风系统的人机环境分析研究，为存在此类问题的矿山企业
34、提供理论上的指导和实际意义的帮助。结合焦家金矿通风的实际情况，从人的生理、心理状态和工作效率等角度对金属矿山井下通风环境进行聚类分析。确定了井下作业环境的三种聚类对象的灰类，给出了不同灰类的白化函数，标定了灰色聚类权，并计算出聚类系数。建立了不同作业环境的评价标准，为进一步改善井下作业环境，保障工人的生命安全和身体健康提供科学依据。基于灰色系统理论，建立了以合理通风为参考数列，以不同井下作业环境为比较数列的灰色关联分析体系。通过对构造的不同数据列的无量纲化处理、求取差序列，计算灰色关联系数等，得到了不同作业环境与通风影响的灰色关联度，并据此分析结果找出了井下作业环境与通风的影响关系，为进一步改
35、善作业环境与量化通风效果提供了依据。在分析人环关系、环机关系、机人关系以及相关规程的要求的基础上，应用层次分析法、模糊综合评价法，提出了进行综合评判的指标，建立了金属矿山通风系统人机环境评价模型，结合焦家金矿的实际进行分析与评判，客观地确定了矿井通风系统的优劣程度，为类似系统分析与评判提供了新的方法与途径。针对焦家金矿通风存在的粉尘污染严重、主风机效率低、三号脉采场通风网路不畅等问题，进行通风系统优化，达到了令人满意的效果。这些结果验证了依据人机环境评价结果进行的矿井通风系统改造过程是科学的。同时也说明，建立的金属矿山通风系统人机环境综合评价模型对矿井通风系统的管理具有较好的指导意义。引证文献(1条)引证文献(1条)1.姚志全.张钦礼.王新民 采场作业环境安全灰色评价及应用期刊论文-中国安全生产科学技术 2009(2)本文链接：http:/