金属非金属地下矿山通风系统评价指标体系研究

摘要：本文构建科学的金属非金属地下矿山通风系统评价指标体系，以提升矿井通风系统的运行效率与安全性。研究采用模糊综合评判法和层次分析法（AHP），通过对通风系统的多项指标进行系统性分析，建立一套全面的评价体系。构建了风量合格率、风质合格率、作业环境空气质量合格率等基本指标，结合有效风量率和风机效率等辅助指标进行评估，通过实际案例应用验证，结果表明该评价体系能够准确反映通风系统的优劣，具有较强的可操作性和适用性。

关键词：金属非金属地下矿山；通风系统；评价指标体系；模糊综合评判法；层次分析法

引言

金属非金属地下矿山具有开采深度大、环境复杂等特点，是国民经济中重要的资源供应基础。矿山通风系统作为井下作业安全的关键基础设施，主要通过输送新鲜空气、排出有害气体和粉尘来保障作业环境安全。近年来，矿井中毒和窒息事故频发，凸显了通风系统在安全生产中的核心作用。然而，现有评估方法局限于风量和通风机工况的检测，缺乏系统的评价体系，无法全面评估通风系统性能。为此，亟需建立科学的评估指标体系，以提升通风系统的可靠性和矿山安全生产水平。

一、金属非金属地下矿山通风系统概述

（一）金属非金属地下矿山通风系统的组成

通风系统的主要组成部分包括通风机、通风管路网络和通风控制系统。通风机作为系统的动力核心，负责将新鲜空气送入井下各个工作面，保障空气的持续供应。通风管路网络则通过巷道和管道将空气合理分配到矿井的各个区域，确保井下每个工作点的空气流通顺畅。通风控制系统通过电气控制、风门调节等设备，实现对通风系统的实时监控和智能化管理，以保证通风的有效性和灵活性。

（二）通风系统的功能与作用

通风系统的主要功能是为矿井输送新鲜空气，确保井下环境中的氧气浓度符合作业需求。与此同时，系统还负责稀释和排出作业过程中产生的有害气体，如一氧化碳和氮氧化物等，以及控制粉尘的积聚。通风系统还能调节井下温度，提供舒适的工作环境，进而提高作业人员的工作效率，并保障矿山设备的正常运行，防止因通风不良导致设备过热问题。

二、通风系统评价指标体系的构建

（一）基本指标

风量合格率是评价通风系统性能的核心指标之一。矿井各需风点的风量是否满足设计要求直接影响矿井的通风效果。通过对实际测得的风量与设计风量进行对比，可以判断通风系统是否能够有效地为井下提供充足的风量。风质合格率则关注通风系统提供的空气质量，尤其是空气中有害气体（如CO、NOx等）的浓度是否符合相关安全标准，这是确保矿工健康和安全的重要指标。作业环境空气质量合格率则用于评估作业区域的整体空气质量，确保井下工人在一个安全、清洁的环境中工作。有效风量率通过衡量通风系统中有效风量占总风量的比率，反映了通风系统的风量利用效率。通风系统中风机效率通过对风机的输出功率与输入功率进行计算来评价其运行效率，从而判断风机在运行过程中是否具备节能性。风量供需比是反映实际测得的风量与设计需风量的比值，评估通风系统风量供应与需求之间的匹配程度，从而判断通风系统运行的合理性。

（二）辅助指标

单位有效风量所需功率用于评估单位风量在通过通风管道过程中所消耗的能量，体现了通风系统的能源利用效率。这一指标能够帮助矿井评估通风系统在能耗方面的表现。单位采掘矿石量的通风费用则用于衡量在矿石开采过程中，每单位采掘量所需的通风成本，是通风系统经济性的重要参考指标。年产万吨耗风量通过计算矿井每年采掘万吨矿石所需的总风量，帮助评估矿井生产与通风系统之间的匹配情况，以便在实际应用中对通风系统进行优化，提高其运行效率并降低不必要的能源消耗。

三、通风系统评价方法与应用

（一）模糊综合评判法

模糊综合评判法适用于复杂的多指标体系评估，尤其在处理矿井通风系统中的不确定性和模糊性时效果显著。该方法能够将通风系统的各个评价指标进行模糊化处理，将定性和定量因素结合起来，通过构建隶属度函数，表达不同评价指标在系统中的模糊属性。通过对实际运行数据的综合分析，模糊综合评判法可以根据不同的权重分配，对通风系统进行全面评估，最终得出系统的总体评价结果。该方法不仅能够处理通风系统中复杂多变的因素，还能够在多维度上评估系统的优劣，为矿井管理者提供可靠的决策依据，帮助其更好地优化通风系统的运行，提高安全性和经济效益。

（二）层次分析法（AHP）

层次分析法通过将通风系统的各项评价指标分解为不同的层次结构，将复杂的评价问题分解为相对简单的多级子问题。各层次包括目标层、准则层和方案层，分别代表最终评价目标、各项评价准则以及具体的评价方案。采用两两对比法，对每个层次中的各指标进行成对比较，并依据其相对重要性确定权重。这种方法能够通过对不同指标之间的相对重要性进行量化，从而为各评价因素赋予科学合理的权重，最终通过综合评分得出系统的评价结果。层次分析法特别适用于需要综合多种因素进行评估的复杂系统，如矿山通风系统的多维度评价。该方法不仅能够帮助决策者在多种影响因素中进行合理权衡，还能够提高评价体系的科学性和客观性，是评估通风系统性能及其优化的有效工具。

（三）实证分析与应用

通过对实际矿山通风系统的数据进行实证分析，能够有效验证所构建评价体系的可操作性和准确性。在案例分析中，选取某金属非金属地下矿山的通风系统作为研究对象，应用模糊综合评判法和层次分析法对其通风系统进行全面的评估。通过这些方法，不仅可以系统地分析通风系统的各项性能指标，找出其中的优势与不足，还能够基于评价结果提出具体的改进建议。实证分析的结果能够帮助矿山管理者识别出通风系统运行中的潜在问题，从而为后续的优化和调整提供科学依据，提高系统的安全性和运行效率。这种基于实际数据的应用验证，也为评价体系的推广提供了有力支持。

四、结束语

综上所述，金属非金属地下矿山通风系统的评价指标体系能够有效识别通风系统的优缺点，为后续的改进提供了明确的方向。研究还展示了多指标评估在通风管理中的重要性，进一步证明了多角度、多层次的分析方法在复杂系统中的广泛适用性。未来的研究应继续关注通风系统的动态优化，探索更加智能化的管理手段，以实现更高效、更安全的矿山生产环境。

参考文献

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