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摘要:矿井通风系统通常是一个多目标、多属性、多层次、多功能、多阶段的决策系统。系统决策不仅要掌握自然规律的变化对系统带来的影响，同时更需要掌握矿井灾害事故对社会、经济、生态、环境的系统造成的严重后果。通过数学模型的建立,掌握优化指标选取的方法与标准。
关键词：决策系统；优化指标；数学建模。
1 影响矿井通风系统优化决策的模式
而制约矿井通风系统优化决策的因素有很多，它涉及到自然、社会、经济、技术等多个复杂的相互联系但又彼此制约的因素或目标。它具有规模大、联合性和随机性的特点。因此，它是一个具有复杂性和不确定性的系统，属于多目标模糊优化决策问题。
1.1复杂性模式
复杂性模式主要指矿井通风中存在的优化问题的复杂性和在技术快速发展环境下模拟工具的复杂性。具体又可分为三个方面：问题复杂性、计算能力和优化技术。
1.2不确定性模式
不确定性模式是指与矿井通风系统优化相关的数据可利用性和变量随时间和空间的自然变化，具体有可分为三个方面不确定性、可利用数据和条件变化。
（1）不确定性。影响矿井通风系统的不确定性因素很多，且随着矿的不断开采，这些不确定性因素会越来越多。这些不确定因素可以划分为两类，由通风网络结构的变化引起的不确定性和由管理或社会环境引起的不确定性。而这两类不确定性都存在一定的模糊性。
（2）可利用数据。矿井通风系统是一个动态的生产系统，它随着时间和空间的变化，数据发生不断的变化，以前的一些数据的可利用性都会相应的下降。
（3）条件变化。随着气候条件的变化、人类的活动的影响及地质条件的变化，矿井通风系统也发生变化。
2 矿井通风系统决策优化指标的确定与分析
新矿井在通风系统设计或生产矿井在进行通风系统技术改造设计时，必须根据矿井的地质条件、矿井开拓和生产布局可拟定出很多可行的设计方案，并且各个方案各有优缺点。要从众多的方案中确定出最优的通风系统方案，必须首先确定矿井通风系统的评判指标。对于不同的矿井或通风系统，涉及因素又有不同，而要想将影响因素全部罗列出来，并确定出进行方案比较的评判指标是很困难的。因此，必须从解决矿井通风系统方案优选的观点出发，确定进行方案优选影响因素分析及建立评判指标体系，仅选择对方案选择影响较明显，或在不同方案之间进行比较中影响程度差别较大的因素。根据影响因素，建立指标体系，选择相同因子。
2.1 矿井通风系统评判因子的确定的原则
通过对影响矿井通风系统决策优化复杂性和不确定性模式的分析，由此归纳出矿井通风系统评判因子确定必须坚持的6项基本原则：
（1）评判因子的确定应该充分体现科学性、可比性、客观性、针对性、超前性和可操作性。
（2）评判因子的建立要坚持“系统性和完整性相结合”、“科学性与实用性相结合”、“特殊性与普遍相结合”、“定性与定量相结合”、“动静相结合”、“面面俱到”和“不可偏废”的原则。
（3）评判因子的建立要以“揭示问题、促进管理水平提高、促进科学技术进步、促进矿井安全程度提高”为目的。
（4）评判因子的建立要具有导向作用，即评判指标能指导今后工作和努力方向。
（5）评判因子的建立必须符合多数专家的意见，能够全面确切地反映出矿井通风系统的状况和技术质量特征，具有独立的物理意义。
2.2矿井通风系统决策优化评判因子的确定
安全性较好的矿井通风系统的标志是通风系统完整，主要通风机装置运行状况良好、与通风网络匹配，通风井巷联结形式合理，风质风量满足要求。通风系统的状况和质量是用一套定性和定量指标表示的。定性指标没有计量单位，离散性、确定性是矿井通风系统定性参数的特点，定量指标是从数量方面来说明矿井通风系统的，即它们的变化具有数量尺度。
根据评判指标确立的6项基本原则，并在大量调研、文献检索、统计、分析、经验总结和反复听取并征求各方面专家的意见的基础上，提出了影响矿井通风系统方案优选的主要因素指标集，共分3大类，11小项，其层次结构模型如图1所示。
图1 矿井通风系统优化的层次结构模型图
2.3矿井通风系统评判指标及其数学描述
矿井通风系统评判指标力求全面客观地评估矿井通风系统的可靠程度，其指标应能反映矿井通风系统的技术质量特征，从安全角度出发对矿井通风系统进行全面分析，并参考《生产矿井质量标准化标准》中有关规定和现场科技人员的经验，综合分析，按照主从相关、回归关系和方向性原则，确定的评价指标。
（1）表明技术先进的指标
①矿井风压。矿井风压是指1m/s的空气流过矿井通风网络时，所消耗的机械能量。矿井风压越高，通风管理难度就越大，一般认为矿井的风压不超过3000Pa，其计算公式为：
（1）
其中h为风压取整数，Pa，。多台主要通风机联合运转时，分别计算各台主要通风机所担负系统的风压，并取较小的值作f为的值。
②风量供需比。矿一井实际通过的风量Q与矿井所需风量Q0，的比值即是矿井风量供需比β。即β=Q/Q0。
一般认为矿井风量供需比值在[1, 1.2]之间较为合理，小于1时矿井风量不足，大于1.2时风量过剩，最大不超过1.5，由此得出该指标量化公式为：
（2）
③结构合理性。矿井或系统在自然分风时压力与按需分风时压力之比（合理性系数）K。一般认为值越大，说明调节量越小，网络结构较合理，反之亦然。单一风机工作的通风系统一般要求0.85
（3）
对于多风井系统，分别计算各系统的合理性系数值，并取最小的值作为f值。
（2）表明经济合理的指标
①井巷工程费。主要是由井巷工程的直接定额费、辅助车间费及施工管理费组成。其计算公式为：
，元 （4）
式中:
K j——掘进费用单价，元/m；
L j——第j条井巷的长度，m；
S j——第j条井巷的初选断面,m2。
②设备购置费。主要是指购买主要通风机包括电机设备所消耗的费用。
③巷道维护费。主要是指修复井巷所消耗的材料、工人工资以及其它费用的总费用，其计算公式为：
，元 （5）
式中W j——巷道的维护单价，元/m;；
t j——第条井巷的维护年限，a 。
3 结论
本部分是通过对影响矿井通风系统优化决策的模式的研究分析，建立数学评判指标体系模型，并根据对方案优选影响因素的不同，从中选择对方案优选影响较明显，或在不同方案之间进行比较中影响程度差别较大的因素，作为最终的评判指标，然后根据确立的评判指标提出了基本单元系统因素权重的求解原理，并求解评判指标的权重。
参考文献:
[1]刘剑，贾进章，于斌.通风网络含有单向回路时的通路算法. 辽宁工程技术大学学报,2003（6）
[2]贾进章，刘剑，宋寿森. 通风系统稳定性数值分析. 矿业安全与环保, 2003（6）
[3]刘新, 贾进章,刘剑. 广义角联结构研究. 辽宁工程技术大学学报, 2003(4)
[4]戴国权.在复杂的矿井通风网络中确定角联分支中风流方向的方法.煤炭学报,1979(1)
[5]赵以蕙等．复杂风网中不稳定风流的方向判别及其应用．煤炭学报,1984,(2)
[6]N.SZLAZAK,LIU Jian. Numerical Determination of Diagonal Branches in Mining Ventilation Networks. Archives of Mining Sciences,1998(4)
第一作者简介：刘朋（1988.2~），男，中国地质大学（武汉）工程学院安全工程06级本科生
email:thankyou1988@hotmail.comTel:15972073191
通信地址：武汉市洪山区鲁磨路338号中国地质大学60#322室邮编：430074
关键词：决策系统；优化指标；数学建模。
1 影响矿井通风系统优化决策的模式
而制约矿井通风系统优化决策的因素有很多，它涉及到自然、社会、经济、技术等多个复杂的相互联系但又彼此制约的因素或目标。它具有规模大、联合性和随机性的特点。因此，它是一个具有复杂性和不确定性的系统，属于多目标模糊优化决策问题。
1.1复杂性模式
复杂性模式主要指矿井通风中存在的优化问题的复杂性和在技术快速发展环境下模拟工具的复杂性。具体又可分为三个方面：问题复杂性、计算能力和优化技术。
1.2不确定性模式
不确定性模式是指与矿井通风系统优化相关的数据可利用性和变量随时间和空间的自然变化，具体有可分为三个方面不确定性、可利用数据和条件变化。
（1）不确定性。影响矿井通风系统的不确定性因素很多，且随着矿的不断开采，这些不确定性因素会越来越多。这些不确定因素可以划分为两类，由通风网络结构的变化引起的不确定性和由管理或社会环境引起的不确定性。而这两类不确定性都存在一定的模糊性。
（2）可利用数据。矿井通风系统是一个动态的生产系统，它随着时间和空间的变化，数据发生不断的变化，以前的一些数据的可利用性都会相应的下降。
（3）条件变化。随着气候条件的变化、人类的活动的影响及地质条件的变化，矿井通风系统也发生变化。
2 矿井通风系统决策优化指标的确定与分析
新矿井在通风系统设计或生产矿井在进行通风系统技术改造设计时，必须根据矿井的地质条件、矿井开拓和生产布局可拟定出很多可行的设计方案，并且各个方案各有优缺点。要从众多的方案中确定出最优的通风系统方案，必须首先确定矿井通风系统的评判指标。对于不同的矿井或通风系统，涉及因素又有不同，而要想将影响因素全部罗列出来，并确定出进行方案比较的评判指标是很困难的。因此，必须从解决矿井通风系统方案优选的观点出发，确定进行方案优选影响因素分析及建立评判指标体系，仅选择对方案选择影响较明显，或在不同方案之间进行比较中影响程度差别较大的因素。根据影响因素，建立指标体系，选择相同因子。
2.1 矿井通风系统评判因子的确定的原则
通过对影响矿井通风系统决策优化复杂性和不确定性模式的分析，由此归纳出矿井通风系统评判因子确定必须坚持的6项基本原则：
（1）评判因子的确定应该充分体现科学性、可比性、客观性、针对性、超前性和可操作性。
（2）评判因子的建立要坚持“系统性和完整性相结合”、“科学性与实用性相结合”、“特殊性与普遍相结合”、“定性与定量相结合”、“动静相结合”、“面面俱到”和“不可偏废”的原则。
（3）评判因子的建立要以“揭示问题、促进管理水平提高、促进科学技术进步、促进矿井安全程度提高”为目的。
（4）评判因子的建立要具有导向作用，即评判指标能指导今后工作和努力方向。
（5）评判因子的建立必须符合多数专家的意见，能够全面确切地反映出矿井通风系统的状况和技术质量特征，具有独立的物理意义。
2.2矿井通风系统决策优化评判因子的确定
安全性较好的矿井通风系统的标志是通风系统完整，主要通风机装置运行状况良好、与通风网络匹配，通风井巷联结形式合理，风质风量满足要求。通风系统的状况和质量是用一套定性和定量指标表示的。定性指标没有计量单位，离散性、确定性是矿井通风系统定性参数的特点，定量指标是从数量方面来说明矿井通风系统的，即它们的变化具有数量尺度。
根据评判指标确立的6项基本原则，并在大量调研、文献检索、统计、分析、经验总结和反复听取并征求各方面专家的意见的基础上，提出了影响矿井通风系统方案优选的主要因素指标集，共分3大类，11小项，其层次结构模型如图1所示。
图1 矿井通风系统优化的层次结构模型图
2.3矿井通风系统评判指标及其数学描述
矿井通风系统评判指标力求全面客观地评估矿井通风系统的可靠程度，其指标应能反映矿井通风系统的技术质量特征，从安全角度出发对矿井通风系统进行全面分析，并参考《生产矿井质量标准化标准》中有关规定和现场科技人员的经验，综合分析，按照主从相关、回归关系和方向性原则，确定的评价指标。
（1）表明技术先进的指标
①矿井风压。矿井风压是指1m/s的空气流过矿井通风网络时，所消耗的机械能量。矿井风压越高，通风管理难度就越大，一般认为矿井的风压不超过3000Pa，其计算公式为：
（1）
其中h为风压取整数，Pa，。多台主要通风机联合运转时，分别计算各台主要通风机所担负系统的风压，并取较小的值作f为的值。
②风量供需比。矿一井实际通过的风量Q与矿井所需风量Q0，的比值即是矿井风量供需比β。即β=Q/Q0。
一般认为矿井风量供需比值在[1, 1.2]之间较为合理，小于1时矿井风量不足，大于1.2时风量过剩，最大不超过1.5，由此得出该指标量化公式为：
（2）
③结构合理性。矿井或系统在自然分风时压力与按需分风时压力之比（合理性系数）K。一般认为值越大，说明调节量越小，网络结构较合理，反之亦然。单一风机工作的通风系统一般要求0.85
（3）
对于多风井系统，分别计算各系统的合理性系数值，并取最小的值作为f值。
（2）表明经济合理的指标
①井巷工程费。主要是由井巷工程的直接定额费、辅助车间费及施工管理费组成。其计算公式为：
，元 （4）
式中:
K j——掘进费用单价，元/m；
L j——第j条井巷的长度，m；
S j——第j条井巷的初选断面,m2。
②设备购置费。主要是指购买主要通风机包括电机设备所消耗的费用。
③巷道维护费。主要是指修复井巷所消耗的材料、工人工资以及其它费用的总费用，其计算公式为：
，元 （5）
式中W j——巷道的维护单价，元/m;；
t j——第条井巷的维护年限，a 。
3 结论
本部分是通过对影响矿井通风系统优化决策的模式的研究分析，建立数学评判指标体系模型，并根据对方案优选影响因素的不同，从中选择对方案优选影响较明显，或在不同方案之间进行比较中影响程度差别较大的因素，作为最终的评判指标，然后根据确立的评判指标提出了基本单元系统因素权重的求解原理，并求解评判指标的权重。
参考文献:
[1]刘剑，贾进章，于斌.通风网络含有单向回路时的通路算法. 辽宁工程技术大学学报,2003（6）
[2]贾进章，刘剑，宋寿森. 通风系统稳定性数值分析. 矿业安全与环保, 2003（6）
[3]刘新, 贾进章,刘剑. 广义角联结构研究. 辽宁工程技术大学学报, 2003(4)
[4]戴国权.在复杂的矿井通风网络中确定角联分支中风流方向的方法.煤炭学报,1979(1)
[5]赵以蕙等．复杂风网中不稳定风流的方向判别及其应用．煤炭学报,1984,(2)
[6]N.SZLAZAK,LIU Jian. Numerical Determination of Diagonal Branches in Mining Ventilation Networks. Archives of Mining Sciences,1998(4)
第一作者简介：刘朋（1988.2~），男，中国地质大学（武汉）工程学院安全工程06级本科生
email:thankyou1988@hotmail.comTel:15972073191
通信地址：武汉市洪山区鲁磨路338号中国地质大学60#322室邮编：430074