矿井救生舱系统可靠性与安全性研究

摘要

紧急避险系统是煤矿井下安全避险“六大系统”的核心内容，在紧急避险系统中，最重要的是紧急避险设施的建设。矿难发生时，紧急避险设施作为灾害情况下人员避险的一种手段，其系统及内部设备的可靠性与安全性不仅直接决定了紧急避险系统的可靠性与安全性，更对避险人员的存活起着关键性的作用。因此，本论文以紧急避险设施的典型救生舱为例，对其可靠性与安全性进行了详细的分析与研究。 本论文探讨了救生舱系统的组成、功能概况和工作原理，并对救生舱各子系统主要设备设施所需配备的相关装备数量进行计算。应用收集到的煤矿井下监测系统各主要监测报警装置的无故障工作时间，求出了其故障时间分布规律，为救生舱内部监测监控系统及救生舱整体系统的安全运行提供了理论依据。根据收集到的救生舱系统的无失效数据对救生舱系统相关可靠性参数进行了估计。通过建立救生舱整体系统及其子系统的马尔可夫状态转移过程，计算系统及其子系统的可靠度和事故发生概率。在对救生舱系统充分研究的基础上，构建了救生舱系统综合安全性评价的指标体系，确定了各个指标的权重，并对各指标的重要性进行排序。从安全评价中的不确定性因素处理和动态评价两方面考虑，建立集对分析的动态评价模型，对矿井救生舱的安全性进行分析与评价。评价结果与该煤矿救生舱的实际安全状况相吻合，证明了将该模型用于矿井紧急避险系统救生舱安全评价的可行性与科学性。并在此基础上应用马尔可夫链对救生舱系统未来安全状况进行预测。评价及预测的结果表明，该矿救生舱来年的危险等级为“安全”。趋于稳定时的危险等级为“安全”，但已处于安全状态的临界值，应需继续加强安全管理，提高安全水平。

目录

声明

摘要

1．1研究背景

1．2研究目的和意义

1．3国内外研究现状与发展趋势

1．3．1国外紧急避险系统的研究现状与发展趋势

1．3．2国内紧急避险系统的研究现状与发展趋势

1．4研究内容和技术路线

1．4．1研究内容

1．4．2技术路线

第2章救生舱系统的构成与功能

2．1紧急避险系统的简介

2．2紧急避险系统设施设备的构成

2．2．1自救器

2．2．2避难硐室

2．2．3救生舱

2．3救生舱系统组成及功能概况

2．3．1矿用救生舱的系统组成

2．3．2矿用救生舱各子系统组成及功能概况

第3章救生舱系统无故障工作时间分布规律及可靠性参数估计

3．1可靠性的基本概念

3．1．1定义

3．1．2可靠性常用三大指标

3．2可靠性特征量

3．3典型的故障时间分布

3．3．1指数分布

3．3．2威布尔分布

3．3．3对数正态分布

3．4．1可靠性数据搜集、处理与分析

3．4．2分布函数的参数估计与假设检验

3．4．3 Matlab实现

3．4．4各监测报警装置故障分布模型确定

3．5指数分布条件下无失效数据时救生舱可靠性参数估计

3．5．1可靠性参数的经典置信限

3．5．2救生舱系统可靠性参数估计

第4章基于马尔可夫过程的救生舱系统及其子系统可靠度计算

4．1马尔可夫过程

4．1．1马尔可夫过程的有关假设

4．1．2简单系统的马尔可夫过程

4．2救生舱系统及其子系统马尔可夫状态转移

4．2．1救生舱系统马尔可夫状态转移

4．2．2供氧系统马尔可夫状态转移

4．2．3环境控制系统马尔可夫状态转移

4．2．4监测监控系统马尔可夫状态转移

4．2．5密闭空间系统马尔可夫状态转移

4．2．6通讯人员定位系统马尔可夫状态转移

4．2．7附属系统马尔可夫状态转移

第5章基于SPA-Markov chain的矿井救生舱安全性分析

5．1层次分析法与基于马尔可夫链的集对分析动态模型简介

5．1．1层次分析法

5．1．2基于马尔可夫链的集对分析(SPA-Markov chain)动态模型

5．2救生舱安全评价指标体系的建立

5．2．1评价指标体系建立原则

5．2．2递阶层次结构

5．2．3救生舱安全评价指标体系

5．3救生舱指标权重的计算

5．3．1指标权重的计算

5．3．2 yaahp软件指标权重的计算

5．4救生舱基于SPA-Markov chain的安全评价与预测

第6章结论

致谢

参考文献