1工程概况
山西三元煤业股份有限公司是一座年产220万t的大型生产矿井,前身为长治南寨煤矿,井田位于长治矿区东北部鲍村郝家详查勘探区内,呈不规则多边形,南北长10.141km,东西宽4.967km,面积22.9371km2。长晋高速公路从井田中部穿过,将井田分割成南北两翼,交叉角度为99°,巷道顶设计标高为577.5m,交叉处长晋高速公路设计标高为927.5m,巷道埋深为350m,经中煤邯郸设计工程有限公司设计,从长晋高速公路压覆区内沿3#煤层顶板穿岩巷延伸南翼3条大巷至长晋高速公路南侧,3条大巷分别为胶轮车大巷、回风大巷、皮带大巷,3条大巷断面均为矩形,尺寸均为447.0m(长)×5.0m(宽)×3.1m(高),相邻大巷间距30m。交叉处为长晋高速公路桩号K964+800(运营桩号),为零填挖路段。
2风险评估方法的确定
本次三元煤业股份有限公司巷道施工对长晋高速公路运营安全风险评估采用的是层次分析法[1]。层次分析法(analytichierarchyprocess,AHP)是对一些较为复杂、较为模糊的问题作出决策的简易方法,它特别适用于那些难于完全定量分析的问题。它是美国运筹学家T.L.Saaty教授于20世纪70年代初期提出的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法。该方法能把定性因素定量化,并能在一定程度上检验和减少主观影响,使评价更趋科学化[2-3]。该方法通过风险因素间的两两比较形成判断矩阵,从而计算同层风险因素的相对权重。分析过程:首先建立递阶层次结构,然后确定判断矩阵,其次是计算矩阵A的最大特征值和对应的特征向量,最后进行一致性检验。工程风险的分析和评价是主客观结论相结合的过程,而对某些过程中潜在风险因素的评价也很难用定量数字来描述[4],而层次分析法则可以恰当地解决这个问题。它处理问题的程序与管理者的思维程序、分析解决问题的思路相一致[5-6]。在考虑过程中采用专家评判,并用定量原则检验这一评判的重要性,最后综合成整个项目的风险,既有定性分析,又有定量结果,为管理者提供了一个全面了解项目全过程中风险情况的机会,使其决策更为科学化。
3安全风险的辨识
3.1可能风险源分析
风险是由于从事某项特定活动过程中存在的不确定性而产生的经济或财务的损失、自然破坏或损伤的可能性。
3.2巷道风险源确定
根据以上分析,结合对高速公路的影响,归纳出该项目施工期及运营期巷道主要风险源与危险因素:①安全质量组织措施不到位;②支护不及时,施工顺序、操作不当,结构变形;③巷道地质勘探不准确,巷道塌方、岩爆;④通风系统出现故障,操作不到位,瓦斯达到临界值,遇明火发生爆炸;⑤除尘措施不到位,发生煤尘爆炸;⑥发生突水涌泥;⑦运营期煤层自燃,破坏结构;⑧采区回采完毕,巷道充填不密实等。考虑到三元煤业股份有限公司巷道瓦斯、煤尘、深埋的特点,通过工程类比,确定其施工风险主要是塌方风险。由于影响巷道塌方的因素很多,因而,各种评价指标的选取及其评价指标权重的确定成为巷道塌方风险评估的关键。然而,由于受到各种客观条件的限制,不可能将各种评价指标全部反映到巷道塌方风险的评估中,必须选取对塌方起控制作用的主要指标,并忽略对其影响较小的次要评价指标。参照塌方的相关研究,分别建立评估指标体系。
4相关因素的权重计算
根据三元煤业股份有限公司巷道的特点可知:①单洞开挖的安全性与巷道断面形式、软弱夹层、工法、突水涌泥、瓦斯、岩爆等因素有关。②后行巷道施工时,对先行巷道安全性具有一定影响,后行巷道施工净距大小、施工方法、开挖面错开距离、突水、瓦斯及岩爆对先行巷道有影响。③巷道运营后,采煤过程中突水涌泥、瓦斯、煤尘爆炸、煤层自燃对巷道安全性有较大影响。④巷道充填中,仅填充部分对其有影响。由此可得到四种准则层的评价指标。
5结语
本次三元煤业股份有限公司巷道施工,对长晋高速公路运营安全风险评估采用的是层次分析法。①通过查阅资料并结合工程实践,建立了巷道施工阶段风险评估的指标体系,采用层次分析法对各单因素进行综合,得出准则层和目标层的概率等级指标。②通过对巷道塌方风险的评估,得出其发生概率等级指标为2,对应的概率区间为:0.01%≤P<0.1%(很少发生的),在巷道施工过程中需考虑巷道塌方的风险,工程有进一步实施预防措施以提升安全性的必要。结合巷道埋深等因素的影响,巷道塌方对长晋高速公路运营安全损失等级为一级(可忽略),得出风险等级为一级,可忽略,但需在后期的施工中予以必要监测。③本文的计算结果可以为类似工程的安全性评估提供参考。
作者:郭锐 单位:山西省交通规划勘察设计院
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