系统工程论文基于单源最短路径算法的井下避灾路线.docxVIP

基于单源最短路径算法的井下避灾路线摘要:基于单源最短路径算法理论，针对井下网络节点的特点对巷道各类数据结构做以扇形优化，计算出各段巷道的长度当量，并开发了 windows 操作系统下的网络路线选择软件。关键词:避灾路线; 单源最短路径; 最短路径Underground Escaping Ｒoutes Based on Single － source Shortest Path AlgorithmAbstract: Based on the theory of single － source shortest path algorithm，the fan optimization was carried out for various roadway datastructures according to the features of underground network nodes，and the length equivalent of each roadway was calculated． The net-work route selecting software was designed in windows operating system．Key words: escaping routes; single － source shortest path; fan optimization; shortest path1 井下避灾路线的选定原则避灾路线即井下工作人员能够顺利撤离到安全地点的路线，就矿井网络而言，寻求一条从人员所在处到安全地点间的最佳通路要求不仅安全可靠，而且需要选择出撤离时间最短的路线，同时，还要考虑撤离人员的密度情况。可以设定救灾路线的定权重值为 W，则:W = FT ( 1)式中: F 为事故因素的阻碍系数，如: 巷道高度、倾斜度、风速和人群密度等因素; T 为通过此巷道实际的时间。避灾路线选取的过程中，应遵循选择权重值 W最小的原则，W 越小则逃生的难度越低。避灾路线选择的具体要求应遵照以下几点［1 －4］: ①正确判断发生灾变的地点，并分析灾变可能影响的井下地点，迅速组织人员安全撤离; ②迅速确定人员所在的位置、人员撤离的安全地点，当不能直接撤出地面时，应首先让人员撤到合适的避灾地点，如避难硐室或避难舱内; ③避灾路线应选择安全条件最好、逃生时间最短的路线，可能发生灾变的地点，在井下灾变事故预防和处理计划中，应提供明确的避灾路线，定期培训井下人员按照既定路线逃生演练使其牢记于心; ④避灾路线不得轻易改变，在事故发生时采取一切措施保证路线的畅通无阻，以便人员顺利快速安全的撤离; ⑤对井下人员进行必要的紧急逃生安全教育。使其熟悉所在工作区域的巷道系统，并配备自救器等防护用具。2 选择最佳避灾路线的方法选择避灾路线时，首先应分析在灾变时期各巷道是否适合人员通行，对于可通行的巷道，则根据巷道的各条件数据反应计算通过所需要的时间，再结合巷道的网络结构，选择合适的算法选择井下人员的最佳逃生路线，以火灾和瓦斯爆炸灾害为例加以分析讨论。2． 1 巷道通行的可行性分析井下火灾及瓦斯爆炸灾变发生时，井下井巷的可通行性主要由风流温度、风流中的氧气和有害气体浓度确定。根据《矿山救护准则》关于高温下矿山救护工作中的规定，拟合出穿越高温巷道允许通行的时间 T 与井巷中气温 t 的曲线方程如下式:T = 601． 85ξe－ 0． 08t( 2)式中: T 为穿越高温巷道允许的通行时间 min; t为巷道中空气的温度，℃; ξ为巷道坡度影响通行系数，水平及缓倾斜巷道ξ =1，倾斜、急倾斜上行巷道ξ = 0． 2，急倾斜下行巷道ξ = 0． 36。井下通行时间与温度关系图如图 1。由图 1 可知，逃生路线为水平或缓倾斜巷道时，井下温度在40 ℃以下都有很大的逃生时间; 而相应的逃生时间在下行巷道中时，仅在30 ℃以下才能够保证; 针对上行巷道，则即使在室温条件下都无法保证逃生时间。因此，井下避灾路线的选择显然受到巷道倾斜度和温度的双重制约。当井下环境极为恶劣，避灾人员没有理想的逃生路线时，可以考虑人员对高温最大耐受时间的极限条件作为选择巷道可通行路线的依据。广义上讲，人体的热感与空气的湿度有关，当温度高于 28℃、绝对湿度大于 30 hPa 时，人会感到闷热，据试验显示，人员如果处于45 ℃的湿空气中超过1 h，即会发生昏迷。针对井下条件，根据以往大量的数据实现用最小二乘法拟合出的高温环境中最大耐受时间的定量方程［5］如下:Tmax= 1 812e－ 0． 046t( 3)式中: Tmax为人在高温环境中的最大耐受时间，min; t 为井下通行空间的温度，℃。3 模型计算3． 1 巷道模型结构在矿井的网络结构中，由于斜巷