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模糊綜合評價(jià)煤礦安全評價(jià)探究

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模糊綜合評價(jià)煤礦安全評價(jià)探究

摘要:根據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論,結(jié)合實(shí)際案例,在遵循可比性、科學(xué)性、統(tǒng)一性、適用性原則的前提下,充分考慮了各種煤礦安全因素,結(jié)合專家打分法,進(jìn)行了基于模糊綜合評價(jià)煤礦安全評價(jià),最終得出煤礦安全等級,取得了良好的評價(jià)效果。

關(guān)鍵詞:煤礦安全評價(jià);模糊綜合評價(jià);安全因素分析

近年來,由于中國部分煤礦企業(yè)從裝備設(shè)置到安全管理、從人員專業(yè)到人員安全意識都存在問題,煤礦事故依舊是中國工業(yè)生產(chǎn)中大量人員傷亡的最重要原因[1],因此如何減少煤礦事故,保證煤礦人員安全,穩(wěn)定社會(huì)發(fā)展成為了最迫切的問題。目前,國內(nèi)外對煤礦安全評價(jià)已獲得了一些研究成果。CHENGL等[2]基于復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)理論,采用多智能體建模與仿真方法,構(gòu)建了煤礦安全系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化模型,對影響煤礦安全的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了評價(jià)。WANGY等[3]建立了煤礦安全生產(chǎn)預(yù)警指標(biāo)體系,采用附加動(dòng)量法、自適應(yīng)學(xué)習(xí)率、粒子群優(yōu)化算法、變權(quán)法和異步學(xué)習(xí)因子等改進(jìn)措施對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化。畢娟等[4]運(yùn)用層次分析法、熵權(quán)法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法單獨(dú)計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重,建立了基于博弈論組合賦權(quán)耦合灰靶決策的煤礦安全評價(jià)模型。李希建等[5]將物元可拓分析法引入到煤礦安全評價(jià)中,同時(shí)利用熵權(quán)法確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重,構(gòu)建基于熵權(quán)物元可拓的煤礦安全評價(jià)模型?;谝陨涎芯砍晒?,采用模糊綜合評價(jià)法能對影響煤礦安全的要素進(jìn)行定性和定量分析,清晰掌握存在的問題,及時(shí)提出對策從而更好地預(yù)防安全事故。本文采用模糊綜合評價(jià)的方法,對影響煤礦安全的各個(gè)因素進(jìn)行評價(jià),確定安全等級。

1煤礦安全評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

1.1安全因素分析

煤礦企業(yè)相對于其他企業(yè)來說具有特殊性,中國還無法完全控制災(zāi)害事故不再發(fā)生,每年仍然會(huì)發(fā)生一些重特大事故,因此對評價(jià)煤礦安全水平十分重要。影響煤礦安全的因素很多,下面從五個(gè)方面來分析。a)安全事故控制。煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)最直接的表現(xiàn)就是事故情況發(fā)生的頻率及危害程度。安全事故控制可分為個(gè)人負(fù)傷率、職業(yè)病發(fā)病率及百萬噸死亡率3種評價(jià)指標(biāo)。b)人為因素。在生產(chǎn)過程中,人是操作生產(chǎn)工具的關(guān)鍵,也是形成許多生產(chǎn)事故的關(guān)鍵一環(huán)。要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)安全,降低生產(chǎn)事故發(fā)生的概率,就必須從“人”著手抓好安全工作,從源頭上盡可能地消除事故隱患。安全隱患的存在與人的行為有著相當(dāng)緊密的聯(lián)系,并且人員的專業(yè)素質(zhì)與心理素質(zhì)都會(huì)對安全形成較大的影響。因此加強(qiáng)人員培訓(xùn)和宣傳教育,增強(qiáng)人的安全意識,是確保煤礦安全的重要措施。人為因素分為員工技術(shù)級別、文化水平及心理健康3種評價(jià)指標(biāo)。c)技術(shù)設(shè)備。煤礦生產(chǎn)過程涉及機(jī)械與電氣的裝置設(shè)備,如提升、挖掘、支護(hù)、運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械設(shè)備,電力供應(yīng)、安全檢測等電氣設(shè)備以及關(guān)乎煤礦安全的瓦斯抽放設(shè)備等。這些設(shè)備的完備性、其所使用材料的強(qiáng)度、設(shè)備運(yùn)行情況等,都會(huì)對煤礦生產(chǎn)的安全形成極大的影響[6]。2012年4月23日內(nèi)蒙古烏拉特前旗興亞煤礦所發(fā)生的一起瓦斯煤塵爆炸事故的調(diào)查報(bào)告顯示,其發(fā)生爆炸的位置未設(shè)置瓦斯電閉鎖裝置,導(dǎo)致局部通風(fēng)管理不到位。技術(shù)措施可以采用煤塵安全技術(shù)措施、瓦斯安全技術(shù)措施、水災(zāi)安全技術(shù)措施、火災(zāi)安全技術(shù)措施4種技術(shù)措施指標(biāo)來反映。d)安全管理。對于煤礦企業(yè)而言,安全管理是一個(gè)永恒的主題。一般的煤礦企業(yè)只有一兩個(gè)抓安全的領(lǐng)導(dǎo)是不夠的。不安全的領(lǐng)導(dǎo)行為、管理組織的缺失、安全管理機(jī)制的不完善、人員的選擇和使用不當(dāng)及教育培訓(xùn)不夠都會(huì)影響到煤礦安全[7]。安全管理分為安全管理與值班制度、健康監(jiān)護(hù)與檢查及宣傳教育3種評價(jià)指標(biāo)。e)自然環(huán)境。事故發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)是充滿安全隱患的環(huán)境,這也是直接引發(fā)事故的原因。而在自然環(huán)境中,一般異常存在于各類環(huán)境條件的惡劣變異,它是無法變化和更改的風(fēng)險(xiǎn)因素[8],如水文、地質(zhì)、氣象與巖石等方面的風(fēng)險(xiǎn)因素。自然環(huán)境分為瓦斯級別、礦井涌水量及火災(zāi)條件3種評價(jià)指標(biāo)。

1.2構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)煤礦安全所涉及的范圍,從安全事故控制、人為因素、技術(shù)措施、安全管理及自然環(huán)境幾方面總結(jié)了上述16個(gè)指標(biāo)。通過以上指標(biāo)建立了煤礦安全評價(jià)指標(biāo)體系,如表1所示,并根據(jù)專家打分對指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行賦值。

2模糊綜合評價(jià)的步驟

模糊綜合評價(jià)是以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)的分析方法,針對有很多因素影響的對象,通過隸屬度來將定性問題轉(zhuǎn)化成定量問題[9]。以下是模糊綜合評價(jià)的步驟。a)步驟1,建立模糊綜合評價(jià)的因素集。因素集中含有各類因素,其都能對待評價(jià)對象的評價(jià)結(jié)果產(chǎn)生影響。一般而言,因素集多用U表示,U=(u1,u2,u3,…,um),元素ui表示影響評價(jià)對象的第i個(gè)因素(i=1,2,3,…,m)。b)步驟2,建立模糊綜合評價(jià)的評價(jià)集。評價(jià)集一般用V來表示,V=(v1,v2,v3,…,vn),其中vj代表第j種評價(jià)結(jié)果(j=1,2,3,…,n),各個(gè)等級都能與1個(gè)模糊子集相互對應(yīng)。c)步驟3,進(jìn)行模糊評價(jià),獲得評價(jià)矩陣。在構(gòu)造了評價(jià)集后,要逐個(gè)對被評事物從每個(gè)因素上進(jìn)量化,即確定從單因素來看被評事物對評價(jià)集的隸屬度[10],進(jìn)而得到模糊關(guān)系矩陣R:式(1)中,rmn為某個(gè)被評事物um從因素來看對vn等級模糊子集的隸屬度。d)步驟4,確定權(quán)向量。在模糊綜合評價(jià)中確定評價(jià)因素的權(quán)向量,一般采用A進(jìn)行表示,A=(a1,a2,a3,…,an)。e)步驟5,確定模糊綜合評價(jià)模型E[11]:式(3)中,E1×n為被評事物從整體上看對vn等級模糊子集的隸屬程度;S1×n為相應(yīng)因素的級分。

3基于模糊綜合評價(jià)法的煤礦安全評價(jià)

以A煤礦的實(shí)際情況來看,結(jié)合模糊綜合評價(jià)和專家打分法一同對該煤礦進(jìn)行安全評價(jià)。通過咨詢收集10位專家的意見,并根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)信息來對各個(gè)因素的安全保障程度進(jìn)行計(jì)算[12]。將評價(jià)結(jié)果劃分為5個(gè)等級,并將其歸入評價(jià)集中,即V={v1,v2,v3,v4,v5}={優(yōu)秀,較好,中等,較差,很差},并將專家的評價(jià)結(jié)果填入其中,形成對應(yīng)的評價(jià)結(jié)果矩陣。例如10位專家對百萬噸死亡率進(jìn)行投票,其中2個(gè)人認(rèn)為優(yōu)秀,3個(gè)人認(rèn)為較好,4個(gè)人認(rèn)為中等,1個(gè)人認(rèn)為較差,無人認(rèn)為很差,則w13的模糊評價(jià)向量為(0.2,0.3,0.4,0.1,0)。A煤礦安全評價(jià)的專家打分如表2所示。通過表2可得到單因素模糊綜合評價(jià)矩陣,并結(jié)合各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重對各個(gè)二級指標(biāo)進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算:E1=[0.2,0.3,0.4,0.1,0.07],歸一化后E1=[0.187,0.281,0.374,0.093,0.065];E2=[0.1,0.2,0.3,0.3,0.2],歸一化后E2=[0.091,0.182,0.272,0.272,0.183];E3=[0.2,0.4,0.3,0.2,0.1],歸一化后E3=[0.167,0.333,0.250,0.167,0.083];E4=[0.2,0.4,0.3,0.1,0.1],歸一化后E4=[0.182,0.363,0.273,0.091,0.091];E5=[0.2,0.22,0.4,0.15,0.1],歸一化后E5=[0.187,0.206,0.374,0.140,0.093](E1為安全事故的評價(jià)矩陣,E2為人為因素的評價(jià)矩陣,E3為技術(shù)設(shè)備的評價(jià)矩陣,E4為安全管理的評價(jià)矩陣,E5為自然環(huán)境的評價(jià)矩陣)。通過二級指標(biāo)運(yùn)算得到一級指標(biāo)模糊評價(jià)矩陣,通過一級指標(biāo)權(quán)重結(jié)合模糊評價(jià)矩陣得到復(fù)合運(yùn)算:E=[0.187,0.281,0.374,0.140,0.093],歸一化后E=[0.174,0.262,0.348,0.130,0.086](E為煤礦安全系統(tǒng)的評價(jià)矩陣)。最終得到的復(fù)合運(yùn)算E只是代表了5個(gè)等級每個(gè)等級的比例,卻不能直觀地給出1個(gè)數(shù)值來評價(jià)這個(gè)煤礦的安全等級。為了更加方便直觀地看出結(jié)果,需要得到1個(gè)具體數(shù)值。下面對各等級都按百分制給分,通過比例來確定數(shù)值。評價(jià)結(jié)果與評價(jià)等級分?jǐn)?shù)對照如表3所示。每個(gè)等級取1個(gè)中間值,90優(yōu)秀,70較好,50中等,30較差,10很差,則列向量C=(90,70,50,30,10)T,與之前的比例進(jìn)行運(yùn)算,最終得出該煤礦的安全評價(jià)分值M=56.16,等級為中等。共選取了16個(gè)因素來構(gòu)建了1個(gè)煤礦安全評價(jià)體系,通過模糊綜合評價(jià)及專家打分的方法確定了模糊評判指標(biāo)的隸屬度,最終得出了煤礦的安全等級,由此可找出安全上的優(yōu)勢和劣勢,并加以改進(jìn)。

4結(jié)語

將模糊數(shù)學(xué)理論應(yīng)用到安全評價(jià)中對煤礦安全因素進(jìn)行了安全評價(jià),從安全事故控制、人為因素、技術(shù)措施、安全管理和自然環(huán)境五大方面系統(tǒng)詳細(xì)地析了礦井事故發(fā)生的因素及安全隱患,在遵循可靠性、科學(xué)性、統(tǒng)一性、適用性原則的前提下充分考慮并構(gòu)建了安全評價(jià)體系[13]。采用模糊綜合評價(jià)的方法結(jié)合專家打分確定煤礦安全評價(jià)等級,更能客觀地評價(jià)煤礦安全的綜合水平。不過還有進(jìn)一步要研究的問題:首先評價(jià)指標(biāo)不夠全面和客觀,需要進(jìn)一步的優(yōu)化;其次是體系不夠全面,還要進(jìn)一步完善煤礦安全評價(jià)體系。煤礦安全評價(jià)是一項(xiàng)非常復(fù)雜和非常有特殊性的工程,影響因素非常多,因此要不斷地研究與積累,找到更合適的簡單的方法。

作者:劉思嘉 單位:河北工程大學(xué)管理工程與商學(xué)院

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