模糊綜合評價煤礦安全評價探究

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摘要：根據模糊數學理論，結合實際案例，在遵循可比性、科學性、統一性、適用性原則的前提下，充分考慮了各種煤礦安全因素，結合專家打分法，進行了基于模糊綜合評價的煤礦安全評價，最終得出煤礦安全等級，取得了良好的評價效果。

關鍵詞：煤礦安全評價；模糊綜合評價；安全因素分析

近年來，由于中國部分煤礦企業從裝備設置到安全管理、從人員專業到人員安全意識都存在問題，煤礦事故依舊是中國工業生產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，穩定社會發展成為了最迫切的問題。目前，國內外對煤礦安全評價已獲得了一些研究成果。CHENGL等[2]基于復雜自適應系統理論，采用多智能體建模與仿真方法，構建了煤礦安全系統的動態演化模型，對影響煤礦安全的各個指標進行了評價。WANGY等[3]建立了煤礦安全生產預警指標體系，采用附加動量法、自適應學習率、粒子群優化算法、變權法和異步學習因子等改進措施對BP神經網絡模型進行優化。畢娟等[4]運用層次分析法、熵權法和神經網絡算法單獨計算出各個指標的權重，建立了基于博弈論組合賦權耦合灰靶決策的煤礦安全評價模型。李希建等[5]將物元可拓分析法引入到煤礦安全評價中，同時利用熵權法確定評價指標權重，構建基于熵權物元可拓的煤礦安全評價模型。基于以上研究成果，采用模糊綜合評價法能對影響煤礦安全的要素進行定性和定量分析，清晰掌握存在的問題，及時提出對策從而更好地預防安全事故。本文采用模糊綜合評價的方法，對影響煤礦安全的各個因素進行評價，確定安全等級。

1煤礦安全評價指標體系的構建

1.1安全因素分析

煤礦企業相對于其他企業來說具有特殊性，中國還無法完全控制災害事故不再發生，每年仍然會發生一些重特大事故，因此對評價煤礦安全水平十分重要。影響煤礦安全的因素很多，下面從五個方面來分析。a)安全事故控制。煤礦安全風險最直接的表現就是事故情況發生的頻率及危害程度。安全事故控制可分為個人負傷率、職業病發病率及百萬噸死亡率3種評價指標。b)人為因素。在生產過程中，人是操作生產工具的關鍵，也是形成許多生產事故的關鍵一環。要實現生產安全，降低生產事故發生的概率，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緊密的聯系，并且人員的專業素質與心理素質都會對安全形成較大的影響。因此加強人員培訓和宣傳教育，增強人的安全意識，是確保煤礦安全的重要措施。人為因素分為員工技術級別、文化水平及心理健康3種評價指標。c)技術設備。煤礦生產過程涉及機械與電氣的裝置設備，如提升、挖掘、支護、運輸等機械設備，電力供應、安全檢測等電氣設備以及關乎煤礦安全的瓦斯抽放設備等。這些設備的完備性、其所使用材料的強度、設備運行情況等，都會對煤礦生產的安全形成極大的影響[6]。2012年4月23日內蒙古烏拉特前旗興亞煤礦所發生的一起瓦斯煤塵爆炸事故的調查報告顯示，其發生爆炸的位置未設置瓦斯電閉鎖裝置，導致局部通風管理不到位。技術措施可以采用煤塵安全技術措施、瓦斯安全技術措施、水災安全技術措施、火災安全技術措施4種技術措施指標來反映。d)安全管理。對于煤礦企業而言，安全管理是一個永恒的主題。一般的煤礦企業只有一兩個抓安全的領導是不夠的。不安全的領導行為、管理組織的缺失、安全管理機制的不完善、人員的選擇和使用不當及教育培訓不夠都會影響到煤礦安全[7]。安全管理分為安全管理與值班制度、健康監護與檢查及宣傳教育3種評價指標。e)自然環境。事故發生的物質基礎是充滿安全隱患的環境，這也是直接引發事故的原因。而在自然環境中，一般異常存在于各類環境條件的惡劣變異，它是無法變化和更改的風險因素[8]，如水文、地質、氣象與巖石等方面的風險因素。自然環境分為瓦斯級別、礦井涌水量及火災條件3種評價指標。

1.2構建評價指標體系

根據煤礦安全所涉及的范圍，從安全事故控制、人為因素、技術措施、安全管理及自然環境幾方面總結了上述16個指標。通過以上指標建立了煤礦安全評價指標體系，如表1所示，并根據專家打分對指標權重進行賦值。

2模糊綜合評價的步驟

模糊綜合評價是以模糊數學為理論基礎的分析方法，針對有很多因素影響的對象，通過隸屬度來將定性問題轉化成定量問題[9]。以下是模糊綜合評價的步驟。a)步驟1，建立模糊綜合評價的因素集。因素集中含有各類因素，其都能對待評價對象的評價結果產生影響。一般而言，因素集多用U表示，U=(u1，u2，u3，…，um)，元素ui表示影響評價對象的第i個因素（i=1，2，3，…，m）。b)步驟2，建立模糊綜合評價的評價集。評價集一般用V來表示，V=(v1，v2，v3，…，vn)，其中vj代表第j種評價結果（j=1，2，3，…，n），各個等級都能與1個模糊子集相互對應。c)步驟3，進行模糊評價，獲得評價矩陣。在構造了評價集后，要逐個對被評事物從每個因素上進量化，即確定從單因素來看被評事物對評價集的隸屬度[10]，進而得到模糊關系矩陣R：式(1)中，rmn為某個被評事物um從因素來看對vn等級模糊子集的隸屬度。d)步驟4，確定權向量。在模糊綜合評價中確定評價因素的權向量，一般采用A進行表示，A=(a1，a2，a3，…，an)。e)步驟5，確定模糊綜合評價模型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為相應因素的級分。

3基于模糊綜合評價法的煤礦安全評價

以A煤礦的實際情況來看，結合模糊綜合評價和專家打分法一同對該煤礦進行安全評價。通過咨詢收集10位專家的意見，并根據所收集的數據信息來對各個因素的安全保障程度進行計算[12]。將評價結果劃分為5個等級，并將其歸入評價集中，即V={v1，v2，v3，v4，v5}={優秀，較好，中等，較差，很差}，并將專家的評價結果填入其中，形成對應的評價結果矩陣。例如10位專家對百萬噸死亡率進行投票，其中2個人認為優秀，3個人認為較好，4個人認為中等，1個人認為較差，無人認為很差，則w13的模糊評價向量為（0.2，0.3，0.4，0.1，0）。A煤礦安全評價的專家打分如表2所示。通過表2可得到單因素模糊綜合評價矩陣，并結合各個指標的權重對各個二級指標進行復合運算：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為安全事故的評價矩陣，E2為人為因素的評價矩陣，E3為技術設備的評價矩陣，E4為安全管理的評價矩陣，E5為自然環境的評價矩陣）。通過二級指標運算得到一級指標模糊評價矩陣，通過一級指標權重結合模糊評價矩陣得到復合運算：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為煤礦安全系統的評價矩陣）。最終得到的復合運算E只是代表了5個等級每個等級的比例，卻不能直觀地給出1個數值來評價這個煤礦的安全等級。為了更加方便直觀地看出結果，需要得到1個具體數值。下面對各等級都按百分制給分，通過比例來確定數值。評價結果與評價等級分數對照如表3所示。每個等級取1個中間值，90優秀，70較好，50中等，30較差，10很差，則列向量C=(90，70，50，30，10)T，與之前的比例進行運算，最終得出該煤礦的安全評價分值M=56.16，等級為中等。共選取了16個因素來構建了1個煤礦安全評價體系，通過模糊綜合評價及專家打分的方法確定了模糊評判指標的隸屬度，最終得出了煤礦的安全等級，由此可找出安全上的優勢和劣勢，并加以改進。

4結語

將模糊數學理論應用到安全評價中對煤礦安全因素進行了安全評價，從安全事故控制、人為因素、技術措施、安全管理和自然環境五大方面系統詳細地析了礦井事故發生的因素及安全隱患，在遵循可靠性、科學性、統一性、適用性原則的前提下充分考慮并構建了安全評價體系[13]。采用模糊綜合評價的方法結合專家打分確定煤礦安全評價等級，更能客觀地評價煤礦安全的綜合水平。不過還有進一步要研究的問題：首先評價指標不夠全面和客觀，需要進一步的優化；其次是體系不夠全面，還要進一步完善煤礦安全評價體系。煤礦安全評價是一項非常復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:河北工程大學管理工程與商學院