模糊綜合評價模型在非煤礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化中的應(yīng)用研究

陶婷婷，王 志，胡東濤

(中鋼集團武漢安全環(huán)保研究院，湖北 武漢 430081)

面對現(xiàn)代安全生產(chǎn)管理模式的發(fā)展，2004年，《國務(wù)院關(guān)于進一步加強安全生產(chǎn)工作的決定》指出，要制定和頒布重點行業(yè)、領(lǐng)域安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范和安全生產(chǎn)工作標(biāo)準(zhǔn)，在全國所有工礦、商貿(mào)、交通運輸、建筑施工等企業(yè)普遍開展安全標(biāo)準(zhǔn)化活動。2010年7月19日國務(wù)院發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》進一步強調(diào)了“全面開展安全達標(biāo)”。非煤礦山作為高危行業(yè)之一，據(jù)統(tǒng)計，2001～2010年，全國非煤礦山累計發(fā)生事故16791起，死亡21251人，平均年發(fā)生事故1679起，死亡2125人。因此，研究和制定金屬非金屬礦山安全生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并將其模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，增強其可操作性，是促進礦山安全監(jiān)管手段創(chuàng)新，逐步實現(xiàn)對礦山企業(yè)安全生產(chǎn)依法監(jiān)管的技術(shù)保障。

至今，安全標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范已推行三年，研究發(fā)現(xiàn)非煤礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)存在一定的問題。如金屬非金屬礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范運行控制的范圍僅僅是主要工藝過程和關(guān)鍵設(shè)備的運行和維護，缺失了各種輔助作業(yè)及后勤、行政辦公等存在不可接受風(fēng)險的其他作業(yè)和活動。另有，評定指標(biāo)針對各元素的賦值過于剛性，缺乏一個可選擇的范圍?；谶@些問題，本文建立了模糊數(shù)學(xué)綜合評價模型彌補這一不足，使安全標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)更能滿足企業(yè)的綜合管理要求。

1 模糊綜合評價方法介紹

模糊數(shù)學(xué)誕生于20世紀(jì)70年代，模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評標(biāo)方法。該綜合評價法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價，即用模糊數(shù)學(xué)對受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€總體的評價。它具有結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強的特點,能較好地解決模糊的、難以量化的問題，適合各種非確定性問題的解決，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟、水利、氣象、機械、礦山等行業(yè)的綜合評價決策[1-3]。

由于礦山生產(chǎn)工藝復(fù)雜、作業(yè)環(huán)境條件差、事故發(fā)生概率高于其他生產(chǎn)企業(yè)，為了預(yù)防礦山事故的發(fā)生，必須對其生產(chǎn)過程的每個環(huán)節(jié)進行危險性和安全評價。評價系統(tǒng)的各因素都具有不確定性、隨機性和模糊性，還涉及到評價人員的心理因素和所具備的信息量，這就使得安全指標(biāo)的確定出現(xiàn)不精確[4]。為了更科學(xué)地確定評價指標(biāo)的安全度值，采用模糊綜合評價法，利用模糊數(shù)學(xué)的原理，把安全評價中不確定的因素采用專家打分法進行量化，通過使各評價指標(biāo)權(quán)重更加符合工程實際，實現(xiàn)對礦山安全的多層次綜合評價，彌補安全標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)存在的不足。

2 建立模糊綜合評價模型

在安全標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)14個元素的基礎(chǔ)上[5]，結(jié)合礦山企業(yè)的實際情況建立模糊綜合風(fēng)險評價模型，對礦山企業(yè)的安全管理評定出一個等級，與標(biāo)準(zhǔn)化評定標(biāo)準(zhǔn)定出的等級進行比較分析，修正模型，具體的思路如圖1所示[6-9]。

圖1 建模思路

2.1 建立評價等級集合V

V={v1,v2,…,vn},一個等級對應(yīng)一個模糊子集，一般情況下評價等級數(shù)n取[3，7]中的整數(shù)，由于標(biāo)準(zhǔn)化評定標(biāo)準(zhǔn)把礦山企業(yè)分為5個等級，因此，n也取5。

2.2 建立評價對象因素集合U

U={u1,u2,u3,…,um}，評價對象因素集合U就是m個評價指標(biāo)的集合。評價指標(biāo)的選取要滿足評價對象的完備性、獨立性、可行性以及通用性4個基本原則。

2.3 確定一級指標(biāo)評價因素的權(quán)向量A

A=(a1,a2,…,am)m=5，結(jié)合安全標(biāo)準(zhǔn)化評定標(biāo)準(zhǔn)的給分對一級指標(biāo)進行給分，并作歸一化處理得到一級指標(biāo)權(quán)向量A=(a1、a2、a3、a4、a5)。

2.4 確定二級指標(biāo)評價因素的權(quán)向量Ai

A1=(a11,a12,a13,a14,a15,a16,a17,a18)

A2=(a21,a22,a23,a24,a25,a26)

A3=(a31,a32,a33,a34,a35)

A4=(a41,a42,a43,a44,a45,a46)

A5=(a51,a52,a53,a54,a55,a56)

2.5 建立單因素模糊評價矩陣

由U、V之間關(guān)系得出評價矩陣R：對U中ui作單因素評判，從因素ui來確定評語集Vj(j=1,2,3,4,5…，n)的隸屬度rij，這樣就得到ui的單因素評價集Ri={ri1,ri2,ri3,…,rin}；U中所有因素的評價集為矩陣R。因此確定評語等級論域V={好(安全)，較好(較安全),一般(安全性一般)，不好(較危險)，差(很危險)}(圓括號內(nèi)外的評語等同,在檢查統(tǒng)計表中分別用1,2,3,4,5來表示)。這個階段邀請10名礦內(nèi)比較熟悉的專家對各個二級指標(biāo)進行打分。根據(jù)專家打分情況建立單因素評價矩陣R1。

單因素評價：

Bn=AiRn(n=5)

(1)

2.6 進行多層次綜合評價

確定評價結(jié)果B集合

(2)

3 實例驗證

廣西某礦業(yè)有限公司是桂東南地區(qū)最大的鉛鋅礦生產(chǎn)基地，公司下轄古益、河三兩個獨立采選單位和蒼梧縣有色金屬冶煉公司冶煉單位。

礦區(qū)屬廣西佛子沖-河三鉛鋅礦田的一部分，全礦分為河三和佛子沖兩個礦區(qū)。礦山上部無村莊，礦區(qū)總面積13.285km2，采選能力合計為1500t/d，主要產(chǎn)品是鉛、鋅精礦，并附產(chǎn)銅精礦，綜合回收銀。礦山開采方式為地下開采，采礦方法視礦體實際情況采用空場采礦法、充填采礦法和崩落采礦法。古益尾礦庫(設(shè)計)服務(wù)年限30a；河三尾礦庫(設(shè)計)服務(wù)年限10a。主要采礦生產(chǎn)工藝流程：回采工作面采用風(fēng)鉆鑿巖，爆破放礦，人工控制漏斗閘板放礦裝車或用裝巖機裝到礦斗車，礦石用有軌電機車?yán)\至各中段溜井或斜井調(diào)車場，再提升到主平硐，運至地面貯礦場。古益礦區(qū)設(shè)有一個地面炸藥總庫和兩個井下炸藥臨時庫，河三礦區(qū)設(shè)有兩個井下炸藥臨時庫，由地面炸藥總庫向各井下炸藥臨時庫提供炸藥。地面炸藥總庫最大庫存量為30t，日使用量為1t，井下炸藥臨時庫最大庫存量為2t。

3.1 建立評語等級

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化等級劃分，暫不考慮百萬工時傷害率和百萬工時死亡率，建立的評語等級為V={安全、較安全、一般、較危險、危險}，并對其賦值為V={0.95，0.80，0.65，0.55，0.45}[10]。

3.2 建立評價對象因素集合

基于評價指標(biāo)的選取原則，結(jié)合安全標(biāo)準(zhǔn)化地下礦山評定標(biāo)準(zhǔn)的14個元素，m=5，確定了如圖2所示的評價對象。

圖2 礦山風(fēng)險因素評價指標(biāo)

3.3 確定一級指標(biāo)評價因素的權(quán)向量A

基于鉛鋅礦的實際安全狀況，結(jié)合非煤礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化評定標(biāo)準(zhǔn)，確定了各一級指標(biāo)的權(quán)重分值，并作歸一化處理確定了一級指標(biāo)的權(quán)向量見表1。

A=(0.2690，0.1403，0.2079，0.2211，0.1617)

3.4 確定二級指標(biāo)評價因素的權(quán)向量Ai

與一級指標(biāo)用同樣的方法，確定了二級指標(biāo)權(quán)向量見表1。

A1=(0.0705，0.0920，0.2116，0.3497，0.0675，0.0859，0.0613，0.0613)

A2=(0.1765，0.1765，0.1765，0.1765，0.1765，0.1176)

A3=(0.2143，0.0794，0.2143，0.2301，0.2619)

A4=(0.2015，0.2015，0.2015，0.1493，0.1493，0.0746)

A5=(0.1020，0.2347，0.1224，0.1224，0.1224，0.1939)

表1 指標(biāo)體系及權(quán)重賦值

3.5 進行單因素模糊評價

根據(jù)評語等級采用專家打分法建立單因素評價矩陣Ri如下列：

代入公式(2)得：

B1=A1R1=(0.1411，0.2656，0.4119，0.1574，0.0239)

B2=A2R2=(0.0883，0.2706，0.4824，0.1588，0)

B3=A3R3=(0.0818，0.3127，0.4492，0.1135，0)

B4=A4R4=(0.0575，0.2105，0.5112，0.1784，0.0202)

B5=A5R5=(0.1834，0.2425，0.4096，0.0468，0)

3.6 進行多層次綜合評價，確定B

將A、R代入公式(2)得：B=(0.1105，0.2602，0.4511，0.1352，0.0109)

為了便于比較將上述評價結(jié)果轉(zhuǎn)化成分值得：

F=B×V=0.1105×95+0.2602×80+0.4511×65+0.1352×55+0.0109×45=68.65

3.7 與安全標(biāo)準(zhǔn)化自評等級進行對比分析

綜上，該礦的安全等級為三級即安全狀況為一般，和非煤礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化自評等級是一致的，但是模糊綜合評價模型比評價標(biāo)準(zhǔn)更簡便、易行，可見該礦山安全狀況還欠理想，不能掉以輕心，應(yīng)嚴(yán)防事故的發(fā)生。建議該礦立即進行安全大檢查，排除各種隱患，提高安全管理水平。

4 模型程序?qū)崿F(xiàn)

為了使本模糊綜合評價模型具有更廣泛的應(yīng)用，本文采用了visual C++語言對模型進行編程。

企業(yè)經(jīng)過授權(quán)后輸入用戶名和密碼即可登錄軟件開展安全標(biāo)準(zhǔn)化的自評。自評時各個礦山企業(yè)可根據(jù)實際情況采用本程序進行專家打分評價，簡便易行。

5 結(jié) 論

模糊綜合評價模型指標(biāo)體系從管理風(fēng)險因素、設(shè)備風(fēng)險因素、工藝風(fēng)險因素、環(huán)境風(fēng)險因素、應(yīng)急和事故風(fēng)險因素五個方面來考慮，能全面地反應(yīng)礦山安全狀況，為客觀的評價打下了基礎(chǔ)。模糊綜合評價模型在非煤礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化評定標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上改進了其指標(biāo)體系，使得礦山安全評價更得簡單、易行，使得安全標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)的自評變得簡便、易行。

模糊綜合評價模型突出了某些重要因素，適當(dāng)考慮了其他影響因素，但是模型缺少具有否決項的因素，這種因素的處理還有待于更進一步的研究。另外模糊綜合評價模型仍未能改變安全標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)評價受專家水平的影響，在建立模型時仍基于專家打分確定權(quán)值，更加客觀的權(quán)值確定方法有待進一步研究。

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[4] 吳麗萍，吳世躍，郭勇義.模糊數(shù)學(xué)在礦山安全綜合評價中的應(yīng)用[J].太原理工大學(xué)學(xué)報，2006，37(2)：130-133.

[5] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.金屬非金屬礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范[S].AQ2007.1-2007.5.

[6] 謝正文，孔凡玉.基于熵技術(shù)的礦山安全模糊綜合評價[J].中國計量學(xué)報，2007，18(1)：80-82.

[7] 陳盎光.模糊灰色在安全評價中的應(yīng)用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2006，33(1)：82-85.

[8] 麗萍，吳世躍，郭勇義.模糊數(shù)學(xué)在礦山安全綜合評價中的應(yīng)用[J].太原理工大學(xué)學(xué)報，2006，37(2)：131-134.

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[10] 金屬非金屬地下礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化評定標(biāo)準(zhǔn)(試行).