利用AHP評價金屬礦山火災風險

褚 備 陳國芳

江西理工大學資源與環(huán)境工程學院

金屬礦山火災在我國的礦山事故中時有發(fā)生，其頻率并不是很高，但是其危害卻十分巨大，常能造成重大的人員傷亡和財產損失。而我國金屬礦山重大惡性火災事故較多，據統(tǒng)計，1957～1979年的22年間，金屬礦山共發(fā)生重大外因火災事故16起，死亡200余人,直接損失一千多萬元[1]。所以對金屬礦山火災的風險評價就顯得十分的重要。而目前我國礦井火災的風險評價主要是針對煤礦的，而針對金屬礦山的研究較少。針對于此，本文考慮使用層次分析法（AHP法）對金屬礦山火災風險進行評價分析。

1 層次分析法簡介

層次分析法是將與決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法。在系統(tǒng)工程中，層次分析法的應用十分廣泛，被成功的應用于各種風險評價中，是一種非常成熟的評價方法，并且之前被用在了煤礦礦井火災的防治當中[2]。金屬礦山的內部情況同煤礦有所不同，但是對于金屬礦山的火災風險評價，層次分析法同樣適用。按照層次分析法的原理，對金屬礦山進行風險評價的步驟，如圖1。

2 金屬礦山火災發(fā)生原因分析

要對金屬礦山進行風險評價，必須先建立風險評價指標體系，首先要分析出火災的原因。分析金屬礦山的火災原因時，可以分為三種原因[3]：

圖1 金屬礦山層次分析法步驟圖

2.1 外因火災

（1）電弧和電火花。在井下，電氣設備等因為各種原因，如短路時會釋放出電弧，或者因為一些原因引發(fā)的靜電也會造成電火花，這些電弧和電火花很可能會引燃可燃性氣體或物質。

（2）明火。金屬礦山井下常見的明火有電石燈火焰、點燃的香煙、乙炔焰、打火機點燃的火焰等。電石燈的火焰溫度非常高，容易引燃礦井下面的一些可燃物。礦工在井下吸煙時，點燃的打火機火焰以及隨地亂丟的煙頭都可能會引發(fā)火災。

（3）機械發(fā)熱。礦井下面運行的各種機械的過熱也是不可忽視的引火源的一種。

2.2 內因火災

金屬礦山不同于煤礦，內因火災主要由硫化礦石自燃引起。硫化礦石種類繁多，能引起內因火災的主要有黃鐵礦、膠狀黃鐵礦、白鐵礦、磁黃鐵礦等[4]。引起硫化礦石自燃的原因主要有3方面：

（1）硫化礦石中硫的含量。硫的含量的多少是決定硫化礦石自燃的主要因素。

（2）礦體的厚度與傾角。資料顯示，容易發(fā)生自燃的硫化礦床厚度大多大于8m。

（3）采礦方法。采礦的方法不同也會影響到硫化礦石的自燃。

2.3 管理和救災引起的火災

主要分為管理引起的火災和救災引發(fā)的火災。管理體系的不完善，人員教育不到位，應急救援體系未建立或建立不完善，都是引發(fā)火災的原因。而在一些事故的救災活動中，由于救災的人員引發(fā)的二次火災也是火災發(fā)生的一個不可忽略的原因。

3 實例分析

下面將使用層次分析法，對贛州某鐵礦進行火災安全風險評價。

3.1 建立層次結構

根據上面分析出的金屬礦山火災發(fā)生原因，通過對，可以建立出層次分析結構模型，如圖2。

圖2 金屬礦山火災層次分析模型

3.2 構造判斷矩陣并計算權系數(shù)

層次分析法的方法是根據指標體系，對每一層的指標的重要程度進行兩兩對比，依據表1列出的評分標準，按照重要度等級進行評分[5]，可得出判斷矩陣 ：A=（aij）nxn

表1 評分標準

在金屬礦山火災風險評價中，據圖2所列出的層次分析模型，首先對首層參數(shù)采用專家評分的方式對外因火災、內因火災和管理和救災三方面進行對比后對 進行賦值建立判斷矩陣，見表2。

表2 C-A判斷矩陣

根據上述方法公式得出權系數(shù)ω1=0.1047，ω2=0.2583，ω3=0.6370。

為了避免邏輯上的誤差，需要通過判斷致性進行檢驗。首先求出矩陣的一次性指標CI=，然后求隨機一次性比率CR=，其中RI為判斷矩陣的平均隨機一次性指標，根據矩陣階數(shù)的不同，RI的值對應，見表3。

表3 判斷矩陣的平均隨機一次性指標

如果CR<0.1，則該矩陣通過一次性檢驗。在上述實例中通過一致性檢驗得出CR=0.0332，小于0.1，所以通過一次性檢驗。同樣的方法，對于第二層得出判斷矩陣，見表4、5、6。

表4 P-C1判斷矩陣

表5 P-C2判斷矩陣

表6 P-C3判斷矩陣

Matlab分別對上述判斷矩陣進行計算和一致性檢驗，得出P層次的權重值，并使用Excel經過計算列出P層相對于C層的總排序，見表7。

經過Matlab的分析上述數(shù)據全部通過一致性檢驗。

表7 P層的權重及總排序

3.3 綜合評價

表7的評估結果可以得到金屬礦山火災風險權重的排序，根據排序可知，管理因素（P7）和救災因素（P8）是金屬礦山火災風險的主要因素，而電器設備造成的外因火災等，大多是也是因為管理不當造成的。那么根據贛州某鐵礦的安全現(xiàn)狀，對其安全性評價進行打分，其打分標準為[6]：

本項安全狀況優(yōu)90～100分、本項安全狀況良好80～90分、本項安全狀況差70～79分、本項安全狀況非常差0～69分，并據此對本礦山的安全狀況進行專家評定打分，為方便計算統(tǒng)一將分數(shù)定為只能打5的整數(shù)倍，然后得出評分矩陣D：

其中d1，d2，…，d8為P1至P8項的安全評價得分。因此礦山的安全評價總得分即為：

根據表8列出來的火災等級劃分可知，本鐵礦安全等級屬于III級，屬于不安全礦井，需要在防火方面予以加強。

表8 礦山火災安全等級劃分表[7]

4 結論

（1）通過對金屬礦山的火災發(fā)生原因的詳細分析，可以建立起以層次分析法為基礎的金屬礦山火災風險評價指標體系。使用層次分析法建立評價模型，并通過專家現(xiàn)場打分確定評價體系中各個因子的相對權重，從而，得出判斷矩陣，最終通過計算對金屬礦山的火災風險進行評價。因為評價中的模糊指標得到量化，所以層次分析法可以更加準確的確定金屬礦山的火災風險。

（2）通過本次層次分析法評價分析可以看出，管理和救災因素是金屬礦山火災風險中最為重要的因素，其中管理因素尤為重要。通過加強對礦山的安全管理，完善防火救災體系，能夠很好的避免火災的發(fā)生。

[1]劉正宇,李愛兵,鄒平,等.非煤礦山火災事故應急救援適用性技術分析[J].采礦技術,2010,10(5):43-45

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[3]張琳琳.金屬礦山井下火災預警監(jiān)測體系研究[D].遼寧:東北大學,2009

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[5]胡運權.運籌學教程（第三版）[M].北京:清華大學出版社,2007

[6]王文才,侯濤,楊馭東,等.基于AHP的潘津煤礦自燃火災安全評價體系研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2012,32(5):98-101

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