省級區(qū)域煤礦事故風險綜合評估方法研究

鄭萬波，　吳燕清，　李先明，　肖玉梅

(1.瓦斯災害監(jiān)控與應急技術(shù)國家重點實驗室， 重慶　400037； 2.重慶大學 光電工程學院， 重慶　400044；3.中煤科工集團重慶研究院有限公司， 重慶　400039； 4.重慶煤礦安全監(jiān)察局 救援指揮中心，重慶　401121； 5.重慶工程學院 電子信息學院， 重慶　400056；6.重慶電子工程職業(yè)學院 圖文信息中心， 重慶　401331)

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分析研究

省級區(qū)域煤礦事故風險綜合評估方法研究

鄭萬波1，2，3，5，吳燕清1，3，李先明4，肖玉梅6

(1.瓦斯災害監(jiān)控與應急技術(shù)國家重點實驗室， 重慶400037； 2.重慶大學 光電工程學院， 重慶400044；3.中煤科工集團重慶研究院有限公司， 重慶400039； 4.重慶煤礦安全監(jiān)察局 救援指揮中心，重慶401121； 5.重慶工程學院 電子信息學院， 重慶400056；6.重慶電子工程職業(yè)學院 圖文信息中心， 重慶401331)

針對省級區(qū)域煤礦風險評估缺乏理論和方法的問題，提出了省級區(qū)域煤礦事故風險綜合評估方法：先由專家對各煤礦事故風險指標的損害程度量化值和發(fā)生概率進行評估打分，構(gòu)建綜合判斷矩陣，再用層次分析法確定各風險模塊的權(quán)重，最后計算風險模塊的綜合風險等級。該方法通過對區(qū)域煤礦事故風險評估的共性研究，為省級區(qū)域煤礦事故風險管理打下理論和實踐基礎。

煤礦事故； 區(qū)域風險評估； 風險矩陣法； 層次分析法

網(wǎng)絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1627.TP.20160902.1010.006.html

0　引言

根據(jù)《中華人民共和國突發(fā)事件應對法》和中國應急管理體系“一案三制”的基本框架[1]，相關(guān)學者進行了一系列區(qū)域多級風險評估體系研究，如：毛銳等[2]提出一種省地縣一體化調(diào)度安全生產(chǎn)保障能力評估系統(tǒng)；劉穎等[3]提出一種區(qū)域多級模糊評估模型；湯童等[4]提出一種國家、省部級部署的一體化重大自然災害應急評估系統(tǒng)；要瑞璞等[5]提出一種專家評價法和AHP法相結(jié)合的方法, 采用4種不同的評價模型對多層次、多指標的問題進行評判；董軍等[6]提出一種“逐層縱橫向”拉開檔次法確定多層次系統(tǒng)在不同時刻的評價值。

在煤炭行業(yè)，國內(nèi)學者開展了一些企業(yè)級煤礦安全管理風險預控一體化體系的理論[7-8]和實踐[9-10]研究，并與煤礦現(xiàn)有安全管理措施(煤礦隱患排查治理、煤礦安全質(zhì)量標準化)形成一個完整的體系[11-13]。但是，煤礦事故風險管理仍然面臨以下問題：① 煤礦風險管理多局限于企業(yè)范圍，缺乏省(直轄市)、市(區(qū)、縣)和縣(鎮(zhèn)、鄉(xiāng))三級風險評估的理論和方法研究；② 缺乏連續(xù)一體化研究，未抓住煤礦隱患排查治理、煤礦安全質(zhì)量標準化體系和煤礦安全風險預控管理體系之間的內(nèi)在聯(lián)系；③ 缺少省級區(qū)域煤礦事故風險采集、風險評估、三級危險源監(jiān)測預警與更新、信息發(fā)布機制。

目前，國內(nèi)部分省市已經(jīng)在推行煤礦風險管控工作，在神華集團礦用本安管理體系的理論和實踐的基礎上，形成了相關(guān)行業(yè)標準AQ/T—1093《煤礦安全風險預控管理體系》。但是，對省級區(qū)域煤礦風險的評估依然缺乏理論和方法，有必要對省級區(qū)域煤礦事故風險多級評估理論和方法進行研究。

1　省級區(qū)域煤礦事故風險的識別和評價指標

省級區(qū)域煤礦事故風險評估的基本流程：建立專家組—選定風險集—確定風險等級—確定風險權(quán)重—項目風險綜合評估。

根據(jù)煤礦事故風險評估需要，選取3組與煤礦事故風險相關(guān)的管理、技術(shù)、生產(chǎn)領(lǐng)域的工作經(jīng)驗和專業(yè)技術(shù)知識豐富的專家，每組11人。專家通過會商研判、實地踏勘、現(xiàn)場測量、查閱歷史資料等方式，分析采掘、通風、機電、運輸、地測等工作任務特點，整理各自的工作區(qū)域和關(guān)鍵點，羅列每個工作區(qū)域工作任務并識別重要任務或工序。如果11位專家中有7位以上的專家認為某風險指標對某項目存在作用即可選取，否則予以排除，通過辨識每個工作區(qū)域(地理位置)的工位(具體位置)中的煤礦事故風險指標集，選定項目的風險指標集,包括評價指標、量化評價標準和綜合評判方法。煤礦安全生產(chǎn)風險分為8類一級指標和20類二級指標，見表1。

表1　煤礦事故風險評價指標

2　省級區(qū)域煤礦事故風險評估

采用風險矩陣法對煤礦事故風險進行量化，分別用煤礦事故風險發(fā)生概率和煤礦事故風險損害等級2個指標來描述一個煤礦事故風險值，采用Borda序值法和層次分析法確定煤礦事故風險的權(quán)重值。

2.1煤礦事故風險值評估

2.1.1煤礦事故風險損害等級

設N為煤礦事故風險總個數(shù)，i為某一特定的事故風險， Gi為煤礦事故風險值，Ii為事故風險損害后果值，Pi為事故風險發(fā)生可能性值。煤礦事故風險損害等級的確定可分為以下幾步：① 事故場景描述。設置礦井事故發(fā)生時間、地點、原因和持續(xù)時間、影響范圍、造成的損失等。② 損害等級評估。依據(jù)損害臨界值標準，在預期損害規(guī)模基礎上，確定對應指標的損害等級。③ 計算損害后果。根據(jù)每個參數(shù)損害等級值，計算出最終的損害后果值。

2.1.2煤礦事故風險發(fā)生概率

事故風險發(fā)生可能性值Pi的確定可分為以下2步：① 預判風險發(fā)生可能性，并進行分級，確定等級。由風險管理單位牽頭，不同專業(yè)的專家及相關(guān)人員參與，通過技術(shù)分析、集體會商、多方論證評估得出煤礦事故發(fā)生可能性。② 分析、填寫可能性等級值。

2.1.3煤礦事故風險等級

風險值計算函數(shù)：

(1)

根據(jù)煤礦事故風險損害后果值和煤礦事故風險發(fā)生可能性值，查表2得到風險值，從而得出煤礦事故風險等級。

表2　煤礦事故風險等級劃分

2.2煤礦事故風險權(quán)重的確定

2.2.1事故風險指標重要性排序

結(jié)合風險損害后果和風險發(fā)生概率,采用Borda序值法給所有的風險模塊排序，可以有效降低專家打分法的主觀性和盲目性[14]。設k表示某一準則，k=1表示風險損失后果Ii，k=2表示風險發(fā)生概率Pi，bi表示第i個煤礦事故風險的風險數(shù)，Gik表示風險i在準則k下的風險等級，則有

(2)

2.2.2煤礦事故風險的權(quán)重

將煤礦事故風險按重要性排序后，專家組針對區(qū)域煤礦事故風險準則層，判斷各風險點的相對重要程度，然后兩兩比較打分，構(gòu)建判斷矩陣，利用層次分析法確定各個煤礦事故風險的權(quán)重，其具體步驟如下[15-16]：

(1) 建立區(qū)域煤礦事故風險評價層次結(jié)構(gòu)模型。將區(qū)域煤礦事故風險評價作為層次分析的目標層，將煤礦事故作為層次分析的中間層，將各煤礦事故的風險預警指數(shù)作為層次分析的方案層。

(2) 構(gòu)造判斷矩陣并求最大特征根和特征向量。由于層次結(jié)構(gòu)模型確定了上下層元素間的隸屬關(guān)系，所以可針對上一層的準則構(gòu)造不同層次的兩兩判斷矩陣。

設兩兩判斷矩陣A=(aij)n×n，則

(3)

2.3煤礦事故綜合風險等級的確定

確定多個煤礦事故風險的風險等級量化值和風險權(quán)重后，采用加權(quán)法,即將各風險點的風險等級量化值與相對應的風險權(quán)重相乘，然后將得到的結(jié)果相加，得到該區(qū)域煤礦事故的綜合風險等級量化值[17-18]。設煤礦事故風險第n個(0≤n≤N)風險等級量化值為Gi，風險權(quán)重為ωi，區(qū)域煤礦事故的綜合風險等級量化值為GT，則

(4)

根據(jù)風險等級標準表(表2)，對照所得的綜合風險等級量化值，即可確定省級區(qū)域煤礦事故的綜合風險等級。

3　煤礦企業(yè)事故風險評估應用算例

在煤礦事故風險量化評估過程中，先由專家根據(jù)相關(guān)信息及經(jīng)驗，對項目各風險指標的風險損害程度量化值和風險發(fā)生概率進行評估打分。在此基礎上，采用簡單算術(shù)平均法對各模塊風險指標的影響量化值和發(fā)生概率進行處理，分別推導出8個煤礦事故風險模塊的風險損害程度量化值和風險發(fā)生概率，利用式(1)計算出煤礦事故風險值，再計算某個風險模塊的權(quán)重，最后計算風險模塊的綜合風險等級。

煤礦事故風險評估體系層次結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1　煤礦事故風險評估體系層次結(jié)構(gòu)模型

煤礦事故風險值由大到小的順序：煤礦瓦斯事故，煤礦頂板事故，煤礦運輸事故，煤礦水害事故，煤礦機電事故，煤礦火災事故，煤礦放炮事故和煤礦其他事故。在對某煤礦進行評估時，其煤礦事故風險權(quán)重柱形圖如圖2所示。

圖2　煤礦事故風險權(quán)重

根據(jù)煤礦事故風險等級的評價結(jié)果可知，一致性比例為0.098 0，對煤礦事故風險等級的權(quán)重為1.000 0，λmax=8.967 4，基本達到評估要求。

4　區(qū)域煤礦多級多目標決策方法及算例

按照風險評估的風險值，將某煤礦8大風險的風險等級分為3個等級的二級指標，見表3，將煤礦瓦斯事故危險源風險值分為高、中、低3個級別，并羅列出瓦斯事故危險源評估結(jié)果清單。

在確保評價體系一致的情況下，統(tǒng)計某個區(qū)域多個煤礦的8大風險值的累計數(shù)目，見表4。算例：L1(瓦斯事故風險值)=25(N11/N10)+ 8(N12/N10)+N13/N10；N10=N11+N12+N13；總風險等級L0=L1ω1+L2ω2+…+ L8ω8。

表3　某煤礦瓦斯事故危險源風險值評估結(jié)果清單

表4　煤礦事故風險一級指標分級統(tǒng)計

將煤礦事故風險歸類到8大事故災害，并統(tǒng)計出危險源的數(shù)目，就可以得出該區(qū)域多個煤礦8大事故的風險等級,最終查表2得到省級區(qū)域煤礦事故的綜合風險等級。

5　結(jié)語

針對省級區(qū)域煤礦風險評估需求，首先，建立整體煤礦事故8類一級指標和20類二級指標體系；其次，采用風險矩陣法對煤礦事故風險進行量化，采用Borda序值法和層次分析法確定煤礦事故風險的權(quán)重值；再次，以某煤礦風險評估為算例，計算出對應指標的一級指標的權(quán)重；最后，統(tǒng)計出區(qū)域多個煤礦一級要素的高、中、低3個風險等級的數(shù)目，建立區(qū)域煤礦省(直轄市)、市(區(qū)、縣)和縣(鎮(zhèn)、鄉(xiāng))三級多層次風險等級評估的方法。

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Study on comprehensive risk assessment method for provincial coal mine accident

ZHENG Wanbo1,2,3，5,WU Yanqing1,3,LI Xianming4，XIAO Yumei6

(1.StateKeyLaboratoryofGasDisasterMonitoringandEmergencyTechnology,Chongqing400037,China; 2.CollegeofOptoelectronicEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China;3.CCTEGChongqingResearchInstitute,Chongqing400039,China; 4.RescueCommandCenter,ChongqingAdministrationofCoalMineSafety,Chongqing401121,China; 5.CollegeofElectronicInformation，ChongqingInstituteofEngineering，Chongqing400056，China; 6.LibraryandInformationTechnologyCenter,ChongqingCollegeofElectronicEngineering,Chongqing401331,China)

Inviewofproblemthatriskassessmentforprovincialcoalminelackstheoryandmethod,acomprehensiveriskassessmentmethodforprovincialcoalmineaccidentwasproposed:firstofall,quantizedvalueofdamageextentandoccurrenceprobabilityofriskindicatorsofcoalmineaccidentswereassessedandscoredbyexpertstoconstructcomprehensivejudgmentmatrix;thenAHPwasusedtodetermineweightofeachriskmodule;andfinally,overallrisklevelofriskmoduleswerecalculated.Theproposedmethodlaystheoreticalandpracticalbasisforriskmanagementofprovincialcoalmineaccidentsbygeneralityresearchofriskassessmentofregionalcoalmineaccidents.

coalmineaccidents;regionalriskassessment;riskmatrixmethod;analytichierarchyprocess

1671-251X(2016)09-0022-05DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2016.09.006

2016-01-27；

2016-07-11；責任編輯：胡嫻。

重慶市前沿與應用基礎研究計劃資助項目(cstc2014jcyjA90027)；重慶市社會事業(yè)與民生保障科技創(chuàng)新專項項目(cstc2016shmszx90002)。

鄭萬波(1981-)，男，四川自貢人，副研究員，博士研究生，從事礦山救援通信技術(shù)和裝備、儀器科學與技術(shù)、應急管理等方面的研究工作，E-mail:zwanbo2001@163.com。

TD77

A網(wǎng)絡出版時間：2016-09-02 10:10

鄭萬波，吳燕清，李先明,等.省級區(qū)域煤礦事故風險綜合評估方法研究[J].工礦自動化，2016,42(9)：22-26.