基于物元模型的煤礦“一通三防”安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

摘 要：基于煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容，針對(duì)貴州煤礦“一通三防”的現(xiàn)狀特點(diǎn)，提出了6個(gè)一級(jí)指標(biāo)15個(gè)二級(jí)指標(biāo)的煤礦“一通三防”現(xiàn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；在傳統(tǒng)的物元分析模型基礎(chǔ)上，構(gòu)建煤礦“一通三防”現(xiàn)狀安全評(píng)價(jià)多級(jí)物元模型，并以貴州省某煤礦為實(shí)例進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)。實(shí)例結(jié)果表明：貴州省某煤礦“一通三防”現(xiàn)狀等級(jí)最大綜合關(guān)聯(lián)度為K2（N）=0.03，等級(jí)特征值j*=1.68，等級(jí)為Ⅱ級(jí)，即基本安全；從各級(jí)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度及特征值得出，煤礦需要在粉塵防治、瓦斯防治以及礦井通風(fēng)三方面加強(qiáng)管理，對(duì)比同時(shí)期該礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化檢查結(jié)果，該評(píng)價(jià)結(jié)果客觀，具體反映了煤礦“一通三防”的實(shí)際安全現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：“一通三防”；多級(jí)物元模型；熵權(quán)法；安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化；現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD7；X913.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

我國(guó)煤礦主要采用地下開(kāi)采，生產(chǎn)條件復(fù)雜惡劣且存在較多的事故隱患[1]。在常見(jiàn)的礦井災(zāi)害中，造成嚴(yán)重危害的往往是瓦斯爆炸、粉塵爆炸和火災(zāi)[2]，而通風(fēng)則是防止這三種災(zāi)害發(fā)生的基礎(chǔ)，即“一通三防”是煤礦安全生產(chǎn)的保障，對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)有著重要意義。

目前煤礦常用安全檢查表的形式來(lái)確定煤礦安全等級(jí)，該方法簡(jiǎn)單易行，但根據(jù)煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)可知，其評(píng)價(jià)工作是逐項(xiàng)排查隱患決策過(guò)程，各項(xiàng)評(píng)判結(jié)果具有獨(dú)立性，不能綜合反映煤礦真實(shí)的安全現(xiàn)狀，考慮到煤礦“一通三防”復(fù)雜的評(píng)價(jià)體系及各評(píng)價(jià)指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系，本文將采用熵權(quán)法與物元法結(jié)合，依照煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)煤礦“一通三防”的安全現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，相比常用的層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法，該方法更客觀，構(gòu)造隸屬函數(shù)簡(jiǎn)單，也不需進(jìn)行樣本學(xué)習(xí)。

1 “一通三防”現(xiàn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

本文以貴州煤礦為例，以《煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化基本要求及評(píng)分辦法（試行）》[3]為基礎(chǔ)，從煤礦“一通三防”的實(shí)際安全現(xiàn)狀特點(diǎn)和條件出發(fā)，分析影響煤礦“一通三防”現(xiàn)狀安全的主要因素[4， 5]，構(gòu)建了煤礦“一通三防”安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀評(píng)價(jià)體系，如圖1所示。該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系采用遞階的多層次結(jié)構(gòu)，包括6個(gè)一級(jí)指標(biāo)和15個(gè)二級(jí)指標(biāo)，為構(gòu)建多級(jí)物元模型奠定基礎(chǔ)。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和參考《煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化考核評(píng)級(jí)辦法（試行）》[6]，將煤礦“一通三防”的現(xiàn)狀安全分為4個(gè)等級(jí)，即Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1。

2 多級(jí)物元評(píng)價(jià)模型

2.1 多級(jí)物元評(píng)價(jià)模型的基本原理

物元分析[7]是我國(guó)學(xué)者蔡文于1983年提出的一種新興學(xué)科，主要研究解決不相容問(wèn)題的規(guī)律和方法。用物元R = （事物，特征，量值）= （N，C，V）確切地反映事物與數(shù)量之間的關(guān)系，明確地表示出客觀事物的變化過(guò)程。

本文構(gòu)建的多級(jí)物元評(píng)價(jià)模型是在傳統(tǒng)物元評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)上，先完成指標(biāo)體系中底層單要素的評(píng)價(jià)，再用相似的步驟依次從評(píng)價(jià)體系底層向頂層逐層遞歸。針對(duì)貴州省某煤礦“一通三防”的現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，則先對(duì)6個(gè)一級(jí)指標(biāo)分別進(jìn)行單要素評(píng)價(jià)，再將6個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)組成評(píng)價(jià)指標(biāo)集，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最終得到煤礦“一通三防”的安全現(xiàn)狀與各安全等級(jí)的關(guān)聯(lián)度，根據(jù)關(guān)聯(lián)度最大原則，判斷煤礦“一通三防”的現(xiàn)狀安全等級(jí)。

2.2 多級(jí)物元評(píng)價(jià)模型的建立[8， 9]

3 實(shí)例應(yīng)用

本文以貴州省盤(pán)縣某煤礦為例進(jìn)行“一通三防”的現(xiàn)狀評(píng)價(jià)分析，該礦地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，可采及局部可采煤層有11層，煤層平均傾角為20°，總厚度25.5 m，采用平硐+斜井開(kāi)拓，抽出式通風(fēng)，屬煤與瓦斯突出礦井，煤層不自燃（除6#煤層有自燃傾向性），均有爆炸危險(xiǎn)性。根據(jù)該礦的生產(chǎn)情況以及2016年四個(gè)季度的煤礦“一通三防”安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化檢查結(jié)果，收集整理得到各指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)，并通過(guò)上述式（1）～（4）的計(jì)算得出各因素指標(biāo)的權(quán)重值，分別如表2，由于篇幅有限，以該礦第四季度的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)。

3.1 一級(jí)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)

運(yùn)用以上理論和方法對(duì)煤礦“一通三防”進(jìn)行一級(jí)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，由于評(píng)價(jià)步驟類(lèi)似，主要以一級(jí)指標(biāo)礦井通風(fēng)C1為例進(jìn)行演算。

1）確定一級(jí)指標(biāo)的經(jīng)典域、節(jié)域和待評(píng)物元

根據(jù)表2，取指標(biāo)C1下的二級(jí)指標(biāo)在Ⅰ～Ⅳ安全等級(jí)下對(duì)應(yīng)的取值范圍建立經(jīng)典域；取各二級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的整體取值范圍建立節(jié)域；取煤礦各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的實(shí)際得分建立待評(píng)價(jià)物元。

2）計(jì)算各二級(jí)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度及一級(jí)指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度

在構(gòu)建的經(jīng)典域、節(jié)域、待評(píng)物元的基礎(chǔ)上，根據(jù)式（8）和（9）分別計(jì)算出指標(biāo)C1下的各二級(jí)指標(biāo)關(guān)于安全等級(jí)的關(guān)聯(lián)度，再將熵權(quán)法所求的個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重值帶入公式（10）得出C1的綜合關(guān)聯(lián)度，計(jì)算結(jié)果如表3。

3）確定一級(jí)指標(biāo)安全等級(jí)及特征值

根據(jù)最大關(guān)聯(lián)度原則，由以上計(jì)算結(jié)果可得一級(jí)指標(biāo)礦井通風(fēng)C1的最大綜合關(guān)聯(lián)度K2（N）=0.20，安全等級(jí)為Ⅱ級(jí)，同時(shí)按照公式（12）和（13）計(jì)算出特征值j*=1.79。

3.2 整體綜合評(píng)價(jià)

重復(fù)一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)步驟，計(jì)算剩余的5個(gè)一級(jí)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度，并將6個(gè)一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果組成評(píng)價(jià)指標(biāo)集，用式（11）～（13）進(jìn)行二級(jí)綜合評(píng)價(jià)，同理最大關(guān)聯(lián)原則，得到該煤礦“一通三防”的現(xiàn)狀與各安全等級(jí)的關(guān)聯(lián)度及特征值，計(jì)算結(jié)果如表4。

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

（1）由表4評(píng)價(jià)結(jié)果可知，該煤礦2016第四季度“一通三防”現(xiàn)狀安全等級(jí)最大關(guān)聯(lián)度K2（N）=0.03，安全級(jí)別為Ⅱ級(jí)，處于基本安全狀態(tài)，等級(jí)特征值j*為1.68，即準(zhǔn)確的安全等級(jí)為1.68級(jí)，介于Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)之間，更偏向于Ⅱ級(jí)，這與同時(shí)期該礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化檢查結(jié)果Ⅱ級(jí)一致，評(píng)價(jià)結(jié)果符合該礦實(shí)際情況且更具體，表明該煤礦“一通三防”現(xiàn)狀可接受，但也存在部分安全隱患，需要采取一定的措施，使得煤礦生產(chǎn)現(xiàn)狀達(dá)到最優(yōu)安全狀態(tài)，提高生產(chǎn)的安全性。

（2）由表4中等級(jí)特征值可知，各指標(biāo)對(duì)煤礦“一通三防”現(xiàn)狀評(píng)價(jià)的影響程度排序?yàn)椋悍乐畏蹓m>礦井通風(fēng)>防瓦斯>防滅火>井下爆破>安全監(jiān)控。其中，礦井通風(fēng)、防瓦斯、防治粉塵安全等級(jí)特征值分別為1.79、1.76和1.80，均高于綜合評(píng)價(jià)特征值1.68，說(shuō)明這三個(gè)因素是降低該煤礦“一通三防”現(xiàn)狀安全的主要原因，應(yīng)對(duì)這些因素加以重視，尤其特征值最高的因素，更應(yīng)加強(qiáng)管理與防治。

4 結(jié)論

（1）依照煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合貴州省煤礦“一通三防”現(xiàn)狀特點(diǎn)與條件，建立了多級(jí)指標(biāo)的煤礦“一通三防”現(xiàn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并基于物元分析理論建立多級(jí)物元評(píng)價(jià)模型，為煤礦“一通三防”生產(chǎn)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)提供了一種新的方法。

（2）將多級(jí)物元評(píng)價(jià)模型應(yīng)用于貴州省某煤礦“一通三防”現(xiàn)狀安全等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)果為基本安全，符合該礦的實(shí)際安全生產(chǎn)現(xiàn)狀。

（3）通過(guò)實(shí)例分析，建立多級(jí)物元評(píng)價(jià)模型不僅可以確定煤礦“一通三防”現(xiàn)狀的安全狀況，還可以確定各級(jí)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的安全狀況，進(jìn)而有針對(duì)性地提出改善措施及加強(qiáng)管理。

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（責(zé)任編輯：曾 晶）