基于物元模型的煤礦“一通三防”安全質(zhì)量標準化現(xiàn)狀評價

白雯 謝雄剛 代偉 許石青 郭鵬飛

摘 要：基于煤礦安全質(zhì)量標準化內(nèi)容，針對貴州煤礦“一通三防”的現(xiàn)狀特點，提出了6個一級指標15個二級指標的煤礦“一通三防”現(xiàn)狀評價指標體系；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)狀安全評價多級物元模型，并以貴州省某煤礦為實例進行現(xiàn)狀評價。實例結(jié)果表明：貴州省某煤礦“一通三防”現(xiàn)狀等級最大綜合關(guān)聯(lián)度為K2（N）=0.03，等級特征值j*=1.68，等級為Ⅱ級，即基本安全；從各級指標關(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三方面加強管理，對比同時期該礦安全質(zhì)量標準化檢查結(jié)果，該評價結(jié)果客觀，具體反映了煤礦“一通三防”的實際安全現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：“一通三防”；多級物元模型；熵權(quán)法；安全質(zhì)量標準化；現(xiàn)狀評價

中圖分類號：TD7；X913.4

文獻標識碼： A

我國煤礦主要采用地下開采，生產(chǎn)條件復雜惡劣且存在較多的事故隱患[1]。在常見的礦井災害中，造成嚴重危害的往往是瓦斯爆炸、粉塵爆炸和火災[2]，而通風則是防止這三種災害發(fā)生的基礎(chǔ)，即“一通三防”是煤礦安全生產(chǎn)的保障，對其進行現(xiàn)狀評價有著重要意義。

目前煤礦常用安全檢查表的形式來確定煤礦安全等級，該方法簡單易行，但根據(jù)煤礦安全質(zhì)量標準化考評標準可知，其評價工作是逐項排查隱患決策過程，各項評判結(jié)果具有獨立性，不能綜合反映煤礦真實的安全現(xiàn)狀，考慮到煤礦“一通三防”復雜的評價體系及各評價指標間的內(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)量標準化標準，對煤礦“一通三防”的安全現(xiàn)狀進行評價，相比常用的層次分析法、模糊綜合評價法和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)簡單，也不需進行樣本學習。

1 “一通三防”現(xiàn)狀評價指標體系

1.1 評價指標體系的建立

本文以貴州煤礦為例，以《煤礦安全質(zhì)量標準化基本要求及評分辦法（試行）》[3]為基礎(chǔ)，從煤礦“一通三防”的實際安全現(xiàn)狀特點和條件出發(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)量標準化現(xiàn)狀評價體系，如圖1所示。該評價指標體系采用遞階的多層次結(jié)構(gòu)，包括6個一級指標和15個二級指標，為構(gòu)建多級物元模型奠定基礎(chǔ)。

1.2 評價指標分級標準

根據(jù)確定的評價指標體系和參考《煤礦安全質(zhì)量標準化考核評級辦法（試行）》[6]，將煤礦“一通三防”的現(xiàn)狀安全分為4個等級，即Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級，其評價標準如表1。

2 多級物元評價模型

2.1 多級物元評價模型的基本原理

物元分析[7]是我國學者蔡文于1983年提出的一種新興學科，主要研究解決不相容問題的規(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程。

本文構(gòu)建的多級物元評價模型是在傳統(tǒng)物元評價模型的基礎(chǔ)上，先完成指標體系中底層單要素的評價，再用相似的步驟依次從評價體系底層向頂層逐層遞歸。針對貴州省某煤礦“一通三防”的現(xiàn)狀評價，則先對6個一級指標分別進行單要素評價，再將6個一級評價指標組成評價指標集，進行綜合評價，最終得到煤礦“一通三防”的安全現(xiàn)狀與各安全等級的關(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。

2.2 多級物元評價模型的建立[8， 9]

3 實例應用

本文以貴州省盤縣某煤礦為例進行“一通三防”的現(xiàn)狀評價分析，該礦地質(zhì)構(gòu)造簡單，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+斜井開拓，抽出式通風，屬煤與瓦斯突出礦井，煤層不自燃（除6#煤層有自燃傾向性），均有爆炸危險性。根據(jù)該礦的生產(chǎn)情況以及2016年四個季度的煤礦“一通三防”安全質(zhì)量標準化檢查結(jié)果，收集整理得到各指標的實際數(shù)據(jù)，并通過上述式（1）～（4）的計算得出各因素指標的權(quán)重值，分別如表2，由于篇幅有限，以該礦第四季度的實際數(shù)據(jù)進行現(xiàn)狀評價。

3.1 一級指標綜合評價

運用以上理論和方法對煤礦“一通三防”進行一級指標綜合評價，由于評價步驟類似，主要以一級指標礦井通風C1為例進行演算。

1）確定一級指標的經(jīng)典域、節(jié)域和待評物元

根據(jù)表2，取指標C1下的二級指標在Ⅰ～Ⅳ安全等級下對應的取值范圍建立經(jīng)典域；取各二級指標對應的整體取值范圍建立節(jié)域；取煤礦各指標對應的實際得分建立待評價物元。

2）計算各二級指標關(guān)聯(lián)度及一級指標綜合關(guān)聯(lián)度

在構(gòu)建的經(jīng)典域、節(jié)域、待評物元的基礎(chǔ)上，根據(jù)式（8）和（9）分別計算出指標C1下的各二級指標關(guān)于安全等級的關(guān)聯(lián)度，再將熵權(quán)法所求的個指標對應的權(quán)重值帶入公式（10）得出C1的綜合關(guān)聯(lián)度，計算結(jié)果如表3。

3）確定一級指標安全等級及特征值

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

3.2 整體綜合評價

重復一級指標評價步驟，計算剩余的5個一級指標關(guān)聯(lián)度，并將6個一級指標評價結(jié)果組成評價指標集，用式（11）～（13）進行二級綜合評價，同理最大關(guān)聯(lián)原則，得到該煤礦“一通三防”的現(xiàn)狀與各安全等級的關(guān)聯(lián)度及特征值，計算結(jié)果如表4。

3.3 評價結(jié)果分析

（1）由表4評價結(jié)果可知，該煤礦2016第四季度“一通三防”現(xiàn)狀安全等級最大關(guān)聯(lián)度K2（N）=0.03，安全級別為Ⅱ級，處于基本安全狀態(tài)，等級特征值j*為1.68，即準確的安全等級為1.68級，介于Ⅰ級和Ⅱ級之間，更偏向于Ⅱ級，這與同時期該礦安全質(zhì)量標準化檢查結(jié)果Ⅱ級一致，評價結(jié)果符合該礦實際情況且更具體，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中等級特征值可知，各指標對煤礦“一通三防”現(xiàn)狀評價的影響程度排序為：防治粉塵>礦井通風>防瓦斯>防滅火>井下爆破>安全監(jiān)控。其中，礦井通風、防瓦斯、防治粉塵安全等級特征值分別為1.79、1.76和1.80，均高于綜合評價特征值1.68，說明這三個因素是降低該煤礦“一通三防”現(xiàn)狀安全的主要原因，應對這些因素加以重視，尤其特征值最高的因素，更應加強管理與防治。

4 結(jié)論

（1）依照煤礦安全質(zhì)量標準化標準，結(jié)合貴州省煤礦“一通三防”現(xiàn)狀特點與條件，建立了多級指標的煤礦“一通三防”現(xiàn)狀評價指標體系，并基于物元分析理論建立多級物元評價模型，為煤礦“一通三防”生產(chǎn)現(xiàn)狀評價提供了一種新的方法。

（2）將多級物元評價模型應用于貴州省某煤礦“一通三防”現(xiàn)狀安全等級進行評價，其評價結(jié)果為基本安全，符合該礦的實際安全生產(chǎn)現(xiàn)狀。

（3）通過實例分析，建立多級物元評價模型不僅可以確定煤礦“一通三防”現(xiàn)狀的安全狀況，還可以確定各級各評價指標的安全狀況，進而有針對性地提出改善措施及加強管理。

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（責任編輯：曾 晶）