煤礦瓦斯安全評(píng)價(jià)方法研究與軟件開發(fā)

李 晨

（同煤集團(tuán)安全管理監(jiān)察局，山西 大同 037003）

瓦斯安全評(píng)價(jià)是煤礦安全管理的一個(gè)重要組成，同煤集團(tuán)同忻煤礦缺乏針對(duì)安全系統(tǒng)的定量計(jì)算評(píng)價(jià)方法，主要的安全評(píng)價(jià)是通過安全檢查表和事故樹進(jìn)行分析。安全評(píng)價(jià)表是一種傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法，但是沒有考慮各類事故的不同權(quán)重；而事故樹評(píng)價(jià)方法主要是一種針對(duì)事故原因進(jìn)行研究的分析方法，側(cè)重點(diǎn)主要是原因分析而不是綜合評(píng)價(jià)。因此，需要針對(duì)瓦斯安全評(píng)價(jià)建立更加科學(xué)、客觀、方便的評(píng)價(jià)體系。

1 瓦斯的評(píng)價(jià)體系建立

一般來講，瓦斯爆炸有三要素，分別是瓦斯?jié)舛?、一定的引火源和充足的氧氣，還有一些管理上的因素。一定的引火源主要是指井下是否存在明火，是否容易導(dǎo)致電氣火花、機(jī)械火花的產(chǎn)生，放炮的管理情況；充足的氧氣這個(gè)條件則主要體現(xiàn)在礦井通風(fēng)情況，如通風(fēng)的難易程度、通風(fēng)方式、通風(fēng)設(shè)備的可靠性；在管理因素中，主要體現(xiàn)的是瓦斯管理制度與落實(shí)情況、瓦檢人員的個(gè)人素質(zhì)、瓦斯監(jiān)測(cè)情況等。

根據(jù)以上分析，建立煤礦瓦斯安全評(píng)價(jià)體系，體系框圖如圖1所示。

圖1 煤礦瓦斯安全評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)框圖

2 基于層次分析法的評(píng)價(jià)分析

層次分析法(Analytic Hierarchy Process)是一種針對(duì)多因素、復(fù)雜系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法，既可以進(jìn)行定性分析，也可以進(jìn)行定量計(jì)算。其定量計(jì)算的基礎(chǔ)是對(duì)每個(gè)同層因數(shù)進(jìn)行兩兩重要度對(duì)比，并將對(duì)比結(jié)果寫成矩陣，然后通過矩陣運(yùn)算得出各個(gè)指標(biāo)的重要程度（即矩陣的特征向量）。層次分析法能夠科學(xué)、客觀地對(duì)建立的評(píng)價(jià)體系進(jìn)行分析，能夠較好地滿足煤礦安全評(píng)價(jià)的需求。因此，本研究選擇層次分析法作為煤礦安全管理評(píng)價(jià)的方法。

2.1 判斷矩陣的建立

根據(jù)層次分析法原理，建立判斷矩陣，如下所示。

2.2 權(quán)重的計(jì)算與檢驗(yàn)

通過MATLAB軟件進(jìn)行特征向量的計(jì)算并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。特征向量即各因素在本層中的權(quán)重，本層權(quán)重與上層權(quán)重的乘積即為總權(quán)重。將計(jì)算結(jié)果寫入表1中。

表1 煤礦瓦斯爆炸評(píng)價(jià)體系分析結(jié)果

2.3 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的確定

要對(duì)整個(gè)安全管理評(píng)價(jià)體系進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，需要建立對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，將評(píng)價(jià)分為五個(gè)等級(jí)：優(yōu)秀、良好、一般、合格、不合格，對(duì)應(yīng)賦值分?jǐn)?shù)為5分、4分、3分、2分、0分。

根據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和安全管理負(fù)責(zé)人的溝通，可以對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行打分，然后得出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)果的計(jì)算方法如式（1）所示：

式中：

F-煤礦安全管理評(píng)價(jià)結(jié)果；

P-因素C1、C2……Cn的得分矩陣；

pk-現(xiàn)場(chǎng)分?jǐn)?shù)結(jié)果。

最終的計(jì)算結(jié)果作為某礦井的安全管理評(píng)價(jià)結(jié)果，評(píng)價(jià)也可分為5個(gè)等級(jí)，其中4＜F≤5為優(yōu)秀，3＜F≤4為良好，2＜F≤3為一般，1＜F≤2為合格，0＜F≤1為不合格。

2.4 評(píng)價(jià)體系在同忻煤礦的應(yīng)用

為了體現(xiàn)評(píng)價(jià)的客觀性，邀請(qǐng)生產(chǎn)一線的技術(shù)人員共10人根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分。技術(shù)人員來自同忻煤礦技術(shù)科、通風(fēng)科、安全科、地質(zhì)科、安監(jiān)站等部門。對(duì)他們的評(píng)分結(jié)果取平均值，并根據(jù)式（1）計(jì)算最終的評(píng)價(jià)得分為：4＜F=4.16＜5，因此評(píng)價(jià)結(jié)果為同忻煤礦安全管理情況優(yōu)秀。

通過與技術(shù)人員的溝通發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)問題是急需解決的，即計(jì)算問題。技術(shù)人員反映，該評(píng)價(jià)體系比較全面，應(yīng)用也比較方便，但是后期的數(shù)據(jù)處理比較麻煩，對(duì)各個(gè)因素打分以后，要對(duì)每個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，再計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的最終評(píng)分。這個(gè)過程計(jì)算量很大，而且枯燥、單調(diào)，很容易出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤，影響評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度。

因此，為了減少技術(shù)人員的重復(fù)計(jì)算，提高工作效率和準(zhǔn)確度，將開發(fā)針對(duì)煤礦安全管理評(píng)價(jià)的應(yīng)用軟件。

3 瓦斯安全評(píng)價(jià)軟件的開發(fā)

3.1 VB軟件功能分析

已經(jīng)對(duì)煤礦安全管理評(píng)價(jià)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和研究，根據(jù)建立的評(píng)分體系和計(jì)算得出的各指標(biāo)權(quán)重值，可以得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。因此，軟件的功能主要有以下幾點(diǎn)：

（1）完整的指標(biāo)體系界面

針對(duì)每個(gè)不同的評(píng)價(jià)類別，將該類別下的所有指標(biāo)列出。通過選擇的方式對(duì)每一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并根據(jù)建立的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)顯示相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。

（2）綜合評(píng)價(jià)和結(jié)果顯示

由于綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的計(jì)算方式為累加每個(gè)指標(biāo)相應(yīng)權(quán)重與現(xiàn)場(chǎng)打分的乘積，因此，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)就每個(gè)指標(biāo)的得分，再結(jié)合權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，得到最終的得分。

根據(jù)得分，在文本框中顯示不同的評(píng)價(jià)。設(shè)得分結(jié)果為F，當(dāng)4＜F≤5時(shí)，文本顯示為“優(yōu)秀”；當(dāng)3＜F≤4時(shí)，文本顯示為“良好”； 當(dāng)2＜F≤3時(shí)，文本顯示為“一般”； 當(dāng)1＜F≤2時(shí)，文本顯示為“合格”；當(dāng)F＜1時(shí)，文本顯示為“不合格”。

3.2 煤礦安全管理評(píng)價(jià)軟件設(shè)計(jì)流程圖

根據(jù)對(duì)軟件功能的分析，設(shè)計(jì)繪制軟件流程圖2。

圖2 煤礦安全管理評(píng)價(jià)軟件流程圖

3.3 煤礦安全管理評(píng)價(jià)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)軟件功能和設(shè)計(jì)流程，進(jìn)行界面設(shè)計(jì)、程序編寫和程序調(diào)試。軟件界面及運(yùn)行示意圖如圖3。

4 總結(jié)

應(yīng)用該評(píng)價(jià)體系得到的安全評(píng)價(jià)結(jié)果符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，比原來的方法更加具體，更有針對(duì)性。使用評(píng)價(jià)軟件可以很大程度地減少計(jì)算量，提高了工作的效率，同時(shí)，對(duì)每個(gè)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)結(jié)果也可以直觀地顯示和保存。

圖3 煤礦瓦斯評(píng)價(jià)軟件界面及運(yùn)行示意圖