基于AHP-JHA煤礦作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)應(yīng)用研究

張景鋼，孫 鑫，王澤浩

(華北科技學(xué)院 安全工程學(xué)院，北京 101601)

0 引 言

在國(guó)內(nèi)大多數(shù)煤礦作業(yè)中，由于煤礦采面環(huán)境的多變性和技術(shù)的復(fù)雜性，相關(guān)部門和煤礦企業(yè)若是沒(méi)能建立完善的安全體系、嚴(yán)格的安全制度以及加大在安全防護(hù)措施上面安全成本的投入，那么不安全行為以及不安全狀態(tài)是很難被消除的，從而大大增加了煤礦事故發(fā)生率。所以，在各項(xiàng)煤礦作業(yè)開(kāi)展前，提前發(fā)現(xiàn)并分類可能存在的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)是十分重要的。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于煤礦作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)研究較少，劉斌等研究探討了煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)管理，建立了煤礦風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制和預(yù)警機(jī)制，為煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)管理提供了一定的參考，但是該研究深入度不夠，缺乏必要的定量計(jì)算[1]。陳立杰等基于安全評(píng)價(jià)對(duì)煤礦企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理提出了管理對(duì)策，是從安全評(píng)價(jià)的角度把煤礦企業(yè)劃分安全等級(jí)，從而根據(jù)這些安全等級(jí)進(jìn)行管理，并提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)策，但是該研究理方法單一，實(shí)用性不強(qiáng)[2]?？偨Y(jié)目前對(duì)煤礦作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)的研究，存在著研究深度不足、定量化不足、方法單一和實(shí)用性不強(qiáng)等問(wèn)題，因此煤礦作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)沒(méi)有得到充分的研究，而且結(jié)構(gòu)不夠完善。鑒于此，筆者基于作業(yè)危害分析和層次分析2種方法，通過(guò)2種方法的結(jié)合對(duì)煤礦作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)進(jìn)行了深入的研究，為煤礦企業(yè)在辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，提供了一種方便簡(jiǎn)潔、直觀易懂的方法，在分析各項(xiàng)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)后，能夠使煤礦企業(yè)能夠準(zhǔn)確的采取合適的管控措施來(lái)預(yù)防事故的發(fā)生。事故發(fā)生率降低，那么井下一線工作人員可能產(chǎn)生的傷亡也會(huì)隨之減少。又因其方便簡(jiǎn)潔、直觀易懂的特性使它可以輕易推廣于多種煤礦作業(yè)中，讓一線作業(yè)人員更加清晰的理解作業(yè)中的每個(gè)流程以及明確作業(yè)中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，從而降低事故發(fā)生的可能性。

開(kāi)展安全生產(chǎn)工作，需要著重于風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)步驟。而風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)的關(guān)鍵是使用合適的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)方法和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，保證作業(yè)計(jì)劃開(kāi)展前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并設(shè)置相應(yīng)的管控措施來(lái)解決問(wèn)題[3]。煤礦企業(yè)在進(jìn)行井下作業(yè)之前，開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)評(píng)價(jià)工作時(shí)，首先要保證劃分的作業(yè)步驟是準(zhǔn)確的，合理的[4]；其次，對(duì)每個(gè)步驟中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?，總結(jié)出其事故類型和一旦事故發(fā)生可能造成的損失，并指出可能產(chǎn)生的二次事故；最后，對(duì)目前的風(fēng)險(xiǎn)和當(dāng)前的管控措施進(jìn)行討論，該措施是否將風(fēng)險(xiǎn)降低至企業(yè)可以接受的范圍，若沒(méi)有，就需要進(jìn)一步修改，制定新的管控措施[5]。目前，煤礦企業(yè)采用的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)的方法和理論還不完善和統(tǒng)一[6]。所以辨識(shí)出的風(fēng)險(xiǎn)的重要程度還應(yīng)與實(shí)際作業(yè)環(huán)境相互對(duì)照，進(jìn)行比較修正。

1 AHP-JHA分析方法的提出

JHA分析方法在分析數(shù)據(jù)的記錄和作業(yè)步驟的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估上還存在著一些不完善之處。文中將結(jié)合層次分析法(AHP)的計(jì)算原理和JHA的作業(yè)分析方法，先辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)再使用標(biāo)度賦值法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行賦值，建立判斷矩陣，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，以此確定影響煤礦作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的主要風(fēng)險(xiǎn)和次要風(fēng)險(xiǎn)等。

1.1 層次分析法(AHP)

在煤礦作業(yè)中，進(jìn)行作業(yè)前危害分析時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)出的風(fēng)險(xiǎn)是通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)矩陣進(jìn)行定性的評(píng)估的，這種評(píng)估的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)通常缺少了可以將其嚴(yán)重程度數(shù)值化的定量的因素[7-8]。在對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，一定要先對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化分析，不然僅僅憑借主觀判斷進(jìn)行定性分析，則會(huì)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)誤判的可能性。

層次分析法(Analytic Hierarchy Process)是一種將一個(gè)目標(biāo)任務(wù)分解成多個(gè)層次，再將每個(gè)層次定性、定量化的多目標(biāo)決策的數(shù)學(xué)方法[9-11]。該方法在我國(guó)主要應(yīng)用在安全工程、環(huán)境工程方面。

AHP的3個(gè)計(jì)算步驟：首先需要建立層次結(jié)構(gòu)：這是層次分析法(AHP)的運(yùn)算中最為重要的一個(gè)步驟，決策者首先需要把復(fù)雜的工作任務(wù)分解為幾個(gè)合理的子任務(wù)，再將這些子任務(wù)詳細(xì)準(zhǔn)確的分解成不同步驟，以此形成不同的層次。對(duì)這些層次進(jìn)行賦值可以構(gòu)造兩兩比較的判斷矩陣。在賦值這步中，決策者通常按照一定的準(zhǔn)則或者方法：先比較2個(gè)步驟A和B的重要程度，再根據(jù)標(biāo)度或者其他方法對(duì)步驟的重要程度賦予相應(yīng)的數(shù)值[12-15]。根據(jù)矩陣的基礎(chǔ)運(yùn)算可以求得最大特征值和特征向量2個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)。一般求得這2個(gè)數(shù)據(jù)有2種算法：一個(gè)是方根法，另有一個(gè)為和積法。這2種計(jì)算方法求得的特征向量和最大特征值的計(jì)算結(jié)果大體一致，不過(guò)方根法相比和積法，結(jié)果更為準(zhǔn)確。在求得2個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)后，可以借助一致性檢驗(yàn)公式和一致性檢驗(yàn)對(duì)照表對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。通過(guò)準(zhǔn)確的賦值和巧妙運(yùn)用最大特征值和特征向量進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，檢測(cè)出賦值的合理與否，幫助決策者了解自己對(duì)于不同方案重要性程度的權(quán)重判斷是否正確。

1.2 JHA在煤礦應(yīng)用中需要改進(jìn)的環(huán)節(jié)

通過(guò)分析作業(yè)危害分析法(JHA)在煤礦作業(yè)中的應(yīng)用，認(rèn)為該方法還存在以下3個(gè)可改進(jìn)的環(huán)節(jié)。

首先，是分析數(shù)據(jù)記錄工作不完善。煤礦企業(yè)在進(jìn)行JHA分析時(shí)，針對(duì)一些井下事故發(fā)生的頻率以及事故可能導(dǎo)致的嚴(yán)重后果均無(wú)充分詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄。缺少數(shù)據(jù)資料會(huì)導(dǎo)致分析者無(wú)法對(duì)所分析出井下作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的重要程度判斷和分級(jí)。而導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料缺少的根本原因在于大部分煤礦企業(yè)并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到統(tǒng)計(jì)工作的重要性[16]。同時(shí)，有部分的煤礦企業(yè)進(jìn)行層次分析法(JHA)分析井下作業(yè)時(shí)，JHA分析小組都是由基層的安全員和井下一線作業(yè)人員組成的，然而事實(shí)上來(lái)看，基層安全人員和一線作業(yè)人員是很難接觸到核心的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料。

其次，是無(wú)法制定出和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相對(duì)應(yīng)的管理措施。當(dāng)前很多煤礦企業(yè)制定的安全管理措施是根據(jù)作業(yè)步驟的重要程度來(lái)制定的，而作業(yè)步驟重要程度的判定標(biāo)準(zhǔn)模糊不清。煤礦企業(yè)對(duì)于安全投入是有限的，如果錯(cuò)誤的判斷作業(yè)步驟的重要程度，就可能導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的后果的作業(yè)步驟因?yàn)闆](méi)有投入足夠的安全監(jiān)管而發(fā)生事故[17-19]。因此正確的判定作業(yè)步驟的重要程度，以此為根據(jù)確定安全投入，制定相應(yīng)的管理措施是十分有必要的。

最后，煤礦企業(yè)沒(méi)有進(jìn)行合理的安全培訓(xùn)。當(dāng)前很多煤礦企業(yè)進(jìn)行安全培訓(xùn)的方法是，直接把作業(yè)危害分析出的數(shù)據(jù)記錄表輸出下發(fā)到井下一線作業(yè)人員的手里。然而，事實(shí)上一線作業(yè)人員很難僅僅通過(guò)一張數(shù)據(jù)記錄表學(xué)習(xí)到與其作業(yè)相對(duì)應(yīng)的安全控制措施，更不用說(shuō)將其良好的應(yīng)用在實(shí)際作業(yè)中了。分析其中的根本原因是，許多煤礦企業(yè)管理層面沒(méi)有認(rèn)識(shí)到作業(yè)危害分析中的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和評(píng)估以及對(duì)應(yīng)的安全管控措施的主要作用針對(duì)管理層在作業(yè)前對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)估[20]。預(yù)估時(shí)，可以讓一線作業(yè)人員參與分析和制定對(duì)策，使得分析結(jié)果更加貼合實(shí)際。

1.3 基于改進(jìn)方法提出AHP-JHA分析方法

根據(jù)以上3個(gè)可以改進(jìn)的環(huán)節(jié)，提出AHP-JHA分析方法。

為解決統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)記錄的問(wèn)題，煤礦企業(yè)在進(jìn)行JHA分析前應(yīng)該做到：明確作業(yè)分析范圍，落實(shí)數(shù)據(jù)記錄責(zé)任制度，保證管理層人員參與JHA分析。確認(rèn)作業(yè)范圍的工作應(yīng)由安全檢查科和各部門進(jìn)行溝通協(xié)商確定，以方便數(shù)據(jù)的保存、劃分和歸類[21]。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)組成專門的JHA小組。小組人員應(yīng)該礦長(zhǎng)或采區(qū)負(fù)責(zé)人指定，并選取一人專門負(fù)責(zé)做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作。以此達(dá)到妥善保管數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料和正確劃分工作步驟、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)的目的。

通常情況下JHA中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估這一步是借用風(fēng)險(xiǎn)矩陣或是專家通過(guò)經(jīng)驗(yàn)對(duì)步驟中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。這就需要借助人們的主觀判斷，然而人的主觀判斷在兩兩事物之間進(jìn)行重要程度的判定時(shí)較為準(zhǔn)確，當(dāng)需要同時(shí)對(duì)多個(gè)事物的重要度進(jìn)行判斷時(shí)，往往容易出錯(cuò)[22]。因此，基于層次分析法的基本原理，將對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的賦值代入判斷矩陣中，求得矩陣的特征向量和最大特征值再檢驗(yàn)一致性。如果一致性不合格，則表示賦值不合理，應(yīng)當(dāng)通過(guò)一致性矯正方法進(jìn)行矯正，將個(gè)別賦值不合理的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行重新賦值。如果判斷合理，則可以確定每種風(fēng)險(xiǎn)具體的風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)?shù)，使用定性的、定量的方法，清晰明確的展示兩兩風(fēng)險(xiǎn)之間的重要程度。

煤礦企業(yè)如果需要使用JHA分析結(jié)果對(duì)一線作業(yè)人員進(jìn)行安全培訓(xùn)，首先需要將JHA的核心原理對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)，再將計(jì)算出的數(shù)值或分級(jí)后的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)圖表等簡(jiǎn)單明了的方法進(jìn)行員工安全培訓(xùn)[23]。因此，對(duì)于管理層來(lái)說(shuō)，對(duì)一線作業(yè)人員進(jìn)行的安全培訓(xùn)應(yīng)該是由JHA分析表整理出來(lái)的可視化的、定量定性的圖表。直觀簡(jiǎn)明的告訴井下一線員工各工作步驟的危險(xiǎn)程度及相對(duì)應(yīng)的預(yù)防措施。

1.4 AHP-JHA在煤礦應(yīng)用中的可行性和必要性

安全生產(chǎn)的角度考慮影響煤礦企業(yè)在安全預(yù)防方面的因素，主要是急需解決如何合理配置作業(yè)危害監(jiān)管資源，以達(dá)到有效開(kāi)展作業(yè)危害監(jiān)管工作的目的。作為一種綜合評(píng)價(jià)方法，AHP它能對(duì)方案不同層次的權(quán)重做出判斷，有著能夠幫助人們選擇最佳方案的優(yōu)點(diǎn)，基于這一優(yōu)勢(shì)，將AHP引入到JHA的研究的前景非常廣闊[24]。

2 AHP-JHA分析方法在煤礦作業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例

為了能全面地開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)工作，選用AHP-JHA分析方法，結(jié)合查閱資料、咨詢專家等方法，從采面中具有代表性的作業(yè)出發(fā)，辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。從綜采工作面的各種作業(yè)中選取設(shè)備檢修作業(yè)中井下更換絞車開(kāi)關(guān)作業(yè)進(jìn)行AHP-JHA作業(yè)分析。

2.1 井下更換絞車開(kāi)關(guān)作業(yè)前危害分析

針對(duì)井下更換絞車開(kāi)關(guān)這一作業(yè)過(guò)程，按作業(yè)步驟的先后順序，將開(kāi)工前準(zhǔn)備工作任務(wù)劃分為2個(gè)工作任務(wù)子領(lǐng)域：確定停電范圍、審批停電工作票，確定工作人員準(zhǔn)備材料工具；將工作過(guò)程劃分為 6個(gè)工作任務(wù)子領(lǐng)域：測(cè)瓦斯?jié)舛?，?lián)系調(diào)度停電，執(zhí)行停送電制度、掛停電牌，驗(yàn)電、放電，拆線、換開(kāi)關(guān)、接線，檢查失爆、完好；將完工后工作任務(wù)劃分為5個(gè)工作任務(wù)子領(lǐng)域：測(cè)瓦斯?jié)舛?，?lián)系調(diào)度送電，試運(yùn)行，清理衛(wèi)生、工具，巡視設(shè)備確認(rèn)運(yùn)行正常后離開(kāi)，見(jiàn)表1.

表1 井下更換絞車開(kāi)關(guān)作業(yè)險(xiǎn)評(píng)估表Table 1 Risk assessment of replacing winch switch under the shaft

2.2 井下更換絞車開(kāi)關(guān)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

將井下更換絞車開(kāi)關(guān)作業(yè)的13個(gè)工作步驟分別設(shè)為A1～A13并按照相關(guān)的工作規(guī)程中的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和歷史事故數(shù)據(jù)等分析其中可能發(fā)生的危險(xiǎn)，再利用風(fēng)險(xiǎn)水平表對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性的分級(jí)，分級(jí)結(jié)果顯示：井下更換絞車開(kāi)關(guān)作業(yè)過(guò)程存在較高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)3個(gè)、中級(jí)風(fēng)險(xiǎn)4個(gè)和低等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)6個(gè)，分級(jí)后根據(jù)標(biāo)度法進(jìn)行賦值，最終得到針對(duì)井下更換絞車開(kāi)關(guān)這一作業(yè)過(guò)程的判斷矩陣

A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A115/215/35/315/315/45/35/2512/512/52/32/32/52/32/51/22/3122/5A215/215/35/315/315/45/35/2513/53/23/5113/513/53/413.233/5A33/53/23/5113/513/53/413.233/515/215/35/315/315/45/35/251A43/53/23/5113/513/53/413.233/515/215/35/315/315/45/35/251A54/524/54/34/34/54/34/514/3244/53/53/23/5113/513/53/413.233/5A62/512/52/32/32/52/32/51/22/3122/51/51/21/51/31/31/51/31/51/41/31/211/5A715/215/35/315/315/45/35/251

方根法求特征向量

首先求得M，見(jiàn)表2.

表2 M計(jì)算結(jié)果

再求得M的13次方根B,見(jiàn)表3.

表3 B計(jì)算結(jié)果

最后將B歸一化得權(quán)向量W：Bi/14.266,見(jiàn)表4.

表4 W計(jì)算結(jié)果

求最大特征值λmax

14.716

一致性檢驗(yàn)

根據(jù)一致性檢驗(yàn)表R.I=1.56

因?yàn)镃.R<0.1，故檢驗(yàn)合格，賦值合理。

根據(jù)特征向量W可以進(jìn)行作業(yè)危害步驟排序：A1作業(yè)前確定停電范圍、A3作業(yè)中測(cè)瓦斯?jié)舛取6驗(yàn)電、放電、A8檢查防爆設(shè)備、A13作業(yè)后檢查設(shè)備確認(rèn)運(yùn)行正常>A9作業(yè)后測(cè)瓦斯?jié)舛?A4作業(yè)中聯(lián)系調(diào)度停電、A5執(zhí)行停送電制度掛停電牌、A7拆線、換開(kāi)關(guān)、接線、A10作業(yè)后聯(lián)系調(diào)度送電>A2作業(yè)前確定工作人員、準(zhǔn)備材料工具、A11作業(yè)后設(shè)備試運(yùn)行>A12作業(yè)后清理衛(wèi)生、工具。

結(jié)論：更換井下絞車開(kāi)關(guān)的作業(yè)中：A2作業(yè)前確定工作人員、準(zhǔn)備材料工具、A11作業(yè)后設(shè)備試運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)程度是A12作業(yè)后清理衛(wèi)生、工具風(fēng)險(xiǎn)程度的2倍；A4作業(yè)中聯(lián)系調(diào)度停電、A5執(zhí)行停送電制度掛停電牌、A7拆線、換開(kāi)關(guān)、接線、A10作業(yè)后聯(lián)系調(diào)度送電的風(fēng)險(xiǎn)程度是A2和A11風(fēng)險(xiǎn)程度的13/9倍；A9作業(yè)后測(cè)瓦斯?jié)舛蕊L(fēng)險(xiǎn)程度是A4，A5，A7和A10步驟風(fēng)險(xiǎn)程度的19/13倍。

3 結(jié) 論

1)文中結(jié)合了層次分析法，在對(duì)具體作業(yè)進(jìn)行作業(yè)危害分析后，通過(guò)建立判斷矩陣，求出特征向量和最大特征值，得出不同風(fēng)險(xiǎn)重要程度的權(quán)重，再對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，可以計(jì)算出估計(jì)偏差值較大的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，再使用一致性矯正方法對(duì)偏差值較大的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)估值進(jìn)行糾正，為最佳的安全管控措施的選擇提供合理的依據(jù)，使其直接適用于實(shí)際的煤礦作業(yè)當(dāng)中。

2)通過(guò)對(duì)作業(yè)危害分析和層次分析法在煤礦的研究，基于JHA改進(jìn)提出了AHP-JHA分析方法，將其應(yīng)用在了井下更換絞車開(kāi)關(guān)作業(yè)，量化出了作業(yè)中各個(gè)步驟的風(fēng)險(xiǎn)程度。

3)AHP-JHA分析方法會(huì)先分析出該作業(yè)的步驟中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，再對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)層次分析法(AHP)進(jìn)行定性定量的評(píng)價(jià)，對(duì)各步驟的重要程度進(jìn)行排序，確定各作業(yè)步驟的權(quán)重。它能夠把通過(guò)一致性檢驗(yàn)和修正能在一定程度上能減少個(gè)人的主觀錯(cuò)誤，使評(píng)價(jià)更加全面、客觀、科學(xué)化，使監(jiān)管力量的投入比例更加合理化。