基于應(yīng)急專家知識的煤礦安全生產(chǎn)系統(tǒng)等級模糊綜合評價研究

劉晨君，沈孝威

(1. 首都經(jīng)濟貿(mào)易大學 管理工程學院，北京 100070；2. 華北科技學院 經(jīng)濟管理學院，北京 東燕郊 065201)

0 引言

原國家煤礦安全監(jiān)察局規(guī)定[1]：對評估結(jié)果為C類的煤礦，由地區(qū)煤礦安全監(jiān)察機構(gòu)或煤礦安全監(jiān)察辦事處責令限期整改；逾期未整改或整改不合格的，依法責令停產(chǎn)整頓。對評估結(jié)果為D 類的煤礦，應(yīng)立即下達停產(chǎn)整頓指令，經(jīng)整改后評估達到B類以上標準方可恢復(fù)生產(chǎn)；拒不整改或在規(guī)定期限內(nèi)整改不合格的礦井，依法予以關(guān)閉。筆者認為：煤炭企業(yè)安全等級評估是現(xiàn)代煤礦安全生產(chǎn)管理的重要內(nèi)容之一，應(yīng)急預(yù)案編制等級與安全等級成反比關(guān)系，即安全等級越低，安全預(yù)案等級越高。依據(jù)《安全生產(chǎn)法》、《礦山安全法》、《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦安全監(jiān)察條例》等有關(guān)法律和規(guī)定，基于若干安全應(yīng)急專家的知識，由若干名專家組成專家組共同確定評價要素和指標，并結(jié)合專家知識和經(jīng)驗對煤礦重大危險源進行有效辨識與評估，并對煤礦安全應(yīng)急等級進行綜合評判。這是事故應(yīng)急預(yù)測、風險預(yù)防和有效控制的主要手段，它有利于及時發(fā)現(xiàn)危險隱患，找出管理不足，采取應(yīng)急措施，事前預(yù)防事故，提高煤礦應(yīng)急管理水平的重要舉措。

1 煤礦安全等級與安全投資之間的關(guān)系

1.1 煤礦安全等級與事故概率之間的關(guān)系

安全等級高的煤礦各類事故發(fā)生的概率很小且事故后果嚴重程度很低，不僅五害發(fā)生概率小且事故后果嚴重程度低，而且其它如機電運輸、礦井提升等的事故發(fā)生概率都小且事故后果嚴重程度都很低。反之，安全等級低的煤礦的各類或某類事故發(fā)生概率大且事故后果嚴重程度高?？煞忠韵滤姆N主要情況：第一種情況是五害中的某一或幾個發(fā)生的概率大和事故后果很嚴重，其它事故發(fā)生的概率也大且事故后果很嚴重；第二種情況是五害危險性都很低，發(fā)生概率小且事故后果嚴重度很低，而其它事故發(fā)生的概率大且事故后果嚴重程度高，如機電、礦井提升、電溜事故、皮帶事故、電氣事故、運輸事故等其它事故的事故的概率大且事故后果嚴重高；第三種五害中的某幾害發(fā)生的概率大且事故后果很嚴重，其它事故發(fā)生概率小且事故后果嚴重度很低；第四種五害發(fā)生的概率都小且事故后果嚴重度很低，其它事故發(fā)生的概率都小且事故后果嚴重都很低。用式(1)表示：

P總=P五害+P其它=P瓦+P水+P火+P冒頂+P煤塵+P其它

(1)

用字母及符號表示，可分為以下幾種情況(假定各事件發(fā)生相互獨立)：①P五害大，P其它大，則P總大；②P五害小，P其它大，則P總大；③P五害大，P其它小，則P總大；④P五害小，P其它小，則P總小。其中，“大”表示發(fā)生概率很高，“小”表示發(fā)生概率很低。因此，只有第四種情況才能確保煤礦的安全等級高。

對煤礦安全等級進行科學評估，根據(jù)評估結(jié)果，有利于發(fā)現(xiàn)煤礦的重大危險源及一般危險源，為煤礦科學制定應(yīng)急預(yù)案，加強安全整改，完善安全投資決策等提升應(yīng)急管理水平提供理論依據(jù)。

1.2 安全投資與提高煤礦安全等級的關(guān)系

煤礦的安全投資有利于企業(yè)安全等級的提高，實現(xiàn)事故損失發(fā)生概率變小且事故損失程度變低；不進行安全投資或減少安全投資會造成企業(yè)安全等級降低，進而導(dǎo)致事故損失發(fā)生概率增大且事故損失程度高。一般情況，安全投資多，則煤礦安全等級就高；安全投資少，則煤礦安全等級就低。但煤礦安全投入應(yīng)有針對性，基于應(yīng)急專家知識對煤礦安全等級評價后，針對查找出的造成安全等級低的危險因素和危險源，并按專家提出的安全整改意見進行安全投入。如果某一個或某幾個重大危險因素造成的等級低，可以按重大單個或多個危險因素安全投資效益評價進行安全投資，一個方向的安全投資只能從某一方面或幾方面提高煤礦的安全性，一定程度上但不能從整體上完全提高煤礦的安全水平，如防止瓦斯的安全投資能提高降低瓦斯、煤塵爆炸等的危險性但不能提高運輸、皮帶等的危險性。從式(1)可以看出要降低煤礦各類事故的發(fā)生概率，有必要綜合評估煤礦各種危險源發(fā)生事故的概率和危害程度，研究煤礦安全投資與消除危險因素及提高煤礦安全等級的關(guān)系內(nèi)在的數(shù)量關(guān)系。在安全投資一定的情況下，若安全投資在各個分項的分配越合理，則煤礦安全等級就高；若安全投資在各個分項的分配不合理，則安全投資在提高煤礦安全水平、安全等級方面的作用就大幅降低，則煤礦安全等級就越低，這就需要根據(jù)煤礦安全應(yīng)急等級來研究決定安全投資的數(shù)量決策和方向決策，本文主要是基于應(yīng)急專家知識對煤礦安全應(yīng)急等級進行科學評價，發(fā)現(xiàn)所有的危險因素和危險源，這是其它研究的基礎(chǔ)。

2 煤礦安全生產(chǎn)系統(tǒng)等級綜合評價方法——模糊綜合評判法

由于事故的發(fā)生不外乎是人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)因素交互作用的結(jié)果[2，3]，因此，對煤礦的總體安全評價必須分析評判井下生產(chǎn)系統(tǒng)所有環(huán)節(jié)并考慮生產(chǎn)人員的素質(zhì)，同時依據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2016年發(fā)布的《煤礦安全規(guī)程》[4]以及《關(guān)于開展煤礦安全程度評估工作的指導(dǎo)意見》[1]作為標準。因此，進行礦井生產(chǎn)系統(tǒng)安全等級評價和煤礦安全生產(chǎn)人員素質(zhì)安全等級評價兩部分。本文主要是針對前一部分進行評價分析。

在評價礦井生產(chǎn)系統(tǒng)安全等級時，專家組把影響礦井生產(chǎn)系統(tǒng)安全的主要因素分為十一項：①防瓦斯、②頂板、③防火災(zāi)、④防治水、⑤防煤塵、⑥機電、⑦運輸、⑧爆破、⑨通風、⑩安全綜合管理與保障、礦井自然條件。專家組提出對第項(礦井自然條件包括：瓦斯、冒頂、煤塵、火災(zāi)、水災(zāi)等，煤礦典型災(zāi)害情況，如礦井絕對瓦斯涌出量、礦井相對瓦斯涌出量、礦井可采煤層頂板類型、煤層傾角、礦井煤塵自然發(fā)火情況、煤塵爆炸指數(shù)、是否有三軟煤層、礦井水文地質(zhì)類型、礦井是否有沖擊地壓等)的評價可與前十項合并進行。因此，本文根據(jù)專家組意見只對前十類因素進行研究。

安全程度本身是一個“模糊”的概念，導(dǎo)致應(yīng)急面對這是一個不確定性的風險事件。為此，可以通過建立模糊數(shù)學模型，利用經(jīng)驗豐富的安全應(yīng)急專家知識，評估企業(yè)安全狀況，在此基礎(chǔ)上，進一步預(yù)估企業(yè)發(fā)生事故的可能性及其經(jīng)濟損失，提前做好應(yīng)急預(yù)案。本文根據(jù)模糊綜合評判理論，給出了一種新的煤礦安全等級應(yīng)急預(yù)案評判方法。它將傳統(tǒng)憑經(jīng)驗進行安全應(yīng)急管理轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)先辨識生產(chǎn)系統(tǒng)的危險性，從而實現(xiàn)事先預(yù)測、預(yù)防預(yù)案為主的目的。根據(jù)這種方法，能夠綜合考慮到影響煤企安全的各種因素，將評價因素各項指標進行量化處理，從而做出科學合理的安全等級評價，同時查找出危險源，為應(yīng)急預(yù)案做好事前評估準備工作。

2.1 確定評價因素集

對于煤企每個作業(yè)環(huán)節(jié)和場地，影響安全狀況的因素很多，對于不同的煤炭企業(yè)，每個因素的子因素的內(nèi)容可以由安全應(yīng)急專家根據(jù)實際情況評估確定。如煤礦總體生產(chǎn)系統(tǒng)安全評價，可將其歸納為十個方面：防瓦斯、頂板、防火災(zāi)、防治水、防煤塵、機電、運輸、爆破、通風、安全應(yīng)急綜合管理與保障。而每個因素是由若干個更具體的因素決定的，故又可以分成多個子因素。如安全應(yīng)急綜合管理與保障可以包括安全機構(gòu)和管理規(guī)章制度、安全培訓(xùn)教育、特種作業(yè)人員資質(zhì)和管理人員資質(zhì)(包括礦長資質(zhì))、安全規(guī)劃(圖紙)和事故管理(包括礦井檢修、煤礦救護)、安全措施經(jīng)費提取和應(yīng)用等。由此，安全狀況因素集為：

U={u1，u2，…，u10}

(2)

式中，u1：防瓦斯；u2：頂板；u3：防火災(zāi)；u4：防治水；u5：防煤塵；u6：機電；u7：運輸；u8：爆破；u9：通風；u10：安全管理與保障[5]。

對煤礦而言，有些指標是必須要具備的，如果不達標這些指標，礦井評估為不合格，這些指標作為礦井安全等級評價的前提條件或修正條件。值得說明的是：具體煤礦可根據(jù)自己的實際情況，調(diào)整自己煤礦的安全評價因素，如隨著煤礦開采深度的延伸，我國許多煤礦出現(xiàn)地熱問題。此外，各煤礦可根據(jù)自己實際情況進行局部評價：如斜井絞車提升安全評價，可選擇絞車司機、鋼絲繩、摘掛鉤工、制動裝置、車輛連接裝置、防跑車裝置、軌道及其它因素等[6]。

2.2 確定各基本因素的權(quán)重

2.3 建立安全狀況評價集

根據(jù)事故隱患的危險程度，可將其安全狀況分成安全級v1、一般危險級v2、顯著危險級v3、高度危險級v4和極其危險級v5，則評估子集V為：V={v1，v2，v3，v4，v5}，有時根據(jù)研究需要把高度危險級和極其危險級合并為一級。

2.4 模糊綜合評判

2.4.1 一級模糊綜合評判

(3)

=(bi1,bi2,bi3,bi4,bi5)

(4)

2.4.2 二級模糊綜合評判

(5)

式中，rik=bik。

(6)

2.5 評判指標處理

3 煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)安全等級評估

3.1 建立煤炭企業(yè)安全等級系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和確定指標權(quán)重

3.1.1 建立因素集

在對煤炭企業(yè)安全等級進行評價時，從煤企整體和全局安全出發(fā)，將影響煤企安全等級的因素分為：防瓦斯、頂板、防火災(zāi)、防治水、防煤塵、機電、運輸、爆破、通風、安全管理等十類，分別用u1(1)、u2(1)、…、u10(1)表示。這十種因素組成了煤礦安全等級的評價因素集U，因素組m=10。即

U={u1(1)，u2(1)，…，u10(1)}

(7)

其中，u1={u11(2)，u12(2)，u13(2)，u14(2)，u15(2)}；

u2={u21(2)，u22(2)，u23(2)，u24(2)，u25(2)}；

……；

u10={u101(2)，u102(2)，u103(2)，u104(2)，u105(2)}

式中，u101(2)安全機構(gòu)和管理規(guī)章制度；u102(2)安全培訓(xùn)教育； u103(2)特種作業(yè)人員資質(zhì)和管理人員資質(zhì)(包括礦長資質(zhì))；u104(2)安全規(guī)劃(圖紙)和事故應(yīng)急管理(包括礦井檢修、煤礦救護)；u105(2)安全措施經(jīng)費的提取和應(yīng)用；其它指標含義見表1。各組的因素數(shù):n1=5,n2=5,n3=4,n4=4,n5=5,n6=5,n7=5,n8=4,n8=4,n9=5,n10=5。

3.1.2 建立權(quán)重集

可根據(jù)各子因素uij(2)對主因素ui(1)的隸屬程度來確定每個子因素的權(quán)數(shù)aij(i=1，2，…，m；j=1，2，…，n)。然后根據(jù)每個主因素ui(1)(i=1，2，…，m)對煤企全礦井生產(chǎn)系統(tǒng)整體安全影響的重要程度，賦予每個主因素以適當?shù)臋?quán)數(shù)ai(i=1，2，…，m)，于是得因素類權(quán)重集為A=(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,a10)=(0.12,0.12,0.06,0.07,0.08,0.1,0.09,0.03,0.2,0.13)。

3.1.3 建立備擇集

可將煤礦安全等級綜合評價指標分為4等：V={優(yōu)(A類)，良(B類)，中(C類)，差(D類)}，量化為{0.95，0.85，0.75，0.55}。表1為基于安全應(yīng)急專家知識的煤礦安全等級模糊綜合評價體系。

3.2 模糊綜合評價

多層次系統(tǒng)的模糊綜合評價是從最低層開始，逐層向上作出多層次綜合評價，直至最高層次得到原問題的綜合評價結(jié)果。運用公式(5)和(6)。

3.2.1 綜合評判基本模型

對于煤企來講，雖然各因素對煤礦安全的影響重要程度存在一定的差異，其權(quán)重值大小不同，但他們對安全評價與優(yōu)化都是缺一不可的。這就要求在模糊矩陣復(fù)合運算中，必須對所有因素依權(quán)重大小均衡兼顧，全盤考慮其對煤礦安全的影響程度，因此在對煤炭企業(yè)安全度的評價時宜采用“加權(quán)平均法”。

第一級綜合評價模型:運用公式(4)；第二級綜合評價模型：運用公式(5)；其中

(8)

(9)

(10)

表1 某礦生產(chǎn)系統(tǒng)安全等級模糊綜合評價體系(2019年)

3.2.2 一級模糊綜合評價

(11)

v1=0.8155×0.95+0.1305×0.85+0.04×0.75+

0.014×0.55=0.9234

(12)

即可認為該煤礦防瓦斯(C1)的安全度評價為‘優(yōu)-’。同理可求出影響煤企安全的其它因素的Bi與vi，以及可計算出其它vij的值及其評價。(見表2)

表2 某礦生產(chǎn)系統(tǒng)安全等級度模糊綜合評價(2019年)

3.2.3 二級模糊綜合評價

(13)

以各評價等級vi的隸屬度bi為權(quán)重系數(shù)，取各vi的加權(quán)平均值作為評價結(jié)果，即取

(14)

4 結(jié)論

(1) 從總體綜合評價結(jié)果看，此煤礦安全等級的安全度評價為‘良好’：58.62%(調(diào)整值為58.59%)的評價人員評為優(yōu)，25.76%(調(diào)整值25.51%)評為‘良’，合計84.38%(調(diào)整值84.1%)的人員評為‘良好以上’，12.20%(調(diào)整值12.20%)評為‘中’，3.46%(調(diào)整值3.46%)評為‘差’。

(2) 煤礦頂板自然條件(C21)：v21=0.722評價為‘中-’；傾斜井巷及平巷運輸(C71)：v71=0.840評價為‘良’；機車運輸(C72)：v72=0.830評價為‘良’；通風設(shè)施(C93)：v93=0.830評價為‘良’；特種作業(yè)人員、管理人員資質(zhì)(C103)：v103=0.830評價為‘良’，這六項分值比較低。因此，該煤礦頂板自然條件較差，需要對傾斜井巷及平巷運輸、機車運輸、通風設(shè)施、特種作業(yè)人員、管理人員資質(zhì)等五部分作為應(yīng)急預(yù)案的重點對象，應(yīng)加大安全投入、提高整改力度和加強應(yīng)急預(yù)案的管理與編制，以進一步提高礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的安全等級、安全水平和應(yīng)急管理水平。

(3) 基于安全應(yīng)急專家知識的煤企生產(chǎn)體系安全應(yīng)急等級的綜合評判方法，充分應(yīng)用應(yīng)急管理專家知識，由專家組根據(jù)煤礦安全應(yīng)急管理和生產(chǎn)系統(tǒng)實際情況，選定影響煤炭企業(yè)安全應(yīng)急等級的主要因素，并對其科學賦權(quán)，并由應(yīng)急專家對某煤礦的安全性進行實地調(diào)研，根據(jù)其經(jīng)驗知識科學對安全檢測點評估賦值，再運用模糊綜合評判方法對煤礦的生產(chǎn)系統(tǒng)安全應(yīng)急等級進行綜合評價，評價結(jié)果有利于評價識別煤礦危險源和評估其危險程度，進而為煤礦制定應(yīng)急預(yù)案，加強安全整改和完善安全投資決策等提升應(yīng)急管理水平提供理論依據(jù)。