基于混合交叉賦權(quán)的露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型

黨國華

（新疆金寶礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 阿勒泰 836100）

近年來，隨著社會各行業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，我國對于礦產(chǎn)資源的需求量急劇增多，礦產(chǎn)資源開發(fā)不斷向深部階段進(jìn)行，由于礦山生產(chǎn)建設(shè)涉及多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)和工藝技術(shù)，需要多個部門相互協(xié)調(diào)配合得以完成礦山開采工作[1]。隨著深部的礦產(chǎn)資源開發(fā)的地質(zhì)構(gòu)造更加復(fù)雜，礦山的安全事故頻發(fā)，引起社會以及研究學(xué)者的廣泛關(guān)注，其安全風(fēng)險(xiǎn)問題作為礦山生產(chǎn)建設(shè)的重要問題，需要運(yùn)用科學(xué)有效的管理手段盡可能的避免開采作業(yè)各環(huán)節(jié)的安全風(fēng)險(xiǎn)，于是安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法應(yīng)用而生，礦山科學(xué)有效的安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法能夠?yàn)榈V山的安全管理提供可靠的決策支持，從而提高礦山生產(chǎn)建設(shè)的安全性，保證各環(huán)節(jié)順利進(jìn)行[2]。由于傳統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型在一定程度上忽視了不同指標(biāo)存在的內(nèi)部差異性問題，在露天礦山的安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中具有局限性，影響了評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性[3]。本文基于混合交叉賦權(quán)法對露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型進(jìn)行研究，為提供礦山安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性提供了重要的參考依據(jù)，對礦產(chǎn)資源開發(fā)的健康有序發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型

1.1 建立安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)選取原則

指標(biāo)體系擬定的客觀性和指標(biāo)選取的可靠性直接影響著露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的準(zhǔn)確性，因此根據(jù)本文根據(jù)露天礦山研究對象的實(shí)際生產(chǎn)特點(diǎn)，綜合考慮國家對煤礦企業(yè)的安全要求，結(jié)合目前已有的大量收集到的資料，根據(jù)科學(xué)性原則進(jìn)行指標(biāo)選取的決策，保證指標(biāo)選取的覆蓋范圍[4]。指標(biāo)選取還要充分考慮可行性原則，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)采集的可獲取性，盡可能地細(xì)化各評價(jià)指標(biāo)，為了更好地反映露天礦山的安全情況，應(yīng)以可比性原則使相同等級的評價(jià)指標(biāo)具有相同的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)量范圍，保證在相同計(jì)量方法的條件下采用指標(biāo)的相對值，為了便于模型在安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中計(jì)算的簡化，要保證指標(biāo)之間的獨(dú)立性，并按屬性進(jìn)行分類和分層的排序。不同的指標(biāo)選取原則及指標(biāo)體系會產(chǎn)生不同的評價(jià)結(jié)果，因此本文根據(jù)國家頒布的各項(xiàng)法規(guī)法令進(jìn)行評價(jià)指標(biāo)的選取，遵循政令性原則，總結(jié)影響露天礦山安全的各因素，構(gòu)建本文露天礦山的安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系，具體如圖1所示。

圖1 露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系

由圖1可知，根據(jù)本文建立的評價(jià)指標(biāo)選取原則，最終本文將露天礦山的露天采礦場環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)﹑選礦及尾礦庫安全風(fēng)險(xiǎn)﹑管理安全風(fēng)險(xiǎn)﹑防火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)﹑運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)﹑排水安全風(fēng)險(xiǎn)﹑爆破安全風(fēng)險(xiǎn)﹑供電系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)作為準(zhǔn)則層，進(jìn)一步選取各類2級指標(biāo)[5]。

1.2 選取露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)

考慮到當(dāng)前露天礦山所能獲取到的數(shù)據(jù)情況，經(jīng)過對露天礦山現(xiàn)場的實(shí)地調(diào)查，并對該地區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)因素的識別情況，結(jié)合上文建立的安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)選取原則，建立合理的指標(biāo)集，以上文的8個維度的準(zhǔn)則層，選取了39個評價(jià)指標(biāo)，具體如表1所示。

表1 評價(jià)指標(biāo)選取結(jié)果

根據(jù)表1可知本文所選取的露天礦山的各項(xiàng)安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)，這些指標(biāo)能夠較為全面地展現(xiàn)影響露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)的主要因素，且各指標(biāo)易于進(jìn)行后文的量化處理，但評價(jià)指標(biāo)不是越多越好，關(guān)鍵是評價(jià)指標(biāo)在評價(jià)中的作用大小，因此需要進(jìn)行各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算[6]。

1.3 基于混合交叉賦權(quán)確定指標(biāo)權(quán)重

由于露天礦山的實(shí)際生產(chǎn)情況具有復(fù)雜性，評級指標(biāo)較多，且存在內(nèi)部差異性，因此需要量化處理各評價(jià)指標(biāo)，獲取指標(biāo)權(quán)重，從而對露天礦山的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評價(jià)[7]。露天礦山對各類危險(xiǎn)類別以及操作管理等安全風(fēng)險(xiǎn)的檢查，以安全檢查表進(jìn)行記錄與描述，將該表作為參照，實(shí)現(xiàn)量化處理。本文利用混合交叉賦權(quán)法，通過混合交叉熵權(quán)，對不同數(shù)據(jù)樣本的指標(biāo)量化的差異度確定權(quán)重大小，首先建立數(shù)據(jù)決策矩陣，具體表達(dá)式為：

式中m為評價(jià)對象組成對象集的數(shù)量，n為評價(jià)指標(biāo)組成的指標(biāo)集數(shù)量，將數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行無量綱的標(biāo)準(zhǔn)化處理，具體表達(dá)式為：

式中rij為xij進(jìn)行歸一化處理的結(jié)果，為第j個指標(biāo)的評價(jià)最小值，為最大值，對第j個指標(biāo)第i個對象的特征比重進(jìn)行計(jì)算，具體公式為：

該比重值差異越大，則證明該指標(biāo)所能提供的有用的評價(jià)信息越多，計(jì)算第j個指標(biāo)的熵值，具體公式為：

式中γ為評價(jià)對象的常數(shù)，則各指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算公式為：

經(jīng)上式計(jì)算，得到基于混合交叉賦權(quán)的評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，為后文安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)提供更加直觀的各評價(jià)指標(biāo)信息量[8]。

1.4 構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)判斷矩陣

將本文所選取的各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行兩兩對比，比較各指標(biāo)的不同重要程度，構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)判斷矩陣，具體為：

矩陣中有n個指標(biāo)對目標(biāo)的影響，以aij表示xi和xj的影響之比，各評價(jià)指標(biāo)通過標(biāo)度法得到判斷標(biāo)準(zhǔn)，具體如表2所示。

表2 標(biāo)度法判斷標(biāo)準(zhǔn)

由表2可知各指標(biāo)影響程度判斷標(biāo)準(zhǔn)，對評價(jià)矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算矩陣最大特征根，計(jì)算公式為：

式中Sj為特征向量S的第j項(xiàng)值，(DS)j為矩陣中特征向量的第j個元素值，對一致性指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，具體公式為：

根據(jù)上式對矩陣的隨機(jī)一致性比例進(jìn)行計(jì)算，若該比例<0.1，則認(rèn)為該矩陣具有較好的一致性，符合構(gòu)建邏輯[9]。

2 評價(jià)結(jié)果與討論

本文工程項(xiàng)目中的評價(jià)對象是一座以銅為主的露天礦山，并伴生多種金屬元素如鋅﹑銀﹑鉛，距今已開采四十余年，同時(shí)存在著一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)用本文模型對該露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，并對露天礦山的綜合評價(jià)結(jié)果進(jìn)行打分，結(jié)合該礦山的安全風(fēng)險(xiǎn)管理的實(shí)際要求，進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)等級的劃分，具體等級劃分情況如表3所示。

表3 安全風(fēng)險(xiǎn)等級劃分

由表3可知本文對露天礦山安全等級的制定，對各準(zhǔn)則層指標(biāo)的安全得分進(jìn)行計(jì)算，確定各一級評價(jià)指標(biāo)的得分與安全風(fēng)險(xiǎn)等級，并進(jìn)行匯總，具體露天礦山的安全風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)結(jié)果如表4所示。

表4 露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)結(jié)果

由表4可知準(zhǔn)則層的各評價(jià)指標(biāo)安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)得分以及安全風(fēng)險(xiǎn)等級，其中管理安全風(fēng)險(xiǎn)和供電系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)的安全風(fēng)險(xiǎn)等級為安全，其他評價(jià)單元一級評價(jià)指標(biāo)的安全風(fēng)險(xiǎn)等級為較安全，證明該露天礦山的安全條件能夠滿足礦山生產(chǎn)的實(shí)際要求。對39個二級評價(jià)指標(biāo)的安全風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)結(jié)果進(jìn)行匯總，直觀展示中的安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)各等級所占比例，具體如圖2所示。

由圖2可知，該露天礦山所有二級指標(biāo)的安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)得分均在70分以上，其中評價(jià)為安全等級所占的比例為29.86%，評價(jià)為較安全等級所占的比例為65.98%，評價(jià)為一般安全等級所占的比例為4.16%，該露天礦山的總體評價(jià)得分為87.48，屬于較安全等級，該露天礦山經(jīng)本文安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型評價(jià)得到的結(jié)果較為理想，但排水安全風(fēng)險(xiǎn)和防火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)得分相比而言還有待提高，該露天礦山還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)這兩方面的安全風(fēng)險(xiǎn)管理，保證礦山正常生產(chǎn)運(yùn)行，由此可見，本文模型能夠客觀反映露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)等級，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2 露天礦山各等級所占比例

3 結(jié)語

本文通過建立安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)選取原則，選取露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)，基于混合交叉賦權(quán)確定指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)判斷矩陣，完成了本文評價(jià)模型設(shè)計(jì)，取得了一定的研究成果。

同時(shí)，由于時(shí)間和條件的限制，本文研究還存在著諸多不足有待于在今后的研究中不斷改進(jìn)與完善，如本文對于二級評價(jià)指標(biāo)的選取較多，使后文進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重確定時(shí)的工作量較大，在未來的研究中本文還將進(jìn)一步篩選各級評價(jià)指標(biāo)，簡化復(fù)雜問題，從而提高對露天礦山安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的準(zhǔn)確度和效率，不斷優(yōu)化安全風(fēng)險(xiǎn)得分及指標(biāo)判斷的方法，增強(qiáng)本文方法在實(shí)際應(yīng)用中的適用性。