基于层次分析法的煤矿安全综合评价

2024-06-05 来源：独旅网

ISSN1005-2763矿业研究与开发第27卷第2期　　　　　　　　　　　　　2007年4月　　　　　　　　　　　　　CN43-1215/TDMINING　R&D,Vol.27,No.2Apr.2007

基于层次分析法的煤矿安全综合评价

刘亚静,毛善君,姚纪明,韩瑞栋

(1.中国矿业大学资源与安全工程学院,　北京　100083;2.北京大学遥感与地理信息研

究所,　北京　100871;3.中国地质大学地球科学与资源学院,　北京　100083;

4.山东科技大学地球信息科学与工程学院,　山东青岛市　266510)

摘　要:为定量地综合评价煤矿安全状况,使矿山技术和管理部门及时了解矿山安全生产动态,制定有针对性的安全措施,根据影响煤矿安全的因素建立了安全性评价指标体系,利用层次分析法,建立煤矿安全综合评价模型。通过评价案例进行了验证,评价结果表明,该方法可以提高煤矿安全评价的有效性及精确度,更加符合客观实际。关键词:煤矿;安全评价;指标体系;层次分析法中图分类号:TD76　　　文献标识码:A文章编号:1005-2763(2007)02-0082-03

ComprehensiveSafetyEvaluationofCoalMineBased

onAnalyticHierarchyProcessLiuYajing,MaoShanjun,YaoJiming,

HanRuidong

lytichierarchyprocess

0　引　言

煤矿地下作业有别于其它生产系统,与地面作业相比,它具有许多不安全的自然因素:瓦斯、煤尘、围岩、煤层自燃、水害等灾害对生产系统以及作业人员构成威胁,这就要求生产技术和管理部门在生产过程中对煤矿进行安全评价,通过安全评价来进一步加强矿山安全基础工作,事先预测发生事故的可能性,确定生产系统的危险状态,摸清和掌握事故发生规律,以便采取相应的预防措施,以最少的投资来实现本质的安全化。

对一个煤矿的安全状况进行评价的最大难题就是多指标性,需要综合观察多项指标。这些指标中有定性指标和定量指标,而且很难直接比较其优劣,因而需要对其进行分析处理。本文应用层次分析法对煤矿进行安全综合评价,通过建立相应的指标体系,定量地确定各个指标的权重,然后运用专家打分来确定评价矩阵中的元素,该方法可以更客观地反映煤矿的安全生产状况。

(1.SchoolofResourceandSafetyEngineering,ChinaUniversityofMineandTechnology,Beijing100083,China;2.ResearchInstituteofRemoteSensingandGeophysicsInformation,PekingUniversity,Beijing,100871,China;3.SchoolofEarthScienceandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;3.SchoolofGeo-infoScienceandEngineering,

ShandongUniversityofScienceandTechnology,

Qingdao,Shandong266510,China)

Abstract:Inordertoquantitativelyandcomprehensivelyevalua2tiononthesafetyofcoalmine,makethetechnologyandman2agementdepartmentstoknowthesafetytrendincoalmining,andputforwardeffectivesafemanagementmeasures.Thispaperestablishestheindexsystemforcoalminesafetyassessmentac2cordingtotheinfluencingfactorsofcoalminesafety,setupacomprehensivesafetyevaluationmodelforcoalminebasedonanalytichierarchyprocess(AHP).Themodelisvalidatedbyanappraisalexampleinthepaper,andtheevaluationresultsshowthatthemethodcanimprovetheavailabilityandaccuracyofsafetyevaluationofcoalmine,somoreisaccordedwiththeob2jectivefacts.

KeyWords:Coalmine,Safetyevaluation,Indexsystem,Ana2

1　安全评价方法的选择

目前,综合评价方法有许多种,有关专家对各种方法进行了对比研究,研究结果表明,主观评价方法中层次分析法较优;适用领域比较广阔,可以分析社会、经济以及科学管理领域中的问题,能够有效地处理难于完全用定量方法分析的复杂问题,其思想是对两两指标之间的重要程度作比较判断,一般来说比较易于实现。本文结合煤矿安全性评价指标选取的具体情况,采用层次分析法对煤矿安全性进行全

收稿日期:2006-08-22

作者简介:刘亚静(1977-),女,河北遵化人,博士研究生,主要研究方向为GIS理论与方法研究,Email:lyj2206@126.com。

　刘亚静,等:　基于层次分析法的煤矿安全综合评价

面综合评价。量化为基本准则和目标,在评价过程中没有定性指标直接参与评价过程,而是通过特定的处理方法将定性指标转化为定量指标,使其不影响评价过程以及评价结果。3.1　确定指标权重3.1.1　构造两两判断矩阵

2　煤矿安全评价指标体系的建立

煤矿安全评价的研究对象是整个煤矿生产系统的安全问题。煤矿安全评价指标体系是涉及煤矿安全生产的相互联系、相互制约的因素构成的一个有机整体,是进行安全评价的基础,评价指标的选取是否适宜,将直接影响综合评价结果。本文在对煤矿安全状况调查、分析的基础上,确定煤矿的安全状况为总目标层,影响煤矿安全的二级评价指标为6个,在每个一级指标下面又分别设二级指标,见图1。

(1)地质因素。主要是指影响采掘生产的地质状况,如煤层倾角、走向、厚度以及顶底板结构和瓦斯状况、火灾、水灾等。

(2)技术装备。在整个煤矿的生产系统中,技术装备因素是内容最多、涵盖面最宽的因素,包括采掘机械化程度、各种设备的完好情况,以及安全技术措施的落实,对设备的维护和技术上的创新等。

(3)生产人员素质因素。人的因素在人机环境系统中占有独特的地位,对安全系统状态起着重要的影响作用。反映人员素质的主要因素有文化程度、年龄结构、技术水平以及受教育和培训的过程等。

(4)安全教育因素。对员工安全教育培训的不足,是导致事故发生的潜在原因。安全教育承担着传递安全生产经验的任务,安全教育使得员工的安全文化素质不断提高。不仅包括新员工的岗前培训,还应该包括对员工的持续培训、日常安全教育、特殊工种的技能培训和安全技术知识的普及等。

(5)环境条件因素。主要是指作业人员的生存环境,如煤层防治,环境的照明、温度、噪音、空气品质(包括氧气和其它对人体有益的气体状况)等。

(6)安全管理水平。这也是影响煤矿安全性最为重要的因素类之一,包括领导的安全意识,安全资金投入、安全文化和对事故的处理等。

通过专家打分把某一层中的要素和与它高一层次因素之间的相对重要程度用矩阵表示出来,A6×6是根据专家对某煤矿的安全情况的打分所构成的矩阵,采用数字1～9及其倒数作为重要性标度,其中,1表示两元素同样重要,3,5,7,9分别表示一个元素

比另一个元素稍微重要、明显重要、强烈重要、绝对重要,2,4,6,8表示两个相邻奇数标度的中值。根据以上建立的煤矿安全评价指标体系,进行两两比较得到一级指标对总目标的权重矩阵如下:

a11

A6×6=

a21

a12a22

………

…3211/222

a16a26

…

a61

…

a62

…a66=

11/21/31/51/31/4

211/21/41/21/3

542143

321/21/411/2

431/21/3213.1.2　计算权重向量

本文采用方根法计算权重向量,步骤为:计算判断矩阵A6×6每行所有元素的几何平均值,得到向量

M=(m1,m2,m3,…m6),其中:

mi=

j=1

∏aij=(2.6671681.693810.660901

0.3340241.1224620.89899)

(I,j=1,2…6)

W=(w1,w2,…w6),其中:

w1=

j=1

(1)

对列向量M作归一化处理,得到相对权重向量

ρmj

=(0.3626270.2309110.089856

0.0485890.1601050.107911)

图1　煤矿安全评价指标体系

(I,j=1,2…6)(2)

3　层次分析法综合评价模型

在构建过程中,指标体系中的各指标以指标定

3.1.3　判断矩阵的一致性检验

先通过权重向量W右乘判断矩阵A6×6得到的列向量AW中的第i个分量,可以得到判断矩阵的

矿业研究与开发　　　　　　　　　　　　　　　　2007,27(2)　

最大特征值:

λmax

验:

CR=CI/RI　　　　CI=(λmax-6)/(6-1)

3.1.5　根据一致性检验计算公式

16(AW)

=ρ

6j=1ωi

(3)

CI=ρwiCIi,RI=ρwiRIi,式中CIi和RIi为Bi

j=1

然后利用判断矩阵的一致性检验公式进行检

相对应的判断矩阵的一致性检验和随机一致性指标,同样取CR=CI/RI,计算得到CR=0.043541<0.1,可见二级指标同样具有满意的一致性。3.2　确定评价指标评分等级标准

式中:CR———致性比例;

CI———致性指标;RI———平均一致性指标,其数据见表1。

表1　平均一致性指标RI值

在指标评价中,将指标的评分等级划分为很好、

较好、一般、较差、很差5个等级,赋予它们相应的分值为90,70,50,30,10。具体等级标准由各专家根据经验确定。3.3　求评价样本矩阵

1234

000.520.89

5678

1.121.261.361.41

9101112

1.461.491.521.54

131415

1.561.581.59

请10个评价专家根据指标体系和评分等级标准对某个煤矿安全性进行打分,并填写评价专家评分表。根据评价专家评价结果,即根据第m个评价专家对该矿某指标C给出评分dijm,求得该矿的所有指标的评价矩阵。最后得到该矿的综合结果为70.8442分,安全状况属于“较好”。

　　当CR<0.1时,可以认为判断矩阵具有满意的一致性。否则,就必须重新调整判断矩阵中的元素直至判断矩阵具有满意的一致性为止。经计算该矿的数据为,λ.206653,CI为0.041331,由表1max=6知,当n=6时,RI为1.26,得到CR是0.032802,证明该两两比较矩阵是满足一致性的。

(k)

3.1.4　计算二级指标的权重Wci。

WciWciWciW

(k)

4　结　论

应用层次分析方法建立煤矿安全综合评价模型,较好地保证了权系数的客观性和准确性,并用此

模型对某煤矿的安全状况进行评价。得到以下结论:

(1)利用层次分析法可以比较客观合理地对煤矿每年度安全生产状况进行综合评价,其结果可以作为矿山企业安全管理工作的依据;

(2)进行煤矿安全评价的重要前提是确定科学合理的安全评价指标体系,但目前煤矿安全评价指标仍没有统一的划分标准,还需做好这方面的工作;

(3)影响煤矿安全的因素很多,合理地选取指标和对指标进行准确的数据测量,也是影响评价结果合理性的一个重要因素。

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[3]王俊人,等.城市道路交通事故安全评价研究[J].机械管理

=(0.0666670.1333330.266667

0.533333)

(k)

=(0.4550130.1411420.262702

0.141142)

(k)

=(0.1111110.222220.222222

0.44444)

(k)

=(0.1111110.222220.222222

0.44444)

WciWci

(k)

=(0.0660870.1321710.420004

0.1321710.249567)

(k)

=(0.375320.1389090.128089

0.2105460.147136)

(k)

(k-1)

第2级目标上元素对系统目标的合成排序向量为W=PW,根据合成权重,可对最底层中各评价指标相对于总目标的潜势进行最终排序:

(k)W=(0.0240.0480.0970.1930.1050.0320.0610.0330.0100.0200.0200.0400.0060.0110.0110.0220.0110.0220.0670.0210.0400.0410.0150.0140.0230.016)

开发,2006,(2):12～13.

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