地方煤矿安全现状的模糊综合评价研究

　　摘　要：对山西省临汾地区4 个县的地方煤矿安全现状进行研究，收集了200 多份地方煤矿安全现状综合评价资料。利用层次分析法，建立了地方煤矿安全现状综合评价指标体系；采用模糊综合评价方法，对临汾地区4 个县的地方煤矿以县级为单位分别进行了模糊综合评价及分析比较研究，论述了模糊综合评价方法的有效性及其在地方煤矿系统安全评价中的应用前景，为模糊综合评价方法在矿业系统工程的推广应用拓展了思路。

　　关键词：煤矿；安全评价；层次分析法；模糊综合评价

　　煤矿生产系统是一个庞大而复杂的系统，系统中自然环境恶劣、工作地点多变、生产过程复杂，使整个系统的不安全因素和事故发生概率增大。在开拓、开采、通风、排水、机电、运输提升等子系统中，只要某个子系统的某一方面发生故障，都将对整个大系统产生影响。

　　煤矿全矿井的安全综合评价是指对矿井生产的五大系统(开采、通风、安全供电、提升运输和爆破)与日常安全管理综合评价。临汾市重泰安全质量评价中心采用安全检查表法对临汾地区500 多个地方煤矿安全现状进行了综合评价。笔者收集了其中4 个县安全检查表法已达标的近200 个地方煤矿的数据资料，对评价项目进行了归纳整理，利用层次分析法建立了地方煤矿模糊综合评价的指标体系，采用模糊综合评价方法对这4 个县的地方煤矿以县级为单位进行了模糊综合评价，取得了较好的效果。

　　1 　用层次分析法建立评价指标体系

　　层次分析法[1 ] (AHP) 是一种定性与定量相结合的多因素决策分析方法。首先把问题层次化，根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解为不同的组成因素，按照因素间的相互关联和隶属关系分成不同的层次组合，构成一个多层次的系统结构分析模型，最终将系统分析归结为最低层(供决策的方案、措施等) 相对于最高层(总目标) 的相对重要性权值的确定或相对优劣次序的排序问题[2 - 3 ] 。

　　通过研究临汾市安全质量评价中心对地方煤矿安全现状综合评价的大量数据资料，借鉴安全检查表法的评价指标体系，对煤矿历年所发生的事故材料进行了大量调查研究，并通过事故树分析，结合有关规定和标准，采用层次分析法建立的评价指标体系如表1 所示。

　　2 　地方煤矿安全现状的模糊综合评价

　　模糊综合评判方法，是应用模糊关系合成的原理，从多个因素对评判事务隶属等级状况进行综合性评判的一种方法。模糊综合评判包含6 个基本要素： ①评判因素论域U，代表综合评判中各评判因素所组成的集合。②评语等级论域V，代表综合评判中评语所组成的集合。③模糊关系矩阵R，是单因素评判的结果，模糊综合评判所综合的对象正是R。④评判因素权向量W，代表评价因素在被评事物中的相对重要程度，它在综合评判中用来对R 作加权处理。⑤合成算子，指合成W 与R 所用的计算方法，也就是合成方法。⑥评判结果向量A，是对每个被评判对象综合状况分等级的程度描述，模糊综合评判结果对被评对象通常具有唯一性。模糊综合评判可以多层次处理，满足对较复杂事物的评价要求。在模糊综合评判中，评判过程是可以循环的。前一过程综合评判结果，可以作为后一过程综合评判的投入数据。对于—个较为复杂的事物，可以进行多层次的模糊综合评判。

 

　　模糊综合评价是模糊理论与层次分析法相结合而产生的一种综合评价方法，主要用于对AHP 中定性评价指标的模糊处理，使定性问题定量化。利用层次分析法建立的指标体系及权重系数，可作为模糊综合评价中评价因素权重[4 ] 。

　　2. 1 　古县地方煤矿安全现状的模糊综合评价

　　建立地方煤矿安全现状的模糊综合指标体系：

 

　　2. 1. 1 　建立评价因素集

　　U = [ U1，U2，U3，U4，U5，U6 ]

　　评价指标U1，...，U6 分别为安全综合管理、矿井开采安全、矿井通风安全、供电系统安全、提升运输和主要设备、爆破安全。

　　2. 1. 2 　确定评价因素权重

　　权系数向量是一个模糊向量，它是评价因素ui对被评价事物的隶属关系，即单因素ui 在综合评判中所起作用大小的度量：

　　W = [ W1，W2，W3，W4，W5，W6 ]

　　= [0. 2 0. 6 0. 066 0. 043 0. 05 0. 041 ]

　　2. 1. 3 　建立评价结论集(评语集)

　　在模糊综合评判中，设评语等级论域为

　　V = [ V1，V2，V3，V4，V5 ]

　　评语等级与得分率分布区间对应关系如下：

　　V1 ———Ⅰ- 级安全可靠级　　　95 %～ 100 %

　　V2 ———Ⅱ - A 级基本安全可靠级85 %～ 95 %

　　V3 ———Ⅱ - B 级基本安全可靠级80 %～ 85 %

　　V4 ———Ⅲ - 级临界级50 %～ 80 %

　　V5 ———Ⅳ - 级危险级0 %～ 50 %

　　2. 1. 4 　模糊隶属函数的选择

　　临汾市重泰安全技术质量评价中心对古县地区地方煤矿的评价结果达到Ⅱ- 级基本安全可靠级以上的煤矿共有30 个，对该县30 个地方煤矿的6 项总体指标进行分析整理，6 项指标分别隶属于V1，V2，V3，V4，V55 个等级的指标个数见表2，用表中数据除以总个数30 即为频数，这个频数可作为各项指标的隶属度，得到隶属度关系矩阵[5 ] R1 。其他各县综合评价时也采用此法确定隶属度关系矩阵。

 

　　模糊综合评判结果向量：

　　A1 = W •R1

　　A1 = [ a1 a2 a3 a4 a5 ]

　　= [0. 042 0. 567 0. 433 0. 2 0. 066 ]

　　对评判结果归一化处理：

 

　　归一化评判向量：

　　A1 = [0. 032 0. 433 0. 331 0. 153 0. 05 ]

　　归一化处理后，按最大隶属度原则去模糊化，取最大隶属度0. 433，对应评语集V2 ———Ⅱ- A级基本安全可靠级，综合评判结果见表3。

 

　　用结构相对数计算隶属度对比系数：

 

　　用比例相对数计算隶属度对比系数：

 

　　2. 2 　洪洞、翼城、乡宁县地方煤矿安全现状的模糊综合评价

　　2. 2. 1 　洪洞县地方煤矿安全现状的模糊综合评价洪洞县地方煤矿经安全检查表法评价达Ⅱ- 级基本安全可靠级以上的煤矿有37 个，对其6 项总体指标分析整理，求得隶属度关系矩阵R2 、模糊综合评判结果A2 ：

 

　　取最大隶属度0. 439，对应评语集V3 ———Ⅱ- B级基本安全可靠级，结构安全度为0. 363，比例安全度为1. 835。

　　2. 2. 2 　翼城县地方煤矿安全现状的模糊综合评价翼城县地方煤矿经安全检查表法评价达Ⅱ- 级基本安全可靠级以上的煤矿有34 个，对其6 项总体指标分析整理，求得隶属度关系矩阵R3 、模糊综合评判结果A3 ：

 

　　取最大隶属度0. 543，对应评语集V2 ———Ⅱ- A级基本安全可靠级，结构安全度为0. 58，比例安全度为2. 799。

　　2. 2. 3 　乡宁县地方煤矿安全现状的模糊综合评价乡宁县地方煤矿经安全检查表法评价达Ⅱ- 级基本安全可靠级以上的煤矿有66 个，对其6 项总体指标分析整理，求得隶属度关系矩阵R4 、模糊综合评判结果A4 ：

  

　　取最大隶属度0. 505，对应评语集V2 ———Ⅱ- A级基本安全可靠级，结构安全度为0. 54，比例安全度为2. 638。

　　3 　结束语

　　以上4 个县167 个地方煤矿的评价结果见表4。

 

　　由表4 可以看出，洪洞县整体水平较差，隶属于Ⅱ- B 级基本安全可靠级，其他3 个县整体水平较高，古县、翼城县、乡宁县都隶属于Ⅱ- A 级基本安全可靠级，其中翼城各项评价结果优于其他2 县，翼城隶属于Ⅱ - A 级基本安全可靠级的百分比为54. 3 %，其他2 县分别为43. 3 %，50. 5 %；翼城总体结构安全度、比例安全度分别为：0. 58，2. 799 ；其他2 县分别为0. 466，2. 29 ；0. 54，2. 638。由模糊综合评价结果可见，翼城各方面的模糊综合评价结果都较好，在达标的这4 个县中整体水平是最高的。

　　临汾市质量评价中心的安全检查表法评价结果只是对每个矿的个体进行了评价，没有对每个县的地方煤矿的总体安全状况做出评价。为了掌握每个县的整体安全状况，曾用计算平均值和均方差等常规方法来区别各县的整体安全状况，但是数据较为集中，区分很困难。采用模糊综合评价的方法，可以很好地区分出各县的整体安全现状，对于改进各县的安全管理工作可起到促进作用。

　　采用模糊综合评价方法对地方煤矿进行县级安全综合评价，为模糊理论更广泛地引入矿业工程领域拓展了思路。