瓦斯事故影响因素分析评价

　　我国90%的煤矿是地下开采，煤尘、瓦斯、火、水、冒顶等灾害时刻威胁着井下安全。五大灾害中最为严重的是瓦斯灾害，严重时会摧毁整个矿井。据国家安全生产监督局统计:2005年，煤矿瓦斯事故发生405起，死亡2157人，同比虽然减少28起，却多死亡178人，分别减少6.5%和上升9.09，其中，一次死亡10人以上特大事故SS起、死亡1739人，同比增加15起、多死亡695人，分别上升34.9%和66.6%,并且在这58起特大事故中，瓦斯事故40起，占69%。由此可见，瓦斯事故仍然是威胁煤矿安全的重大灾害。为了有效遏制灾害事故，保护矿工生命安全，国家煤炭主管部门制定了有针对性的措施，加大煤矿安全检查力度。部分省区通过每年进行的煤矿安全现状综合评价，对矿井的自然安全条件、“一通三防”、顶板、机电和运输等环节进行定性打分，划分安全等级，达不到要求的矿井要求立即停产整顿或关井。

　　本文是以层次分析法为理论基础来建立矿井瓦斯安全评价指标体系。矿井瓦斯安全等级为目标层，影响矿井瓦斯安全的主要因素为措施层，如通风安全、防尘防火安全、防瓦斯安全以及瓦斯安全管理等。各种因素按其隶属关系和权重排序，其评价因子权重的确定是以层次分析法的比较矩阵为理论基础来实现的。

　　1矿井瓦斯事故影响因素分析

　　根据近几来在矿井瓦斯事故防治以及瓦斯安全方面的实践经验，研究表明影响矿井瓦斯安全的因素是多方面的，不仅与矿井瓦斯赋存的地质条件有关，而且还与矿井通风、矿井的防尘防火、瓦斯防治以及矿井的安全管理等条件有关。为便于分析评价，it化各指标，易于操作，主要考虑如图1的几个方面的影响因素:

　　1.1矿并通风

　　矿井通风系统是利用通风动力向井下各用风地点提供大量的新鲜空气，稀释并排出煤矿不断涌出的瓦斯及有毒有害气体，排出井下生产所产生的煤尘，能够有效的防止瓦斯事故的发生，是煤矿瓦斯安全的重要因素之一。影响矿井通风的因素很多，主要包括通风系统设计、矿并通风能力、通风设施安装、自救与反风系统四个方面。

　　1.2防尘

　　煤矿在掘进、输送过程中积聚了大量的煤尘，如果不及时进行除尘，一旦机电设备产生的摩擦火花或者是由于爆破引起火花导致瓦斯、煤尘爆炸，将对矿井造成毁灭性的灾害。煤矿防尘主要包括综合防尘措施，防爆隔爆措施，防尘洒水系统，定期冲刷巷道四个方面。

　　1.3防火

　　煤矿火灾事故造成的伤亡很严重，同时火又是矿井瓦斯事故的根源。矿井防火主要包括消防管路系统，火灾监测系统，火区密封与启封管理三个方面。

　　1.4瓦斯防治

　　瓦斯事故是最常见、最频繁的，造成的伤亡也是最严重的。瓦斯防治主要包括瓦斯突出鉴定，瓦斯抽放系统，瓦斯安全监测系统三个方面。

　　1.5安全管理

　　矿井安全管理，是煤炭企业安全科学管理的一个重要组成部分。大量的事故调查分析表明，煤矿安全管理问题是目前造成安全事故的主要原因，约占80%以上。所以，提高煤矿安全管理水平，是控制事故发生的重要手段之一。矿井安全管理主要包括规章制度健全有效，管理机构完善协调，职工安全意识及定数培训，事故控制有效及时反馈处理四个方面。

　　2 应用AHP法确定矿井瓦斯事故影响因素的权值

　　2.1 层次分析法

　　2.1.1 基本原理

　　层次分析法(analytical hierarchy proocess,AHP)是20世纪70年代由美国运筹学家Saaty提出的，经过多年的发展现已成为一种较为成熟的方法。基本原理是:将评价系统的有关替代方案的各种要素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性和定量分析。这种方法是在对复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深人分析的基础上，利用较少的定量信息把决策者的思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策手段。

　　2.1.2 基本步骤

　　第一步建立层次结构模型

　　在深人分析实际问题的基础上，分析问题所包含的因素及其相互关系，将有关的各个因素按照不同的属性自上而下分解成若干层次。同一层次的诸因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响，同时又支配下一层的因素或受下一层因素的作用。层次结构通常可分为目标层、准则层和方案层。

　　第二步构建成对比较矩阵

　　从层次结构模型的方案层开始，对于从属于(或影响)上一层的每个因素的同一层诸因素进行两两比较，比较其对于准则的重要程度，并按事前规定的标度定量化，建立判断矩阵。如果某一层次元素C，对其下一层次元素aaz ,，二，a.有支配作用，则决策人员把C‘作为准则，对受其支配的任意2个元素a, , ai之间的相对重要性作出比较。根据统一的Saaty判断矩阵标准度表(见表1)，对各层因素两两间进行量化比较，形成判断矩阵。

　　表1  1-9级标准度的意义标度含义

1	表示2个元素相比，具有同样重要性
3	表示2个元家相比，前者比后者稍重要
5	表示2个元家相比，前者比后者明显贡要
7	表示2个元家相比，前者比后者强烈重要
9	表示2个元素相比，前者比后者极端重要
2、4、6、8	表示上述相邻判断的中间值
倒数	若元素ai与元素aj的重要性之比为Aj那么元索aj与元素ai重要性之比为Aj=1/A

　　第三步 计算权向量

　　对每一个成对比较矩阵，利用求和法计算最大特征根及对应特征向量:

　　 　　　

　　第四步 一致性实验

　　AHP要求判断矩阵具有大体的一致性，能使计算结果基本上合理。对矩阵进行一致性检验，计算

　　Rc=I_C/I_R　　　　　　　　（1）

　　式中RC为一致性比率。当Rc＜0.1时，认为不一致程度在容许范围之内;而

　　式中:λmax为一致性矩阵的最大特征根，n为成对比较的因子个数；I_R为一致性特征数；I_R几为随机一致性指标，其值由表2确定。

　　表1　随机一致性指标I_R值

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
IR	0	0	0.58	0.90	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45	1.49	1.51

　　2.2 建立矿并瓦斯事故影响因素的层次结构模型

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　　2.2.1 构建判断矩阵

　　依据图1，构造各层次的判断矩阵。判断矩阵元素的植是根据许多专家对指标的评价意见，通过采用1～9及其数的标度方法两两进行比较而被确定的。

　　1)对于A标A构造的各准则Bi相对重要性判断矩阵A-B见表3。

　　2)同理构造Cl对Bi的矩阵计算权重，见表4、表5、表6、表7、表8。

 

 

 

 

 

 

　　2.2.2 一致性检验

　　1)先作单排序检验

　　对A-B矩阵计算结果如下:

 

 

　　3 结束语

　　根据上述分析结果，在以矿井瓦斯安全影响因素为标准层的矿井瓦斯安全评价中，矿井通风因素中的通风系统设计、矿井通风能力、自救与反风系统三个方面和安全管理因素的规章制度健全有效、管理机构完善协调两个方面影响比较大，它们的权重之和是0.5573，占全部因素的55.73%，这与经验所得结果相似。为客观、定量地进行煤矿瓦斯安全影响因素的评定提供了依据。由此表明，层次分析法作为一种将定性问题转化为定量计算的系统分析与决策方法，适用于难以完全用定量进行分析的复杂问题，具有简捷、灵活、实用等特点。