褚 備 陳國(guó)芳

江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院

金屬礦山火災(zāi)在我國(guó)的礦山事故中時(shí)有發(fā)生，其頻率并不是很高，但是其危害卻十分巨大，常能造成重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。而我國(guó)金屬礦山重大惡性火災(zāi)事故較多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1957～1979年的22年間，金屬礦山共發(fā)生重大外因火災(zāi)事故16起，死亡200余人,直接損失一千多萬(wàn)元[1]。所以對(duì)金屬礦山火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)就顯得十分的重要。而目前我國(guó)礦井火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要是針對(duì)煤礦的，而針對(duì)金屬礦山的研究較少。針對(duì)于此，本文考慮使用層次分析法（AHP法）對(duì)金屬礦山火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

1 層次分析法簡(jiǎn)介

層次分析法是將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。在系統(tǒng)工程中，層次分析法的應(yīng)用十分廣泛，被成功的應(yīng)用于各種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，是一種非常成熟的評(píng)價(jià)方法，并且之前被用在了煤礦礦井火災(zāi)的防治當(dāng)中[2]。金屬礦山的內(nèi)部情況同煤礦有所不同，但是對(duì)于金屬礦山的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，層次分析法同樣適用。按照層次分析法的原理，對(duì)金屬礦山進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的步驟，如圖1。

2 金屬礦山火災(zāi)發(fā)生原因分析

要對(duì)金屬礦山進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，必須先建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，首先要分析出火災(zāi)的原因。分析金屬礦山的火災(zāi)原因時(shí)，可以分為三種原因[3]：

圖1 金屬礦山層次分析法步驟圖

2.1 外因火災(zāi)

（1）電弧和電火花。在井下，電氣設(shè)備等因?yàn)楦鞣N原因，如短路時(shí)會(huì)釋放出電弧，或者因?yàn)橐恍┰蛞l(fā)的靜電也會(huì)造成電火花，這些電弧和電火花很可能會(huì)引燃可燃性氣體或物質(zhì)。

（2）明火。金屬礦山井下常見(jiàn)的明火有電石燈火焰、點(diǎn)燃的香煙、乙炔焰、打火機(jī)點(diǎn)燃的火焰等。電石燈的火焰溫度非常高，容易引燃礦井下面的一些可燃物。礦工在井下吸煙時(shí)，點(diǎn)燃的打火機(jī)火焰以及隨地亂丟的煙頭都可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)。

（3）機(jī)械發(fā)熱。礦井下面運(yùn)行的各種機(jī)械的過(guò)熱也是不可忽視的引火源的一種。

2.2 內(nèi)因火災(zāi)

金屬礦山不同于煤礦，內(nèi)因火災(zāi)主要由硫化礦石自燃引起。硫化礦石種類繁多，能引起內(nèi)因火災(zāi)的主要有黃鐵礦、膠狀黃鐵礦、白鐵礦、磁黃鐵礦等[4]。引起硫化礦石自燃的原因主要有3方面：

（1）硫化礦石中硫的含量。硫的含量的多少是決定硫化礦石自燃的主要因素。

（2）礦體的厚度與傾角。資料顯示，容易發(fā)生自燃的硫化礦床厚度大多大于8m。

（3）采礦方法。采礦的方法不同也會(huì)影響到硫化礦石的自燃。

2.3 管理和救災(zāi)引起的火災(zāi)

主要分為管理引起的火災(zāi)和救災(zāi)引發(fā)的火災(zāi)。管理體系的不完善，人員教育不到位，應(yīng)急救援體系未建立或建立不完善，都是引發(fā)火災(zāi)的原因。而在一些事故的救災(zāi)活動(dòng)中，由于救災(zāi)的人員引發(fā)的二次火災(zāi)也是火災(zāi)發(fā)生的一個(gè)不可忽略的原因。

3 實(shí)例分析

下面將使用層次分析法，對(duì)贛州某鐵礦進(jìn)行火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

3.1 建立層次結(jié)構(gòu)

根據(jù)上面分析出的金屬礦山火災(zāi)發(fā)生原因，通過(guò)對(duì)，可以建立出層次分析結(jié)構(gòu)模型，如圖2。

圖2 金屬礦山火災(zāi)層次分析模型

3.2 構(gòu)造判斷矩陣并計(jì)算權(quán)系數(shù)

層次分析法的方法是根據(jù)指標(biāo)體系，對(duì)每一層的指標(biāo)的重要程度進(jìn)行兩兩對(duì)比，依據(jù)表1列出的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，按照重要度等級(jí)進(jìn)行評(píng)分[5]，可得出判斷矩陣 ：A=（aij）nxn

表1 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

在金屬礦山火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，據(jù)圖2所列出的層次分析模型，首先對(duì)首層參數(shù)采用專家評(píng)分的方式對(duì)外因火災(zāi)、內(nèi)因火災(zāi)和管理和救災(zāi)三方面進(jìn)行對(duì)比后對(duì) 進(jìn)行賦值建立判斷矩陣，見(jiàn)表2。

表2 C-A判斷矩陣

根據(jù)上述方法公式得出權(quán)系數(shù)ω1=0.1047，ω2=0.2583，ω3=0.6370。

為了避免邏輯上的誤差，需要通過(guò)判斷致性進(jìn)行檢驗(yàn)。首先求出矩陣的一次性指標(biāo)CI=，然后求隨機(jī)一次性比率CR=，其中RI為判斷矩陣的平均隨機(jī)一次性指標(biāo)，根據(jù)矩陣階數(shù)的不同，RI的值對(duì)應(yīng)，見(jiàn)表3。

表3 判斷矩陣的平均隨機(jī)一次性指標(biāo)

如果CR<0.1，則該矩陣通過(guò)一次性檢驗(yàn)。在上述實(shí)例中通過(guò)一致性檢驗(yàn)得出CR=0.0332，小于0.1，所以通過(guò)一次性檢驗(yàn)。同樣的方法，對(duì)于第二層得出判斷矩陣，見(jiàn)表4、5、6。

表4 P-C1判斷矩陣

表5 P-C2判斷矩陣

表6 P-C3判斷矩陣

Matlab分別對(duì)上述判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算和一致性檢驗(yàn)，得出P層次的權(quán)重值，并使用Excel經(jīng)過(guò)計(jì)算列出P層相對(duì)于C層的總排序，見(jiàn)表7。

經(jīng)過(guò)Matlab的分析上述數(shù)據(jù)全部通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

表7 P層的權(quán)重及總排序

3.3 綜合評(píng)價(jià)

表7的評(píng)估結(jié)果可以得到金屬礦山火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重的排序，根據(jù)排序可知，管理因素（P7）和救災(zāi)因素（P8）是金屬礦山火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的主要因素，而電器設(shè)備造成的外因火災(zāi)等，大多是也是因?yàn)楣芾聿划?dāng)造成的。那么根據(jù)贛州某鐵礦的安全現(xiàn)狀，對(duì)其安全性評(píng)價(jià)進(jìn)行打分，其打分標(biāo)準(zhǔn)為[6]：

本項(xiàng)安全狀況優(yōu)90～100分、本項(xiàng)安全狀況良好80～90分、本項(xiàng)安全狀況差70～79分、本項(xiàng)安全狀況非常差0～69分，并據(jù)此對(duì)本礦山的安全狀況進(jìn)行專家評(píng)定打分，為方便計(jì)算統(tǒng)一將分?jǐn)?shù)定為只能打5的整數(shù)倍，然后得出評(píng)分矩陣D：

其中d1，d2，…，d8為P1至P8項(xiàng)的安全評(píng)價(jià)得分。因此礦山的安全評(píng)價(jià)總得分即為：

根據(jù)表8列出來(lái)的火災(zāi)等級(jí)劃分可知，本鐵礦安全等級(jí)屬于III級(jí)，屬于不安全礦井，需要在防火方面予以加強(qiáng)。

表8 礦山火災(zāi)安全等級(jí)劃分表[7]

4 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)金屬礦山的火災(zāi)發(fā)生原因的詳細(xì)分析，可以建立起以層次分析法為基礎(chǔ)的金屬礦山火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。使用層次分析法建立評(píng)價(jià)模型，并通過(guò)專家現(xiàn)場(chǎng)打分確定評(píng)價(jià)體系中各個(gè)因子的相對(duì)權(quán)重，從而，得出判斷矩陣，最終通過(guò)計(jì)算對(duì)金屬礦山的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。因?yàn)樵u(píng)價(jià)中的模糊指標(biāo)得到量化，所以層次分析法可以更加準(zhǔn)確的確定金屬礦山的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

（2）通過(guò)本次層次分析法評(píng)價(jià)分析可以看出，管理和救災(zāi)因素是金屬礦山火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)中最為重要的因素，其中管理因素尤為重要。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)礦山的安全管理，完善防火救災(zāi)體系，能夠很好的避免火災(zāi)的發(fā)生。

[1]劉正宇,李愛(ài)兵,鄒平,等.非煤礦山火災(zāi)事故應(yīng)急救援適用性技術(shù)分析[J].采礦技術(shù),2010,10(5):43-45

[2]許波波,張人偉,閆明仁,等.層次分析法在礦井火災(zāi)防治中的應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化,2009,(5):45-46

[3]張琳琳.金屬礦山井下火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測(cè)體系研究[D].遼寧:東北大學(xué),2009

[4]趙國(guó)彥,古德生,吳超.硫化礦床內(nèi)因火災(zāi)綜合防治措施研究[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2001,21(1):17-19

[5]胡運(yùn)權(quán).運(yùn)籌學(xué)教程（第三版）[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007

[6]王文才,侯濤,楊馭東,等.基于AHP的潘津煤礦自燃火災(zāi)安全評(píng)價(jià)體系研究[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2012,32(5):98-101

[7]徐義勇,劉琦.煤礦火災(zāi)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建與應(yīng)用[J].煤,2010,19(12):16-18