鄭萬(wàn)波，　吳燕清，　李先明，　肖玉梅

(1.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 重慶　400037； 2.重慶大學(xué) 光電工程學(xué)院， 重慶　400044；3.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司， 重慶　400039； 4.重慶煤礦安全監(jiān)察局 救援指揮中心，重慶　401121； 5.重慶工程學(xué)院 電子信息學(xué)院， 重慶　400056；6.重慶電子工程職業(yè)學(xué)院 圖文信息中心， 重慶　401331)

?

分析研究

省級(jí)區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估方法研究

鄭萬(wàn)波1，2，3，5，吳燕清1，3，李先明4，肖玉梅6

(1.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 重慶400037； 2.重慶大學(xué) 光電工程學(xué)院， 重慶400044；3.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司， 重慶400039； 4.重慶煤礦安全監(jiān)察局 救援指揮中心，重慶401121； 5.重慶工程學(xué)院 電子信息學(xué)院， 重慶400056；6.重慶電子工程職業(yè)學(xué)院 圖文信息中心， 重慶401331)

針對(duì)省級(jí)區(qū)域煤礦風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估缺乏理論和方法的問題，提出了省級(jí)區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估方法：先由專家對(duì)各煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的損害程度量化值和發(fā)生概率進(jìn)行評(píng)估打分，構(gòu)建綜合判斷矩陣，再用層次分析法確定各風(fēng)險(xiǎn)模塊的權(quán)重，最后計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)模塊的綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。該方法通過對(duì)區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的共性研究，為省級(jí)區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)管理打下理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

煤礦事故； 區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估； 風(fēng)險(xiǎn)矩陣法； 層次分析法

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1627.TP.20160902.1010.006.html

0　引言

根據(jù)《中華人民共和國(guó)突發(fā)事件應(yīng)對(duì)法》和中國(guó)應(yīng)急管理體系“一案三制”的基本框架[1]，相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了一系列區(qū)域多級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系研究，如：毛銳等[2]提出一種省地縣一體化調(diào)度安全生產(chǎn)保障能力評(píng)估系統(tǒng)；劉穎等[3]提出一種區(qū)域多級(jí)模糊評(píng)估模型；湯童等[4]提出一種國(guó)家、省部級(jí)部署的一體化重大自然災(zāi)害應(yīng)急評(píng)估系統(tǒng)；要瑞璞等[5]提出一種專家評(píng)價(jià)法和AHP法相結(jié)合的方法, 采用4種不同的評(píng)價(jià)模型對(duì)多層次、多指標(biāo)的問題進(jìn)行評(píng)判；董軍等[6]提出一種“逐層縱橫向”拉開檔次法確定多層次系統(tǒng)在不同時(shí)刻的評(píng)價(jià)值。

在煤炭行業(yè)，國(guó)內(nèi)學(xué)者開展了一些企業(yè)級(jí)煤礦安全管理風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控一體化體系的理論[7-8]和實(shí)踐[9-10]研究，并與煤礦現(xiàn)有安全管理措施(煤礦隱患排查治理、煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化)形成一個(gè)完整的體系[11-13]。但是，煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)管理仍然面臨以下問題：① 煤礦風(fēng)險(xiǎn)管理多局限于企業(yè)范圍，缺乏省(直轄市)、市(區(qū)、縣)和縣(鎮(zhèn)、鄉(xiāng))三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的理論和方法研究；② 缺乏連續(xù)一體化研究，未抓住煤礦隱患排查治理、煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化體系和煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理體系之間的內(nèi)在聯(lián)系；③ 缺少省級(jí)區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)采集、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、三級(jí)危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)預(yù)警與更新、信息發(fā)布機(jī)制。

目前，國(guó)內(nèi)部分省市已經(jīng)在推行煤礦風(fēng)險(xiǎn)管控工作，在神華集團(tuán)礦用本安管理體系的理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，形成了相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ/T—1093《煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理體系》。但是，對(duì)省級(jí)區(qū)域煤礦風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估依然缺乏理論和方法，有必要對(duì)省級(jí)區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)多級(jí)評(píng)估理論和方法進(jìn)行研究。

1　省級(jí)區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和評(píng)價(jià)指標(biāo)

省級(jí)區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本流程：建立專家組—選定風(fēng)險(xiǎn)集—確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)—確定風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重—項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估。

根據(jù)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要，選取3組與煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的管理、技術(shù)、生產(chǎn)領(lǐng)域的工作經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)技術(shù)知識(shí)豐富的專家，每組11人。專家通過會(huì)商研判、實(shí)地踏勘、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、查閱歷史資料等方式，分析采掘、通風(fēng)、機(jī)電、運(yùn)輸、地測(cè)等工作任務(wù)特點(diǎn)，整理各自的工作區(qū)域和關(guān)鍵點(diǎn)，羅列每個(gè)工作區(qū)域工作任務(wù)并識(shí)別重要任務(wù)或工序。如果11位專家中有7位以上的專家認(rèn)為某風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)對(duì)某項(xiàng)目存在作用即可選取，否則予以排除，通過辨識(shí)每個(gè)工作區(qū)域(地理位置)的工位(具體位置)中的煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)集，選定項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)集,包括評(píng)價(jià)指標(biāo)、量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和綜合評(píng)判方法。煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)分為8類一級(jí)指標(biāo)和20類二級(jí)指標(biāo)，見表1。

表1　煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)

2　省級(jí)區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法對(duì)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化，分別用煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率和煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)損害等級(jí)2個(gè)指標(biāo)來(lái)描述一個(gè)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)值，采用Borda序值法和層次分析法確定煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重值。

2.1煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)值評(píng)估

2.1.1煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)損害等級(jí)

設(shè)N為煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)總個(gè)數(shù)，i為某一特定的事故風(fēng)險(xiǎn)， Gi為煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)值，Ii為事故風(fēng)險(xiǎn)損害后果值，Pi為事故風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性值。煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)損害等級(jí)的確定可分為以下幾步：① 事故場(chǎng)景描述。設(shè)置礦井事故發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、原因和持續(xù)時(shí)間、影響范圍、造成的損失等。② 損害等級(jí)評(píng)估。依據(jù)損害臨界值標(biāo)準(zhǔn)，在預(yù)期損害規(guī)?；A(chǔ)上，確定對(duì)應(yīng)指標(biāo)的損害等級(jí)。③ 計(jì)算損害后果。根據(jù)每個(gè)參數(shù)損害等級(jí)值，計(jì)算出最終的損害后果值。

2.1.2煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率

事故風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性值Pi的確定可分為以下2步：① 預(yù)判風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性，并進(jìn)行分級(jí)，確定等級(jí)。由風(fēng)險(xiǎn)管理單位牽頭，不同專業(yè)的專家及相關(guān)人員參與，通過技術(shù)分析、集體會(huì)商、多方論證評(píng)估得出煤礦事故發(fā)生可能性。② 分析、填寫可能性等級(jí)值。

2.1.3煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算函數(shù)：

(1)

根據(jù)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)損害后果值和煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性值，查表2得到風(fēng)險(xiǎn)值，從而得出煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

表2　煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

2.2煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重的確定

2.2.1事故風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)重要性排序

結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)損害后果和風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率,采用Borda序值法給所有的風(fēng)險(xiǎn)模塊排序，可以有效降低專家打分法的主觀性和盲目性[14]。設(shè)k表示某一準(zhǔn)則，k=1表示風(fēng)險(xiǎn)損失后果Ii，k=2表示風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率Pi，bi表示第i個(gè)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)數(shù)，Gik表示風(fēng)險(xiǎn)i在準(zhǔn)則k下的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，則有

(2)

2.2.2煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重

將煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)按重要性排序后，專家組針對(duì)區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則層，判斷各風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的相對(duì)重要程度，然后兩兩比較打分，構(gòu)建判斷矩陣，利用層次分析法確定各個(gè)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重，其具體步驟如下[15-16]：

(1) 建立區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型。將區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)作為層次分析的目標(biāo)層，將煤礦事故作為層次分析的中間層，將各煤礦事故的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)作為層次分析的方案層。

(2) 構(gòu)造判斷矩陣并求最大特征根和特征向量。由于層次結(jié)構(gòu)模型確定了上下層元素間的隸屬關(guān)系，所以可針對(duì)上一層的準(zhǔn)則構(gòu)造不同層次的兩兩判斷矩陣。

設(shè)兩兩判斷矩陣A=(aij)n×n，則

(3)

2.3煤礦事故綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的確定

確定多個(gè)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化值和風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重后，采用加權(quán)法,即將各風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化值與相對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重相乘，然后將得到的結(jié)果相加，得到該區(qū)域煤礦事故的綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化值[17-18]。設(shè)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)第n個(gè)(0≤n≤N)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化值為Gi，風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重為ωi，區(qū)域煤礦事故的綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化值為GT，則

(4)

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表(表2)，對(duì)照所得的綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化值，即可確定省級(jí)區(qū)域煤礦事故的綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

3　煤礦企業(yè)事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用算例

在煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估過程中，先由專家根據(jù)相關(guān)信息及經(jīng)驗(yàn)，對(duì)項(xiàng)目各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)損害程度量化值和風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率進(jìn)行評(píng)估打分。在此基礎(chǔ)上，采用簡(jiǎn)單算術(shù)平均法對(duì)各模塊風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的影響量化值和發(fā)生概率進(jìn)行處理，分別推導(dǎo)出8個(gè)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)模塊的風(fēng)險(xiǎn)損害程度量化值和風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，利用式(1)計(jì)算出煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)值，再計(jì)算某個(gè)風(fēng)險(xiǎn)模塊的權(quán)重，最后計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)模塊的綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系層次結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1　煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系層次結(jié)構(gòu)模型

煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)值由大到小的順序：煤礦瓦斯事故，煤礦頂板事故，煤礦運(yùn)輸事故，煤礦水害事故，煤礦機(jī)電事故，煤礦火災(zāi)事故，煤礦放炮事故和煤礦其他事故。在對(duì)某煤礦進(jìn)行評(píng)估時(shí)，其煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重柱形圖如圖2所示。

圖2　煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重

根據(jù)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)價(jià)結(jié)果可知，一致性比例為0.098 0，對(duì)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的權(quán)重為1.000 0，λmax=8.967 4，基本達(dá)到評(píng)估要求。

4　區(qū)域煤礦多級(jí)多目標(biāo)決策方法及算例

按照風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的風(fēng)險(xiǎn)值，將某煤礦8大風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分為3個(gè)等級(jí)的二級(jí)指標(biāo)，見表3，將煤礦瓦斯事故危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)值分為高、中、低3個(gè)級(jí)別，并羅列出瓦斯事故危險(xiǎn)源評(píng)估結(jié)果清單。

在確保評(píng)價(jià)體系一致的情況下，統(tǒng)計(jì)某個(gè)區(qū)域多個(gè)煤礦的8大風(fēng)險(xiǎn)值的累計(jì)數(shù)目，見表4。算例：L1(瓦斯事故風(fēng)險(xiǎn)值)=25(N11/N10)+ 8(N12/N10)+N13/N10；N10=N11+N12+N13；總風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)L0=L1ω1+L2ω2+…+ L8ω8。

表3　某煤礦瓦斯事故危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)值評(píng)估結(jié)果清單

表4　煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)一級(jí)指標(biāo)分級(jí)統(tǒng)計(jì)

將煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)歸類到8大事故災(zāi)害，并統(tǒng)計(jì)出危險(xiǎn)源的數(shù)目，就可以得出該區(qū)域多個(gè)煤礦8大事故的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),最終查表2得到省級(jí)區(qū)域煤礦事故的綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

5　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)省級(jí)區(qū)域煤礦風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需求，首先，建立整體煤礦事故8類一級(jí)指標(biāo)和20類二級(jí)指標(biāo)體系；其次，采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法對(duì)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化，采用Borda序值法和層次分析法確定煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重值；再次，以某煤礦風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為算例，計(jì)算出對(duì)應(yīng)指標(biāo)的一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重；最后，統(tǒng)計(jì)出區(qū)域多個(gè)煤礦一級(jí)要素的高、中、低3個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的數(shù)目，建立區(qū)域煤礦省(直轄市)、市(區(qū)、縣)和縣(鎮(zhèn)、鄉(xiāng))三級(jí)多層次風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估的方法。

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Study on comprehensive risk assessment method for provincial coal mine accident

ZHENG Wanbo1,2,3，5,WU Yanqing1,3,LI Xianming4，XIAO Yumei6

(1.StateKeyLaboratoryofGasDisasterMonitoringandEmergencyTechnology,Chongqing400037,China; 2.CollegeofOptoelectronicEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China;3.CCTEGChongqingResearchInstitute,Chongqing400039,China; 4.RescueCommandCenter,ChongqingAdministrationofCoalMineSafety,Chongqing401121,China; 5.CollegeofElectronicInformation，ChongqingInstituteofEngineering，Chongqing400056，China; 6.LibraryandInformationTechnologyCenter,ChongqingCollegeofElectronicEngineering,Chongqing401331,China)

Inviewofproblemthatriskassessmentforprovincialcoalminelackstheoryandmethod,acomprehensiveriskassessmentmethodforprovincialcoalmineaccidentwasproposed:firstofall,quantizedvalueofdamageextentandoccurrenceprobabilityofriskindicatorsofcoalmineaccidentswereassessedandscoredbyexpertstoconstructcomprehensivejudgmentmatrix;thenAHPwasusedtodetermineweightofeachriskmodule;andfinally,overallrisklevelofriskmoduleswerecalculated.Theproposedmethodlaystheoreticalandpracticalbasisforriskmanagementofprovincialcoalmineaccidentsbygeneralityresearchofriskassessmentofregionalcoalmineaccidents.

coalmineaccidents;regionalriskassessment;riskmatrixmethod;analytichierarchyprocess

1671-251X(2016)09-0022-05DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2016.09.006

2016-01-27；

2016-07-11；責(zé)任編輯：胡嫻。

重慶市前沿與應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(cstc2014jcyjA90027)；重慶市社會(huì)事業(yè)與民生保障科技創(chuàng)新專項(xiàng)項(xiàng)目(cstc2016shmszx90002)。

鄭萬(wàn)波(1981-)，男，四川自貢人，副研究員，博士研究生，從事礦山救援通信技術(shù)和裝備、儀器科學(xué)與技術(shù)、應(yīng)急管理等方面的研究工作，E-mail:zwanbo2001@163.com。

TD77

A網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-09-02 10:10

鄭萬(wàn)波，吳燕清，李先明,等.省級(jí)區(qū)域煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估方法研究[J].工礦自動(dòng)化，2016,42(9)：22-26.