康恩勝 謝銀峰 龐文娟

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院；2.內(nèi)蒙古包鋼集團公司焦化廠)

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基于AHP的阿拉善地區(qū)煤礦安全生產(chǎn)能力評價

康恩勝1謝銀峰1龐文娟2

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院；2.內(nèi)蒙古包鋼集團公司焦化廠)

為定量評價阿拉善地區(qū)煤礦地下開采安全生產(chǎn)狀況，建立煤礦安全生產(chǎn)評價指標(biāo)體系,使用層次分析法(AHP)將影響煤礦安全生產(chǎn)的6個因素作為評價模型的一級指標(biāo)，列出影響該指標(biāo)的24個二級指標(biāo)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐V山調(diào)查所得數(shù)據(jù)建立比較判斷矩陣，采用專家調(diào)查法確定各因素權(quán)重。結(jié)果表明，影響阿拉善地區(qū)煤礦安全生產(chǎn)的主要因素是人的因素(0.412 5)，其次是管理因素(0.254 3)，而掘進安全因素和火災(zāi)爆炸因素所占權(quán)重相對較低。結(jié)果對于該地區(qū)煤礦安全生產(chǎn)管理具有指導(dǎo)意義。

安全生產(chǎn)能力 層次分析法 權(quán)重

阿拉善地區(qū)煤炭資源豐富，已探明煤炭儲量達13.9億t，其中無煙煤探明儲量為4億t[1]。為有效提高煤礦開采的安全系數(shù)，企業(yè)需要對煤礦安全生產(chǎn)能力進行評價，找出煤礦安全影響因素，根據(jù)各因素的重要度選擇合理的方法，科學(xué)降低煤礦事故率。采用層次分析法對阿拉善地區(qū)礦山的安全生產(chǎn)能力做出定量評價，依據(jù)專家調(diào)查法，匯總50位阿拉善地區(qū)礦山管理人員的意見，將調(diào)查數(shù)據(jù)構(gòu)成比較矩陣以確定權(quán)重[2-4]，為該地區(qū)煤礦安全生產(chǎn)提供保障。

1 AHP基本原理和步驟

層次分析法(Analytic Hierarchy Process)是將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進行定性和定量分析的決策方法。該方法將一個復(fù)雜的多目標(biāo)決策問題作為一個系統(tǒng)，將目標(biāo)分解為多個目標(biāo)或準(zhǔn)則，進而分解為多指標(biāo)的若干層次，通過定性指標(biāo)模糊量化方法算出層次單排序和總排序，以作多目標(biāo)、多方案優(yōu)化決策。

運用層次分析法建立模型，大體上可按4個步驟：①建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型;②構(gòu)造各層次中的所有判斷矩陣;③層次單排序及一致性檢驗;④層次總排序及一致性檢驗。

2 阿拉善地區(qū)煤礦開采安全生產(chǎn)能力評價

2.1 評價指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)模型建立

阿拉善地區(qū)煤礦主要為井工開采，經(jīng)常受到瓦斯、水害、頂板、火災(zāi)以及管理等方面的影響。將這些因素劃分為6個方面作為一級指標(biāo)[5](準(zhǔn)則層)，分別為人的因素、管理因素、水災(zāi)因素、火災(zāi)爆炸因素、機電運輸因素、掘進安全因素[6-8]。每個一級指標(biāo)分別詳細(xì)劃分為若干個因素作為二級指標(biāo)(方案層)。層次結(jié)構(gòu)模型見圖1。

2.2 判斷矩陣構(gòu)造

設(shè)第一層為A層，第二層為B層，第三層為C層，對于同一層次B的n個指標(biāo)可兩兩比較得到A的判斷矩陣，其元素為aij=bi/bj，同樣得到第二層的判斷矩陣B1～B6。aij取值由德爾菲法采用1～9標(biāo)度法確定。各級標(biāo)度含義見表1[9]。

表1 1～9標(biāo)度的意義

根據(jù)調(diào)查所得的數(shù)據(jù)列出目標(biāo)層A-B的判斷矩陣為

圖1 煤礦井工安全生產(chǎn)能力層次結(jié)構(gòu)模型

2.3 相對權(quán)重向量確定及一致性檢驗

采用和積法計算權(quán)重向量[10]。 將矩陣A=(aij)n×m的每一列向量歸一化得:

(1)

(2)

(3)

則有特征向量

計算特征向量W對應(yīng)最大特征根λmax的近似根：

(4)

計算得出λmax=6.296 6。

對判斷矩陣一致性檢驗：

(5)

CR=CI/RI ，

(6)

式中，CI為一致性指標(biāo)；CR為一致性比率；n為階數(shù)；λmax為最大特征根；RI為隨機一致性指標(biāo)，取值見表2。

表2 一致性指標(biāo)RI取值

計算得出CR=0.0478<0.1，認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的，則λmax對應(yīng)的特征值向量可以作為指標(biāo)排序的權(quán)重向量。

相應(yīng)的一級指標(biāo)所對應(yīng)的判斷矩陣按以上步驟求得，結(jié)果見表3。

表3 一級指標(biāo)的一致性檢驗結(jié)果

2.4 層次總排序及一致性檢驗

為了更深入全面地分析影響礦山安全生產(chǎn)能力的主要因素，通過2次求得的權(quán)重計算出二級指標(biāo)在一級指標(biāo)中所占的權(quán)重，結(jié)果見表4。

對總排序結(jié)果進行一致性檢驗，計算綜合檢驗指標(biāo)CR=0.0791<0.1,通過一致性檢驗，該權(quán)重合理。

3 結(jié)果分析

從評價結(jié)果可以看出，人的因素(0.412 5)和管理因素(0.254 3)在阿拉善地區(qū)煤礦安全生產(chǎn)中占有非常重要的地位，可見強化人的安全教育和技能培訓(xùn)，加強管理和實時監(jiān)督應(yīng)該放在首位。通過二級指標(biāo)總排序，可得影響阿拉善地區(qū)生產(chǎn)的10個主要因素包括：按章作業(yè)率、安全教育培訓(xùn)、安全規(guī)章制度、通風(fēng)系統(tǒng)、安全技能水平、工程現(xiàn)場管理、水文地質(zhì)條件、文化程度、頂板與巖體、瓦斯含量。

4 結(jié) 論

(1)針對阿拉善地區(qū)煤礦分析了影響安全生產(chǎn)的6個一級指標(biāo)和24個二級指標(biāo)。各地區(qū)地質(zhì)環(huán)境不同，實際應(yīng)用中應(yīng)按照當(dāng)?shù)丨h(huán)境構(gòu)建合理的層次結(jié)構(gòu)模型。

表4 層次總排序結(jié)果

(2)依據(jù)專家調(diào)查問卷構(gòu)造判斷矩陣，專家研究方向的差異會導(dǎo)致對各指標(biāo)觀點存在差異，以至于評價結(jié)果與實際存在偏差。

(3)影響煤礦安全的因素很多，不能完全確定，具有“灰色特性”，在以后的研究中可運用灰色系統(tǒng)理論和層次分析法相結(jié)合的優(yōu)化方法評定煤礦安全生產(chǎn)能力。

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2016-08-09)

康恩勝(1979—)，男，講師，碩士，014010 內(nèi)蒙古包頭市阿爾丁大街7號。