張景鋼，孫 鑫，王澤浩

(華北科技學(xué)院 安全工程學(xué)院，北京 101601)

0 引 言

在國內(nèi)大多數(shù)煤礦作業(yè)中，由于煤礦采面環(huán)境的多變性和技術(shù)的復(fù)雜性，相關(guān)部門和煤礦企業(yè)若是沒能建立完善的安全體系、嚴格的安全制度以及加大在安全防護措施上面安全成本的投入，那么不安全行為以及不安全狀態(tài)是很難被消除的，從而大大增加了煤礦事故發(fā)生率。所以，在各項煤礦作業(yè)開展前，提前發(fā)現(xiàn)并分類可能存在的作業(yè)風(fēng)險是十分重要的。目前，國內(nèi)外關(guān)于煤礦作業(yè)風(fēng)險辨識研究較少，劉斌等研究探討了煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險管理，建立了煤礦風(fēng)險管理機制和預(yù)警機制，為煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險管理提供了一定的參考，但是該研究深入度不夠，缺乏必要的定量計算[1]。陳立杰等基于安全評價對煤礦企業(yè)風(fēng)險管理提出了管理對策，是從安全評價的角度把煤礦企業(yè)劃分安全等級，從而根據(jù)這些安全等級進行管理，并提出相應(yīng)的風(fēng)險管理對策，但是該研究理方法單一，實用性不強[2]?？偨Y(jié)目前對煤礦作業(yè)風(fēng)險辨識的研究，存在著研究深度不足、定量化不足、方法單一和實用性不強等問題，因此煤礦作業(yè)風(fēng)險沒有得到充分的研究，而且結(jié)構(gòu)不夠完善。鑒于此，筆者基于作業(yè)危害分析和層次分析2種方法，通過2種方法的結(jié)合對煤礦作業(yè)風(fēng)險辨識進行了深入的研究，為煤礦企業(yè)在辨識風(fēng)險時，提供了一種方便簡潔、直觀易懂的方法，在分析各項作業(yè)風(fēng)險后，能夠使煤礦企業(yè)能夠準確的采取合適的管控措施來預(yù)防事故的發(fā)生。事故發(fā)生率降低，那么井下一線工作人員可能產(chǎn)生的傷亡也會隨之減少。又因其方便簡潔、直觀易懂的特性使它可以輕易推廣于多種煤礦作業(yè)中，讓一線作業(yè)人員更加清晰的理解作業(yè)中的每個流程以及明確作業(yè)中可能存在的風(fēng)險，從而降低事故發(fā)生的可能性。

開展安全生產(chǎn)工作，需要著重于風(fēng)險辨識步驟。而風(fēng)險辨識的關(guān)鍵是使用合適的風(fēng)險辨識方法和風(fēng)險評估方法，保證作業(yè)計劃開展前發(fā)現(xiàn)問題，并設(shè)置相應(yīng)的管控措施來解決問題[3]。煤礦企業(yè)在進行井下作業(yè)之前，開展風(fēng)險辨識評價工作時，首先要保證劃分的作業(yè)步驟是準確的，合理的[4]；其次，對每個步驟中存在的風(fēng)險進行適當?shù)姆治?，總結(jié)出其事故類型和一旦事故發(fā)生可能造成的損失，并指出可能產(chǎn)生的二次事故；最后，對目前的風(fēng)險和當前的管控措施進行討論，該措施是否將風(fēng)險降低至企業(yè)可以接受的范圍，若沒有，就需要進一步修改，制定新的管控措施[5]。目前，煤礦企業(yè)采用的風(fēng)險辨識的方法和理論還不完善和統(tǒng)一[6]。所以辨識出的風(fēng)險的重要程度還應(yīng)與實際作業(yè)環(huán)境相互對照，進行比較修正。

1 AHP-JHA分析方法的提出

JHA分析方法在分析數(shù)據(jù)的記錄和作業(yè)步驟的風(fēng)險評估上還存在著一些不完善之處。文中將結(jié)合層次分析法(AHP)的計算原理和JHA的作業(yè)分析方法，先辨識風(fēng)險再使用標度賦值法對風(fēng)險進行賦值，建立判斷矩陣，進行相應(yīng)的計算，以此確定影響煤礦作業(yè)現(xiàn)場的主要風(fēng)險和次要風(fēng)險等。

1.1 層次分析法(AHP)

在煤礦作業(yè)中，進行作業(yè)前危害分析時，風(fēng)險辨識出的風(fēng)險是通過風(fēng)險矩陣進行定性的評估的，這種評估的風(fēng)險分級通常缺少了可以將其嚴重程度數(shù)值化的定量的因素[7-8]。在對這些風(fēng)險進行評估時，一定要先對風(fēng)險進行量化分析，不然僅僅憑借主觀判斷進行定性分析，則會產(chǎn)生風(fēng)險誤判的可能性。

層次分析法(Analytic Hierarchy Process)是一種將一個目標任務(wù)分解成多個層次，再將每個層次定性、定量化的多目標決策的數(shù)學(xué)方法[9-11]。該方法在我國主要應(yīng)用在安全工程、環(huán)境工程方面。

AHP的3個計算步驟：首先需要建立層次結(jié)構(gòu)：這是層次分析法(AHP)的運算中最為重要的一個步驟，決策者首先需要把復(fù)雜的工作任務(wù)分解為幾個合理的子任務(wù)，再將這些子任務(wù)詳細準確的分解成不同步驟，以此形成不同的層次。對這些層次進行賦值可以構(gòu)造兩兩比較的判斷矩陣。在賦值這步中，決策者通常按照一定的準則或者方法：先比較2個步驟A和B的重要程度，再根據(jù)標度或者其他方法對步驟的重要程度賦予相應(yīng)的數(shù)值[12-15]。根據(jù)矩陣的基礎(chǔ)運算可以求得最大特征值和特征向量2個關(guān)鍵數(shù)據(jù)。一般求得這2個數(shù)據(jù)有2種算法：一個是方根法，另有一個為和積法。這2種計算方法求得的特征向量和最大特征值的計算結(jié)果大體一致，不過方根法相比和積法，結(jié)果更為準確。在求得2個關(guān)鍵數(shù)據(jù)后，可以借助一致性檢驗公式和一致性檢驗對照表對判斷矩陣進行一致性檢驗。通過準確的賦值和巧妙運用最大特征值和特征向量進行一致性檢驗，檢測出賦值的合理與否，幫助決策者了解自己對于不同方案重要性程度的權(quán)重判斷是否正確。

1.2 JHA在煤礦應(yīng)用中需要改進的環(huán)節(jié)

通過分析作業(yè)危害分析法(JHA)在煤礦作業(yè)中的應(yīng)用，認為該方法還存在以下3個可改進的環(huán)節(jié)。

首先，是分析數(shù)據(jù)記錄工作不完善。煤礦企業(yè)在進行JHA分析時，針對一些井下事故發(fā)生的頻率以及事故可能導(dǎo)致的嚴重后果均無充分詳細的數(shù)據(jù)記錄。缺少數(shù)據(jù)資料會導(dǎo)致分析者無法對所分析出井下作業(yè)風(fēng)險進行準確的重要程度判斷和分級。而導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計資料缺少的根本原因在于大部分煤礦企業(yè)并沒有認識到統(tǒng)計工作的重要性[16]。同時，有部分的煤礦企業(yè)進行層次分析法(JHA)分析井下作業(yè)時，JHA分析小組都是由基層的安全員和井下一線作業(yè)人員組成的，然而事實上來看，基層安全人員和一線作業(yè)人員是很難接觸到核心的統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料。

其次，是無法制定出和風(fēng)險等級相對應(yīng)的管理措施。當前很多煤礦企業(yè)制定的安全管理措施是根據(jù)作業(yè)步驟的重要程度來制定的，而作業(yè)步驟重要程度的判定標準模糊不清。煤礦企業(yè)對于安全投入是有限的，如果錯誤的判斷作業(yè)步驟的重要程度，就可能導(dǎo)致發(fā)生嚴重的后果的作業(yè)步驟因為沒有投入足夠的安全監(jiān)管而發(fā)生事故[17-19]。因此正確的判定作業(yè)步驟的重要程度，以此為根據(jù)確定安全投入，制定相應(yīng)的管理措施是十分有必要的。

最后，煤礦企業(yè)沒有進行合理的安全培訓(xùn)。當前很多煤礦企業(yè)進行安全培訓(xùn)的方法是，直接把作業(yè)危害分析出的數(shù)據(jù)記錄表輸出下發(fā)到井下一線作業(yè)人員的手里。然而，事實上一線作業(yè)人員很難僅僅通過一張數(shù)據(jù)記錄表學(xué)習(xí)到與其作業(yè)相對應(yīng)的安全控制措施，更不用說將其良好的應(yīng)用在實際作業(yè)中了。分析其中的根本原因是，許多煤礦企業(yè)管理層面沒有認識到作業(yè)危害分析中的風(fēng)險辨識和評估以及對應(yīng)的安全管控措施的主要作用針對管理層在作業(yè)前對風(fēng)險的預(yù)估[20]。預(yù)估時，可以讓一線作業(yè)人員參與分析和制定對策，使得分析結(jié)果更加貼合實際。

1.3 基于改進方法提出AHP-JHA分析方法

根據(jù)以上3個可以改進的環(huán)節(jié)，提出AHP-JHA分析方法。

為解決統(tǒng)計數(shù)據(jù)記錄的問題，煤礦企業(yè)在進行JHA分析前應(yīng)該做到：明確作業(yè)分析范圍，落實數(shù)據(jù)記錄責(zé)任制度，保證管理層人員參與JHA分析。確認作業(yè)范圍的工作應(yīng)由安全檢查科和各部門進行溝通協(xié)商確定，以方便數(shù)據(jù)的保存、劃分和歸類[21]。同時，應(yīng)當組成專門的JHA小組。小組人員應(yīng)該礦長或采區(qū)負責(zé)人指定，并選取一人專門負責(zé)做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作。以此達到妥善保管數(shù)據(jù)統(tǒng)計資料和正確劃分工作步驟、評估風(fēng)險的目的。

通常情況下JHA中風(fēng)險評估這一步是借用風(fēng)險矩陣或是專家通過經(jīng)驗對步驟中的風(fēng)險進行評估。這就需要借助人們的主觀判斷，然而人的主觀判斷在兩兩事物之間進行重要程度的判定時較為準確，當需要同時對多個事物的重要度進行判斷時，往往容易出錯[22]。因此，基于層次分析法的基本原理，將對風(fēng)險的賦值代入判斷矩陣中，求得矩陣的特征向量和最大特征值再檢驗一致性。如果一致性不合格，則表示賦值不合理，應(yīng)當通過一致性矯正方法進行矯正，將個別賦值不合理的風(fēng)險進行重新賦值。如果判斷合理，則可以確定每種風(fēng)險具體的風(fēng)險分數(shù)，使用定性的、定量的方法，清晰明確的展示兩兩風(fēng)險之間的重要程度。

煤礦企業(yè)如果需要使用JHA分析結(jié)果對一線作業(yè)人員進行安全培訓(xùn)，首先需要將JHA的核心原理對相關(guān)人員進行培訓(xùn)，再將計算出的數(shù)值或分級后的作業(yè)風(fēng)險，通過圖表等簡單明了的方法進行員工安全培訓(xùn)[23]。因此，對于管理層來說，對一線作業(yè)人員進行的安全培訓(xùn)應(yīng)該是由JHA分析表整理出來的可視化的、定量定性的圖表。直觀簡明的告訴井下一線員工各工作步驟的危險程度及相對應(yīng)的預(yù)防措施。

1.4 AHP-JHA在煤礦應(yīng)用中的可行性和必要性

安全生產(chǎn)的角度考慮影響煤礦企業(yè)在安全預(yù)防方面的因素，主要是急需解決如何合理配置作業(yè)危害監(jiān)管資源，以達到有效開展作業(yè)危害監(jiān)管工作的目的。作為一種綜合評價方法，AHP它能對方案不同層次的權(quán)重做出判斷，有著能夠幫助人們選擇最佳方案的優(yōu)點，基于這一優(yōu)勢，將AHP引入到JHA的研究的前景非常廣闊[24]。

2 AHP-JHA分析方法在煤礦作業(yè)中的應(yīng)用實例

為了能全面地開展風(fēng)險辨識工作，選用AHP-JHA分析方法，結(jié)合查閱資料、咨詢專家等方法，從采面中具有代表性的作業(yè)出發(fā)，辨識風(fēng)險、評估風(fēng)險。從綜采工作面的各種作業(yè)中選取設(shè)備檢修作業(yè)中井下更換絞車開關(guān)作業(yè)進行AHP-JHA作業(yè)分析。

2.1 井下更換絞車開關(guān)作業(yè)前危害分析

針對井下更換絞車開關(guān)這一作業(yè)過程，按作業(yè)步驟的先后順序，將開工前準備工作任務(wù)劃分為2個工作任務(wù)子領(lǐng)域：確定停電范圍、審批停電工作票，確定工作人員準備材料工具；將工作過程劃分為 6個工作任務(wù)子領(lǐng)域：測瓦斯?jié)舛?，?lián)系調(diào)度停電，執(zhí)行停送電制度、掛停電牌，驗電、放電，拆線、換開關(guān)、接線，檢查失爆、完好；將完工后工作任務(wù)劃分為5個工作任務(wù)子領(lǐng)域：測瓦斯?jié)舛?，?lián)系調(diào)度送電，試運行，清理衛(wèi)生、工具，巡視設(shè)備確認運行正常后離開，見表1.

表1 井下更換絞車開關(guān)作業(yè)險評估表Table 1 Risk assessment of replacing winch switch under the shaft

2.2 井下更換絞車開關(guān)作業(yè)風(fēng)險計算

將井下更換絞車開關(guān)作業(yè)的13個工作步驟分別設(shè)為A1～A13并按照相關(guān)的工作規(guī)程中的作業(yè)標準和歷史事故數(shù)據(jù)等分析其中可能發(fā)生的危險，再利用風(fēng)險水平表對這些風(fēng)險進行定性的分級，分級結(jié)果顯示：井下更換絞車開關(guān)作業(yè)過程存在較高等級風(fēng)險3個、中級風(fēng)險4個和低等級風(fēng)險6個，分級后根據(jù)標度法進行賦值，最終得到針對井下更換絞車開關(guān)這一作業(yè)過程的判斷矩陣

A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A115/215/35/315/315/45/35/2512/512/52/32/32/52/32/51/22/3122/5A215/215/35/315/315/45/35/2513/53/23/5113/513/53/413.233/5A33/53/23/5113/513/53/413.233/515/215/35/315/315/45/35/251A43/53/23/5113/513/53/413.233/515/215/35/315/315/45/35/251A54/524/54/34/34/54/34/514/3244/53/53/23/5113/513/53/413.233/5A62/512/52/32/32/52/32/51/22/3122/51/51/21/51/31/31/51/31/51/41/31/211/5A715/215/35/315/315/45/35/251

方根法求特征向量

首先求得M，見表2.

表2 M計算結(jié)果

再求得M的13次方根B,見表3.

表3 B計算結(jié)果

最后將B歸一化得權(quán)向量W：Bi/14.266,見表4.

表4 W計算結(jié)果

求最大特征值λmax

14.716

一致性檢驗

根據(jù)一致性檢驗表R.I=1.56

因為C.R<0.1，故檢驗合格，賦值合理。

根據(jù)特征向量W可以進行作業(yè)危害步驟排序：A1作業(yè)前確定停電范圍、A3作業(yè)中測瓦斯?jié)舛?、A6驗電、放電、A8檢查防爆設(shè)備、A13作業(yè)后檢查設(shè)備確認運行正常>A9作業(yè)后測瓦斯?jié)舛?A4作業(yè)中聯(lián)系調(diào)度停電、A5執(zhí)行停送電制度掛停電牌、A7拆線、換開關(guān)、接線、A10作業(yè)后聯(lián)系調(diào)度送電>A2作業(yè)前確定工作人員、準備材料工具、A11作業(yè)后設(shè)備試運行>A12作業(yè)后清理衛(wèi)生、工具。

結(jié)論：更換井下絞車開關(guān)的作業(yè)中：A2作業(yè)前確定工作人員、準備材料工具、A11作業(yè)后設(shè)備試運行的風(fēng)險程度是A12作業(yè)后清理衛(wèi)生、工具風(fēng)險程度的2倍；A4作業(yè)中聯(lián)系調(diào)度停電、A5執(zhí)行停送電制度掛停電牌、A7拆線、換開關(guān)、接線、A10作業(yè)后聯(lián)系調(diào)度送電的風(fēng)險程度是A2和A11風(fēng)險程度的13/9倍；A9作業(yè)后測瓦斯?jié)舛蕊L(fēng)險程度是A4，A5，A7和A10步驟風(fēng)險程度的19/13倍。

3 結(jié) 論

1)文中結(jié)合了層次分析法，在對具體作業(yè)進行作業(yè)危害分析后，通過建立判斷矩陣，求出特征向量和最大特征值，得出不同風(fēng)險重要程度的權(quán)重，再對其進行一致性檢驗，可以計算出估計偏差值較大的作業(yè)風(fēng)險，再使用一致性矯正方法對偏差值較大的作業(yè)風(fēng)險估值進行糾正，為最佳的安全管控措施的選擇提供合理的依據(jù)，使其直接適用于實際的煤礦作業(yè)當中。

2)通過對作業(yè)危害分析和層次分析法在煤礦的研究，基于JHA改進提出了AHP-JHA分析方法，將其應(yīng)用在了井下更換絞車開關(guān)作業(yè)，量化出了作業(yè)中各個步驟的風(fēng)險程度。

3)AHP-JHA分析方法會先分析出該作業(yè)的步驟中可能存在的風(fēng)險，再對這些風(fēng)險通過層次分析法(AHP)進行定性定量的評價，對各步驟的重要程度進行排序，確定各作業(yè)步驟的權(quán)重。它能夠把通過一致性檢驗和修正能在一定程度上能減少個人的主觀錯誤，使評價更加全面、客觀、科學(xué)化，使監(jiān)管力量的投入比例更加合理化。