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        煤礦安全投入結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

        2021-06-03 09:33:04宋紅娜翟新獻馬金山段振偉
        煤礦安全 2021年5期
        關(guān)鍵詞:煤礦安全權(quán)重專家

        宋紅娜,翟新獻,馬金山,段振偉

        (1.河南理工大學 能源科學與工程學院,河南 焦作,454000;2.河南理工大學 安全科學與工程學院,河南 焦作,454000)

        近年來,隨著國家對煤礦安全的重視,煤礦安全投入不斷加大力度,但煤礦安全事故依然頻發(fā)[1]。煤礦企業(yè)在按照國家規(guī)定的安全投入數(shù)量的硬指標下,如何合理安排安全投入各項的比例結(jié)構(gòu),以期獲得更大的安全效果,成為困擾煤炭企業(yè)的難題之一[2-4]。趙寶福等[5-7]為解決煤炭企業(yè)存在的安全投入欠缺、投入結(jié)構(gòu)不合理的問題,分別應(yīng)用系統(tǒng)動力學、直覺三角模糊數(shù)與層次分析法、CES生產(chǎn)函數(shù)等分析方法、支持向量回歸機和MDC-TIFLNs-AHP方法對煤炭企業(yè)安全投入進行合理配置;王金鳳[8-9]等則在煤礦安全資源的優(yōu)化配置方面采用拓展的CD生產(chǎn)函數(shù)做了諸多的工作,取得了顯著的效果。以上研究在煤礦安全投入方面進行了大量的工作,也提出建立了許多數(shù)學模型,但煤礦投入大多只考慮了勞保用品、工業(yè)衛(wèi)生、宣傳教育、安全技術(shù)、輔助設(shè)施5個方面,不能全面體現(xiàn)政府對安全投入更具體的要求,而且政府要求的各項投入權(quán)重大小的確定也沒有進行過研究探討;為此,將計算方法簡便、直觀的序關(guān)系法用于安全投入權(quán)重的計算,并據(jù)此建立安全投入優(yōu)化模型。

        1 煤礦安全投入指標權(quán)重的確定步驟

        序關(guān)系法計算指標權(quán)重的步驟:

        1)確定等價序關(guān)系。專家根據(jù)經(jīng)驗確定n個指標的序關(guān)系,如:x1>x2>x3>x4,…,>xn。

        2)vk為第k個指標的權(quán)重,相鄰指標xk-1和xk重要程度比rk=vk-1/vk;rk=1.0、1.2、1.4、1.6、1.8分別為指標xk-1與指標xk具有同樣重要性、稍微重要性、明顯重要性、強烈重要性和極端重要性,取值也可以視情況介于兩數(shù)之間。

        3)序關(guān)系編號及相似度的計算。根據(jù)每位專家給出的指標重要程度排序,列出等價關(guān)系;根據(jù)順序進行編號;采用n分賦值法給序關(guān)系打分。

        4)每位專家各個指標權(quán)重的計算。各個指標的權(quán)重vn為:

        式中:L為專家人數(shù);ai為第i位專家的權(quán)重;wik為第i位專家第k個指標的權(quán)重。

        2 煤礦安全投入優(yōu)化模型的構(gòu)建

        2.1 煤礦安全投入支出

        當前《中華人民共和國安全生產(chǎn)法(2014)》對煤礦企業(yè)要求的10項安全投入支出是:高突礦井2個四位一體綜合防突措施x1,生產(chǎn)改造和重大隱患治理x2,安全避險六大系統(tǒng)及應(yīng)急救援x3,開展重大危險源等x4,安全生產(chǎn)檢查等x5,配備和更新安全防護用品x6,安全生產(chǎn)宣傳等x7,安全新技術(shù)等x8,安全設(shè)施檢測檢驗x9和其他x10。對煤礦企業(yè)的10項安全投入做了要求,但具體的投資份額并沒有做具體的、科學的說明。

        2.2 煤礦安全投入相關(guān)變量

        煤礦生產(chǎn)中相關(guān)變量的符號:生產(chǎn)總值C1,生產(chǎn)總投入C2,煤炭產(chǎn)量Q,事故發(fā)生次數(shù)N,事故直接經(jīng)濟損失S1,事故總損失S2,安全總投入T,安全貢獻率TV,安全保障度P,企業(yè)安全經(jīng)濟效益Y*。根據(jù)煤礦運行實際,可得到以下變量如下關(guān)系:

        1)事故總損失包括直接經(jīng)濟損失和間接經(jīng)濟損失。采用以5倍的直接損失數(shù)量作為事故總損失的估算值[10]。

        2)煤礦又屬于高危行業(yè),安全投入在總投入中占比舉足輕重。安全貢獻率TV=T/C2。

        3)煤礦企業(yè)安全保障度P=Q/S2,是指煤炭企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程沒有危險、不受威脅、不出事故的程度。

        4)企業(yè)安全經(jīng)濟效益Y*=C1×TV-S2-T,是通過安全投入而實現(xiàn)的安全條件,表現(xiàn)在安全貢獻、事故損失減少、安全條件的改善和安全意識的提高等方面。

        2.3 煤礦安全投入優(yōu)化模型的構(gòu)建

        美國經(jīng)濟學家創(chuàng)造了柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù),在研究煤礦的投入方面也得到了廣泛的應(yīng)用。為了便于運算,把JM煤礦10項安全投入,按安全生產(chǎn)投入p1、安全工程投入p2、采礦工藝升級投入p3、安全管理投入p4和安全培訓投入p5歸類成5個方面。

        1)構(gòu)建安全事故經(jīng)濟損失S2模型。

        式中:pi為安全投入中第i項的安全投入量;A為技術(shù)發(fā)展水平系數(shù);αi為安全投入各項對應(yīng)的產(chǎn)出彈性系數(shù)。

        2)構(gòu)建煤礦安全投入優(yōu)化模型。以每年中事故最小的總損失額Sm和各年安全投入的平均數(shù)M作為條件,構(gòu)建以JM煤礦企業(yè)安全投資總額Y為最小的煤礦安全投入優(yōu)化模型:

        3 實例分析

        3.1 序關(guān)系的JM煤礦安全投入指標權(quán)重的確定

        1)邀請5位煤礦安全專家根據(jù)JM煤礦生產(chǎn)實際,對該煤礦安全投入的10個指標進行重要性排序:①x1>x2>x3>x4>x8>x9>x6>x7>x5>x10;②x7>x2>x1>x8>x5>x4>x3>x6>x9>x10;③x2>x1>x9>x5>x3>x4>x8>x6>x10>x7;④x2>x1>x9>x5>x8>x7>x4>x10>x6>x3;⑤x7>x2>x1>x5>x9>x3>x8>x4>x6>x10;據(jù)序等價關(guān)系原則,5位專家給出了等價關(guān)系。

        2)5位專家對相鄰指標重要程度比賦值分別為:(1.1,1.2,1.1,1.4,1.1,1.2,1.4,1.2,1.5);(1.2,1.2,1.3,1.1,1.1,1.4,1.2,1.2,1.4);(1.1,1.5,1.1,1.2,1.1,1.3,1.1,1.4,1.2);(1.1,1.2,1.2,1.3,1.2,1.4,1.4,1.2,1.2);(1.3,1.1,1.4,1.2,1.2,1.2,1.2,1.4,1.4)。

        3)5位專家的計算出的序相似度分別為164、170、176、172、179。然后計算出各位專家的權(quán)重為:(0.190 5,0.197 4,0.204 4,0.199 8,0.207 9)。

        4)根據(jù)式(1)進行各個指標權(quán)重的計算。

        w10=0.027 9,w9=0.041 9,w8=0.050 2,w7=0.070 3,w6=0.084 4,w5=0.092 8,w4=0.129 9,w3=0.142 9,w2=0.171 5,w1=0.188 7。專家1確定的各個指標的權(quán)重為:w(1)=(0.188 7,0.171 5,0.142 9,0.129 9,0.092 8,0.084 4,0.070 3,0.050 2,0.041 9,0.027 9)。

        同理,其他4位專家所確定的各個指標的權(quán)重分別為:

        w(2)=(0.202 7,0.168 9,0.140 7,0.108 3,0.198 4,0.089 5,0.063 9,0.053 3,0.044 4,0.031 7)。

        w(3)=(0.206 6,0.187 8,0.125 2,0.113 8,0.094 9,0.086 2,0.066 3,0.060 3,0.043 1,0.035 9)。

        w(4)=(0.200 2,0.182 0,0.151 6,0.126 4,0.097 2,0.081 0,0.057 9,0.041 3,0.034 4,0.028 7)。

        w(5)=(0.219 7,0.169 0,0.153 6,0.109 7,0.091 4,0.076 2,0.063 5,0.052 9,0.037 8,0.027 0)。

        計算出JM煤礦安全投入各指標的權(quán)重為:(w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8,w9,w10)=(0.203 8,0.175 9,0.142 8,0.117 5,0.094 9,0.083 4,0.064 3,0.051 7,0.040 3,0.030 3)

        從權(quán)重指標數(shù)據(jù)可以看出:x1項投入應(yīng)該在整個安全投入中占最大比例,其次是x2、x3、x4。

        3.2 JM煤礦安全投入數(shù)據(jù)分析

        JM煤礦2013—2018年按照《安全生產(chǎn)法》要求的10項安全投入明細見表1。根據(jù)煤礦生產(chǎn)投入實際,結(jié)合變量的相互關(guān)系,得到的JM煤礦2013—2018年相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。

        表1 JM煤礦2013-2018年安全投入明細表Table 1 Safety input list of JM coal mine from 2013 to 2018 萬元

        表2 JM煤礦2013—2018年相關(guān)數(shù)據(jù)Table 2 Relevant data of JM coal mine from 2013 to 2018

        JM煤礦安全投入結(jié)構(gòu)問題分析:①重安全硬件投入,輕安全軟件投入,安全隱患排查和治理方面投入不足;②安全投入所占比大不,2017、2018年安全投入尚未到達10%;③安全保障度一般,煤礦事故多有發(fā)生,企業(yè)安全經(jīng)濟效益明顯下降。

        3.3 構(gòu)建JM煤礦安全投入優(yōu)化模型

        4結(jié)語

        用序關(guān)系法,邀請5位專家結(jié)合安全生產(chǎn)法、煤礦生產(chǎn)實際,對煤礦安全投入的10個指標進行重要性排序,反映出安全投入各項的重要程度,為煤礦的安全投入決策提供科學依據(jù)。利用C-D生產(chǎn)函數(shù)構(gòu)建安全事故經(jīng)濟損失模型和煤礦安全投入優(yōu)化模型,以JM煤礦2013—2018年安全投入為算例,使用matlab多次迭代計算,得到在事故最小的損失額每年不高于392.8萬元情況下,安全投入標準為每年13 068.43萬元,安全生產(chǎn)投入5 952.5萬元、安全工程投入423.9萬元、采礦工藝升級改造投入6 431.2萬元、安全管理投入100.6萬元和安全培訓投入120.1萬元時,安全投入結(jié)構(gòu)比較理想和安全管理效果較好。

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