趙天亮，李建軍，陳存強(qiáng)，代 宗，尚 康，朱鵬燁，孫林輝

(1.華能慶陽(yáng)煤電有限責(zé)任公司 核桃峪煤礦，甘肅 慶陽(yáng) 745306； 2.西安科技大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安 710054)

我國(guó)是能源生產(chǎn)及消費(fèi)大國(guó)，煤炭一直是絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)資源[1]。掘進(jìn)工作面是煤礦巷道掘進(jìn)的重要場(chǎng)所，掘進(jìn)區(qū)域的安全狀況事關(guān)“采掘平衡，采掘接續(xù)”的實(shí)現(xiàn)[2-3]。近年來(lái)，黨中央、國(guó)務(wù)院提出對(duì)易發(fā)重特大事故的行業(yè)要采取“風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控與隱患排查治理”的雙重預(yù)防工作機(jī)制[4]。煤礦綜合機(jī)械化掘進(jìn)受開(kāi)采環(huán)境、地質(zhì)條件、技術(shù)水平、安全防范能力等的影響，掘進(jìn)巷道中存在著諸多的安全隱患[5]。如何準(zhǔn)確識(shí)別這些危險(xiǎn)因素并進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)成為煤礦企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)最早起源于20世紀(jì)30年代的美國(guó)保險(xiǎn)行業(yè)，伴隨經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展逐步拓展到工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。2001年，NNSA[6]在核電站的安全性評(píng)估中采用了概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法，隨后該方法在能源、航空航天等領(lǐng)域得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用。2005年，Düzgün[7]利用概率評(píng)估法對(duì)煤盆地的冒頂事件進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，開(kāi)創(chuàng)了在礦山安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中使用定量評(píng)估的先河。國(guó)外對(duì)煤礦等能源企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要基于風(fēng)險(xiǎn)概率評(píng)估，利用統(tǒng)計(jì)方法獲取事故概率及危害程度數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)大小。但概率分析過(guò)程復(fù)雜，存在表達(dá)方式的不確定性，易導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。2005年，許江[8]從綜合分析煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的人、機(jī)、環(huán)3個(gè)方面，從危險(xiǎn)因素、指標(biāo)及權(quán)重、綜合評(píng)價(jià)方法等展開(kāi)系統(tǒng)闡釋?zhuān)瑸槊旱V安全管理體系的完善提供依據(jù)。2008年，胡鴻等[9]構(gòu)建了煤礦產(chǎn)煤過(guò)程的動(dòng)態(tài)安全評(píng)價(jià)法，解決了煤礦靜態(tài)安全評(píng)價(jià)與動(dòng)態(tài)生產(chǎn)的矛盾，促進(jìn)煤礦安全評(píng)價(jià)向動(dòng)態(tài)及定量研究方向發(fā)展。2009年，何國(guó)家等[10]從事故因果連鎖理論及事故危害金字塔等理論出發(fā)，對(duì)煤礦事故進(jìn)行分析，提出25個(gè)條目構(gòu)成的監(jiān)控要素體系，千余條安全生產(chǎn)隱患明細(xì)并賦予權(quán)重大小。國(guó)內(nèi)學(xué)者傾向于從人、機(jī)、環(huán)、管等方面來(lái)識(shí)別煤礦工作區(qū)域存在的危險(xiǎn)因素[11]，也對(duì)風(fēng)險(xiǎn)成因、辨識(shí)、評(píng)價(jià)、管控等方面都做了較多有益探索，但在數(shù)據(jù)的分析處理方面比較欠缺，可能導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的失真。

綜上，為合理對(duì)煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，本文以H煤礦東部大巷延伸段工作面為研究對(duì)象。首先，從掘進(jìn)機(jī)械設(shè)備、作業(yè)環(huán)境、作業(yè)流程、人員行為等方面進(jìn)行系統(tǒng)化的調(diào)研分析，結(jié)合該巷道掘進(jìn)作業(yè)的流程、工序、作業(yè)環(huán)境，根據(jù)《企業(yè)職工傷亡事故分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 6441—86)識(shí)別出掘進(jìn)作業(yè)的危險(xiǎn)因素及事故類(lèi)型；其次，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)矩陣對(duì)這些危險(xiǎn)因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，在數(shù)據(jù)處理時(shí)引入“分布密度型”未知有理數(shù)的概念，縮小了數(shù)值的累積性誤差[12]；最后，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果繪制了區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)比較圖和區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)分布圖，并提出風(fēng)險(xiǎn)防控策略。

1 區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系

1.1 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法選取

目前安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法有很多，每種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，針對(duì)不同的評(píng)價(jià)對(duì)象，只有選擇合適的評(píng)價(jià)方法才能取得滿(mǎn)意效果，否則可能導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果失真，不能正確評(píng)價(jià)所選對(duì)象的安全風(fēng)險(xiǎn)狀況。下面對(duì)一些常用安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行對(duì)比分析(表1)。

表1 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)比分析Tab.1 Comparative analysis of safety risk evaluation methods

由于煤礦掘進(jìn)工作面危險(xiǎn)因素眾多，且涵蓋不同的作業(yè)區(qū)域，通過(guò)對(duì)以上風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的對(duì)比分析得出：如果采用概率評(píng)估法對(duì)煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，可能由于工作面環(huán)境的復(fù)雜性和概率分析過(guò)程比較復(fù)雜，導(dǎo)致結(jié)果失真，不能正確進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法主要用于評(píng)價(jià)在具有潛在危險(xiǎn)性環(huán)境中各種作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性；如果采用安全檢查表法，則可能難以得出較為系統(tǒng)的結(jié)果；風(fēng)險(xiǎn)矩陣?yán)碚撌窃诿旱V安全生產(chǎn)管理過(guò)程中識(shí)別礦井風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)事故重要性的一種結(jié)構(gòu)方法[13]，能夠?qū)γ旱V潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性分析和定量分析，利用事故發(fā)生的概率和事故后果的嚴(yán)重性?xún)蓚€(gè)參數(shù)，可以較為直觀地對(duì)煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

1.2 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)步驟

風(fēng)險(xiǎn)矩陣法是Paul等[14]在1998年首次提出的一種將定性與定量分析相結(jié)合且操作簡(jiǎn)單的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。將風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率大小和影響后果按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化評(píng)分[15]。其計(jì)算公式為：

R=L×S

(1)

式中，R為風(fēng)險(xiǎn)程度；L為事故發(fā)生的概率；S為事故后果的嚴(yán)重性。

其風(fēng)險(xiǎn)矩陣具體內(nèi)容包括風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)概率等級(jí)，據(jù)此制成二維矩陣(圖1)[16-18]。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)矩陣Fig.1 Risk matrix

具體步驟如下：①根據(jù)《企業(yè)職工傷亡事故分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》識(shí)別出的危險(xiǎn)因素編寫(xiě)煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域危險(xiǎn)因素庫(kù)；②選取該領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)各項(xiàng)危險(xiǎn)因素發(fā)生的概率與后果進(jìn)行評(píng)價(jià)打分；③計(jì)算各項(xiàng)危險(xiǎn)因素的R值；④根據(jù)最終R值得出各危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并繪制風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖；⑤根據(jù)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)制定相應(yīng)的防控策略。

1.3 基于“分布密度型”未知有理數(shù)的R值計(jì)算

風(fēng)險(xiǎn)R值計(jì)算雖簡(jiǎn)單易行、適用范圍廣，但仍具有一定局限性。即各專(zhuān)家評(píng)價(jià)打分主觀性較強(qiáng)，其間甚至有較大差異，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的識(shí)別評(píng)價(jià)具有不穩(wěn)定性和不一致性[19-21]。

為了降低這種主觀差異性，使評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確，引入未知有理數(shù)的置信度概念。其計(jì)算過(guò)程為：①確定不同專(zhuān)家給出的每項(xiàng)危險(xiǎn)因素的R值的可信度；②確定置信區(qū)間；③取可信度較高置信區(qū)間的平均值為最終R值。

未知有理數(shù)數(shù)值處理中可以最大限度降低累積性差，真實(shí)反映客觀實(shí)際狀況?？尚哦确椒軐⒂?jì)算誤差降到較低水平，較一般的均值法計(jì)算結(jié)果能更好地反映實(shí)際評(píng)價(jià)情況。但可信度方法表示的結(jié)果均需實(shí)數(shù)來(lái)表達(dá)，故仍存在失真的缺點(diǎn)。為了進(jìn)一步完善計(jì)算過(guò)程，引入分布密度型未知有理數(shù)，定義如下：

對(duì)于閉區(qū)間[a，b]，a=x1

(2)

(3)

式中，φ(x)為可信度分布密度函數(shù)；xi為在取值區(qū)間[a，b]中第i個(gè)值；αi為xi的可信度。

2 H煤礦掘進(jìn)作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

依據(jù)《企業(yè)職工傷亡事故分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)H煤礦東部大巷延伸段掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域?qū)嵉卣{(diào)研考察分析，在回風(fēng)巷、煤(巖)層附近及運(yùn)輸巷的主要事故類(lèi)型高達(dá)15種34項(xiàng)。現(xiàn)運(yùn)用上述安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系對(duì) H煤礦東部大巷延伸段幾大區(qū)域中的15種34項(xiàng)危險(xiǎn)因素進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

2.1 區(qū)域危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)舉例

由于主要事故類(lèi)型較多，表格過(guò)長(zhǎng)，在此以回風(fēng)巷為例展開(kāi)具體描述。某位專(zhuān)家對(duì)回風(fēng)巷危險(xiǎn)因素的評(píng)分情況見(jiàn)表2。

表2 回風(fēng)巷危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)Tab.2 Risk assessment of risk factors of return airway

表3是5位該領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)煤礦回風(fēng)巷各危險(xiǎn)因素評(píng)分后計(jì)算所得R值，記作R1、R2、R3、R4、R5。

表3 回風(fēng)巷危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)R值Tab.3 R value of risk assessment for risk factors of return airway

為減少主觀差異性，引入“分布密度型”未知有理數(shù)對(duì)每項(xiàng)危險(xiǎn)因素的R值進(jìn)行優(yōu)化，得到最終評(píng)價(jià)指標(biāo)R值。以危險(xiǎn)因素“空氣中懸浮煤塵過(guò)多，遇點(diǎn)火源導(dǎo)致煤塵爆炸”為例，計(jì)算過(guò)程如下。

引入“分布密度型”未知有理數(shù)記作：{[6，20]，φ(x)}，如式(4)所示：

(4)

取值區(qū)間為[6，20]，φ(x)表示[6，20]上的主觀可信分布密度。{[6，20]，φ(x)}表明：針對(duì)“空氣中懸浮煤塵過(guò)多，遇點(diǎn)火源導(dǎo)致煤塵爆炸”這一危險(xiǎn)因素，5位專(zhuān)家給出的R值中，6、12、20分別出現(xiàn)了1次，18出現(xiàn)了2次。6、12、20的可信度為1/5，18的可信度為2/5?？梢钥闯?，6在區(qū)間[6，20]中偏離程度比較大，而R值在區(qū)間[12，20]的可信度為80%。因此，“空氣中懸浮煤塵過(guò)多，遇點(diǎn)火源導(dǎo)致煤塵爆炸”風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的最終R值取12、18、18、20的平均值，即其R值為17.00。

2.2 H煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

對(duì)H煤礦的回風(fēng)巷、煤(巖)層附近和運(yùn)輸巷這3大掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域中危險(xiǎn)因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。其中3大區(qū)域的危險(xiǎn)因素分別用HF1、HF2、…；MY1、MY2、…；YS1、YS2、…表示。

(1)回風(fēng)巷危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)見(jiàn)表4。

表4 回風(fēng)巷危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)Tab.4 Risk assessment of risk factors in return airway

(2)煤(巖)層附近危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)見(jiàn)表5。

(3)運(yùn)輸巷危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)見(jiàn)表6。

H煤礦東部大巷延伸段掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域危險(xiǎn)因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表7。

表5 煤(巖)層附近危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)Tab.5 Risk assessment of risk factors near coal (rock) layer

3 東部大巷延伸段區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)分布圖

為減少煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域的安全隱患與安全事故的發(fā)生，保證工人安全與正常生產(chǎn)，促進(jìn)礦井安全風(fēng)險(xiǎn)針對(duì)性管控措施的建設(shè)，下面將繪制H煤礦掘進(jìn)工作面區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)圖。

(1)確定煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比原則，即綠色—低風(fēng)險(xiǎn)、藍(lán)色—一般風(fēng)險(xiǎn)、黃色—中等風(fēng)險(xiǎn)、橙色—重大風(fēng)險(xiǎn)、紅色—特別重大風(fēng)險(xiǎn)。

(2)根據(jù)上述安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比原則及表5所列風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果，繪制H煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)比較圖，如圖2所示。

H煤礦東部大巷延伸段掘進(jìn)工作面分為回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷和煤(巖)層附近3部分，采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)和刀盤(pán)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，并包含輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)以及支護(hù)設(shè)備等完成運(yùn)輸作業(yè)、支護(hù)作業(yè)。在煤(巖)層附近存在瓦斯爆炸特別重大風(fēng)險(xiǎn)，需要停止作業(yè)進(jìn)行檢查。在回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷中存在較多煤塵，存在煤塵爆炸重大風(fēng)險(xiǎn)，需立即整改。此外，還存在一些中等風(fēng)險(xiǎn)需整改，以及一般風(fēng)險(xiǎn)需引起注意。

(3)根據(jù)掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)比較圖(圖2)和煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表(表4)繪制掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)分布圖，如圖3所示。

表6 運(yùn)輸巷危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)Tab.6 Risk assessment of dangerous factors in transportation roadway

表7 煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.7 Result of risk grade evaluation of coal mining operation area risk factors

圖2 掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)比較Fig.2 Safety risk comparison of excavation operation area

圖3 掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)分布Fig.3 Risk distribution in excavating areas

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于風(fēng)險(xiǎn)矩陣法構(gòu)建了掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，對(duì)煤(巖)層附近、運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷進(jìn)行危險(xiǎn)因素識(shí)別、評(píng)價(jià)，依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果分別繪制煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)比較圖和區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)分布圖。煤礦企業(yè)應(yīng)結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)制定有效的安全管控措施，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高的危險(xiǎn)因素及可能導(dǎo)致的事故編制應(yīng)急專(zhuān)項(xiàng)預(yù)案，并加強(qiáng)對(duì)掘進(jìn)區(qū)域作業(yè)人員的安全教育。

通過(guò)科學(xué)、易行的方法對(duì)煤礦掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究，可有效減少掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域的安全隱患，為區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控工作提供了借鑒和參考。