田煥志 余照陽

(貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

0 引言

瓦斯防治管理是為避免或減少煤礦瓦斯事故采取的預(yù)防和預(yù)警措施，是煤礦安全生產(chǎn)的基本要求。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)給予高度重視[1-4]。當(dāng)前，貴州多數(shù)中小型煤礦正處于兼并轉(zhuǎn)型階段，某些小型煤礦資金鏈運(yùn)行不良，在瓦斯防治管理方面盲目投入，不僅增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且降低了煤礦的經(jīng)濟(jì)效益[5]。

近年來，貴州中小型煤礦在瓦斯防治管理投入方面存在信息數(shù)據(jù)不全、模糊性較強(qiáng)等問題[6-7]?；诖?，首先，構(gòu)建貴州中小型煤礦瓦斯防治投入評價(jià)指標(biāo)體系，利用層次分析法(AHP)計(jì)算各子系統(tǒng)指標(biāo)權(quán)重；其次，利用綜合評價(jià)法計(jì)算投入梯度指數(shù)，得到瓦斯防治管理投入梯度指標(biāo)值；最后，以煤礦A為例，從時(shí)間維度展示該企業(yè)瓦斯防治管理投入梯度指標(biāo)變化趨勢，為中小型煤礦瓦斯防治管理提供參考。

1 層次分析法概述

層次分析法是一種通過定性和定量相結(jié)合，解決復(fù)雜問題的方法[8]。具體步驟如下。

1.1 建立結(jié)構(gòu)模型

通過分析決策目標(biāo)、對象及影響因素之間的關(guān)聯(lián)性，將目標(biāo)系統(tǒng)劃分為決策層、準(zhǔn)則層和目標(biāo)層，以此建立結(jié)構(gòu)模型。

1.2 計(jì)算各指標(biāo)標(biāo)度

基于結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)各影響指標(biāo)權(quán)重，利用判斷標(biāo)度矩陣計(jì)算各指標(biāo)相對于目標(biāo)層的標(biāo)度。判斷矩陣標(biāo)度見表1。

表1 判斷矩陣標(biāo)度

1.3 層次單排序

為了確定該層次各因素相對于上一層次某因素的重要性排序，本文采用求和法計(jì)算最大特征根和特征向量[9-10]。

1.4 一致性檢驗(yàn)

對于多階判斷矩陣，采用平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。當(dāng)n<3時(shí)，判斷矩陣具有完全一致性。此時(shí)，矩陣符合檢驗(yàn)。當(dāng)n≥3時(shí)，一致性檢驗(yàn)公式如下

平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI值見表2。

表2 隨機(jī)一致性指標(biāo)RI值

2 煤礦瓦斯防治管理投入評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

通過梳理煤礦瓦斯防治管理相關(guān)研究成果，結(jié)合煤礦瓦斯防治管理經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建煤礦瓦斯防治管理投入評價(jià)體系，如圖1所示。

圖1 煤礦瓦斯防治管理投入評價(jià)體系

2.2 構(gòu)造判斷矩陣

2.2.1 計(jì)算各指標(biāo)相對重要程度

通過專家賦值法，利用判斷矩陣標(biāo)度表，得到各指標(biāo)相對目標(biāo)層的重要程度，見表3～表6。

表4 B1-C重要程度

表5 B2-C重要程度

表6 B3-C重要程度

2.2.2 構(gòu)建判斷矩陣

根據(jù)表3中各指標(biāo)對目標(biāo)決策層的影響程度，構(gòu)建判斷矩陣，得到

對其進(jìn)行歸一化處理，得到

通過將各行相加，歸一化處理后得到

WA=(0.34，0.56，0.10)

=3.024 6

2.2.3 計(jì)算方案層判斷矩陣

通過計(jì)算方案層指標(biāo)權(quán)重，得到方案層判斷矩陣，結(jié)果如下

WB1=(0.54,0.30,0.16)，λmax=3.009 2

WB2=(0.42,0.08,0.14,0.06,0.30)，

λmax=5.080 5

WB3=(0.30,0.17,0.53)，λmax=3.009 2

2.2.4 計(jì)算各指標(biāo)向量權(quán)重并排序

根據(jù)上述公式，得到煤礦瓦斯防治管理投入各指標(biāo)權(quán)重及排序，見表7。

表7 煤礦瓦斯防治管理投入各指標(biāo)權(quán)重及排序

由表7可以看出，瓦斯防治專業(yè)技術(shù)人員配備率C4，瓦斯防治檢測檢驗(yàn)費(fèi)用投入率C1，瓦斯防治科研人才配備率C8，工程設(shè)備維護(hù)、更新費(fèi)用投入C2，瓦斯防治人員流動性C6指標(biāo)綜合權(quán)重較大，應(yīng)增加上述5個方面的管理投入，以提升煤礦瓦斯安全管理水平。

2.3 綜合評價(jià)結(jié)果分析

由于時(shí)間維度指標(biāo)無法對各指標(biāo)進(jìn)行綜合比較，本文利用綜合評價(jià)法將多個被評價(jià)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為相對評價(jià)值，對其進(jìn)行綜合評價(jià)，并得到最終評價(jià)結(jié)果[11]。以煤礦A為例，通過對煤礦A瓦斯防治管理原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到該煤礦瓦斯防治管理投入指標(biāo)梯度，見表8。

表8 煤礦A瓦斯防治管理投入指標(biāo)梯度

(續(xù))

由表8可知，煤礦A瓦斯防治管理投入梯度評價(jià)指數(shù)分別為82.05，64.92，62.64，呈下降趨勢。這是由于2017年貴州中小型煤礦進(jìn)行了大范圍的兼并重組，煤礦企業(yè)資金鏈運(yùn)行不良，收益下降，從而減少了在瓦斯安全管理方面的投入。

3 煤礦瓦斯防治管理投入安全等級綜合評價(jià)

為了解決煤礦瓦斯防治管理投入安全等級評價(jià)中存在的信息不全面、小樣本數(shù)據(jù)等問題，通過灰色評價(jià)法對煤礦瓦斯防治管理投入安全等級進(jìn)行綜合評價(jià)。

3.1 灰色評價(jià)法計(jì)算步驟

假設(shè)V為目標(biāo)評價(jià)對象，Pi為一級評價(jià)指標(biāo)，P為一級指標(biāo)集合，得到P=(P1，P2，…，Pn)，二級評價(jià)指標(biāo)集合用qi表示，得到qi=(qi1，qi1，…，qin)(i=1，2，…,n)，則計(jì)算步驟如下[12]：

(1)系統(tǒng)中各評價(jià)指標(biāo)對決策目標(biāo)的影響程度不一，通過層次分析法綜合賦權(quán)確定。

(2)假設(shè)U名專家對各指標(biāo)打分，得分記為hijk(k=1，2，…，U)，得到煤礦瓦斯防治管理投入系統(tǒng)評價(jià)樣本矩陣H。

(3)假設(shè)e為評價(jià)灰類序號，即e=1，2，…，g。用fe(hijk)表示描述灰類白化權(quán)函數(shù)。

(4)假設(shè)Yije為灰色評價(jià)系數(shù)，則評價(jià)指標(biāo)的第e個灰類評價(jià)系數(shù)為

用Yij表示各聚類相加的總灰色評價(jià)值，得到

(5)將灰色評價(jià)系數(shù)Yije除以總灰色評價(jià)值Yij，得到灰色評價(jià)權(quán)向量yije，公式為

對g個灰色評價(jià)權(quán)向量進(jìn)行綜合計(jì)算，得到

(6)通過計(jì)算灰色評價(jià)權(quán)矩陣R，得到綜合評價(jià)B，公式如下

=(b1,b2，…,bm)

通過對各指標(biāo)的灰類等級進(jìn)行賦值，假設(shè)被評價(jià)對象的綜合評價(jià)值S=B×CT。其中，C為各灰類評價(jià)等級值化向量，記為C=(h1，h2，…，hg)。由此，通過綜合評價(jià)值S確定被評價(jià)對象的安全等級[12]。

3.2 案例分析

以煤礦A為例。邀請5名專家對煤礦A瓦斯防治投入系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分，結(jié)果見表9。

表9 煤礦A瓦斯防治管理投入指標(biāo)專家打分結(jié)果

利用AHP法確定各指標(biāo)權(quán)重，即

Wi=(0.183 6，0.102 0，0.054 4，0.235 2，0.044 8，0.078 4，0.033 6，0.168 0，0.030 0，0.017 0，0.053 0)，由此計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，得到

B=(0.21，0.27，0.33，0.19，0.00)

將各評價(jià)灰類按灰水平賦值，并將各評價(jià)灰類等級值向量化，得到C=(9，7，5，3，1)。安全性由1至9逐漸增大，則煤礦A安全等級綜合評價(jià)值為

S=(0.21，0.27，0.33，0.19，0.00)×(9，7，5，3，1)T=6.0。

由此可見，煤礦A安全等級評價(jià)結(jié)果介于5和7之間，說明煤礦A的安全等級為一般安全。

4 結(jié)語

(1)通過層次分析法得到各影響因素的權(quán)重排序可以看出，應(yīng)著重加強(qiáng)瓦斯防治專業(yè)技術(shù)人員配備、瓦斯防治檢測檢驗(yàn)費(fèi)用投入及瓦斯防治科研人才配備。

(2)通過收集和處理樣本數(shù)據(jù)，計(jì)算得到煤礦A瓦斯防治管理投入綜合評價(jià)結(jié)果，梯度指數(shù)分別為82.05，64.92，62.64。這是由于2018—2020年貴州大部分中小型煤礦資金鏈運(yùn)行不良，煤炭行業(yè)產(chǎn)能過剩，煤礦企業(yè)效益下降，從而導(dǎo)致煤礦瓦斯防治管理投入資金減少。

(3)運(yùn)用灰色評價(jià)法，根據(jù)煤礦A實(shí)際數(shù)據(jù)確定白化權(quán)函數(shù)，結(jié)合專家打分結(jié)果計(jì)算灰色評價(jià)權(quán)矩陣。結(jié)果表明，煤礦A安全等級為一般安全。