单斗-卡车剥离工艺安全评价体系研究

董汉宁

(中煤科工集团北京华宇工程有限公司， 北京 100120)

目前，单斗-卡车工艺是我国露天煤矿剥离生产采用一种主要生产工艺，结合国家对于企业生产安全进行大力度管控的背景，对该种工艺进行安全评价研究，全面把握生产环节中安全关键点所在，控制相关事故的发生，具有很强的实践意义。

1 安全评价方法选择

总体看来,单斗-卡车剥离工艺是一项复杂但又必须保证安全的工作，工艺中各环节都是用严格的标准来对相关人员的作业行为进行管理、约束，通过标准来协调各环节之间关系，是一个具有多因素、多环节的工艺系统[1]；此外，在单斗-卡车剥离工艺的安全评价方面只有少量经验数据可作分析。这些对象特征正适合模糊综合评价法的应用，模糊综合评价是一种多因素、多层次的评价方法，基础数据采集方便，能够体现出系统安全状态的客观现实，同时模糊综合评价能够兼顾主客观因素，并且科学、直观[2-5]，因此本文拟采用模糊综合评价作为单斗-卡车剥离工艺安全评价的研究方法。

模糊综合评价通过构造等级模糊子集把反映被评事物的模糊指标进行量化，然后利用模糊变换原理对各指标综合，模糊综合评价一般需要解决如下的几个问题[6]。

(1) 事物的影响因素较多时，要对各方面因素进行综合评价[6-8]，使结果更接近实际情况。首先将被评价系统依据需要检测的各个不同方面，划分为若干个相对独立的部分，每一部分即为一个评价因素，由此建立起一个模糊评价因素集合X={x1，x2,…,xn}，xi(i=1，2，3，…，n)为第i个安全影响因素；其次建立出一个评语集合：Y=(y1，y2，…，yk)，其中yj(j=l，2，…，n)为评价结果的第j个等级，具体评语可以是优、良、中、差等或其它表现方式。n个因素确定出n个子系统，依据相应标准、规范确定出各因素评语等级，求出每一项因素的各评语等级在总评价次数中的比例，这样就可得到单因素评价矩阵X，进一步通过求得评价矩阵X和Y的笛卡乘积，就可以得到一个综合评价的模糊集矩阵R：

(1)

(2) 评价因素集合中的各项因素，在综合评价中的份量并不一样，因此为了确定各因素在评价工作中的重要程度，要为其确定表示重要程度的“权重”[6-8]，即可得到表示权重的单行矩阵，即权重系数集:A=(a1，a2，…，an)，其中a1，a2，…，an为因素集中各因素x1，x2,…,xn对应的权重系数。

(3) 一些非常关键的指标是决定安全评价结果的先决条件[6-8]。比如是否有安全事故发生。事故的发生就意味着不安全，一次只要在规定评价时间段内有事故发生，无论其级别大小，都可以认为该时间段事故责任部门安全评价度为0。因此，将这种关键指标作为否决项，如果评价时间段内无事故发生，则规定其值为F=1，不合格则为F=0。

(4) 进行模糊数学综合评判运算，以求得结果。

利用模糊集合的代数乘积运算得模糊综合评判矩阵:

B=F·A·R=F·(a1,a2,...,an)>·

(2)

2 安全因素分析

单斗-卡车剥离工艺主要是通过穿爆作业，采掘作业，运输作业，工务作业，供电作业5个生产环节的相互配合来完成生产任务，因此很多露天煤矿在实际生产中也以生产环节为依据，将下属生产部门分为穿爆队、采掘队、运输队、工务队、供电队。

在进行安全因素分析时，为保证思路清晰、避免重复，以生产部门为具体单元，依据其相应的作业环节，遵循“人-机-环境”的主体路线进行分析。以穿爆单元为例，该单元的安全影响要素分析，主要是在单斗-卡车剥离工艺中穿爆队的作业内容及特点的基础上进行。

(1) 作业前要进行充分准备，观察作业环境，观察孔位是否距离挡墙太近，作业面是否平整；点检设备，看钻机各部分结构有无开焊、断裂、变形、松动及损坏情况，各部件工作状态是否正常；上述安全因素可统一为“钻机作业前安全准备”。

(2) 准备工作结束后可进行正常作业，从钻孔作业开始分析，启动设备时要确认所有仪表能够正常显示，没有出现异味、漏油等异常现象；对孔位时，钻孔方向、角度要符合设计要求，钻孔位置误差不得超过20 cm，车下指挥人员与车上操作人员要做好呼唤应答；穿孔时，千斤顶底盘不能落在凹凸不平处，打孔作业时要对钻机运行情况做好监控,发现异常及时停机，司机钻孔操作要严格遵守规程，钻具提升到距地面50 cm的安全距离后方可走车；钻机跨越电缆时必须使用绝缘用品。这些安全因素统一为“钻机穿孔安全作业情况”。

(3) 钻机长距离走车也是工作中的必要环节，长距离走车时要将钻架平放在钻架座上；地面指挥人员要指挥得当；出现冰雪、泥泞、湿滑等不佳路况时要选择粗糙、平坦的路面；钻机进行爬坡走行时要按规定操作；与发电车配合长距离走车时做好呼唤应答。此类安全因素可归结为“钻机长距离走车安全情况”。

(4) 对穿爆队的布孔、验孔作业进行分析，布孔前应做好工作面平整作业，布孔时如遇裂缝、伞檐应适当加大边眼距；遇到抵抗线较大处，在保证人员和设备安全的情况下适当减小边眼距离；设专人监护，随时观察台阶坡面变化情况，发现异常及时撤出；验孔时尤其验前排孔时，随时观察掌子面变化情况，发现异常及时躲避。这些安全因素可归结为“布孔、验孔安全情况”。

(5) 对穿爆队的爆破材料运输工作进行分析，运输爆破材料前要仔细检查运输车辆确保能够正常作业；保证爆破材料运输车防火罩和防静电带齐全完好；不可超速运行，最高时速不得超过30 km/h，路况不好时更应减速行驶；运输人员不可在运输过程中吸烟、使用明火；运输途中不可在加油站加油；运输工作结束后要彻底清扫车厢。这些安全影响因素可归为：“爆破材料安全运输情况”。

(6) 在穿爆队的工作中，爆破作业是一项重要内容。在装药区域外缘要设置警告标识，以标志警戒区域，避免其他车辆碾压爆破材料或炮孔；检查爆破孔口周围无浮块，避免装药过程中有岩块等异物混入，影响爆破效果，造成危险；注意联线方式正确，按设计要求联线；起爆前要进行细致检查，确定无误；人员和设备在爆破过程中要保持规定的安全距离；爆破结束后需等炮烟消散后方可进入爆区检查，以防出现炮烟中毒、迟炮伤人。此类安全影响因素归结为“爆破作业安全情况”。

(7) 用炮孔填塞机充填炮孔前，应检查设备各部件，在无故障的情况下方可启机运行；作业时不可过快的提起和放下工作装置；尽量避免在斜坡上横向作业，不准在横向坡度超过8%，纵向坡度超过15%的地面上行驶和作业；操作过程中需听从地面人员指挥，按规程操作；作业过程中发现异常情况，应立即停机检查；停机时应选择平坦地面。这些安全因素归为“炮孔填塞机安全充填作业情况”。

(8) 启动破碎锤前，要进行认真点检，确保各部分能够正常作业；破碎岩石时，要将岩石放在平坦处；破碎时要直立推压钎杆，以免发生击空现象；应随时调整液压油缸，使钎杆打击方向和液压破碎锤本体的方向保持一致；破碎锤行驶距离过长时，应使用拖车运输；停机时，应选择平坦地面。此类安全因素归结为“破碎锤安全作业情况”。

在其他单元的安全因素分析过程中也是以具体作业环节为主线进行分析，由于因素较多在此不再详述。

3 安全评价体系建立

3.1 安全评价指标选取

要建立一个完整的安全评价体系，首先就要确定合理的评价层次、选择合理的评价指标，本体系的最终安全评价输出结果是要得到单斗-卡车剥离工艺的安全值，工艺整体的安全状况是由穿爆、采掘、运输、工务、供电几个生产部门决定的，因此本体系的最下层评价指标也就是一级评价指标，如图1所示。

图1 评价对象结构

在一级评价指标选择完毕后，还要对决定各生产部门安全值的评价指标进行选取，结合前文的安全因素分析，以穿爆单元为例，穿爆队的安全评价指标包括10个：工作安排；工作前安全用品检查；钻机作业前安全准备；钻机穿孔安全作业情况；钻机长距离走车安全情况；布孔、验孔安全情况；爆破材料安全运输情况；爆破作业安全情况；炮孔填塞机安全充填作业情况；破碎锤安全作业情况。但如果仅以这些项目作为评价依据，会具有一定的弊端，首先指标的量化会过于主观化，其次，模糊综合评价矩阵较大，不利于计算，因此还要在对这些评价指标项进行进一步处理。在对这些诸多评价指标进行进一步处理时，参照内蒙某露天煤矿《风险管理手册》中的以往数据，利用风险矩阵法，对矿区进行了危险源辨识和风险分级，其中风险值=事故发生的可能性×事故可能造成的损失，穿爆单元各项安全评价指标项的风险值见表1。

在得出各项安全因素风险值后，依据其风险值进行分类，当风险值为1～10时划分为一般风险任务，当风险值为11～20时为中等风险任务，当风险值为20～30时为重大风险任务。由此可确定出本评价体系的二级评价因素集合为：X={重大风险任务x1，中等风险任务x2, 一般风险任务x3}，表1中所列的具体项目为本体系的三级评价指标。

要想对工艺的安全性把握的更为细致入微，就要对确立的三级评价指标再次做出细化。以穿爆单元一般风险任务的二级评价因素为例，其指标层次如表2所示。

表1 安全影响因素风险值

3.2 评语集设定

评语集的设定是为了更好的将安全因素进行量化，根据评价中各要素指标可能出现的等级差异状况，本评价设立的评语集为：Y={优，良，中，差}，其对应数值如表3所示。

设MJ为评分取值，按照区间就近原则设置取分规则为：

0

0.1

0.3

0.5

3.3 确定权重值

3.3.1 一级指标权重值

一级指标为工艺中各生产单元的安全评价值，评价值直接决定了单斗-卡车剥离工艺安全评价的最终结果。在为各生产队进行赋权时，以各队承担任务的总体风险值为依据。依据安全影响因素风险值列表可以计算出，穿爆单元工作任务总体风险值为a1=179，采掘单元工作任务总体风险值为a2=117，运输单元工作任务总体风险值为a3=142，工务单元工作任务总体风险值为a4=181，供电单元工作任务总体风险值为a5=124，在明确各队作业风险值的基础上，采用归一化处理的方法来计算各队的权重值。计算方法如下：

Mi=ai/(a1+a2+...+a5)

(3)

其中,Mi为第i项的权重值；Ai为第i项的风险值。

依据此方法进行计算，可得出：穿爆队权重M1=0.24，采掘队权重M2=0.16, 运输队权重M3=0.19, 工务队权重M4=0.24, 供电队权重M1=0.17。

表2 穿爆队一般风险任务评分

表3 评语集数值

3.3.2 二级指标权重值

本评价的二级指标为重大风险任务，中等风险任务，一般风险任务三项，二级评价指标的数值和权重只决定一级指标的安全度等级，所以二级指标项的权重只需针对一级指标进行设定。已对重大风险任务，中等风险任务，一般风险任务三项二级指标进行了风险度设定，即：风险值为1～10时，为一般风险任务，风险值为11～20时，为中等风险任务；当风险值为20～30时，为重大风险任务。并且，这一划分标准不因一级指标的改变而改变。在确定这三项权重时，选取三项风险任务的区段中间值作为其最具代表性的风险任务，因此可认为一般风险任务的值为5，中等风险任务的值为15，重大风险任务的值为25，然后应用前节所述的归一化方法进行处理即可得出：一般风险任务权重为0.11，中等风险任务权重为0.33，重大风险任务为0.56。

3.3.3三级指标权重值

三级指标的权重同样是针对于二级指标设立，但不同的是三级指标的权重只是针对于同一个一级指标下的不同二级指标进行确定，即穿爆队下的各项三级指标是在穿爆队的重大风险任务，中等风险任务，一般风险任务，三项任务中进行相应设定。具体权重值的确定以其风险值为依据进行归一化计算。以穿爆单元为例，其三级指标的权重如表4所示。

3.3.4 四级指标权重值

四级评价指标为各三级指标的下属分项，四级指标的权重值是针对于其所属的三级指标项设立的，四级指标中无论其中哪一项出现问题，都会对其上属的三级指标产生直接的不安全影响，并且这种影响体现在不安全现象的出现概率上是无差异的。所以四级指标的权重只需在明确其上属指标，及本属类数目的基础上通过均等计算确定即可,即第i个三级指标下共有j个四级指标，那么这些四级指标针对第i个三级指标项的权重均为1/j。以穿爆队的钻机穿孔安全作业为例，如表5所示，穿爆队的钻机穿孔三级指标下共有6项四级指标，因此这些四级指标对于钻机穿孔安全作业情况的影响权重均为1/6。其他四级指标的权重也按此方法进行确定。

表4 穿爆队三级指标权重值

表5 钻机穿孔指标项

3.3.5 安全评价体系层次模型

结合前文对于指标体系的划分，可建立如图2所示的单斗-卡车剥离工艺安全评价体系。在此模型的基础上，结合评语集的设定，以及各层次指标的权重，即可通过实际的生产数据来完成单斗-卡车剥离工艺的安全评价。

图2 评价体系层次模型

4 结 论

本文以实际生产为出发点，以单斗-卡车剥离工艺的各项作业环节为基础，构建了单斗-卡车剥离工艺的安全评价模型，该模型的建立不仅为全面的对该项工艺做出安全评价打下了基础，也为寻找工艺中的薄弱点提供了便利，各露天生产企业亦可在本模型构建思想的基础上，结合自身状况，建立出更为适和自身的指标体系，为确保生产安全、顺利的进行提供保障。

参考文献：

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