FAHP法在某尾矿库风险管理中的应用

衡家然　王　洁　宋祖光　王　军

(1.河南省岩石矿物测试中心；2.三门峡市山口水库管理所)



FAHP法在某尾矿库风险管理中的应用

衡家然1王洁2宋祖光1王军1

(1.河南省岩石矿物测试中心；2.三门峡市山口水库管理所)

为对尾矿库安全运行进行有效的风险管理，应用模糊层次分析理论，建立了层次结构模型。以某尾矿库为例，验证了模糊层次分析法(Fuzzy analytic hierarchy process，FAHP)的可行性和有效性，为矿山企业尾矿库风险管理提供参考。

模糊层次分析法尾矿库风险管理

层次分析法(Analytic hierarchy process,AHP)具有逻辑性强、简洁性、系统性和实用性等诸多优点，其解决问题的思路是：首先明确问题，对工程进行初步分析，并将工程涉及的各风险因素按性质进行分层，建立层析分析模型；其次构造对应的判断矩阵；最后求出各风险因素对应的权重并依次进行层次单排序和层次总排序，从而得出不同风险因子对应的权重，为下一步工程风险管理侧重点提供依据[1-5]。AHP法的关键在于合理构造判断矩阵，判断矩阵合理与否将直接影响到作出风险管理决策的正确性。但该方法的不足之处在于：①判断矩阵检验难度较大；②判断矩阵不合理，一致性调整较盲目；③判断矩阵一致性评判标准(CR<0.1)缺乏科学依据；④人类思维与判断矩阵的一致性差异显著[6-9]。本研究将模糊数学理论与层次分析法相结合，采用模糊层次分析法(FAHP)对某尾矿库风险管理进行研究，结合尾矿库的实际情况进行系统层次分析。在对尾矿库工程分析的基础上，将影响尾矿库安全运行的各种风险因素进行罗列并建立层次分析模型，并根据模糊数学思想构造出模糊判断矩阵，并依次求得各种风险因素对应的权重，分别对各风险因素进行单排序和总排序，确定尾矿库各风险因素对尾矿库安全运行的重要程度，为下一步尾矿库风险管理提供理论依据。

1　FAHP法主要分析步骤

FAHP法的关键是构造模糊一致矩阵，根据模糊数学思想，采用模糊集合理论中模糊一致关系构造模糊一致矩阵，根据构建的层次分析模型，将影响该层次因素的下一层各影响因子的相对重要程度进行两两比较，分别得出各风险因素的模糊判断矩阵。

(1)建立层次分析模型。首先对工程进行初步分析，确定各种风险评价指标，并对各风险评价指标包含的风险因素进行罗列分层，第1层为目标层，即尾矿库风险管理体系；第2层为准则层，即影响管理体系的各主要单元，该层受下一层风险因素层的制约并影响目标层；第3层为风险因素层，即尾矿库主要单元包含的各风险因素。

(2)建立各风险因素优先关系矩阵。通过对各层次风险因素间的相对重要性进行两两对比，建立各风险因素的模糊判断矩阵及模糊互补矩阵。

(3)模糊一致矩阵转换。对已建立的模糊互补矩阵进行转换，得到模糊一致矩阵。

(4)层次单排序。根据已构建的模糊一致矩阵，计算各主要单元包含的各种风险因素的优先权重，并依次进行排序。

(5)层次总排序。在各层次单排序的基础上，计算最底层即风险因素层各风险因子相对于目标层尾矿库风险管理体系的相对权重，并依次进行排序。根据准则层尾矿库各主要单元相对于目标层尾矿库风险管理的单排序结果以及最底层风险因素层对准则层的单排序结果，获得层次总排序。

2　实例分析

2.1工程概况

某尾矿库地处秦岭山脉东北缘低中山区，为一近SN向中低山“V”型沟谷地貌，北段转为NE向，沟谷底部标高1 086.0～1 460.0 m，库区三面环山，岸坡稳定，地质状况良好。该初期坝于1995年建成并投入使用，为透水堆石坝，坝底高程1 073 m，坝顶高程1 116.5 m，高43.5 m，顶宽12 m，外坡比1∶2.0，上部为0.5 m厚的干砌块石护坡。左右坝肩设置有坝肩截水沟，截水沟为浆砌石结构，断面尺寸为1.0 m×1.5 m(长×宽)，壁厚0.6 m。该尾矿库堆积坝采用上游法筑坝，现状已形成三十级子坝，正修筑第三十一级子坝，该子坝坝顶高程1 285 m，滩面高程1 284 m。堆积坝坝高168.5 m，平均坡比1∶4.47。在标高1 155.2，1 181.0 m处设置2座大口辐射渗井，分别为1#、2#大口辐射井，大口辐射井采用C20钢筋混凝土结构，井深28 m，壁厚0.3 m，内径2.9 m，外径3.5 m。目前，排洪设施已使用至9#井，0#～8#井已使用完毕并封堵。10#～14#排水井未修建，主隧洞已施工至10#排水井位置，同时10#支隧洞已修建完成。9#排水井进水口高程1 279.7 m，排水井为6柱框架式结构，排水井井架高程1 279.7～1 303 m，内径2.8 m，圈梁厚度0.4 m，立柱断面规格0.4 m×0.5 m(长×宽)。该尾矿库观测设施有2套，一是2006年扩容设计施工的人工观测设施，二是2011年由中国航空集团公司洛阳光电设备研究所智能工程发展中心新建的在线安全监测系统。选厂最终尾矿经由一级渣浆泵送至砂水车间尾矿浆池，再由砂水车间二级往复泵压力扬送至尾矿坝上。尾矿输送管道为6趟φ250 mm耐磨钢管，输送管道从堆积坝中间山坡管排架上进入，该库采用坝前多支管均匀放矿。

2.2模糊层次分析

根据尾矿库的实际情况，首先将尾矿库风险管理作为第1层目标层，然后将尾矿库风险管理涉及的各主要单元作为第2层准则层，将各单元涉及的风险因素作为第3层。第2层包含5个风险因素，即C={B1，B2，B3，B4，B5}；第3层包含16个风险因素，即B1={b11，b12，b13，b14}，B2={b21，b22，b23}，B3={b31，b32}，B4={b41，b42，b43}，B5={b51，b52，b53，b54}(图1)。

图1　尾矿库风险管理层次结构模型

根据专家意见并结合FAHP法基本原理，分别建立了目标层(尾矿库风险管理体系)→准则层(尾矿库各主要风险单元)的模糊互补矩阵和模糊一致矩阵，分别如表1、表2所示。同理，分别建了立准则层(尾矿库各主要风险单元)→风险因素层的模糊互补矩阵和模糊一致矩阵，准则层→风险因素层模糊一致矩阵如表3～表7所示。风险因素层对目标层的权重计算结果如表8所示。

表1　模糊互补矩阵

表2　模糊一致矩阵

表3　模糊一致矩阵B1

表4　模糊一致矩阵B2

表5　模糊一致矩阵B3

表6　模糊一致矩阵B4

表7　模糊一致矩阵B5

由表8可知：①按尾矿库各主要单元所确定的风险量对尾矿库安全管理影响的优先关系排序为防洪排水单元(权重为0.25)、尾矿堆存单元(权重为0.23)、安全管理单元(权重为0.19)、辅助设施单元(权重为0.17)、全监测设施单元(权重为0.16)；②按尾矿库各单元包含的风险因素对目标层尾矿库风险管理影响的优先关系排序为输水构筑物结构可靠度(权重为0.088 7)、进水构筑物结构可靠度(权重为0.086 0)、浸润线观测(权重为0.082 0)、位移观测(权重为0.0767)、尾矿库调洪库容(权重为0.074 8)、尾矿库日常维护(权重为0.068 9)、筑坝材料(权重为0.067 1)、安全管理人员和特种作业人员安全教育培训(权重为0.062 6)、尾矿坝外坡坡比(权重为0.059 7)、尾矿坝排渗设施(权重为0.056 8)、尾矿库安全管理机构设置情况(权重为0.056 3)、尾矿坝护坡(权重为0.049 4)、上坝道路(权重为0.048 2)、库区照明(权重为0.043 9)、库区通讯(权重为0.039 5)=库区警示标志(权重为0.039 5)。尾矿库风险管理体系建立过程中，应采取的措施为：①根据尾矿库各主要单元对尾矿库风险管理目标影响的优先关系，确定风险管理的侧重点，即尾矿库风险管理应优先保证尾矿库防洪排水系统的有效性；②尾矿库应严格按照安全设施设计进行尾矿堆存；③矿山企业应高度重视尾矿库安全对企业生产的重要性，成立专门机构，定期对人员进行培训；④对库区的辅助设施应加强维护，保障上坝道路畅通，库区照明良好；⑤定期对尾矿库进行位移观测和浸润线观测，并对观测结果进行分析论证。

表8　风险因素层对目标层的权重

3　结　语

以某尾矿库为例，将模糊层次分析法(FAHP)应用到矿山企业尾矿库内部风险管理体系建立过程中，构建了层级结构模型，计算了尾矿库安全运行的各类影响因素的权重，并提出了应对措施，为矿山企业进行尾矿库风险管理决策提供准确依据。

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Application of FAHP in the Risk Management of a Tailings

Heng Jiaran1Wang Jie2Song Zuguang1Wang Jun1

(1.Rock Mineral Testing Center of Henan Province;2.Shankou Reservoir Management of Sanmenxia City)

In order to conduct effectively risk management of the tailings safety,based on the theory of fuzzy analytic hierarchy theory,the hierarchy structural model is established.Taking a tailings as the research example,the feasibility and validity of the fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) are proved to provide reference for the risk management of the tailings mine enterprises.

Fuzzy analytic hierarchy process,Tailings,Risk management

2016-04-11)

衡家然(1989—)，男，助理工程师，硕士，450012 河南省郑州市金水路28号。