基于AHP的阿拉善地区煤矿安全生产能力评价

2016-12-02康恩胜谢银峰庞文娟

现代矿业 2016年10期

关键词：煤矿安全排序一致性

康恩胜谢银峰庞文娟

(1.内蒙古科技大学矿业与煤炭学院；2.内蒙古包钢集团公司焦化厂)

基于AHP的阿拉善地区煤矿安全生产能力评价

康恩胜1谢银峰1庞文娟2

(1.内蒙古科技大学矿业与煤炭学院；2.内蒙古包钢集团公司焦化厂)

为定量评价阿拉善地区煤矿地下开采安全生产状况，建立煤矿安全生产评价指标体系,使用层次分析法(AHP)将影响煤矿安全生产的6个因素作为评价模型的一级指标，列出影响该指标的24个二级指标，根据当地矿山调查所得数据建立比较判断矩阵，采用专家调查法确定各因素权重。结果表明，影响阿拉善地区煤矿安全生产的主要因素是人的因素(0.412 5)，其次是管理因素(0.254 3)，而掘进安全因素和火灾爆炸因素所占权重相对较低。结果对于该地区煤矿安全生产管理具有指导意义。

安全生产能力层次分析法权重

阿拉善地区煤炭资源丰富，已探明煤炭储量达13.9亿t，其中无烟煤探明储量为4亿t[1]。为有效提高煤矿开采的安全系数，企业需要对煤矿安全生产能力进行评价，找出煤矿安全影响因素，根据各因素的重要度选择合理的方法，科学降低煤矿事故率。采用层次分析法对阿拉善地区矿山的安全生产能力做出定量评价，依据专家调查法，汇总50位阿拉善地区矿山管理人员的意见，将调查数据构成比较矩阵以确定权重[2-4]，为该地区煤矿安全生产提供保障。

1 AHP基本原理和步骤

层次分析法(Analytic Hierarchy Process)是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。该方法将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序和总排序，以作多目标、多方案优化决策。

运用层次分析法建立模型，大体上可按4个步骤：①建立递阶层次结构模型;②构造各层次中的所有判断矩阵;③层次单排序及一致性检验;④层次总排序及一致性检验。

2 阿拉善地区煤矿开采安全生产能力评价

2.1 评价指标层次结构模型建立

阿拉善地区煤矿主要为井工开采，经常受到瓦斯、水害、顶板、火灾以及管理等方面的影响。将这些因素划分为6个方面作为一级指标[5](准则层)，分别为人的因素、管理因素、水灾因素、火灾爆炸因素、机电运输因素、掘进安全因素[6-8]。每个一级指标分别详细划分为若干个因素作为二级指标(方案层)。层次结构模型见图1。

2.2 判断矩阵构造

设第一层为A层，第二层为B层，第三层为C层，对于同一层次B的n个指标可两两比较得到A的判断矩阵，其元素为aij=bi/bj，同样得到第二层的判断矩阵B1～B6。aij取值由德尔菲法采用1～9标度法确定。各级标度含义见表1[9]。

表1 1～9标度的意义

根据调查所得的数据列出目标层A-B的判断矩阵为

图1 煤矿井工安全生产能力层次结构模型

2.3 相对权重向量确定及一致性检验

采用和积法计算权重向量[10]。将矩阵A=(aij)n×m的每一列向量归一化得:

(1)

(2)

(3)

则有特征向量

计算特征向量W对应最大特征根λmax的近似根：

(4)

计算得出λmax=6.296 6。

对判断矩阵一致性检验：

(5)

CR=CI/RI ，

(6)

式中，CI为一致性指标；CR为一致性比率；n为阶数；λmax为最大特征根；RI为随机一致性指标，取值见表2。

表2 一致性指标RI取值

计算得出CR=0.0478<0.1，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，则λmax对应的特征值向量可以作为指标排序的权重向量。

相应的一级指标所对应的判断矩阵按以上步骤求得，结果见表3。

表3 一级指标的一致性检验结果

2.4 层次总排序及一致性检验

为了更深入全面地分析影响矿山安全生产能力的主要因素，通过2次求得的权重计算出二级指标在一级指标中所占的权重，结果见表4。

对总排序结果进行一致性检验，计算综合检验指标CR=0.0791<0.1,通过一致性检验，该权重合理。

3 结果分析

从评价结果可以看出，人的因素(0.412 5)和管理因素(0.254 3)在阿拉善地区煤矿安全生产中占有非常重要的地位，可见强化人的安全教育和技能培训，加强管理和实时监督应该放在首位。通过二级指标总排序，可得影响阿拉善地区生产的10个主要因素包括：按章作业率、安全教育培训、安全规章制度、通风系统、安全技能水平、工程现场管理、水文地质条件、文化程度、顶板与岩体、瓦斯含量。