基于物元模型的煤矿“一通三防”安全质量标准化现状评价

白雯 谢雄刚 代伟 许石青 郭鹏飞

摘 要：基于煤矿安全质量标准化内容，针对贵州煤矿“一通三防”的现状特点，提出了6个一级指标15个二级指标的煤矿“一通三防”现状评价指标体系；在传统的物元分析模型基础上，构建煤矿“一通三防”现状安全评价多级物元模型，并以贵州省某煤矿为实例进行现状评价。实例结果表明：贵州省某煤矿“一通三防”现状等级最大综合关联度为K2（N）=0.03，等级特征值j*=1.68，等级为Ⅱ级，即基本安全；从各级指标关联度及特征值得出，煤矿需要在粉尘防治、瓦斯防治以及矿井通风三方面加强管理，对比同时期该矿安全质量标准化检查结果，该评价结果客观，具体反映了煤矿“一通三防”的实际安全现状。

关键词：“一通三防”；多级物元模型；熵权法；安全质量标准化；现状评价

中图分类号：TD7；X913.4

文献标识码： A

我国煤矿主要采用地下开采，生产条件复杂恶劣且存在较多的事故隐患[1]。在常见的矿井灾害中，造成严重危害的往往是瓦斯爆炸、粉尘爆炸和火灾[2]，而通风则是防止这三种灾害发生的基础，即“一通三防”是煤矿安全生产的保障，对其进行现状评价有着重要意义。

目前煤矿常用安全检查表的形式来确定煤矿安全等级，该方法简单易行，但根据煤矿安全质量标准化考评标准可知，其评价工作是逐项排查隐患决策过程，各项评判结果具有独立性，不能综合反映煤矿真实的安全现状，考虑到煤矿“一通三防”复杂的评价体系及各评价指标间的内在联系，本文将采用熵权法与物元法结合，依照煤矿安全质量标准化标准，对煤矿“一通三防”的安全现状进行评价，相比常用的层次分析法、模糊综合评价法和BP神经网络分析法，该方法更客观，构造隶属函数简单，也不需进行样本学习。

1 “一通三防”现状评价指标体系

1.1 评价指标体系的建立

本文以贵州煤矿为例，以《煤矿安全质量标准化基本要求及评分办法（试行）》[3]为基础，从煤矿“一通三防”的实际安全现状特点和条件出发，分析影响煤矿“一通三防”现状安全的主要因素[4， 5]，构建了煤矿“一通三防”安全质量标准化现状评价体系，如图1所示。该评价指标体系采用递阶的多层次结构，包括6个一级指标和15个二级指标，为构建多级物元模型奠定基础。

1.2 评价指标分级标准

根据确定的评价指标体系和参考《煤矿安全质量标准化考核评级办法（试行）》[6]，将煤矿“一通三防”的现状安全分为4个等级，即Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级，其评价标准如表1。

2 多级物元评价模型

2.1 多级物元评价模型的基本原理

物元分析[7]是我国学者蔡文于1983年提出的一种新兴学科，主要研究解决不相容问题的规律和方法。用物元R = （事物，特征，量值）= （N，C，V）确切地反映事物与数量之间的关系，明确地表示出客观事物的变化过程。

本文构建的多级物元评价模型是在传统物元评价模型的基础上，先完成指标体系中底层单要素的评价，再用相似的步骤依次从评价体系底层向顶层逐层递归。针对贵州省某煤矿“一通三防”的现狀评价，则先对6个一级指标分别进行单要素评价，再将6个一级评价指标组成评价指标集，进行综合评价，最终得到煤矿“一通三防”的安全现状与各安全等级的关联度，根据关联度最大原则，判断煤矿“一通三防”的现状安全等级。

2.2 多级物元评价模型的建立[8， 9]

3 实例应用

本文以贵州省盘县某煤矿为例进行“一通三防”的现状评价分析，该矿地质构造简单，可采及局部可采煤层有11层，煤层平均倾角为20°，总厚度25.5 m，采用平硐+斜井开拓，抽出式通风，属煤与瓦斯突出矿井，煤层不自燃（除6#煤层有自燃倾向性），均有爆炸危险性。根据该矿的生产情况以及2016年四个季度的煤矿“一通三防”安全质量标准化检查结果，收集整理得到各指标的实际数据，并通过上述式（1）～（4）的计算得出各因素指标的权重值，分别如表2，由于篇幅有限，以该矿第四季度的实际数据进行现状评价。

3.1 一级指标综合评价

运用以上理论和方法对煤矿“一通三防”进行一级指标综合评价，由于评价步骤类似，主要以一级指标矿井通风C1为例进行演算。

1）确定一级指标的经典域、节域和待评物元

根据表2，取指标C1下的二级指标在Ⅰ～Ⅳ安全等级下对应的取值范围建立经典域；取各二级指标对应的整体取值范围建立节域；取煤矿各指标对应的实际得分建立待评价物元。

2）计算各二级指标关联度及一级指标综合关联度

在构建的经典域、节域、待评物元的基础上，根据式（8）和（9）分别计算出指标C1下的各二级指标关于安全等级的关联度，再将熵权法所求的个指标对应的权重值带入公式（10）得出C1的综合关联度，计算结果如表3。

3）确定一级指标安全等级及特征值

根据最大关联度原则，由以上计算结果可得一级指标矿井通风C1的最大综合关联度K2（N）=0.20，安全等级为Ⅱ级，同时按照公式（12）和（13）计算出特征值j*=1.79。

3.2 整体综合评价

重复一级指标评价步骤，计算剩余的5个一级指标关联度，并将6个一级指标评价结果组成评价指标集，用式（11）～（13）进行二级综合评价，同理最大关联原则，得到该煤矿“一通三防”的现状与各安全等级的关联度及特征值，计算结果如表4。

3.3 评价结果分析

（1）由表4评价结果可知，该煤矿2016第四季度“一通三防”现状安全等级最大关联度K2（N）=0.03，安全级别为Ⅱ级，处于基本安全状态，等级特征值j*为1.68，即准确的安全等级为1.68级，介于Ⅰ级和Ⅱ级之间，更偏向于Ⅱ级，这与同时期该矿安全质量标准化检查结果Ⅱ级一致，评价结果符合该矿实际情况且更具体，表明该煤矿“一通三防”现状可接受，但也存在部分安全隐患，需要采取一定的措施，使得煤矿生产现状达到最优安全状态，提高生产的安全性。

（2）由表4中等级特征值可知，各指标对煤矿“一通三防”现状评价的影响程度排序为：防治粉尘>矿井通风>防瓦斯>防灭火>井下爆破>安全监控。其中，矿井通风、防瓦斯、防治粉尘安全等级特征值分别为1.79、1.76和1.80，均高于综合评价特征值1.68，说明这三个因素是降低该煤矿“一通三防”现状安全的主要原因，应对这些因素加以重视，尤其特征值最高的因素，更应加强管理与防治。

4 結论

（1）依照煤矿安全质量标准化标准，结合贵州省煤矿“一通三防”现状特点与条件，建立了多级指标的煤矿“一通三防”现状评价指标体系，并基于物元分析理论建立多级物元评价模型，为煤矿“一通三防”生产现状评价提供了一种新的方法。

（2）将多级物元评价模型应用于贵州省某煤矿“一通三防”现状安全等级进行评价，其评价结果为基本安全，符合该矿的实际安全生产现状。

（3）通过实例分析，建立多级物元评价模型不仅可以确定煤矿“一通三防”现状的安全状况，还可以确定各级各评价指标的安全状况，进而有针对性地提出改善措施及加强管理。

参考文献：

[1]王永甲. 煤矿一通三防体系的常见问题及处理方法研究[J]. 能源与节能， 2017（04）： 11-12.

[2]孙佳， 孙殿阁， 李莉莉， 等. 煤矿“一通三防”安全状况的模糊综合评价[J]. 矿业安全与环保， 2005，32（06）： 74-75.

[3]国家煤矿安全监察局，中国煤炭工业协会. 煤矿安全质量标准化基本要求及评分办法（试行）[M]. 北京：煤炭工业出版社，2013.

[4]李波波， 袁梅. AHP在贵州煤矿安全质量标准化标准现状评价中的应用[J]. 矿业安全与环保， 2012，38（01）：87-90.

[5]张永福. 神东公司“一通三防”重大灾害防治技术与经验[J]. 煤矿安全， 2017，48（z1）： 113-116， 121.

[6]国家煤矿安全监察局，中国煤炭工业协会. 煤矿安全质量标准化考核评级办法（试行）[M]. 北京：煤炭工业出版社，2013.

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[8]谭妍， 李树清， 伍爱友， 等. 城市轨道交通隧道火灾风险的多级可拓综合评价[J]. 工业安全与环保， 2016，42（04）： 1-4.

[9]任海芝， 洪曼绮. 台阶爆破效果的熵权物元可拓法综合评价[J]. 金属矿山， 2016，45（01）： 1-7.

[10]朱必勇. 基于熵权物元可拓模型的采空区危险等级评价[J]. 中国安全生产科学技术， 2014，10（11）： 180-186.

（责任编辑：曾 晶）