炮采工作面的系统动态评价

高 敏，文 宇

(贵州省煤矿设计研究院，贵州 贵阳 550025)

0 引言

煤矿井下开采是一个在时间、空间上不断变化的过程。炮采工作面不仅涉及爆炸危险物质，而且要面临井下复杂多变的环境，是一个工序复杂、多变，且影响因素众多的复杂巨型系统。以往的煤矿安全评价指标体系，大多为综合评价，对炮采工作面的评价模型比较简单，且未针对炮采工作面的工序进行，评价的因素不全面。文中基于事故致因理论及PDCA循环理论，构建炮采工作面的评价模型，以期形成对炮采工作面评价的全面认识。

1 事故致因理论和PDCA循环理论

1.1 事故致因理论

事故致因理论是在生产系统中研究事故发生及发展规律的学问。事故是发生在运行的生产系统中，它必然与系统的构成因素密切相关，为了防止事故的发生，就必须分析生产系统中构成事故的各种因素及其相互关系，揭露事故发生的普遍规律[1]。生产系统是由人、机、料3部分组成，并通过一定的方法或手段，在特定的环境中完成指定的任务。通常将机械设备及原材料归入物的范畴[2]，因此，生产系统的构成可分为人、物、法、管理、环境5要素，这也是事故的致因因素。

1.2 PDCA循环理论

PDCA循环理论又称戴明循环理论，最早使用于全面质量管理，现在被广泛应用于安全评价、安全管理的方方面面。其思想为任何工作都可以划分为4个阶段：P是计划阶段，D是实施阶段，C是检查阶段，A是反馈处理阶段[3]。通过利用PDCA循环理论过程分析诊断炮采工作面不同运行环节的安全影响因素，能全过程、系统、动态地分析炮采工作面的影响因素。

2 炮采工作面系统及动态评价模型

炮采工作面的安全受到多种因素制约，如人、物、法、管理、环境等因素的影响，各影响因素在不同工序阶段的设计、施工、运行及异常情况的处理存在制约和影响，运用层次分析法和模糊综合评价法对影响煤矿生产的重大危险有害因素进行分层，在每层中再继续进行分层考虑，使各种因素能更加系统化、层次化、全面化。从而能全面、系统地分析问题、解决问题。

2.1 模糊综合评价方法

建立评价因素集：因素集是指以所评价的系统中影响评价的各种因素为元素所组成的集合，通常用U表示，即，U={u1,u2,u3,…,um}各元素ui(i=1,2,3,…,m)即代表各影响因素[4]。然后将各指标体系按其属性分为不同层次，本次安全评价的层次分为三层，第一层为目标层即炮采工作面的安全程度。第二层为准则层即炮采工作面人、物、法、环境、管理5个因素。第三层为影响层各个因素在计划、实施、检查、纠正等不同阶段的影响。

建立权重集：因素集U中各因素对安全系统的影响程度是不一样的，存在着模糊择优问题。

A=(a1,a2,…,am)

其中：ai(0≤ai≤1)为ui对A的隶属度，是单因素ui在受评价中影响程度的一种度量。

确定评价集：确定评价集V={v1,v2,v3,…,vn}，n为评语数。为了直观反映系统的安全状态，采用分值法。假设各评语集对应分值为，很好100≥C≥80分，比较好80>C≥60分，一般为60>C≥40分，差为C<40分。

模糊综合评价：当权重度A和模糊关系矩阵R为已知时，作模糊变换来进行综合评价。

B=A·R=(b1,b2,…,bn)

或 (b1,b2,…,bn)=(a1,a2,…,am)·

B称为评判集V上的等级模糊子集，bj(j=1,2,…,n)为等级vj对综合评价所得等级模糊子集B的隶属度。

2.2 炮采工作面评价指标体系

爆破采煤工作面的主要工艺分为炮眼设计、炮眼施工、放炮、爆破处理[5]。上一个工序的质量和水平决定了下一个工序实施和安全。影响事故的主要因素为人、物、法、环境、管理等5个方面。在5要素分析的基础上结合PDCA循环理论分别对人、物、法、环境、管理在计划、实施、检查、改进处理阶段进行分析。

人的因素根据炮采工艺及PDCA循环理论的不同阶段分为设计人员、施工人员、特种作业人员、监督检查人员、安全管理人员。

物的因素根据炮采工艺及PDCA循环理论的不同阶段分爆破器材的贮存、爆破器材的运输、爆破器材的使用、爆破器材的退还。

法的因素根据炮采工艺及PDCA循环理论的不同阶段分为炮眼设计、炮眼施工、炮眼装药量、炮眼封孔、炮眼质量检查、瞎炮、拒爆的处理。

环境的因素根据炮采工艺及PDCA循环理论的不同阶段分为炮眼设计时环境分析、环境监测、环境检查、危险环境的反馈及处理。

管理的因素根据炮采工艺及PDCA循环理论的不同阶段分为管理制度的制定、管理制度的执行、管理制度检查、管理疏忽的处理与改进。炮采工作面的评价指标体系见表1。

2.3 炮采工作面系统及动态评价实际应用

以盘县柏果镇老沙田煤矿为例，组成评价小组，搜集相关技术资料，在对炮采工作面的技术资料进行搜集分析后，对老沙田煤矿炮采工作面系统及动态进行评价。

各层次指标权重计算：根据评价因素，分别列出各评价因素的评价因素集，采用专家评定的方法对各评价因素集进行两两评判，构造判断矩阵，采用方根法计算矩阵的特征向量，判断矩阵通过一致性检验后，所得的矩阵的特征向量进行归一化处理后为各层指标权重值。

表1 炮采工作面的系统、动态评价指标体系

A=[0.221 0.191 0.179 0.137 0.272]

A1=[0.046 0 0.038 2 0.053 0 0.074 2]

A2=[0.015 3 0.034 4 0.074 5 0.066 9]

A3=[0.028 6 0.023 3 0.055 5 0.071 6]

A4=[0.016 4 0.031 5 0.037 0 0.052 1]

A5=[0.073 4 0.095 2 0.062 6 0.040 8]

建立评价集：建立评价集{很好、较好、一般、差}，评价集分值采用很好100≥C≥80分，比较好80>C≥60分，合格60>C≥40分，不合格为C<40分。对应的C向量为[100 80 60 40]。

模糊综合评价：采用专家打分法对各评价指标的隶属度为Ri

一级综合评价：B1=A1×R1=[0.001 9 0.065 8 0.011 2 0.031 6]

归一化处理得：B1=[0.009 0.311 0.530 0.150]

同理可得

B2=[0.065 0.322 0.520 0.093]

B3=[0.045 0.250 0.485 0.220]

B4=[0.057 0.210 0.250 0.483]

B5=[0.023 0.231 0.308 0.438]

二级综合评价：B=A×[B1B2B3B4B5]T=[0.037 0.026 7 0.422 0.276]

最终评价结果V=B·C=61.3，采煤工作面的安全等级为合格。

3 结论

(1)采用事故致因理论建立炮采工作面的评价二级指标，从系统的角度全面分析了炮采工作面的安全影响因素，反映了炮采工作面横向影响因素。在二级指标的基础上，采用PDCA循环理论分析炮采工艺在计划、实施、检查、改进和纠正等不同的工序阶段的影响因素，反映了炮采工作面动态的变化过程，即纵向的影响因素。

(2)完善了炮采工作面安全评价指标体系，使安全评价指标体系与炮采工艺有机结合，系统、全面地反应了炮采工作面不同阶段的安全状况，使煤矿更能清楚地认识到工作程序的薄弱环节，有利于煤矿安全工作的改进。