基于模糊层次分析法的露天矿爆破风险评价

2021-11-02解明聪

中国金属通报 2021年11期

解明聪

（四川大学匹兹堡学院,四川成都 610065）

20世纪30年代，风险评价（又称安全评价）出现在美国保险行业，20世纪60年代发展迅速，逐渐在美国的军工行业应用。吴电军等研究出利用层次分析法和MATLAB对影响煤矿安全的评价指标特征根求解的方法[1]。赵国彦等在传统的模糊综合评价法基础上结合了层次分析法，提出新的综合性评价模型[2]。张丽等将层次分析法和模糊数学模应用于企业的应急救援评估[3]。针对黑岱沟露天矿爆破现状，建立爆破风险评价体系，对评价中影响较大的安全风险和不足之处提出改进措施。

1 模糊层次分析法

1.1 划分评价单元

在爆破作业环节中，危害造成的影响不同且复杂，将其划分为不同的评价单元，可以针对不同的单元进行评价，再将各单元评价结果综合成为最终的评价结果[4]。

1.2 层次分析法

层次分析法是美国运筹学家Thomas L. Saaty在20世纪70年代初提出。这是一种融合了定性和定量方法的决策手段，用于解决多层次、多目标、多属性的问题[5]。

1.2.1 建立层次结构模型

将亟待解决的问题中主要影响因素，自上而下进行递阶层次划分，最高层为目标层，中间层为准则层，最底层是方案。

1.2.2 构造判断矩阵

判断矩阵是指同一层的评价指标对上一层的影响程度，将两两评价指标之间进行对照，利用1-9标度法，建立重要程度判断矩阵。

1.2.3 计算权重向量

确定方案层的权重，是将同一层的指标对上一层的影响关联度以权重向量的方式展现，计算判断矩阵的特征向量，常用的方法有三种[6]，算术平均法[7]、几何平均法、MATLAB法。

1.2.4 一致性检验

层次分析法最后一步，是对最大特征值和特征向量进行一致性检验[8]，得到一致性比例CR<0.1，表示通过了一致性检验，可以确定指标权重的合理性。若CR<0.1则说明判断矩阵通过一次性检验，反之则需要修改判断矩阵。

1.3 模糊综合评价法

模糊综合评价法[9]是模糊数学的一种方法，适用于评价的对象没有精准的判断标准，引用模糊数学的定义，将评判标准定量化，确定各影响因素的隶属度，从而划分评价的等级。

1.4 模糊层次分析法

模糊层次分析法将层次分析法得到的权重向量直接引用，融合模糊评价法得到评价模型.通过综合评价模型，可以得到评价分数，根据模型的分级标准确定评价对象的等级，对比实际情况与评价结果是否符合，可以科学的方法验证评价模型建立的可行性，同时提高了评价结果准确性。

2 工程概况

黑岱沟煤矿采区的内岩石主要为砂岩及泥岩，普氏硬度系数f=6～7，属于半坚硬-坚硬岩石，主要设计参数如下：

爆破参数。如表1所示。

表1 爆破设计参数

2.1 构建指标体系

根据黑岱沟煤矿爆破现状，可以将评价一级指标划分为经济效益U1、爆破质量U2、安全管理U3,评价指标体系如图1所示。

图1 评价指标体系

2.1.1 一级权重

首先，5位专家根据1-9标度表，对一级权重指标经济效益（U1）、爆破质量（U2）、安全管理（U3）进行打分，专家1对一级评价指标的判断矩阵A为：

最大特征值λmax=3.0649，CI=0.0324，CR=0.0624<0.1，符合一致性检验。使用平均值法确定这三者的权重向量，得到一级权重向量WU。

2.1.2 二级权重

（1）经济效益下二级评价指标的权重向量WU1。

安全管理是一个系统性的模式，每一个作业都需要加强安全管理，才能使整个系统的安全性提高，经济效益和爆破质量对整个矿山的安全系统来说是一个单独的部分，将安全管理提高到一定的水平，经济和爆破质量的安全也会得到改善。大块率和炸药单耗对经济效益的影响较大，大块率的产生会增加二次破碎的次数，增加了工作量、炸药量，会使爆破成本增加，有效控制大块率，可以减少不必要的经济支出。早爆、拒爆在爆破时会造成严重的危害，早爆、拒爆在专家的判断中占比也是非常大，露天矿山的事故多半是由于早爆或者盲炮造成，及时正确的处理非正常炮孔可以降低事故发生率。