基于应急专家知识的煤矿安全生产系统等级模糊综合评价研究

刘晨君，沈孝威

(1. 首都经济贸易大学 管理工程学院，北京 100070；2. 华北科技学院 经济管理学院，北京 东燕郊 065201)

0 引言

原国家煤矿安全监察局规定[1]：对评估结果为C类的煤矿，由地区煤矿安全监察机构或煤矿安全监察办事处责令限期整改；逾期未整改或整改不合格的，依法责令停产整顿。对评估结果为D 类的煤矿，应立即下达停产整顿指令，经整改后评估达到B类以上标准方可恢复生产；拒不整改或在规定期限内整改不合格的矿井，依法予以关闭。笔者认为：煤炭企业安全等级评估是现代煤矿安全生产管理的重要内容之一，应急预案编制等级与安全等级成反比关系，即安全等级越低，安全预案等级越高。依据《安全生产法》、《矿山安全法》、《煤矿安全规程》和《煤矿安全监察条例》等有关法律和规定，基于若干安全应急专家的知识，由若干名专家组成专家组共同确定评价要素和指标，并结合专家知识和经验对煤矿重大危险源进行有效辨识与评估，并对煤矿安全应急等级进行综合评判。这是事故应急预测、风险预防和有效控制的主要手段，它有利于及时发现危险隐患，找出管理不足，采取应急措施，事前预防事故，提高煤矿应急管理水平的重要举措。

1 煤矿安全等级与安全投资之间的关系

1.1 煤矿安全等级与事故概率之间的关系

安全等级高的煤矿各类事故发生的概率很小且事故后果严重程度很低，不仅五害发生概率小且事故后果严重程度低，而且其它如机电运输、矿井提升等的事故发生概率都小且事故后果严重程度都很低。反之，安全等级低的煤矿的各类或某类事故发生概率大且事故后果严重程度高。可分以下四种主要情况：第一种情况是五害中的某一或几个发生的概率大和事故后果很严重，其它事故发生的概率也大且事故后果很严重；第二种情况是五害危险性都很低，发生概率小且事故后果严重度很低，而其它事故发生的概率大且事故后果严重程度高，如机电、矿井提升、电溜事故、皮带事故、电气事故、运输事故等其它事故的事故的概率大且事故后果严重高；第三种五害中的某几害发生的概率大且事故后果很严重，其它事故发生概率小且事故后果严重度很低；第四种五害发生的概率都小且事故后果严重度很低，其它事故发生的概率都小且事故后果严重都很低。用式(1)表示：

P总=P五害+P其它=P瓦+P水+P火+P冒顶+P煤尘+P其它

(1)

用字母及符号表示，可分为以下几种情况(假定各事件发生相互独立)：①P五害大，P其它大，则P总大；②P五害小，P其它大，则P总大；③P五害大，P其它小，则P总大；④P五害小，P其它小，则P总小。其中，“大”表示发生概率很高，“小”表示发生概率很低。因此，只有第四种情况才能确保煤矿的安全等级高。

对煤矿安全等级进行科学评估，根据评估结果，有利于发现煤矿的重大危险源及一般危险源，为煤矿科学制定应急预案，加强安全整改，完善安全投资决策等提升应急管理水平提供理论依据。

1.2 安全投资与提高煤矿安全等级的关系

煤矿的安全投资有利于企业安全等级的提高，实现事故损失发生概率变小且事故损失程度变低；不进行安全投资或减少安全投资会造成企业安全等级降低，进而导致事故损失发生概率增大且事故损失程度高。一般情况，安全投资多，则煤矿安全等级就高；安全投资少，则煤矿安全等级就低。但煤矿安全投入应有针对性，基于应急专家知识对煤矿安全等级评价后，针对查找出的造成安全等级低的危险因素和危险源，并按专家提出的安全整改意见进行安全投入。如果某一个或某几个重大危险因素造成的等级低，可以按重大单个或多个危险因素安全投资效益评价进行安全投资，一个方向的安全投资只能从某一方面或几方面提高煤矿的安全性，一定程度上但不能从整体上完全提高煤矿的安全水平，如防止瓦斯的安全投资能提高降低瓦斯、煤尘爆炸等的危险性但不能提高运输、皮带等的危险性。从式(1)可以看出要降低煤矿各类事故的发生概率，有必要综合评估煤矿各种危险源发生事故的概率和危害程度，研究煤矿安全投资与消除危险因素及提高煤矿安全等级的关系内在的数量关系。在安全投资一定的情况下，若安全投资在各个分项的分配越合理，则煤矿安全等级就高；若安全投资在各个分项的分配不合理，则安全投资在提高煤矿安全水平、安全等级方面的作用就大幅降低，则煤矿安全等级就越低，这就需要根据煤矿安全应急等级来研究决定安全投资的数量决策和方向决策，本文主要是基于应急专家知识对煤矿安全应急等级进行科学评价，发现所有的危险因素和危险源，这是其它研究的基础。

2 煤矿安全生产系统等级综合评价方法——模糊综合评判法

由于事故的发生不外乎是人的不安全行为和物的不安全状态因素交互作用的结果[2，3]，因此，对煤矿的总体安全评价必须分析评判井下生产系统所有环节并考虑生产人员的素质，同时依据国家安全生产监督管理总局2016年发布的《煤矿安全规程》[4]以及《关于开展煤矿安全程度评估工作的指导意见》[1]作为标准。因此，进行矿井生产系统安全等级评价和煤矿安全生产人员素质安全等级评价两部分。本文主要是针对前一部分进行评价分析。

在评价矿井生产系统安全等级时，专家组把影响矿井生产系统安全的主要因素分为十一项：①防瓦斯、②顶板、③防火灾、④防治水、⑤防煤尘、⑥机电、⑦运输、⑧爆破、⑨通风、⑩安全综合管理与保障、矿井自然条件。专家组提出对第项(矿井自然条件包括：瓦斯、冒顶、煤尘、火灾、水灾等，煤矿典型灾害情况，如矿井绝对瓦斯涌出量、矿井相对瓦斯涌出量、矿井可采煤层顶板类型、煤层倾角、矿井煤尘自然发火情况、煤尘爆炸指数、是否有三软煤层、矿井水文地质类型、矿井是否有冲击地压等)的评价可与前十项合并进行。因此，本文根据专家组意见只对前十类因素进行研究。

安全程度本身是一个“模糊”的概念，导致应急面对这是一个不确定性的风险事件。为此，可以通过建立模糊数学模型，利用经验丰富的安全应急专家知识，评估企业安全状况，在此基础上，进一步预估企业发生事故的可能性及其经济损失，提前做好应急预案。本文根据模糊综合评判理论，给出了一种新的煤矿安全等级应急预案评判方法。它将传统凭经验进行安全应急管理转变为预先辨识生产系统的危险性，从而实现事先预测、预防预案为主的目的。根据这种方法，能够综合考虑到影响煤企安全的各种因素，将评价因素各项指标进行量化处理，从而做出科学合理的安全等级评价，同时查找出危险源，为应急预案做好事前评估准备工作。

2.1 确定评价因素集

对于煤企每个作业环节和场地，影响安全状况的因素很多，对于不同的煤炭企业，每个因素的子因素的内容可以由安全应急专家根据实际情况评估确定。如煤矿总体生产系统安全评价，可将其归纳为十个方面：防瓦斯、顶板、防火灾、防治水、防煤尘、机电、运输、爆破、通风、安全应急综合管理与保障。而每个因素是由若干个更具体的因素决定的，故又可以分成多个子因素。如安全应急综合管理与保障可以包括安全机构和管理规章制度、安全培训教育、特种作业人员资质和管理人员资质(包括矿长资质)、安全规划(图纸)和事故管理(包括矿井检修、煤矿救护)、安全措施经费提取和应用等。由此，安全状况因素集为：

U={u1，u2，…，u10}

(2)

式中，u1：防瓦斯；u2：顶板；u3：防火灾；u4：防治水；u5：防煤尘；u6：机电；u7：运输；u8：爆破；u9：通风；u10：安全管理与保障[5]。

对煤矿而言，有些指标是必须要具备的，如果不达标这些指标，矿井评估为不合格，这些指标作为矿井安全等级评价的前提条件或修正条件。值得说明的是：具体煤矿可根据自己的实际情况，调整自己煤矿的安全评价因素，如随着煤矿开采深度的延伸，我国许多煤矿出现地热问题。此外，各煤矿可根据自己实际情况进行局部评价：如斜井绞车提升安全评价，可选择绞车司机、钢丝绳、摘挂钩工、制动装置、车辆连接装置、防跑车装置、轨道及其它因素等[6]。

2.2 确定各基本因素的权重

2.3 建立安全状况评价集

根据事故隐患的危险程度，可将其安全状况分成安全级v1、一般危险级v2、显著危险级v3、高度危险级v4和极其危险级v5，则评估子集V为：V={v1，v2，v3，v4，v5}，有时根据研究需要把高度危险级和极其危险级合并为一级。

2.4 模糊综合评判

2.4.1 一级模糊综合评判

(3)

=(bi1,bi2,bi3,bi4,bi5)

(4)

2.4.2 二级模糊综合评判

(5)

式中，rik=bik。

(6)

2.5 评判指标处理

3 煤矿生产系统安全等级评估

3.1 建立煤炭企业安全等级系统的层次结构和确定指标权重

3.1.1 建立因素集

在对煤炭企业安全等级进行评价时，从煤企整体和全局安全出发，将影响煤企安全等级的因素分为：防瓦斯、顶板、防火灾、防治水、防煤尘、机电、运输、爆破、通风、安全管理等十类，分别用u1(1)、u2(1)、…、u10(1)表示。这十种因素组成了煤矿安全等级的评价因素集U，因素组m=10。即

U={u1(1)，u2(1)，…，u10(1)}

(7)

其中，u1={u11(2)，u12(2)，u13(2)，u14(2)，u15(2)}；

u2={u21(2)，u22(2)，u23(2)，u24(2)，u25(2)}；

……；

u10={u101(2)，u102(2)，u103(2)，u104(2)，u105(2)}

式中，u101(2)安全机构和管理规章制度；u102(2)安全培训教育； u103(2)特种作业人员资质和管理人员资质(包括矿长资质)；u104(2)安全规划(图纸)和事故应急管理(包括矿井检修、煤矿救护)；u105(2)安全措施经费的提取和应用；其它指标含义见表1。各组的因素数:n1=5,n2=5,n3=4,n4=4,n5=5,n6=5,n7=5,n8=4,n8=4,n9=5,n10=5。

3.1.2 建立权重集

可根据各子因素uij(2)对主因素ui(1)的隶属程度来确定每个子因素的权数aij(i=1，2，…，m；j=1，2，…，n)。然后根据每个主因素ui(1)(i=1，2，…，m)对煤企全矿井生产系统整体安全影响的重要程度，赋予每个主因素以适当的权数ai(i=1，2，…，m)，于是得因素类权重集为A=(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,a10)=(0.12,0.12,0.06,0.07,0.08,0.1,0.09,0.03,0.2,0.13)。

3.1.3 建立备择集

可将煤矿安全等级综合评价指标分为4等：V={优(A类)，良(B类)，中(C类)，差(D类)}，量化为{0.95，0.85，0.75，0.55}。表1为基于安全应急专家知识的煤矿安全等级模糊综合评价体系。

3.2 模糊综合评价

多层次系统的模糊综合评价是从最低层开始，逐层向上作出多层次综合评价，直至最高层次得到原问题的综合评价结果。运用公式(5)和(6)。

3.2.1 综合评判基本模型

对于煤企来讲，虽然各因素对煤矿安全的影响重要程度存在一定的差异，其权重值大小不同，但他们对安全评价与优化都是缺一不可的。这就要求在模糊矩阵复合运算中，必须对所有因素依权重大小均衡兼顾，全盘考虑其对煤矿安全的影响程度，因此在对煤炭企业安全度的评价时宜采用“加权平均法”。

第一级综合评价模型:运用公式(4)；第二级综合评价模型：运用公式(5)；其中

(8)

(9)

(10)

表1 某矿生产系统安全等级模糊综合评价体系(2019年)

3.2.2 一级模糊综合评价

(11)

v1=0.8155×0.95+0.1305×0.85+0.04×0.75+

0.014×0.55=0.9234

(12)

即可认为该煤矿防瓦斯(C1)的安全度评价为‘优-’。同理可求出影响煤企安全的其它因素的Bi与vi，以及可计算出其它vij的值及其评价。(见表2)

表2 某矿生产系统安全等级度模糊综合评价(2019年)

3.2.3 二级模糊综合评价

(13)

以各评价等级vi的隶属度bi为权重系数，取各vi的加权平均值作为评价结果，即取

(14)

4 结论

(1) 从总体综合评价结果看，此煤矿安全等级的安全度评价为‘良好’：58.62%(调整值为58.59%)的评价人员评为优，25.76%(调整值25.51%)评为‘良’，合计84.38%(调整值84.1%)的人员评为‘良好以上’，12.20%(调整值12.20%)评为‘中’，3.46%(调整值3.46%)评为‘差’。

(2) 煤矿顶板自然条件(C21)：v21=0.722评价为‘中-’；倾斜井巷及平巷运输(C71)：v71=0.840评价为‘良’；机车运输(C72)：v72=0.830评价为‘良’；通风设施(C93)：v93=0.830评价为‘良’；特种作业人员、管理人员资质(C103)：v103=0.830评价为‘良’，这六项分值比较低。因此，该煤矿顶板自然条件较差，需要对倾斜井巷及平巷运输、机车运输、通风设施、特种作业人员、管理人员资质等五部分作为应急预案的重点对象，应加大安全投入、提高整改力度和加强应急预案的管理与编制，以进一步提高矿井生产系统的安全等级、安全水平和应急管理水平。

(3) 基于安全应急专家知识的煤企生产体系安全应急等级的综合评判方法，充分应用应急管理专家知识，由专家组根据煤矿安全应急管理和生产系统实际情况，选定影响煤炭企业安全应急等级的主要因素，并对其科学赋权，并由应急专家对某煤矿的安全性进行实地调研，根据其经验知识科学对安全检测点评估赋值，再运用模糊综合评判方法对煤矿的生产系统安全应急等级进行综合评价，评价结果有利于评价识别煤矿危险源和评估其危险程度，进而为煤矿制定应急预案，加强安全整改和完善安全投资决策等提升应急管理水平提供理论依据。