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基于灰色关联理论的采面作业人员安全风险评估

陈晓永

【摘要】针对煤矿瓦斯爆炸事故进行分析,根据瓦斯爆炸机理,采用模糊综合评价数

学模型,建立系统安全评价指标体系.利用层次分析法(AHP)确定权重,专家打分法确

定单因素的隶属度,通过模糊综合决策确定评价等级,得出评价结论,并提出了相应对

策措施.

【期刊名称】《煤矿现代化》

【年(卷),期】2017(000)002

【总页数】4页(P55-57,60)

【关键词】瓦斯爆炸事故;层次分析法;模糊综合评价

【作者】陈晓永

【作者单位】冀中能源峰峰集团公司通防管理部,河北邯郸056107

【正文语种】中文

【中图分类】TD712

瓦斯爆炸事故是煤矿最为严重的灾害之一[1]，爆炸过程产生高温高压及大量有毒

有害气体，容易引起巷道和设施的破坏，造成大量的人员伤亡。众所周知，矿井系

统错综复杂，造成瓦斯爆炸事故的因素（人、物、地质等）较多，而且具有一定的

模糊性。模糊综合评价[2]是利用模糊数学的办法将模糊的安全信息定量化，从而

对多因素进行定量评价，具有结果清晰，系统性强的特点，能较好地解决模糊的、

难以量化的问题，适合各种非确定性问题的解决。基于矿井瓦斯爆炸事故影响因素

的特点和模糊综合评价的优点，通过客观分析，建立评价指标体系，计算出瓦斯爆

炸各因素的权重，最终得出瓦斯爆炸危险性的等级，以便采取相对应的安全措施，

保证矿井安全生产。

1.1建立原则

实践证明，要建立一套科学、合理、适用的评价指标体系必须遵循以下原则[4]：

（1）系统性。矿井采煤是一个巨大的系统工程，影响瓦斯爆炸的因素也可能是相

互关联的，因此，在建立评价指标时，必须围绕预防影响瓦斯爆炸的各个因素进行

建立。

（2）科学性原则。评价指标必须通过客观规律、理论知识分析获得，形成经验与

知识的互补，根据瓦斯爆炸的实际因素分析，凭人的主观性确定的评价指标是不可

取的。

（3）评价指标体系具有一定的层次结构，这个结构能清晰的表达各个评价指标之

间的隶属关系，为衡量方案的效果和确定评价指标的权重提供方便。

（4）采用定性评价指标与定量指标相结合的原则。

1.2评价集的选取

模糊综合评价涉及到影响评价对象的多种因素，即评价因素，记为

式中：ui（i=1，2……n）表示影响因素。

1.3瓦斯爆炸事故多级指标体系[5]

将影响因素按照建立体系原则，建立成为体系。为了达到评价、预防的目的，分析

瓦斯爆炸的三个必要条件[6]，即：瓦斯浓度必须达到5%～16%、高温热源、充

足的氧气。由于充足的氧气这一项因素在矿井下是很容易满足的，本文着重从瓦斯

浓度和高温热源进行了考虑，对系统安全做出了初步划分，建立瓦斯爆炸事故指标

体系，见表3。

1.4指标权重的确定

指标权重的准确性决定了模糊综合评价结果的准确性，由美国著名运筹学家沙旦于

20世纪70年代提出的层次分析法（AnalyticHierarchyProcess,AHP）[7-8]把

定性方法和定量方法有机结合，根据多层次单目标的两两对比，能够利用数学方法

计算出表达每一层次的全部元素的相对重要性次序的数值，层次分析法是确定权重

最常见的方法。

运用层次分析法时，首先用1-9标度法构造各级层次指标的判断矩阵，即：

式中：bij表示ui与uj的对比结果，且bij＞0，bii=1，bij取值方法见表1。

由于个人对同目标两两因素比较存在主观因素较大，所以一般采用多名专家同时对

同层次各因素重要度进行评判，最后通过计算得出重要度的计算结果，然后，从层

次结构模型的第1级因素开始，直到最下层，计算判断矩阵的最大特征值λmax

和特征向量，利用平均随机一致性指标（RI）、一致性检验指标（CI）及一致性比

率CR（CR=CI/RI）作一致性检验，若CR＜0.1，则具有满意的一致性，归一后的

特征向量A={a1，a2，…，am}即为权向量。

1.5确立评判集

评判集[9]是评判者对评判对象可能做出的各种总的评判结果所组成的集合。通常

用V表示，即V=就是等级集合，每一个等级可对应一个模糊子集。根据瓦斯爆炸

事故发生的可能性，可以将评判集设置五级，见表2。

1.6单因素模糊评判模糊综合评价过程及结果确定

首先进行单因素模糊综合评价，因素集中的每个因素ui，隶属于等级集中vj的程

度可由专家给出。对因素集U中第i个因素ui进行评判，对评判集V中第j个元

素vj的隶属度为rij，则按第i个因素ui的评判结果，可得单因素模糊