基于层次分析法的尾矿库安全标准化评价系统.pdf

第 1 期 2 0 1 0 年 1 月 工矿 自 动 化 I nd us t r y a n d M i n e Aut o ma t i on NO ． 1 J a n ．2 O1 0 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 0 0 1 0 0 5 2 0 4 基于层次分析法的尾矿库安全标准化评价系统 袁梅 ， 张 义平 。 ， 王作 强。 1 ． 贵 州大学 矿业学 院 ，2 ． 贵 州省非金 属矿产 资源综 合利 用重点 实验 室 ， 贵州 贵 阳5 5 0 0 0 3 ； 3 ． 中国铝 业贵州 分公 司石灰石 矿 ， 贵州 贵 阳 5 5 0 0 1 4 * 摘要 为了合理地评价尾矿库的安全标准化等级， 参考有 关的法律法规、 技 术标准和规 范， 提 出了采 用 9个一级指标 和 3 8个二级 指标 来评价尾 矿库 的安全性 、 采 用层 次分 析 法确 定 各级 指标 权 重值 的尾矿 库安 全 标准化评价系统。实际应用结果表明， 该 系统能更真实、 客观地反映尾矿库的安全标准化 实际。 关 键词 尾 矿库 ； 安 全标 准化 ； 评 价 ；层 次分析 法 中图分类 号 T D 7 7 1 文献标 识码 B S a f e t y S t a n d a r d i z a t i o n Ev a l u a t i o n S y s t e m o f Ta i l i ng Re s e r v o i r Ba s e d o n Ana l y t i c a l Hi e r a r c h y Pr o c e s s YUAN M e i 一， ZH ANG Yi p i n g 一， W ANG Zu o qi a ng 。 1． M i ni ng Col l e ge o f Gu i z ho u Uni v e r s i t y，Gu i y a n g 5 5 0 0 03，Chi n a． 2． Gu i z h ou Pr o vi nc e No n m e t a l l i c M i n e r a l Re s ou r c e s Co mpr e he ns i v e Ut i l i z a t i o n Ke y La b or a t o r y， Gu i y a n g 5 5 0 00 3，Ch i na ．3． Li me s t o ne M i ne o f Gui z h o u Br a n c h o f Ch i na l c o，Gu i y a n g 5 5 0 01 4，Chi n a Ab s t r a c t I n o r de r t o r e a s o n a bl y e va l ua t e s a f e t y s t a nda r di z a t i o n g r a d e of t a i l i ng r e s e r v o i r ． a f t e r c on s u l t i n g r e l a t i o na l l a ws ， s t a t u t e s ， t e c hn i c a l s t a nd a r ds a nd c r i t e r i o ns ， t h e p a p e r p ut f o r wa r d a s a f e t y s t a n da r d i z a t i o n e v a l u a t i on s y s t e m o f t a i l i n g r e s e r v o i r wh i c h us e s 9 f i r s t l e v e l i nd e xe s a nd 3 8 s e c o nd l e v e l i nd e x e s t o e s t i ma t e s a f e t y pe r f o r m a n c e o f t a i l i n g r e s e r vo i r a nd u s e s a na l y t i c a l h i e r a r c hy p r oc e s s t o de f i n e we i gh i n g v a l ue o f e v e r y i nd e x．Th e a c t ua l a p pl i c a t i o n s h o we d t h a t t he s ys t e m c a n r e f l e c t r e al i t y o f t a i l i n g r e s e r v o i r mo r e r e a l i s t i c a l l y a n d o b j e c t i v e l y． Ke y wo r ds t a i l i ng r e s e r v oi r ，s a f e t y s t a n d a r di z a t i o n，e v a l u a t i on，a n a l y t i c h i e r a r c hy pr o c e s s 0 引言 金属 与非 金 属矿 山 是工 业生 产 的 高危行 业 ， 其 事故 发生起 数和死 亡人数 在全 国工业安 全生 产领域 占较大 的 比重 。金 属非 金属矿 山企业 尾矿库 是指开 采 金属矿 石 、 化工 原料 、 建筑材 料 、 辅助 材料 、 耐火材 料及 其它 非煤非金 属矿 物 的矿 山企业 的尾矿 排放场 所 。尾矿 库是金 属与非 金属矿 山安全 生产 的重要环 节 ， 也是该 领域 的 重大 危 险 源之 一 。作 为具 有 高势 收稿 日期 2 0 0 9 0 9 0 3 *基金项 目 国家 自然科学基金 5 0 7 6 4 0 0 1 ， 贵州省科学技术基 金 黔科合 J字[ 2 o o 8 1 2 O l O ， 贵州省社会发展科技攻关计划项 目 黔 科合 S Z字[ 2 0 0 9 ] 3 0 3 2 ， 教育部春晖计划 Z 2 0 0 7 1 5 2 0 1 2 作者简介 袁梅 1 9 7 3 一 ， 女， 贵州贵阳人 ， 副教授 ， 硕士研 究 生导师 ， 主要研究方 向为矿 山灾害防治 。E ma i l g u t y u a n me i 1 2 6 ． 能 的人造 泥石流 危险源 ， 其一 旦发生 事故 ， 将 会给 下 游人 民生命 财产 安全 造 成 巨 大损 失 ， 给 当地 环 境造 成严重污染 ， 给当地的经济发展和社会稳定也带来 严重 的 负面影响 l_ 1 。 为了不断提高尾矿库的本质安全化 ， 合理地评 价 尾矿库 的安全 标 准化 等 级 ， 本 文参 考 有关 的法 律 法 规 、 技 术 标 准 和 规 范 ， 用 9个 一 级 指 标 和 3 8个 二 级指标 来评价 尾 矿库 的安 全标 准 化 等级 ， 采 用 层 次分析法确定各级指标 的权重值 ， 给出了一种基于 层 次分 析法 的尾 矿库 安全标 准化评 价系统 。 l 层次 分析法 的步 骤 层 次分 析 法是 将 半定 性 、 半定 量 问题 转 化为 定 量问题的有效途径 ， 它将各种因素层次化 ， 并逐层比 较多种关联因素， 为分析和预测事物的发展提供可 2 0 1 0年第 1期 袁梅等 基于层次分析法的尾矿库安全标准化评价 系统 5 3 靠 的定 量依据 _ 1 ] 。 1 ． 1 构造判 断矩 阵 A 用 合适 的标度 对本 层次 中某 个元 素与 其它有 关 各个元素之间的相对重要性进行 比较 ， 然后用数值 表 示 出来 ， 写 出矩 阵形 式 即为 判 断矩 阵 。判 断矩 阵 A中各元素的取值和含义如表 1所示 。 表 1 判断矩阵 A中各元素 的取值 和含 义表 标度 n d 取值 标度定义 因素 A 与 A 同样 重要 因素 A 比A 稍重要 因素 A 比A 较重要 因素 A 比A 很 重要 因素 A 比A， 极端 重要 上述两两相邻判断矩阵 的中间值 1 ． 2权 重 值 的 确 定 权 重值按 照 以下步骤 确定 1 求 判 断 矩 阵 A 中 各 行 元 素 之 积 M Mf 一Ⅱ n ； J一 1 2 计算 M 的 次方 根 Wi 一 ； 3 归一化处理 W 一 ／ ∑ 。 则 w 一 W ， 叫 ， ⋯ ， W 即 为 所 求 的 特 征 向 量 ， 其中各元素分别为各因素的权重系数。 1 ． 3一 致 性 检 验 1 计算判断矩阵 A的最大特征根 ⋯ 一 1 ⋯一 2 计 算一致 性指 标 C I CI A re a _ -- n 2 3 计 算 随机一 致性 比例 C R C R 一 衙C I 3 式 中 RI 为 判断 矩阵 的平均 随机 一致 性指标 。 1 ～ 1 O阶判断矩 阵 的 RI 取值 如 表 2 所 示 。 表 2 1 ～1 O阶判断矩阵 的 RJ 取值表 阶数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 l O RI o o o． 5 2 o． 8 9 1 ． 1 2 1 ． 2 6 1 ． 3 6 1 ． 4 l 1 ． 4 6 l _ 4 9 当 C l尺O ． 1时 即可认 为该单层次判 断矩 阵具 有满意的一致性 ， 说 明单层次判断矩阵的构造符合 数学逻辑 ， 可以依据该矩阵进行权值的计算 ， 否则就 要重新 调整 判断 矩阵 ， 然后 再次进 行 一致性 检验 ， 直 至满足 C R 0 ． 1 要求 为 止 。 2尾 矿库 安全标 准化 等级 评价 2 ． 1评价 指标 的建 立 本 文参 考 国家 、 部 门、 行 业颁 布 和制定 的法律 法 规 、 技 术标 准 、 规 范 ， 并 结 合 目前 国 内尾 矿库 安 全 标 准化评价标准， 将安全生产组织保障， 危险源辨识与 风险评价 ， 安全教育培训 ， 尾矿库建设 ， 尾矿库运行， 检查 ， 应急管理 ， 事故 、 事件报告 、 调查与分析和绩效 测量与评价 9个方面作为一级指标 ； 将尾矿库风险 评价 ， 安 全生产 责任 制 ， 尾 矿库 勘查 、 设计 、 施工 与验 收等 3 8个方面作 为二级指标 。采用层 次分析法确 定各级指标的权重值 ， 将尾矿库安全标准化等级作 为最 终 目标 ， 给 出 了一种 基 于 层 次分 析 法 的 尾矿 库 安全标准评价体系 ， 如图 1 所示 。 2 ． 2权 值 的 确 定 和 一 致 性 检 验 1 一 级指 标 权 值 的确 定 根据层 次分 析法 原理 ， 建立 一级指 标的判断矩阵， 矩阵 中各指标 的权值通过现场专家 调查 并 用层次 分 析法建 立各层 次 的判 断矩 阵分析后 调 整确 定 。判 断矩 阵取 值如 表 3 所 示 ， 其 中 A 的含 义 与 图 1中相 同 。 一 致 性 检 验 根 据 计 算 ， 一 级 指 标 判 断 矩 阵 A。 。 的最大特 征根 ⋯ 一9 ． 1 4 8 4 ， 一致 性 指标 C I 一 0 ． 0 1 8 5 5 ， 查 表 2 ， 平 均 随机 一 致性 指 标 RI 一1 ． 4 6 ， 故 一致 性 比例 C RC I ／ Rf 0 ． 0 1 2 7 0 ． 1 ， 即认 为 判断矩 阵具有满意 的一致性 ， 表 明以 W一 0 ． 2 0 9 ， 0 ．1 1 2， 0． 08 8， 0 ．06 7， 0．1 4 7， 0．1 2 1，0 ．11 2， 0 ．0 91， 0 ． 0 5 3 的各个 分 量 W 作 为 相 应 的 各 个 因 素 的权 重值分配是合理的。 2 二 级指 标 权值的确定 同理可构造 出 A 对 n ， i 一1 ～9 的构造 矩 阵 。其 中第 一 个 二 级 指标 安 全生 产 组 织 保障 判断矩阵的取值如表 4所示 ， 其它 8 个二级指 标判断矩阵构造方法类似 ， 在此不一一列举 。 经 计 算 ， W 1 一 0 ． 0 8 7 ， 0 ． 1 7 5 ， 0 ． 0 8 7 ， 0 ． 1 7 5 ， 0 ． 1 6 9， 0 ． 0 8 7 ， 0 ． 0 8 7， 0 ． 0 8 7 ， 0 ． 0 4 5 ， W 2 一 O ． 1 6 9 ， o ． 4 4 4， 0 ． 3 8 7 ； W 3 0 ． 3 3 3 ， o ．6 6 7 ； W 4 一 o ． 5 ， 0 ． 5 ； W 5 一 0 ． 2 5 1 ， 0 ． 2 5 1 ， 0 ． 1 6 6 ， 0 ． 1 6 6 ， 0 ． 1 6 6 ； w6 一 0 ．1 6 6 7， 0 ．1 6 6 7， 0 ．1 6 6 7， 0 ．1 6 6 7， 0．1 6 6 7， 0 ． 1 6 6 7 ；W 7一 0 ．1 4 2 9 ，0 ．2 8 5 7， 0 ．1 4 2 9 ， 0． 2 8 5 7， 0．1 4 2 9 ；W8一 0．1 93，0 ．3 6，0 ．3 2 5， 0 ． 1 2 3 ； w9 一 0 ． 5， 0 ． 5 。 一 致性检验 二级指标 的参数计算结果 如表 5 所示 。 5 4 安全生产 I l危险源辨识 l I 安全 组 织保障A I I l 与 风险 评价A 2 I l 教育培训A 1 尾矿库 建设A 工矿 自动化 尾矿库安全标准化等级 嚣置A I l 检 查 6 运 行 I I 。 图 1 尾矿库安全标准化等级评价体系图 表 3 一级指标判断矩阵取值表 2 0 1 0年 1月 应急 I l 事故、事件报告、 I l 绩效测量 管理A I I 调查与分析A R I l 与评价A 9 系 统 评 价 绩 效 测 量 事 故、 事 件 回 顾 统 计 与 分 析 调 查 报 告 应急 评审与 改进 应 急 保 障 应 急 响 应 应 急 计 划 应 急 准 备 纠 正 和 预 防 措 施 库 区安全检 查 ‰ 坝 体 安 全 检 查 防 洪 安 全 检 查 日 常 巡 检 和 定 期 观 测 般 要 求 变化管理 ‰ 作 业 现 场 安 全 管 理 尾 矿 坝 渗 流 与 防 震、 抗 震 水位控 制与防 汛 尾矿输 送 、 筑 坝与排 放 尾 矿 库 的 闭 库 与 再 利 用 尾 矿 库 勘 查、 设 计、 施 工与 验 收 培 员 工安 全 意 识 关 键 任 务 识 别 与 控 制 尾 矿 库 风 险 评 价 辨 识 与 评 价 要 求 工 伤 保 险 安 全 投 入 承包 商的选 择与管 理 外 部 联 系 与 内 部 沟 通 文 件 与 资 料 控 制 安 全 生 产 责 任 制 安 全 机 构 设 置 与 人 员 任 命 安 全 生 产 法 律 法 规 与 其 它 要 求 目 标 2 0 1 0年第 1 期 袁梅等 基于层次分析法的尾矿库安全标准化评价 系统 5 5 9 9 由C I一 ∑们 C I 、 R I一 ∑叫 R I 和C R一 1 i一 1 C I ／ R I ， 可得 C R 一0 ． 0 0 6 8 5 2 0 ． 1 ， 表 明二 级 指 标 同样也 具有 满意 的一致 性 。 3 尾 矿库 安全标 准化 等级 尾 矿库 安全标 准化 等级 如表 6所 示 。 表 6 尾矿库安全标准化等级 表 4应 用实 例 某 非 金 属露 天 矿 山位 于 贵州 省 贵 阳市乌 当区 ， 矿 区长为 3 ． 4 k m， 宽 为 0 ． 9 k m， 范 围北 起 赵 关 ， 南 至耿 忠大坡 ， 东至 铁路 线 ， 西 到尖 山 。该露 天矿 山有 1 个 尾矿库 ， 位 于洗选 车 间东 侧 山后 的格 朗 山谷 ， 距 洗选车问约 2 k m， 库 区东西宽约为 8 0 0 r n ， 南北宽 约为 8 O ～2 0 0 m， 汇水 面积 为 0 ． 3 4 5 k m 。库址 最低 标高 为 1 2 4 0 m， 设计 尾矿 堆 高为 3 0 m 从 1 2 4 0 ～ 1 2 7 0 m ， 可获得库容 为 1 8 8 ． 9万 i n 。 ， 为 Ⅳ级尾矿 库。目前， 尾矿库分为 1 、 2 两个库区。其 中 2 库区库容约为 3万 I T I 。 ， 1 9 8 7年启用 ， 于 2 0 0 3年底 堆满闭库； 1 库区库容约为 l 5万 m。 ， 于 2 0 0 3年底 启用 。利用 本 文 建 立 的 尾 矿 库 安 全 标 准 化 评 价 系 统， 该尾矿库 2 0 0 8年度 9个一级 指标得分分别为 8 2 、 7 7 、 7 9 、 6 4 、 6 O 、 6 3 、 6 5 、 8 2 、 6 8 ， 其 综 合 得 分 D A ‘W 一8 2， ， 7，7 9，6 4，6 0，6 3，6 5，8 2，6 8 0 ． 0 87， 0 ．1 7 5， 0． 08 7， 0 ．1 75， 0 ．1 69， 0 ．0 87， 0 ．0 8 7， 0 ． 0 8 7 ， 0 ． 0 4 5 一7 0 ． 1 5 2 ， 该矿百万工时伤害率和百 万工 时 死 亡 率均 为 0 ， 故 该 尾 矿库 的安 全 标 准化 等 级为三级。根据实地考察和企业 的安全标准化 自评 结 果 ， 该评 价系统 的计 算 结 果 符合 该 尾 矿 库 的安 全 标 准化 建设 现状 。 5 结 语 本 文 结 合 目前 国 内尾 矿 库 安 全 标 准 化 评 价 标 准 ， 对 尾 矿库安 全指 标进 行 了划分 ， 并利 用层 次分 析 法确定各级指标 的权重值， 明确了各级指标在整体 中的重要程度。应用实例结果 表明， 该评价系统能 全面 、 客观地反映尾矿库的安全生产标准化等级。 参 考 文 献 [ 1 ] 袁 梅 ， 王 作 强． A HP在 尾 矿 库 安全 现 状 评价 中的 应用[ J ] ． 轻金属 ， 2 0 0 9 7 4 3 4 5 ． [ 2 ] 谢季 坚 ， 刘 承平 ． 模糊 数 学方 法 及 其应 用 [ M] ． 3版． 武汉 华 中科 技大学出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 3 ] 全 国信息与文献工作标准化技术委员会 出版物格式 分 委员会． G B 1 6 4 2 3 --2 0 0 6金 属 非 金 属矿 山 安 全 规 程 E s ] ． 北京 中 国标准 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 4 ] 国家安全生产 监督管理 总局． 金属非 金属矿 山安全 质 量标准化企业考评办法及标准 试 行 [ M] ． 北 京 中国 劳动社会保障 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 5 ] 国家安全 生产监督 管理 总局． AQ 2 0 0 6 --2 0 0 5尾矿 库 安全技术规程[ s ] ． 北京 煤炭工业出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 6 ] 国家 安全 生产 监督 管理 总局． AQ 2 o o 7 ． 4 2 O O 6金 属 非金 属矿 山安 全 标 准化 规 范 尾 矿 库 实 施 指 南 [ S ] ． 北 京 煤 炭 工 业 出 版社 ， 2 0 0 7 ． 英维思仿真技术帮助韩 国展示洁净煤发 电的可行性 致力于流程和制造行业技术系统、 软件解决方案和咨询服务的全球 领先提供 商英维思运营管理 I O M 于 2 0 0 9 年 1 2月 1 7日宣 布， 他们 已经为韩 国电力研究 院 KE P RI 提供 了全面 的仿真 和培训解决 方案 。 根据协议条款 ， 英维思提供了一个操作员培训仿真系统 OTs ， 包括供操作员培训和流程工程设计研究 使用的 Dy n s i m。 高保真仿真系统和实现流程 图形可视化的 Wo n d e r wa r e I n To u c h e 人机界面 HMI 。英维 思 还提供 工程 和技 术服务 ， 为操作 员培 训和工 程应 用进 行 动态仿 真模 型开 发 和 HMI 配置 。 英维思的解决方案将被应用于 KE P RI 即将在韩 国Ta e a n兴建的整体煤气化联合循环 I Gc c 电厂的通 用模型中。该 电厂被视为最先进 的设施和试验场所 ， 它将被用来 向全世界证 明洁净煤发 电厂 的可行性。 KE P RI 的流程、 机械和控制工程师们将使用动态仿真系统来了解新 的 I GC C技术 、 制定设计决策 、 准备操作 程序和培训工厂操作人员。 赵 刚