本质安全型矿井的模糊综合评价.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N I lM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 本质安全型矿井的模糊综合评价① 题正义，秦洪岩，李洋 辽宁工程技术大学，辽宁阜新1 2 3 0 0 0 摘要模糊综合评价应用非常广泛，并且有着广阔发展前景，最早是由我国学者汪培庄提出。在工程实践中涉及到的评价很多， 对事物的评价常常涉及很多的指标及分指标，这时候需要对多个指标及多个指标层做出综合性的评价。模糊综合评价就是完美的 综合并且能满足上述要求。在模糊评价中将有关的模糊概念用模糊集合表示，然后确定模糊评价的各个指标层，及模糊评价各个 指标层的权重，通过模糊的相应运算，最终获得需要的模糊综合评价的结果。本文采用模糊综合评价的数学理论对某煤矿矿井进 行了安全综合评价。 关键词模糊综合评价；本质安全型；矿井安全；模糊数学；数学建模 中图分类号T D 7文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 4 8 0 0 3 1 模糊综合评价的数学模型 模糊综合评价数学模型的建立需要如下步骤 1 确定评价因素集合。 要对一个具体的对象进行具体的评价，应当先对 具体对象进行合理的全面的若干分类，然后再进行综 合评价。评价因素集 U { u 1 ，扛2 ，⋯，M 。} 1 式中M i i 1 ，2 ，⋯，m 为评价因素，代表着对具体评 价目标有着直接影响效果的各个因素。要评价具体的 对象，应先对M i 进行评价。 2 确定评价结果集合。 评价结果集合一般用y 表示，y 可以是有限集合， 如V { 优，良，中，下，劣} ，或是V { 1 ，2 ，3 ，4 ，5 } ，更 多的表示成 V { “ l ，移2 ，⋯，口。} 2 式中v i j 1 ，2 ，⋯，n 是评价结果，表示有n 种的评价 结果。这个集合在专家进行打分进行约束限制，这些 意见是模糊的，是专家的直观和判断对对象的评价，多 个专家对多个评价对象进行评价就形成了一个模糊的 评价集合。评价的结果可以是定性的评价，也可以是 量化的打分值。 3 确定隶属度矩阵。 在确定的评价的单因素评价到一个相对于一个评 价结果的模糊向量 屁 o 。。。 3 式中r Ⅱ表示n i 与吻相互比较中U i 对叶的优先选择 比。要求优先选择比的r i i 要满足 1 7 Ⅱ2 o o ≤r 口≤1 ，i ≠．，’ 4 ’＼叶， L o q i 1 此矩阵露称为函数隶属度矩阵。 4 确定权重向量。 每个因素对上一级的影响不同，因此要确定每个 因素的不同权重，权重向量 形 { 埘1 ，伽2 ，⋯，W 。} 5 式中鲫； i 1 ，2 ，⋯，n 表示因数“i i 1 ，2 ，⋯，凡 的 权重，每个因素的权重都是在O 至1 之间，而且每个因 素的权重的和为1 ，因为所有的因素对上一级的对象 的综合评价结果的影响为全部，满足 ∑W i 1 o ≤埘i ≤1 6 5 计算最终评价结果。 得出了权重肜和矩阵足即可计算最终的评价 结果 B W R b 1 ，b 2 ，⋯，b 。 7 其中q ∑W i r F i 1 ，2 ，⋯，，t √ l ，2 ，⋯，m 。 2 建立评价指标体系 根据评价单元划分分析，结合矿井生产实际，建立 的模糊评价指标体系见表l 。 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 6 - 2 9 作者简介题正义 1 9 5 7 一 ，男，吉林白城人，博士，教授，长期从事采矿工程、安全工程教学及研究工作。 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月题正义等本质安全型矿井的模糊综合评价 4 8 1 表1 指标体系评价表 目标层准则层指标层 安全状况 Z 瓦斯危害 A 1 瓦斯爆炸 C 1 矿层发火 c 2 其他伤害 C 3 矿井粉尘 A 2 巷道 c 4 运输巷转载点 c 5 回采工作面等主要产尘源 c 6 掘进工作面等主要产尘源 c 7 矿井火灾 A 3 矿井火灾 C 8 采掘工艺选择不当 1 2 9 冒顶、片帮事故 A 4 魏磊寞需、片引C 1 ∞ 支护失效 C 1 2 水害 A 5 排水设备能力不足 C 1 3 排水设备故障 C 1 4 断层陷落柱、火成岩、钻孔导 水或突水 C 1 5 小井采空区及旧巷积水 C 1 6 洪水暴发 C 1 7 井下人身触电 A 6 罂蒺暴篓燃 c 1 9 压气及其输送系统空气压缩机保护装置缺陷 C 2 0 A 7 空气压缩系统内积炭 C 2 1 机械伤害 A S 粪茬襄赣笛裂晓， 防爆设备 A 9 防爆设备不合格引发事故 C 2 4 爆破伤害和爆破器材爆破器材的使用及意外爆炸 意外爆炸事故 A 1 0 C 2 5 高处坠落事 A 11 高处坠落 C 2 6 物体打击 c 2 7 其他危险因素危害淹溺 C 2 8 A 1 2 空压机及压力容器爆炸 C 2 9 雷击 C 3 0 说明危险度共分5 级，其中由低至高顺序为l 也O 4 5 。 3 矿井安全模糊综合评价因素权重的确定 3 ．1 评价的总指标分层 将评价的总指标分层是一个十分重要的步骤。在 综合考虑构成安全影响因素的隶属度关系的基础上， 把每个影响总指标的因素考虑进去。并根据相同的原 则把子目标再进行相同的分层。这样有助于评价结果 的准确、真实。分的层次越多评价的结果越趋近于实 际的效果。但这样同样造成运算量过大等因素，因此 应综合考虑，进而选择合适的分层。本文的矿井系统 的分层结构模型如下 1 目标层即矿井的本质安全型的评价，这是最 高的分层级别，也是进行评价的目标所在。 2 标准层即直接影响矿井安全评价的因素，这 是第二层级，是进行评价的直接环节，在本文也可以称 为中间环节，因为还要分指标层。该层的评价结果直 接影响目标层的结果。 3 指标层即具体指标或是参数层，这是第三层 级，也是最低的层级，把直接影响到第二层的因素细 分，逐个考虑进去。 3 ．2 构造判断矩阵 构造两两对比判断矩阵时，采用l ～9 比例尺度 标度 ，由1 ～9 代表着两个因素相比，一个因素比另 外的因素相比重要度在升级，其中l 代表着两个因素 比较，具有同样重要性，3 代表着两个因素比较，一个 因素比另一个因素稍重要，5 代表着两个因素比较，一 个因素比另一个因素重要，7 代表着两个因素比较，一 个因素比另一个因素重要得多，9 代表着两个因素比 较，一个因素比另一个因素极为重要，2 、4 、6 、8 代表着 介于上述相邻的判断的中值。 同样地道理次要度的确定也是采用类似的方法。 构造两两对比矩阵时，采用1 1 ／ 9 比例尺度 标度 ， 由1 ／2 1 ／9 代表着两个因素相比，一个因素比另外的 一个因素重要级别在降级，其中1 代表着两个因素比 较，两个因素次要度相同，1 ／3 代表着两个因素比较， 一个因素比另一个因素稍次要，1 ／5 代表着两个因素 比较，一个因素比另一个因素次要，1 ／7 代表着两个因 素比较，一个因素比另一个因素次要得多，1 ／9 代表着 两个因素比较，一个因素比另一个因素极为次要，1 ／2 、 1 ／4 、1 ／6 、1 ／8 介于上述两个相邻判断的中值。 4 模糊综合评价 1 构造判断矩阵及矩阵的规范化。 根据指标体系评价表，构造准则层十二大指标的 判断矩阵A ，并对A 规范化。 2 计算权重。 ①准则层权重 A A l ，A 2 ，A 3 ，A 4 ，A 5 ，A 6 ，A 7 ，A 8 ，A 9 ，A l o ，A l l ，A 1 2 0 ．1 2 ，0 ．1 1 ，0 ．0 9 ，0 ．0 8 ，0 ．0 5 ，0 ．0 7 ，0 ．0 7 ， 0 ．0 8 ，0 ．0 6 ，0 ．0 4 ，0 ．0 7 ，0 ．1 6 ②指标层权重 C C 1 ，C 2 ，C 3 ，C 4 ，C 5 ，C 6 ，C 7 ，C 8 ，C 9 ，C l o ，C ⋯ C 1 2 ，C 1 3 ，C 1 4 ，C 1 5 ，C 1 6 ，C 1 7 ，C 1 8 ，C 1 9 ，C 2 0 ，C 2 1 ， C 2 2 ，C 2 3 ，C 2 4 ，C 2 5 ，C 2 6 ，C 2 7 ，C 2 8 ，C 2 9 ，C 3 0 0 ．3 6 ，0 ．2 8 ，o ．3 6 ，0 ．2 3 ，0 ．3 2 ，0 ．2 1 ，o ．2 4 ，1 ．0 0 ， 0 ．2 6 ，0 ．4 1 ，0 ．1 1 ，o ．2 2 ，0 ．2 1 ，0 ．1 8 ，0 ．1 7 ，0 ．2 3 ， 0 ．2 1 ，0 ．6 1 ，0 ．3 9 ，0 ．6 4 ，0 ．3 6 ，0 ．5 2 ，o ．4 8 ，1 ．0 0 ， 1 ．0 0 ，l _ 0 0 ，o ．2 6 ，0 ．3 1 ，0 ．2 5 ，0 ．1 8 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 3 进行一致性检验。 ，1 ， 计算得A 一 1 3 6 2 ；蔷2 0 0 4 8 o 1 。所以，判 断的矩阵的结果符合要求，求得的权重值可以应用。 4 矿井安全综合评价。 运用多层次模糊综合评价模型B 4XR 。 5 最终计算结果。 将以上计算结果带人多层次模糊综合评价数学模 型，矿井安全现状评价值计算结果 F 石灰以六六 1 1 0 0 ，9 0 ，8 0 ，7 0 ，6 0 7 z 五，Z 2 ，Z 3 ，z 4 ，Z 5 ，乞，Z 7 ，Z 8 ，磊，Z l o ，Z 1 1 Z 1 2 1 9 1 ．6 4 ，9 8 ．9 1 ，9 9 ．2 3 ，9 7 ．2 5 ，9 2 ．5 6 ，9 3 ．1 2 ， 9 4 ．5 4 ，9 5 ．1 2 ，9 3 ．0 1 ，9 4 ．0 2 ，9 7 ，2 3 ，9 6 ．2 3 根据以上计算结果可以得出矿井安全现状得分 值Q A Z 9 6 ．1 2 。 5 结论 依据本质安全型矿井的标准，从人、机、环境、管理 4 个方面对矿井本质安全问题进行了分析和评价，得 出该矿井的安全状况良好，很切合实际的矿井评价等 级，对其它的矿井的安全等级评价、评估有借鉴意义。 “本质安全”在煤矿安全管理中的运用，是煤矿安 全管理的新理念，目前我国在煤矿本质安全理论方面 的研究还相对较少，煤矿本质安全管理的标准还没有 形成，因而需要进一步加强我国煤矿本质安全理论方 面的研究。构建本质安全型矿井也是近些年来的探索 工作。今后应进行深层次的探讨和研究。 参考文献 [ I ] 陈天龙，王直亚，汪卫东．本质安全型矿井指标体系[ J ] ．煤矿安 全，2 0 0 7 6 ． [ 2 ] 韩斌君，愈秀宝．我国煤矿安全事故致因研究[ D ] ．上海同济大 学，2 ∞7 ． [ 3 ] 赵序跃．地方煤矿安全管理模式研究[ D ] ．青岛山东科技大学， 2 0 0 6 ． [ 4 ]叶君乐，蒋军成。张明广，等．基于本质安全目标的化工厂装置平 面布局优化[ J ] ．安全与环境学报，2 0 1 1 ．1 1 1 ． [ 5 ]杨茂松．冶金矿山矿井安全现状模糊综合评价研究[ D ] ．长沙 中南大学，2 0 0 8 ． [ 6 ] 彭祖赠，孙韫玉．模糊数学及其应用[ M ] ．武汉武汉大学出版 社，2 0 0 2 ． 万方数据