單斗-卡車剝離工藝安全評價體系研究

董漢寧

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司， 北京 100120)

目前，單斗-卡車工藝是我國露天煤礦剝離生產采用一種主要生產工藝，結合國家對于企業生產安全進行大力度管控的背景，對該種工藝進行安全評價研究，全面把握生產環節中安全關鍵點所在，控制相關事故的發生，具有很強的實踐意義。

1 安全評價方法選擇

總體看來,單斗-卡車剝離工藝是一項復雜但又必須保證安全的工作，工藝中各環節都是用嚴格的標準來對相關人員的作業行為進行管理、約束，通過標準來協調各環節之間關系，是一個具有多因素、多環節的工藝系統[1]；此外，在單斗-卡車剝離工藝的安全評價方面只有少量經驗數據可作分析。這些對象特征正適合模糊綜合評價法的應用，模糊綜合評價是一種多因素、多層次的評價方法，基礎數據采集方便，能夠體現出系統安全狀態的客觀現實，同時模糊綜合評價能夠兼顧主客觀因素，并且科學、直觀[2-5]，因此本文擬采用模糊綜合評價作為單斗-卡車剝離工藝安全評價的研究方法。

模糊綜合評價通過構造等級模糊子集把反映被評事物的模糊指標進行量化，然后利用模糊變換原理對各指標綜合，模糊綜合評價一般需要解決如下的幾個問題[6]。

(1) 事物的影響因素較多時，要對各方面因素進行綜合評價[6-8]，使結果更接近實際情況。首先將被評價系統依據需要檢測的各個不同方面，劃分為若干個相對獨立的部分，每一部分即為一個評價因素，由此建立起一個模糊評價因素集合X={x1，x2,…,xn}，xi(i=1，2，3，…，n)為第i個安全影響因素；其次建立出一個評語集合：Y=(y1，y2，…，yk)，其中yj(j=l，2，…，n)為評價結果的第j個等級，具體評語可以是優、良、中、差等或其它表現方式。n個因素確定出n個子系統，依據相應標準、規范確定出各因素評語等級，求出每一項因素的各評語等級在總評價次數中的比例，這樣就可得到單因素評價矩陣X，進一步通過求得評價矩陣X和Y的笛卡乘積，就可以得到一個綜合評價的模糊集矩陣R：

(1)

(2) 評價因素集合中的各項因素，在綜合評價中的份量并不一樣，因此為了確定各因素在評價工作中的重要程度，要為其確定表示重要程度的“權重”[6-8]，即可得到表示權重的單行矩陣，即權重系數集:A=(a1，a2，…，an)，其中a1，a2，…，an為因素集中各因素x1，x2,…,xn對應的權重系數。

(3) 一些非常關鍵的指標是決定安全評價結果的先決條件[6-8]。比如是否有安全事故發生。事故的發生就意味著不安全，一次只要在規定評價時間段內有事故發生，無論其級別大小，都可以認為該時間段事故責任部門安全評價度為0。因此，將這種關鍵指標作為否決項，如果評價時間段內無事故發生，則規定其值為F=1，不合格則為F=0。

(4) 進行模糊數學綜合評判運算，以求得結果。

利用模糊集合的代數乘積運算得模糊綜合評判矩陣:

B=F·A·R=F·(a1,a2,...,an)>·

(2)

2 安全因素分析

單斗-卡車剝離工藝主要是通過穿爆作業，采掘作業，運輸作業，工務作業，供電作業5個生產環節的相互配合來完成生產任務，因此很多露天煤礦在實際生產中也以生產環節為依據，將下屬生產部門分為穿爆隊、采掘隊、運輸隊、工務隊、供電隊。

在進行安全因素分析時，為保證思路清晰、避免重復，以生產部門為具體單元，依據其相應的作業環節，遵循“人-機-環境”的主體路線進行分析。以穿爆單元為例，該單元的安全影響要素分析，主要是在單斗-卡車剝離工藝中穿爆隊的作業內容及特點的基礎上進行。

(1) 作業前要進行充分準備，觀察作業環境，觀察孔位是否距離擋墻太近，作業面是否平整；點檢設備，看鉆機各部分結構有無開焊、斷裂、變形、松動及損壞情況，各部件工作狀態是否正常；上述安全因素可統一為“鉆機作業前安全準備”。

(2) 準備工作結束后可進行正常作業，從鉆孔作業開始分析，啟動設備時要確認所有儀表能夠正常顯示，沒有出現異味、漏油等異常現象；對孔位時，鉆孔方向、角度要符合設計要求，鉆孔位置誤差不得超過20 cm，車下指揮人員與車上操作人員要做好呼喚應答；穿孔時，千斤頂底盤不能落在凹凸不平處，打孔作業時要對鉆機運行情況做好監控,發現異常及時停機，司機鉆孔操作要嚴格遵守規程，鉆具提升到距地面50 cm的安全距離后方可走車；鉆機跨越電纜時必須使用絕緣用品。這些安全因素統一為“鉆機穿孔安全作業情況”。

(3) 鉆機長距離走車也是工作中的必要環節，長距離走車時要將鉆架平放在鉆架座上；地面指揮人員要指揮得當；出現冰雪、泥濘、濕滑等不佳路況時要選擇粗糙、平坦的路面；鉆機進行爬坡走行時要按規定操作；與發電車配合長距離走車時做好呼喚應答。此類安全因素可歸結為“鉆機長距離走車安全情況”。

(4) 對穿爆隊的布孔、驗孔作業進行分析，布孔前應做好工作面平整作業，布孔時如遇裂縫、傘檐應適當加大邊眼距；遇到抵抗線較大處，在保證人員和設備安全的情況下適當減小邊眼距離；設專人監護，隨時觀察臺階坡面變化情況，發現異常及時撤出；驗孔時尤其驗前排孔時，隨時觀察掌子面變化情況，發現異常及時躲避。這些安全因素可歸結為“布孔、驗孔安全情況”。

(5) 對穿爆隊的爆破材料運輸工作進行分析，運輸爆破材料前要仔細檢查運輸車輛確保能夠正常作業；保證爆破材料運輸車防火罩和防靜電帶齊全完好；不可超速運行，最高時速不得超過30 km/h，路況不好時更應減速行駛；運輸人員不可在運輸過程中吸煙、使用明火；運輸途中不可在加油站加油；運輸工作結束后要徹底清掃車廂。這些安全影響因素可歸為：“爆破材料安全運輸情況”。

(6) 在穿爆隊的工作中，爆破作業是一項重要內容。在裝藥區域外緣要設置警告標識，以標志警戒區域，避免其他車輛碾壓爆破材料或炮孔；檢查爆破孔口周圍無浮塊，避免裝藥過程中有巖塊等異物混入，影響爆破效果，造成危險；注意聯線方式正確，按設計要求聯線；起爆前要進行細致檢查，確定無誤；人員和設備在爆破過程中要保持規定的安全距離；爆破結束后需等炮煙消散后方可進入爆區檢查，以防出現炮煙中毒、遲炮傷人。此類安全影響因素歸結為“爆破作業安全情況”。

(7) 用炮孔填塞機充填炮孔前，應檢查設備各部件，在無故障的情況下方可啟機運行；作業時不可過快的提起和放下工作裝置；盡量避免在斜坡上橫向作業，不準在橫向坡度超過8%，縱向坡度超過15%的地面上行駛和作業；操作過程中需聽從地面人員指揮，按規程操作；作業過程中發現異常情況，應立即停機檢查；停機時應選擇平坦地面。這些安全因素歸為“炮孔填塞機安全充填作業情況”。

(8) 啟動破碎錘前，要進行認真點檢，確保各部分能夠正常作業；破碎巖石時，要將巖石放在平坦處；破碎時要直立推壓釬桿，以免發生擊空現象；應隨時調整液壓油缸，使釬桿打擊方向和液壓破碎錘本體的方向保持一致；破碎錘行駛距離過長時，應使用拖車運輸；停機時，應選擇平坦地面。此類安全因素歸結為“破碎錘安全作業情況”。

在其他單元的安全因素分析過程中也是以具體作業環節為主線進行分析，由于因素較多在此不再詳述。

3 安全評價體系建立

3.1 安全評價指標選取

要建立一個完整的安全評價體系，首先就要確定合理的評價層次、選擇合理的評價指標，本體系的最終安全評價輸出結果是要得到單斗-卡車剝離工藝的安全值，工藝整體的安全狀況是由穿爆、采掘、運輸、工務、供電幾個生產部門決定的，因此本體系的最下層評價指標也就是一級評價指標，如圖1所示。

圖1 評價對象結構

在一級評價指標選擇完畢后，還要對決定各生產部門安全值的評價指標進行選取，結合前文的安全因素分析，以穿爆單元為例，穿爆隊的安全評價指標包括10個：工作安排；工作前安全用品檢查；鉆機作業前安全準備；鉆機穿孔安全作業情況；鉆機長距離走車安全情況；布孔、驗孔安全情況；爆破材料安全運輸情況；爆破作業安全情況；炮孔填塞機安全充填作業情況；破碎錘安全作業情況。但如果僅以這些項目作為評價依據，會具有一定的弊端，首先指標的量化會過于主觀化，其次，模糊綜合評價矩陣較大，不利于計算，因此還要在對這些評價指標項進行進一步處理。在對這些諸多評價指標進行進一步處理時，參照內蒙某露天煤礦《風險管理手冊》中的以往數據，利用風險矩陣法，對礦區進行了危險源辨識和風險分級，其中風險值=事故發生的可能性×事故可能造成的損失，穿爆單元各項安全評價指標項的風險值見表1。

在得出各項安全因素風險值后，依據其風險值進行分類，當風險值為1～10時劃分為一般風險任務，當風險值為11～20時為中等風險任務，當風險值為20～30時為重大風險任務。由此可確定出本評價體系的二級評價因素集合為：X={重大風險任務x1，中等風險任務x2, 一般風險任務x3}，表1中所列的具體項目為本體系的三級評價指標。

要想對工藝的安全性把握的更為細致入微，就要對確立的三級評價指標再次做出細化。以穿爆單元一般風險任務的二級評價因素為例，其指標層次如表2所示。

表1 安全影響因素風險值

3.2 評語集設定

評語集的設定是為了更好的將安全因素進行量化，根據評價中各要素指標可能出現的等級差異狀況，本評價設立的評語集為：Y={優，良，中，差}，其對應數值如表3所示。

設MJ為評分取值，按照區間就近原則設置取分規則為：

0

0.1

0.3

0.5

3.3 確定權重值

3.3.1 一級指標權重值

一級指標為工藝中各生產單元的安全評價值，評價值直接決定了單斗-卡車剝離工藝安全評價的最終結果。在為各生產隊進行賦權時，以各隊承擔任務的總體風險值為依據。依據安全影響因素風險值列表可以計算出，穿爆單元工作任務總體風險值為a1=179，采掘單元工作任務總體風險值為a2=117，運輸單元工作任務總體風險值為a3=142，工務單元工作任務總體風險值為a4=181，供電單元工作任務總體風險值為a5=124，在明確各隊作業風險值的基礎上，采用歸一化處理的方法來計算各隊的權重值。計算方法如下：

Mi=ai/(a1+a2+...+a5)

(3)

其中,Mi為第i項的權重值；Ai為第i項的風險值。

依據此方法進行計算，可得出：穿爆隊權重M1=0.24，采掘隊權重M2=0.16, 運輸隊權重M3=0.19, 工務隊權重M4=0.24, 供電隊權重M1=0.17。

表2 穿爆隊一般風險任務評分

表3 評語集數值

3.3.2 二級指標權重值

本評價的二級指標為重大風險任務，中等風險任務，一般風險任務三項，二級評價指標的數值和權重只決定一級指標的安全度等級，所以二級指標項的權重只需針對一級指標進行設定。已對重大風險任務，中等風險任務，一般風險任務三項二級指標進行了風險度設定，即：風險值為1～10時，為一般風險任務，風險值為11～20時，為中等風險任務；當風險值為20～30時，為重大風險任務。并且，這一劃分標準不因一級指標的改變而改變。在確定這三項權重時，選取三項風險任務的區段中間值作為其最具代表性的風險任務，因此可認為一般風險任務的值為5，中等風險任務的值為15，重大風險任務的值為25，然后應用前節所述的歸一化方法進行處理即可得出：一般風險任務權重為0.11，中等風險任務權重為0.33，重大風險任務為0.56。

3.3.3三級指標權重值

三級指標的權重同樣是針對于二級指標設立，但不同的是三級指標的權重只是針對于同一個一級指標下的不同二級指標進行確定，即穿爆隊下的各項三級指標是在穿爆隊的重大風險任務，中等風險任務，一般風險任務，三項任務中進行相應設定。具體權重值的確定以其風險值為依據進行歸一化計算。以穿爆單元為例，其三級指標的權重如表4所示。

3.3.4 四級指標權重值

四級評價指標為各三級指標的下屬分項，四級指標的權重值是針對于其所屬的三級指標項設立的，四級指標中無論其中哪一項出現問題，都會對其上屬的三級指標產生直接的不安全影響，并且這種影響體現在不安全現象的出現概率上是無差異的。所以四級指標的權重只需在明確其上屬指標，及本屬類數目的基礎上通過均等計算確定即可,即第i個三級指標下共有j個四級指標，那么這些四級指標針對第i個三級指標項的權重均為1/j。以穿爆隊的鉆機穿孔安全作業為例，如表5所示，穿爆隊的鉆機穿孔三級指標下共有6項四級指標，因此這些四級指標對于鉆機穿孔安全作業情況的影響權重均為1/6。其他四級指標的權重也按此方法進行確定。

表4 穿爆隊三級指標權重值

表5 鉆機穿孔指標項

3.3.5 安全評價體系層次模型

結合前文對于指標體系的劃分，可建立如圖2所示的單斗-卡車剝離工藝安全評價體系。在此模型的基礎上，結合評語集的設定，以及各層次指標的權重，即可通過實際的生產數據來完成單斗-卡車剝離工藝的安全評價。

圖2 評價體系層次模型

4 結 論

本文以實際生產為出發點，以單斗-卡車剝離工藝的各項作業環節為基礎，構建了單斗-卡車剝離工藝的安全評價模型，該模型的建立不僅為全面的對該項工藝做出安全評價打下了基礎，也為尋找工藝中的薄弱點提供了便利，各露天生產企業亦可在本模型構建思想的基礎上，結合自身狀況，建立出更為適和自身的指標體系，為確保生產安全、順利的進行提供保障。

參考文獻：

[1]胡永宏，賀思輝.綜合評價法[M].北京:科學出版社，2000.

[2]張吉軍.模糊層次分析法 (FAHP)[J].模糊系統與數學，2000，14(2):80-88.

[3]任少峰，李波文，曲 燕. 模糊數學在露天采石場安全評價中的應用[J].礦業工程，2008(5)：53-58.

[4]陳春鋒.露天礦山安全整改技術要點探討[J].新疆有色金屬，2006(3)：23-24.

[5]耿繼原，耿志超，遲采芳.基于非煤露天礦山的安全評價方法[J].遼寧工程技術大學學報，2005(12)：45-48.

[6]焦秋實.露天采石場防塵現狀模糊綜合評價研究[D]，江蘇：江蘇大學，2009.

[7]董漢寧，顧正洪，崔玉貞，等.礦區鐵路運輸車輛受損因素分析[J].煤炭工程，2011(7)：102-104.

[8]董漢寧，顧正洪，韓 流，等.基于層次分析的露天礦用電動挖掘機故障因素分析[J].礦山機械，2011(8)：18-21.