FAHP法在某尾礦庫風險管理中的應用

衡家然　王　潔　宋祖光　王　軍

(1.河南省巖石礦物測試中心；2.三門峽市山口水庫管理所)

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FAHP法在某尾礦庫風險管理中的應用

衡家然1王潔2宋祖光1王軍1

(1.河南省巖石礦物測試中心；2.三門峽市山口水庫管理所)

為對尾礦庫安全運行進行有效的風險管理，應用模糊層次分析理論，建立了層次結構模型。以某尾礦庫為例，驗證了模糊層次分析法(Fuzzy analytic hierarchy process，FAHP)的可行性和有效性，為礦山企業尾礦庫風險管理提供參考。

模糊層次分析法尾礦庫風險管理

層次分析法(Analytic hierarchy process,AHP)具有邏輯性強、簡潔性、系統性和實用性等諸多優點，其解決問題的思路是：首先明確問題，對工程進行初步分析，并將工程涉及的各風險因素按性質進行分層，建立層析分析模型；其次構造對應的判斷矩陣；最后求出各風險因素對應的權重并依次進行層次單排序和層次總排序，從而得出不同風險因子對應的權重，為下一步工程風險管理側重點提供依據[1-5]。AHP法的關鍵在于合理構造判斷矩陣，判斷矩陣合理與否將直接影響到作出風險管理決策的正確性。但該方法的不足之處在于：①判斷矩陣檢驗難度較大；②判斷矩陣不合理，一致性調整較盲目；③判斷矩陣一致性評判標準(CR<0.1)缺乏科學依據；④人類思維與判斷矩陣的一致性差異顯著[6-9]。本研究將模糊數學理論與層次分析法相結合，采用模糊層次分析法(FAHP)對某尾礦庫風險管理進行研究，結合尾礦庫的實際情況進行系統層次分析。在對尾礦庫工程分析的基礎上，將影響尾礦庫安全運行的各種風險因素進行羅列并建立層次分析模型，并根據模糊數學思想構造出模糊判斷矩陣，并依次求得各種風險因素對應的權重，分別對各風險因素進行單排序和總排序，確定尾礦庫各風險因素對尾礦庫安全運行的重要程度，為下一步尾礦庫風險管理提供理論依據。

1　FAHP法主要分析步驟

FAHP法的關鍵是構造模糊一致矩陣，根據模糊數學思想，采用模糊集合理論中模糊一致關系構造模糊一致矩陣，根據構建的層次分析模型，將影響該層次因素的下一層各影響因子的相對重要程度進行兩兩比較，分別得出各風險因素的模糊判斷矩陣。

(1)建立層次分析模型。首先對工程進行初步分析，確定各種風險評價指標，并對各風險評價指標包含的風險因素進行羅列分層，第1層為目標層，即尾礦庫風險管理體系；第2層為準則層，即影響管理體系的各主要單元，該層受下一層風險因素層的制約并影響目標層；第3層為風險因素層，即尾礦庫主要單元包含的各風險因素。

(2)建立各風險因素優先關系矩陣。通過對各層次風險因素間的相對重要性進行兩兩對比，建立各風險因素的模糊判斷矩陣及模糊互補矩陣。

(3)模糊一致矩陣轉換。對已建立的模糊互補矩陣進行轉換，得到模糊一致矩陣。

(4)層次單排序。根據已構建的模糊一致矩陣，計算各主要單元包含的各種風險因素的優先權重，并依次進行排序。

(5)層次總排序。在各層次單排序的基礎上，計算最底層即風險因素層各風險因子相對于目標層尾礦庫風險管理體系的相對權重，并依次進行排序。根據準則層尾礦庫各主要單元相對于目標層尾礦庫風險管理的單排序結果以及最底層風險因素層對準則層的單排序結果，獲得層次總排序。

2　實例分析

2.1工程概況

某尾礦庫地處秦嶺山脈東北緣低中山區，為一近SN向中低山“V”型溝谷地貌，北段轉為NE向，溝谷底部標高1 086.0～1 460.0 m，庫區三面環山，岸坡穩定，地質狀況良好。該初期壩于1995年建成并投入使用，為透水堆石壩，壩底高程1 073 m，壩頂高程1 116.5 m，高43.5 m，頂寬12 m，外坡比1∶2.0，上部為0.5 m厚的干砌塊石護坡。左右壩肩設置有壩肩截水溝，截水溝為漿砌石結構，斷面尺寸為1.0 m×1.5 m(長×寬)，壁厚0.6 m。該尾礦庫堆積壩采用上游法筑壩，現狀已形成三十級子壩，正修筑第三十一級子壩，該子壩壩頂高程1 285 m，灘面高程1 284 m。堆積壩壩高168.5 m，平均坡比1∶4.47。在標高1 155.2，1 181.0 m處設置2座大口輻射滲井，分別為1#、2#大口輻射井，大口輻射井采用C20鋼筋混凝土結構，井深28 m，壁厚0.3 m，內徑2.9 m，外徑3.5 m。目前，排洪設施已使用至9#井，0#～8#井已使用完畢并封堵。10#～14#排水井未修建，主隧洞已施工至10#排水井位置，同時10#支隧洞已修建完成。9#排水井進水口高程1 279.7 m，排水井為6柱框架式結構，排水井井架高程1 279.7～1 303 m，內徑2.8 m，圈梁厚度0.4 m，立柱斷面規格0.4 m×0.5 m(長×寬)。該尾礦庫觀測設施有2套，一是2006年擴容設計施工的人工觀測設施，二是2011年由中國航空集團公司洛陽光電設備研究所智能工程發展中心新建的在線安全監測系統。選廠最終尾礦經由一級渣漿泵送至砂水車間尾礦漿池，再由砂水車間二級往復泵壓力揚送至尾礦壩上。尾礦輸送管道為6趟φ250 mm耐磨鋼管，輸送管道從堆積壩中間山坡管排架上進入，該庫采用壩前多支管均勻放礦。

2.2模糊層次分析

根據尾礦庫的實際情況，首先將尾礦庫風險管理作為第1層目標層，然后將尾礦庫風險管理涉及的各主要單元作為第2層準則層，將各單元涉及的風險因素作為第3層。第2層包含5個風險因素，即C={B1，B2，B3，B4，B5}；第3層包含16個風險因素，即B1={b11，b12，b13，b14}，B2={b21，b22，b23}，B3={b31，b32}，B4={b41，b42，b43}，B5={b51，b52，b53，b54}(圖1)。

圖1　尾礦庫風險管理層次結構模型

根據專家意見并結合FAHP法基本原理，分別建立了目標層(尾礦庫風險管理體系)→準則層(尾礦庫各主要風險單元)的模糊互補矩陣和模糊一致矩陣，分別如表1、表2所示。同理，分別建了立準則層(尾礦庫各主要風險單元)→風險因素層的模糊互補矩陣和模糊一致矩陣，準則層→風險因素層模糊一致矩陣如表3～表7所示。風險因素層對目標層的權重計算結果如表8所示。

表1　模糊互補矩陣

表2　模糊一致矩陣

表3　模糊一致矩陣B1

表4　模糊一致矩陣B2

表5　模糊一致矩陣B3

表6　模糊一致矩陣B4

表7　模糊一致矩陣B5

由表8可知：①按尾礦庫各主要單元所確定的風險量對尾礦庫安全管理影響的優先關系排序為防洪排水單元(權重為0.25)、尾礦堆存單元(權重為0.23)、安全管理單元(權重為0.19)、輔助設施單元(權重為0.17)、全監測設施單元(權重為0.16)；②按尾礦庫各單元包含的風險因素對目標層尾礦庫風險管理影響的優先關系排序為輸水構筑物結構可靠度(權重為0.088 7)、進水構筑物結構可靠度(權重為0.086 0)、浸潤線觀測(權重為0.082 0)、位移觀測(權重為0.0767)、尾礦庫調洪庫容(權重為0.074 8)、尾礦庫日常維護(權重為0.068 9)、筑壩材料(權重為0.067 1)、安全管理人員和特種作業人員安全教育培訓(權重為0.062 6)、尾礦壩外坡坡比(權重為0.059 7)、尾礦壩排滲設施(權重為0.056 8)、尾礦庫安全管理機構設置情況(權重為0.056 3)、尾礦壩護坡(權重為0.049 4)、上壩道路(權重為0.048 2)、庫區照明(權重為0.043 9)、庫區通訊(權重為0.039 5)=庫區警示標志(權重為0.039 5)。尾礦庫風險管理體系建立過程中，應采取的措施為：①根據尾礦庫各主要單元對尾礦庫風險管理目標影響的優先關系，確定風險管理的側重點，即尾礦庫風險管理應優先保證尾礦庫防洪排水系統的有效性；②尾礦庫應嚴格按照安全設施設計進行尾礦堆存；③礦山企業應高度重視尾礦庫安全對企業生產的重要性，成立專門機構，定期對人員進行培訓；④對庫區的輔助設施應加強維護，保障上壩道路暢通，庫區照明良好；⑤定期對尾礦庫進行位移觀測和浸潤線觀測，并對觀測結果進行分析論證。

表8　風險因素層對目標層的權重

3　結　語

以某尾礦庫為例，將模糊層次分析法(FAHP)應用到礦山企業尾礦庫內部風險管理體系建立過程中，構建了層級結構模型，計算了尾礦庫安全運行的各類影響因素的權重，并提出了應對措施，為礦山企業進行尾礦庫風險管理決策提供準確依據。

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Application of FAHP in the Risk Management of a Tailings

Heng Jiaran1Wang Jie2Song Zuguang1Wang Jun1

(1.Rock Mineral Testing Center of Henan Province;2.Shankou Reservoir Management of Sanmenxia City)

In order to conduct effectively risk management of the tailings safety,based on the theory of fuzzy analytic hierarchy theory,the hierarchy structural model is established.Taking a tailings as the research example,the feasibility and validity of the fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) are proved to provide reference for the risk management of the tailings mine enterprises.

Fuzzy analytic hierarchy process,Tailings,Risk management

2016-04-11)

衡家然(1989—)，男，助理工程師，碩士，450012 河南省鄭州市金水路28號。