省級區域煤礦事故風險綜合評估方法研究

鄭萬波，　吳燕清，　李先明，　肖玉梅

(1.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室， 重慶　400037； 2.重慶大學 光電工程學院， 重慶　400044；3.中煤科工集團重慶研究院有限公司， 重慶　400039； 4.重慶煤礦安全監察局 救援指揮中心，重慶　401121； 5.重慶工程學院 電子信息學院， 重慶　400056；6.重慶電子工程職業學院 圖文信息中心， 重慶　401331)

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分析研究

省級區域煤礦事故風險綜合評估方法研究

鄭萬波1，2，3，5，吳燕清1，3，李先明4，肖玉梅6

(1.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室， 重慶400037； 2.重慶大學 光電工程學院， 重慶400044；3.中煤科工集團重慶研究院有限公司， 重慶400039； 4.重慶煤礦安全監察局 救援指揮中心，重慶401121； 5.重慶工程學院 電子信息學院， 重慶400056；6.重慶電子工程職業學院 圖文信息中心， 重慶401331)

針對省級區域煤礦風險評估缺乏理論和方法的問題，提出了省級區域煤礦事故風險綜合評估方法：先由專家對各煤礦事故風險指標的損害程度量化值和發生概率進行評估打分，構建綜合判斷矩陣，再用層次分析法確定各風險模塊的權重，最后計算風險模塊的綜合風險等級。該方法通過對區域煤礦事故風險評估的共性研究，為省級區域煤礦事故風險管理打下理論和實踐基礎。

煤礦事故； 區域風險評估； 風險矩陣法； 層次分析法

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1627.TP.20160902.1010.006.html

0　引言

根據《中華人民共和國突發事件應對法》和中國應急管理體系“一案三制”的基本框架[1]，相關學者進行了一系列區域多級風險評估體系研究，如：毛銳等[2]提出一種省地縣一體化調度安全生產保障能力評估系統；劉穎等[3]提出一種區域多級模糊評估模型；湯童等[4]提出一種國家、省部級部署的一體化重大自然災害應急評估系統；要瑞璞等[5]提出一種專家評價法和AHP法相結合的方法, 采用4種不同的評價模型對多層次、多指標的問題進行評判；董軍等[6]提出一種“逐層縱橫向”拉開檔次法確定多層次系統在不同時刻的評價值。

在煤炭行業，國內學者開展了一些企業級煤礦安全管理風險預控一體化體系的理論[7-8]和實踐[9-10]研究，并與煤礦現有安全管理措施(煤礦隱患排查治理、煤礦安全質量標準化)形成一個完整的體系[11-13]。但是，煤礦事故風險管理仍然面臨以下問題：① 煤礦風險管理多局限于企業范圍，缺乏省(直轄市)、市(區、縣)和縣(鎮、鄉)三級風險評估的理論和方法研究；② 缺乏連續一體化研究，未抓住煤礦隱患排查治理、煤礦安全質量標準化體系和煤礦安全風險預控管理體系之間的內在聯系；③ 缺少省級區域煤礦事故風險采集、風險評估、三級危險源監測預警與更新、信息發布機制。

目前，國內部分省市已經在推行煤礦風險管控工作，在神華集團礦用本安管理體系的理論和實踐的基礎上，形成了相關行業標準AQ/T—1093《煤礦安全風險預控管理體系》。但是，對省級區域煤礦風險的評估依然缺乏理論和方法，有必要對省級區域煤礦事故風險多級評估理論和方法進行研究。

1　省級區域煤礦事故風險的識別和評價指標

省級區域煤礦事故風險評估的基本流程：建立專家組—選定風險集—確定風險等級—確定風險權重—項目風險綜合評估。

根據煤礦事故風險評估需要，選取3組與煤礦事故風險相關的管理、技術、生產領域的工作經驗和專業技術知識豐富的專家，每組11人。專家通過會商研判、實地踏勘、現場測量、查閱歷史資料等方式，分析采掘、通風、機電、運輸、地測等工作任務特點，整理各自的工作區域和關鍵點，羅列每個工作區域工作任務并識別重要任務或工序。如果11位專家中有7位以上的專家認為某風險指標對某項目存在作用即可選取，否則予以排除，通過辨識每個工作區域(地理位置)的工位(具體位置)中的煤礦事故風險指標集，選定項目的風險指標集,包括評價指標、量化評價標準和綜合評判方法。煤礦安全生產風險分為8類一級指標和20類二級指標，見表1。

表1　煤礦事故風險評價指標

2　省級區域煤礦事故風險評估

采用風險矩陣法對煤礦事故風險進行量化，分別用煤礦事故風險發生概率和煤礦事故風險損害等級2個指標來描述一個煤礦事故風險值，采用Borda序值法和層次分析法確定煤礦事故風險的權重值。

2.1煤礦事故風險值評估

2.1.1煤礦事故風險損害等級

設N為煤礦事故風險總個數，i為某一特定的事故風險， Gi為煤礦事故風險值，Ii為事故風險損害后果值，Pi為事故風險發生可能性值。煤礦事故風險損害等級的確定可分為以下幾步：① 事故場景描述。設置礦井事故發生時間、地點、原因和持續時間、影響范圍、造成的損失等。② 損害等級評估。依據損害臨界值標準，在預期損害規模基礎上，確定對應指標的損害等級。③ 計算損害后果。根據每個參數損害等級值，計算出最終的損害后果值。

2.1.2煤礦事故風險發生概率

事故風險發生可能性值Pi的確定可分為以下2步：① 預判風險發生可能性，并進行分級，確定等級。由風險管理單位牽頭，不同專業的專家及相關人員參與，通過技術分析、集體會商、多方論證評估得出煤礦事故發生可能性。② 分析、填寫可能性等級值。

2.1.3煤礦事故風險等級

風險值計算函數：

(1)

根據煤礦事故風險損害后果值和煤礦事故風險發生可能性值，查表2得到風險值，從而得出煤礦事故風險等級。

表2　煤礦事故風險等級劃分

2.2煤礦事故風險權重的確定

2.2.1事故風險指標重要性排序

結合風險損害后果和風險發生概率,采用Borda序值法給所有的風險模塊排序，可以有效降低專家打分法的主觀性和盲目性[14]。設k表示某一準則，k=1表示風險損失后果Ii，k=2表示風險發生概率Pi，bi表示第i個煤礦事故風險的風險數，Gik表示風險i在準則k下的風險等級，則有

(2)

2.2.2煤礦事故風險的權重

將煤礦事故風險按重要性排序后，專家組針對區域煤礦事故風險準則層，判斷各風險點的相對重要程度，然后兩兩比較打分，構建判斷矩陣，利用層次分析法確定各個煤礦事故風險的權重，其具體步驟如下[15-16]：

(1) 建立區域煤礦事故風險評價層次結構模型。將區域煤礦事故風險評價作為層次分析的目標層，將煤礦事故作為層次分析的中間層，將各煤礦事故的風險預警指數作為層次分析的方案層。

(2) 構造判斷矩陣并求最大特征根和特征向量。由于層次結構模型確定了上下層元素間的隸屬關系，所以可針對上一層的準則構造不同層次的兩兩判斷矩陣。

設兩兩判斷矩陣A=(aij)n×n，則

(3)

2.3煤礦事故綜合風險等級的確定

確定多個煤礦事故風險的風險等級量化值和風險權重后，采用加權法,即將各風險點的風險等級量化值與相對應的風險權重相乘，然后將得到的結果相加，得到該區域煤礦事故的綜合風險等級量化值[17-18]。設煤礦事故風險第n個(0≤n≤N)風險等級量化值為Gi，風險權重為ωi，區域煤礦事故的綜合風險等級量化值為GT，則

(4)

根據風險等級標準表(表2)，對照所得的綜合風險等級量化值，即可確定省級區域煤礦事故的綜合風險等級。

3　煤礦企業事故風險評估應用算例

在煤礦事故風險量化評估過程中，先由專家根據相關信息及經驗，對項目各風險指標的風險損害程度量化值和風險發生概率進行評估打分。在此基礎上，采用簡單算術平均法對各模塊風險指標的影響量化值和發生概率進行處理，分別推導出8個煤礦事故風險模塊的風險損害程度量化值和風險發生概率，利用式(1)計算出煤礦事故風險值，再計算某個風險模塊的權重，最后計算風險模塊的綜合風險等級。

煤礦事故風險評估體系層次結構模型如圖1所示。

圖1　煤礦事故風險評估體系層次結構模型

煤礦事故風險值由大到小的順序：煤礦瓦斯事故，煤礦頂板事故，煤礦運輸事故，煤礦水害事故，煤礦機電事故，煤礦火災事故，煤礦放炮事故和煤礦其他事故。在對某煤礦進行評估時，其煤礦事故風險權重柱形圖如圖2所示。

圖2　煤礦事故風險權重

根據煤礦事故風險等級的評價結果可知，一致性比例為0.098 0，對煤礦事故風險等級的權重為1.000 0，λmax=8.967 4，基本達到評估要求。

4　區域煤礦多級多目標決策方法及算例

按照風險評估的風險值，將某煤礦8大風險的風險等級分為3個等級的二級指標，見表3，將煤礦瓦斯事故危險源風險值分為高、中、低3個級別，并羅列出瓦斯事故危險源評估結果清單。

在確保評價體系一致的情況下，統計某個區域多個煤礦的8大風險值的累計數目，見表4。算例：L1(瓦斯事故風險值)=25(N11/N10)+ 8(N12/N10)+N13/N10；N10=N11+N12+N13；總風險等級L0=L1ω1+L2ω2+…+ L8ω8。

表3　某煤礦瓦斯事故危險源風險值評估結果清單

表4　煤礦事故風險一級指標分級統計

將煤礦事故風險歸類到8大事故災害，并統計出危險源的數目，就可以得出該區域多個煤礦8大事故的風險等級,最終查表2得到省級區域煤礦事故的綜合風險等級。

5　結語

針對省級區域煤礦風險評估需求，首先，建立整體煤礦事故8類一級指標和20類二級指標體系；其次，采用風險矩陣法對煤礦事故風險進行量化，采用Borda序值法和層次分析法確定煤礦事故風險的權重值；再次，以某煤礦風險評估為算例，計算出對應指標的一級指標的權重；最后，統計出區域多個煤礦一級要素的高、中、低3個風險等級的數目，建立區域煤礦省(直轄市)、市(區、縣)和縣(鎮、鄉)三級多層次風險等級評估的方法。

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Study on comprehensive risk assessment method for provincial coal mine accident

ZHENG Wanbo1,2,3，5,WU Yanqing1,3,LI Xianming4，XIAO Yumei6

(1.StateKeyLaboratoryofGasDisasterMonitoringandEmergencyTechnology,Chongqing400037,China; 2.CollegeofOptoelectronicEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China;3.CCTEGChongqingResearchInstitute,Chongqing400039,China; 4.RescueCommandCenter,ChongqingAdministrationofCoalMineSafety,Chongqing401121,China; 5.CollegeofElectronicInformation，ChongqingInstituteofEngineering，Chongqing400056，China; 6.LibraryandInformationTechnologyCenter,ChongqingCollegeofElectronicEngineering,Chongqing401331,China)

Inviewofproblemthatriskassessmentforprovincialcoalminelackstheoryandmethod,acomprehensiveriskassessmentmethodforprovincialcoalmineaccidentwasproposed:firstofall,quantizedvalueofdamageextentandoccurrenceprobabilityofriskindicatorsofcoalmineaccidentswereassessedandscoredbyexpertstoconstructcomprehensivejudgmentmatrix;thenAHPwasusedtodetermineweightofeachriskmodule;andfinally,overallrisklevelofriskmoduleswerecalculated.Theproposedmethodlaystheoreticalandpracticalbasisforriskmanagementofprovincialcoalmineaccidentsbygeneralityresearchofriskassessmentofregionalcoalmineaccidents.

coalmineaccidents;regionalriskassessment;riskmatrixmethod;analytichierarchyprocess

1671-251X(2016)09-0022-05DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2016.09.006

2016-01-27；

2016-07-11；責任編輯：胡嫻。

重慶市前沿與應用基礎研究計劃資助項目(cstc2014jcyjA90027)；重慶市社會事業與民生保障科技創新專項項目(cstc2016shmszx90002)。

鄭萬波(1981-)，男，四川自貢人，副研究員，博士研究生，從事礦山救援通信技術和裝備、儀器科學與技術、應急管理等方面的研究工作，E-mail:zwanbo2001@163.com。

TD77

A網絡出版時間：2016-09-02 10:10

鄭萬波，吳燕清，李先明,等.省級區域煤礦事故風險綜合評估方法研究[J].工礦自動化，2016,42(9)：22-26.