基于變異系數(shù)賦權(quán)和灰色關(guān)聯(lián)分析的煤礦綜合安全評價

劉孟俊 時林超

摘 要：在現(xiàn)有安全評價指標(biāo)的基礎(chǔ)上，采用相關(guān)分析法對礦區(qū)綜合安全程度進(jìn)行評價。常用的賦權(quán)方法因人為賦權(quán)，存在主觀性影響，指標(biāo)間不同的量綱也對權(quán)重準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，因此本文采用變異系數(shù)法對煤礦上的各指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)。之后根據(jù)評價對象得到最優(yōu)的理想方案，將實際方案與之對比得到灰色關(guān)聯(lián)度，并憑借賦權(quán)后灰色關(guān)聯(lián)度大小來評價礦區(qū)安全度高低，以對礦區(qū)安全管理提供參照和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：煤礦;綜合安全評價;變異系數(shù)賦權(quán);灰色關(guān)聯(lián)分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.069

煤炭是中國三大傳統(tǒng)能源之一，但煤礦開采過程伴隨著很大的危險，礦井事故威脅工人的生命安全，阻礙煤炭工業(yè)發(fā)展。因此，煤礦安全評價有十分重要的意義，通過評價煤礦綜合安全評價，可以量化安全程度，對癥下藥，以提高煤礦的安全程度，保障工人的生命安全，促進(jìn)煤炭工業(yè)的發(fā)展。

礦區(qū)安全評價指標(biāo)賦權(quán)常使用主觀賦權(quán)，存在主觀片面性和量綱影響，且需要依靠專家。而變異系數(shù)賦權(quán)法依靠指標(biāo)中的差異大小來確定權(quán)重，這是更客觀的。灰色系統(tǒng)是一種無序但本質(zhì)上有序且信息不完全的系統(tǒng)。在煤礦生產(chǎn)過程中，安全事故無序發(fā)生，但事故誘因卻有跡可循，故此礦山事故系統(tǒng)是典型的灰色系統(tǒng)，本文使用灰色關(guān)聯(lián)分析法比較實際方案與理想方案的相關(guān)性，并通過變異系數(shù)賦權(quán)，加權(quán)對礦區(qū)安全進(jìn)行評價。

1 分析煤礦安全評價指標(biāo)

煤礦安全系統(tǒng)因素眾多，十分復(fù)雜。事故，如火災(zāi)、瓦斯爆炸、頂板事故、突水等的發(fā)生是無序的，但都是由多種因素相互影響、相互關(guān)聯(lián)引發(fā)的。因此要進(jìn)行安全評價則首要任務(wù)是確定用于安全評估的指標(biāo)，本文參照有關(guān)研究成果[1]確定了瓦斯涌出量、煤層傾角、煤層厚度、平均涌水量、自然發(fā)火期、有效風(fēng)量率、風(fēng)量供需比、設(shè)施合格率、礦井等積孔、百萬噸死亡率、千人死亡率、重大事故次數(shù)、工作日損失、事故經(jīng)濟(jì)損失等因素作為煤礦安全綜合評價指標(biāo)。

2 采用變異系數(shù)法進(jìn)行權(quán)重計算[2]

根據(jù)變異系數(shù)法，在被評價方的指標(biāo)中，差異越大，則指標(biāo)影響度越大，這是一種客觀賦權(quán)的方法，與主觀賦權(quán)相比，客觀賦權(quán)不受主觀影響。變異系數(shù)法可以直接根據(jù)評價對象指標(biāo)中的差異情況，通過計算的方式得到評價指標(biāo)的權(quán)重。

3 灰色關(guān)聯(lián)評價模型[3]

灰色系統(tǒng)是指行為混亂但存在內(nèi)部規(guī)律且部分信息未知的系統(tǒng)。礦山事故的發(fā)生是一個復(fù)雜難知的過程，但事故誘因卻有跡可循，因此礦山事故系統(tǒng)正是一種灰色系統(tǒng)?；疑P(guān)聯(lián)分析是一種分析灰色系統(tǒng)相關(guān)程度的方法，本文中采用灰色關(guān)聯(lián)分析理論對不同礦區(qū)進(jìn)行分析計算，得到每種礦區(qū)方案與綜合最優(yōu)方案的灰色關(guān)聯(lián)度，作為礦區(qū)安全程度的評價依據(jù)，得到煤礦安全綜合評價結(jié)果，從而對礦區(qū)有針對性地采取措施、進(jìn)行管理，提高生產(chǎn)安全性。

3.1 方案矩陣

將評價目標(biāo)集合記做A，A中包含多個評價對象，記A={A1，A2，…，An}，每個對象中包含相同的多個評價指標(biāo)記為B，記B={B1，B2，…，Bn}，則對象集合A中的對象對指標(biāo)集合B中因素指標(biāo)的屬性值可表示為kij（i=1，2，…，n;j=1，2，…，m）。取k0j為{k1j，k2j…，knj}中的最優(yōu)值，即可構(gòu)成有相對最優(yōu)方案的對象，作為被對比方，將其加入原有目標(biāo)集合中，構(gòu)成決策矩陣K：

3.2 無量綱化計算

3.3 多目標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度判斷矩陣計算

我們可以看到，方案矩陣K中{k01，k02…，knj}一列應(yīng)為方案矩陣K中的最優(yōu)方案，因此，要對目標(biāo)對象集合中的對象進(jìn)行評價時，只需比較K中所有已知對象的方案點與最優(yōu)方案的關(guān)聯(lián)度。即kij（i=1，2，…，n;j=1，2，…，m）關(guān)于k0j （j=1，2，…，m）的關(guān)聯(lián)度，即可，計算方法如下：

3.4 對灰色關(guān)聯(lián)度決策矩陣加權(quán)

將之前使用變異系數(shù)法求取的權(quán)重向量W與灰色關(guān)聯(lián)度判斷矩陣Y相乘即可得到：

當(dāng)關(guān)聯(lián)度越大，說明礦井的安全程度越好，通過以上方法，就可以對礦區(qū)的安全程度做出一個較為客觀的綜合評價，從而方便礦區(qū)的安全管理工作。

4 案例分析

某礦業(yè)集團(tuán)下的五個礦區(qū)的安全指標(biāo)分類和評價指標(biāo)數(shù)據(jù)如表1所示。

4.1 帶入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，最佳方案A0的因素指標(biāo)值如下：

4.2 排序

由以上結(jié)果可知，礦區(qū)綜合安全性C>A>E>D>B。可知C礦區(qū)的安全情況最好，B礦區(qū)的安全程度最差，且有一定差距。在安全管理中，需對B礦區(qū)進(jìn)行重點管理。評價結(jié)果基本符合實際情況，該方法具有一定實際意義。

5 結(jié)論

（1）灰色關(guān)聯(lián)分析是通過比較目標(biāo)方案與最優(yōu)方案之間相似程度和相異程度來衡量其相關(guān)度，并以其關(guān)聯(lián)度大小定量表示相對安全性，更加簡單直接。

（2）主觀賦權(quán)法存在個人觀點的影響，而變異系數(shù)賦權(quán)法屬于客觀賦權(quán)法，以差異大小評判權(quán)重，比較客觀。在實際應(yīng)用中，可結(jié)合主觀評價方法，更好地確定權(quán)重值大小。

（3）經(jīng)以上方法分析得到的評價結(jié)果基本符合實際情況，故該方法具有一定的實際意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹樹剛，徐阿猛，劉延保，張立強(qiáng).基于灰色關(guān)聯(lián)分析的煤礦安全綜合評價[J].采礦與安全工程學(xué)報，2007（02）：141-145.

[2]高玉翠，陳建宏，于鳳玲，熊立春.基于變異系數(shù)權(quán)重的灰色關(guān)聯(lián)投影法在安全績效評價中的應(yīng)用[J].世界科技研究與發(fā)展，2014，36（03）：241-246.

[3]鄧聚龍.灰色系統(tǒng)基本方法[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1987.

作者簡介：劉孟?。?998-），男，山東煙臺人，學(xué)士在讀，研究方向：安全工程。