基于層次分析法及模糊綜合評價的露天礦山安全風險評價分析

牛肖錚，趙迎青

（大理恒泰安全科技有限公司，云南 大理 671000）

礦山安全評價是礦山安全生產的重要保證，露天礦安全現狀評價反映了采場實際安全生產的現狀，也是提高被評價礦山在生產過程中的本質安全程度及安全管理水平的重要手段。但礦山安全評價是一個龐大的系統工程，各影響因素都具有不確定性、隱蔽性、隨機性，要結合礦山實際條件和開采階段抓住主要矛盾，認真辨識危險源，理清主要危險。為此，以賓川縣大營鎮洪水塘普通建筑材料用灰巖礦400 萬t/a 砂石骨料露天采礦工程為例，對其進行深入的安全評價[1-2]。

1 洪水塘灰巖礦主要危險及有害因素分析

洪水塘灰巖礦礦區范圍面積為0.565 km2，開采標高2 300～2 440 m。該礦床位于區域巖溶含水層富水塊段的補給、徑流區部位，礦層屬巖溶含水層組，屬山坡露天開采的礦床。礦床開采無地下水及常年性地表水的充水影響，礦坑涌水的來源為季節性大氣降雨，該礦床水文地質條件屬巖溶含水層充水為主的簡單類型。

礦區構造較發育，礦體屬可溶鹽巖類堅硬巖組。礦體巖石強度高，礦體節理裂隙較發育，巖體完整-中等；構成露天礦坑最終邊坡的巖組為可溶鹽巖巖體，最終邊坡的變形與破壞形式主要為局部性侵蝕坍塌、危巖滾落、坡頂拉裂為主，該礦床工程地質條件屬以可溶鹽巖類較堅硬巖組為主的中等類型。

礦區所處區域次不穩定區，地形相對高差屬中高，但礦區所處山體穩定，礦區內未見古滑坡，未見崩塌的跡象，不良地質作用一般發育。區內可溶鹽巖溶蝕以溶溝、溶槽、石芽為主，巖溶總體不發育。礦石及夾石化學組分穩定，不易分解出有毒有害元素和組分。剝離物有一定規模，隨意堆放可能誘發地質環境問題。礦區地質環境質量中等。

開采技術條件屬以工程地質和環境地質為主的復合中等類型。礦山采用山坡露天開采方式，設計開采深度138 m，采用自上而下臺階開采，深孔多排微差爆破，臺階高度12 m，安全平臺寬度4 m，清掃平臺寬度8 m，每隔2 個安全平臺設置1 個清掃平臺，工作平臺最小寬度40 m，工作臺階邊坡角65°，最終臺階坡面角60°，采用開拓運輸方案為單斗-卡車開拓運輸方案。

根據賓川縣大營鎮洪水塘普通建筑材料用灰巖礦400 萬t/a 砂石骨料露天采礦工程的有關技術資料和現場調查、類比調查結果，在對該建設項目主要危險因素分析的基礎上，按照礦山生產工藝過程，結合該礦山主要危險、有害因素的性質和存在部位，劃分為7 個單元進行評價：①總平面布置評價單元（有害因素：自然災害、放炮傷害、觸電、火災、車輛傷害、不良工程地質危險、滾石滑坡（坍塌）、泥石流危險）；②露天礦山開拓運輸評價單元（有害因素：車輛傷害、機械傷害、物體打擊、高處墜落）；③露天采剝單元（有害因素：邊坡危害、高處墜落、爆破傷害（放炮）、車輛傷害、物體打擊、機械傷害、觸電、火災、淹溺）；④露天礦山供配電設施評價單元（有害因素：觸電、電氣火災、爆炸、雷電危害）；⑤露天防排水評價單元（有害因素：邊坡危害、泥石流、采場淹沒）；⑥安全管理評價單元（有害因素：滑坡、高處墜落、車輛傷害）；⑦大危險源辨識評價單元（有害因素：違章操作、違章指揮、誤操作、安全設施不健全、作業人員危險源認識不清）。

2 安全風險評價體系AHP 數學模型建立

安全風險評價指標體系如圖1。

圖1 安全風險評價指標體系

運用層次分析法[3-9]，設立目標層1 個，安全風險評價體系A；準則層7 個，選址及總平面布置B1、開拓運輸B2、采剝B3、供配電設施B4、采場防排水B5、排土場B6、安全管理B7；二級評價指標36 個，自然災害C1、放炮傷害C2、觸電C3、火災C4、車輛傷害C5、不良工程地質危險C6、滾石、滑坡（坍塌）C7、泥石流危險C8、車輛傷害C9、機械傷害C10、物體打擊C11、高處墜落C12、邊坡危害C13、高處墜落C14、爆破傷害（放炮）C15、車輛傷害C16、物體打擊C17、機械傷害C18、觸電C19、火災C20、淹溺C21、觸電C22、電氣火災C23、爆炸C24、雷電危害C25、邊坡危害C26、泥石流C27、采場淹沒C28、滑坡C29、高處墜落C30、車輛傷害C31、違章作業C32、違章指揮C33、誤操作C34、安全設施不健全C35、作業人員危險源認識不清C36。

得到構造目標層相對準則層A-B 判斷矩陣。判斷矩陣的權重W0′=[0.276 5，0.108 9，0.168 5，0.102 7，0.060 5，0.042 5，0.240 4]，λ0max=7.807 2，CR0=0.098 9<0.1（λ 為對應判斷矩陣的最大特征值，實踐中用來判斷矩陣的一致性；檢驗系數CR，如果CR<0.1，則認為該判斷矩陣通過一致性檢驗，否則就不具有滿意一致性），滿足一致性要求。同理，可對各二級評價指標進行單因素權重分析。

選址及總平面圖布置B1-C：判斷矩陣的權重W1=[0.042 5，0.110 0，0.053 4，0.153 3，0.343 2，0.161 3，0.079 5，0.056 7]，λ1max=8.856 9，CR1=0.086 8<0.1，滿足一致性要求。

開拓運輸B2-C：判斷矩陣的權重W2=[0.161 5，0.462 9，0.309 5，0.066 1]，λ2max=4.169 7，CR2=0.063 6<0.1，滿足一致性要求。

采剝B3-C：判斷矩陣的權重W3=[0.056 9，0.087 5，0.035 0，0.147 2，0.192 7，0.288 6，0.045 2，0.116 9，0.030 0]，λ3max=10.064 4，CR3=0.091 1<0.1，滿足一致性要求。

供配電設施B4-C：判斷矩陣的權重W4=[0.587 0，0.215 0，0.118 6，0.079 3]，λ4max=4.233 3，CR4=0.087 4<0.1，滿足一致性要求。

采場防排水B5-C：判斷矩陣的權重W5=[0.614 4，0.117 2，0.268 4]，λ5max=3.073 5，CR5=0.070 7<0.1，滿足一致性要求。

排土場B6-C：判斷矩陣的權重W6=[0.089 0，0.323 4，0.587 6]，λ6max=3.009 2，CR6=0.008 8<0.1，滿足一致性要求。

安全管理B7-C：判斷矩陣的權重W7=[0.067 0，0.104 0，0.061 0，0.318 7，0.449 2]，λ7max=5.391 7，CR7=0.087 4<0.1，滿足一致性要求。

整理之后得到層次總排序及各因素總權重，評價指標權重見表1，可知在一級指標中，選址及總平面圖布置的權重最大，即該因素影響最大，其次依次為安全管理、采剝、開拓運輸、供配電設施、采場防排水、排土場。因此做好該礦山的選址及總平面圖布置和安全管理極為重要。

表1 評價指標權重

二級指標中影響因素權重前5 名為安全設施不健全、車輛傷害（選址及總平面圖布置）、誤操作、觸電（供配電設施）、機械傷害（開拓運輸），在企業生產過程中一定要注意此類事故的發生。

3 安全風險評價體系模型的應用

根據洪水塘灰巖礦實際條件，結合初步設計和安全設施設計中提到的問題，參考礦山安全標準，把礦山企業安全等級劃分5 級，建立模糊評價目標評價集V={V1，V2，V3，V4，V5}，其中V1=90～100，V2=80～89，V3=70～79，V4=60～69，V5＜60。組織20 名專家對36 項二級評價指標進行打分，形成專家資源庫的評價矩陣R，并進行歸一化處理，得到二級綜合評價B=W·R。洪水塘灰巖礦專家資源庫審查因素專家評價表見表2。

表2 洪水塘灰巖礦專家資源庫審查因素專家評價表

通過表2可得到選址及總平面圖布置綜合評價矩陣B1=W1·R1=[0.305 215，0.275 74，0.248 775，0.108 83，0.061 34]

同理可得到其他綜合評價矩陣，合并之后組合建立二級模糊綜合評價矩陣R′。

最終得到洪水塘灰巖礦的安全風險評價體系模糊綜合評價集A=W0·R′=[0.533 236，0.213 26，0.142 707，0.063 678，0.047 057]T。對于20 名專家打分的加權值和建立模糊評價目標評價集V 對應得到洪水塘灰巖礦安全風險評價為良好。

4 結語

1）根據洪水塘灰巖礦實際情況分析了主要危險、有害因素的性質和存在部位，劃分為7 個單元進行評價，找到7 個單元中有害因素。

2）建立了安全風險評價體系AHP 數學模型。在一級指標中，選址及總平面圖布置的影響最大，因此做好該礦山的選址及總平面圖布置和安全管理極為重要。二級指標中影響因素權重前5 名為安全設施不健全、車輛傷害（選址及總平面圖布置）、誤操作、觸電（供配電設施）、機械傷害（開拓運輸），在企業生產過程中一定要注意此類事故的發生。

3）根據專家對洪水塘灰巖礦進行評價，可以得知洪水塘灰巖礦安全風險評價為良好。