基于混合交叉賦權的露天礦山安全風險評價模型

黨國華

（新疆金寶礦業有限責任公司，新疆 阿勒泰 836100）

近年來，隨著社會各行業領域的不斷發展，我國對于礦產資源的需求量急劇增多，礦產資源開發不斷向深部階段進行，由于礦山生產建設涉及多個生產環節和工藝技術，需要多個部門相互協調配合得以完成礦山開采工作[1]。隨著深部的礦產資源開發的地質構造更加復雜，礦山的安全事故頻發，引起社會以及研究學者的廣泛關注，其安全風險問題作為礦山生產建設的重要問題，需要運用科學有效的管理手段盡可能的避免開采作業各環節的安全風險，于是安全風險評價方法應用而生，礦山科學有效的安全風險評價方法能夠為礦山的安全管理提供可靠的決策支持，從而提高礦山生產建設的安全性，保證各環節順利進行[2]。由于傳統的安全風險評價模型在一定程度上忽視了不同指標存在的內部差異性問題，在露天礦山的安全風險評價中具有局限性，影響了評價結果的準確性[3]。本文基于混合交叉賦權法對露天礦山安全風險評價模型進行研究，為提供礦山安全風險評價結果的準確性提供了重要的參考依據，對礦產資源開發的健康有序發展具有現實意義。

1 露天礦山安全風險評價模型

1.1 建立安全風險評價指標選取原則

指標體系擬定的客觀性和指標選取的可靠性直接影響著露天礦山安全風險評價的準確性，因此根據本文根據露天礦山研究對象的實際生產特點，綜合考慮國家對煤礦企業的安全要求，結合目前已有的大量收集到的資料，根據科學性原則進行指標選取的決策，保證指標選取的覆蓋范圍[4]。指標選取還要充分考慮可行性原則，結合實際數據采集的可獲取性，盡可能地細化各評價指標，為了更好地反映露天礦山的安全情況，應以可比性原則使相同等級的評價指標具有相同的計量標準和計量范圍，保證在相同計量方法的條件下采用指標的相對值，為了便于模型在安全風險評價中計算的簡化，要保證指標之間的獨立性，并按屬性進行分類和分層的排序。不同的指標選取原則及指標體系會產生不同的評價結果，因此本文根據國家頒布的各項法規法令進行評價指標的選取，遵循政令性原則，總結影響露天礦山安全的各因素，構建本文露天礦山的安全風險評價體系，具體如圖1所示。

圖1 露天礦山安全風險評價體系

由圖1可知，根據本文建立的評價指標選取原則，最終本文將露天礦山的露天采礦場環境安全風險﹑選礦及尾礦庫安全風險﹑管理安全風險﹑防火災安全風險﹑運輸安全風險﹑排水安全風險﹑爆破安全風險﹑供電系統安全風險作為準則層，進一步選取各類2級指標[5]。

1.2 選取露天礦山安全風險評價指標

考慮到當前露天礦山所能獲取到的數據情況，經過對露天礦山現場的實地調查，并對該地區安全風險因素的識別情況，結合上文建立的安全風險評價指標選取原則，建立合理的指標集，以上文的8個維度的準則層，選取了39個評價指標，具體如表1所示。

表1 評價指標選取結果

根據表1可知本文所選取的露天礦山的各項安全風險評價指標，這些指標能夠較為全面地展現影響露天礦山安全風險的主要因素，且各指標易于進行后文的量化處理，但評價指標不是越多越好，關鍵是評價指標在評價中的作用大小，因此需要進行各評價指標的權重計算[6]。

1.3 基于混合交叉賦權確定指標權重

由于露天礦山的實際生產情況具有復雜性，評級指標較多，且存在內部差異性，因此需要量化處理各評價指標，獲取指標權重，從而對露天礦山的安全風險進行綜合評價[7]。露天礦山對各類危險類別以及操作管理等安全風險的檢查，以安全檢查表進行記錄與描述，將該表作為參照，實現量化處理。本文利用混合交叉賦權法，通過混合交叉熵權，對不同數據樣本的指標量化的差異度確定權重大小，首先建立數據決策矩陣，具體表達式為：

式中m為評價對象組成對象集的數量，n為評價指標組成的指標集數量，將數據樣本進行無量綱的標準化處理，具體表達式為：

式中rij為xij進行歸一化處理的結果，為第j個指標的評價最小值，為最大值，對第j個指標第i個對象的特征比重進行計算，具體公式為：

該比重值差異越大，則證明該指標所能提供的有用的評價信息越多，計算第j個指標的熵值，具體公式為：

式中γ為評價對象的常數，則各指標權重的計算公式為：

經上式計算，得到基于混合交叉賦權的評價指標權重，為后文安全風險評價提供更加直觀的各評價指標信息量[8]。

1.4 構建評價指標判斷矩陣

將本文所選取的各評價指標進行兩兩對比，比較各指標的不同重要程度，構建評價指標判斷矩陣，具體為：

矩陣中有n個指標對目標的影響，以aij表示xi和xj的影響之比，各評價指標通過標度法得到判斷標準，具體如表2所示。

表2 標度法判斷標準

由表2可知各指標影響程度判斷標準，對評價矩陣進行一致性檢驗，計算矩陣最大特征根，計算公式為：

式中Sj為特征向量S的第j項值，(DS)j為矩陣中特征向量的第j個元素值，對一致性指標進行計算，具體公式為：

根據上式對矩陣的隨機一致性比例進行計算，若該比例<0.1，則認為該矩陣具有較好的一致性，符合構建邏輯[9]。

2 評價結果與討論

本文工程項目中的評價對象是一座以銅為主的露天礦山，并伴生多種金屬元素如鋅﹑銀﹑鉛，距今已開采四十余年，同時存在著一定的安全風險，應用本文模型對該露天礦山安全風險進行評價，并對露天礦山的綜合評價結果進行打分，結合該礦山的安全風險管理的實際要求，進行安全風險等級的劃分，具體等級劃分情況如表3所示。

表3 安全風險等級劃分

由表3可知本文對露天礦山安全等級的制定，對各準則層指標的安全得分進行計算，確定各一級評價指標的得分與安全風險等級，并進行匯總，具體露天礦山的安全風險等級評價結果如表4所示。

表4 露天礦山安全風險等級評價結果

由表4可知準則層的各評價指標安全風險評價得分以及安全風險等級，其中管理安全風險和供電系統安全風險的安全風險等級為安全，其他評價單元一級評價指標的安全風險等級為較安全，證明該露天礦山的安全條件能夠滿足礦山生產的實際要求。對39個二級評價指標的安全風險等級評價結果進行匯總，直觀展示中的安全風險評價各等級所占比例，具體如圖2所示。

由圖2可知，該露天礦山所有二級指標的安全風險評價得分均在70分以上，其中評價為安全等級所占的比例為29.86%，評價為較安全等級所占的比例為65.98%，評價為一般安全等級所占的比例為4.16%，該露天礦山的總體評價得分為87.48，屬于較安全等級，該露天礦山經本文安全風險評價模型評價得到的結果較為理想，但排水安全風險和防火災安全風險的評價得分相比而言還有待提高，該露天礦山還應進一步加強這兩方面的安全風險管理，保證礦山正常生產運行，由此可見，本文模型能夠客觀反映露天礦山安全風險等級，滿足設計要求。

圖2 露天礦山各等級所占比例

3 結語

本文通過建立安全風險評價指標選取原則，選取露天礦山安全風險評價指標，基于混合交叉賦權確定指標權重，構建評價指標判斷矩陣，完成了本文評價模型設計，取得了一定的研究成果。

同時，由于時間和條件的限制，本文研究還存在著諸多不足有待于在今后的研究中不斷改進與完善，如本文對于二級評價指標的選取較多，使后文進行指標權重確定時的工作量較大，在未來的研究中本文還將進一步篩選各級評價指標，簡化復雜問題，從而提高對露天礦山安全風險評價的準確度和效率，不斷優化安全風險得分及指標判斷的方法，增強本文方法在實際應用中的適用性。