金煒凱

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210023)

一、引言

礦產(chǎn)作為一次能源，在我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中都占據(jù)主導(dǎo)地位，我國(guó)已形成高度依賴礦產(chǎn)資源的能源結(jié)構(gòu)。由于礦業(yè)開(kāi)采的特殊性，其有生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜、參與人數(shù)多、環(huán)境多變、涉及眾多不確定因素等的特點(diǎn)，一旦生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生事故，必將造成極大的人力財(cái)力損失，同時(shí)也會(huì)造成惡劣的社會(huì)影響。如何有效改善礦山安全生產(chǎn)管理水平，對(duì)潛在安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行及時(shí)評(píng)價(jià)分析，以減少礦山安全事故，成為礦產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)界迫切需要解決的問(wèn)題。

近年來(lái)，在對(duì)礦山安全的評(píng)價(jià)與分析上，學(xué)者們?nèi)〉昧溯^多的研究成果。劉新禮(2017)以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，建立霍煤辛置煤礦的綜合安全評(píng)價(jià)，增強(qiáng)評(píng)價(jià)結(jié)果的自組織性且具有良好的魯棒性；陸衛(wèi)東等(2017)通過(guò)“熵權(quán)TOPSIS評(píng)價(jià)模型”，以評(píng)價(jià)對(duì)象與理想解之間的距離為準(zhǔn)則，對(duì)影響礦井安全的指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)與最優(yōu)解的相對(duì)靠近度，表征礦井的安全現(xiàn)狀水平；何榮軍和駱大勇(2018)基于改進(jìn)粒子群的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理去尋找最佳平衡的慣性權(quán)值，增強(qiáng)了粒子群算法的全局尋優(yōu)能力，提高了煤礦安全評(píng)價(jià)能力?，F(xiàn)有研究主要針對(duì)煤礦生產(chǎn)某一部分進(jìn)行調(diào)研評(píng)價(jià)，對(duì)礦山從整體安全態(tài)勢(shì)進(jìn)行比較評(píng)價(jià)的文章尚在少數(shù)。

基于以上研究背景，論文擬通過(guò)分析礦山生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，以動(dòng)靜態(tài)角度劃分，提出礦山整體安全態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用BWM(best-worst method)分析法多準(zhǔn)則決策分析法，對(duì)礦山生產(chǎn)從整體進(jìn)行綜合比較評(píng)價(jià)，以期能夠獲得更為準(zhǔn)確和可信度高的評(píng)價(jià)結(jié)果，為礦產(chǎn)企業(yè)隱患的排查預(yù)警治理提供一定的幫助。

二、礦山安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

由于各個(gè)礦山自然條件、設(shè)施水平和管理方式不盡相同，對(duì)于定性指標(biāo)，不同評(píng)價(jià)人員會(huì)因理解描述不同，而很難給出定量化的評(píng)價(jià)結(jié)果。礦山安全態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)的核心問(wèn)題是評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建是否客觀準(zhǔn)確對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生直接影響，即關(guān)系到能否通過(guò)評(píng)價(jià)改善礦山的安全生產(chǎn)管理水平，達(dá)到評(píng)價(jià)的目的。

從礦山的特點(diǎn)出發(fā)，遵循目的性、科學(xué)性、可比性的原則，按照礦山安全態(tài)勢(shì)指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)步驟和流程，以煤礦生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化為指導(dǎo)，從動(dòng)態(tài)、靜態(tài)兩個(gè)角度入手，將指標(biāo)體系分為礦山安全危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)方式、管理制度完備性及資源賦存條件四類(圖1)。這四類動(dòng)靜態(tài)指標(biāo)交叉滲透，共同作用于礦山，對(duì)礦山整體生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控，便于安全態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)。

圖1 礦山安全態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

(一)礦山安全危險(xiǎn)源監(jiān)控

礦山安全預(yù)測(cè)預(yù)警來(lái)自對(duì)礦山生產(chǎn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的各個(gè)危險(xiǎn)源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，把握住生產(chǎn)過(guò)程中可能產(chǎn)生災(zāi)害的關(guān)鍵危險(xiǎn)源，對(duì)整體生產(chǎn)安全的把握起到關(guān)鍵作用。對(duì)危險(xiǎn)源的判定，主要從礦山七大主要災(zāi)害入手，包括瓦斯災(zāi)害、煤塵災(zāi)害、水災(zāi)害、火災(zāi)害、頂板災(zāi)害、機(jī)電災(zāi)害和運(yùn)輸事故。通過(guò)監(jiān)測(cè)各災(zāi)害發(fā)生的可能性及次數(shù)，對(duì)礦山整體安全態(tài)勢(shì)進(jìn)行把握。

(二)生產(chǎn)方式

礦山生產(chǎn)方式不同，其危險(xiǎn)性也大不相同，不同生產(chǎn)方式所需監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵點(diǎn)各異，隨著科技的進(jìn)步，大部分危險(xiǎn)開(kāi)采方式已經(jīng)被取締，開(kāi)采方式得到了進(jìn)一步的規(guī)范，純?nèi)斯ら_(kāi)采也不復(fù)存在，但純機(jī)械開(kāi)采暫時(shí)處于理論，還未實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前主要生產(chǎn)方式包括爆破采煤及綜合機(jī)械化采煤。

(三)管理制度完備性

企業(yè)安全離不開(kāi)制度的保障，礦產(chǎn)企業(yè)尤其如此，對(duì)于危險(xiǎn)性較高的礦山開(kāi)采工作，如果沒(méi)有制度的保障，將無(wú)法安全正常運(yùn)行下去，因此管理制度的完備性十分必要。對(duì)于礦山生產(chǎn)工作，其管理制度主要從安全出發(fā)，包括：安全生產(chǎn)責(zé)任制度、安全辦公會(huì)議制度、安全生產(chǎn)隱患排查制度、危險(xiǎn)源監(jiān)控管理制度、安全教育與培訓(xùn)制度、安全監(jiān)督檢查制度、安全管理獎(jiǎng)懲制度、安全操作管理制度、煤礦事故應(yīng)急救援制度。

(四)資源賦存條件

礦山種類、地理位置等氣候環(huán)境不同，其資源賦存條件及危險(xiǎn)性也存在很大區(qū)別，不同的條件所需注意的危險(xiǎn)源及其危險(xiǎn)程度也都不同。無(wú)論煤礦或非煤礦，都存在高風(fēng)險(xiǎn)性和其他兩類礦山，要分開(kāi)討論。對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)性煤礦主要分為以下五類：煤與瓦斯突出、沖擊地壓、高瓦斯、水文地質(zhì)類型復(fù)雜和極復(fù)雜、采深超千米。其他礦山則指除了五種高風(fēng)險(xiǎn)煤礦以外的各類礦山。

三、BWM多準(zhǔn)則決策分析法

(一)礦山生產(chǎn)評(píng)價(jià)

礦山生產(chǎn)由于其復(fù)雜多變性，對(duì)于構(gòu)建的綜合評(píng)價(jià)方法除了尋求評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)模型的深度和新度，還需尋求一種簡(jiǎn)單、適用、可操作性強(qiáng)的方法，減少由于評(píng)估方法帶來(lái)的模糊、不確定性因素的干擾，以及人為確定方法的缺陷。通過(guò)選擇的安全態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)方法及構(gòu)建的評(píng)價(jià)模型，獲得的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)當(dāng)能夠客觀反映礦山的安全生產(chǎn)狀況。通過(guò)礦山安全態(tài)勢(shì)綜合評(píng)價(jià)工作，促進(jìn)礦山增加安全投入、采取技術(shù)措施、改善作業(yè)環(huán)境，降低或消除風(fēng)險(xiǎn)，提高企業(yè)安全程度。

(二)BWM

BWM(best-worst method)是荷蘭學(xué)者Rezaei提出的一種新的多準(zhǔn)則決策方法，能把定性因素定量化，將人的主觀判斷用數(shù)學(xué)表達(dá)處理，并能在一定程度上檢驗(yàn)和減少主觀影響，使評(píng)價(jià)更趨于科學(xué)化。這一方法的特點(diǎn)是，在對(duì)復(fù)雜決策問(wèn)題進(jìn)行深入分析后，構(gòu)建一個(gè)層次結(jié)構(gòu)模型，然后利用較少的定量信息，把決策的思維過(guò)程數(shù)學(xué)化，從而為求解多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的復(fù)雜決策問(wèn)題提供一種簡(jiǎn)便的方法，并且相比于層次分析法，所需要計(jì)算的過(guò)程更簡(jiǎn)便，結(jié)果更具有一致性。很適合生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜、環(huán)境多變的礦山安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)。

(三)BWM模型構(gòu)建流程

BWM與AHP類似，也是基于成對(duì)比較的思想，但并不是任意準(zhǔn)則兩兩比較，而是構(gòu)造一種結(jié)構(gòu)化的比較方式，具體操作步驟如下：

Step1：在準(zhǔn)則集 {c1，c2，…，cn}中選取最優(yōu)準(zhǔn)則CB和最劣準(zhǔn)則CW。

Step2：利用1～9標(biāo)度打分，確定最優(yōu)準(zhǔn)則相比于其他所有準(zhǔn)則的偏好程度，構(gòu)建比較向量AB= (aB1，aB2，…，aBn)，其中aBi代表最優(yōu)準(zhǔn)則與準(zhǔn)則i相比的偏好程度。

Step3：確定其他所有準(zhǔn)則相比于最劣準(zhǔn)則的偏好程度，構(gòu)建比較向量Step4：構(gòu)建數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題并求解，得出最優(yōu)權(quán)重，其中目標(biāo)函數(shù)的意義是：對(duì)于所有的j，取全部中最大的一個(gè)，使其最小化，

BWM過(guò)程簡(jiǎn)潔，結(jié)果可靠，與其他多準(zhǔn)則決策方法相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：第一，成對(duì)比較方法(如AHP)需要進(jìn)行次比較，而BWM只需要進(jìn)行2n-3次比較，相比于其他方法，數(shù)據(jù)大大簡(jiǎn)化；第二，BWM是基于向量計(jì)算的方法，其他方法則是基于矩陣計(jì)算，同時(shí)BWM計(jì)算過(guò)程只需使用整數(shù)，而諸如AHP等方法則會(huì)用到分?jǐn)?shù)，因此在計(jì)算簡(jiǎn)便性上BWM更勝一籌；第三，也是最重要的一點(diǎn)，由于比較過(guò)程的簡(jiǎn)化，BWM方法得出的結(jié)果均具有很好的一致性，對(duì)于生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜、涉及因素眾多的礦山安全態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)分析，能夠起到很好的簡(jiǎn)化作用，從而得到的最終結(jié)果也更具可靠性。

四、模型實(shí)證分析

通過(guò)礦山安全態(tài)勢(shì)指標(biāo)體系，運(yùn)用BWM多準(zhǔn)則決策模型，對(duì)礦山的安全態(tài)勢(shì)現(xiàn)狀從整體上進(jìn)行試評(píng)價(jià)。以某四個(gè)礦山2018年12月各指標(biāo)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析。邀請(qǐng)礦山安全負(fù)責(zé)人5名及專家5名，確認(rèn)礦山一、礦山二、礦山三和礦山四在各指標(biāo)下的最優(yōu)、最劣礦山及其余礦山與最優(yōu)最劣礦山比較。

礦山安全危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)指標(biāo)下：

(一)確定最優(yōu)、最劣礦山

根據(jù)礦山安全負(fù)責(zé)人及專家的商討，礦山一為最優(yōu)礦山，礦山四為最劣礦山。

(二)最優(yōu)礦山與其余礦山比較

將礦山一分別與礦山二、礦山三和礦山四進(jìn)行比較，其結(jié)果為(a12，a13，a14)=(4，1，5)(aij表示i與j相比的重要程度)。 再根據(jù)aij=aik×akj(k≠i，j)及aij=1/aji可得判斷矩陣如表1所示。

表1 最優(yōu)指標(biāo)比較判斷矩陣

(三)其余礦山與最劣礦山比較

與(二)類似，將礦山四分別與礦山一、礦山二、礦山三相比較，結(jié)果為(a41，a42，a43)=(0.4，1，0.2)(aij表示i與j相比的重要程度)。 再根據(jù)aij=aik×akj(k≠i，j)及aij=1/aji可得判斷矩陣如表2所示。

表2 最劣指標(biāo)比較判斷矩陣

(四)進(jìn)行層次排序及一次性檢驗(yàn)

將判斷矩陣的元素做歸一化及標(biāo)準(zhǔn)化處理，運(yùn)用規(guī)劃求解最終獲得特征向量為W=(0.500，0.273，0.136，0.091)T，一致性比率CR=0.045＜0.1，一致性檢驗(yàn)通過(guò)。根據(jù)上述方法，可得礦山一、礦山二、礦山三、礦山四的得分為0.500、0.273、0.136、0.091。

重復(fù)上述步驟，計(jì)算得到四個(gè)礦山在生產(chǎn)方式、管理制度完備性、資源賦存條件下的得分分別為：生產(chǎn)方式(0.419、0.226、0.226、0.129)，管理制度完備性(0.179、0.472、0.081、0.268)，資源賦存條件(0.076、0.214、0.550、0.160)。

基于BWM方法，通過(guò)對(duì)各個(gè)礦山進(jìn)行打分獲得各自相應(yīng)的權(quán)重，再對(duì)每一個(gè)礦山之間進(jìn)行比較，從而獲得最后的得分，如表3：

表3 各礦山最終得分排序

通過(guò)上述運(yùn)算可以得出，從礦山整體安全態(tài)勢(shì)角度出發(fā)，礦山二在整體安全性上處于最優(yōu)地位，礦山一第二，礦山三與四分別排第三與第四。由此可見(jiàn)，以礦山安全態(tài)勢(shì)指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，運(yùn)用BWM多準(zhǔn)則決策方法建立的礦山安全態(tài)勢(shì)綜合評(píng)價(jià)模型，可以有效地分析比較各個(gè)礦山的安全水平。

五、結(jié)論

第一，論文從動(dòng)態(tài)靜態(tài)兩個(gè)方面構(gòu)建了礦山安全的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，得出影響礦山整體安全態(tài)勢(shì)的四個(gè)主要指標(biāo)為：礦山安全危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)方式、管理制度完備性、資源賦存條件。

第二，通過(guò)動(dòng)靜態(tài)指標(biāo)體系構(gòu)建了基于BWM多準(zhǔn)則決策評(píng)價(jià)方法的礦山安全態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)模型，對(duì)四個(gè)礦山進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，四個(gè)礦山安全態(tài)勢(shì)的評(píng)價(jià)結(jié)果表明論文提出的評(píng)價(jià)體系和方法能夠?qū)ΦV山安全態(tài)勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)排名并發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)其管理缺陷。

第三，由于文中僅以四個(gè)礦山的安全態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行評(píng)價(jià)，數(shù)據(jù)來(lái)源相對(duì)單一，下一步研究將收集更多數(shù)據(jù)并進(jìn)行后期觀測(cè)，對(duì)論文的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。