基于未确知测度理论的矿井通风安全评价

张明明

太原市宏宇煤炭技术咨询有限公司 山西太原 030000

摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，矿井生产在我国不断加快，基于未确知测度理论，从通风网络、通风动力、通风设施和通风管理4个方面选取14个影响通风安全的指标建立了矿井通风安全评价模型。根据相关规范和专家意见，对各指标进行评价赋值，利用信息熵计算各影响因素的指标权重，依照置信度识别准则进行安全等级判定。实例表明，该评价模型的评价结果与实际情况比较吻合，是一种科学、实用的评价方法。

关键词：未确知测度理论;矿井通风;安全评价

引言

目前矿井通风系统安全评价方法有多种,但评价的精确性和矿井通风系统的不完全可知性之间的矛盾都未能解决。矿井通风系统除了模糊性之外,还有不完全性和非确知性特性。除此而外还包括了这两种不确定性以外系统的更为广泛的特性,因此,采用未确知测度评价法对矿井通风系统进行评价,有效地弥补了模糊综合评判法的不足,使评价结果更为客观、合理。

1安全评价概述

安全评价(SafetyAssessment)也称为危险评价或风险评价(RiskAssessment)，是按照科学的程序和方法，对系统中的危险因素、发生事故的可能性及损失与伤害程度进行调查与分析论证，从而为评估系统总体的安全性以及为制定基本预防和防护措施提供科学的依据。安全评价可以用在计划、设计、建设、生产等各个阶段，对系统存在的危险要进行充分的定性、定量分析，并做出综合评价，以便针对存在的问题，根据当前科学技术水平和经济条件，提出有效的安全措施，消除危险或将危险降低到最低程度。我国的市场经济正在逐步完善，为了能使企业取得更大的经济效益，保障人民的生命财产安全，在国民经济建设和科研工作中，就应通过安全评价，增加防范措施，提高企业对灾害事故的应变能力，提高其安全性，尽量减少发生事故特别是重大恶性事故，因此，安全评价更是具有非常重要的现实意义。安全评价的主要特点:(1)安全评价不仅考虑到系统内的危险物质、危险结构而且也应考虑到系统的安全防护设施及其间的相互作用关系状态。(2)安全评价并非完全根据有关的规程、标准来制约技术和工程，而主要是根据客观被评价对象的存在状态、结构关系、灾变机理，灾害物质的物化特性等评价系统对人类可能造成的危害。(3)安全评价的结果中含有人类的认识水平和接受能力，是对系统整体运行状态的综合评价。(4)安全评价的目的是为了正确掌握系统的安全状态水平，了解系统安全运行的薄弱环节，改进系统的安全水平，降低系统对人类的威胁程度。

2基于未确知测度理论的矿井通风安全评价

2.1矿井通风安全评价指标体系

根据煤矿通风系统设计要求，以及现场调查结果，选取具有代表性的评价指标，并将其总体分为4类:通风网络、通风动力、通风设施和通风管理。再从4类指标中选取14个因素作为评价影响因子,如图 1 所示。为了实现定量计算，通过查阅相关资料，以及结合工程实际情况、专家意见，对矿井通风安全指标进行打分赋值。根据分级标准化法，将每个评价指标划分为5个等级，评价空间为{c1，c2，c3，c4，c5}，分别为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级，分别表示矿井通风系统安全、较安全、一般安全、不安全、很不安全。根据新版《煤矿安全规程》《矿井通风质量标准及检查评定办法》《安全评价》等大量资料，再根据矿井现状及相关专家建议，对每一级都确定了一个评分标准。

图 1 矿井通风系统安全评价指标体系

2.2阶梯层次结构

在对矿井通风系统充分了解的基础上，分析系统内在因素间的联系和结构，并把这种结构划分为若干层，确定各层的递进关系。(1)目标层:这是最高层次，表示需要解决的问题，本论文的目标层就是对矿井通风系统进行安全评价。如果需要，可以再分为总目标层、战略目标层、战术目标层以至子战术目标层等。(2)准则层:第二层次为评价准则或衡量准则，也可为因素层(或约束层)。表示按某种方式来实现或论证解决问题所涉及的中间环节。影响矿井通风系统安全的因素有人一机一环境等因素。有时，中间环节较多，准则层不止一层，可以分为子准则层(或子因素层)。(3)指标层:评价系统安全的具体指标和参量。在矿井通风安全评价中，影响矿井通风系统的指标主要有矿井通风系统、局部通风系统、矿井通风等积孔等3个方面。(4)方案层:即待评价对象影响系统安全因素的危险性。对不同的问题可有不同的描述，同样，可再分为子方案层。

2.3置信度识别

取置信度λ=0.6,由综合评价向量式(7)和置信度评价准则公式可以判别何家塔煤矿矿井通风安全评价等级为I级,即安全等级属于安全级,事实上该矿近年矿井通风系统一直运行良好,未出现较大的事故隐患。

2.4构造单指标测度函数

首先构造单指标测度函数μ(xi∈ck),以便求得各评价指标测度值μik,从而求出何家塔煤矿矿井通风各评价指标的测度空间(μik)5×5,其中i=1,2,3,4,5;k=1,2,3,4,5。按分级标准从严考虑,c1级指标特征值以区间数给出区间下限值作为c1级标准;c5级指标特征值取区间上限作为c5级标准;c2、c3、c4级则取区间数的中值作为分级标准。

2.5指标权重的计算

多因素问题研究广泛分布于社会各系统中，诸如人力资源评估、企业等级评估、矿井通风系统安全评价等。多因素问题研究除了涉及定量因素之外，还涉及到定性因素的问题。目前多因素问题通常采用的方法是层次分析法，该方法是一种基于专家评价为主的研究方法。该方法以专家对各因素的重要性进行两两评估后获得一个相应评判矩阵，并最终获得各因素的权重分配。针对此方法要损失大量的专家信息这一缺陷，提出了一种相应的改进意见。但该方法仍然是以专家的意见为主，由于各个专家对不同因素的重视程度不同，因此完全有可能产生各种不同的权重分配方案。鉴于多因素问题涉及的因素多，其权重分配对评定结果影响很大。因此有必要从客观的事实出发研究一种能够基于客观事实的多因素权重确定方法。

2.6矿井通风安全评价中的未确知性

未确知信息的特点在于其不确定性主要不是客观的，而是决策者主观认识上的不确定性。事物自身可以是确定的(已存在或已发生的事物)，也可能是不确定的(如未来事物)，由于主观或客观的原因，其真实状态和数量关系不能被主体所认识。事实上，任何同时具有状态因素和行为因素的系统，提供的信息基本上都是未确知信息，对具有未确知性的信息，必须考虑它的不确定性，而不能把它简化为确定信息而加以处理。矿井通风安全评价是一种由人参与的认知活动，而矿井通风系统是一个复杂而特殊的生产辅助系统，对矿井通风进行安全评价更是一项艰难的任务。在确定被评价对象后，首先要熟悉被评价系统，了解矿井通风设备、设施和事故情况，以及评价矿井的地理、气象条件及社会环境状况等，并收集相关资料、法律法规及标准。然后对评价对象进行危险性辨识，确定其安全等级。在评价人员进行资料收集和情况的了解过程中，必然存在主观上、认识上的不确定性，因此，矿井通风安全评价一定具有未确知性。

2.7指标权重的确定

设 w j 为测量指标 x j在整体评价中的相对重要程度，且满足 0≤w j ≤1，则称 w j 为 x j 的权重，w =(w 1 ，w 2 ，…，w m )称作指标权重向量 ［4］ 。可利用信息熵确定权重 ，即: 由于单指标测度评价矩阵式(4)是已知的，因此可以通过式求解 w j 。

结语

运用未确知测度评价模型对矿井通风安全进行评价,其计算结果与实际运行情况吻合.该评价方法实用性强,科学合理,可以在矿井其他方面进行推广应用.但是,矿井通风系统是随着生产的变化而变化,因此在生产过程中要加强矿井风量监测和通风设备以及通风设施的管理与维护,以确保矿井的生产安全。

参考文献

［1］王光远．未确知信息及其数学处理［J］．哈尔滨建筑工程学院学报，1990(4):1－9．

［2］李树刚，马超，王国旗．基于未确知测度理论的矿井通风安全评价［J］．北京科技大学学报，2006，28(2):101－103．