基于未確知測度的煤礦緊急避險系統(tǒng)安全評價模型

吳鳳東 胡乃聯(lián) 王長龍，3

（1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083；2.中國中煤能源集團(tuán)有限公司，北京市東城區(qū)，100120；

3.河北工程大學(xué)，河北省邯鄲市，056038）

基于未確知測度的煤礦緊急避險系統(tǒng)安全評價模型

吳鳳東1，2胡乃聯(lián)1王長龍1，3

（1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083；2.中國中煤能源集團(tuán)有限公司，北京市東城區(qū)，100120；

3.河北工程大學(xué)，河北省邯鄲市，056038）

通過分析緊急避險系統(tǒng)的構(gòu)成，給出了緊急避險系統(tǒng)評價指標(biāo)體系，構(gòu)造了未確知測度理論的單指標(biāo)測度評價模型，并通過信息熵確立指標(biāo)的分類權(quán)重。結(jié)果表明，運用未確知測度模型進(jìn)行緊急避險系統(tǒng)安全評價問題的研究，理論上是可行的，評價結(jié)果是可信的，為緊急避險系統(tǒng)的安全綜合評價提供了一種新方法。

煤礦緊急避險系統(tǒng) 安全評價 未確知測度 分類權(quán)重

井下緊急避險系統(tǒng)的實施需要大量的資金的投入，而目前關(guān)于煤礦緊急避險系統(tǒng)的配置和檢驗標(biāo)準(zhǔn)還處于單一分模塊的研究，不能很好地客觀描述緊急避險系統(tǒng)的實施中的問題。為此，筆者結(jié)合我國煤礦管理水平及技術(shù)條件，對我國煤礦井下緊急避險系統(tǒng)進(jìn)行了分析和評價研究。

1 緊急避險系統(tǒng)及多層次評價指標(biāo)體系的建立

1.1 緊急避險系統(tǒng)

緊急避險系統(tǒng)的功能應(yīng)定位于：當(dāng)井下發(fā)生災(zāi)變事故后，在逃生路徑被阻或不能逃生的情況下，為無法及時撤離的遇險人員提供一個安全的密閉空間，對外能夠隔絕有毒有害氣體，抵御高溫?zé)煔猓瑢?nèi)能為遇險人員創(chuàng)造基本生存條件。

緊急避險系統(tǒng)由個體防護(hù)設(shè)備、避難所、壓風(fēng)自救裝置等組成。避難所是在避災(zāi)路線上設(shè)置的避難空間，供遇險人員在逃生路徑被阻和逃生不能的情況下避險待救。避難所按結(jié)構(gòu)形式可分為避難硐室和可移動式救生艙；其中避難硐室可以分為永久避難硐室和臨時避難硐室。

1.2 評價指標(biāo)體系的建立

結(jié)合文獻(xiàn)［6］建設(shè)避險硐室的要求與技術(shù)參數(shù)，可將防爆密閉系統(tǒng)安全因素、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安全因素、氧氣供給保障系統(tǒng)安全因素、通訊系統(tǒng)安全因素、空氣凈化系統(tǒng)安全因素、制冷除濕系統(tǒng)安全因素、動力保障系統(tǒng)安全因素、生存保障系統(tǒng)安全因素做為井下緊急避險系統(tǒng)的安全評價指標(biāo)。因此，可建立煤礦企業(yè)緊急避險系統(tǒng)的完善及實施安全指標(biāo)體系，見圖1。

圖1 緊急避險系統(tǒng)安全綜合評價指標(biāo)體系

2 緊急避險系統(tǒng)的未確知測度模型

評價對象空間記作X，設(shè)有x1，x2，…，xn表示n個待評價的安全評價因素，記作X＝｛x1，x2，…，xn｝，每個評價xi（xi∈X）有m個需測量指標(biāo)I1，I2，…，Im，稱I＝｛I1，I2，…Im｝為指標(biāo)空間。設(shè)xij表示第i個樣本xi關(guān)于第j個指標(biāo)Ij的觀測值。U＝｛c1，c2，…，ck｝為評語空間，其中ck（1≤k≤K）為第k個評語等級。

2.1 單指標(biāo)未確知測度

單因素評價指標(biāo)xi處于第j個評價等級ck的程度記為xij，稱uijk＝u（xij∈ck）是對“程度”的測量結(jié)果，它必須滿足“非負(fù)有界性，可加性，歸一性”3條測量準(zhǔn)則。本文采用專家評分法建立未確知測度。建立由K人組成的專家評判組，對緊急避險系統(tǒng)安全影響因素的評價指標(biāo)進(jìn)行評分。每個專家按自己的經(jīng)驗把0～10分別打給每個影響指標(biāo)Ij（1≤j≤m）中對應(yīng)的評定等級ck（1≤k≤K）。則觀測值xij處于ck評語等級的未確知測度記為uijk＝xijk／10。由此可得對象xi的單指標(biāo)測度評價矩陣。

2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

設(shè)由測度uijk確定的信息熵表示為：

令：

式中：Lj——指標(biāo)j提供的信息量；

k——評價級別的數(shù)目。

2.3 綜合評價系統(tǒng)

若關(guān)于對象緊急避險系統(tǒng)安全影響因素xi的評價矩陣由式（1）已知，關(guān)于xi的各指標(biāo)分類權(quán)重向量由式（4）知。令：

則ui為緊急避險系統(tǒng)安全評價對象的綜合評價向量，它描述了不確定性分類。為了得到確定性的分類，需進(jìn)行置信度識別。

2.4 置信度識別準(zhǔn)則

由于評語等級劃分有序，此時最大測度識別準(zhǔn)則不適合這種情況，所以改用置信度識別準(zhǔn)則。

設(shè)置信度為λ（λ＞0.5，通常取為0.6或0.7），令：

3 應(yīng)用實例

根據(jù)上述緊急避險系統(tǒng)未確知測度評價模型，對山西某煤礦進(jìn)行安全綜合評價。由領(lǐng)域內(nèi)10位專家對各評價因素打分。將每個單因素的評判等級分為：很好、好、一般、較差、差，持不同評分等級意見的專家人數(shù)分布見表2。

表2 專家組打分結(jié)果

根據(jù)表2的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，得到如下單指標(biāo)測度矩陣：

在此條件下，評判因素分類權(quán)重由式（4）可得：

由式（5）得到最后的評判結(jié)果：

由置信度識別準(zhǔn)則，取置信度λ＝0.6，并由式（6）得出，該煤礦緊急避險系統(tǒng)安全的綜合評價等級為二級，得到的結(jié)果為“好”，符合企業(yè)實際情況。

4 結(jié)論

（1）從煤礦井下緊急避險系統(tǒng)的防爆密閉系統(tǒng)安全因素、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安全因素、氧氣供給保障系統(tǒng)安全因素、通訊系統(tǒng)安全因素、空氣凈化系統(tǒng)安全因素、制冷除濕系統(tǒng)安全因素、動力保障系統(tǒng)安全因素以及生存保障系統(tǒng)安全因素方面進(jìn)行安全綜合評價，找出煤礦企業(yè)緊急避險系統(tǒng)需要改進(jìn)的地方，為礦井作業(yè)人員的生命安全與健康提供有力的保障。

（2）本文建立的未確知測度的評價模型，理論嚴(yán)謹(jǐn)，避免了評定的隨意性；實現(xiàn)了對評價空間的有序分割，取得的評價效果可靠，提高了分辨率。

（3）由于對井下緊急避險系統(tǒng)的研究還處在起步階段，評價指標(biāo)的選擇隨意性較大，缺乏系統(tǒng)性，在實際應(yīng)用中，應(yīng)對選取的評價指標(biāo)體系進(jìn)行修改完善，建立一套結(jié)構(gòu)完整、內(nèi)容齊備的評價指標(biāo)，為決策者提供更科學(xué)的參考依據(jù)。

［1］ 高廣偉，張祿華.煤礦井下移動救生艙的設(shè)計思路［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2009（4）

［2］ 鐘翔.提高礦井抗災(zāi)減災(zāi)能力尋求“焦點一小時”解決之道［N］.經(jīng)理日報，2007－09－20（B02）

［3］ 栗婧，金龍哲，汪聲.基于應(yīng)急避難空間的礦山安全防護(hù)體系研究［J］.中國安全科學(xué)學(xué)報，2010（4）

［4］ 余學(xué)義，王麗，陳強(qiáng)強(qiáng)等.煤礦井下避難硐室應(yīng)用探討［J］.煤炭科技，2010（2）

［5］ 曾康生.我國安全評價方法的應(yīng)用現(xiàn)狀及其改進(jìn)［J］.中國煤炭，2008（11）

［6］ 楊大明.煤礦井下緊急避險系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2010（11）

［7］ 田瑞云.建設(shè)煤礦安全緊急避險系統(tǒng)［J］.煤炭工程，2011（6）

［8］ 韓海榮，金龍哲，高娜等.常村礦避難硐室地面鉆孔生命保障系統(tǒng)研究［J］.金屬礦山，2011（5）

［9］ 鄧軍，余忠華，吳昭同.基于信息熵的概念設(shè)計的質(zhì)量評價［J］.浙江大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2009（8）

［10］ 陽富強(qiáng)，吳超.基于未確知測度理論的硫化礦石爆堆自燃危險性評價［J］.中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（6）

Safety evaluation model of coal mine emergency refuge system based on unascertained measurement

Wu Fengdong1，2，Hu Nailian2，Wang Changlong1，3
（1.Civil and Environment Engineering School，University of Science and Technology，Haidian，Beijing 100083，China；2.China National Coal Group Corporation，Dongcheng District，Beijing 100120，China；3.Hebei University of Engineering，Handan，Hebei 056038，China）

On the basis of analysis on the structure of emergency refuge system，the evaluation indexes were given and the evaluation model for single index measurement was set up according to unascertained measurement theory.Moreover，the weight on the index classification was established by entropy of information.The results showed that it is theoretically feasible to use the unascertained measurement model to evaluate safety of emergency refuge system and the evaluation results are credible，providing a new method for the comprehensive evaluation on the safety of emergency refuge system.

coal mine emergency refuge system，safety evaluation，unascertained measurement，weight of index classification

TD774

A

吳鳳東（1971－），男，采礦工程高級工程師，北京科技大學(xué)在讀博士研究生，現(xiàn)在中國中煤能源集團(tuán)有限公司企業(yè)發(fā)展部工作。

（責(zé)任編輯 梁子榮）