炮采工作面的系統動態評價

高 敏，文 宇

(貴州省煤礦設計研究院，貴州 貴陽 550025)

0 引言

煤礦井下開采是一個在時間、空間上不斷變化的過程。炮采工作面不僅涉及爆炸危險物質，而且要面臨井下復雜多變的環境，是一個工序復雜、多變，且影響因素眾多的復雜巨型系統。以往的煤礦安全評價指標體系，大多為綜合評價，對炮采工作面的評價模型比較簡單，且未針對炮采工作面的工序進行，評價的因素不全面。文中基于事故致因理論及PDCA循環理論，構建炮采工作面的評價模型，以期形成對炮采工作面評價的全面認識。

1 事故致因理論和PDCA循環理論

1.1 事故致因理論

事故致因理論是在生產系統中研究事故發生及發展規律的學問。事故是發生在運行的生產系統中，它必然與系統的構成因素密切相關，為了防止事故的發生，就必須分析生產系統中構成事故的各種因素及其相互關系，揭露事故發生的普遍規律[1]。生產系統是由人、機、料3部分組成，并通過一定的方法或手段，在特定的環境中完成指定的任務。通常將機械設備及原材料歸入物的范疇[2]，因此，生產系統的構成可分為人、物、法、管理、環境5要素，這也是事故的致因因素。

1.2 PDCA循環理論

PDCA循環理論又稱戴明循環理論，最早使用于全面質量管理，現在被廣泛應用于安全評價、安全管理的方方面面。其思想為任何工作都可以劃分為4個階段：P是計劃階段，D是實施階段，C是檢查階段，A是反饋處理階段[3]。通過利用PDCA循環理論過程分析診斷炮采工作面不同運行環節的安全影響因素，能全過程、系統、動態地分析炮采工作面的影響因素。

2 炮采工作面系統及動態評價模型

炮采工作面的安全受到多種因素制約，如人、物、法、管理、環境等因素的影響，各影響因素在不同工序階段的設計、施工、運行及異常情況的處理存在制約和影響，運用層次分析法和模糊綜合評價法對影響煤礦生產的重大危險有害因素進行分層，在每層中再繼續進行分層考慮，使各種因素能更加系統化、層次化、全面化。從而能全面、系統地分析問題、解決問題。

2.1 模糊綜合評價方法

建立評價因素集：因素集是指以所評價的系統中影響評價的各種因素為元素所組成的集合，通常用U表示，即，U={u1,u2,u3,…,um}各元素ui(i=1,2,3,…,m)即代表各影響因素[4]。然后將各指標體系按其屬性分為不同層次，本次安全評價的層次分為三層，第一層為目標層即炮采工作面的安全程度。第二層為準則層即炮采工作面人、物、法、環境、管理5個因素。第三層為影響層各個因素在計劃、實施、檢查、糾正等不同階段的影響。

建立權重集：因素集U中各因素對安全系統的影響程度是不一樣的，存在著模糊擇優問題。

A=(a1,a2,…,am)

其中：ai(0≤ai≤1)為ui對A的隸屬度，是單因素ui在受評價中影響程度的一種度量。

確定評價集：確定評價集V={v1,v2,v3,…,vn}，n為評語數。為了直觀反映系統的安全狀態，采用分值法。假設各評語集對應分值為，很好100≥C≥80分，比較好80>C≥60分，一般為60>C≥40分，差為C<40分。

模糊綜合評價：當權重度A和模糊關系矩陣R為已知時，作模糊變換來進行綜合評價。

B=A·R=(b1,b2,…,bn)

或 (b1,b2,…,bn)=(a1,a2,…,am)·

B稱為評判集V上的等級模糊子集，bj(j=1,2,…,n)為等級vj對綜合評價所得等級模糊子集B的隸屬度。

2.2 炮采工作面評價指標體系

爆破采煤工作面的主要工藝分為炮眼設計、炮眼施工、放炮、爆破處理[5]。上一個工序的質量和水平決定了下一個工序實施和安全。影響事故的主要因素為人、物、法、環境、管理等5個方面。在5要素分析的基礎上結合PDCA循環理論分別對人、物、法、環境、管理在計劃、實施、檢查、改進處理階段進行分析。

人的因素根據炮采工藝及PDCA循環理論的不同階段分為設計人員、施工人員、特種作業人員、監督檢查人員、安全管理人員。

物的因素根據炮采工藝及PDCA循環理論的不同階段分爆破器材的貯存、爆破器材的運輸、爆破器材的使用、爆破器材的退還。

法的因素根據炮采工藝及PDCA循環理論的不同階段分為炮眼設計、炮眼施工、炮眼裝藥量、炮眼封孔、炮眼質量檢查、瞎炮、拒爆的處理。

環境的因素根據炮采工藝及PDCA循環理論的不同階段分為炮眼設計時環境分析、環境監測、環境檢查、危險環境的反饋及處理。

管理的因素根據炮采工藝及PDCA循環理論的不同階段分為管理制度的制定、管理制度的執行、管理制度檢查、管理疏忽的處理與改進。炮采工作面的評價指標體系見表1。

2.3 炮采工作面系統及動態評價實際應用

以盤縣柏果鎮老沙田煤礦為例，組成評價小組，搜集相關技術資料，在對炮采工作面的技術資料進行搜集分析后，對老沙田煤礦炮采工作面系統及動態進行評價。

各層次指標權重計算：根據評價因素，分別列出各評價因素的評價因素集，采用專家評定的方法對各評價因素集進行兩兩評判，構造判斷矩陣，采用方根法計算矩陣的特征向量，判斷矩陣通過一致性檢驗后，所得的矩陣的特征向量進行歸一化處理后為各層指標權重值。

表1 炮采工作面的系統、動態評價指標體系

A=[0.221 0.191 0.179 0.137 0.272]

A1=[0.046 0 0.038 2 0.053 0 0.074 2]

A2=[0.015 3 0.034 4 0.074 5 0.066 9]

A3=[0.028 6 0.023 3 0.055 5 0.071 6]

A4=[0.016 4 0.031 5 0.037 0 0.052 1]

A5=[0.073 4 0.095 2 0.062 6 0.040 8]

建立評價集：建立評價集{很好、較好、一般、差}，評價集分值采用很好100≥C≥80分，比較好80>C≥60分，合格60>C≥40分，不合格為C<40分。對應的C向量為[100 80 60 40]。

模糊綜合評價：采用專家打分法對各評價指標的隸屬度為Ri

一級綜合評價：B1=A1×R1=[0.001 9 0.065 8 0.011 2 0.031 6]

歸一化處理得：B1=[0.009 0.311 0.530 0.150]

同理可得

B2=[0.065 0.322 0.520 0.093]

B3=[0.045 0.250 0.485 0.220]

B4=[0.057 0.210 0.250 0.483]

B5=[0.023 0.231 0.308 0.438]

二級綜合評價：B=A×[B1B2B3B4B5]T=[0.037 0.026 7 0.422 0.276]

最終評價結果V=B·C=61.3，采煤工作面的安全等級為合格。

3 結論

(1)采用事故致因理論建立炮采工作面的評價二級指標，從系統的角度全面分析了炮采工作面的安全影響因素，反映了炮采工作面橫向影響因素。在二級指標的基礎上，采用PDCA循環理論分析炮采工藝在計劃、實施、檢查、改進和糾正等不同的工序階段的影響因素，反映了炮采工作面動態的變化過程，即縱向的影響因素。

(2)完善了炮采工作面安全評價指標體系，使安全評價指標體系與炮采工藝有機結合，系統、全面地反應了炮采工作面不同階段的安全狀況，使煤礦更能清楚地認識到工作程序的薄弱環節，有利于煤礦安全工作的改進。