基于多級可拓的煤礦應急管理能力評價研究

高康雅，陳紹杰，祁銀鴿

（華北科技學院 安全工程學院，河北 三河065201）

目前，我國眾多學者參與研究煤礦應急管理能力評價[1-3]。在構建評價指標體系上，汪濱琳[4]分析了人、設備、環境、管理4 個影響煤礦應急管理能力的，在遵循評價指標體系的設計原則上構建了很全面的煤礦企業應急管理能力的評價指標體系。在評價方法上，史波[5]完善分析了煤礦應急管理特征和流程，構建了企業應急管理系統總體框架的三維結構模型。洪亮[6]把突變理論引入煤礦突發事件應急管理的水平，建立了突變模型和評價指標體系，并把實際數據無量綱處理得到評價結果。蔡文飛[7]基于模糊綜合評價法建立風險因素評價矩陣，用層次分析法確定了指標權重，得到煤礦風險評價安全等級。戚宏亮[8]把可拓學帶入煤礦安全應急管理能力評價，構建了可拓應急管理評價指標體系和模型。上述評價方法在確定權重方面主觀性太強，不能很好的對應解決煤礦真實情況，難以確定煤礦的實際能力評價等級。可拓學（Extenics）是我國學者蔡文教授提出的一種新的學科，它研究了事物拓展的可能性和開拓創新的規律與方法，并解決該事物存在的問題。現如今可拓學越來越多地應用在各工程領域里，并得到了眾多科學合理的結論[9-11]。

1 確定煤礦應急管理能力評價指標體系

煤礦應急管理能力評價是一個變化復雜的動態體系，影響因素種類繁多，但歸根結底離不開人、機、物、環，這4 大因素。基于上述4 大因素結合實際煤礦發展確定煤礦應急管理能力評價指標體系，主要分為4 個方面構成的水平和救援設備的有效實用性。由這4 個準則出發，建立了17 個二級評價指標，煤礦應急管理能力指標評價體系如圖1。

圖1 煤礦應急管理能力指標評價體系Fig.1 Evaluation system of coal mine emergency management capability index

2 構建物元多級可拓評價模型

可拓物元理論、可拓邏輯和可拓集合理論是可拓學的3 大理論支柱，物元是可拓學的邏輯細胞，物元可拓評價模型基于上述三大理論支柱，并由經典域、節域和待評物元組合建立。研究分析各物元、事元和關系元的基本性質，解決可拓集合論的推理形式和邏輯關系，把煤礦應急管理能力評價的研究轉化為定性和定量后的基元之間關系。

2.1 確定經典域和節域

可拓物元是以事物、特征及事物關于特征的量值組成的有序三元組，記為R，R=（事物名稱，特征，量值）=（N，C，V）。設煤礦應急管理能力評價為N，該事物N 表示的特征為C 及其特征的量值V，得到該經典域物元模型為：R0j=［N0j，C，V0j］，其中：N0j是煤礦應急管理能力評價工作中的第j 的評價等級（j=1，2，…，s）；其表示的特征ci為決定N0j的因素，特征的量值V0j的量值范圍也是煤礦應急管理能力的經典域為＜a0j，b0j＞，v0ji為特征量值，（i=1，2，…，n）。

并得到節域的物元模型Rp=［Np，C，Vp］其中Rp為該煤礦應急管理能力評價節域物元，其量值Vpn是關于特征ci的擴大的量值范圍也是節域為＜apn，bpn＞。

得到待評單元的物元模型Rt=［Nt，C，Vt］表示，Nt為第t 個待評物元的樣本（i=1，2，…，n），Vt為煤礦應急管理能力的待評物元樣本的實際量值，vti為實測值。

2.2 確定物元的關聯度

可拓學里建立了初等關聯函數，它描述了待評物元具有某種性質的程度，即物元的關聯度大小。由計算可得數據反應了煤礦應急管理能力的待評物元樣本性質程度的變化。由距的定義可得，當待評物元為點時，反應了該點和區間的距離ρ 為：

式中：kt（νt）為煤礦應急管理能力的待評物元Nt第i 個因素關于等級j 的關聯度。

2.3 確定物元指標的權重

權重指某一指標在整個煤礦應急管理能力評價體系里相對于其他指標的重要程度，它是一個相對比較值。煤礦應急管理能力評價體系是一個動態復雜的體系，很容易受到主觀因素的影響，采用多級可拓評價方法，先由層次分析法確定一級指標權重，再由簡單關聯函數確定二級指標可拓權重，避免了因主觀因素對評價體系的影響。由胡寶清提到的，根據簡單關聯函數rij（νi，νoji）確定可拓權重得：

且νi∈Vpi為特征量值，則有：rijmax（νi，νoji）=maxj｛νi，νoji｝若指標vi落入的區間等級越大，該指標所占的權重越大，則：

則得到指標νi的可拓權重ωi為：

式中：jmax為評價等級最大值。

2.4 多級可拓評價分析

考慮因一級指標權重不同，若直接按照簡單關聯函數計算二級指標權重，則導致最后評價等級偏離。采用多級可拓評價更加客觀確定權重指數和評價等級，即一級評價和二級評價。一級評價是在得到由簡單關聯函數確定的二級指標可拓權重ωi后，與相對的等級關聯度kj（vt）相乘得：

式中：kj（Nt）為煤礦應急管理能力的待評物元對象Nt關于評價等級j 的一級關聯度。

二級評價即由層次分析法確定一級指標權重αi后，與上述得到的一級關聯度kj（Nt）相乘得：

式中：kj（Nt）為煤礦應急管理能力的待評物元對象Nt關于評價等級j 的二級關聯度。

kj0（Nm）數值的大小可判定為待評樣本的評價等級j0的程度，若kj0（Nm）=max｛kj（Nt），j=1，2，…，s｝m=（i=1，2，…，j），則可判定待評樣本Nm評價等級為j0類。

j*指煤礦應急管理能力評價體系等級變量特征值，它代表評價該樣本的等級向臨近等級靠攏的程度，如下式：

3 實例應用

以山西某實際礦井為例，該礦井位于某地區礦產集中區，礦產資源豐富，原煤年產量穩定，單位員工隊伍壯大。對該礦井應急管理能力體系應用可拓評價分析，將該礦井應急管理能力評價等級劃分為5 個等級（Ⅰ～Ⅴ），即很好、好、一般、差、很差，分別對應的安全等級數值為（80，100］，（60，80］，（40，60］，（20，40］，（0，20］。

3.1 待評物元節域和物元模型

由礦井應急管理能力評價5 個等級和對應得安全等級數值得待評物元經典域和節域：

根據相應法律法規結合調查該礦實際情況并與有關專家探討取值得待評物元模型得：

3.2 計算待評物元二級指標權重和關聯度

根據待評物元經典域、節域與物元模型，代入式（1），式（2）得二級指標關聯度，代入式（3）和式（4）得二級指標可拓權重，其中C1～C17為二級評價指標；kj（vt）為二級各指標關聯度，煤礦應急管理能力評價指標體系二級指標權重及關聯度見表1。

3.3 一級可拓評價

根據表1 得到的數據代入式（6）得一級可拓評價等級關聯度kj（Nt），其中K1（N1）～K17（N17）為各一級指標等級關聯度，一級可拓評價等級關聯度見表2。

表1 應急管理能力評價指標體系二級指標權重及關聯度Table 1 Weights and relevance of second-level indicators in evaluation index system of emergency management capability

表2 一級可拓評價等級關聯度Table 2 First-degree extension evaluation grade correlation

3.4 二級可拓評價

根據層次分析法計算得一級指標權重分別為B1（0.172）、B2（0.471）、B3（0.284）、B4（0.074），把一級指標數據和表2 代入式（7）得二級可拓評價等級關聯度kj（Nt），二級可拓評價等級關聯度見表3。

表3 二級可拓評價等級關聯度Table 3 Second-degree extension evaluation grade correlation degree

3.5 確定可拓評價等級

從表3 可以看出煤礦應急管理能力的預防、救援和恢復處于等級Ⅱ，煤礦應急管理能力的保障處于一般等級，是整個應急管理體系的薄弱地方。應提高當地應急管理保障水平，有利于整個煤礦應急管理體系的發展。

根據表3 數據代入式（8）、式（9）得可拓價等級關聯度kj（Nt）等級Ⅰ～Ⅴ分別為-0.275、0.080、-0.044、-0.355 和煤礦應急管理能力評價體系等級變量特征值2.383。由此得出該礦應急管理能力評價等級屬于Ⅱ級（等級良好）且評價等級偏向Ⅲ級（等級一般）。評價結果符合該礦現實生產發展狀況。實際上該礦采齡年數較長，部分監控檢測設備老化，風險隱患較多，安全檢查和應急管理制度沒有及時更新，整體應急管理能力不強，容易引起一般事故發生，需加強管理和采取整改措施。

4 結 語

為更有效合理分析評價煤礦應急管理能力，構建了煤礦應急管理能力評價指標體系，包括了4 個一級指標和17 個二級指標。引入AHP 確定一級指標權重，簡單關聯函數法確定二級指標可拓權重，更客觀地避免了人為主觀因素對指標權重的影響。把多級可拓評價引入煤礦應急管理能力評價中，并應用到實際礦井中，建立可拓物元模型，結合待評物元等級關聯度和權重，確定了煤礦應急管理能力評價等級為Ⅱ級，并偏向于Ⅲ級，反映出煤礦整體應急管理能力水平不高，需要加強應急管理措施。通過實際應用表明，運用多級可拓評價方法在煤礦應急管理能力評價中切實有效可行，為煤礦應急管理能力評價工作提供了一種新的研究方法和思路。