基于NOSA的煤礦企業(yè)井下微環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

摘 要：針對(duì)現(xiàn)階段煤礦企業(yè)井下微環(huán)境評(píng)估存在的評(píng)估指標(biāo)特征單一、評(píng)估模型效率低等問(wèn)題，提出一種基于NOSA的煤礦企業(yè)井下微環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。首先通過(guò)對(duì)煤礦企業(yè)井下8項(xiàng)微環(huán)境指標(biāo)特征進(jìn)行分析并將指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理；其次采用層次分析和模糊評(píng)估相結(jié)合的方法確定井下各項(xiàng)微環(huán)境指標(biāo)的權(quán)重，將NOSA與各項(xiàng)環(huán)境危險(xiǎn)因素權(quán)重結(jié)果融合，構(gòu)成基于NOSA的煤礦企業(yè)井下微環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；最后將模型應(yīng)用于陜西某礦，并從多維數(shù)據(jù)耦合分析、輔助決策方案的提出以及井上下設(shè)備聯(lián)動(dòng)等方面建立了對(duì)井下微環(huán)境管理的相關(guān)應(yīng)對(duì)措施，應(yīng)用結(jié)果表明：模型對(duì)該煤礦企業(yè)井下微環(huán)境的安全評(píng)估結(jié)果為較安全，對(duì)應(yīng)NOSA管理的評(píng)級(jí)為三星，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，所提模型能夠較好的對(duì)煤礦企業(yè)井下微環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行分析計(jì)算，對(duì)輔助提升煤礦企業(yè)井下微環(huán)境的日常管控水平奠定重要基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：NOSA；煤礦企業(yè)；微環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；層次分析；模糊評(píng)估

中圖分類(lèi)號(hào)：F 426.21

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-7312（2024）05-0545-08

Research on Underground Microenvironmental Risk Assessment of Coal Mining Enterprises Based on NOSA

YAN Zhenguo，WANG Yanping，WANG Yan

（College of Safety Science and Engineering，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China）

Abstract：In order to solve the problems of single characteristics of evaluation index and low efficiency of evaluation model in the assessment of underground microenvironment of coal mining enterprises at this stage，a risk assessment model of underground microenvironment of coal mining enterprises based on NOSA was proposed.Firstly，the characteristics of eight micro-environmental indicators in the underground of coal mining enterprises were analyzed，and the indicators were dimensionless.Secondly，the combination of analytic hierarchy process and fuzzy assessment was used to determine the weights of various underground micro-environmental indicators，and the weights of NOSA and various environmental risk factors were integrated to form a risk assessment model of underground micro-environment of coal mining enterprises based on NOSA.Finally，the model is applied to a mine in Shaanxi，and the relevant countermeasures for the management of the underground microenvironment are established from the aspects of multi-dimensional data coupling analysis，auxiliary decision-making scheme and the linkage of underground equipment.It is of great guiding significance to assist in improving the management level of underground microenvironment in coal mining enterprises.

Key words：NOSA；coal mining company；microenvironmental risk assessment；hierarchical analysis；fuzzy evaluation

0 引言

在工業(yè)4.0時(shí)代背景下，煤礦企業(yè)面臨著前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與技術(shù)革新是推進(jìn)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)^[1-2]。綠色新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)煤炭行業(yè)也提出新的要求，煤礦必須采用更加高效的開(kāi)采方式與管理模式，實(shí)現(xiàn)整體智能化生產(chǎn)與管控^[3-4]。近年來(lái)，隨著煤炭行業(yè)自動(dòng)化、智能化水平的提升，煤礦事故死亡人數(shù)與百萬(wàn)噸死亡率逐年下降，2013年我國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率首次降至0.3以下達(dá)到0.293，自2018年起我國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率持續(xù)保持在0.1以下，2021年達(dá)到最低為0.044，2023年又增至0.094，可以看到雖然我國(guó)煤礦安全形勢(shì)趨于好轉(zhuǎn)但井下事故仍時(shí)有發(fā)生，究其原因是對(duì)煤礦相關(guān)安全、健康與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理體系多側(cè)重在職業(yè)安全與員工健康，對(duì)井下微環(huán)境的分析和預(yù)警不足，未能將環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行整合，導(dǎo)致在安全管理方面依然存在缺陷，因此加強(qiáng)煤礦安全管理是保障煤礦安全、高效生產(chǎn)的重要途徑^[5-6]。

目前國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者在煤礦井下環(huán)境分析方面做了大量工作，主要針對(duì)煤礦井下工作面環(huán)境安全評(píng)價(jià)存在的指標(biāo)多維性和權(quán)重賦值主觀性的問(wèn)題展開(kāi)研究，關(guān)維娟^[7]等提出了基于多目標(biāo)決策理想?yún)^(qū)間法對(duì)煤礦工作面監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)實(shí)現(xiàn)綜合評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上，邢媛媛等^[8]提出采用二元比較模糊量化方法對(duì)工作面的多監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分析，從而對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。胡媛媛等^[9]構(gòu)建了基于投影尋蹤模型，根據(jù)投影值對(duì)煤礦掘進(jìn)工作面的環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)。隨著對(duì)煤礦安全管理的愈發(fā)重視，NOSA五星安健環(huán)管理體系（以下簡(jiǎn)稱(chēng)NOSA管理體系）被逐漸應(yīng)用到煤礦井下安全風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程中，NOSA管理體系是以風(fēng)險(xiǎn)管理為基礎(chǔ)，以細(xì)化結(jié)構(gòu)為原則將管理部門(mén)的職責(zé)和員工的職責(zé)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)安全、健康、環(huán)保于一體的管理體系，能夠有效整合風(fēng)險(xiǎn)。馬小輝等^[10]將NOSA管理體系應(yīng)用于煤礦防沖管理過(guò)程中，通過(guò)與安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理體系相融合有效提升了煤礦沖擊地壓預(yù)防和管控能力。

對(duì)于煤礦井下作業(yè)人員而言，往往受制于微環(huán)境多因素的影響，導(dǎo)致安全事故增加，因此通過(guò)對(duì)煤礦企業(yè)井下8項(xiàng)微環(huán)境指標(biāo)特征進(jìn)行分析并將指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，采用層次分析和模糊評(píng)估相結(jié)合的方法確定井下各項(xiàng)微環(huán)境指標(biāo)的權(quán)重，將NOSA與井下各項(xiàng)環(huán)境危險(xiǎn)因素權(quán)重結(jié)果相融合，構(gòu)成基于NOSA的煤礦企業(yè)井下微環(huán)境管理模型，并應(yīng)用于陜西某煤礦企業(yè)，該模型的應(yīng)用對(duì)提高煤礦井下安全管理工作具有重要意義。

1 煤礦企業(yè)井下微環(huán)境指標(biāo)特征分析

1.1 微環(huán)境指標(biāo)特征分析

煤礦生產(chǎn)的主要作業(yè)場(chǎng)所在井下，其復(fù)雜的環(huán)境特點(diǎn)導(dǎo)致安全事故頻發(fā)^[11-12]。而影響井下環(huán)境的指標(biāo)主要包括溫度、濕度、粉塵、有害氣體、噪聲、光照、瓦斯和作業(yè)條件等8個(gè)因素，選取上述因素作為煤礦企業(yè)井下微環(huán)境評(píng)估指標(biāo)，通過(guò)對(duì)環(huán)境指標(biāo)的特征分析，進(jìn)一步建立煤礦作業(yè)環(huán)境評(píng)估指標(biāo)體系，并對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行基于NOSA系統(tǒng)的分級(jí)。

1.1.1 有害氣體

煤礦井下常見(jiàn)的有害氣體包括一氧化碳、甲烷等，對(duì)于有害氣體的處理方式可根據(jù)下式（1）進(jìn)行處理。

S=L（C/M）（1）

式中，有害氣體的危害指數(shù)用S來(lái)表示；有害氣體的濃度用C；M為有害氣體濃度的上限值；L為肺總通氣量權(quán)系數(shù)。分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.1.2 粉塵

粉塵超標(biāo)用超標(biāo)倍數(shù)進(jìn)行計(jì)算，超標(biāo)倍數(shù)見(jiàn)式（2）。

B=CC-1（2）

式中， B為超標(biāo)倍數(shù)；C為8 h工作日接觸粉塵的時(shí)間加權(quán)平均濃度，mg/m³；C為工作面空氣環(huán)境粉塵濃度的允許值，mg/m³。《煤礦安全規(guī)程》第739條規(guī)定了作業(yè)場(chǎng)所空氣中總粉塵、呼吸性粉塵濃度最高容許標(biāo)準(zhǔn)，粉塵分級(jí)見(jiàn)表2。

對(duì)于粉塵基于NOSA管理系統(tǒng)的分級(jí)如下：B≤0，為達(dá)標(biāo)；0<B≤3，為超標(biāo)；B>3，為嚴(yán)重超標(biāo)；根據(jù)評(píng)估需要，細(xì)分為了5個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表3。

1.1.3 溫度

溫度是個(gè)區(qū)間性指標(biāo)^[13-14]，《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定綜采工作面的空氣溫度不能超過(guò)26 ℃，將大于某一定值或者小于某一定值作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)溫度基于NOSA的系統(tǒng)分級(jí)表標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

1.1.4 濕度

井下工人長(zhǎng)期生活在比較陰暗潮濕的地方，很容易引發(fā)各種濕痹癥，濕度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5。

1.1.5 噪聲

煤礦井下噪聲無(wú)法用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)表達(dá)式計(jì)算分析，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用噪聲作業(yè)指數(shù)評(píng)估法進(jìn)行，即

Z=T/（L/L）（3）

式中，T為噪聲時(shí)間計(jì)權(quán)系數(shù)；L為工作面環(huán)境實(shí)測(cè)噪聲聲級(jí)均值，dB；L為工作面環(huán)境噪聲允許聲級(jí)（通常為85 dB），根據(jù)GBJ87—1985《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和GBZ1—2010《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定，對(duì)綜采工作面噪聲計(jì)權(quán)系數(shù)進(jìn)行分級(jí)見(jiàn)表6。

根據(jù)Z值可把噪聲的危害分為5級(jí)，級(jí)別越高危害越大。穩(wěn)態(tài)噪聲的工作場(chǎng)所，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)測(cè)量三次，取其平均值；非穩(wěn)態(tài)噪聲場(chǎng)所，通過(guò)等效聲級(jí)計(jì)算評(píng)估噪聲強(qiáng)度。工作面噪聲環(huán)境分級(jí)見(jiàn)表7。

1.1.6 照明

煤礦井下光照條件波動(dòng)變化直接影響井下作業(yè)人員的工作效率。煤礦井下作業(yè)場(chǎng)所的照明環(huán)境普遍不佳的原因較多，主要原因在于煤礦井下工作面比較封閉且煤巖體光反射差，對(duì)于光照的定量處理見(jiàn)下式（4）。

E=I/d²（4）

式中，E為照度，lx；I為光源強(qiáng)度，cd；d為被照射面與光源距離，m。

對(duì)于光照的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表8。將光照強(qiáng)度、炫光情況、亮度排列、顏色情況和色光分別按照狀態(tài)分布進(jìn)行描述為：>90為滿意、>80為較滿意、>70基本滿意、>60為不滿意、＜60為極不滿意。

1.1.7 作業(yè)條件

井下作業(yè)條件受采煤機(jī)運(yùn)行過(guò)程影響較大，易暴露于高煤塵環(huán)境中，作業(yè)面生產(chǎn)條件相對(duì)復(fù)雜，因此通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的方式進(jìn)行打分，并將其劃分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表9。

1.1.8 瓦斯的基本特征和分級(jí)

影響礦井綜采工作面瓦斯?jié)舛鹊囊蛩乇姸啵旱V綜采工作面瓦斯?jié)舛鹊淖兓瘒?yán)重影響煤礦的安全生產(chǎn)和作業(yè)人員的生命安全，而高瓦斯礦井對(duì)此指標(biāo)更為敏感，因而針對(duì)高瓦斯礦井進(jìn)行分級(jí)。高瓦斯礦井特征分析見(jiàn)表10。

根據(jù)綜采工作面瓦斯特征，對(duì)瓦斯進(jìn)行等級(jí)劃分，見(jiàn)表11。

1.2 微環(huán)境指標(biāo)類(lèi)型歸一化及無(wú)量綱化分析

將溫度、濕度、風(fēng)速設(shè)置為區(qū)間指標(biāo)，設(shè)待評(píng)估對(duì)象P的指標(biāo)r值x，指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)臨界值為y（t為分級(jí)值），若有

y＞x≥y（5）

則指標(biāo)r的分級(jí)結(jié)果為t級(jí)。

指標(biāo)是分為兩種類(lèi)型的：極大最優(yōu)和極小最優(yōu)^[15]。對(duì)于極大和極小指標(biāo)之間的轉(zhuǎn)化如下所示：此處將所有指標(biāo)轉(zhuǎn)化為極大型指標(biāo)，設(shè)有極小型指標(biāo)x，令

X^*=M-x（6）

對(duì)于極大型指標(biāo)X^*，M為指標(biāo)x的允許上界。

采用極值處理法對(duì)量綱進(jìn)行處理，對(duì)計(jì)算出的極值建立數(shù)學(xué)模型見(jiàn)式（7）。

模型中x為第i個(gè)對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)；m為指標(biāo)的最小值。

根據(jù)上述對(duì)煤礦企業(yè)井下各項(xiàng)微環(huán)境指標(biāo)的歸一化和無(wú)量綱化分析，建立井下微環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)表，見(jiàn)表12。

2 煤礦企業(yè)井下微環(huán)境評(píng)估模型構(gòu)建

2.1 微環(huán)境評(píng)估數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

模糊綜合評(píng)價(jià)法是基于數(shù)學(xué)理論的評(píng)估方法^[16]，能夠?qū)⒍ㄐ栽u(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，對(duì)于多種因素制約對(duì)象的評(píng)價(jià)具有結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。設(shè)評(píng)估對(duì)象為A，其代表井下微環(huán)境管理的目標(biāo)層，瓦斯、粉塵、有害氣體、溫度、濕度、噪聲、光照、作業(yè)條件這8個(gè)指標(biāo)作為井下微環(huán)境的基準(zhǔn)層u，那么目標(biāo)層和基準(zhǔn)層的關(guān)系集合A=（u，u，u，u，u，u，u，u），準(zhǔn)則層與方案層的因素關(guān)系及權(quán)重集也按照上述過(guò)程分析^[17]。

目標(biāo)層A的單因素模糊判斷矩陣為

對(duì)于目標(biāo)層 A中各因素之間的權(quán)重為w=w，w，…w，對(duì)u的模糊評(píng)估結(jié)果（B）可表示為

2.2 模糊綜合評(píng)估的分析

評(píng)估對(duì)象集合A代表煤礦企業(yè)井下微環(huán)境，u代表A的上一層，那么集合u中各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)判數(shù)據(jù)組成A的模糊關(guān)系矩陣R，設(shè)集合A中各因素之間的權(quán)重為w=（w，w，…，w），那么綜合模糊評(píng)估結(jié)果（B）可表示為

2.3 模糊合成算子模型

在進(jìn)行模糊綜合評(píng)估計(jì)算過(guò)程中，運(yùn)算模型有以下四種，可針對(duì)不同的情況進(jìn)行選擇，評(píng)估結(jié)果也會(huì)不同^[18]。

1. 模型Ⅰ M（∧，∨）

式中，a為r對(duì)應(yīng)判斷矩陣的權(quán)重值。

綜合評(píng)判的結(jié)果b的值，是a與r（i=1，2，…，n）進(jìn)行比較計(jì)算出來(lái)的，先比較綜采工作面微環(huán)境指標(biāo)比較小的值，再比較大的值。

2.3.2 模型Ⅱ M（·，∨）

模型Ⅱ中綜合評(píng)判的取值是a·r，a表示綜合評(píng)估指標(biāo)因子的修正值。

2.3.3 模型Ⅲ M（∧，⊕）

先比較取最小值，然后進(jìn)行有界和處理，這里運(yùn)算為有界和，即ab=min（1，a+b）。

2.3.4 模型Ⅳ M（·，⊕）

在實(shí)際煤礦企業(yè)井下中所收集的數(shù)據(jù)大多數(shù)不完整，因此需結(jié)合采用層次分析來(lái)確定各項(xiàng)微環(huán)境指標(biāo)的權(quán)重，根據(jù)權(quán)重結(jié)果建立綜合評(píng)估模型，對(duì)評(píng)估出的結(jié)果進(jìn)一步進(jìn)行綜合排序，具體反轉(zhuǎn)排序步驟如下。

1）對(duì)井下微環(huán)境的8個(gè)指標(biāo)的評(píng)估結(jié)果由大到小進(jìn)行排序，從而可得優(yōu)勢(shì)數(shù)矩陣D。

2）對(duì)待評(píng)估井下微環(huán)境的優(yōu)勢(shì)數(shù)元素進(jìn)行由小到大的排序。

3）對(duì)b值進(jìn)行設(shè)置，計(jì)算優(yōu)勢(shì)權(quán)向量和綜采工作面指標(biāo)的優(yōu)勢(shì)權(quán)向量。

4）構(gòu)造評(píng)估對(duì)象兩兩間優(yōu)勢(shì)比較的隨機(jī)優(yōu)勢(shì)權(quán)向量；對(duì)于任意兩個(gè)評(píng)估對(duì)象o^·和o均用優(yōu)勝度表示兩評(píng)估對(duì)象間的優(yōu)劣關(guān)系。

5）基于蒙特卡羅模擬算法計(jì)算得到的優(yōu)勝度矩陣見(jiàn)式（15）。

對(duì)應(yīng)b取值的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行分析進(jìn)而得到綜合優(yōu)勝度矩陣S為

優(yōu)勝度矩陣中的s表達(dá)了對(duì)象o優(yōu)于o的概率，此處用排序鏈中最小的s表示該排序鏈的可能性系數(shù)，穩(wěn)定性系數(shù)的定義式為，t∈（0，1]

2.4 煤礦企業(yè)井下微環(huán)境NOSA綜合評(píng)估模型

NOSA系統(tǒng)的高效和可靠性主要體現(xiàn)在企業(yè)工傷和其他意外事故^[19]，在NOSA流程的計(jì)劃階段，將NOSA與綜采工作面環(huán)境危險(xiǎn)因素相融合，構(gòu)成基于NOSA的綜采工作面微環(huán)境管理模型。將基于NOSA的綜采工作面微環(huán)境管理項(xiàng)目的啟動(dòng)、計(jì)劃、實(shí)施、控制和收尾5個(gè)階段進(jìn)行工作流分析并研究每個(gè)項(xiàng)目管理過(guò)程中的主要任務(wù)，擴(kuò)大每個(gè)項(xiàng)目管理過(guò)程的重點(diǎn)，該管理體系推行工作的程序圖如圖1所示。根據(jù)NOSA五星安健環(huán)管理系統(tǒng)對(duì)基于NOSA的綜采工作面微環(huán)境管理項(xiàng)目的各個(gè)流程進(jìn)行分級(jí)管控，分析NOSA系統(tǒng)的評(píng)審內(nèi)容和原則，對(duì)整體系統(tǒng)中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)管控。

3 煤礦企業(yè)井下微環(huán)境評(píng)估案例應(yīng)用

3.1 煤礦企業(yè)井下微環(huán)境指標(biāo)權(quán)重分析

以陜西某礦807綜采工作面為案例應(yīng)用對(duì)象。該礦井屬于高瓦斯礦井，煤層的特質(zhì)為不易自燃，煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性、低硫、低磷、低灰、高發(fā)熱量等特點(diǎn)，無(wú)明顯的地質(zhì)災(zāi)害。807工作面可采長(zhǎng)度3 417 m，傾斜長(zhǎng)度235 m，采高2.4 m，生產(chǎn)班每班割5刀煤，循環(huán)產(chǎn)量597 t，日產(chǎn)量4 776 t。

將煤礦綜采工作面微環(huán)境系統(tǒng)安全作為目標(biāo)層（A），那么準(zhǔn)則層（B）包括溫度B、濕度B、粉塵B、瓦斯B、有害氣體B、噪聲B、光照B和作業(yè)條件B這8個(gè)因素，得出目標(biāo)層A=（B、B、B、B、B、B、B、B）。通過(guò)收集5位專(zhuān)家對(duì)工作面微環(huán)境的指標(biāo)因子的權(quán)重進(jìn)行打分，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得出判斷矩陣如下

1）單排序B、B、B、B、B、B、B、B指標(biāo)權(quán)重計(jì)算，運(yùn)用乘積方根法計(jì)算，并得到判斷矩陣的特征向量，通過(guò)一致性檢驗(yàn)最大特征根為

得到

由于RI=1.41，因此得到

CR=CI/RI=0.172 3/1.41=0.019 4<0.1，滿足一致性要求，故得出綜合指標(biāo)權(quán)重，見(jiàn)表13。

3.2 基于NOSA的煤礦企業(yè)井下微環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

基于上述陜西某礦807綜采工作面微環(huán)境指標(biāo)的綜合權(quán)重值。建立評(píng)語(yǔ)等級(jí)論集V={V、V、V、V、V}，其等級(jí)評(píng)語(yǔ)分別為極可靠V、很可靠V、可靠V、不可靠V、極不可靠V。同時(shí)確定指標(biāo)因子的隸屬函數(shù)，計(jì)算綜采工作面微環(huán)境指標(biāo)因子的隸屬度，根據(jù)隸屬度進(jìn)行環(huán)境整改，基于NOSA系統(tǒng)的分級(jí)管控，結(jié)合陜西某礦807綜采工作面的微環(huán)境管理情況，建立模糊關(guān)系矩陣，對(duì)溫度B進(jìn)行打分見(jiàn)表14。

建立模糊判斷矩陣

選取模型M（·，⊕）進(jìn)行模糊綜合評(píng)估

b=∑ni=1a·r，（j=1，2，…，m）

B=W·R=

［0.346 80.440 10.144 50.059 30］

max（B）為煤礦井下微環(huán)境模糊綜合評(píng)估的結(jié)果。

根據(jù)α=nβ－1/2γn－1進(jìn)行驗(yàn)證，已知n=8，β=0.506 7，γ=0.226 8根據(jù)檢驗(yàn)最大有效度原則可知，實(shí)施有效，安全評(píng)估結(jié)果為較安全，對(duì)應(yīng)NOSA管理的評(píng)級(jí)為Ⅲ級(jí)。

3.3 結(jié)果討論與分析

研究分析該礦807綜采工作面微環(huán)境評(píng)估結(jié)果，以此類(lèi)推可得到在相對(duì)安全內(nèi)綜采工作面微環(huán)境各指標(biāo)的取值范圍，見(jiàn)表15。

由此，對(duì)該礦建議對(duì)綜采工作面微環(huán)境相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)控，對(duì)改善后的微環(huán)境再次基于模糊評(píng)價(jià)法進(jìn)行評(píng)估，對(duì)應(yīng)NOSA管理的星評(píng)等級(jí)為Ⅱ級(jí)（良）水平，整改結(jié)果明顯，但仍存在一定的概率轉(zhuǎn)換為Ⅲ級(jí)（中）。

依據(jù)該礦2023年1月—2023年12月的綜采工作面微環(huán)境事故隱患數(shù)據(jù)、重要與高頻事故隱患分析結(jié)果，設(shè)計(jì)基于NOSA的綜采工作面微環(huán)境評(píng)價(jià)模型并進(jìn)行試運(yùn)行，基于NOSA的綜采工作面微環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦事故隱患排查治理的精細(xì)化管理，提升了煤礦井下綜采工作面微環(huán)境管理水平，為井下作業(yè)人員提供了更好的作業(yè)環(huán)境。

3.4 應(yīng)對(duì)措施分析

影響煤礦企業(yè)井下微環(huán)境指標(biāo)中粉塵、瓦斯和有害氣體占有較高權(quán)重，溫度、濕度次之，光照和作業(yè)條件占權(quán)重最小，因此建立基于NOSA的綜采工作面環(huán)境管理體系，制定相關(guān)指標(biāo)應(yīng)對(duì)措施。

1）構(gòu)建多維數(shù)據(jù)耦合分析模型。通過(guò)融入Apriori關(guān)聯(lián)規(guī)則算法，對(duì)粉塵、瓦斯和有害氣體等指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，并對(duì)微環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)預(yù)警，基于NOSA管理體系下，構(gòu)建融合瓦斯、風(fēng)量等數(shù)據(jù)的耦合分析模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)多維數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，精準(zhǔn)掌握井下微環(huán)境指標(biāo)態(tài)勢(shì)。

2）建立輔助決策方案機(jī)制。將井下各類(lèi)環(huán)境感知設(shè)備融入NOSA管理體系中，基于上述模型分析基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，根據(jù)預(yù)測(cè)預(yù)警機(jī)制，制定輔助決策方案，為井下環(huán)境管理與設(shè)備調(diào)控提供指導(dǎo)性建議。

3）實(shí)現(xiàn)井上下設(shè)備聯(lián)動(dòng)調(diào)控。將智能通風(fēng)、智能防塵、智能防滅火等系統(tǒng)均融入NOSA管理體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能風(fēng)門(mén)、智能?chē)婌F等多智能體的聯(lián)動(dòng)，通過(guò)調(diào)控風(fēng)量及噴霧等措施，有效改善井下工作面作業(yè)環(huán)境。

基于NOSA的煤礦企業(yè)井下環(huán)境管理體系不僅能反映現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀態(tài)下的危害情況，且能夠?qū)崿F(xiàn)隨工作面的不斷推進(jìn)，根據(jù)工作面微環(huán)境發(fā)生不同程度的變化，實(shí)時(shí)對(duì)綜采工作面微環(huán)境情況進(jìn)行監(jiān)管和檢查，快速制定輔助決策方案，并采取應(yīng)對(duì)措施，提高煤礦井下綜采工作面的管理能力，為作業(yè)人員提供安全、健康的作業(yè)環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

1）選取煤礦企業(yè)井下溫度、濕度、粉塵、有害氣體、噪聲、光照、瓦斯和作業(yè)條件等8個(gè)因素作為煤礦井下微環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行歸一化和無(wú)量綱化處理，建立了基于NOSA管理的綜合評(píng)價(jià)體系以及分級(jí)管控機(jī)制。

2）采用層次分析和模糊綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法確定煤礦企業(yè)井下各項(xiàng)微環(huán)境指標(biāo)的權(quán)重，將NOSA與煤礦企業(yè)井下各項(xiàng)環(huán)境危險(xiǎn)因素權(quán)重結(jié)果相融合，構(gòu)成基于NOSA的煤礦企業(yè)井下微環(huán)境管理模型。

3）將模型應(yīng)用于陜西某煤礦，該模型對(duì)該礦的安全評(píng)價(jià)結(jié)果為較安全，對(duì)應(yīng)NOSA管理的評(píng)級(jí)為三星，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，所提模型能夠較好的對(duì)井下微環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行分析計(jì)算，同時(shí)針對(duì)煤礦企業(yè)井下微環(huán)境管理制定了構(gòu)建多維數(shù)據(jù)耦合分析模型、建立輔助決策方案機(jī)制以及井上下設(shè)備聯(lián)動(dòng)調(diào)控等相關(guān)應(yīng)對(duì)措施，對(duì)提升煤礦井下微環(huán)境管理水平具有重要指導(dǎo)意義。

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（責(zé)任編輯：王強(qiáng)）