（采矿工程专业论文）煤矿安全现状评价系统研究与开发.pdf

贵州大学硕士论文煤矿安全现状评价系统研究与开发第1 i 页 摘要 伴随我国经济的迅猛发展，能源的需求不断增长，煤炭在我国一次能源消耗中占有 较大的比重。我国目前的煤矿安全形势依然不乐观，如何保障我国煤炭行业的健康发展成 了十分重要的任务。经验表明，开展有效的安全现状评价将极大地促进煤矿安全管理， 因此煤矿安全现状评价的发展是煤炭行业实现可持续发展的重要支撑。 本文针对目前煤矿安全评价和管理中存在的深层次矛盾，提出了煤矿安全现状评价 方法的研究课题。全面分析了目前国内外煤矿安全评价方法，并指出了各个方法的优缺 点。研究主要针对贵州煤矿灾害事故的特点和规律，并将评价系统划分为矿井开采子系 统、矿井通风子系统、矿井瓦斯煤尘火灾防治子系统、矿井防治水子系统、矿井机电子 系统、矿井运输提升子系统、矿井爆破材料及井下爆破子系统、矿山救护子系统、矿井 安全综合管理子系统九个子系统。 论文提出了基于层次分析安全检查表评价模型，用a s p 语言开发了煤矿安全现状评 价系统，实现了安全评价的w e b 操作。配套的安全评价软件系统以权威专家数据库为核 心，并由现场专家打分子系统结合f l i p 权重值得出实际煤矿的安全现状等级。本系统的开 发具有一定的现实意义，解决了目前安全评价的工作方式人工化和不易定量化的问题，为 l y e b 方式安全评价进行了科学的和有益的探索。 关键词：煤矿安全现状评价评价指标系统 贵州大学硕士论文 煤矿安全现状评价系统研究与开发第1 i i 页 w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n a s e c o n o m y ，e n e r g yd e m a n di sg r o w i n g c o n s t a n t l y ，c o a la c c o u n t e df o rt h el a r g e rp r o p o r t i o ni nc h i n a sp r i m a r ye n e r g y c o n s u m p t i o n a n dc h i n a sc u r r e n tc o a lm i n es a f e t ys i t u a t i o ni ss t i l ln o t o p t i m i s t i c ，i ti sav e r yi m p o r t a n tt a s kh o wt op r o t e c tt h eh e a l t ho fc h i n a sc o a l i n d u s t r yd e v e l o p i n g t h ed e v e l o p m e n to fc o a lc i n es a f e t ye v a l u a t i o ni sa k e yi s s u e t os u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to ft h ec o a li n d u s t r y i nt h i sp a p e r s ，t h er e s e a r c ht o p i c so fc o a lm i n es a f e t ye v a l u a t i o ns t a t u sq u o i sb a s e do na g a i n s tt h ec u r r e n tm i n e s a f e t ye v a l u a t i o na n d t h ed e e p - s e a t e d c o n t r a d i c t i o n so fm a n a g e m e n t ac o m p r e h e n s i v ea n a l y s i sw a sd o n et ot h ec u r r e n t d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lm i n es a f e t ye v a l u a t i o nm e t h o d s ，a n dn o t e dt h a tt h e a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fe a c hm e t h o dm a i n l ya i m i n gt og u i z h o uc o a lm i n e d i s a s t e r so ft h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dl a w s ，e v a l u a t i o ns y s t e mw i l lb ed i v i d e di n t o t h em i n ee x p l o i t a t i o no fs u b s y s t e m s ，m i n ev e n t i l a t i o ns y s t e m ，g a sc o a lm i n ef i r e c o n t r o ls y s t e m ，p r e v e n t i o na n dt r e a t m e n to fm i n ew a t e rs y s t e m s ，m e c h a n i c a la n d e l e c t r i c a l s u b s y s t e m s o f m i n e ，t h em i n eu p g r a d et r a n s p o r t a t i o ns y s t e m s ， u n d e r g r o u n dm i n eb l a s t i n g m a t e r i a la n dt h eb u r s t i n go fs u b s y s t e m s ，m i n 毒r e s c u e s u b s y s t e m , m i n es a f e t ym a n a g e m e n ts u b s y s t e m sn in es u b s y s t e m s t h ec o a lm i n es a f e t ye v a l u a t i o no ft h es t a t u sq u os y s t e mw a sb u i l tu pu s i n g a s pl a n g u a g et or e a l i z et h e w e bo p e r a t i o no ft h es a f e t ye v a l u a t i o n t h es u p p o r t i n g s a f e t ye v a l u a t i o ns o f t w a r es y s t e mc a ng e tt h ec o a lm i n es a f e t yg r a d es t a t u su s i n g g u i z h o up r o v i n c ea u t h o r i t a t i v ee x p e r t sd a t a b a s ea st h ec o r ea n db yi n t e g r a t i n g o fe x p e r t sa tt h es c e n es c o r i n gs u b s y s t e ma n da m pw e i g h to f e x p e r ts y s t e m t h e r e a l i t yo ft h i ss y s t e mi so fg r e a ts i g n i f i c a n c et or e s o l v et h ec u r r e n ts e c u r i t y e v a l u a t i o nm e t h o d so fw o r ka n dd i f f i c u l t yt oq u a n t i f yt h ep r o b l e ma n dp r o v i d e s as c i e n t i f ica n du s e f u le x p l o r a t i o nf o rt h es a f e t ya s s e s s m e n tc o n d u c t e dw e b k e yw o r d s ：c o a lm i n e ，a s s e s s m e n to ft h es a f ea c t u a l i t y ，m e t h o do fl a y e r e da n a l y s i s ， a s s e s s m e n ti n d e x 贵州大学硕士掩文煤矿安全现状评价系统研究与开发第7 2 页 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究在做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识 到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：壹乳日期： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 槲：誓耵签名邵帆2 月 贵州大学硕士论文煤矿安全现状评价襄统研究与开发 第1 页 1 1 煤矿安全现状与安全评价 1 1 1 煤矿安全生产现状 1 绪论 我国的煤炭资源十分丰富，开采煤炭、使用煤炭的历史悠久，在1 7 世纪时，我国的 采煤业和开采技术的许多方面都处于世界领先地位。近5 0 年来，我国的煤炭工业有了很 大的发展，在2 0 0 7 年煤炭产量达2 2 9 亿吨，居世界首位。然而，煤矿是一个高危行业， 瓦斯、透水、塌方等等无时无刻不在威胁着矿工们的生命安全，煤炭安全生产形式非常 严峻，生产事故数量很大，可以从近三年的安全事故统计情况分析中得到了解。 2 0 0 5 年煤矿安全生产情况： 全国煤矿企业共发生伤亡事故3 3 4 1 起，死亡5 9 8 6 人，同比减少3 0 0 起、4 1 人，分 别下降8 2 和0 7 。百万吨死亡率为2 8 3 6 ，同比减少0 2 4 5 ，下降7 9 9 6 。其中一次死 亡3 9 人重大事故2 1 0 起，死亡8 8 6 人，同比减少3 9 起、2 0 4 人，分别下降1 5 7 和1 8 7 。 全国1 8 个产煤地区百万吨死亡率同比下降。 全国煤矿企业共发生重特大以上事故2 7 9 起，死亡3 5 8 6 人，分别占总数的8 和6 0 。 其中；发生二次死亡1 0 人以上特大事故5 8 起，死亡1 7 3 9 人，同比增加1 5 起，增加6 9 5 人，分别上升3 4 9 9 6 和6 6 6 。发生一次死亡3 0 人以上特别重大事故l l 起，死亡9 6 1 人， 同比增加3 起，增加4 3 8 人，分别上升3 7 5 和8 3 7 。其中国有重点煤矿发生3 起，死 亡4 1 9 人，同比增加1 起，增加1 0 5 人。即辽宁省阜新矿业集团孙家湾煤矿海州立井 “2 1 4 特别重大瓦斯爆炸事故，死亡2 1 4 人，是新中国成立以来发生的第二起大事故。 黑龙江龙煤集团七台河分公司东风煤矿“1 1 2 7 特别重大煤尘爆炸事故，死亡1 7 1 人。 河南鹤壁煤业集团二矿“1 0 3 特别重大瓦斯爆炸事故，死亡3 4 人。 全国煤矿发生瓦斯事故4 0 5 起，死亡2 1 5 7 人，同比减少2 8 起，增加1 7 8 人，瓦斯 事故起数和死亡人数分别占煤矿事故总数的1 2 和3 6 ，死亡人数居各类煤矿事故首位。 其中国有重点煤矿发生1 8 起，死亡5 0 4 人，国有地方煤矿发生4 0 起，死亡1 2 0 人；乡 镇个体煤矿发生3 4 7 起，死亡1 5 3 3 人，占煤矿瓦斯事故和死亡人数的8 6 和7 1 ，是瓦 斯事故和伤亡的主体。其中，发生一次死亡3 - - 9 人以上事故1 1 8 起，死亡5 1 4 人，发生 一次死亡l o 人以上事故4 0 起，死亡1 3 1 9 人。 青州大学硕士掩文煤矿安全现状评价系统研究与开发 第2 页 2 0 0 6 年煤矿安全生产情况： 煤矿事故死亡4 7 4 6 人。煤矿百万吨死亡率为2 0 4 1 ，总体趋势向好。 全国煤矿共发生瓦斯事故3 2 7 起，死亡1 3 1 9 人，同比减少8 7 起、8 5 2 人，分别下降 2 1 o 和3 9 2 。其中发生一次死亡l o 人以上特大瓦斯事故2 6 起，死亡4 9 0 人，同比减 少1 5 起、8 4 1 人，分别下降3 6 6 和6 3 2 。 2 0 0 7 年煤矿安全生产情况： 全国煤矿事故死亡人数2 0 0 7 年、2 0 0 6 年分别同比下降2 0 2 和2 0 1 。2 0 0 7 年全国 煤矿事故死亡人数降至3 7 8 6 人。 2 0 0 7 年，全国煤矿事故起数和死亡人数同比分别下降1 7 8 和2 0 2 9 6 。其中重特大事 故起数和死亡人数，同比分别下降2 8 2 和2 3 o 。 2 0 0 7 年，全国煤矿瓦斯事故起数和死亡人数，同比分别下降1 6 8 和1 7 8 ，其中重 特大瓦斯事故起数和死亡人数，同比分别下降1 5 4 和6 1 。 从上述三年煤矿安全生产形势情况来看，总体情况向好，但是重大事故的起数和死 亡人数的绝对值依然很大，安全生产的形势依然严峻，对煤矿行业的健康发展带来了巨 大的挑战。 与一些发达、发展中国家相比，我国安全生产状况存在着较大的差距，据国际劳工 组织公布的数据，美国煤矿百万吨死亡率为0 0 3 9 人、南非为0 1 3 人、波兰为0 2 6 人， 印度为o 4 2 人，而我国百万吨死亡率高达2 0 4 1 人。这种状况应当尽快改变，虽然矿 山安全生产法、安全生产法、煤炭法等各种法律、法规相继出台，但仍然处在刚 贯彻执行初级阶段。我们的生产力水平还比较低，发展很不平衡，安全生产基础薄弱， 抗灾能力低，劳动保护能力低下，许多行业、企业从业人员素质较低，安全生产意识淡 薄，自我保护能力差，是直接影响安全生产的重要因素。因此做好安全生产工作，是一 项长期而艰巨的任务( 李希健，2 0 0 2 ) 。 保证煤矿安全生产，使之长期健康稳定发展的保障是建立长效地安全评价和日常安 全管理。 1 1 2 安全评价及安全现状评价 煤矿安全评价的目的是为了贯彻“安全第一，预防为主 的方针，提高煤矿的本质 安全程度和安全管理水平，减少与控制煤矿建设项目和煤矿生产中的危险、有害因素， 贵州大学硕士论文煤矿安全现状评价系统研究与开发第3 页 降低煤矿生产的安全风险，预防事故发生，保护煤矿从业人员的健康、生命安全及财产 安全。 1 1 2 1 安全评价分类 国内目前的安全评价按照其评价侧重点不同可分为如下三种安全评价： ( 1 ) 煤矿建设项目安全预评价是指在煤矿建设项目可行性研究报告完成后，根据建设 项目可行性研究报告的内容，定性、定量分析和预测该建设项目可能存在的各种危险、 有害因素，确定其危险度，并提出合理可行的安全措施及建议，对该建设项目后续设计、 施工和运行后的安全管理、监督提供技术性参考。煤矿建设项目安全预评价是编制该建 设项目安全设施设计安全专篇的重要依据。 安全预评价是安全三同时工作的重要内容之一，是落实”安全第一，预防为主方 针的重要技术保障，是安全生产监督管理的重要手段。自1 9 9 7 年原劳动部3 号令正式实 施以来，安全预评价工作进入了更规范化、法制化的轨道。随着政府机构改革的深入和 新的法律法规的颁布实施，安全预评价工作在各个煤矿生产建设过程中起到了有效预评 价的作用。 ( 2 ) 煤矿建设项目安全验收评价是指煤矿建设项目安全验收评价是指在煤矿建设项 目竣工、联合试运转正常后，通过对该建设项目生产系统、辅助系统及其工艺、场所、 r 设施、设备实际情况及管理状况的调查分析，查找该建设项目投产后存在的各种危险、 有害因素，确定其危险度，并提出合理可行的安全措施及建议。煤矿建设项目安全验收 评价是该建设项目申请安全设施及安全条件验收的重要依据，并且是取得煤矿安全生产 许可证的条件之一。 ( 3 ) 煤矿安全现状综合评价是指通过对煤矿生产系统、辅助系统及其工艺、场所、设 施、设备实际情况和管理状况的调查，定性、定量分析其生产过程中存在的各种危险、 有害因素，确定其危险度，同时对安全管理状况给予客观的评价，并提出合理可行的安 全对策措施及建议。煤矿安全现状综合评价是取得煤矿安全生产许可证的条件之一。 1 1 2 2 安全现状评价 通过上面介绍，煤矿目前安全评价分为三类：煤矿建设项目安全预评价、煤矿建设 j 项目安全验收评价、煤矿安全现状评价，对于预评价和验收评价主要是在项目开工和竣 贵州大学硕士论文煤矿安全现状评价系统研究与开发第4 页 工期进行的安全评价，而安全现状评价则主要是在煤矿项目生产期对其进行安全现状评 价，对生产环节中人一机物的安全程度进行定性和定量的描述，最终通过书面的形式 给出安全评价等级，对总体的安全等级进行定性描述，评价周期为：生产矿井每三年或 生产状况发生重大变化后，应当重新进行煤矿安全现状综合评价。 现状评价主要是评价煤矿安全管理模式对确保安全生产的适应性，明确安全生产责 任制、安全管理机构及安全管理人员、安全生产制度等安全管理相关内容是否满足安全 生产法律法规和技术标准的要求及其落实执行情况，说明现行企业安全管理模式是否满 足安全生产的要求；评价煤矿安全生产保障体系的系统性、充分性和有效性：评价各生 产系统和辅助系统及其工艺、场所、设施、设备；评价生产系统和辅助系统，明确是否 形成了煤矿安全生产系统，对可能的危险、有害因素，提出合理可行的安全对策措施及 建议；识别煤矿生产中的危险、有害因对于一矿多井的企业，应先分别对各个自然井按 上述要求进行安全现状综合评价，然后再根据所属自然井的安全评价结果对全矿井进行 安全现状综合评价素，确定其危险度。 1 2 煤矿安全现状评价发展 煤矿安全现状评价是对煤矿现有的生产条件和管理水平进行评价，检查其是否达到 安全生产所必需的安全条件。煤矿安全评价是由具有资质的中介评价机构来做。评价方 法很多，有定性和定量安全评价法。但是由于我国煤矿安全评价工作才刚刚起步，没有 大量的实验结果和广泛的事故统计资料，因此，现在的煤矿安全评价都是根据经验和直 观判断能力，对煤矿生产系统的工艺、设备、设施、环境、人员和管理等方面的状况进 行定性分析，得到的评价结果也是一些定性的指标，随意性较大。煤矿安全评价所采用 的评价方法也较单一，主要采用安全检查表方法进行评价，即利用检查条款按照相关的 标准、规范等对已知的危险类别、设计缺陷，以及与一般工艺设备、操作、管理有关的 潜在危险性和有害性进行对照检查。煤矿安全评价检查的标准依据是安全生产法、煤 矿安全规程、煤矿操作规程和一些技术上的标准等。首先对煤矿现有的资料进行检 查；其次，对煤矿提供的资料进行实地核查。二者综合给出评价结论，即所评价煤矿是 否具备安全生产所必要的生产条件。只有安全评价结论为合格的煤矿才能领到安全生产 许可证。 贵州大学硕士硷文煤矿安全现状评价系统研究与开发第5 页 由于安全评价指标体系及评价方法多且没有相对稳定的安全指标，因此给煤矿现状 安全评价带来了标准难于统一的问题，因此鉴于这样状况，贵州省有关部门及相关单位 依据安全生产法、安全生产许可证条例、煤矿建设项目安全设施监察规定、：煤 矿生产许可证实施办法( 暂行) 及行业标准规范的有关规定，制定了贵州省贯彻实施 的指导意见，并在2 0 0 4 年下发了该指导意见，这样在贵州省内对煤 矿安全现状评价指标体系及评价对象和内容、步骤、报告内容等等进行了规定，成为目 前贵州省内煤矿安全现状评价的标准。 目前该指导意见即5 2 号文在贵州省内的煤矿安全现状评价效果比较好，对规范贵州 省煤矿现状评价领域的标准意义十分重大，该意见的出台的重要性如下： 建立了比较固定的指标体系，使得各个中介机构对煤矿安全现状评价标准统一，煤 矿现状评价后可以对结果进行煤矿间的横向比较，对管理部门的动态管理提供了可靠的 依据，并可以对所辖区域安全状况较差煤矿及煤矿重点危险源进行重点安全监察及督促 整改等措施。 确定了贵州煤矿安全现状评价各个子系统的权重数值，该权重由贵州省内的专家、 学者共同确定。反映了各个子系统对煤矿安全程度的贡献度。 确定了对各个子系统的安全检查表，这样各个评价机构的相关人员到被评价煤矿就 可以比照标准检查表进行打分操作。检查项目清楚后就能够进行很明了的打分操作。 但是该意见书中指出的现状评价方法也存在如下的问题： 权重确定后就不能够进行实时修改，由于各个子系统对安全程度的贡献度随着时间 的推移是变化的，因此以意见书的形式成文之后修改比较困难，然而随着贵州煤矿开采 技术日益发展，综采的使用是整个贵州煤矿开采的趋势，使用综采后各个子系统对安全 程度的贡献度就会改变，因此正式基于这样的理由，意见书中的权重应该实时的改变， 才符合安全现状评价的客观现实。 由于各个煤矿安全现状评价之后，数据及分析都是在报告书中，如果想长期对某个 或者某区域的煤矿进行安全现状分析就变得十分困难。因为通过人工方式对该项工作进 行分析是十分困难的。 煤矿安全现状评价之后都是通过报告书的形式存档，因此对管理部门来说如果想查 询某矿历年的具体的资料变得困难重重。 现有的贵州省贯彻实施 的指导意见即5 2 号文意见书的使用存在 青州大学硕士论文煤矿安全现状评价系统研究与开发第6 页 权重太过固定和资料数据管理困难等问题。 1 3 研究的目的和意义 1 3 1 研究目的 由上述章节可以看到5 2 号文的推广对规范评价指标体系和安全检查等工作起到了十 分重要的作用，但同时由于文件对各个子系统的权重数值以比较固定的方式给出，对动 态的安全现状评价工作来说存在一定的问题。正是这样的情况因此本课题研究的目的有 如下： 对权重的给出是使用一种更加合理和动态的方法而非固定的方式，保证权重数值最 大程度反映被评价煤矿当时各个子系统对安全评价等级的贡献度。 以现有的5 2 号文规定的安全现状评价指标体系作为参考，将这套指标体系在新的安 全现状评价系统软件中得到贯彻。 对安全现状评价结果等级保持和5 2 号文的划分经验。 由于现在各个工矿企业、管理部门等等都采用计算机办公，网络普及程度都十分高， 这样为网络式办公提供了基础的物质保障，网络办公及网络煤矿安全现状评价、网络式 煤矿安全管理成为可能，由于i n t e r n e t 的使用，以前使用人工进行安全现状评价、人工 进行安全现状资料整理分析等工作十分复杂和难于办到的事情，由于计算机和网络的使 用使这样的工作实现起来成为可能，众所周知，煤炭行业由于长期的工作环境和办公环 境十分恶劣，因此很多商业化的针对煤矿安全现状评价和管理的软件都没有被重视，笔 者根据网络检索及咨询专家等方式都没有找到比较相关的信息，或者即使有这样的软件 开发，也是基于简单的模拟计算，比如针对单因素瓦斯涌出量进行g m ( 1 ，1 ) 预测等等， 没有对安全现状评价系统进行开发的成熟案例。因此本课题研究煤矿安全现状评价软件 系统的研究和开发是具有一定的探索性的。 1 3 2 主要研究工作 ( 1 ) 利用a h p 数学理论并结合贵州省2 0 0 3 年制定的5 2 号文件，将子系统因素通过网 络打分的方式重新指定，使得该权重反映现今的各个子系统对安全现状评价等级的贡献 度，同时保证权重数值的权威和客观性，同时该项工作需要的权威专家的打分样本量较 贵州大学硕士论文煤矿安全现状评价系统研究与开发 第7 页 大，因此保证通过数学统计的方式消除个别权威专家对某单项的主观性打分微偏差，从 而形成一种整体决策权重的方式给出各个子系统的权重数值。该打分通过网络的方式进 行打分操作。整个系统工作原理的构成如下图所示： 大量权威专家打分数据 艘 数 学 i 专家信息库 模 型得分 根据得综 支 分情况 厶 口 持 查询其结 i 现场专家数据信息l - 系 对应的论 级别 统 图卜3 - l 系统协作工作示意图 ( 2 ) 以5 2 号文的指导意见为参考建立安全现状评价指标体系，由于5 2 号文对指标 体系的划分十分清楚，因此可以直接进行参考。 ( 3 ) 对各种成熟的评价方法进行研究，常见的安全评价方法很多，当前主要的评价 方法有安全检查表、预先危险性分析、事故树分析，故障类型和影响分析、危险可操作 性、指数评价方法、概率风险评价、综合评价方法、人工智能和神经网络方法等。但是 由于评价的对象和内容不同实际对各种评价方法需要认真研究进行取舍。 ( 4 ) 上述的主要评价体系建立之后需要选择合适的数据库和语言进行计算机软件开 发，因此需要对目前几中比较流行的b s 编程语言进行比较分析，并选择适合本课题的 数据库和开发语言进行软件系统的开发。 1 3 3 研究薏 义 针对目前煤矿安全现状评价和管理中存在的问题，论文对目前国煤矿安全现状评价 方法进行了分析，指出了各种方法的优缺点，选择了针对行较强的安全检查表法及a h p 评价方法。论文主要针对煤矿灾害事故的特点和规律，参考5 2 号文即煤矿安全评价导 则划分了煤矿安全现状评价的九大子系统：矿井开采因素、矿井通风因素和矿井瓦斯、 贵州大学硕士论文 煤矿安全现状评价系统研究与开发 第8 页 煤尘、火灾防治及矿井防治水因素、矿井机电因素、矿井运输、提升因素、矿井爆破材 料及井下爆破因素、矿山救护、矿井安全综合管理因素，并对各因素进行了具体解析。 论文采用a s p 语言开发了煤矿安全现状评价系统，实现了安全评价的w e b 操作。配套的 安全评价软件系统以权威专家数据库为核心，并由现场专家打分子系统结合a h p 权重值， 从而快捷地得出实际煤矿得安全现状等级。本系统的研究与开发有一定的生产现实意义， 一定程度上解决了目前安全评价的工作方式中人工化和不易定量化的问题，为w e b 方式 安全评价进行了科学地和有益地探索。 贵州大学硕士论文 煤矿安全现状评价系统研究与开发第9 页 安全现状评价方法的确定 2 1 安全现状评价方法的确定原则 任何一种安全评价方法都有其适用条件和范围，在安全评价中如果使用了不适用的 安全评价方法，不仅浪费工作时间，影响评价工作正常开展，而且可能导致评价结果严 重失真，使安全评价失败。因此，在安全评价中，合理选择安全评价方法是十分重要的， 在进行安全评价时，应该在熟悉并认真分析被评价对象的前提下，选择合适的安全评价 方法。( 张齐尧，2 0 0 2 ) 。 ( 1 ) 充分性原则。充分性是指在选择安全评价方法之前，应该充分分析评价系统， 掌握足够多的安全评价方法，并充分了解各种安全评价方法的优缺点、适应条件和范围， 同时为安全评价工作准备充分的资料，也就是说，在选择安全评价方法之前，应准备好 充分的资料，供选择时参考使用。本文已对目前煤矿安全评价常用的安全检查表法、指 数评价法、概率风险评价法、模糊评价法以及神经网络评价法进行了详细分析，指出了 各自的特点和适用范围。 ( 2 ) 适应性原则。适应性是指选择的安全评价方法应该适应被评价的系统。被评价 的系统可能是由多个子系统构成的复杂系统，各子系统的评价重点可能有所不同，各种 安全评价方法都由其适应的条件和范围，应该根据系统和子系统、工艺的性质和状态， 选择适应的安全评价方法。 ( 3 ) 系统性原则。系统性原则是指安全评价方法获得可信的安全评价结果，是必须 建立真实、合理和系统的基础数据之上的，被评价的系统应该能够提供所需的系统化数 据和资料。 ( 4 ) 针对性原则。针对性是指所选择的安全评价方法应该能够提供所需的结果。由 于评价的目的不同，需要安全评价提供的结果可能是危险有害因素识别、事故发生的原 因、事故发生概率、事故后果、系统的危险性等，安全评价方法能够给出所需要的结果 才能被选用。 ( 5 ) 合理性原则。在满足安全评价目的、能够提供所需要的安全评价结果的前提 下，应该选择计算过程最简单、所需基础数据最少和最容易获取的安全评价方法，使安 全评价工作量和要获得的评价结果都是合理的，不要使安全评价出现无用的工作和不必 要的麻烦( j w a n g ，2 0 0 1 ) 。 贵州大学项士论文煤矿安全现状评价系统研究与开发第1 0 页 ( 6 ) 动态相关性原则。安全评价系统的动态相关性可以从时间和空间两方面加以考 察。企业安全评价系统作为具有整体性的系统，其内部诸要素之间相互关联、相互作用， 共同地构筑系统的整体。评价系统要通过各要素相互协调的运转去完成其特定的安全保 障目标，每个要素均不可缺，其中任何一个环节出现问题或失误，都会影响整个系统的 正常运行：只有各要素共同正常发挥作用，才能有效地实现企业安全评价系统的功能。 企业安全评价系统与其外部环境之间的关联，使系统具有开放的性质。而系统内部诸要 素之间的相关性，与系统的开放性质一道，保证了评价系统的整体性( 张宇羽，2 0 0 2 ) 。 ( 7 ) 层次性原则。企业安全评价系统作为一个相互作用的整体，有一定的层次结构， 整个系统可以分解成若干子系统，而子系统又可以分解为若干更小的子系统。各子系统 与其上一级系统存在明确的层次关系，他们都是更高一级子系统有机组成部分。 ( 8 ) 易操作性原则。由于安全评价是系统工程，因此对安全评价系统的易操作性的 要求也是系统在确定的同时必须考虑的。 2 2 安全现状评价对象及内容 参照安全评价导则，可以知道安全现状评价的主要对象与内容有：煤矿的危险源及 其安全程度，最终得出煤矿安全等级及安全建议及措施。 从安全评价常用方法中选择合适的安全评价方法对评价对象进行安全评价，方法的 选择应该首先对各种方法进行筛选然后确定安全评价方法。 本论文主要是对煤矿的九大子系统进行安全现状评价，即矿井开采子系统、矿井通 风子系统、矿井瓦斯煤尘火灾防治子系统、矿井防治水子系统、矿井机电子系统、矿井 运输提升子系统、矿井爆破材料及井下爆破子系统、矿山救护子系统、矿井安全综合管 理子系统。并对各个子系统进行评价后得出综合评价结论并给出初步的安全建议。 2 3 安全现状评价方法的确定 2 3 1 安全现状评价常用方法综述 2 3 1 1 层次分析法 层次分析法评价方法。近几年层次分析法在系统危险性评价中受到了广泛的应用，它 将人的主观判断数量化，解决了复杂系统评价靠主观判断、缺乏逻辑性的缺点。但是在 青州大学硕士论文煤矿安全现状评价系统研究与开发 第1 1 页 建立判断矩阵的过程中人的主观性，并且判断矩阵易陷入循环而不满足一致性。因此， 这个方法也引起了较大的争议。虽然有学者对层次分析法进行了改进但并没有从本质上 改变层次分析法的局限性。 2 3 1 2 安全检查表评价法 安全检查表评价法是一种简便易行的评价方法，它根据经验或系统分析的结果，把 评价项目自身及周围环境的潜在危险集中起来，列成检查项目的清单，评价时依照清单， 逐项检查和评定。该方法虽然简单，效果却很好，各国都颇为重视，例如美国保险公司 的安全检查表，美国杜邦公司的过程危险检查表，美国道化学公司的过程安全指南，日 本劳动省的安全检查表以及我国机械工厂安全性评价表等。这种方法存在的问题是检查 表不够深化，一般检查表都是由经验丰富的人编制的，带有一定的局限性，有时难以适 应工业技术日新月异发展的需要。 由于现场调研打分操作简单易行，因此目前在煤矿安全评价中广泛使用安全检查表 法。 2 3 1 3 神经网络评价法 神经网络是现今比较流行的评价方法，神经网络评价方法的评价效果主要取决于样 本的学习，如果样本不够精确，那么评价结果的精确性也无从谈起。并且，网络结构和 问题本身的复杂性也会影响神经网络模型评价的效果，其操作的困难比较大，在实际安 全评价过程中不容易操作。 2 3 1 4 其他评价方法 ( 1 ) 危险指数评价法。指数评价法主要用于化工行业。此方法操作简单，可行性强， 缺点主要是是评价模型中对系统安全保障体系的功能重视不够，特别是危险物质和安全 保障体系间的相互关系未予考虑。各个因素间均以加或乘的方式处理，忽视各因素间重 要性的差别。另外此方法的灵活性和敏感性较差。 ( 2 ) 概率危险性评价( p r a ) 法。概率危险性评价起源于核电站安全的研究。概率危险 性评价是以某种伤亡事故或财产损失事故的发生概率为基础进行的系统危险性评价。它 主要采用故障树分析和事件树分析方法。此方法的缺点是需要耗费大量的人力、物力、 财力和时间进行原始的数据的积累。 ( 3 ) 事故致因突变模型评价法。此方法适用于局部问题的指标量化，对系统进行危 险性评价就会局限与定性分析。 州夫学硕士论文 煤矿安全现状评价系统研究与开发第1 2 页 ( 4 ) 事故树评价方法。事故树分析( a c c i d e n tt r e ea n a l y s i s ，简称a t a ) 方法起源于故障树 分析( 简称f r a ) ，是安全系统工程的重要分析方法之一，它能对各种系统的危险性进行辨识和评价， 不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。用它描述事故的 因果关系直观、明了，思路清晰，逻辑性强，既可定性分析，又可定量分析。 6 0 年代初期，很多高新产品在研制过程中，因对系统的可靠性、安全性研究不够， 新产品在没有确保安全的情况下就投入市场，造成大量使用事故的发生，用户纷纷要求 厂家进行经济赔偿，从而迫使企业寻找一种科学方法确保安全。 目前已有很多部i - j 删l , i e 在进行普及和推广工作，并已取得一大批成果，促进了企业 的安全生产。 国内煤炭行业对事故树方法的使用多在危险源分析等过程中，实际评价过程比较容 易操作和掌握。 ( 5 ) 灰色系统理论评价法。灰色系统理论评价法主要是将系统看作是既有已知信息 又有未知信息的灰色系统，通过建立微分方程来对原始数据进行处理从而得到评价结果。 灰色关联评价分析则是一种多因素统计分析方法，它以各因素的样本数据为依据用灰色 关联来描述因素间的次序。灰色系统理论评价方法只需要较少的数据就能对系统的状况 进行评价，简单易行。但是灰色系统由于原始较少所得评价结果比较租糙。而将数据量 增加时，评价结果并没有相应增加，有时还可能出现倒退。 ( 6 ) 模糊数学分析评价法。模糊数学分析评价方法充分考虑了系统危险性的影响因 素具有的模糊性。在系统危险状态具有模糊性己成为人们的共识的条件下，对于模糊性 的系统进行评价很自然地要应用模糊数学评价方法。 ( 7 ) 根据事故的基本致因因素的事故发生概率，应用数理统计中的概率分析方法， 求取事故基本致因因素的关联度( 或重要度) 或整个评价系统的事故发生概率。 该方法主要对危险源进行分析的方法，而且建立在大量数据基础上，通过数据的统 计分析，找出概率最大的诱发危险的可能因素。 2 3 2 安全现状评价常用方法比较 每一种评价方法都有其自身特点，也有各自的适用范围。准确地对被评价对象进行 分析和掌握是选择合适的评价方法的前提。 贵州大学硕士论文煤矿安全现状评价系统研究与开发 第1 3 页 表2 - 3 - 1 常用危险评价方法比较表 评价方法评价目类别方法特点应用条件优缺点 标 安全检查危险有定性按事先编制 有事先编制 简便、易于掌握、编制检查表 表害因素 的有标准要 的各类检查 难度及工作量大 分析安定量求的检查表表有赋分、评 全等级逐项检查，按 级标准 规定和标准 赋分，评定安 全等级 预先危险危险有定性讨论分析系分级评价人简便易行，受分级评价人员主 性分析害因素统存在的危员熟悉系统。观因素影响 ( p h a ) 分级安险、危害因有丰富的知 全等级素、触发条识和实践经 件、事故类验 型，评定危险 性等级 故障类型故障 定性 列表、分析系同上较复杂、详尽受分级评价人员 和影响分( 事统( 单元、元主观因素影响 级 故) 原件) 故障类 有根据分析 ( 腿a ) 因影响型、故障原要求编制的 程度等 因、故障影响表格 级评定影响程 度等级 故障类型故障原定性同上。在同f m 队有元较f m e a 复杂、精确 和影响危因故障f m e a 基础 素故障率、系 险性分析等级危定量上，由元素故统重大故障 险指数障概率、系统( 事故) 概率 重大故障概数据 率计算系统 贵州大学硕士硷文煤矿安全现状评价系统研究与开发第1 4 页 危险性指数 事件树事故原定性归纳法，由初熟悉系统、元 简便、易行、受分析评价人员 ( e t a ) 因触发始事件判断素间的因果主观因素影响 条件事定量系统事故原关系、有各事 故概率因及条件内件发生概率 各事件概率 数据 计算系统事 故概率 事故树事故原 定性 演绎法，由事熟练掌握方 复杂、工作量大、精确。故障 ( f t a ) 因事故定量故和基本事法和事故、基树编制有误易失真 概率件逻辑推断本事件间的 事故原因，由联系，有基本 基本事件概 事件概率数 率计算事故据 概率 道化学公火灾、定量根据物质、工熟练掌握方大量使用图表、简捷明了、参 司法( d o w )爆炸危艺危险性发法、熟悉系数取位宽、因人而异，只能对 险性等生可能性、人统、有丰富知系统整体宏观评价 级，事员暴露状况、 识和良好的 故损失危险程度赋判断能力，须 分，计算后评 有各类企业 定危险性等装置经济损 鳜失标值 帝国化学火灾、定量由物质、工熟练掌握方同上 公司蒙德爆炸、艺、毒性、布法、熟悉系 法 毒性及置危险计算统、有丰富知 ( m o n d ) 系统整 采取措施前识和良好的 体危险后的火灾、爆判断能力 性等级 炸、毒性和整 夤州大学硕士硷文煤矿安全现状评价系统研究与开发第1 5 页 体危险性指 数，评定各类 危险性等级 日本劳动 危险性定性检查表法定熟悉系统、掌综合应用几种办法反复评价， 省六阶段等级性评价，评点握有关方法、准确性高，工作量大 法定量法定量评价，具有相关知 采取措施，用识和经验，有 类比资料复类比资料 评、1 级危险 性装置用 玎a 、f t a 等 方法再评价 单元危险危险性 由物质、毒性 系数、工艺危 性快速排等级 险性系数计熟悉系统、掌 算火灾爆炸握有关方法、是d o w 法的简化方法、简捷方 序法 定量 指数和毒性具有相关知便、易于推广 指标，评定单识经经验 元危险性等 级 2 3 3 本论文选择的安全现状评价方法 上述章节对各种安全评价方法进行了介绍和比较，由于煤矿安全现状评价的对象是 煤矿人一机瑚的安全程度等级，而进行安全评价的从韭单位为中介机构，因此安全现 状必须作到从业人员到煤矿现场调研后很容易开展评价工作，因此基于上述理由的考虑， 将a h p 和安全检查表法相结合，提出基于a h p 的安全检查表评价模型。利用a h p 确定各 级指标的权重，指标的量化采用简单易行的安全检查表法。具体过程见2 4 节。 贵州大学硕士论文煤矿安全现状评价系统研究与开发第1 6 页 2 4 基于a h p 的煤矿安全现状的安全检查表评价模型 2 4 1 评价指标体系的建立 根据贵州省关于煤矿安全现状评价的指导意见即5 2 号文，建立如下的煤矿安全现状 评价指标体系，该体系分三层，目标层为煤矿安全等级，决策层为煤矿9 大子系统，措 施层为9 大子系统中对应的分因素。如下图所示： 2 4 2 指标权重的确定 保号运 度 护 输 图2 - - 4 - - 1 评价指标体系图 本论文中中间层权重采用层次分析法确定。 2 4 2 1 层次分析法 层次分析法是2 0 世纪7 0 年代初由美国运筹学家，匹兹堡大学教授，萨坦( t l s a a t y ) 提出来的，简称a h p 法( 王飞等，1 9 9 9 ) 。这是一种简明实用的定性与定量相结合的多目 标决策分析方法。特别是将决策者的经验给予量化，这对系统目标结构复杂，且缺乏必 要的数据情况下更为实用，因此，近年来层次分析法在我国的应用发展较快。 层次分析法为这类问题的决策和排序提供了一种新的、简洁而实用的建模方法( 许 树柏，2 0 0 1 ) 。 运用层次分析法建模，大体上可按下面四个步骤进行： 夤州大学硕士论文 煤矿安全现状评价系统研究与开发第1 7 页 ( i ) 建立递阶层次结构模型； ( ii ) 构造出各层次中的所有判断矩阵： ( i i i ) 层次单排序及一致性检验； ( i v ) 层次总排序及一致性检验。 下面分别说明这四个步骤的实现过程。 应用a h p 分析决策问题时，首先要把问题条理化、层次化，构造出一个有层次的结 构模型。在这个模型下，复杂问题被分解为元素的组成部分。这些元素又按其属性及关 系形成若干层次。上一层次的元素作为准则对下一层次有关元素起支配作用。这些层次 可以分为三类： ( i ) 最高层：这一层次中只有一个元素，一般它是分析问题的预定目标或理想结果， 因此也称为目标层。 q ( i i ) 中间层：这一层次中包含了为实现目标所涉及的中间环节，它可以由若干个 层次组成，包括所需考虑的准则、子准则，因此也称为准则层。 ( i i i ) 最底层：这一层次包括了为实现目标可供选择的各种措施、决策方案等，因 此也称为措施层或方案层。 递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及需要分析的详尽程度有关，一般地层 次数不受限制。每一层次中各元素所支配的元素一般不要超过9 个。这是因为支配的元 素过多会给两两比较判断带来困难。 层次结构反映了因素之间的关系，但准则层中的各准则在目标衡量中所占的比重并 不一定相同，在决策者的心目中，它们各占有一定的比例。 在确定影响某因素的诸因子在该因素中所占的比重时，遇到的主要困难是这些比重 常常不易定量化。此外，当影响某因素的因子较多