基于多級可拓的煤礦應(yīng)急管理能力評價研究

高康雅，陳紹杰，祁銀鴿

（華北科技學(xué)院 安全工程學(xué)院，河北 三河065201）

目前，我國眾多學(xué)者參與研究煤礦應(yīng)急管理能力評價[1-3]。在構(gòu)建評價指標體系上，汪濱琳[4]分析了人、設(shè)備、環(huán)境、管理4 個影響煤礦應(yīng)急管理能力的，在遵循評價指標體系的設(shè)計原則上構(gòu)建了很全面的煤礦企業(yè)應(yīng)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(yīng)急管理特征和流程，構(gòu)建了企業(yè)應(yīng)急管理系統(tǒng)總體框架的三維結(jié)構(gòu)模型。洪亮[6]把突變理論引入煤礦突發(fā)事件應(yīng)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(shù)據(jù)無量綱處理得到評價結(jié)果。蔡文飛[7]基于模糊綜合評價法建立風(fēng)險因素評價矩陣，用層次分析法確定了指標權(quán)重，得到煤礦風(fēng)險評價安全等級。戚宏亮[8]把可拓學(xué)帶入煤礦安全應(yīng)急管理能力評價，構(gòu)建了可拓應(yīng)急管理評價指標體系和模型。上述評價方法在確定權(quán)重方面主觀性太強，不能很好的對應(yīng)解決煤礦真實情況，難以確定煤礦的實際能力評價等級?？赏貙W(xué)（Extenics）是我國學(xué)者蔡文教授提出的一種新的學(xué)科，它研究了事物拓展的可能性和開拓創(chuàng)新的規(guī)律與方法，并解決該事物存在的問題。現(xiàn)如今可拓學(xué)越來越多地應(yīng)用在各工程領(lǐng)域里，并得到了眾多科學(xué)合理的結(jié)論[9-11]。

1 確定煤礦應(yīng)急管理能力評價指標體系

煤礦應(yīng)急管理能力評價是一個變化復(fù)雜的動態(tài)體系，影響因素種類繁多，但歸根結(jié)底離不開人、機、物、環(huán)，這4 大因素?；谏鲜? 大因素結(jié)合實際煤礦發(fā)展確定煤礦應(yīng)急管理能力評價指標體系，主要分為4 個方面構(gòu)成的水平和救援設(shè)備的有效實用性。由這4 個準則出發(fā)，建立了17 個二級評價指標，煤礦應(yīng)急管理能力指標評價體系如圖1。

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

2 構(gòu)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(xué)的3 大理論支柱，物元是可拓學(xué)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(jīng)典域、節(jié)域和待評物元組合建立。研究分析各物元、事元和關(guān)系元的基本性質(zhì)，解決可拓集合論的推理形式和邏輯關(guān)系，把煤礦應(yīng)急管理能力評價的研究轉(zhuǎn)化為定性和定量后的基元之間關(guān)系。

2.1 確定經(jīng)典域和節(jié)域

可拓物元是以事物、特征及事物關(guān)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(shè)煤礦應(yīng)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(jīng)典域物元模型為：R0j=［N0j，C，V0j］，其中：N0j是煤礦應(yīng)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(yīng)急管理能力的經(jīng)典域為＜a0j，b0j＞，v0ji為特征量值，（i=1，2，…，n）。

并得到節(jié)域的物元模型Rp=［Np，C，Vp］其中Rp為該煤礦應(yīng)急管理能力評價節(jié)域物元，其量值Vpn是關(guān)于特征ci的擴大的量值范圍也是節(jié)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(yīng)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(guān)聯(lián)度

可拓學(xué)里建立了初等關(guān)聯(lián)函數(shù)，它描述了待評物元具有某種性質(zhì)的程度，即物元的關(guān)聯(lián)度大小。由計算可得數(shù)據(jù)反應(yīng)了煤礦應(yīng)急管理能力的待評物元樣本性質(zhì)程度的變化。由距的定義可得，當(dāng)待評物元為點時，反應(yīng)了該點和區(qū)間的距離ρ 為：

式中：kt（νt）為煤礦應(yīng)急管理能力的待評物元Nt第i 個因素關(guān)于等級j 的關(guān)聯(lián)度。

2.3 確定物元指標的權(quán)重

權(quán)重指某一指標在整個煤礦應(yīng)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(yīng)急管理能力評價體系是一個動態(tài)復(fù)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(quán)重，再由簡單關(guān)聯(lián)函數(shù)確定二級指標可拓權(quán)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(jù)簡單關(guān)聯(lián)函數(shù)rij（νi，νoji）確定可拓權(quán)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(qū)間等級越大，該指標所占的權(quán)重越大，則：

則得到指標νi的可拓權(quán)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(quán)重不同，若直接按照簡單關(guān)聯(lián)函數(shù)計算二級指標權(quán)重，則導(dǎo)致最后評價等級偏離。采用多級可拓評價更加客觀確定權(quán)重指數(shù)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(guān)聯(lián)函數(shù)確定的二級指標可拓權(quán)重ωi后，與相對的等級關(guān)聯(lián)度kj（vt）相乘得：

式中：kj（Nt）為煤礦應(yīng)急管理能力的待評物元對象Nt關(guān)于評價等級j 的一級關(guān)聯(lián)度。

二級評價即由層次分析法確定一級指標權(quán)重αi后，與上述得到的一級關(guān)聯(lián)度kj（Nt）相乘得：

式中：kj（Nt）為煤礦應(yīng)急管理能力的待評物元對象Nt關(guān)于評價等級j 的二級關(guān)聯(lián)度。

kj0（Nm）數(shù)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(yīng)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(yīng)用

以山西某實際礦井為例，該礦井位于某地區(qū)礦產(chǎn)集中區(qū)，礦產(chǎn)資源豐富，原煤年產(chǎn)量穩(wěn)定，單位員工隊伍壯大。對該礦井應(yīng)急管理能力體系應(yīng)用可拓評價分析，將該礦井應(yīng)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(yīng)的安全等級數(shù)值為（80，100］，（60，80］，（40，60］，（20，40］，（0，20］。

3.1 待評物元節(jié)域和物元模型

由礦井應(yīng)急管理能力評價5 個等級和對應(yīng)得安全等級數(shù)值得待評物元經(jīng)典域和節(jié)域：

根據(jù)相應(yīng)法律法規(guī)結(jié)合調(diào)查該礦實際情況并與有關(guān)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(quán)重和關(guān)聯(lián)度

根據(jù)待評物元經(jīng)典域、節(jié)域與物元模型，代入式（1），式（2）得二級指標關(guān)聯(lián)度，代入式（3）和式（4）得二級指標可拓權(quán)重，其中C1～C17為二級評價指標；kj（vt）為二級各指標關(guān)聯(lián)度，煤礦應(yīng)急管理能力評價指標體系二級指標權(quán)重及關(guān)聯(lián)度見表1。

3.3 一級可拓評價

根據(jù)表1 得到的數(shù)據(jù)代入式（6）得一級可拓評價等級關(guān)聯(lián)度kj（Nt），其中K1（N1）～K17（N17）為各一級指標等級關(guān)聯(lián)度，一級可拓評價等級關(guān)聯(lián)度見表2。

表1 應(yīng)急管理能力評價指標體系二級指標權(quán)重及關(guān)聯(lián)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(guān)聯(lián)度Table 2 First-degree extension evaluation grade correlation

3.4 二級可拓評價

根據(jù)層次分析法計算得一級指標權(quán)重分別為B1（0.172）、B2（0.471）、B3（0.284）、B4（0.074），把一級指標數(shù)據(jù)和表2 代入式（7）得二級可拓評價等級關(guān)聯(lián)度kj（Nt），二級可拓評價等級關(guān)聯(lián)度見表3。

表3 二級可拓評價等級關(guān)聯(lián)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(yīng)急管理能力的預(yù)防、救援和恢復(fù)處于等級Ⅱ，煤礦應(yīng)急管理能力的保障處于一般等級，是整個應(yīng)急管理體系的薄弱地方。應(yīng)提高當(dāng)?shù)貞?yīng)急管理保障水平，有利于整個煤礦應(yīng)急管理體系的發(fā)展。

根據(jù)表3 數(shù)據(jù)代入式（8）、式（9）得可拓價等級關(guān)聯(lián)度kj（Nt）等級Ⅰ～Ⅴ分別為-0.275、0.080、-0.044、-0.355 和煤礦應(yīng)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(yīng)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(jié)果符合該礦現(xiàn)實生產(chǎn)發(fā)展狀況。實際上該礦采齡年數(shù)較長，部分監(jiān)控檢測設(shè)備老化，風(fēng)險隱患較多，安全檢查和應(yīng)急管理制度沒有及時更新，整體應(yīng)急管理能力不強，容易引起一般事故發(fā)生，需加強管理和采取整改措施。

4 結(jié) 語

為更有效合理分析評價煤礦應(yīng)急管理能力，構(gòu)建了煤礦應(yīng)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(quán)重，簡單關(guān)聯(lián)函數(shù)法確定二級指標可拓權(quán)重，更客觀地避免了人為主觀因素對指標權(quán)重的影響。把多級可拓評價引入煤礦應(yīng)急管理能力評價中，并應(yīng)用到實際礦井中，建立可拓物元模型，結(jié)合待評物元等級關(guān)聯(lián)度和權(quán)重，確定了煤礦應(yīng)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(yīng)急管理能力水平不高，需要加強應(yīng)急管理措施。通過實際應(yīng)用表明，運用多級可拓評價方法在煤礦應(yīng)急管理能力評價中切實有效可行，為煤礦應(yīng)急管理能力評價工作提供了一種新的研究方法和思路。