馬 恒，劉曉宇*，高 科

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 葫蘆島125105；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦山熱動(dòng)力災(zāi)害與防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 葫蘆島125105)

在煤礦各類事故統(tǒng)計(jì)中，瓦斯事故較其他事故的發(fā)生更加嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001—2020年間，全國(guó)煤礦發(fā)生瓦斯類事故共1 786起，共造成死亡人數(shù)達(dá)11 408人，占全國(guó)煤礦事故死亡總數(shù)的32%以上。

為了更有針對(duì)性地預(yù)防煤礦瓦斯災(zāi)害，對(duì)煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)至關(guān)重要。不少學(xué)者應(yīng)用現(xiàn)有的理論知識(shí)建立了一系列煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。如皮子坤等[1]根據(jù)事故致因理論和煤礦瓦斯事故發(fā)生所具備的條件，建立了煤礦瓦斯爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，并結(jié)合前景理論和模糊綜合評(píng)價(jià)理論對(duì)煤礦瓦斯爆炸風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)；張愛(ài)然等[2]從事故發(fā)生的可能性、損傷程度和應(yīng)急救援3個(gè)角度，建立了煤礦瓦斯重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)評(píng)價(jià)模型，并利用基于Z-number模糊數(shù)的模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)；溫廷新等[3]利用核主成分分析法(KPCA)對(duì)影響煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的因素進(jìn)行了降維提取，并將遺傳算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合對(duì)煤礦瓦斯爆炸風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)；田水承等[4]在危險(xiǎn)源理論的基礎(chǔ)上提出了三類煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的觀點(diǎn)，并基于SPA模型對(duì)煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了安全評(píng)估；黃冬梅等[5]基于危險(xiǎn)源理論，通過(guò)建立灰色-層次評(píng)價(jià)模型，對(duì)煤礦瓦斯爆炸事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行了評(píng)價(jià)；張震等[6]建立了一種基于Keras長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)的礦井瓦斯?jié)舛阮A(yù)測(cè)模型，通過(guò)對(duì)礦井瓦斯?jié)舛葧r(shí)間序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理與預(yù)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦瓦斯災(zāi)害事故的預(yù)防。

上述研究雖然實(shí)現(xiàn)了煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)分析和排序，有利于煤炭生產(chǎn)企業(yè)較好地進(jìn)行安全管理和決策，但在構(gòu)建煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)未考慮到煤礦瓦斯事故發(fā)生造成的后果和損失程度，影響了對(duì)其災(zāi)害發(fā)生率的科學(xué)評(píng)估。煤礦瓦斯事故發(fā)生的影響因素不僅有瓦斯自身的因素，還有環(huán)境因素和人為因素，以及煤礦瓦斯事故發(fā)生時(shí)將可能造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，而區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論便是從這三個(gè)角度對(duì)煤礦瓦斯災(zāi)害進(jìn)行理論分析，因此本文基于區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論，從致災(zāi)因子的危害分析、孕災(zāi)環(huán)境的敏感性分析和受災(zāi)體的脆弱性分析三方面對(duì)煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并結(jié)合三維風(fēng)險(xiǎn)立方體模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的全面風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論

區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論的概念是由史培軍[7]提出的，常用于分析自然災(zāi)害、技術(shù)災(zāi)害和社會(huì)災(zāi)害。區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論認(rèn)為，對(duì)于災(zāi)難的發(fā)生，不僅要考慮致災(zāi)因子和孕災(zāi)環(huán)境兩方面因素，還應(yīng)該將受災(zāi)體納入其中。致災(zāi)因子和孕災(zāi)環(huán)境是災(zāi)害發(fā)生的前提，兩者缺一不可，而受災(zāi)體決定了最終事故損失的嚴(yán)重程度。

根據(jù)煤礦瓦斯災(zāi)害發(fā)生的影響因素，從廣義的角度來(lái)看，煤礦瓦斯事故的發(fā)生，也是由致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和受災(zāi)體三者共同作用導(dǎo)致的。其中，致災(zāi)因子是指活動(dòng)過(guò)程中由于某些因素導(dǎo)致能量的突然釋放，包括過(guò)程中的能量源、能量載體等，瓦斯自身能量達(dá)到極限致使能量的突然釋放可能導(dǎo)致煤礦瓦斯事故的發(fā)生；孕災(zāi)環(huán)境是指引起能量變化，如對(duì)危險(xiǎn)物質(zhì)的約束變化或制約行為的失效等各種因素即制約瓦斯能量失衡的措施失效從而誘發(fā)煤礦瓦斯事故，包括人為因素、環(huán)境因素和管理因素等；受災(zāi)體指的是由于事故發(fā)生對(duì)其造成損害的載體，包括人員、財(cái)產(chǎn)、自然環(huán)境等，即煤礦瓦斯災(zāi)害發(fā)生最終導(dǎo)致的人員傷亡和損失等。

煤礦瓦斯災(zāi)害的發(fā)生隨著時(shí)間以及生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)度變化，具有動(dòng)態(tài)變化的特征，且影響煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)因素中火源和瓦斯?jié)舛茸兓哂信既恍院碗S機(jī)性，如瓦斯聚集呈現(xiàn)的非線性以及瓦斯無(wú)規(guī)律的涌出。

綜合上述煤礦瓦斯災(zāi)害的特點(diǎn)，本文認(rèn)為區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論可以全面概括和反映煤礦瓦斯災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，為從多個(gè)角度來(lái)分析、評(píng)價(jià)和控制煤礦瓦斯災(zāi)害提供了新的理論基礎(chǔ)。

2 基于區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論的煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

將區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論作為基礎(chǔ)，本文提出由致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和受災(zāi)體三部分組成的煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的新數(shù)學(xué)模型，具體詳細(xì)的評(píng)價(jià)過(guò)程和分析方法敘述如下。

2.1 致災(zāi)因子的危害性評(píng)價(jià)

如上所述，煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子是指活動(dòng)過(guò)程中由于某些因素導(dǎo)致瓦斯內(nèi)部能量的突然釋放。故而在選取評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，從影響瓦斯本身的內(nèi)在因素和外在環(huán)境因素兩個(gè)角度選取煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立的煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)圖1。

圖1 煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

屬性數(shù)學(xué)理論的優(yōu)點(diǎn)在于評(píng)價(jià)等級(jí)的有序劃分以及不會(huì)出現(xiàn)損失中間值的問(wèn)題等[8]，因此本文利用屬性數(shù)學(xué)理論對(duì)煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。屬性數(shù)學(xué)理論模型構(gòu)建的過(guò)程如下：

(1) 確定屬性區(qū)間矩陣。煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子評(píng)價(jià)對(duì)象空間X，由內(nèi)在因素x1和外在因素x2兩個(gè)因素構(gòu)成，記為X=(x1,x2)。每個(gè)因素均由m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)I1,I2,…，Im組成，xij表示第i個(gè)樣本第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的測(cè)試值，每個(gè)樣本均可表述為xi=(xi1,xi2,…，xim)。設(shè)屬性空間F={C1,C2,…,Ck}為致災(zāi)因子的評(píng)價(jià)集，其中C1

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

在上述屬性空間的基礎(chǔ)上，令：

(1)

dj=ajk0-bjk0=min{ajk-bjk) (k=1,2，…，n-1)

(2)

設(shè)t為x的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值，假設(shè)aj0

(5)

當(dāng)dj=ajk0-bjk0、k0>1，則單指標(biāo)屬性測(cè)度函數(shù)μijk0(t)可表示如下：

(6)

(2) 多指標(biāo)屬性測(cè)度分析。依據(jù)上述步驟得到第i個(gè)樣本的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的屬性測(cè)度，結(jié)合各自對(duì)應(yīng)的權(quán)值得到綜合屬性測(cè)度，確定該樣本屬于第k類的屬性測(cè)度μik=μ(xi∈Ck)。子系統(tǒng)綜合屬性測(cè)度根據(jù)如下公式計(jì)算：

(7)

式中：ωj為第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值；μijk為第i個(gè)樣本的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的屬性測(cè)度。

(3) 基于置信度屬性識(shí)別。評(píng)價(jià)類為(C1,C2,…,Ck)，λ為置信度，且滿足0.5<λ≤1。若滿足如下公式：

k0=min{k:∑μxi≥λ,1≤k≤n}

(8)

則認(rèn)為x屬于Ck0級(jí)，其中k0=1,2,…,n。實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，λ的取值范圍為0.6～0.7。

2.2 孕災(zāi)環(huán)境的敏感性評(píng)價(jià)

煤礦瓦斯災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境是指在煤礦瓦斯事故孕育和發(fā)展過(guò)程中所涉及到的周?chē)h(huán)境因素和條件，若這些因素結(jié)合致災(zāi)因子，可在某種程度上對(duì)災(zāi)害發(fā)生的強(qiáng)度起到加強(qiáng)或者減弱的作用。孕災(zāi)環(huán)境的穩(wěn)定性是指孕育致災(zāi)因子環(huán)境條件的穩(wěn)定程度，在選取評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)可歸納為4種因素：人為因素、設(shè)備因素、管理因素和環(huán)境因素[9],建立的煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的孕災(zāi)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)圖2。

圖2 煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的孕災(zāi)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

由于孕災(zāi)環(huán)境的影響因素多為性質(zhì)模糊的定性指標(biāo)，因此本文利用模糊綜合評(píng)價(jià)法[10]對(duì)孕災(zāi)環(huán)境進(jìn)行量化，對(duì)孕災(zāi)環(huán)境的敏感性進(jìn)行綜合分析與評(píng)價(jià)。

煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的孕災(zāi)環(huán)境因素集U由4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)組成，記為U={u1,u2,u3,u4}；將其評(píng)價(jià)集合分為低風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、中高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)，記為V={v1,v2,v3,v4}。先利用層次分析法確定孕災(zāi)環(huán)境各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重W[11]，然后邀請(qǐng)相關(guān)專家憑借經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)能力對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分并依據(jù)打分情況建立模糊判斷矩陣R，最后依據(jù)下式計(jì)算孕災(zāi)環(huán)境敏感性最終的評(píng)價(jià)結(jié)果S：

S=W·R

=(b1,b2,…,bp)

(9)

式中：bi表示孕災(zāi)環(huán)境屬于第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬程度。

2.3 受災(zāi)體的脆弱性評(píng)價(jià)

受災(zāi)體是事故發(fā)生的承載對(duì)象，煤礦瓦斯事故的承載對(duì)象通常包括人員、設(shè)備和環(huán)境。煤礦瓦斯災(zāi)害系統(tǒng)的脆弱性一般體現(xiàn)在礦井瓦斯爆炸災(zāi)害發(fā)生的過(guò)程中，如暴露在災(zāi)害中的井下工作人員、機(jī)械設(shè)備、工礦企業(yè)財(cái)產(chǎn)等[12],故而本文從人員、設(shè)備和環(huán)境三方面選取受災(zāi)體的評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立的煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的受災(zāi)體評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)圖3。

圖3 煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的受災(zāi)體評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

由于受災(zāi)體的影響因素大部分為模糊的定性指標(biāo)，為了使得到的評(píng)價(jià)結(jié)果更具有合理性和客觀性，本文采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)受災(zāi)體的脆弱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值采用層次分析法進(jìn)行計(jì)算。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定

2.4.1 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

由于煤礦瓦斯事故發(fā)生的時(shí)間和環(huán)境的不同會(huì)導(dǎo)致事故的嚴(yán)重程度也不相同，因此本文采用風(fēng)險(xiǎn)立方體模型[13]對(duì)煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分，即基于區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論，從事故發(fā)生的可能性、事故發(fā)生的敏感性和事故的嚴(yán)重程度三個(gè)角度，將致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和受災(zāi)體分別作為一個(gè)維度且每個(gè)維度分為4個(gè)等級(jí)：低風(fēng)險(xiǎn)(Ⅰ)、中風(fēng)險(xiǎn)(Ⅱ)、中高風(fēng)險(xiǎn)(Ⅲ)和高風(fēng)險(xiǎn)(Ⅳ)，見(jiàn)圖4。煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分和控制要求，詳見(jiàn)表2。

表2 煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分和控制要求

圖4 煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)立方體模型

2.4.2 定性風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分級(jí)

煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型將最低合理可行原則(As Low As Reasonably Practicable,ALARP)[14]作為依據(jù)，基于區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論將煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)劃分為4個(gè)等級(jí)，形成的定性風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)見(jiàn)表3。例如圖4中標(biāo)星的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)(Ⅰ)，致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和受災(zāi)體分別為低風(fēng)險(xiǎn)(Ⅰ)、高風(fēng)險(xiǎn)(Ⅳ)、低風(fēng)險(xiǎn)(Ⅰ)等級(jí)。

表3 煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)定性分級(jí)

3 實(shí)例應(yīng)用與分析

本文以古城煤礦作為實(shí)例，利用基于區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)理論建立的煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)該煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3.1 古城煤礦簡(jiǎn)介

古城煤礦礦井的井田面積為157.299 3 km2，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為800萬(wàn)t/a，主采3#煤層，平均厚度為6.28 m，工業(yè)資源量為12.6億t，可采儲(chǔ)量為7.42億t，服務(wù)年限為71.4年。古城煤礦為高瓦斯礦井，瓦斯吸附能力強(qiáng)，屬低透氣性難抽放煤層，所采3#煤層不易自燃，煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，無(wú)突出危險(xiǎn)性，礦井開(kāi)采時(shí)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為21.813 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為2.79 m3/t，井下工作人員人數(shù)為80人/班。礦井回采工作面采用預(yù)抽和邊掘邊采的瓦斯治理方式，掘進(jìn)工作面采用邊掘邊采的瓦斯治理方式，采空區(qū)采用的是高位裂隙帶抽采的瓦斯治理方式。煤礦井下設(shè)置的瓦斯傳感器報(bào)警值≥0.8%，斷電值≥1.2%，復(fù)電值<0.8%，斷電范圍為礦井工作面及其回風(fēng)巷內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備。

3.2 致災(zāi)因子的危害性評(píng)價(jià)

利用層次分析法計(jì)算該煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。首先建立致災(zāi)因子的判斷矩陣，依據(jù)構(gòu)建的判斷矩陣分別計(jì)算出致災(zāi)因子各評(píng)價(jià)指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重值，并根據(jù)收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)資料，整理得到各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)參評(píng)值。本文將該煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和參評(píng)值進(jìn)行了匯總，詳見(jiàn)表4。

表4 古城煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)公式(1)～(6)以及各評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可計(jì)算得到每個(gè)樣本指標(biāo)對(duì)應(yīng)的屬性測(cè)度函數(shù)，從而得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的屬性測(cè)度。該煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子級(jí)指標(biāo)內(nèi)在因素和外在因素的綜合屬性測(cè)度，見(jiàn)表5和表6。

表5 古城煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子內(nèi)在因素綜合屬性測(cè)度

表6 古城煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子外在因素綜合屬性測(cè)度

根據(jù)公式(7),可計(jì)算出該煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子危害性的綜合屬性測(cè)度，見(jiàn)表7。屬性空間F={致災(zāi)因子危害性}，其分割類C1、C2、C3、C4分別代表致災(zāi)因子危害性分別為低風(fēng)險(xiǎn)(Ⅰ)、中風(fēng)險(xiǎn)(Ⅱ)、中高風(fēng)險(xiǎn)(Ⅲ)和高風(fēng)險(xiǎn)(Ⅳ)。

表7 古城煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子危害性綜合屬性測(cè)度

利用公式(8)，根據(jù)置信度λ的取值范圍，本文取λ=0.6，得到該煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子危害性評(píng)價(jià)的最終結(jié)果如下：

(1) 內(nèi)在因素的危害性k0=1，評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)；

(2) 外在因素的危害性k0=1，評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn);

(3) 致災(zāi)因子的危害性k0=1，評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 孕災(zāi)環(huán)境的敏感性評(píng)價(jià)

利用層次分析法計(jì)算孕災(zāi)環(huán)境各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值，并邀請(qǐng)專家憑借相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)能力對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分[15]，該煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的孕災(zāi)環(huán)境各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重和專家打分情況見(jiàn)表8。

表8 古城煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的孕災(zāi)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及打分情況

根據(jù)專家打分情況，得到人為因素的模糊評(píng)價(jià)矩陣R1、設(shè)備因素的模糊評(píng)價(jià)矩陣R2、管理因素的模糊評(píng)價(jià)矩陣R3、環(huán)境因素的模糊評(píng)價(jià)矩陣R4，具體如下：

由表8可知，二級(jí)指標(biāo)對(duì)其一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重分別如下：

W1=[0.136 5,0.625 0,0.238 5];

W2=[0.457 6,0.103 8,0.178 9,0.259 7];

W3=[0.096 9,0.434 8,0.286 3,0.182 0];

W4=[0.083 3,0.500 0,0.250 0,0.166 7].

故而,得到孕災(zāi)體最終的模糊判斷矩陣為

根據(jù)公式(9),可計(jì)算得到該煤礦危險(xiǎn)源的孕災(zāi)環(huán)境敏感性的最終評(píng)價(jià)結(jié)果為S=(0.533 3,0.336 1,0.178 7,0.030 7)，再根據(jù)最大隸屬度原則，確定古城煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的孕災(zāi)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)。

3. 4 受災(zāi)體的脆弱性評(píng)價(jià)

受災(zāi)體的脆弱性評(píng)估是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，具有多個(gè)層次。本文利用層次分析法計(jì)算得到受災(zāi)體各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重和專家打分結(jié)果(見(jiàn)表9)，并根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)法，得到受災(zāi)體各一級(jí)指標(biāo)的模糊判斷矩陣如下：

表9 古城煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的受災(zāi)體脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重和專家打分情況

由表9可知，二級(jí)指標(biāo)對(duì)其一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重分別如下：

WH=[0.667 0,0.333 0];

WF=[0.268 4,0.117 2,0.614 4];

WE=[0.210 9,0.084 2,0.704 9].

故而得到受災(zāi)體最終的模糊判斷矩陣為

根據(jù)公式(9),可計(jì)算得到受災(zāi)體脆弱性的最終評(píng)價(jià)結(jié)果為V=(0.368 1,0.588 2,0.046 6,0.004 5)，根據(jù)最大隸屬度原則，確定古城煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的受災(zāi)體脆弱性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)為中風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)的確定

綜合以上分析可知，古城煤礦危險(xiǎn)源的致災(zāi)因子危害性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、受災(zāi)體脆弱性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)分別為：低風(fēng)險(xiǎn)(Ⅰ)、低風(fēng)險(xiǎn)(Ⅰ)、中風(fēng)險(xiǎn)(Ⅱ)。通過(guò)表3的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)定性分級(jí)情況得到古城煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果處于低風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，該評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況一致。古城煤礦為高瓦斯礦井，建立了瓦斯抽采系統(tǒng)，但礦井工作面瓦斯涌出量較大，煤塵爆炸性危害大，井下作業(yè)人員較多，員工的安全意識(shí)有待提高，對(duì)員工的安全培訓(xùn)應(yīng)該加強(qiáng)，按照表2中對(duì)煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分和控制要求，應(yīng)將該煤礦瓦斯危險(xiǎn)源上報(bào)至縣級(jí)主管部門(mén)，建立有效的監(jiān)控措施，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，并每年向縣級(jí)行政主管的部門(mén)報(bào)告重大危險(xiǎn)源的監(jiān)控情況。

4 結(jié) 論

(1) 本文以區(qū)域?yàn)?zāi)害理論為基礎(chǔ)，綜合了現(xiàn)有的幾種評(píng)價(jià)方法，有效地對(duì)煤礦瓦斯危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，提出了一個(gè)清晰的評(píng)價(jià)框架，可更有針對(duì)性地對(duì)實(shí)際煤礦進(jìn)行安全管理。

(2) 將建立的評(píng)價(jià)模型應(yīng)用到古城煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，結(jié)果表明：古城煤礦瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)處于低風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，該評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相符合。但該煤礦還需完善瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，提高井下設(shè)備對(duì)瓦斯危險(xiǎn)源的辨識(shí)強(qiáng)度，以確保瓦斯危險(xiǎn)源處于安全狀態(tài)。

(3) 本文提出的新方法仍存在一些缺陷，如模糊綜合評(píng)價(jià)法主觀性較強(qiáng)，可能會(huì)影響最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。此外，瓦斯危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)在實(shí)際管理中是時(shí)間變量，如孕災(zāi)環(huán)境隨著時(shí)間變化會(huì)產(chǎn)生質(zhì)變，后續(xù)研究還需考慮動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。