李世賢

（云南省鎮(zhèn)雄縣應(yīng)急管理局礦山救護(hù)隊(duì)，云南 昭通 657200）

鎮(zhèn)雄縣位于云南省滇、川、黔三省交界，全縣國(guó)土面積3696m2，含礦面積占縣國(guó)土面積的44%，礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)景儲(chǔ)量74億噸，屬于國(guó)家13個(gè)大型礦山開(kāi)采基地98個(gè)礦區(qū)之一，主要可采礦層原礦為低水分、中灰到富灰、低硫到高硫、低磷到高磷、高發(fā)熱量礦種。2018年1-10月鎮(zhèn)雄縣共生產(chǎn)原礦514.98萬(wàn)噸，洗選礦173.6萬(wàn)噸。由此可見(jiàn)，礦產(chǎn)業(yè)在該縣的地位舉足輕重，但礦井在開(kāi)采過(guò)程中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)安全生產(chǎn)事故的有效控制，礦產(chǎn)行業(yè)安全生產(chǎn)形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻。

礦井安全問(wèn)題自礦產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展伊始就受到社會(huì)和政府的高度重視，一通三防與礦井安全作業(yè)存在最直接的關(guān)系。為了確保礦井安全作業(yè)，展開(kāi)礦井一通三防風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，將層次分析法（AHP）引入礦產(chǎn)領(lǐng)域，從通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)、防塵系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)、防有害氣體系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)、防火系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)方面著手，建立起礦井一通三防風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。

1 層次分析法（AHP）

層次分析法是對(duì)定性問(wèn)題進(jìn)行定量分析的一種簡(jiǎn)便、靈活而又實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法。它把復(fù)雜問(wèn)題中的各種因素通過(guò)劃分為相互聯(lián)系的有序?qū)哟?，使之條理化，根據(jù)對(duì)一定客觀(guān)現(xiàn)實(shí)的主觀(guān)判斷結(jié)構(gòu)把專(zhuān)家意見(jiàn)和分析者的客觀(guān)判斷結(jié)果直接而有效地結(jié)合起來(lái)，將一層次元素兩兩比較的重要性進(jìn)行定量描述。而后，利用數(shù)學(xué)方法計(jì)算反映每一層次元素的相對(duì)重要性次序的權(quán)值，通過(guò)所有層次之間的總排序計(jì)算所有元素的相對(duì)權(quán)重并進(jìn)行排序。

為更好地對(duì)層次分析法（AHP）進(jìn)行描述，這里首先給出層次分析法應(yīng)用的大致步驟：①識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素及歸類(lèi)分組；②建立起遞階層次結(jié)構(gòu)模型；③構(gòu)造各層次的判斷矩陣；④層次單排序及一致性檢驗(yàn)；⑤層次總排序及一致性檢驗(yàn)。

2 礦井一通三防風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

2.1 通風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由通風(fēng)裝置、通風(fēng)井巷網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)流監(jiān)測(cè)與控制設(shè)施等組成[1]。礦井在通風(fēng)方面主要風(fēng)險(xiǎn)有礦井外部漏風(fēng)、通風(fēng)設(shè)施不合格、通風(fēng)設(shè)施失修、采掘工作面送風(fēng)量不足等，這些風(fēng)險(xiǎn)均可從通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)設(shè)施兩個(gè)方面加以防控，如礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化、編制事故預(yù)防與處理方案、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)安全管理、通風(fēng)設(shè)施檢查與維護(hù)等。

2.2 防塵風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

有害氣體爆炸通常會(huì)伴有粉塵爆炸，粉塵爆炸危險(xiǎn)性大、破壞力強(qiáng)，采取綜合措施防止粉塵堆積十分有必要。因此，礦井防塵必須有完善的防塵供水系統(tǒng)，防塵主要管路須安裝水質(zhì)過(guò)濾器。從管理角度來(lái)說(shuō)，防塵還須采取綜采工作面、綜掘工作面、炮掘工作面、運(yùn)輸巷及其它巷道、五地面儲(chǔ)、裝、運(yùn)系統(tǒng)、隔爆設(shè)施等防塵管理措施以及定期沖刷巷道。

2.3 有害氣體風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

有害氣體是礦井安全作業(yè)最危險(xiǎn)的因素之一，有害氣體是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體，該氣體難溶于水、通常漂浮在空氣中，濃度較高時(shí)會(huì)引起人窒息死亡。氣體爆炸的危害主要有引發(fā)火災(zāi)、粉塵爆炸，燒死燒傷人員、損壞巷道和設(shè)備、產(chǎn)生大量有毒、有害氣體。因此，礦井作業(yè)事前、事中、事后必須防范有害氣體。預(yù)防有害氣體可以從預(yù)防氣體積聚、杜絕火源和阻爆隔爆三個(gè)方向著手[2]，如安裝氣體檢測(cè)報(bào)警儀、氣體抽放系統(tǒng)、完善氣體檢查制度。

2.4 防火風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

礦井火災(zāi)是指通常發(fā)生在礦井下巷道、采掘工作面、硐室、采空區(qū)等井下區(qū)域以及井口附近地面的火災(zāi)。根據(jù)引燃熱源不同，礦井火災(zāi)可分為外因火災(zāi)與內(nèi)因火災(zāi)。外因火災(zāi)形式主要包括明火、違章放炮、機(jī)械摩擦和撞擊、電氣設(shè)備失爆、電路短路或漏電、有害氣體、粉塵爆炸。因此，防火須采取相應(yīng)的措施加以防范，如安裝消防管理系統(tǒng)、制定防滅火方案、安裝火宅監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某礦井位于鎮(zhèn)雄縣復(fù)試向斜南翼東南段，為一北西～南東向延伸的單斜構(gòu)造，地層總體傾向北東，傾角7 ～30 ，斷裂發(fā)育至礦區(qū)邊部，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，礦井水文地質(zhì)以頂板巖溶裂隙含水層、老空積水充水為主的中等類(lèi)型，可采礦層圍巖主要是泥巖及粉砂質(zhì)泥巖，節(jié)理較發(fā)育，無(wú)明顯的破碎帶。礦井礦層為低變質(zhì)，工作面回采區(qū)域遺礦較多，采空區(qū)易漏風(fēng)，不易引起自燃發(fā)火。該礦目前采用傾斜長(zhǎng)壁采礦法，爆破落礦，綜采采礦工藝采，采用斜井開(kāi)拓方式，多礦層聯(lián)合開(kāi)采。礦區(qū)配有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)、有害氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、防塵供水系統(tǒng)、煙霧報(bào)警系統(tǒng)等。

3.2 指標(biāo)體系建立

（1）通過(guò)對(duì)礦井一通三防系統(tǒng)及其安全管理現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，定性地、定量地分析礦井一通三防系統(tǒng)有可能存在的全部風(fēng)險(xiǎn)因素，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素按照某些特征進(jìn)行歸類(lèi)分組。

（2）以礦井一通三防安全為目標(biāo)層，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)層可供選擇的各種措施（采掘工作面配風(fēng)、通風(fēng)設(shè)施完善及維護(hù)、礦井供需風(fēng)量比；綜合防塵措施、定期沖刷巷道、防塵灑水管道系統(tǒng)安裝及維護(hù)；有害氣體檢測(cè)報(bào)警儀安裝、氣體抽放系統(tǒng)安裝及維護(hù)、檢查制度完善；消防管理系統(tǒng)安裝及維護(hù)、防滅火方案制定、火宅監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝及維護(hù)）為準(zhǔn)則層，以通風(fēng)系統(tǒng)、防塵、防有害氣體、防火為方案層，建立起遞階層次結(jié)構(gòu)模型。

（3）引入1～9及其倒數(shù)作為因子對(duì)比標(biāo)度[3]。

3.3 構(gòu)造各層次的判斷矩陣

所謂判斷矩陣，其實(shí)就是各層次的相互因子權(quán)重矩陣。針對(duì)目標(biāo)層礦井一通三防安全而言，將準(zhǔn)則層重要程度進(jìn)行兩兩對(duì)比，可得到準(zhǔn)則層相互因子權(quán)重；對(duì)于方案層而言，將方案層重要程度進(jìn)行兩兩對(duì)比，可得到方案層相互因子權(quán)重。

3.4 層次單排序及一致性檢驗(yàn)

所謂層次單排序，是指判斷矩陣經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)于最大特征值的特征向量，經(jīng)歸一化后即為同一層次相應(yīng)因素對(duì)于上一層次某因素相對(duì)重要性的排序權(quán)值。層次單排下雖然能較客觀(guān)地反映出一對(duì)因子影響力的差別，但綜合全部比較結(jié)果時(shí)，難免包含一定程度的非一致性，因此，需要做一次性檢驗(yàn)，以滿(mǎn)足各層次判斷矩陣的不一致程度均落在允許的范圍內(nèi)。

3.5 層次總排序及一致性檢驗(yàn)

通過(guò)層次單排序及一致性檢驗(yàn)后，即可得到一組元素對(duì)其上一層中某元素的權(quán)重向量。根據(jù)最終各元素，尤其是方案層對(duì)于目標(biāo)的排序權(quán)重，從而進(jìn)行方案選擇，即從礦井一通三防安全目標(biāo)中重點(diǎn)尋找最能影響目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的因素。

3.6 MATLAB偽代碼

以下給出層次分析法的MATLAB實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并由偽代碼形式進(jìn)行表達(dá)：

（1）clear；

（2）輸入準(zhǔn)則層、方案層的相互因子權(quán)重矩陣，分別求其特征值與特征向量；

（3）按照公式CI=(λ-n)/n-1求出準(zhǔn)則層、方案層一致性指標(biāo)；

（4）查隨機(jī)一致性指標(biāo)表，分別取RI為0.9和1.54，按照公式CR=CI/RI求出準(zhǔn)則層、方案層的一致性比例CR；

（5）若CR＜0.1，認(rèn)為矩陣的不一致程度在允許的范圍內(nèi)，可用其特征向量作為權(quán)向量；若一致性比例CR≥0.1，則應(yīng)對(duì)判斷矩陣做適當(dāng)修改；

（6）求準(zhǔn)則層、方案層權(quán)值；

（7）求總排序權(quán)值；

End

輸出結(jié)果

3.7 評(píng)估結(jié)果

利用MATLAB軟件進(jìn)行編程，得到礦井一通三防風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估權(quán)值表如表1。

表1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估權(quán)值表

4 結(jié)論

根據(jù)評(píng)估結(jié)果，對(duì)礦井一通三防風(fēng)險(xiǎn)重要程度依次排序?yàn)榉阑?、通風(fēng)、防塵、有害氣體，因此，針對(duì)鎮(zhèn)雄縣某礦井重點(diǎn)對(duì)防火進(jìn)行管控，建議根據(jù)礦井工作面實(shí)際情況，有條件地對(duì)采空區(qū)及后部灌漿，對(duì)地表塌陷坑進(jìn)行回填，以便減少礦井火災(zāi)發(fā)生。另外完善通風(fēng)系統(tǒng)，可以采用進(jìn)風(fēng)上山和回風(fēng)暗立井回風(fēng)的通風(fēng)布置方式。