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基于AHP的煤炭自燃火災(zāi)危險(xiǎn)性安全評(píng)價(jià)研究

文檔作者：段軍王錄蘋趙陽(yáng) 劉瑞馮緯文檔來(lái)源：內(nèi)蒙古科技大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月23日
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總第163期
doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2013．03．002
基于AHP的煤炭自燃火災(zāi)危險(xiǎn)性安全評(píng)價(jià)研究
段 軍，王錄蘋，趙 陽(yáng)，劉 瑞，馮 緯
(內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014010)
摘要：煤炭自然發(fā)火是井下常見(jiàn)的自然災(zāi)害之一，預(yù)防采煤工作面的自燃火災(zāi)是煤礦安全生產(chǎn)的重要工
作。文章基于AHP的理論基礎(chǔ)，考慮影響葛亭煤礦采煤工作面安全性的指標(biāo)因素，建立了采煤工作面煤
炭自燃安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)其進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出了預(yù)防措施，從而為礦井防火的安
全管理和安全生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：安全評(píng)價(jià)；層次分析法；自燃火災(zāi)；預(yù)防措施
中圖分類號(hào)：TD75 2．2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2798(2013)03-0003-03
Research of Security Assessment of the Spontaneous‘Combustion
Risk Based on Analytic Hierarchy Process
DUAN Jun，WANG Lu-ping，ZHAO Yang，LIU Rui，F(xiàn)ENG Wei
(脅n Engineering Institute ofInner Mongolia University ofScience and Technology，Baotou 014010，China)
Abstract：Coal spontaneous combustion is one of the underground common natural disasters，to prevent coal mining face of safety pro—
duction in coal mine spontaneous fire is an important work today．Based on theoretical basis for AHP and talking all influencing factors
of the coal working face safety in getting mine，a safety evaluation system of coal spontaneous combustion for the coal working face was
established and then comprehensively evaluated．And the related preventive measures were showed according to the results of the assessment，
SO provide theory basis for safety management and safety production of fire protection in mine．
Keywords：safety evaluation；AHP；spontaneous combustion；preventive measures
煤礦井下自然發(fā)火是一種嚴(yán)重而且常見(jiàn)的自然
災(zāi)害，具有隱蔽性強(qiáng)，著火后發(fā)展迅速的特點(diǎn)，往往
會(huì)給煤礦造成不可估量的損失。近年來(lái)，隨著安全
系統(tǒng)工程在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展，安全評(píng)
價(jià)在煤礦安全管理中也顯示出十分重要的作用，人
們對(duì)煤礦安全評(píng)價(jià)的研究越來(lái)越重視，并取得了許
多重要的研究成果。采煤工作面自燃火災(zāi)危險(xiǎn)性安
全評(píng)價(jià)是研究自燃火災(zāi)發(fā)生的可能性，運(yùn)用系統(tǒng)工
程的原理識(shí)別、分析和評(píng)價(jià)固有的或潛在的危險(xiǎn)因
素。通過(guò)確定采煤工作面自燃危險(xiǎn)性，指導(dǎo)自燃發(fā)
火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防滅火管理工作，使現(xiàn)場(chǎng)管理有針對(duì)
性的采取更合理和有效的防滅火措施，對(duì)確保工作
面的安全有效開采具有重要意義?。
1 礦井概況
葛亭煤礦是2001年投產(chǎn)的礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力
6O萬(wàn)t／a，可采儲(chǔ)量4 290萬(wàn)t，礦井服務(wù)年限51 a。
現(xiàn)開采的3號(hào)煤平均厚度8．03 in，屬特低硫、特低
磷、低灰、高熱發(fā)量、結(jié)焦性能好的氣煤；首采工作
面為130采區(qū)的1301采煤工作面，埋藏深度為
240 nl，工作面走向長(zhǎng)150 m，傾向長(zhǎng)900 m，煤層平
均傾角8。，最大傾角21。，回采方法為傾向長(zhǎng)壁后退
式俯采綜放采煤法；礦井實(shí)際進(jìn)風(fēng)量為
3 800 in ／rnin，礦井有效風(fēng)量率為86％ ，通風(fēng)阻力為
810 Pa；礦井通風(fēng)方式為中央并列抽出式，主立井為
提升兼回風(fēng)，副立井進(jìn)風(fēng)，礦井主要通風(fēng)機(jī)為BDK一
62N0．22對(duì)旋式通風(fēng)機(jī)；礦井相對(duì)瓦斯涌出量為
0．825 Ill ／t，鑒定等級(jí)為低瓦斯礦井；煤塵爆炸指數(shù)
為40．54％，具有爆炸性；最短自然發(fā)火期34 d，屬自
然發(fā)火礦井。礦井現(xiàn)裝備KJ95安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1臺(tái)，
MK一400型井下移動(dòng)模分離制氮系統(tǒng)1套，KSS一
200束管色譜微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1套，地面灌漿系統(tǒng)
收稿日期：2012-12-04
作者簡(jiǎn)介：段軍(1962一)，男，內(nèi)蒙古涼城人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，從事教學(xué)與科研工作。
3
2013年3月 段 軍等：基于AHP的煤炭自燃火災(zāi)危險(xiǎn)性安全評(píng)價(jià)研究 第22卷第3期
1套。
2 層次分析法簡(jiǎn)介
層次分析法(The Analytic Hierarchy Process，解
析遞階過(guò)程，簡(jiǎn)稱AHP)是由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家Saaty在
20世紀(jì)70年代提出的一種用于解決包含多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)
時(shí)的復(fù)雜問(wèn)題的方法。該方法是定性與定量分析相
結(jié)合的決策分析法，它將各種因素層次化，并逐層比
較關(guān)聯(lián)因素，有效確定權(quán)向量，為分析和預(yù)測(cè)事物的
發(fā)展提供可靠的定量依據(jù)_2 J。
針對(duì)本層次中某個(gè)指標(biāo)因素與其他有關(guān)指標(biāo)因
素之間用其相對(duì)重要度進(jìn)行比較，然后再用合適的
標(biāo)度將這些重要性進(jìn)行比較，并用數(shù)值表示出來(lái)，寫
出矩陣形式即判斷矩陣。判斷矩陣中各元素的取值
和含義見(jiàn)表1。
表1 1～9標(biāo)度的含義
序號(hào)
1
3
7
9
2，4，6，8
倒數(shù)
含義
表示2個(gè)元素相比，同樣重要
表示2個(gè)元素相比，前者比后者稍重要
表示2個(gè)元素相比，前者比后者明顯重要
表示2個(gè)元素相比，前者比后者特別重要
表示2個(gè)元素相比，前者比后者極端重要
表示上述相鄰判斷的中間值
若元素af與元素o 的重要性之比為A
則元素與元素n 重要性之比為A =1／A
通過(guò)計(jì)算，確定各指標(biāo)因素的權(quán)重系數(shù)后，再進(jìn)
行一致性檢驗(yàn)，直到滿足一致性的程度CR<0．1要
求為止，若CR30．1，應(yīng)對(duì)判斷矩陣做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
3 采煤工作面自燃火災(zāi)危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)
3．1 評(píng)價(jià)體系建立
基于層次分析法的基本原理，通過(guò)對(duì)葛亭煤礦
1301采煤工作面可能造成自燃火災(zāi)的原因進(jìn)行分
析，構(gòu)建葛亭煤礦采煤工作面自燃火災(zāi)危險(xiǎn)性安全
評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)圖1。
4
圖1 采煤工作面自燃火災(zāi)危險(xiǎn)性安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
3．2 權(quán)值的確定及一致性檢驗(yàn)
1) 第一層指標(biāo)權(quán)值的確定。根據(jù)層次分析法
的基本原理，建立一級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣。矩陣中各
指標(biāo)的權(quán)值通過(guò)專家調(diào)查并用AHP建立各層次的
判斷矩陣分析后確定，判斷矩陣取值見(jiàn)表2。
=竺 竺 竺 竺
用求和法求權(quán)值，按列歸一化得到：
廠0．111 0．077 0．130-1
B=1 0．333 0．231 0．217 J，
L0．556 0．692 0．652_1
r_0·318]
= f 0．781 【- I歸一化，求權(quán)值：W=(0．106
1．900j
0．260 0．634)
根據(jù) A一= T(AW)i (1)
計(jì)算特征值，得到：
一 1 ／5]FO ．106]髑789／
=了1[‘ 0．320 ．+( )+(
U ．0
1．94
j斗
)]：
3．040，然后利用判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)公式進(jìn)行檢
驗(yàn)：CR=CI／R1；CI=(A 一n)／(17,一1)=(A 一
式中：CR為一致性比列；CI為一致性指標(biāo)；RI
為平均一致性指標(biāo)，其數(shù)據(jù)如表3所示。
當(dāng)CR<0．1時(shí)，可以認(rèn)為是判斷矩陣具有滿意
的一致性。否則，就必須重新調(diào)整判斷矩陣中的元
素直至判斷矩陣具有滿意的一致性為止。經(jīng)計(jì)算該
礦的CR=CI／RI：0．020／0．52=0．038<0．1，因此
第一層指標(biāo)權(quán)值具有滿意的一致性。
2) 第二層指標(biāo)權(quán)值的確定。同理可得：B (i
=1～3)對(duì)c =1～16)的構(gòu)造矩陣，并對(duì)其進(jìn)行一
致性檢驗(yàn)，其結(jié)果如表4，表5和表6所示。
由此可以看出，所有判斷矩陣的CR均小于
0．10，說(shuō)明上述判斷矩陣的層次單排序結(jié)果均具有
滿意的一致性 。
2013年3月 段 軍等：基于AHP的煤炭自燃火災(zāi)危險(xiǎn)性安全評(píng)價(jià)研究 第22卷第3期
表4 B。對(duì)C。一 的判斷矩陣及指標(biāo)權(quán)值
B1-+c Cl C2 G3 C4 C5 C6 Wa A CR 3．3
表6 B3對(duì)C ：～C。 的判斷矩陣及指標(biāo)權(quán)值
C14 C15 Cl6
5 6 7
3 4 5
1 2 3
1／2 1 2
1／3 1／2 1
0．505
0．256
O．114
O．O76
0．049
Amax
5．137 O．031
Cl2
Cl3
C14
Cl5
C16
1
1／3
l／5
1／6
l／7
3
1
l／3
1／4
l／5
3) 層次總排序及總一致性檢驗(yàn)。最底層各影
響因素c C 、??、c 對(duì)最高層因素A(總目標(biāo))的
影響權(quán)重向量為：
Q=[g1，g2? ．g16] 。 (2)
q =ckb (3)
k=1，2，3，4，5，6時(shí)，n=1；k=7，8，9，10，11時(shí)，
凡=2； =12，13，14，15，16時(shí)，n=3。
式中：Q為因素c。，c：，?，c 對(duì)最高層因素A
影響的權(quán)重向量；吼為因素c (k=1，2，3，?，16)
對(duì)最高層因素A影響的權(quán)重值；c 為因素c (k=
1，2，3，?，l6)對(duì)上一層B 影響的權(quán)重值；b 為因
素 (n=1，2，3)對(duì)最高層因素A影響的權(quán)重值。
針對(duì)葛亭煤礦由上式可得：Q=[0．049，0．027，
0．014，0．007，0．004，0．OO4，0．111，0．071，0．046，
0．020，0．013，0．320，0．162，0．072，0．048，0．031]
按照吼的大小，進(jìn)行最底層因素C。、c ?G。 對(duì)
最高層因素A影響因素的總排序，從結(jié)果Q中可以
看出，管理人員的管理水平和重視程度c 防滅火
方面的安全投入c 漏風(fēng)條件 ，防滅火方面規(guī)章
制度的落實(shí)情況c 和自燃區(qū)域密閉質(zhì)量C。為相對(duì)
比較重要的因素，在采煤工作面自燃防治中應(yīng)給與
足夠重視。
總排序的隨機(jī)一致性比率為：
3
ctA+Σ h
c尺s=—— }一=0．028 5

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