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    利用AHP評價金屬礦山火災風險

    2015-12-05 12:49:16陳國芳
    安全 2015年11期
    關鍵詞:救災硫化分析法

    褚 備 陳國芳

    江西理工大學資源與環(huán)境工程學院

    金屬礦山火災在我國的礦山事故中時有發(fā)生,其頻率并不是很高,但是其危害卻十分巨大,常能造成重大的人員傷亡和財產損失。而我國金屬礦山重大惡性火災事故較多,據統(tǒng)計,1957~1979年的22年間,金屬礦山共發(fā)生重大外因火災事故16起,死亡200余人,直接損失一千多萬元[1]。所以對金屬礦山火災的風險評價就顯得十分的重要。而目前我國礦井火災的風險評價主要是針對煤礦的,而針對金屬礦山的研究較少。針對于此,本文考慮使用層次分析法(AHP法)對金屬礦山火災風險進行評價分析。

    1 層次分析法簡介

    層次分析法是將與決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等層次,在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法。在系統(tǒng)工程中,層次分析法的應用十分廣泛,被成功的應用于各種風險評價中,是一種非常成熟的評價方法,并且之前被用在了煤礦礦井火災的防治當中[2]。金屬礦山的內部情況同煤礦有所不同,但是對于金屬礦山的火災風險評價,層次分析法同樣適用。按照層次分析法的原理,對金屬礦山進行風險評價的步驟,如圖1。

    2 金屬礦山火災發(fā)生原因分析

    要對金屬礦山進行風險評價,必須先建立風險評價指標體系,首先要分析出火災的原因。分析金屬礦山的火災原因時,可以分為三種原因[3]:

    圖1 金屬礦山層次分析法步驟圖

    2.1 外因火災

    (1)電弧和電火花。在井下,電氣設備等因為各種原因,如短路時會釋放出電弧,或者因為一些原因引發(fā)的靜電也會造成電火花,這些電弧和電火花很可能會引燃可燃性氣體或物質。

    (2)明火。金屬礦山井下常見的明火有電石燈火焰、點燃的香煙、乙炔焰、打火機點燃的火焰等。電石燈的火焰溫度非常高,容易引燃礦井下面的一些可燃物。礦工在井下吸煙時,點燃的打火機火焰以及隨地亂丟的煙頭都可能會引發(fā)火災。

    (3)機械發(fā)熱。礦井下面運行的各種機械的過熱也是不可忽視的引火源的一種。

    2.2 內因火災

    金屬礦山不同于煤礦,內因火災主要由硫化礦石自燃引起。硫化礦石種類繁多,能引起內因火災的主要有黃鐵礦、膠狀黃鐵礦、白鐵礦、磁黃鐵礦等[4]。引起硫化礦石自燃的原因主要有3方面:

    (1)硫化礦石中硫的含量。硫的含量的多少是決定硫化礦石自燃的主要因素。

    (2)礦體的厚度與傾角。資料顯示,容易發(fā)生自燃的硫化礦床厚度大多大于8m。

    (3)采礦方法。采礦的方法不同也會影響到硫化礦石的自燃。

    2.3 管理和救災引起的火災

    主要分為管理引起的火災和救災引發(fā)的火災。管理體系的不完善,人員教育不到位,應急救援體系未建立或建立不完善,都是引發(fā)火災的原因。而在一些事故的救災活動中,由于救災的人員引發(fā)的二次火災也是火災發(fā)生的一個不可忽略的原因。

    3 實例分析

    下面將使用層次分析法,對贛州某鐵礦進行火災安全風險評價。

    3.1 建立層次結構

    根據上面分析出的金屬礦山火災發(fā)生原因,通過對,可以建立出層次分析結構模型,如圖2。

    圖2 金屬礦山火災層次分析模型

    3.2 構造判斷矩陣并計算權系數(shù)

    層次分析法的方法是根據指標體系,對每一層的指標的重要程度進行兩兩對比,依據表1列出的評分標準,按照重要度等級進行評分[5],可得出判斷矩陣 :A=(aij)nxn

    表1 評分標準

    在金屬礦山火災風險評價中,據圖2所列出的層次分析模型,首先對首層參數(shù)采用專家評分的方式對外因火災、內因火災和管理和救災三方面進行對比后對 進行賦值建立判斷矩陣,見表2。

    表2 C-A判斷矩陣

    根據上述方法公式得出權系數(shù)ω1=0.1047,ω2=0.2583,ω3=0.6370。

    為了避免邏輯上的誤差,需要通過判斷致性進行檢驗。首先求出矩陣的一次性指標CI=,然后求隨機一次性比率CR=,其中RI為判斷矩陣的平均隨機一次性指標,根據矩陣階數(shù)的不同,RI的值對應,見表3。

    表3 判斷矩陣的平均隨機一次性指標

    如果CR<0.1,則該矩陣通過一次性檢驗。在上述實例中通過一致性檢驗得出CR=0.0332,小于0.1,所以通過一次性檢驗。同樣的方法,對于第二層得出判斷矩陣,見表4、5、6。

    表4 P-C1判斷矩陣

    表5 P-C2判斷矩陣

    表6 P-C3判斷矩陣

    Matlab分別對上述判斷矩陣進行計算和一致性檢驗,得出P層次的權重值,并使用Excel經過計算列出P層相對于C層的總排序,見表7。

    經過Matlab的分析上述數(shù)據全部通過一致性檢驗。

    表7 P層的權重及總排序

    3.3 綜合評價

    表7的評估結果可以得到金屬礦山火災風險權重的排序,根據排序可知,管理因素(P7)和救災因素(P8)是金屬礦山火災風險的主要因素,而電器設備造成的外因火災等,大多是也是因為管理不當造成的。那么根據贛州某鐵礦的安全現(xiàn)狀,對其安全性評價進行打分,其打分標準為[6]:

    本項安全狀況優(yōu)90~100分、本項安全狀況良好80~90分、本項安全狀況差70~79分、本項安全狀況非常差0~69分,并據此對本礦山的安全狀況進行專家評定打分,為方便計算統(tǒng)一將分數(shù)定為只能打5的整數(shù)倍,然后得出評分矩陣D:

    其中d1,d2,…,d8為P1至P8項的安全評價得分。因此礦山的安全評價總得分即為:

    根據表8列出來的火災等級劃分可知,本鐵礦安全等級屬于III級,屬于不安全礦井,需要在防火方面予以加強。

    表8 礦山火災安全等級劃分表[7]

    4 結論

    (1)通過對金屬礦山的火災發(fā)生原因的詳細分析,可以建立起以層次分析法為基礎的金屬礦山火災風險評價指標體系。使用層次分析法建立評價模型,并通過專家現(xiàn)場打分確定評價體系中各個因子的相對權重,從而,得出判斷矩陣,最終通過計算對金屬礦山的火災風險進行評價。因為評價中的模糊指標得到量化,所以層次分析法可以更加準確的確定金屬礦山的火災風險。

    (2)通過本次層次分析法評價分析可以看出,管理和救災因素是金屬礦山火災風險中最為重要的因素,其中管理因素尤為重要。通過加強對礦山的安全管理,完善防火救災體系,能夠很好的避免火災的發(fā)生。

    [1]劉正宇,李愛兵,鄒平,等.非煤礦山火災事故應急救援適用性技術分析[J].采礦技術,2010,10(5):43-45

    [2]許波波,張人偉,閆明仁,等.層次分析法在礦井火災防治中的應用[J].煤礦現(xiàn)代化,2009,(5):45-46

    [3]張琳琳.金屬礦山井下火災預警監(jiān)測體系研究[D].遼寧:東北大學,2009

    [4]趙國彥,古德生,吳超.硫化礦床內因火災綜合防治措施研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2001,21(1):17-19

    [5]胡運權.運籌學教程(第三版)[M].北京:清華大學出版社,2007

    [6]王文才,侯濤,楊馭東,等.基于AHP的潘津煤礦自燃火災安全評價體系研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2012,32(5):98-101

    [7]徐義勇,劉琦.煤礦火災安全評價指標體系構建與應用[J].煤,2010,19(12):16-18

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