基于未确知测度的煤矿紧急避险系统安全评价模型

吴凤东 胡乃联 王长龙，3

（1.北京科技大学土木与环境学院，北京市海淀区，100083；2.中国中煤能源集团有限公司，北京市东城区，100120；

3.河北工程大学，河北省邯郸市，056038）

基于未确知测度的煤矿紧急避险系统安全评价模型

吴凤东1，2胡乃联1王长龙1，3

（1.北京科技大学土木与环境学院，北京市海淀区，100083；2.中国中煤能源集团有限公司，北京市东城区，100120；

3.河北工程大学，河北省邯郸市，056038）

通过分析紧急避险系统的构成，给出了紧急避险系统评价指标体系，构造了未确知测度理论的单指标测度评价模型，并通过信息熵确立指标的分类权重。结果表明，运用未确知测度模型进行紧急避险系统安全评价问题的研究，理论上是可行的，评价结果是可信的，为紧急避险系统的安全综合评价提供了一种新方法。

煤矿紧急避险系统 安全评价 未确知测度 分类权重

井下紧急避险系统的实施需要大量的资金的投入，而目前关于煤矿紧急避险系统的配置和检验标准还处于单一分模块的研究，不能很好地客观描述紧急避险系统的实施中的问题。为此，笔者结合我国煤矿管理水平及技术条件，对我国煤矿井下紧急避险系统进行了分析和评价研究。

1 紧急避险系统及多层次评价指标体系的建立

1.1 紧急避险系统

紧急避险系统的功能应定位于：当井下发生灾变事故后，在逃生路径被阻或不能逃生的情况下，为无法及时撤离的遇险人员提供一个安全的密闭空间，对外能够隔绝有毒有害气体，抵御高温烟气，对内能为遇险人员创造基本生存条件。

紧急避险系统由个体防护设备、避难所、压风自救装置等组成。避难所是在避灾路线上设置的避难空间，供遇险人员在逃生路径被阻和逃生不能的情况下避险待救。避难所按结构形式可分为避难硐室和可移动式救生舱；其中避难硐室可以分为永久避难硐室和临时避难硐室。

1.2 评价指标体系的建立

结合文献［6］建设避险硐室的要求与技术参数，可将防爆密闭系统安全因素、监测监控系统安全因素、氧气供给保障系统安全因素、通讯系统安全因素、空气净化系统安全因素、制冷除湿系统安全因素、动力保障系统安全因素、生存保障系统安全因素做为井下紧急避险系统的安全评价指标。因此，可建立煤矿企业紧急避险系统的完善及实施安全指标体系，见图1。

图1 紧急避险系统安全综合评价指标体系

2 紧急避险系统的未确知测度模型

评价对象空间记作X，设有x1，x2，…，xn表示n个待评价的安全评价因素，记作X＝｛x1，x2，…，xn｝，每个评价xi（xi∈X）有m个需测量指标I1，I2，…，Im，称I＝｛I1，I2，…Im｝为指标空间。设xij表示第i个样本xi关于第j个指标Ij的观测值。U＝｛c1，c2，…，ck｝为评语空间，其中ck（1≤k≤K）为第k个评语等级。

2.1 单指标未确知测度

单因素评价指标xi处于第j个评价等级ck的程度记为xij，称uijk＝u（xij∈ck）是对“程度”的测量结果，它必须满足“非负有界性，可加性，归一性”3条测量准则。本文采用专家评分法建立未确知测度。建立由K人组成的专家评判组，对紧急避险系统安全影响因素的评价指标进行评分。每个专家按自己的经验把0～10分别打给每个影响指标Ij（1≤j≤m）中对应的评定等级ck（1≤k≤K）。则观测值xij处于ck评语等级的未确知测度记为uijk＝xijk／10。由此可得对象xi的单指标测度评价矩阵。

2.2 指标权重的确定

设由测度uijk确定的信息熵表示为：

令：

式中：Lj——指标j提供的信息量；

k——评价级别的数目。

2.3 综合评价系统

若关于对象紧急避险系统安全影响因素xi的评价矩阵由式（1）已知，关于xi的各指标分类权重向量由式（4）知。令：

则ui为紧急避险系统安全评价对象的综合评价向量，它描述了不确定性分类。为了得到确定性的分类，需进行置信度识别。

2.4 置信度识别准则

由于评语等级划分有序，此时最大测度识别准则不适合这种情况，所以改用置信度识别准则。

设置信度为λ（λ＞0.5，通常取为0.6或0.7），令：

3 应用实例

根据上述紧急避险系统未确知测度评价模型，对山西某煤矿进行安全综合评价。由领域内10位专家对各评价因素打分。将每个单因素的评判等级分为：很好、好、一般、较差、差，持不同评分等级意见的专家人数分布见表2。

表2 专家组打分结果

根据表2的统计数据，得到如下单指标测度矩阵：

在此条件下，评判因素分类权重由式（4）可得：

由式（5）得到最后的评判结果：

由置信度识别准则，取置信度λ＝0.6，并由式（6）得出，该煤矿紧急避险系统安全的综合评价等级为二级，得到的结果为“好”，符合企业实际情况。

4 结论

（1）从煤矿井下紧急避险系统的防爆密闭系统安全因素、监测监控系统安全因素、氧气供给保障系统安全因素、通讯系统安全因素、空气净化系统安全因素、制冷除湿系统安全因素、动力保障系统安全因素以及生存保障系统安全因素方面进行安全综合评价，找出煤矿企业紧急避险系统需要改进的地方，为矿井作业人员的生命安全与健康提供有力的保障。

（2）本文建立的未确知测度的评价模型，理论严谨，避免了评定的随意性；实现了对评价空间的有序分割，取得的评价效果可靠，提高了分辨率。

（3）由于对井下紧急避险系统的研究还处在起步阶段，评价指标的选择随意性较大，缺乏系统性，在实际应用中，应对选取的评价指标体系进行修改完善，建立一套结构完整、内容齐备的评价指标，为决策者提供更科学的参考依据。

［1］ 高广伟，张禄华.煤矿井下移动救生舱的设计思路［J］.中国安全生产科学技术，2009（4）

［2］ 钟翔.提高矿井抗灾减灾能力寻求“焦点一小时”解决之道［N］.经理日报，2007－09－20（B02）

［3］ 栗婧，金龙哲，汪声.基于应急避难空间的矿山安全防护体系研究［J］.中国安全科学学报，2010（4）

［4］ 余学义，王丽，陈强强等.煤矿井下避难硐室应用探讨［J］.煤炭科技，2010（2）

［5］ 曾康生.我国安全评价方法的应用现状及其改进［J］.中国煤炭，2008（11）

［6］ 杨大明.煤矿井下紧急避险系统的建设与发展［J］.煤炭科学技术，2010（11）

［7］ 田瑞云.建设煤矿安全紧急避险系统［J］.煤炭工程，2011（6）

［8］ 韩海荣，金龙哲，高娜等.常村矿避难硐室地面钻孔生命保障系统研究［J］.金属矿山，2011（5）

［9］ 邓军，余忠华，吴昭同.基于信息熵的概念设计的质量评价［J］.浙江大学学报（工学版），2009（8）

［10］ 阳富强，吴超.基于未确知测度理论的硫化矿石爆堆自燃危险性评价［J］.中南大学学报（自然科学版），2010（6）

Safety evaluation model of coal mine emergency refuge system based on unascertained measurement

Wu Fengdong1，2，Hu Nailian2，Wang Changlong1，3
（1.Civil and Environment Engineering School，University of Science and Technology，Haidian，Beijing 100083，China；2.China National Coal Group Corporation，Dongcheng District，Beijing 100120，China；3.Hebei University of Engineering，Handan，Hebei 056038，China）

On the basis of analysis on the structure of emergency refuge system，the evaluation indexes were given and the evaluation model for single index measurement was set up according to unascertained measurement theory.Moreover，the weight on the index classification was established by entropy of information.The results showed that it is theoretically feasible to use the unascertained measurement model to evaluate safety of emergency refuge system and the evaluation results are credible，providing a new method for the comprehensive evaluation on the safety of emergency refuge system.

coal mine emergency refuge system，safety evaluation，unascertained measurement，weight of index classification

TD774

A

吴凤东（1971－），男，采矿工程高级工程师，北京科技大学在读博士研究生，现在中国中煤能源集团有限公司企业发展部工作。

（责任编辑 梁子荣）