基于层次分析法及模糊综合评价的露天矿山安全风险评价分析

牛肖铮，赵迎青

（大理恒泰安全科技有限公司，云南 大理 671000）

矿山安全评价是矿山安全生产的重要保证，露天矿安全现状评价反映了采场实际安全生产的现状，也是提高被评价矿山在生产过程中的本质安全程度及安全管理水平的重要手段。但矿山安全评价是一个庞大的系统工程，各影响因素都具有不确定性、隐蔽性、随机性，要结合矿山实际条件和开采阶段抓住主要矛盾，认真辨识危险源，理清主要危险。为此，以宾川县大营镇洪水塘普通建筑材料用灰岩矿400 万t/a 砂石骨料露天采矿工程为例，对其进行深入的安全评价[1-2]。

1 洪水塘灰岩矿主要危险及有害因素分析

洪水塘灰岩矿矿区范围面积为0.565 km2，开采标高2 300～2 440 m。该矿床位于区域岩溶含水层富水块段的补给、径流区部位，矿层属岩溶含水层组，属山坡露天开采的矿床。矿床开采无地下水及常年性地表水的充水影响，矿坑涌水的来源为季节性大气降雨，该矿床水文地质条件属岩溶含水层充水为主的简单类型。

矿区构造较发育，矿体属可溶盐岩类坚硬岩组。矿体岩石强度高，矿体节理裂隙较发育，岩体完整-中等；构成露天矿坑最终边坡的岩组为可溶盐岩岩体，最终边坡的变形与破坏形式主要为局部性侵蚀坍塌、危岩滚落、坡顶拉裂为主，该矿床工程地质条件属以可溶盐岩类较坚硬岩组为主的中等类型。

矿区所处区域次不稳定区，地形相对高差属中高，但矿区所处山体稳定，矿区内未见古滑坡，未见崩塌的迹象，不良地质作用一般发育。区内可溶盐岩溶蚀以溶沟、溶槽、石芽为主，岩溶总体不发育。矿石及夹石化学组分稳定，不易分解出有毒有害元素和组分。剥离物有一定规模，随意堆放可能诱发地质环境问题。矿区地质环境质量中等。

开采技术条件属以工程地质和环境地质为主的复合中等类型。矿山采用山坡露天开采方式，设计开采深度138 m，采用自上而下台阶开采，深孔多排微差爆破，台阶高度12 m，安全平台宽度4 m，清扫平台宽度8 m，每隔2 个安全平台设置1 个清扫平台，工作平台最小宽度40 m，工作台阶边坡角65°，最终台阶坡面角60°，采用开拓运输方案为单斗-卡车开拓运输方案。

根据宾川县大营镇洪水塘普通建筑材料用灰岩矿400 万t/a 砂石骨料露天采矿工程的有关技术资料和现场调查、类比调查结果，在对该建设项目主要危险因素分析的基础上，按照矿山生产工艺过程，结合该矿山主要危险、有害因素的性质和存在部位，划分为7 个单元进行评价：①总平面布置评价单元（有害因素：自然灾害、放炮伤害、触电、火灾、车辆伤害、不良工程地质危险、滚石滑坡（坍塌）、泥石流危险）；②露天矿山开拓运输评价单元（有害因素：车辆伤害、机械伤害、物体打击、高处坠落）；③露天采剥单元（有害因素：边坡危害、高处坠落、爆破伤害（放炮）、车辆伤害、物体打击、机械伤害、触电、火灾、淹溺）；④露天矿山供配电设施评价单元（有害因素：触电、电气火灾、爆炸、雷电危害）；⑤露天防排水评价单元（有害因素：边坡危害、泥石流、采场淹没）；⑥安全管理评价单元（有害因素：滑坡、高处坠落、车辆伤害）；⑦大危险源辨识评价单元（有害因素：违章操作、违章指挥、误操作、安全设施不健全、作业人员危险源认识不清）。

2 安全风险评价体系AHP 数学模型建立

安全风险评价指标体系如图1。

图1 安全风险评价指标体系

运用层次分析法[3-9]，设立目标层1 个，安全风险评价体系A；准则层7 个，选址及总平面布置B1、开拓运输B2、采剥B3、供配电设施B4、采场防排水B5、排土场B6、安全管理B7；二级评价指标36 个，自然灾害C1、放炮伤害C2、触电C3、火灾C4、车辆伤害C5、不良工程地质危险C6、滚石、滑坡（坍塌）C7、泥石流危险C8、车辆伤害C9、机械伤害C10、物体打击C11、高处坠落C12、边坡危害C13、高处坠落C14、爆破伤害（放炮）C15、车辆伤害C16、物体打击C17、机械伤害C18、触电C19、火灾C20、淹溺C21、触电C22、电气火灾C23、爆炸C24、雷电危害C25、边坡危害C26、泥石流C27、采场淹没C28、滑坡C29、高处坠落C30、车辆伤害C31、违章作业C32、违章指挥C33、误操作C34、安全设施不健全C35、作业人员危险源认识不清C36。

得到构造目标层相对准则层A-B 判断矩阵。判断矩阵的权重W0′=[0.276 5，0.108 9，0.168 5，0.102 7，0.060 5，0.042 5，0.240 4]，λ0max=7.807 2，CR0=0.098 9<0.1（λ 为对应判断矩阵的最大特征值，实践中用来判断矩阵的一致性；检验系数CR，如果CR<0.1，则认为该判断矩阵通过一致性检验，否则就不具有满意一致性），满足一致性要求。同理，可对各二级评价指标进行单因素权重分析。

选址及总平面图布置B1-C：判断矩阵的权重W1=[0.042 5，0.110 0，0.053 4，0.153 3，0.343 2，0.161 3，0.079 5，0.056 7]，λ1max=8.856 9，CR1=0.086 8<0.1，满足一致性要求。

开拓运输B2-C：判断矩阵的权重W2=[0.161 5，0.462 9，0.309 5，0.066 1]，λ2max=4.169 7，CR2=0.063 6<0.1，满足一致性要求。

采剥B3-C：判断矩阵的权重W3=[0.056 9，0.087 5，0.035 0，0.147 2，0.192 7，0.288 6，0.045 2，0.116 9，0.030 0]，λ3max=10.064 4，CR3=0.091 1<0.1，满足一致性要求。

供配电设施B4-C：判断矩阵的权重W4=[0.587 0，0.215 0，0.118 6，0.079 3]，λ4max=4.233 3，CR4=0.087 4<0.1，满足一致性要求。

采场防排水B5-C：判断矩阵的权重W5=[0.614 4，0.117 2，0.268 4]，λ5max=3.073 5，CR5=0.070 7<0.1，满足一致性要求。

排土场B6-C：判断矩阵的权重W6=[0.089 0，0.323 4，0.587 6]，λ6max=3.009 2，CR6=0.008 8<0.1，满足一致性要求。

安全管理B7-C：判断矩阵的权重W7=[0.067 0，0.104 0，0.061 0，0.318 7，0.449 2]，λ7max=5.391 7，CR7=0.087 4<0.1，满足一致性要求。

整理之后得到层次总排序及各因素总权重，评价指标权重见表1，可知在一级指标中，选址及总平面图布置的权重最大，即该因素影响最大，其次依次为安全管理、采剥、开拓运输、供配电设施、采场防排水、排土场。因此做好该矿山的选址及总平面图布置和安全管理极为重要。

表1 评价指标权重

二级指标中影响因素权重前5 名为安全设施不健全、车辆伤害（选址及总平面图布置）、误操作、触电（供配电设施）、机械伤害（开拓运输），在企业生产过程中一定要注意此类事故的发生。

3 安全风险评价体系模型的应用

根据洪水塘灰岩矿实际条件，结合初步设计和安全设施设计中提到的问题，参考矿山安全标准，把矿山企业安全等级划分5 级，建立模糊评价目标评价集V={V1，V2，V3，V4，V5}，其中V1=90～100，V2=80～89，V3=70～79，V4=60～69，V5＜60。组织20 名专家对36 项二级评价指标进行打分，形成专家资源库的评价矩阵R，并进行归一化处理，得到二级综合评价B=W·R。洪水塘灰岩矿专家资源库审查因素专家评价表见表2。

表2 洪水塘灰岩矿专家资源库审查因素专家评价表

通过表2可得到选址及总平面图布置综合评价矩阵B1=W1·R1=[0.305 215，0.275 74，0.248 775，0.108 83，0.061 34]

同理可得到其他综合评价矩阵，合并之后组合建立二级模糊综合评价矩阵R′。

最终得到洪水塘灰岩矿的安全风险评价体系模糊综合评价集A=W0·R′=[0.533 236，0.213 26，0.142 707，0.063 678，0.047 057]T。对于20 名专家打分的加权值和建立模糊评价目标评价集V 对应得到洪水塘灰岩矿安全风险评价为良好。

4 结语

1）根据洪水塘灰岩矿实际情况分析了主要危险、有害因素的性质和存在部位，划分为7 个单元进行评价，找到7 个单元中有害因素。

2）建立了安全风险评价体系AHP 数学模型。在一级指标中，选址及总平面图布置的影响最大，因此做好该矿山的选址及总平面图布置和安全管理极为重要。二级指标中影响因素权重前5 名为安全设施不健全、车辆伤害（选址及总平面图布置）、误操作、触电（供配电设施）、机械伤害（开拓运输），在企业生产过程中一定要注意此类事故的发生。

3）根据专家对洪水塘灰岩矿进行评价，可以得知洪水塘灰岩矿安全风险评价为良好。