探究基于层次分析法和模糊数学的煤矿安全生产评价体系研究
【摘要】随着经济与社会的发展，煤矿行业呈现出突飞猛进的势头，但是随之而来的是，煤矿安全事故的频发，因此，整个社会及经济均面临着巨大的压力。建立健全煤矿安全生产评价指标体系，并将层次分析法引用到评价指标权重的确定中，及将模糊数学方法引用到煤矿安全生产状况评价中，其目的是为了对煤矿安全生产状况提供定量地综合评价。据评价结果显示：将模糊数学方法及层次分析法引用到煤矿安全生产评价中，大大提高了评价结果的可靠度及准确度。
【关键字】层次分析法，模糊数学法，煤矿安全生产 ，评价
一、前言
煤矿安全生产制约因素是多方面的，其主要包括科技投入、人员素质、管理水平等人为因素；地质构造、煤层赋层情况等自然因素。加强对煤矿安全生产评价、加强煤矿安全生产基础性工作、及时掌握煤矿安全指标重要度影响因素、施行行之有效的安全隐患预防措施等是煤矿企业技术人员的工作重点，只有这样才能实现煤矿企业安全生产水平的提高。煤矿安全生产评价并非一个单一的问题，其涉及的指标多且复杂，所以，确定一个针对性、有效性更强的煤矿安全生产评价方法意义重大。总结现阶段煤矿安全生产评价方法，其主要包括：神经网络法、灰色综合法、模糊数学法、多元统计法、层次分析法（AHP）等。各种煤矿安全生产评价方法评价的关键在于对评价指标权重、评价指标进行确定。
在本案，笔者借助层次分析法对煤矿安全生产指标权重加以确定，从而有效实现了评价指标权重准确性的提高；再借助模糊数学评价煤矿安全生产状况。通过将层次分析法及模糊数学方法引入煤矿安全生产评价，实现了煤矿安全生产真实状况的客观反映。
二、构架煤矿安全生产评价指标
准确建立煤矿安全生产评价指标是评价的关键及基础，所以，各种评价指标的合理确定至关重要。在本案，笔者主要基于对现阶段煤矿安全生产调查和分析的条件下，确定我国煤矿安全生产评价指标。据相关调查、分析结果显示，煤矿安全生产影响因素中，一级评价指标包括四个，且各个评价指标下各分设了二级指标，具体情况如下：
三、采取层次分析法确定评价指标权重
（一）建立两两判断矩阵
参考SAATYAL首次提出的1到9比例标度，对各层包含的两两元素间Ai/Aj与其上层因素间相对重要程度进行合理比较，并将一定数值赋予各元素，再进行元素定量化，从而建立矩阵形式，这一矩阵形式便为两两判断矩阵。两两判断矩阵内涉及的所有元素数值的确定均以历史经验或专家评估为依据。关于比例标度的含义，其可以从下表中得到体现：
参考煤矿安全生产评价指标体系，两两比较各一级指标元素，获得一级指标对总目标权重判断矩阵：
（二）权重向量计算
在进行权重向量计算时，可以采取的方法是和积法，其计算步骤非常严谨，可参考以下几点：
1.对判断矩阵各列进行正规化处理：
2.待判断矩阵各列正规化后，再将判断矩阵按行相加：
（三）判断矩阵一致性检验
借助判断矩阵A4*4左乘重向量W，求的向量（AW）内第i个分量，再借助下列方程式求的判断矩阵最大特征值：
检验标准：若CR<0.1，判断矩阵允许被接受，反之，判断矩阵内所有元素需要被多次调整，直至判断矩阵内存在满意一致性。通过准确计算，判断举证对某煤矿安全生产总目标最大特征值λmax=4.1049。参考上表数据，若n=4，R1=0.89时，CR=0.039<0.1，此时，判断矩阵式允许被接受，判断矩阵内存在满意一致性。
（四）计算二级指标权重机一致性检验
参考层次分析法计算要求，及一致性检验方程式，计算出某煤矿安全生产评价指标二级指标，其计算结果：
1.安全管理水平对总目标的权重——0.106 7，判断矩阵一致性比例——0.002 2<0.1，权重——WA=[0.090 0 0.283 0.090 0 0.163 5 0.283 2 0.090 0]T。
2.技术装备对总目标的权重——0.216 3，判断矩阵一致性比例——0.007 7<0.1，权重——WB=[0.088 1 0.088 1 0.238 8 0.585 0]T。
3.地质条件对总目标的权重——0.607 6，判断矩阵一致性比例——0.076 8<0.1，权重——Wc=[0.060 9 0.118 6 0.233 4 0.587 1]T。
4.人员素质对总目标的权重——0.069 4，判断矩阵一致性比例——0.039 7<0.1，权重WD=[ 0.065 5 0.156 4 0.156 4 0.621 7]T。
四、建立模糊评价模型
（一）评价集先取
分析各评价指标的定量，及获取各指标评价集，其目的是评价煤矿安全生产状况。在本案中，笔者对评价集V进行了四等分，即为V4、V3、V2、V1，其对应的等级为很好、良好、一般、差，若V1——煤矿安全生产状况“很好”，其评分范围——90～100；若V3——安全生产状况“良好”，其评分范围——80～89；若V3——安全生产状况“一般”，其评分范围——60～79；若V4——安全生产状况“差”，其评分范围——0～59（在本案中，各取值均包括边缘值）。
（二）模糊评价矩阵的构建
以各个评价等级隶属度值均包括了全部评价指标为依据，构件模糊评价矩阵R[4-5]。待十位相关方面的专家对某煤矿安全生产状况分别评价之后，再归一化处理各专家的评分，归一化处理得出的模糊评价矩阵如下所示：
（三）模糊综合评判
参考各指标模糊评价矩阵R及权重向量W，能够实现煤矿安全生产评价指标一级模糊评判矩阵Bi：
设定以上评判向量为第一层模糊评判矩阵，得出第二级模糊综合评判矩阵A：W*Bi=A=[0.23 0.40 0.22 0.15]
（四）综合评判结果。等级参数主要是从各评分区间中间值中选取，那么，四个等级对应等级参数分别为：第一级——95；第二级——84.5；第三级——69.5；第四级——29.5，由此得出各等级参数列向量m——[95 84 69.5 29.5]。基于上述数据，综合评判结果A*m=Z=75.365，参考评判等级得出结论：某煤矿安全生产状况为“一般”，尚需在安全生产状况方面加强管理。
五、总结
（一）在煤矿安全生产状况评价体系中，引入模糊数学方法及层次分析法，其可靠性、准确性、科学性得到了很大地增加，且煤矿企业完全可以依据煤矿安全生产状况评价等级制定，及推行针对性、有效性更强的安全隐患防治措施，这对整个煤矿行业的指导意义都是巨大的；
（二）与专家调查法及主观经验确定的权重相比较，将层次分析法引入煤矿安全生产评价指标得出的权重，其准确度更高，这为煤矿企业在参考评价指标权重取值，及划分煤矿安全生产状况中主次因素方面，提供了有力的理论依据；
（三）在本案，笔者主要探讨的是某些代表性更强的评价指标，但是煤矿安全生产状况影响因素是多方面，其存在的不确定性因素也是相当的多。所以，在实际煤矿安全生产状况评价中，根据实际情况选取评价指标非常必要，即其是煤矿安全生产状况得到全面合理评价的必要条件。
我国自改革开放以来，社会主义市场经济及经济全球化更加的深入，煤矿产业是拉动我国经济的重要方面。但是，由于煤矿安全生产监管力度不够，及煤矿安全生产管理水平落后等因素的存在，我国煤矿安全事故频发，这对于我国经济结构的优化，及社会和经济健康持续发展造成了极大的阻碍。在本案，笔者探讨了将层次分析法及模糊数学应用到煤矿安全生产评价中，这对于中国煤矿事业健康、可持续发展意义重大。
参考文献：
[1]王旭，霍德利.模糊综合评价法在煤矿安全评价中的应用[J].中国矿业，2008，17（5）：75-78.
[2]赵自强， 数学计算在确定断煤交线位置中的应用[J].煤炭技术，2012，（10）： 75-77.