煤矿企业风险量化分析及预测研究

摘要:针对我国煤矿事故不断,对煤矿企业风险度进行量化分析及预测,为安全决策及防护提供依据,减少事故的发生。首先分析煤矿危险源及其统计,然后对其危险进行控制量化,通过前几年的系统安全度和危险控制能力系数,计算出煤矿综合安全度,最后根据其统计数据,用灰色预测理论对未来数年的风险进行预测。对得到的风险度值和预测值,结合煤矿其他因素,制定安全防护措施,可以有效的预防和控制煤矿事故的发生。

Abstract: In allusion to frequent accident of coal mine in our country, the risk degree of coal mine enterprise should be quantitatively analyzed and predicted in order to provide the basis for decision-making and protection and reduce accident"s occurrence. First, this paper analyses dangerous source of coal mine and its statistic, then controls and quantifies the dangerous source, and calculates the coal comprehensive safety degree through the system safety degree and risk control ability coefficient few years ago. Finally, according to dangerous source statistics data, the paper has predicted the risk of the coal mine by grey prediction theory. Based on the risk degree and predictions and other factor of coal mine, this paper makes measures of safety protection, which can effectively prevent and control mine accidents.

关键词:煤矿;风险度;量化;预测

Key words: coal mine;risk degree;quantitative;prediction

中图分类号:F272.1 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)22-0053-02

0引言

为了有效贯彻“安全第一,预防为主,综合治理”的方针,充分发掘企业生产过程中存在的风险,为企业下一步安全管理决策提供参考,提出了一种基于安全控制论的企业综合风险分析方法,结合煤矿本身的危险因素,计算出其风险度,然后对未来数年的风险进行预测。冶金工业部安全环保研究院的王先华的《安全控制论原理和应用》中[1],应用系统论、信息论、控制论为指导思想,结合冶金方面的背景,对安全控制论的数学模型,安全系统控制方式,安全计量在冶金安全评价中进行了研究。煤矿科学研究总院南京所的周丛笑的《煤矿事故动态循环分析方法的研究》[2],其中主要是应用安全系统的理论,对管理核心系统中导致事故的根源-危险源,强调通过危险的辨识、风险的评价、风险的控制来达到控制事故的目的。以上研究虽然在安全控制数学模型,安全系统控制方式,危险源辨识过程,风险控制等进行了初步研究,但其研究是在冶金安全评价中应用研究,在煤矿企业安全控制数学模型,安全控制能力系数的定量研究,煤矿企业风险度的量化研究方面没有具体深入的研究。

本文是在基于以上研究的基础上,对煤矿企业危险源量化和风险度进行量化,尤其计算出了煤矿企业安全控制能力系数。其研究内容:其一,对煤矿危险源进行辨识和统计。其二,是对危险源进行量化分析,为计算安全度做准备。其三,计算煤矿企业安全控制系数,算出煤矿企业系统综合安全度。其四,结合煤矿具体实际情况,应用灰色预测理论,对未来数年煤矿企业风险度进行预测。

1煤矿企业风险度量化过程

1.1 风险分析过程煤矿风险分析,根据风险分析的原理,首先对矿山危险源进行辨识,最主要的是对重大危险源进行辨识,其次,针对重大危险源,做危险控制能力诊断,其中最重要的是技术系统控制能力系统C和系统危险指数H。再次,根据统计数据,计算企业综合安全度。最后,根据企业的综合安全度,结合企业人-机-环等综合因素,对企业未来数年的风险进行宏观预测,综合上述四种分析过程,结合本企业具体实际,制定安全对策和防护[3]。

1.2 风险因素量化分析

1.2.1 企业危险辨识及分析首先,对煤矿企业的生产设备、设施、工艺、操作等状况进行调查,汇总。其次,对煤矿企业进行危险单元划分。再次,发掘危险因素,主要是根据有关规程、标准及经验对比来发掘煤矿危险因素。最后,汇总分类危险因素。煤矿企业系统危险性分析中,从人机环管四方面进行分析,人为方面有:工人安全操作和安全文化素质,领导安全文化素质等。机械方面有:生产工艺,生产设备等。环境方面有:瓦斯,水患,毒气等方面的主要危险物质分析。管理方面有企业管理制度等方面的分析和量化[4]。

1.2.2 系统危险控制能力系统危险控制能力实际上反映了煤矿系统的整体安全水平。系统危险控制能力诊断是通过对系统各个因素考评来实现的。即对煤矿安全生产方针与目标,安全生产法律法规与其他要求,安全生产组织保障,风险管理,安全教育与培训,生产工艺系统安全管理,设备设施安全管理,作业现场安全管理,职业卫生管理,安全投入、安全科技与工伤保险,检查,应急管理,事故、事件报告、调查与分析,绩效测量与评价等14项指标进行安全考评。

1.2.3 风险综合分析

1.2.3.1 安全度定义安全度是反映系统安全状况变化的指标。通过分析安全系统的结构及其特性,并经过严密的逻辑推导和数学论证,定义安全度S为:

S=Gln(1)

式中:S为安全度;Y为伤亡率;G为常数。

1.2.3.2 综合安全度数学模型系统安全度随系统安全状况的变化呈动态变化。其动态变化的原动力是安全系统中危险与控制二者矛盾的斗争,即危险控制效应。根据安全系统的特点,某一时期(年)系统安全度是该时期初始安全度和系统危险控制效应之和,即:S(K)=S(K-1)+B(K)

B(K)=αC-βH(2)

式中:S(K)为评价年度安全度;S(K-1)为评价年度初始安全度,取评价年度前三年各年安全度的平均值;B(K)为评价年度危险控制效应指数;C为系统危险控制能力系数;H为系统危险指数;α、β为常数,由安全控制论原理计算确定。取α=0.0688,β=0.55。

1.2.3.3 控制效应有关指标

①控制能力系数C。根据煤矿企业历年事故统计和安全标准化考评方法,得到煤矿企业系统安全考评项和权重值,见表1所示。

控制能力系数C是考评因素的权重和,

C=权重*考评值(3)

②系统危险指数H。系统危险指数是系统中各危险源危险频度指数的综合结果,亦为一加权平均量,定义为:

H=(危险源的危险频度)/(危险源的危险暴露时间)(4)

式中:N为危险源种数。

1.2.3.4 安全度分级标准

以上S1和S2 为安全度分级的阈值,其中S1为临界下限值,S2为及格上限值。S1、S2根据给定伤亡率目标值P及系统职工人数M决定,计算公式如下:

S1=60-12.1ln1+(1+)(5)

S2=60-12.1ln1+(1-)(6)

通过以上数据分析,得到煤矿企业的综合安全度S和安全分级阈值S1和S2,判断该矿是处于不及格,临界,及格和优良这四个阶段的那一范围,并且根据其制定相应安全防护措施[1]。

2风险宏观预测

对上述分析的煤矿企业综合风险度的值,根据灰色预测理论,对未来数年企业风险度进行分析。

2.1 原始数据累加生成X(0)={X(0)(ti),i=1,2,…,n},X(0)(ti)代表原始数据,即煤矿企业每年的综合安全度,得到动态模型:

+aX=u(7)

2.2 得到灰色参数 令为待辨识参数列a=au,a,u为参数,采用滑动平均值作为背景值,由最小二乘法求解:

a=au=(BTB)-1BTYn。

2.3 构造累加矩阵B与常数项向量Yn

Y=X(2)X(3)…X(n)B=-[X(1)+X(2)]…1-[X(2)+X(3)]…1┆-[X(n′-1)+X(n′)]…1

2.4 写出时间响应函数

(t+1)=X(1)-e+(8)

2.5 对X还原

(t)=(t)-(t-1)(9)

2.6 预测将t代入时间响应函数,求得X(1)(t+1),然后还原为X(0)(t+1),其中t代表的是未来预测的时间序号,这样就可得到煤矿企业未来某年或数年的综合安全度的预测值[5],其值为X(0)(t+1)。

3安全对策与防护措施

根据影响煤矿企业的人,机,环,管四方面的因素的量化和计算所得的煤矿企业综合安全度的数值,判断煤矿处于哪个安全级别范围。其中,把分析和统计的煤矿重大危险源作为基本事件,量化后的值最为基本事件概率,建立基于煤矿重大危险源的FTA故障树,求出故障树的最小割集,最小割集就是本煤矿企业系统最薄弱的环节,具有针对性的进行整改。再根据对未来数年的综合安全度的预测,综合制定煤矿企业安全对策和防护措施。

4结束语

通过煤矿企业风险度量化分析及预测中所提及到的安全度的计算原理,系统危险诊断系数的计算等方法,对计算其它企业安全度具有重要的指导意义。由于我国在重大危险源数据库方面不完善,在量化分析中,受基础数据的制约,而本文以危险源的危险频度和危险源暴露时间两个指标来量化重大危险源,同时用安全考评得分的方式,对煤矿企业14项控制能力指标进行量化,最后计算得到煤矿企业综合安全度,具有独创性和实效性。煤矿企业或研究者对煤矿的重大危险源,人因因素,机器因素和管理因素不断分析和量化,建立基础的、完备的危险源数据库,将会更准确的计算和预测企业的风险度,为企业制定安全防护措施,减少和预防事故的发生具有重要的意思。

参考文献:

[1]王先华.安全控制论原理和应用[D].工业安全与防尘,2000,28-31.

[2]周丛笑等.煤矿事故动态循环分析方法的研究[D].煤炭经济研究,2005,31-32.

[3]何学秋等.安全工程[M].中国矿业大学出版社,2000.

[4]吴宗之,高进东.重大危险源辨识与控制[M],冶金工业出版社,2001.

[5]邓聚龙.灰色控制系统[M].武汉:华中理工大学出版社,1985.