基于变异系数赋权和灰色关联分析的煤矿综合安全评价

刘孟俊 时林超

摘 要：在现有安全评价指标的基础上，采用相关分析法对矿区综合安全程度进行评价。常用的赋权方法因人为赋权，存在主观性影响，指标间不同的量纲也对权重准确性产生影响，因此本文采用变异系数法对煤矿上的各指标进行赋权。之后根据评价对象得到最优的理想方案，将实际方案与之对比得到灰色关联度，并凭借赋权后灰色关联度大小来评价矿区安全度高低，以对矿区安全管理提供参照和指导。

关键词：煤矿;综合安全评价;变异系数赋权;灰色关联分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.069

煤炭是中国三大传统能源之一，但煤矿开采过程伴随着很大的危险，矿井事故威胁工人的生命安全，阻碍煤炭工业发展。因此，煤矿安全评价有十分重要的意义，通过评价煤矿综合安全评价，可以量化安全程度，对症下药，以提高煤矿的安全程度，保障工人的生命安全，促进煤炭工业的发展。

矿区安全评价指标赋权常使用主观赋权，存在主观片面性和量纲影响，且需要依靠专家。而变异系数赋权法依靠指标中的差异大小来确定权重，这是更客观的。灰色系统是一种无序但本质上有序且信息不完全的系统。在煤矿生产过程中，安全事故无序发生，但事故诱因却有迹可循，故此矿山事故系统是典型的灰色系统，本文使用灰色关联分析法比较实际方案与理想方案的相关性，并通过变异系数赋权，加权对矿区安全进行评价。

1 分析煤矿安全评价指标

煤矿安全系统因素众多，十分复杂。事故，如火灾、瓦斯爆炸、顶板事故、突水等的发生是无序的，但都是由多种因素相互影响、相互关联引发的。因此要进行安全评价则首要任务是确定用于安全评估的指标，本文参照有关研究成果[1]确定了瓦斯涌出量、煤层倾角、煤层厚度、平均涌水量、自然发火期、有效风量率、风量供需比、设施合格率、矿井等积孔、百万吨死亡率、千人死亡率、重大事故次数、工作日损失、事故经济损失等因素作为煤矿安全综合评价指标。

2 采用变异系数法进行权重计算[2]

根据变异系数法，在被评价方的指标中，差异越大，则指标影响度越大，这是一种客观赋权的方法，与主观赋权相比，客观赋权不受主观影响。变异系数法可以直接根据评价对象指标中的差异情况，通过计算的方式得到评价指标的权重。

3 灰色关联评价模型[3]

灰色系统是指行为混乱但存在内部规律且部分信息未知的系统。矿山事故的发生是一个复杂难知的过程，但事故诱因却有迹可循，因此矿山事故系统正是一种灰色系统。灰色关联分析是一种分析灰色系统相关程度的方法，本文中采用灰色关联分析理论对不同矿区进行分析计算，得到每种矿区方案与综合最优方案的灰色关联度，作为矿区安全程度的评价依据，得到煤矿安全综合评价结果，从而对矿区有针对性地采取措施、进行管理，提高生产安全性。

3.1 方案矩阵

将评价目标集合记做A，A中包含多个评价对象，记A={A1，A2，…，An}，每个对象中包含相同的多个评价指標记为B，记B={B1，B2，…，Bn}，则对象集合A中的对象对指标集合B中因素指标的属性值可表示为kij（i=1，2，…，n;j=1，2，…，m）。取k0j为{k1j，k2j…，knj}中的最优值，即可构成有相对最优方案的对象，作为被对比方，将其加入原有目标集合中，构成决策矩阵K：

3.2 无量纲化计算

3.3 多目标灰色关联度判断矩阵计算

我们可以看到，方案矩阵K中{k01，k02…，knj}一列应为方案矩阵K中的最优方案，因此，要对目标对象集合中的对象进行评价时，只需比较K中所有已知对象的方案点与最优方案的关联度。即kij（i=1，2，…，n;j=1，2，…，m）关于k0j （j=1，2，…，m）的关联度，即可，计算方法如下：

3.4 对灰色关联度决策矩阵加权

将之前使用变异系数法求取的权重向量W与灰色关联度判断矩阵Y相乘即可得到：

当关联度越大，说明矿井的安全程度越好，通过以上方法，就可以对矿区的安全程度做出一个较为客观的综合评价，从而方便矿区的安全管理工作。

4 案例分析

某矿业集团下的五个矿区的安全指标分类和评价指标数据如表1所示。

4.1 带入数据进行计算

根据表1数据，最佳方案A0的因素指标值如下：

4.2 排序

由以上结果可知，矿区综合安全性C>A>E>D>B。可知C矿区的安全情况最好，B矿区的安全程度最差，且有一定差距。在安全管理中，需对B矿区进行重点管理。评价结果基本符合实际情况，该方法具有一定实际意义。

5 结论

（1）灰色关联分析是通过比较目标方案与最优方案之间相似程度和相异程度来衡量其相关度，并以其关联度大小定量表示相对安全性，更加简单直接。

（2）主观赋权法存在个人观点的影响，而变异系数赋权法属于客观赋权法，以差异大小评判权重，比较客观。在实际应用中，可结合主观评价方法，更好地确定权重值大小。

（3）经以上方法分析得到的评价结果基本符合实际情况，故该方法具有一定的实际意义。

参考文献：

[1]曹树刚，徐阿猛，刘延保，张立强.基于灰色关联分析的煤矿安全综合评价[J].采矿与安全工程学报，2007（02）：141-145.

[2]高玉翠，陈建宏，于凤玲，熊立春.基于变异系数权重的灰色关联投影法在安全绩效评价中的应用[J].世界科技研究与发展，2014，36（03）：241-246.

[3]邓聚龙.灰色系统基本方法[M].武汉：华中理工大学出版社，1987.

作者简介：刘孟俊（1998-），男，山东烟台人，学士在读，研究方向：安全工程。