一种改进的尾矿库安全和谐度方程评价方法
1
An Improved Evaluation Method for Safety Harmony Equation of Tailing Ponds
1
收稿日期: 2018-07-25 修回日期: 2018-09-24
基金资助: |
|
Received: 2018-07-25 Revised: 2018-09-24
作者简介 About authors
吴德明(1993-),男,安徽天长人,硕士研究生,从事矿业经济和安全系统工程研究工作 , E-mail:1253014786@qq.com
杨珊(1983-),男,湖北监利人,讲师,从事矿业经济和采矿系统工程研究工作 , E-mail:yangshan@csu.edu.cn
关键词:
Keywords:
本文引用格式
吴德明, 杨珊, 王喜梅.
WU Deming, YANG Shan, WANG Ximei.
尾矿库是矿山企业生产运营过程中比较复杂的人造系统,受到自然环境、社会环境等因素的影响,是矿山工业生产中不容忽视的高势能危险源。一旦尾矿库发生事故,周围人民的生产生活将会受到极大的影响,甚至威胁到生命安全。通过尾矿库的安全评价,能够及时找出尾矿库存在的安全隐患问题,找到改进措施,提出合理可行的安全建议与措施,进一步改善安全管理水平。因此,尾矿库安全评价结果是矿山企业有效控制尾矿库运行风险和减少事故发生的重要依据,安全评价方法的选择在矿山安全管理中举足轻重。
现有的安全评价方法具有明显的滞后性,尾矿库的安全评价方法更新落后于尾矿库安全管理的需求,在一定程度上现有的安全评价方法不能准确全面地评价尾矿库安全状况。改进的尾矿库安全和谐度评价方法,将动态激励评价方法引入到和谐度评价方法中,综合安全评价的各指标的时间波动性,结合优劣激励,修正安全评价指标,再结合理想贴近度量化各指标与指标理想点之间的距离,衡量该指标安全管理的整改方向和整改的难易程度。动态激励评价法[7]综合考虑评价指标的整体波动,对评价指标进行激励,促使指标向着理想点发展。和谐度方程[8]评价法能够灵活避免评价结果无法反映部分指标严重不达标的情况。在和谐度方程评价方法的基础上,采用动态激励法弥补和谐度方程不能完全反映评价指标值对评价指标权重影响程度的不足,使和谐度评价方法得到进一步完善,从而更好地运用于尾矿库的安全评价中。
1 尾矿库安全评价指标体系的建立
尾矿库的生产和谐[7]是一种状态,在这种状态下尾矿库运行的各个部分和环节相互作用、相互协调,尾矿库的内外部影响因素相互依赖、相互促进,使得尾矿库内外机理达到相互平衡,避免因发生安全事故而造成损失和伤害。考虑到改进的尾矿库安全评价方法的实用性和广泛性,采用《尾矿库安全生产标准化评分办法》中的安全评价指标,该评分办法将尾矿库安全评价指标划分为安全生产组织保障,风险管理,安全教育培训,尾矿库建设,尾矿库运行,检查,应急管理,事故、事件报告、调查与分析,以及绩效测量与评价9个评价指标。这9个指标的选取,包括了人为因素对尾矿库运行和谐产生的正面和负面2种作用,尾矿库的基础建筑等对尾矿库运行和谐状态的影响,以及尾矿库周围生产生活和环境等因素。
2 改进的尾矿库和谐度方程评价方法
2.1 最大波动、最小波动和权重区间的确定
根据尾矿库安全生产标准化评分办法,以半年为时间间隔,收集5次尾矿库安全评价指标评分值,评分集合
(1)计算指标权重熵权法在5个固定时间点的各标准化评价指标权重,将其表示为
(2)计算指标最大波动、最小波动和平均波动,公式如下:
计算权重下次评分对上次评分波动最值,由于没有第6次评分,
(3)计算波动幅度上限
(4)计算权重区间,可表示为
式中:
2.2 优劣增益量和理想贴近度的确定
为了更加全面地反映尾矿库的标准化程度,综合5次标准化评分与多次评审结果,对有改善的指标进行“奖励”,有恶化趋势的指标进行“惩罚”,从而更加客观地说明尾矿库的安全状态。
(1)计算加速度,表示为
用加速度来表示尾矿库标准化指标的变化趋势和规律。时间间隔设定为
(2)计算平均加速度和超额加速度,表示为
式中:
(2)计算优增益幅度、劣增益幅度、优增益量和劣增益量,可依次表示为
将评价指标与优劣激励点进行比较,若获得正增益量,则进行奖励;若获得负增益量,则进行惩罚;若未获得增益量,则既不奖励也不惩罚。
(4)计算优、劣增益量,可表示为
(5)计算评价指标修正值,表示为
式中:
(6)计算区间型规范化决策矩阵
规范化
(7)计算相对贴近度,可表示为
通过相对贴近度衡量
因此,各评价指标与理想点相对贴近度均可计算出来,再通过对各指标的优劣进行排序,将排序与和谐度方程综合评价结果相结合,可作为安全管理措施制定的重要依据。
2.3 和谐度的计算
和谐度方程的表达式为
式中:
根据《尾矿库安全生产标准化评分办法》中一级、二级、三级标准化得分占总分比例,对尾矿库和谐度方程评价方法中各指标的三级评分标准进行划分,如表1所示。
表1 尾矿库HDE评价方法各指标标准
Table 1
评价指标 | 标准 | ||
---|---|---|---|
一级 | 二级 | 三级 | |
安全生产组织保障 | 540 | 450 | 360 |
风险管理 | 270 | 225 | 180 |
安全教育培训 | 144 | 120 | 96 |
尾矿库建设 | 180 | 150 | 120 |
尾矿库运行 | 513 | 427.5 | 342 |
检查 | 450 | 375 | 300 |
应急管理 | 252 | 210 | 168 |
事故、事件报告、调查与分析 | 207 | 172.5 | 138 |
绩效测量与评价 | 144 | 120 | 96 |
根据尾矿库运行和谐度指标评价标准(表1),对尾矿库运行和谐度评价的9个修正后的指标进行判断,用0、1表示指标评分是否达到各级标准。对协同修正的评价值即动态激励评价指标值
式中:
3 实例分析
将尾矿库运行和谐度方程评价方法应用到某尾矿库的安全评价中,在尾矿库运行和谐度方程评价体系中,9个评价指标在和谐度方程评价中的重要度有所不同。为了得出各指标重要度的差异,采用熵权法对各评价指标的重要度进行衡量,由于数据处理步骤多,产生的过程数据冗杂,每次标准化评分的权重不详细列出,仅给出各评价指标的最大波动、最小波动和平均波动评价指标各元素权重如表2所示,元素权重满足
表2 评价指标的最大波动、最小波动和平均波动
Table 2
评价指标 | 最大波动 | 最小波动 | 平均波动 |
---|---|---|---|
0.0136 | -0.0028 | 0.0049 | |
0.0184 | -0.0214 | 0.0067 | |
0.0216 | -0.0105 | 0.0037 | |
0.0236 | -0.0194 | 0.0032 | |
0.0093 | -0.0223 | -0.0021 | |
0.0234 | -0.0141 | 0.0042 | |
0.0301 | -0.0114 | 0.0080 | |
0.0625 | -0.0620 | 0.0027 | |
0.0094 | -0.0074 | 0.0033 |
经专家咨询并考虑各自的相关偏好后,取
表3 各评价指标区间型权重信息
Table 3
评价 指标 | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
上限 | 下限 | 上限 | 下限 | 上限 | 下限 | 上限 | 下限 | 上限 | 下限 | |
0.1034 | 0.1102 | 0.1006 | 0.1074 | 0.1142 | 0.1210 | 0.1260 | 0.1328 | 0.1001 | 0.1068 | |
0.1213 | 0.1106 | 0.1396 | 0.1289 | 0.1182 | 0.1074 | 0.1296 | 0.1189 | 0.1085 | 0.0978 | |
0.1014 | 0.1122 | 0.1107 | 0.1215 | 0.1323 | 0.1431 | 0.1267 | 0.1375 | 0.1252 | 0.1360 | |
0.1277 | 0.1286 | 0.1083 | 0.1092 | 0.1100 | 0.1109 | 0.1171 | 0.1180 | 0.1278 | 0.1287 | |
0.1167 | 0.1187 | 0.1260 | 0.1280 | 0.1300 | 0.1319 | 0.1306 | 0.1325 | 0.1408 | 0.1428 | |
0.0899 | 0.0829 | 0.1085 | 0.1015 | 0.0944 | 0.0874 | 0.1179 | 0.1108 | 0.0898 | 0.0827 | |
0.1140 | 0.1083 | 0.1233 | 0.1176 | 0.1118 | 0.1061 | 0.1419 | 0.1362 | 0.1082 | 0.1025 | |
0.1469 | 0.1159 | 0.2094 | 0.1784 | 0.1474 | 0.1164 | 0.1668 | 0.1357 | 0.1761 | 0.1451 | |
0.1041 | 0.1056 | 0.1123 | 0.1138 | 0.1153 | 0.1168 | 0.1247 | 0.1262 | 0.1125 | 0.1140 |
根据式(10)~(14)计算评价值的优劣激励幅度,并用式(15)~(19)计算激励评价指标,对其进行和谐度计算。
根据式(21)、(22),量化各评价指标与理想点之间的距离,用式(20)计算得到相对贴近度,如表4所示。
表4 各评价指标优劣激励幅度和相对贴近度
Table 4
评价指标 | 优增益幅度 | 劣增益幅度 | 相对贴近度 | 排序 |
---|---|---|---|---|
0.0125 | 0.0113 | 0.4225 | 8 | |
0.0195 | 0.0181 | 0.5504 | 2 | |
0.0122 | 0.0110 | 0.4581 | 6 | |
0.0310 | 0.0295 | 0.5234 | 3 | |
0.0134 | 0.0116 | 0.5042 | 5 | |
0.0120 | 0.0101 | 0.3381 | 9 | |
0.0129 | 0.0116 | 0.4473 | 7 | |
0.0049 | 0.0036 | 0.6069 | 1 | |
0.0139 | 0.0121 | 0.5085 | 4 |
表5 尾矿库HDE评价法单指标隶属度矩阵
Table 5
序号 | 指标 | 一级标准 | 二级标准 | 三级标准 | 权重上限 | 权重下限 |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 安全生产组织保障 | 1 | 1 | 1 | 0.1084 | 0.0987 |
2 | 风险管理 | 0 | 1 | 1 | 0.1200 | 0.0937 |
3 | 安全教育培训 | 0 | 0 | 1 | 0.1180 | 0.1104 |
4 | 尾矿库建设 | 1 | 1 | 1 | 0.1159 | 0.1001 |
5 | 尾矿库运行 | 0 | 1 | 1 | 0.1305 | 0.1136 |
6 | 检查 | 1 | 1 | 1 | 0.1003 | 0.0799 |
7 | 应急管理 | 1 | 1 | 1 | 0.1182 | 0.0964 |
8 | 事故、事件报告、调查与分析 | 0 | 0 | 1 | 0.1671 | 0.1167 |
9 | 绩效测量与评价 | 0 | 1 | 1 | 0.1134 | 0.0985 |
根据尾矿库运行和谐度方程评价方法中隶属度矩阵确定的隶属度值,得到和谐度方程中计算和谐度的参数统一度值
表6 一级、二级、三级标准和谐度值
Table 6
分级标准 | 和谐度 | 分级标准 | 和谐度 |
---|---|---|---|
0.4428 | 0.2787 | ||
0.8067 | 0.6809 | ||
1.0918 | 0.9080 |
其中,一级、二级、三级标准和谐度值的关系为
通过引入动态激励综合评价方法,将尾矿库的安全标准化评价方法进行改进,更加灵活有效地综合处理尾矿库安全标准化打分。根据尾矿库运行和谐度方程评价结果,该尾矿库的安全管理存在很大改善空间,可以采取以下措施:
(1)尾矿库各指标与理想点的相对贴近度介于0.4~0.6,尾矿库安全管理需投入更多的人力、物力和财力,按照各指标理想贴近度由小到大的顺序,优先改善难度最大、贴近度最小的安全生产组织保障(
(2)改善该评价方法中居于二级标准的安全教育培训(
(3)尾矿库的安全管理需不断改进。风险管理(
4 结论
目前,矿山企业高度重视尾矿库的安全管理,本文在和谐度和动态激励相关理论研究的基础上,将改进的和谐度评价方法运用到尾矿库安全评价中,并与具体案例相结合,验证了该评价方法的科学性。尾矿库和谐度方程评价方法能够更加综合有效地评估尾矿库的安全状况。通过将该评价方法应用于尾矿库安全评价中,得到如下主要结论:
(1)尾矿库和谐受到多方面因素的影响。这些因素之间相互作用且相互联系,是一个完整的尾矿库运行系统,共同维持尾矿库的安全生产,若要维持尾矿库的和谐状态,应重视每一个和谐影响因素。
(2)尾矿库的和谐状态是持续改进的,任何尾矿库的安全管理都有优劣,也各有侧重,尾矿库的安全管理不是封闭的,而是需要不断汲取更有效的安全管理方式,并根据实际情况不断完善。
(3)保持尾矿库的和谐状态,有助于安全标准化体系的实施和完善,制定更具有适宜性和科学性的安全管理方针。
参考文献
Application of correspondence analysis in the assessment of mine tailings dam breakage risk in the Mediterranean region
[J].
Trace elements contamination of soils around gold mine tailings dams at Obuasi,Ghana
[J].
基于云模型的尾矿库安全评价
[J]. ,
Safety evaluation of tailings reservoir based on cloud model
[J].
基于可拓学的尾矿库安全评价
[J]. ,
Safety evaluation of tailings reservoir based on extenics
[J].
基于Fisher判别理论的尾矿库安全评价模型
[J]. ,
A safety evaluation model of tailings reservoir based on fisher discriminant theory
[J].
基于风险偏好信息的尾矿库安全评价指标权重确定
[J]. ,
The weight determination of safety evaluation index of tailings reservoir based on risk preference information
[J].
基于和谐理念的交通安全评价
[J]. ,
Traffic safety evaluation based on harmony concept
[J].
水质评价的和谐度方程(HDE)评价方法
[J]. ,
The method of harmony equation (HDE) evaluation for water quality evaluation
[J].
和谐度方程(HDE)评价方法及应用
[J]. ,
The evaluation method and application of harmonic degree equation (HDE)
[J].
改进的动态激励综合评价方法及应用
[J]. ,
Improved dynamic excitation comprehensive evaluation method and its application
[J].
基于改进AHP-熵博弈赋权的输变电工程评价
[J]. ,
Evaluation of power transmission and transformation engineering based on improved AHP-entropy game weighting
[J].
电力企业收入分配关系和谐度评价指标体系研究
[J]. ,
Study on the evaluation index system of the income distribution relationship of power enterprises
[J].
基于AHP-熵值法的市政道路工程风险模糊评价
[J]. ,
Risk fuzzy evaluation of municipal road engineering based on AHP-entropy method
[J].
基于粒计算的尾矿库安全评价不确定性研究
[J]. ,
Study on uncertainty of safety evaluation of tailings reservoir based on granular computing
[J].
国内外城镇化质量内涵与评价研究综述
[J]. ,
Summary of the research on the connotation and evaluation of urbanization quality at home and abroad
[J].
/
〈 | 〉 |