刘 捷，姚有利

（山西大同大学煤炭工程学院，山西大同037003）

近年来,我国煤矿在逐年增产的前提下,实现了煤矿死亡人数和百万吨死亡率的持续下降,煤矿安全状况呈稳定好转的态势，见表1。但煤矿水害事故仍居高不下,并没有得到有效控制,特别是2011年,连续发生的4起重大水害事故共造成69人死亡,占据全国煤矿重大事故起数和死亡人数百分率的44.4%和45.7%。这再次给我们敲响警钟,煤矿水害防治任重道远。

表1 2001-2010年全国煤炭产量和百万吨死亡率

1 我国煤矿水害事故的特点

由于我国地质复杂,使得煤矿水害成为我国矿井灾害重要类型之一，见图1。近十年间,我国煤矿水害事故的发生起数和死亡人数波动较大,且有上升趋势,形势不容乐观，见图2。

图1 中国水害分区

图2 2001～2010年全国煤矿技术水害起数和死亡人数

我国煤矿水害事故频发的现状是多方面原因造成的,具体有充水水源、充水通道以及人为因素这几个方面。充水水源主要是指老空(窑)水、大气降水、地下水及地表水等;充水通道主要是指构造断裂带、岩溶陷落柱、含水层的露头区以及地面塌陷坑和封闭不良的钻孔等;人为因素是指防水技术措施和设施不落实、监控监管不落实、违规违章开采以及安全培训不到位等等。本文认为人为因素是导致煤矿水害事故频发的主要原因。

2 预警理论的提出[1]

预警理论最早是由1888年的巴黎统计学大会上提出的,当时是以不同色彩评价不同的经济发展状态。在我国提出并广泛应用是在上世纪80年代末90年代初,近几年才逐步应用于煤矿安全的预测和预防。

预警,简言之就是对灾害进行预测并发出警报[2－3]。具体到煤矿水害的预警系统,主要是通过对以往发生的水害事故进行分析,归纳出诱发水害的危险因素和主要环节,建立一套与之相适应的指标体系,利用数学模型分析出哪些诱因最容易引起水害,最终采取措施预测并控制其发生。

3 指标体系的构建[4]

在遵循目的性、系统性、科学性、预防性以及可行性原则的基础上,还要考虑到煤矿生产过程中人—机—环的复杂关系,所以在指标体系建立之初,就应充分认识到导致煤矿水害发生的因素众多,且具有一定的复杂性。

指标体系划分为一个目标层,4个一级指标,15个二级指标,涉及到的所有指标应尽可能真实的反应煤矿水害的主要特征和基本状况，见表2。

表2 煤矿水害评价一、二级指标体系

4 建立评价模型

本文用层次分析法[3]评价各个指标之间的关联程度,并以2010年和2011年10月份之间所发生的10次重大透水事故(死亡10人以上)作为统计数据,通过专家打分,并采用Satty提出的1～9及其倒数的标度方法，见表3,对各个指标进行两两比较,构造判断矩阵,最后依据矩阵来计算出各个因素的权重值。

表3 煤矿水害评价一、二级指标体系

4.1 构造判断矩阵

4.2 计算权重向量

本文采用方根法计算权重向量,其步骤为:

①计算矩阵每一行元素的几何平均值,得到向量 M＝（m1，m2，m3，m4）;其中

②对列向量M做归一化处理,得到相对权重向量 W＝（0．5788，0．2824，0．0812，0．0574）T。

③判断矩阵的一致性检验。利用权重向量W右乘A4×4得到AW中的第i个分量,可计算出判断矩阵的最大特征值然后利用判断矩阵的一致性检验公式进行检验。经过计算,最大特征值 λmax＝4．1172;一致性检验指标0．0390；随机一致性指标 RI＝0．90，见表 4;则一致性比率说明文章所建立的判断矩阵的一致性是可以接受的,证明权重向量的权值分配是合理的。

二级指标的权重的计算方法同上,而且都通过了一致性的检验。在人为因素的四个二级指标中,权重向量为 W1＝（0．3674，0．3674，0．1830，0．0812）T;在技术准备的五个二级指标中,权重向量为W2＝（0．0823，0．2643，0．2154，0．1612，0．2768）T;在自然因素的两个二级指标中,权重向量为W3＝（0．8750，0．1250）T;在管理因素的四个二级指标中,权重向量为 W4＝（0．1855，0．5318，0．1855，0．097）T。

5 结论

表4 随机一致性指标RI的数值

通过对以上数据进行分析和整理,本文认为在煤矿水害事故的诱发因素中,人为因素所占比例达到了58%,特别是违章作业和违规开采是导致煤矿水害发生的重要原因;技术准备所占比例为28%,其中防治水技术人员的组成和措施的落实,以及生产前期对地质构造和老空(窑)水的勘探也是影响水害发生的直接原因;其他两个因素虽然所占比例不到20%,但其重要性不可忽视,对雨季“三防”工作和防治水工作的监管监察仍须加大力度。

本文对近几年所发生的煤矿水害事故进行了分析,总结出一些影响水害事故发生的关联因素,并构建出一套能真实反映事故发生的指标体系,希望对煤矿水害的预警能有一定参考价值。

[1]张明.煤矿安全预警管理及系统研究[D].太原:太原理工大学，2004.

[2]邵长安,李贺,关欣.煤矿安全预警系统的构建研究[J].煤炭技术,2007,(5):63－65.

[3]刘捷.基于AHP模型的煤矿安全预评价[J].山西大同大学学报：自然科学版,2009，25(3):66－69.

[4]赵珊珊,孙建华.煤矿水害安全评价指标体系[J].煤矿安全,2009(4):127－128.