自然权重原理及其在煤矿安全评价中的应用

论文摘要

现有安全评价方法中的权重都是人为主观确定的常值权重。这种权重的主要缺点是它的主观随意性、常值不变性以及缺乏针对性，但它的根本缺陷是其人为主观性。针对常值权重的这个根本缺陷，本文提出了自然权重的概念，并对其进行了深入的研究。通过总结分析各种灾害致因理论，本文认为影响系统安全状态的因素最终总是可以归结为“人”和“物”两个因素，并据此把“双因素论”和“轨迹交叉理论”作为本文的理论基础。依据这些理论基础，运用随机过程理论，本文详细研究了系统评价的可分性，认为系统在某个固定时刻（t0）发生某事故（Ti）的风险率与系统在该时刻（t0）发生诱发该事故（Ti∈T）的人的不安全行为的风险率成正比例关系，其比值（或称斜率、k值）即为系统在时刻（t0）引发该事故（Ti∈T）的危险源处于高危状态的概率。考虑到概率分析的难度，本文分析了人们对系统运行状态进行具体描述时所表现出的模糊性，认为危险程度是基于安全风险率的模糊集、危险源危险易发程度是基于危险源处于高危状态的概率的模糊集，从而把安全风险率和危险源处于高危状态的概率的计算转化为安全程度和危险源危险易发程度的评价，并据此引入了自然权重的概念，将自然权重定义为：依据危险源危险易发程度而确定的、该危险源在整个灾害系统中所占份额的比值。依据自然权重的概念，本文提出了自然权重的直接确定方法和间接确定方法。自然权重的直接确定法就是采用直接评价危险源危险易发程度的方法来获得自然权重的方法；自然权重的间接确定方法就是通过空间类比或历史类比的方法把危险源危险易发程度（即自然权重）从隐含指标中反算出来的方法。作为实例，本文详细探讨了煤矿常见危险源的危险易发程度值和自然权重值的直接计算方法。这些计算方法都是以现行的、公认的、对煤矿开采技术条件进行评价的定性评价标准为依据，以升半正态分布函数形式为基础而建立的计算方法和公式。有赖于自然权重概念的确立和自然权重算法的确定，本文提出了基于自然权重的安全评价模型。这种评价模型就是把对系统的安全评价分解为对物的状态和对人的行为的评价，即对系统中所有危险源的危险易发程度（即自然权重）以及人的不安全行为的危险程度的评价。为了评价人的不安全行为的危险程度，本文详细研究了煤矿灾害系统中个人行为、群体行为以及它们与矿井整体行为的关系，认为人的行为遵循“安全经济消耗量最低准则”和“安全经济效益最大准则”去寻求他们心目中的安全风险平衡状态（或称期望状态）。而公认的或者强制性的风险平衡状态就是人们的行为规范，煤矿的行为规范甚至已经形成了法律法规和强制性技术规范。本文依据这些行为规范制定了煤矿中人的安全行为和安全措施的整体评价标准和方法。本文最后对评价模型进行了应用研究。通过对比分析，本文认为基于自然权重的安全评价模型具有适时性、针对性强的特点，比较好地解决了现有权重体系所存在的主观性、常值性、适时性、非线性问题，因此是解决矿山安全评价、具有较强实用价值的新方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 安全及其相关概念
• 1.2.1 安全与危险
• 1.2.2 灾害与事故
• 1.2.3 灾害致因理论研究
• 1.3 安全评价及其相关的基本概念
• 1.3.1 安全评价
• 1.3.2 安全状态及安全程度
• 1.3.3 安全评价的研究进展
• 1.4 矿山安全评价与本文选题
• 1.4.1 安全评价的意义
• 1.4.2 论文选题及意义
• 1.4.3 论文研究的方法及主要内容
• 第二章 权重确定的现状及其改进
• 2.1 权重
• 2.1.1 权重与安全评价
• 2.1.2 权重与评价指标体系
• 2.1.3 权重与物质危险系数
• 2.1.4 权重与基本事件概率
• 2.2 主观权重分析
• 2.2.1 人为主观确定的权重
• 2.2.2 主观权重的改进
• 2.3 人工神经网络权重分析
• 2.3.1 人工神经网络确定的权重
• 2.3.2 人工神经网络权重的改进
• 2.4 本章小结
• 第三章 自然权重原理
• 3.1 系统评价与自然权重
• 3.1.1 系统评价量纲
• 3.1.2 影响系统状态的因素分析
• 3.1.3 系统评价的可分性
• 3.1.4 自然权重的引入
• 3.2 自然权重及其相关概念
• 3.2.1 自然权重与主观权重
• 3.2.2 自然权重与危险源
• 3.2.3 自然权重与人的不安全行为
• 3.3 自然权重的特性分析
• 3.3.1 自然属性
• 3.3.2 随机特性
• 3.3.3 模糊特性
• 3.4 本章小结
• 第四章 自然权重的确定
• 4.1 自然权重的间接确定
• 4.1.1 隐含自然权重的指标
• 4.1.2 间接自然权重的反算法
• 4.1.3 间接自然权重的类比法
• 4.2 自然权重的直接确定
• 4.3 自然权重的确定原则
• 4.4 煤矿常见危险源的自然权重的直接确定法
• 4.4.1 煤炭自燃
• 4.4.2 煤尘爆炸
• 4.4.3 瓦斯
• 4.4.4 煤与瓦斯突出
• 4.4.5 水害
• 4.4.6 煤层及顶底板
• 4.4.7 电气设备
• 4.4.8 机械设备
• 4.4.9 爆破器材
• 4.5 本章小结
• 第五章 应用研究
• 5.1 待评价矿井概况
• 5.1.1 开采技术条件
• 5.1.2 待评价矿井的开拓开采
• 5.1.3 其它
• 5.2 自然权重的确定
• 5.2.1 原始数据采集
• 5.2.2 自然权重的计算
• 5.3 评价模型
• 5.3.1 人的不安全行为的评价
• 5.3.2 煤矿常见危险源安全保障评价体系
• 5.4 待评价矿井安全保障体系评价
• 5.4.1 原始数据采集
• 5.4.2 分值计算
• 5.4.3 评价结果
• 5.5 矿井安全程度的综合评价
• 5.6 评价结论与实际情况的对比分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者在攻读博士学位期间科研及论文发表情况