中小型煤矿生产安全水平评价方法研究及其应用.pdf

分类号U D C 博士学位论文 密级 中小型煤矿生产安全水平评价方法研究 及其应用 R E S E A R C H0 NA SS E SS M E N TM E T H O D O L O G Y0 F P R O D U C T I O NS A F E T YL E V E LF O RM I D D L E S M A I ，LS C A L EC O A LM n 寸E SA N DA ．P P L I C A T I O N S 作者姓名 学科专业 学院 系、所 指导教师 王爽英 安全管理工程 资源与安全工程学院 吴超教授 论文答辩日期墅 圣丛型 答辩委员会主席 中南大学 2 0 1 2 年4 月 R E S E A R C HO NA S S E S S Ⅳ匝N T Ⅳ匝T H O D O L O G Y0 F P R O D U C T I O NS A F E T YL E V E LF O RM I D D L E S M A I ，L S C A L EC O A L 踟SA N DA P P L I C A T I O N S Ad i s s e r t a t i o ns u b m i R e di nf u l f i l l m e n to f t h er e q u i r e m e n t s f o rt h ea w a r do f t h ed e g r e e D O C T O RO FP H I L O S O P H Y C E N T RA I ，S O U T HU N I V E R S I T Y b y S u p e r v i s e db y S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dS a f e t yE n g i n e e r i n g ， C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y , C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，P ．R ．C h i n a A p r ，2 0 1 2 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名主熬塾日期鲨 兰年上月旦日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 博士学位论文 摘要 摘要 本文综合应用安全科学和系统科学的相关理论和方法，对中小型 煤矿的生产区域安全度、生产安全的评价指标体系和综合评价方法、 生产安全的投入产出效率和投入决策模型等方面进行了较系统的研 究。 1 研究了中小型煤矿区域安全度和系统安全度。阐述了影响煤 矿生产安全的危险因素，界定区域安全度和分析安全度和安全等级之 间的关系，提出单一区域和组合区域的安全度计算方法，同时结合某 煤矿的实际情况进行了实证分析。 2 构建了中小型煤矿生产安全水平评价指标体系。探讨了系统 安全评价理论，针对目前我国煤矿生产安全评价体系存在的主要问题 和不足，确定了一套较为全面且简单实用的指标体系，从生产区域安 全、人员安全、安全管理、安全事故四个方面建立了一个三层2 2 个 评价指标的指标体系，并对各评价指标的具体含义进行说明。 3 综合评价了中小型煤矿的生产安全水平。运用主、客观的综 合赋权法确定中小型煤矿生产安全水平评价指标的权重，运用灰色层 次分析理论、模糊综合评价法、集对分析理论三种评价方法对中小型 煤矿进行综合评价，并进行实证分析。针对三种评价方法的优劣进行 分析比较。 4 从生产安全水平投入、产出的角度，利用数据包络 D E A 模 型对中小型煤矿生产安全投入与产出的相对有效性进行研究。以第三 章建立的中小型煤矿生产安全水平评价指标体系为基础，建立基于 D E A 的投入和产出评价指标体系，并运用C C R 模型对1 5 家中小型煤 矿的相对有效性进行了实证研究。 5 分析了生产安全投入决策的常用方法，主要包括德尔菲法、 头脑风暴法、教育交流法等定性决策，以及决策树法、贴现现金流法、 实物期权法等定量方法，说明这些方法在生产安全投入决策中的具体 应用，并比较分析方法的优劣。另外，说明了多种人工智能技术在煤 矿生产安全决策领域的应用状况。 6 建立了基于B P 网络的中小型煤矿生产安全投入决策模型，决 策模型以区域安全度、事故发生率和年经济损失金额比例三项指标为 模型输入数据，以生产安全投入的十项指标为输出指标，利用M A T L A B 对D E A 有效的l O 个决策单元为训练样本，对网络进行训练。运用训 博士学位论文摘要 练好的神经网络模型对5 个无效的中小型煤矿进行生产安全投入的 测算，通过对原数据和测算数的比较，得出需调整的主要投入指标 一是减少员工“三违”比例和降低矿工的流动性，二是完善安全管理 机构组织和提高安全工程技术投入，三是提高矿工的持证率和安全教 育的投入。 通过上述的研究，建立了中小型煤矿生产安全水平评价指标体 系，并进行综合评价，研究了中小型煤矿生产安全投入相对效率，并 对其生产安全投入决策问题进行实证分析，形成了一套较为系统的中 小型煤矿生产安全水平评价研究体系。 关键词中小型煤矿；生产安全评价；安全度；数据包络模型； 人工神经网络模型 A B S T R A C T T a k e nt h er e l e v a n tt h e o r i e sa n dm e t h o d sf r o ms a f e t ys c i e n c ea n d s y s t e m ss c i e n c ea st h ef o u n d a t i o na n do nt h em i d d l e ＆s m a l ls c a l ec o a l m i n e s ，t h ep r o d u c t i o nr e g i o ns a f e t yd e g r e e ，p r o d u c t i o ns a f e t ye v a l u a t i n g i n d e x e ss y s t e m ，c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o d s ，i n p u t o u t p u t e f f i c i e n c y a n d i n p u td e c i s i o n - m a k i n g m o d e l sa r e s y s t e m a t i c a l l y r e s e a r c h e d ．T h em a i nc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s 1 B ya n a l y s i n gr e g i o na n ds y s t e ms a f e t yd e g r e eo ft h es m a l l m i d d l es c a l ec o a lm i n e s ．t h ed a n g e rf a c t o r sw h i c hc a u s et h ec h a n g e so f t h ec o a lm i n es a f e t ya r ec l a r i f i e d ，t h er e g i o ns a f e t yd e g r e ei sd e f i n e da n d t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns a f e t yd e g r e ea n ds a f e t yl e v e li se x p l i c i t e d ． M e a n w h i l es a f e t yd e g r e e ’Sa l g o r i t h mf o rs i n g l er e g i o na n dc o m b i n e d r e g i o n i n p r o d u c t i o n a r e p r o p o s e d ，a n dt h ee m p i r i c a l a n a l y s i s i s c o n d u c t e d ． 2 F o rb u i l d i n gp r o d u c t i o ns a f e t yl e v e le v a l u a t i n gi n d e x e ss y s t e mo f m i d d l e s m a l ls c a l ec o a lm i n e ，a n do nt h eb a s i so fs t u d y i n gt h et h e o r i e s a n dm e t h o d so fc o a lm i n e s ’p r o d u c t i o ns a f e t ye v a l u a t i o na n da n a l y s i n g t h ed e f e c t so f p r e s e n te v a l u a t i n g i n d e x e s s y s t e m ，at h r e e - s t o r y s ’ p r o d u c t i o ns a f e t yl e v e le v a l u a t i n gi n d e x e ss y s t e mf o rm i d d l e s m a l l s c a l ec o a lm i n e si sb u i R ，w h i c hc o n t a i n s2 2s u b - i n d e x e s ，a l lo fw h i c ha r e b a s e do nr e s p e c t i v e4a s p e c t s ，n a m e l y , p r o d u c t i o nr e g i o ns a f e t yd e g r e e ， s t a f f s s a f e t y , s a f e t ym a n a g e m e n t ，s a f e t ya c c i d e n t s ．M o r e o v e r , a l l e v a l u a t i n gi n d e x e sa r ei l l u m i n a t e db yt h es p e c i f i cd e f i n i t i o n ． 3 F o re v a l u a t i n gp r o d u c t i o ns a f e t yl e v e lo fm i d d l e s m a l ls c a l e c o a lm i n e s ，a n do nt h eb a s i so fc a l c u l a t i n gt h ew e i g h to fp r o d u c t i o ns a f e t y e v a l u a t i o ni n d e x e so fe a c hi n d e xb ya p p l y i n gi n t e g r a t es u b j e c t i v ew i t h o b j e c t i v em e t h o d ，ac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no fm i d d l e s m a l ls c a l e c o a lm i n e sw i t h3e v a l u a t i o nm e t h o d s ，n a m e l y , g r e ya n a l y t i ch i e r a r c h y p r o c e s s ，f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o da n ds e tp a i rt h e o r yi s c o n d u c t e d ．A d d i t i o n a l l y , t h ea d v a n t a g e s a n dd i s a d v a n t a g e so ft h r e e e v a l u a t i o nm e t h o d sa r ea n a l y s e da n dc o m p a r e d ． 4 F r o mt h ep e r s p e c t i v eo fi n p u t o u t p u t ，t h er e l a t i v ee f f e c t i v e n e s s o fm i d d l e s m a l ls c a l ec o a lm i n e sp r o d u c t i o ns a f e t yl e v e lW a ss t u d i e d I I I 博士学位论文 A B S T R A C T b ya p p l y i n gt h ed a t ae n v e l o p m e n ta n a l y s i s D E A m o d e l ．B a s e do nt h e s a f e t yp r o d u c t i o ne v a l u a t i n gi n d e xs y s t e mo fm i d d l e s m a l ls c a l ec o a l s m i n eb u i l ti nc h a p t e r3 ，a ne m p i r i c a lr e s e a r c ho nt h ee f f e c t i v e n e s so f15 c o a lm i n e sw a sc o n d u c t e d b ya p p l y i n gC C R m o d e l ． 5 C o m m o np r o d u c t i o ns a f e t yi n p u td e c i s i o nm e t h o d so fm i n ec o a l s a r er e s e a r c h e d ，w h i c hm a i n l yi n c l u d eq u a l i t a t i v ed e c i s i o n s ，s u c ha s D e l p h im e t h o d ，b r a i n s t o r m i n gm e t h o d s ，e d u c a t i o na n dc o m m u n i c a t i o n m e t h o d ，a n dq u a n t i t a t i v em e t h o d s ，s u c ha s d e c i s i o nt r e e m e t h o d ， d i s c o u n t e dc a s hf l o wm e t h o da n dr e a l o p t i o nm e t h o d ．B e s i d e s ， a p p l i c a t i o no f t h e s em e t h o d si nc o a lm i n ep r o d u c t i o ns a f e t yi si n d i c a t e d ． F u r t h e r m o r e ，t h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft h e s em e t h o d sa r e a n a l y s e da n dc o m p a r e d ．I na d d i t i o n s ，t h ep a p e ra p p l i c a t i o ns t a t u so fa v a r i e t yo fa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c et e c h n o l o g yi n c o a lm i n ep r o d u c t i o n s a f e t yd e c i s i o ni sc l a r i f i e d ． 6 As a f e t yi n p u td e c i s i o n - m a k i n gm o d e lo fc o a lm i n ep r o d u c t i o ni s b u i l t ，w h i c h i sb a s e do nB Pn e u r a l n e t w o r k ．I n p u t d a t ao f d e c i s i o n - m a k i n gm o d e li n c l u d e3i n d e x e s ，n a m e l y , r e g i o n a ls a f e t yd e g r e e ， a c c i d e n ti n c i d e n c ea n dp r o p o r t i o no fa n n u a le c o n o m i cl o s s ．B e s i d e s ，t h e m o d e lu s e s s10i n d e x e sc o n c e r n i n ge a c hi n p u to fp r o d u c t i o ns a f e t ya s o u t p u ti n d e x e s ．B yu s i n gt h en e u r a ln e t w o r kt o o l b o xb a s e d o nM A T L A B ， t h em o d e la p p l i e st h e10d e c i s i o nm a k i n gu n i t st h a ta r ee f f e c t i v et oD E A t ot r a i nt h en e t w o r k ，a n dt h ei n p u ti np r o d u c t i o ns a f e t yo f5i n e f f e c t i v e c o a lm i n e si sm e a s u r e da n dc a l c u l a t e db ya p p l y i n gt h ew e l l - t r a i n e d n e u r a ln e t w o r k ．B yc o m p a r i n gt h eo r i g i n a ld a t aw i t hc a l c u l a t e dd a t a ，a f e wi n p u ti n d e x e sw h i c hs h o u l db ea d j u s t e da r ea sf o l l o w s f i r s t l y , r e d u c i n gt h er a t i o o f ‘‘3v i o l a t i o n ’’o fs t a f f sa n dm o b i l i t yo fm i n e r s ； s e c o n d l y , i m p r o v i n gt h eo r g a n i z a t i o no fp r o d u c t i o ns a f e t ya n di n c r e a s i n g s a f e t yp r o j e c t sa n dt e c h n o l o g yi n p u t ；t h i r d l y , e n h a n c i n gt h ep e r c e n t a g eo f l i c e n s e dm i n e r sa n ds a f e t ye d u c a t i o ni n p u ta n dS Oo n ． T h r o u g ht h ea b o v er e s e a r c h ，t h ee v a l u a t i n gi n d e x e ss y s t e mo fm i d d l e s m a l ls c a l ec o a lm i n ep r o d u c t i o ns a f e t yl e v e li sb u i l t ，a n ds a f e t yl e v e l i se v a l u a t e d ．B e s i d e s ．t h ei n p u tr e l a t i v ee f f i c i e n c yo fm i d d l e ＆s m a l l s c a l ec o a lm i n ep r o d u c t i o ns a f e t yi si n v e s t i g a t e db ya p p l y i n gD E Am o d e l ． M o r e v e r , a ne m p i r i c a la n a l y s i so nt h e i s s u eo fd e c i s i o n m a k i n go f I V 博士学位论文 A B S T R A C T p r o d u c t i o ns a f e t yi sc o n d u c t e d ．T h e r e f o r e ，as e to fc o h e r e n tp r o d u c t i o n s a f e t yl e v e le v a l u a t i n gr e s e a r c hs y s t e mo fm i d d l e s m a l ls c a l ec o a l m i n ei Sf o r m e d ． K e yw o r d s M i d d l e s m a l ls c a l ec o a lm i n e ，P r o d u c t i o ns a f e t ye v a l u a t i o n ， S a f e t yd e g r e e ，D a t ae n v e l o p ea n a l y s i sm o d e l ，A r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k m o d e l V 博士学位论文 目录 目录 第1 章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 研究背景和意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．1 ．1 煤矿安全生产状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 1 ．1 ．2 中小型煤矿安全生产现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．1 ．3 中小型煤矿生产安全评价重要性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 1 ．2 国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 1 ．2 ．1 国外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．2 ．2 国内研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 ．2 ．3 研究现状评述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 1 ．3 研究的理论基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 1 ．3 ．1 相关概念的界定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 2 1 ．3 ．2 煤矿生产安全系统分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 3 1 ．3 ．3 安全评价原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．15 1 ．3 ．4 安全评价理论和方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 6 1 1 4 论文的研究内容及技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 1 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 9 第2 章中小型煤矿生产区域安全度研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 2 ．1 中小型煤矿生产安全的危险因素分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 2 ．2 区域安全度和安全等级⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 2 ．3 安全度的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 2 ．3 ．1 单一区域的安全度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 4 2 ．3 ．2 组合区域 系统 的安全度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 2 ．4 应用举例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 2 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 第3 章中小型煤矿生产安全水平综合评价指标体系的构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 3 ．1 指标体系概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 3 ．2 中小型煤矿生产安全水平综合评价指标体系的构建理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 3 ．2 ．1 构建指标体系应遵循的原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 1 3 ．2 ．2 构建的系统框架⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 2 3 ．2 ．3 构建的过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 3 ．2 ．4 构建的方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 4 博士学位论文 目录 3 ．2 ．5 指标体系的测验与结构优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 5 3 ．3 中小型煤矿生产安全水平综合评价指标体系的构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 3 ．3 ．1 煤矿生产安全评价指标体系的研究现状及不足⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 3 ．3 ．2 中小型煤矿生产安全水平综合评价指标体系构建的结构模型⋯⋯⋯．．3 8 3 ．3 ．3 中小型煤矿生产安全综合评价指标体系优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 0 3 ．3 ．4 中小型煤矿生产安全水平各评价指标的含义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 5 3 ．4 中小型煤矿生产安全综合评价指标体系的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 3 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 第4 章中小型煤矿生产安全水平综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 4 ．1 评价指标的量化处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 4 ．1 ．1 定性指标的量化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 1 4 ．1 ．2 评价指标属性值的无量纲化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 4 ．1 ．3 中小型煤矿生产安全综合评价指标的量化处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 4 4 ．2 中小型煤矿生产安全水平综合评价指标权重的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 4 ．2 ．1 运用A H P 法确定各指标权重⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 4 ．2 ．2 运用熵权法确定各指标的权重⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 8 4 ．2 ．3 运用主客观赋权法确定权重⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 1 4 ．3 中小型煤矿生产安全水平的综合评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 4 ．3 ．1 灰色层次分析法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。6 2 4 ．3 ．2 模糊 F u z z y 综合评价法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 4 4 ．3 ．3 集对分析理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 5 4 ．3 ．4 应用实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 9 4 ．3 ．5 三种方法比较分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 3 4 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 3 第5 章基于D E A 的中小型煤矿生产安全投入水平评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 5 5 ．1D E A 模型概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 5 ．2 超效率S E ．C C R 模型的引入⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 8 5 ．3D E A 模型用于煤矿生产安全投入水平评价需注意的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 0 5 ．4 基于D E A 中小型煤矿生产安全投入水平评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一8 1 5 ．4 ．1 基于D E A 中小型煤矿生产安全投入水平评价指标体系的建立⋯⋯⋯8 1 5 ．4 ．2 基于D E A 中小型煤矿生产安全投入水平评价指标的数据来源⋯⋯⋯8 2 5 ．4 ．3 特殊指标数据处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 5 5 ．4 ．4 基于D E A 模型的中小型煤矿生产安全投入水平评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 5 5 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 0 博士学位论文 目录 第6 章煤矿生产安全投入决策方法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 6 ．1 生产安全投入决策程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 6 ．2 影响煤矿生产安全投入决策的因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 6 ．3 煤矿生产安全投入常用决策方法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 3 6 ．3 ．1 生产安全投入常用定性方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 3 6 ．3 ．2 生产安全投入常用定量方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。9 5 6 ．4 基于现代智能技术的决策方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 0 1 6 ．4 ．1 人工智能技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 2 6 ．4 ．2 人工智能在煤矿安全决策中的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 3 6 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 0 4 第7 章基于B P 神经网络的中小型煤矿生产安全投入决策⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 5 7 ．1 神经网络概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 0 5 7 ．1 ．1 神经网络的基本概念及优势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 0 5 7 ．1 ．2 人工神经元模型及分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10 5 7 ．1 ．3 神经网络的学习⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 0 6 7 ．2B P 网络模型的结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 7 7 ．3 基于B P 网络的中小型煤矿生产安全投入决策模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 7 ．3 ．1 输入与输出层的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 7 ．3 ．2 隐含层及其神经元的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 2 7 ．3 ．3 初始值的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 3 7 ．4 中小型煤矿安全生产投入决策模型的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 1 3 7 ．5 中小型煤矿生产安全水平投入决策分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 6 7 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 8 第8 章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 2 0 8 ．1 主要工作及研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 0 8 ．2 主要创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 2 1 8 ．3 展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 2 2 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 3 致 谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 3 7 攻读学位期间发表论文和科研情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 8 博士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 ．1 研究背景和意义 我国是一个具有“缺油、少气、富煤”的能源结构特性的国家，煤炭一直是 最重要的能源，在国内能源生产与消费中占绝对主导地位。二十世纪六十年代以 前，煤炭在中国能源生产与消费结构中的比例保持在9 0 ％以上；到七十年代末， 两个比例逐步下降到8 0 ％以下；直到八十年代末，这一比例基本保持在7 5 ％以 上【1 1 。虽然当前国家大力发展战略性新兴产业，加速对新能源研究和开发，但既 有的能源结构决定了在相当长的时期煤炭仍将作为主要能源资源。特别是随着经 济的快速增长，对煤炭需求量也在日益增加，煤炭在国家经济发展建设中仍具有 相当重要的作用。近几年出现的煤炭消费弹性系数偏高，即能源消费的增长速度 要快于经济增长速度，说明我国尚是一个能耗较高的煤炭消费模式的国家，尽管 这种情况在今后会有一定的改变，但目前煤炭仍是我国的重要基础产业这一点是 不会改变的。因此，针对煤炭产业发展过程中存在的许多实际问题应如何科学地 解决，保证煤炭产业的健康发展，已引起全社会的关注。 作为一个煤炭生产和消费大国，我国每年出现的令人触目惊心的煤矿安全事 故是煤炭产业发展过程中遇到的最首要和亟需解决的问题，因此，煤炭生产过程 中的安全问题历来倍受重视。政府制定了“安全第一，预防为主”的安全生产方 针，许多煤矿企业加强安全生产治理、重视安全生产教育、强化安全生产培训等， 在一定程度上促进了煤炭安全生产状况的好转，但由于煤矿生产安全受生产环 境、技术装备、人员素质、管理水平等诸多因素的影响，煤炭安全事故次数的仍 然居高，造成人员大量伤亡、财产的重大损失和带来极大的社会负面影响【2 1 。 1 ．1 ．1 煤矿安全生产状况 多年来，在我国工矿企业生产事故中是最为严重的就是煤矿事故，安全问题 一直是困扰煤炭产业发展，也引起政府的高度重视。相当长的一段时间，我国煤 矿安全生产状况表现出发生安全事故次数多，死亡人数大，百万吨死亡率高的特 征。“十五”和“十一五”期间的全国煤矿安全生产整体状况如下 “十五”期间平均每年发生煤矿事故起数在3 5 0 0 起左右，有近6 0 0 0 人左右 在事故中死亡，在形成重大的人员伤亡同时，也造成巨大的财产损失。在这些事 故