矿井风险评价基础模型的研究与探讨

　　前  言

　　随着社会对生活和工作的安全条件的日益重视，人们对于风险评价的研究也逐步深入，出现了一些较成熟的风险评价方法，并创造了良好的社会经济效益。但是，目前的一些风险评价方法由于没有认真区别对待事故风险所包含的事故发生可能性、后果严重度实际值和理论值的不同以及两者之间存在的关系，使得一些风险评价方法在基本的评价原理或评价模型上存在不合理或不完善的地方。本文提出事故风险的绝对值和相对值的概念，研究分析了风险评价的基础模型和一些评价的基本原则和方法。

　　2.风险的绝对值和相对值

　　风险有两个方面的含义：一方面是指一定时期内各类可能发生的事故发生的概率，或各类事故发生的可能性的大小；另一方面是指该时期内一旦这些事故发生，其造成损失的大小，或事故后果的严重程度。

　　也可以说，风险就是事故发生概率和事故损失或者是事故发生可能性和后果严重程度的综合反映。需要注意的是，事故发生可能性和后果严重程度可以反映事故概率和事故损失的大小，但不能把它们等同看待，在进行风险评价方法研究时，必须看到它们概念的不同给风险评价研究带来的影响。这就是需要区分风险的绝对值和相对值的原因所在。

　　2.1风险的绝对值

　　通过精确地、科学地分析和计算，得出某一时间段内事故发生的概率值和损失值，这个概率值和损失值或者两者的乘积就是风险的绝对值。

　　我们进行风险评价时，都希望能得到事故风险的绝对值，因为这个值可以直接地、直观地、准确地反映出评价对象发生事故的危险程度。然而这往往只是一种理想，实际上经常是很难得出这个绝对值，特别是事故发生的概率值。比如，对于生产工艺复杂、生产环境多变，事故地点不确定，事故致因多重性的煤矿企业，在保证起码的精确度的条件下，直接计算出井下某一地区发生瓦斯爆炸事故的概率值及其损失大小，是不太可能的。

　　2.2风险的相对值

　　虽然风险的绝对值很难得出，但我们仍然可以通过一些间接的方法对事故的危险程度进行评价。通过对影响事故发生可能性和后果严重程度的各种内因和外因的分析与综合，我们可以得到这样的指标，虽然它不是概率值或损失值，且一般不能转化成概率值或损失值，但它与事故发生可能性或后果严重程度有着密切的关系，能反映事故风险的大小。只不过它不是反映风险的绝对大小，而是反映风险的相对大小。我们把这个指标称为风险的相对值，包括事故发生概率的相对值和事故后果严重程度的相对值。例如对若干个矿井进行风险评价，我们如果得出了它们的风险相对值，那么，我们根据这个相对值，至少可以作出像“甲矿比乙矿风险大”、“丙矿比甲矿的风险大得多”、“丁矿风险最大”等这样的判断；或者根据大量的评价结果，划分若干个风险等级，把甲列为三级危险，乙列为四级危险等等。目前一般的风险评价结果，都是相对风险，而非绝对风险。

　　2.3风险的绝对值与相对值之间的关系风险的相对值与绝对值之间存在着下面的关系：

　　风险的绝对值＝？（风险的相对值）十误差

　　式中？（х）是未知函数，对于不同的评价对象或使用不同的评价方法，？（x）是不相同的，他们可能只是近似而非精确地拟合函数，而且由于缺少大量评价结果（风险的相对值）与实际风险的绝对值的对比，其具体形式是难以得到的。

　　式中的误差包括三方面的误差：

　　①由于评价方法不完善产生的误差；

　　②由于函数？（х）不精确而导致的误差；

　　③由于评价使用的数据与评价对象的实际情况之间的不完全符合而导致的误差。

　　3.风险的表示方法

　　3.1绝对风险的表示方法

　　（1）用事故发生概率和事故损失这两个指标来表示绝对风险。这种表示方法可以给人直观的、深刻的印象。

　　（2）用事故发生概率和事故损失的乘积这个指标来表示绝对风险。目的是表达和对比的方便。

　　3.2相对风险的表示方法

　　（1）用事故发生可能性的评价结果和事故后果严重程度的评价结果作为表示相对风险的两个指标。

　　（2）把事故发生可能性和事故后果严重程度的评价结果合成一个指标来表示相对风险。目的是为了表达、对比和危险等级划分的方便。

　　我们通过对事故发生概率和损失的评价得出风险的相对值；事故发生可能性和事故后果严重程度。由于评价结果只是与实际的事故发生概率和损失大小之间存在着密切关系而这种关系的具体形式一般是不可知的，那么当我们把事故发生可能性和后果严重程度的评价结果合成一个指标时，就面临一个如何合成的问题，是把事故发生可能性和后果严重程度的评价结果相乘，还是相加，或者采用其他方法。下面讨论这个问题。

　　4.事故发生可能性和后果严重程度的合成

　　事故发生可能性和后果严重程度的合成结果是风险的相对值，指的是发生事故的相对危险性的大小，而不是绝对危险性的大小。

　　4.1合成原则

　　（1）合成结果不一定是越接近绝对值越好，而是其变化越能反映绝对值的变化越好，即绝对值和相对值的相关性越强越好。

　　（2）因为风险评价的结果与客观实际情况之间往往存在着较大的误差，所以合成受误差（评价方法误差、数据误差）的影响越小越好。

　　（3）为了有利于评价结果的处理和风险等级的划分，合成结果越平稳越好，不要出现异常的大或异常的小。

　　（4）由于合成时存在事故发生可能性与后果严重程度的权值分配问题，所以要求权值分配越容易掌握越好。

　　4.2乘法合成由于下式成立：

　　绝对风险＝事故发生机率×事故损失

　　该乘积可以解释是评价对象在一段时期内最可能的因发生事故而造成的损失的大小。所以我们首先想到的合成方法就是乘法合成，即：

　　相对风险＝事故发生可能性的评价结果×事故后果严重程度的评价结果  然而在这里，乘法合成却不是一个好的合成方法，原因如下：

　　首先，由于事故发生可能性的相对值并不是一个概率值，事故后果严重程度的相对值也不一定是事故损失的大小，只能说它们分别从两个方面反映风险的大小，这时仍然把他们相乘起来，显然失去了原来的意义，也失去了理论上的依据。另外，根据合成原则进行分析，乘法合成有以下缺点：

　　（1）乘法合成受误差的影响较大。如下式所示：

　　相对风险＝（事故发生可能性十误差1）×（事故后果严重程度十误差2）

　　＝事故发生可能性×事故后果严重程度十事故发生可能性×误差2十事故后果严重程度×误差1十误差1×误差2

　　因为合成时出现误差与事故发生可能性和事故后果严重程度的乘积项、误差与误差的乘积项，当误差1和误差2较大时，合成结果就会存在更大的误差。

　　（2）乘法合成时，乘积变化范围大，波动性大，不利于分级评价。

　　（3）乘法合成时，事故发生可能性和事故后果严重程度的权重不易分配，甚至无法控制。因为相乘的两个因子的权重分配与相加的两个因子的权重分配方法有着本质的不同，不能认为因子取值大的权重就大，因子取值小的权重就小。对于相乘的两个因子，哪个因子对乘积的贡献更大，是表现在哪个因子的变化范围大，这里变化范围指的是：

　　因子甲在［1，100］之间变化，且取整数，最小变化为1，即变化范围是[1，2，3，…，100]；

　　因子乙在［0.1，10］之间变化，且最小变化为0.l，即变化范围是[0.1，0.2，0.3，…，10］；

　　这时，甲和乙相乘时，我们可以认为甲和乙的权重是一样的。

　　而如果因子甲在［10，100］之间变化，且最小变化为10，即变化范围是［10，20，30，…，100］，则当甲和乙相乘时，我们可以认为甲的权重小，乙的权重大。

　　由以上分析可以看出，乘法合成存在着难以解决的权重分配的问题。

　　4.3加法合成加法

　　合成也是一种容易想到的方法，如下式所示（事故发生可能性和后果严重程度的评价结果已经进行了权值分配处理）：

　　相对风险＝事故发生可能性评价结果十事故后果严重程度评价结果

　　加法合成的相对风险与绝对风险明显地也存在着很强的相关性，加法合成和乘法合成相比有以下的优点：

　　①加法合成受误差的影响要比乘法合成小得多；

　　②加法合成的结果平稳的多，一般不会出现大小异常的现象；

　　③加法合成可以方便地给不同的因子赋予不同的权重。

　　4.4合成方法的选择

　　根据以上的分析，可以认为，把事故发生可能性的评价结果和后果严重程度的评价结果合成为一个综合的反映事故危险性的相对风险指标，采用相加的方法比相乘的方法好，即相对风险等于事故发生可能性的评价结果与事故后果严重程度的评价结果的加权之和。

　　5.风险等级的确定

　　5.1 确定风险等级的必要性

　　我们通过风险评价，得到能够反映评价对象发生事故危险性大小的相对风险值，为了明确地表征这种风险程度，需要确定一个风险程度分级方法和分级标准，把评价所得的风险的相对值与风险等级对应起来，这样我们才能明确区分评价结果多大时是相对安全的，多大时是比较危险的。分级方法和标准一般结合评价方法和分级管理的实际需要确定，要尽量贴近地反映评价对象实际的安全状况或危险程度。

　　5.2如何确定有多个评价单元的评价对象的风险等级

　　一个评价对象可能划分若干个评价单元，例如，评价某一矿井发生瓦斯爆炸事故的危险性，以采煤工作面和掘进工作面划分评价单元，假设该矿有甲、乙两个采煤工作面，划分为甲、乙两个评价单元，对甲的评价结果为A甲，对乙的评价结果为A乙，那么，如何根据A甲和A乙确定整个矿井的风险等级呢？一般有以下两种基本方法：

　　一种是用A甲和A乙相加的和确定整个矿井发生瓦斯爆炸事故的风险等级。这种方法有其合理性，也有其局限性。

　　（1）合理性。在相同的条件下，一个矿井采掘工作面越多，发生事故的可能性越大，后果也越严重。如果用单元评价结果相加的和确定整个矿井的风险等级，则评价单元越多，相加的和越大，从而风险等级也越高。这是其合理性。

　　（2）局限性。这种方法的局限性在于，对于评价单元少的矿井，即使其危险性很大，用这种方法确定的风险等级都可能会较小。例如，对于只有一个评价单元的矿井，无论这个单元发生事故的危险性有多大，使用这种方法所确定的矿井危险等级都有可能低于有三个评价单元、而每个单元发生事故的危险性都很小的矿井。这就是这种方法存在的局限性，它可能疏漏一些有重大事故隐患的矿井，影响了评价的完整性和有效性。

　　还有一种方法是，对评价对象的各评价单元分别进行风险等级划分，先得出各评价单元的风险等级，然后用其中等级最高的一个作为整个评价对象的风险等级。这种方法反映不出单元越多、风险相应增大的情况，但它没有第一种方法在评价单元多少上存在的局限性，所以这种方法可以作为第一种方法的补充。

　　根据以上分析，我们如果把这两种方法结合起来，以第一种方法为主，以第二种方法为辅，将可以解决根据多个评价单元的评价结果确定评价对象的风险等级的问题。方法如下：

　　（1）把所有评价单元的风险评价值相加，得出整个评价对象的相对风险评价值，用第一种方法，依照相应的风险等级划分标准，得出评价对象的第一个风险等级；

　　（2）对各评价单元，分别用第二种方法，依照相应的风险等级划分标准，得出各自的风险等级，然后取其中等级最高的，作为评价对象的第二个风险等级；

　　（3）比较以上两种方法得出的评价对象的两个风险等级，取其中等级较高一个的作为评价对象的最终的风险等级。

　　6. 结束语

　　本文对风险评价模型及存在的一些疑议进行了研究与探讨，提出了一些风险评价的基本原则，探讨了风险评价的指标合成和风险等级划分等重要问题，为风险评价方法的研究提供了重要的技术支持。

　　参考文献

　　[1]张秉义，刘素兰。煤矿安全系统工程。北京：煤炭工业出版社，1991

　　[2]陈宝智。危险源辨识控制及评价。成都：四川科学技术出版社，1996