４０・ ・工业安全与环保 Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ２０１０年第３６卷第６期 Ｊｕｎｅ ２０１０ 矿业系统安全事故周期分析及预测研究 李莹莹 叶义成 吕垒 黄军 （武汉科技大学资源与环境工程学院，冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室武汉４３００８１） 摘要利用季节指数预测理论，建立矿业系统安全事故预测模型，预测事故死亡人数，并对预测结果的拟合度和趋势 变化做出相应的解析。研究结果表明，季节指数周期预测模型，既能解决事故指标序列不规则性周期波动，又能很好地预测 其发展趋势，对矿业安全管理决策和事故预防具有重大意义。 关键词安全事故矿业系统季节指数预测周期性 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｅｒｉｏｄｉｃｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｅｓ ａｎｄ Ｆｏｒｅｃａｓｔ ｏｆＭｉｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓａｆｅｔｙ Ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ＬＩ Ｙｉｎｇｙｉｎｇ ＹＥ Ｙｉｃｈｅｎｇ ＬＵ Ｌｅｉ ＨＵＡＮＧ Ｊｕｎ （ＣＯ／￣ｅ ｏｆＲｅｓｏｔａｖｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖ￣＇ｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅⅢ Ｔｅｄｍｏｌｏｇｙ Ｗｕｈａｎ ４３００８１） Ａｂｓ仃ａｃｔ Ｔｈｅ ｓｅａｓｏｎａｌ ｉｎｄｅｘｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｏｒｙｉｓ ａｐｐｌｉｅｄｔｏ ｓｅｔ ｕｐａｃｃｉｄｅｎｔｆｏｒｅｃａｓｔｍｏｄｅｌ ｏｆｍｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｄｅａｔｈｔｏｌｌ ａｎｄ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆｆｉｔｔｉｎｇ ａｎｄｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆ ｃｈａｎｇｅｓ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ８ｒｌａｌｙｚｅ（１．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅ ｓｅａｓｏｎａｌｉｎｄｅｘ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗｈｉｃｈ ｃ８ｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ａｂｏｕｔｔｈｅｉｒｒｅｇｕｌａｒｌｅｎｇｔｈ ｏｆｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄｉｎｔｈｅ ｓｅｒｉｓ ｏｆｉｅｎｃｉｄｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｏｒ，ｂｕｔ ａｌｓｏｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｔｒｅｎｄｗｅｌ１．Ｉｔｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅｔｏｍａｋｅ ａ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔ ８日ｌｆｌｙ ａｃｃｉｄｅｎｔｓｉｎｔｈｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆｍｉｎｉｎｇ． ＫｅｙＷｏｒｄｓ ｓａｆｅｔｙ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｍｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓｅａｓｏｎａｌ ｉｎｄｅｘｆｏｒｅｃａｓｔ ｐｅｒｉｏｄｉｃｉｙ ｔ矿业安全系统虽然是一复杂大系统，事故规律的变化和 发展表面上具有随机性和偶然性，但在随机波动的背后往往 隐藏着规律性，其本质上具有因果性和必然性。事故指标在 一性和关联性，预测技术还不尽成熟。甚至由于数据运算的误 差或模型适用性等原因，出现预测精度较低甚至偏离其原有 的发展方向。导致这一现象的根本原因在于矿业系统不是 定程度上反映了系统安全现状，是衡量系统安全的重要参 存在的［２ｌ，其安全事故指标预测的成败，取决于对系统 结构特征的分析和采用自身相适应的预测模型。 １．２矿业安全事故数据统计分析 数，本文选取矿业安全事故死亡人数作为预测系统安全的主 要指标。死亡人数是绝对事故指标，直接反映安全生产过程 中事故伤害情况的一个重要特征值，它能正确反映和测度事 根据相应系统的管理水平和自身特征，安全事故死亡人 故严重程度。正确分析矿业系统安全事故死亡人数数据序 列的变动趋势和特点，有利于选择合适的系统预测模型，从 而对事故发展趋势和可能的结果作出科学的推断和预测。 加强矿业系统安全事故预测，通过分析矿业系统现在或 数序列呈现出上升或者下降的整体趋势变化。但是，时间间 隔较短的时候，安全事故往往表现出一定的周期波动性，这 种现象主要是现行的矿业管理方式所造成的。矿业安全事 故较多的时候，必然会引起各级领导和工作人员的重视，从 而加强日常管理和安全教育，会使事故得到控制，逐渐减少。 但随着事故的减少，管理不免有所松懈，安全教育的作用也 会随时问逐渐减弱，事故又会有所上升趋势，从而形成了一 定的周期波动性口Ｊ。同时，由于其受多种因素的影响，如自 然、人为等可知的、未知的因素，数据序列也呈现出一种周期 长度不明显或存在多周期长度波动。 根据《安全与环境学报》２ｏＱ５年第５卷第２期至２００８年 过去的危险信息，统计分析具有代表性的事故指标，发现其 内在规律，选用合适的安全预测理论模型，从而做出准确的 预测判断，为矿业安全管理和事故控制提供重要的科学依 据，对矿业安全管理决策也具有重要的指导意义【Ｉｌ。 １矿业系统安全事故预测 １．１矿业系统安全事故预测现状 目前，预测方法大多针对各自行业部门，矿业系统安全 事故预测处于初步发展阶段，应用比较多的有数理统计分 析、回归分析预测、灰色预测等，但由于安全事故系统的复杂 第８卷第１期所载《国内安全事故统计分析》数据资料统计， ２００５—２００７年全国矿业安全事故死亡人数序列如表１。 表１全国矿业安全事故死亡人数数据统计 分析可知，具有以下几个特征： （１）周期性。由于受到系统对象内部一些因素和外界环境 推移，而是呈现出各种不同周期长度的周期性波动。 （２）趋势性。系统中某些因素的主要影响作用使得时间 因素的影响，时间序列不是以某一固定的周期长度值规律性地 序列数据表现出持续上升或者下降的总变化趋势。利用最 ・４ｌ ・ 小二乘法估计参数，可以求出趋势线。 （３）计算季节指数序列｛ ｝的各阶自相关系数，用方差 （３）不规则性。由于随机和不确定性因素的干扰，时间 分析法判断时间序列存在长度为厶的季节变动的可能性。 序列存在着不规则的波动。这种不规则变化就是预测的干 （４）以 为周期长度，对同季节的季节指数 求平均 扰项，使得预测难度加大，拟合效果不够好，精度不够高。 值并加以调整得出季节指数Ｓ 的最终估计值Ｓｌ （ｉ＝１，２， ２矿业系统安全事故预测 …，Ｌ１）。 矿业安全事故死亡人数序列Ｙ呈现不定周期长度的规 （５）重复（３）、（４）、（５）步骤，直至季节指数 的各阶自 律性波动，可以利用季节指数周期预测，寻找安全事故死亡 相关系数，用方差分析法无法判断存在季节周期性。 人数数据的周期长度，从而进行预测。 （６）建立预测模型。根据各趋势值 乘以其相应季节 ２．１季节指数周期预测模型 指数，即得出季节指数变动的矿业系统安全事故死亡人数预 季节指数周期预测通过最小二乘法－４Ｊ求得趋势方程、线 测值Ｙ 。 性化波动数据，同时又保留数据的趋势发展，利用方差分析 ２．２矿业安全事故死亡人数预测 法寻找周期长度值，再进行数据的预测Ｌ５Ｊ。此方法既能很好 利用季节指数周期预测模型，矿业系统安全事故死亡人 处理数据非线性问题，又能剔除随机波动的影响。 数的预测过程如表２，预测值为表２中Ｙ 。 （１）利用矿业系统安全事故死亡人数序列Ｙ的趋势方 程，可得各死亡人数观测数据ｙｌ的趋势值。 表２中，多ｌ９＝９３、多２０＝１２４、 ２ｌ＝７６即为后３期的矿业系 统安全事故死亡人数的预测值。 （２）剔除趋势，可得季节指数Ｓ ：ｙ，／Ｔ，（ｔ＝１，２，…，ｎ）。 表２季节指数周期预测法结果 ３季节指数周期预测结果分析 预测值Ｙ 与原始值Ｙｔ的比较中，可以看出部分数值出现偏 从表２中全国矿业系统安全事故死亡人数的季节指数 差，导致预测精度降低，分析有以下几个原因： 周期模型预测值 １９＝９３、多２０＝１２４、 ２ｌ＝７６看出，第２０期出 （１）由于受到不确定因素的干扰，导致出现异常数据值。 现波峰值，比较全国矿业死亡人数原始值序列Ｙｔ和季节指 例如，自然灾害、人为因素等造成的安全事故死亡人数上升。 数周期模型预测值序列多 ，如图１。 这正是说明系统与外在环境之间的联系性，需要在预测过程 ≤８００ 中充分考虑外界环境对系统的影响，并作出相应的数据处理。 ６ｏｏ （２）周期长度的选择难度大。选择周期长度，除了有方 Ｕ ４００ 差分析法的理论支持，在周期长度不明显的情况下，会出现 辎２００ 偏差位置的原始值可能并不处于所选取的周期长度处。这 壁０ 样就需要大量的数据值，进行多方面的分析比较，确定合理 ２ ４ ６ ８ １０ １２ ｌ４ １６ １８ ｔ 的周期长度。样本容量越小，随机波动越强烈，为避免这种 图１矿业安全事故死亡人数原始值与预测值比较 因素影响预测精度，在预测的过程中，应延长观测期间、扩大 从图１中可以得出，死亡人数序列周期指数预测值多 不 统计范围，尽量设法增加样本容量。 仅能反映出总体的变化趋势，还能解决周期波动。但是，在 （下转第４３页） ・４３・ （５）健全煤气设施工艺的安全操作和管理制度，建立相 互联系和相互协作的工作制度，提高企业的安全管理水平。 ４结语 通过对此次管式炉爆炸事故的分析和采取的防控对策， 使我们清楚地认识到，安全工作还是要做到防患于未然，无 论是设备工艺的不安全状态还是管理上的缺陷，都是事故隐 患，都有可能引发各种事故，只有通过对设备工艺的隐患排 查，对照标准和规程消除设备及生产过程中的各种不安全因 素。而当事故发生后，必须对造成事故原因进行细致地分 析，查找出事故的根源，从实现本质安全的目的出发，制定有 旁通阀 效的控制措施。同时在安全管理中，加强人员操作素质和应 图１改造后的管式加热炉 急处理的培训，提高职工的安全操作技能；制定完善的规章 （４）随着生产工艺的自控程度进一步的提高，对岗位操 制度，规范操作人员的各种行为，也会消除事故或降低事故 作人员的文化知识要求也越来越高，岗位人员不仅要熟知本 造成的危害。安全责任重于泰山，只要以高度的责任心，以 岗位的设备工艺，还要熟悉相关岗位的工艺和设备情况。要 负责认真的态度去对待每一次事故，避免发生同类事故，才 通过加大对岗位人员的培训力度，保证提高其对自控仪表的 认知水平，使自控操检合一工作得到进一步推进，使岗位操 会真正实现安全生产的目的。 （收稿日期：２００９—１０—０９） 作的安全性、稳定性得到进一步提高。 （上接第４ｌ页） （３）波动性数据的预测，需要综合考虑多方面的因素， 矿业系统安全事故受多种因素影响，以及矿业系统的复 所纳入的关联值不够全面，遗漏的某种因素仍然影响着矿业 杂性，系统分析、预测难度较大。本文通过统计分析，确定矿 安全事故死亡人数的发展趋势。 业安全事故死亡人数具有不规则的周期长度波动性，并利用 （４）安全事故的发生具有突变性。系统由安全状态转化 季节指数预测理论，建立了矿业系统安全事故死亡人数季节 为事故状态是一种突变现象，在事故发生之前存在着一个量 指数周期预测模型。该模型既能很好处理数据非线性问题。 变过程。例如，矿业安全系统在某个长时间之内没有发生事 又能剔除随机波动的影响，较好地模拟出数据波动趋势，拟 故，但可能存在事故隐患，这种不稳定的安全系统往往会被 合度较高。本文通过分析预测模型特点和矿业安全事故的 人们所忽视，一旦隐患被触发，将可能带来巨大灾害，也是矿 特性，判断预测中异常值出现的原因，并作出相应的建议。 业安全事故死亡人数出现异常点的一个重要原因。这一因 季节指数周期预测模型能够应用于矿业安全事故的预测，为 素的出现，使得矿业安全事故系统难以准确预测。在安全管 矿业系统安全事故控制提供有效的分析和决策基础。 理中一般以制定事故预案、加强应急救援措施、提高作业人 参考文献 员的应急能力、以减少人员伤亡和财产损失为主要目标。 ［１］姚有利，秦跃平．基于ＧＭ（１，１）灰色系统理论模型的工伤事故预 矿业系统安全事故不仅造成经济财产损失，而且伴有人 测分析［Ａ］．陈宝智，李剐，２００６（沈阳）国际安全科学与技术学术 员伤亡，也给社会安定带来了不良影响。根据矿业系统的特 研讨会论文集［Ｃ］．沈阳：辽宁科学技术出版社，２００６．４１９ 征，安全事故的发生有其规律性。因此，可以通过矿业系统 ［２］ｈｉ’义成，柯丽华，黄德育．系统综合评价技术及其应用［Ｍ］．北京： 安全事故的调查，探寻一些事故指标的规律和事故发生的原 冶金工业出版社。２００６． 因，正确、准确地预测矿业系统事故的发生趋势，采取有效预 ［３］李江，林柏泉．改进的灰色预测模型在煤矿安全管理中的应用 防措施，以降低事故发生的概率，保障矿业系统安全，为宏观 ［Ｊ］．能源技术与管理，２００８（２）：５２—５５． ［４］刘峰，ｇ－ｒ义成，黄勇．安全系统稳健回归方法及预测置信区问探讨 矿业安全管理决策提供依据。 ［Ｊ］．安全，２００７（１）：ｌ５一ｌ７． ４结论 ［５］张桂喜，马立平．预测与决策概论［Ｍ］．北京：首都经济贸易大学 目前，我国的经济正处于快速发展时期，由于矿业安全 出版社。２００６． 生产投入严重不足，矿山人员安全培训力度不够且不全面， 作者简介李莹莹，女，１９８５年生，湖北钟祥人．硕士研究生。主要从 加之安全生产监督管理不及时或不到位，事故隐患大量存 事安全系统工程研究。 在。准确的矿业安全事故预测，可以为矿业安全系统的管理 和控制提供更重要的科学依据。 （收稿Ｅｔ期：２Ｏ０９—０８—３１）
