China Safety Science Journal ›› 2025, Vol. 35 ›› Issue (2): 127-136.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2025.02.0963
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LI Min1,2(), WANG Dan1, HE Shan1, SHI Shiliang1, WANG Deming2, LU Yi1
Received:
2024-09-20
Revised:
2024-11-24
Online:
2025-02-28
Published:
2025-08-28
CLC Number:
LI Min, WANG Dan, HE Shan, SHI Shiliang, WANG Deming, LU Yi. Research review and progress of coal mine gas explosion risk assessment[J]. China Safety Science Journal, 2025, 35(2): 127-136.
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URL: http://www.cssjj.com.cn/EN/10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2025.02.0963
Table 1
Summary of risk identification methods and their advantages and disadvantages
方法名称 | 方法内容 | 优点 | 缺点 |
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德尔菲 | 通过匿名的方式集合专家的智慧、经验与知识等对模糊不确定性的问题发表意见,并经过多次反馈、归纳、统计而解决问题 | 低成本集思广益 | 易忽视少数人的意见;存在组织者主观影响 |
频率统计 | 根据收集到的相关事故案例,按照出现频率来统计产生瓦斯爆炸的事故原因 | 使用简单 | 难以获取大量样本 |
文本挖掘 | 从大量文本事故案例中发现知识,抽取隐含的、未知的、潜在有用的模式的过程 | 有效挖掘文本信息 | 难以获取大量样本,样本预处理工作量大 |
“5W”分析法 | 从人员(Who)、地点(Where)、时间(When)、内容(What)和原因(Why)等5方面思考事故的传播过程 | 使用简单 | 时间耗费成本较大;资料繁琐 |
灾害系统理论和风险理论 | 建立瓦斯风险的3级评价指标体系,一级为瓦斯灾害风险目标层;二级指标包括孕险环境的稳定性、致险因子的危险性、承险体的脆弱性;三级指标选取能反应二级指标特征的具体的、有代表性的、能量化的指标 | 快速提取风险源 | 对研究者自身素质依赖过强 |
事故树 | 从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树 | 可简洁、形象地表示事故之间的逻辑关系 | 难以适用于复杂庞大的系统,对人员专业性要求较高 |
鱼刺图 | 又称“因果图”,利用“头脑风暴法”,找出各特性要因,按相互关联性整理而成的图形来表示 | 层次分明,易于理解,使用简单 | 难以适用于复杂庞大的系统,对人员专业性要求较高 |
Bow-tie | 主要包括事故(顶级事件)、事故原因(危险源)、事故后果,以及安全屏障,通过事故树分析探究事故原因,事件树分析研究事故后果,最后借鉴瑞士乳酪模型加入2道安全屏障 | 简单、易操作 | 难以适用于复杂庞大的系统,对人员专业性要求较高 |
24Model模型 | 将原因分为组织内部原因和外部原因,其内部原因分布在组织与个人2个层面上。组织层面上的原因分为安全文化、安全管理体系,个人层面上的原因分为习惯性行为和一次性行为与物态 | 层次分明,易于理解,使用简单 | 不考虑外部原因 |
HHM | 可以用来识别一个项目中多个方面、维度和层级之间的内在不同特性,找出其中的关联性并加以分析 | 识别出的项目风险更全面系统,且该模型具有延展性 | 工作量大,成本较高,技术团队要求高 |
Table 2
Summary of computer model methods
优化算法 | 方法模型 | 内容 | 特点 | 不足 |
---|---|---|---|---|
PSO-SVM[ | SVM | 有监督学习方法的二类分类器,通过找到最大边距超平面将样本分类 | 可引入核技巧处理非线性分类;可处理高维数据问题;所需样本量少,泛化能力强 | 对缺失数据很敏感;难以找到合适的核函数 |
FOA-SVM[ | ||||
信息增益(Information Gain,IG)-SVM[ | ||||
PSO-BP[ | BP神经 网络 | 由输入层、隐含层、输出层构成,包含信号的正向传播和误差的反向传播2个学习过程 | 具有可扩展性;预测精度较高;可处理非线性问题 | 易出现过拟合问题;训练时间较长 |
GA-BP[ | ||||
Adam-LSTM[ | LSTM神经 网络 | 由遗忘门、输入门、细胞状态、输出门构成,通过门结构的控制来判断信息是否有用 | 改善了RNN中存在的长期依赖问题以及可能出现的梯度消失问题 | 不能彻底解决RNN的梯度问题;计算量较大、费时 |
人工化学反应优化(Artificial Chemical Reaction Optimization,ACROA)-ELM[ | ELM | 其结构与传统的神经网络相似,不同在于可随机初始化隐含层的权重,然后利用最小二乘法一次性解析出输出层的权重值 | 训练速度快、泛化能力强、自动特征选择 | 结果不稳定;表现非线性能力较差 |
改进乌鸦算法(Improved Crow Search Algorithm,ICSA)-ELM[ |
Table 3
Summary of related empowerment methods and their advantages and disadvantages
赋权方 法分类 | 方法名称 | 方法内容 | 优点 | 缺点 |
---|---|---|---|---|
主观赋 权法 | 德尔菲法 | 由每位专家先独立地对考核指标设置权重,然后对每个考核指标的权重取平均值,作为最终权重 | 简单实用 | 主观性较强 |
AHP | 由专家根据1~9标度建立判断矩阵确定各指标权重 | 具有系统性、简洁实用的特点,所需定量数据较少 | 主观性较强;指标过多时,难以检验判断矩阵的一致性 | |
客观赋 权法 | 熵权法 | 根据各指标数据的分散程度,利用信息熵计算出各指标的熵权,从而反映出不同指标在综合评估中所起作用的大小 | 可信度高 | 对样本依赖度大 |
PCA | 将样本数据矩阵转置,依据客观数据之间的关系,用PCA的方法计算各项指标的得分,继而归一化处理,作为各项指标的权重系数[ | 降维效果显著;计算效率高 | 计算过程较复杂;受限于样本量与变量个数 | |
CRITIC法 | 用标准差表示评价指标的对比强度以及利用相关系数表示指标之间的冲突性来综合衡量指标的客观权重 | 客观性较强 | 处理较多影响因素时存在局限性 | |
组合赋 权法 | 博弈论偏序集 | 博弈优化得出最佳平衡权重,并由此确定指标权重排序转化为偏序关系 | 保证了权重排序的稳定性;降低了样本量的要求;赋权结果准确性较高 | 计算过程较复杂 |
G1-CRITIC-博弈论 | G1法确定主观常权,CRITIC法确定客观常权,最后利用博弈论确定最优综合常权 | 赋权结果准确性较高 | 计算过程较复杂 |
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
朱群力. 我国第一座煤尘瓦斯爆炸试验站建成[J]. 煤矿设计, 1983 (11):49.
|
[5] |
关志琦. 炮眼封泥长度与爆破火焰[J]. 煤矿安全, 1985, 16(2): 53,59.
|
[6] |
胡俊, 浦以康, 万士昕, 等. 柱形容器开口泄爆过程中压力发展特性的实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2001, 21(1): 47-52.
|
|
|
[7] |
裴蓓, 张子阳, 潘荣锟, 等. 不同强度冲击波诱导沉积煤尘爆炸火焰传播特性[J]. 煤炭学报, 2021, 46(2): 498-506.
|
|
|
[8] |
罗自力, 王鹏, 杨红伟. 事故树安全评价法在煤矿瓦斯爆炸预防中的应用研究[J]. 能源与环保, 2017, 39(2): 8-11,17.
|
|
|
[9] |
|
[10] |
李敏, 林志军, 鲁义, 等. 基于模糊贝叶斯网络的煤矿瓦斯爆炸风险评估[J]. 煤炭学报, 2023, 48(增2):626-637.
|
|
|
[11] |
吴莲花, 张义平, 刘开心. 基于博弈论-未确知测度理论的煤矿瓦斯爆炸风险评估[J]. 化工矿物与加工, 2023, 52(6): 13-19.
|
|
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
张津嘉, 许开立, 王延瞳, 等. 瓦斯爆炸事故风险耦合分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(3):414-447.
|
|
|
[17] |
王德明, 张伟, 王和堂, 等. 煤矿热动力重大灾害的不确定性风险特性研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2023, 40(4):826-837.
|
|
|
[18] |
王德明, 邵振鲁, 朱云飞. 煤矿热动力重大灾害中的几个科学问题[J]. 煤炭学报, 2021, 46(1):57-64.
|
|
|
[19] |
田水承, 李红霞, 王莉, 等. 从三类危险源理论看煤矿事故的频发[J]. 中国安全科学学报, 2007, 17(1):10-15.
|
|
|
[20] |
王莉, 田水承. 瓦斯爆炸3类危险源系统结构建模与分析[J]. 西安科技大学学报, 2010, 30(6):651-656.
|
|
|
[21] |
于观华, 田水承, 王莉, 等. 基于三类危险源的掘进工作面瓦斯爆炸模糊综合安全评价[J]. 矿业安全与环保, 2013, 40(1):111-114.
|
|
|
[22] |
王世鹏. 煤矿瓦斯爆炸事故鱼刺图分析[J]. 煤矿安全, 2011, 42(2):113-116.
|
|
|
[23] |
|
[24] |
成连华, 郭阿娟, 刘黎, 等. 基于拓扑网络算法的煤矿瓦斯爆炸风险度量[J]. 西安科技大学学报, 2022, 42(2):268-275.
|
|
|
[25] |
成连华, 郭阿娟, 郭慧敏, 等. 煤矿瓦斯爆炸风险耦合演化路径研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(4):59-64.
doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.04.009 |
doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.04.009 |
|
[26] |
张涛涛, 薛晔. 基于粗糙集属性约简方法的煤矿瓦斯爆炸灾害风险指标体系[J]. 煤矿安全, 2014, 45(1):136-139.
|
|
|
[27] |
|
[28] |
刘慧玲, 牛国庆, 李垣志. 基于AHP未确知测度模型的瓦斯爆炸风险评价[J]. 煤矿安全, 2016, 47(12):157-163.
|
|
|
[29] |
施式亮, 李润求. 煤矿瓦斯爆炸事故演化危险性评价的AHP-GT模型及应用[J]. 煤炭学报, 2010, 35(7):1137-1141.
|
|
|
[30] |
李润求, 施式亮, 念其锋, 等. 基于PSO-SVM的煤矿瓦斯爆炸灾害风险模式识别[J]. 中国安全科学学报, 2013, 23(5):38-43.
|
|
|
[31] |
谢国民, 单敏柱, 付华. 基于FOA-SVM的煤矿瓦斯爆炸风险模式识别[J]. 控制工程, 2018, 25(10):1859-1864.
|
|
|
[32] |
万宇, 齐金平, 张儒, 等. 基于信息增益优化支持向量机模型的煤矿瓦斯爆炸风险预测[J]. 科学技术与工程, 2021, 21(9):3544-3549.
|
|
|
[33] |
徐美玲, 薛晔, 李凡, 等. 基于PSO-BP-DEMETEL模型的煤矿瓦斯爆炸风险因素分析[J]. 煤矿安全, 2022, 53(5):164-170.
|
|
|
[34] |
温廷新, 孔祥博. 基于KPCA-GA-BP的煤矿瓦斯爆炸风险模式识别[J]. 安全与环境学报, 2021, 21(1):19-26.
|
|
|
[35] |
李红霞, 吴雪菲, 谢谦. 综采工作面瓦斯爆炸风险评估[J]. 西安科技大学学报, 2022, 42(2):245-250.
|
|
|
[36] |
犹梦洁. 基于文本挖掘的煤矿安全风险识别与评价研究[D]. 徐州: 中国矿业大学, 2022.
|
|
|
[37] |
兰亭洋. 基于改进乌鸦算法的极限学习机在瓦斯爆炸风险预测上的应用[D]. 阜新: 辽宁工程技术大学, 2019.
|
|
|
[38] |
成连华, 左敏昊. 基于扎根理论的瓦斯爆炸风险累积效应研究[J]. 中国安全生产科学技术, 2021, 17(10):53-59.
|
|
|
[39] |
董晓雷, 贾进章, 樊程程, 等. 粗糙集-改进神经网络落煤瓦斯涌出量预测[J]. 辽宁工程技术大学学报:自然科学版, 2014, 33(5):587-591.
|
|
|
[40] |
颜惠琴, 牛万红, 韩惠丽. 基于主成分分析构建指标权重的客观赋权法[J]. 济南大学学报:自然科学版, 2017, 31(6):519-523.
|
|
|
[41] |
|
[42] |
鲁锦涛, 任利成, 戎丹, 等. 基于灰色-物元模型的煤矿瓦斯爆炸风险评估[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(2):99-105.
doi: 10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.02.014 |
doi: 10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.02.014 |
|
[43] |
潘超, 左宇军. 基于FAHP-FCE模型的煤矿瓦斯爆炸危险性评价研究[J]. 工业安全与环保, 2015, 41(2):32-36.
|
|
|
[44] |
贾宝山, 皮子坤, 李锐, 等. 煤矿瓦斯爆炸灰色-IAHP危险性评价模型及应用[J]. 辽宁工程技术大学学报:自然科学版, 2017, 36(9):909-913.
|
|
|
[45] |
念其锋, 施式亮, 李润求. 煤矿瓦斯爆炸危险性的ANP-SPA评价模型及应用[J]. 科技导报, 2013, 31(23):40-44.
|
|
|
[46] |
林志军, 李敏, 贺珊, 等. 基于博弈论-贝叶斯网络的煤矿瓦斯爆炸风险评估[J]. 煤炭学报, 2024, 49(8):3484-3497.
|
|
[1] | SHI Tongyu, GAO Yi, WANG Yantao. Research on aircraft control system fault risk assessment based on hybrid probability models [J]. China Safety Science Journal, 2025, 35(2): 10-20. |
[2] | WANG Feiyin, YUAN Jintong, LIU Xiaochen, TAN Wei, WANG Lei. Pattern identification and risk assessment model of civil aircraft abnormal flight based on QAR [J]. China Safety Science Journal, 2025, 35(2): 160-167. |
[3] | SUN Bin, LI Hao, MAO Zhanli, BAI Zicong, LIU Yanqian. Fire risk assessment of large complex based on order relation analysis method [J]. China Safety Science Journal, 2025, 35(2): 81-88. |
[4] | LIU Qing, SHEN Tian. Risk assessment of biological sample transport by UAVs based on Bayesian networks [J]. China Safety Science Journal, 2025, 35(1): 16-24. |
[5] | LIU Zhen, LIU Tao, PENG Guowen. Research progress on emergency management of nuclear power plants: bibliometric analysis based on CiteSpace [J]. China Safety Science Journal, 2025, 35(1): 223-230. |
[6] | CHEN Cheng, WANG Hua, LI Qiang. Research on risk assessment and early warning of safety management in thermal power enterprises based on AHP [J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(S1): 8-13. |
[7] | YANG Zhen, LIANG Junming, GUO Li, DONG Xiaobin. Risk assessment of chemical industrial park storage tanks struck by lightning based on hybrid causal logic methodology [J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(9): 174-182. |
[8] | LIU Xin, WU Junnan, PAN Dianqi, ZHANG Yichen, ZHANG Jiquan, KE Kai. Equipment failure risk assessment model of wastewater treatment plant based on improved FMEA [J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(8): 101-107. |
[9] | XI Yongtao, LIU Pengjie, HU Shenping, HAN Bing. Real-time risk assessment for maritime autonomous surface ships based on STPA and FTPN [J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(8): 18-26. |
[10] | HAO Jingkai, LI Hongyan, ZHANG Feng, ZHANG Chong, MAO Libo, LIU Dawei. Risk assessment of urban waterlogging and site selection of storage tank based on MCDM-BPNN [J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(8): 214-221. |
[11] | GENG Zengxian, CHEN Junyu. Risk assessment of low-altitude unmanned aerial vehicle operation based on fuzzy Bayesian network [J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(8): 53-60. |
[12] | WANG Qifei, ZHAO Yihan, LIU Shuai, LIU Haolin, SUN Yingfeng, LI Chengwu. A review on risk management driven by big data in coal mine accidents [J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(7): 28-37. |
[13] | TONG Ruipeng, LIANG Fanjie, MENG Ziyao, WANG Yiyan. Risk zoo (VI): metaphorical traceability, evolution process and research outlook of black swans [J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(6): 10-19. |
[14] | CUI Pengcheng, XU Yu, CHEN Xin, ZHANG Tao, WANG Jin. Comprehensive safety evaluation method for multifunctional reserve general warehouse [J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(6): 188-196. |
[15] | QI Qingjie, LIU Yingjie, SUN Zuo, TONG Ruipeng. Types and evaluation methods of secondary disasters in coal mines induced by earthquake [J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(4): 167-174. |
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