摘要：通過(guò)大量的統(tǒng)計(jì)分析。得到影響煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的主要因素，確定了煤礦通風(fēng)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，引進(jìn)了灰色關(guān)聯(lián)度多層次分析法，構(gòu)建了煤礦通風(fēng)系統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)模型，最后給出模型予以驗(yàn)證。

　　關(guān)鍵詞：煤礦通風(fēng)系統(tǒng)；灰色關(guān)聯(lián)度；安全評(píng)價(jià)

　　礦井通風(fēng)系統(tǒng)是利用通風(fēng)動(dòng)力向井下備用風(fēng)地點(diǎn)提供優(yōu)量足夠的新鮮空氣，稀釋并排出有毒有害氣體，營(yíng)造一個(gè)安全舒適的作業(yè)環(huán)境，其優(yōu)劣與否直接影響工人的身體健康和生命安全。由于影響通風(fēng)系統(tǒng)的因素很多，衡量礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)劣的指標(biāo)也很多。因此，評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全與否是個(gè)重要而復(fù)雜的問(wèn)題，做好這項(xiàng)工作，對(duì)提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理具有重要意義。

　　本文選用了灰色關(guān)聯(lián)分析的通風(fēng)系統(tǒng)兩級(jí)評(píng)價(jià)方法，理由如下：

　　(1)灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)法簡(jiǎn)便可行，評(píng)價(jià)結(jié)果直觀、可靠，又彌補(bǔ)了模糊綜合評(píng)判法的不足。

　　(2)目前，礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)方法有多種，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但評(píng)價(jià)的精確性和礦井通風(fēng)系統(tǒng)的不完全可知性之間的矛盾都未能解決。近年來(lái)，模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法引起了人們的重視。然而礦井通風(fēng)系統(tǒng)除了模糊性之外，還有一種特性，即系統(tǒng)的灰色性——信息的不完全性和非確知性。系統(tǒng)的灰色性不但包含了隨機(jī)性和模糊性，還包括了這兩種不確定性以外的系統(tǒng)的更為廣泛的特性，因此，采用灰色系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)法對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，能有效地彌補(bǔ)模糊綜合評(píng)判法的不足，使評(píng)價(jià)結(jié)果更為客觀、合理。

　　(3)在以風(fēng)定產(chǎn)的煤礦企業(yè)，為了搞好煤礦的通風(fēng)工作，許多礦務(wù)局都開(kāi)展了相互學(xué)習(xí)、相互借鑒的活動(dòng)，為了使不同煤礦的優(yōu)劣勢(shì)能很好的反映出來(lái)，使活動(dòng)達(dá)到更好的效果，同時(shí)還可以對(duì)單個(gè)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，本文選用了灰色關(guān)聯(lián)分析的兩級(jí)評(píng)價(jià)。

　　1 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

　　建立合理科學(xué)的煤礦通風(fēng)改造評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是對(duì)礦井通風(fēng)狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。礦井通風(fēng)系統(tǒng)是一個(gè)多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多因素、多層次的空間分布極其復(fù)雜的系統(tǒng)，其中，人、機(jī)、環(huán)境等3方面影響因素共存，本著科學(xué)、可測(cè)、可比、簡(jiǎn)明和可操作的原則，從技術(shù)的可行性、經(jīng)濟(jì)合理性和安全可靠性3個(gè)方面，利用多目標(biāo)決策的原理和方法，并參照現(xiàn)有的礦井通風(fēng)系統(tǒng)指標(biāo)體系成果，提出了一套較為全面、科學(xué)、合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系，如圖1所示。

圖1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系

　　2 灰色關(guān)聯(lián)數(shù)學(xué)模型分析

　　灰色關(guān)聯(lián)度分析是系統(tǒng)態(tài)勢(shì)的量化比較分析，其實(shí)質(zhì)就是比較若干數(shù)列所構(gòu)成的曲線與理想(標(biāo)準(zhǔn))數(shù)列所構(gòu)成的曲線幾何形狀的接近程度，幾何形狀越接近，其關(guān)聯(lián)度越大，根據(jù)關(guān)聯(lián)度大小順序就可反映出評(píng)價(jià)對(duì)象的優(yōu)劣次序。本文采用灰色關(guān)聯(lián)度多層次分析法評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案的基本思路是：以被評(píng)價(jià)方案的各項(xiàng)指標(biāo)作為比較數(shù)列，以各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的最佳值作為參考數(shù)列，求關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度越大，說(shuō)明該方案越優(yōu)。因此，關(guān)聯(lián)度的大小順序，就是評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案優(yōu)劣的次序。

　　2.1 比較數(shù)列和參考數(shù)列的確定

　　設(shè)

　　為參考數(shù)列；

　　為比較數(shù)列。

　　確定參考序列時(shí)，要根據(jù)比較序列的指標(biāo)類(lèi)型來(lái)選取參考值，不同的指標(biāo)類(lèi)型，取值的方法不同。目前文獻(xiàn)中見(jiàn)到的指標(biāo)類(lèi)型有效益型、成本型、固定型、區(qū)間型、偏離型和偏離區(qū)間型6種。參考序列指標(biāo)值的選取原則是：對(duì)于效益型指標(biāo)值越大越好，對(duì)于成本型指標(biāo)值越小越好，對(duì)于固定型指標(biāo)值越接近某一值越好，區(qū)間型指標(biāo)值越接近某固定區(qū)間越好，偏離型指標(biāo)值越偏離某固定值越好，偏離區(qū)間型指標(biāo)值越偏離某區(qū)間越好。

　　2.2 原始數(shù)據(jù)變換的規(guī)范化處理

　　由于系統(tǒng)中各因素的物理意義不同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的量綱也不一定相同，這樣在比較數(shù)據(jù)時(shí)就難以得到正確的結(jié)果，為了便于分析，保證各因素具有等效性和同序性，因此需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使之無(wú)量綱化和歸一化，即數(shù)據(jù)變換的問(wèn)題。常用的數(shù)據(jù)變換方法有：初值化處理、均值化處理、區(qū)間值化處理和歸一化處理。本文采用區(qū)間值變化法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即

　　2.3 關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算

如果令經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)變換的參考數(shù)據(jù)序列為X0，比較序列為置，Xi=1，2，…，n，且

　　則稱：

　　為曲線X0與在第k點(diǎn)的相對(duì)關(guān)聯(lián)系數(shù)。其中，

　　稱為第k點(diǎn)X0與Xi的絕對(duì)差；

　　稱為兩極最小差，其中

　　為第一最小差，表示在曲線上

　　Xi各點(diǎn)與X0的最小差。

　　是第二最小差，表示在各曲線上找出的最小差基礎(chǔ)上，再按i=1，2，…，n，找所有曲線Xi中的最小差。

　　為兩極最大差，其意義與最小差相似。p為分辨系數(shù)，用來(lái)削弱△max數(shù)值過(guò)大而失真的影響，以提高關(guān)聯(lián)系數(shù)之間差異的顯著性。當(dāng)

　　時(shí)，其具有最大信息量和最大信息分辨率，一般取ρ=0.5為宜。

　　于是，據(jù)此可求出Xi(k)與對(duì)應(yīng)X0(k)的關(guān)聯(lián)系數(shù)：

　　2.4 關(guān)聯(lián)度的計(jì)算

　　關(guān)聯(lián)度分析，實(shí)質(zhì)上是將時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何關(guān)系的比較，如果兩比較序列在各時(shí)刻均重合在一起，即關(guān)聯(lián)系數(shù)處等于1，則關(guān)聯(lián)度也等于1。對(duì)于2個(gè)時(shí)間序列來(lái)說(shuō)，關(guān)聯(lián)系數(shù)均>0，故關(guān)聯(lián)度也>0。因此，兩比較序列的關(guān)聯(lián)度可以用2個(gè)序列各時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)的均值(考慮加權(quán)后，則求其加權(quán)平均值)來(lái)表示，其數(shù)學(xué)模型為：

　　式中：ωk為權(quán)重，ζi為比較序列與參考序列的關(guān)聯(lián)度，n為比較序列的長(zhǎng)度(即數(shù)據(jù)數(shù))。

　　2.5 排關(guān)聯(lián)序

　　由上述可知，在灰色關(guān)聯(lián)度分析中，關(guān)鍵是比較各比較序列對(duì)參考序列的關(guān)聯(lián)度的大小，所以，應(yīng)將幾個(gè)比較序列對(duì)同一參考序列的關(guān)聯(lián)度按大小順序排列，組成關(guān)聯(lián)序。這一關(guān)聯(lián)序直接反映了比較序列對(duì)參考序列的相關(guān)性強(qiáng)弱的順序，一般說(shuō)來(lái)，表征煤礦通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度越大，礦井的通風(fēng)系統(tǒng)就越好，這樣，我們就可以對(duì)通風(fēng)改造的幾個(gè)方案做出較為客觀的綜合評(píng)價(jià)，并以此作為安全管理工作的參考依據(jù)。

　　3 應(yīng)用

　　下面以徐州礦務(wù)集團(tuán)下屬3個(gè)煤礦為例，對(duì)建立的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行驗(yàn)證，如表1所示。為使改造后的通風(fēng)系統(tǒng)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全可靠等方面總體效果最佳，需要對(duì)擬定的通風(fēng)系統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)化評(píng)判。

　　表1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)價(jià)分級(jí)界定值

　　3.1 確定評(píng)價(jià)序列并構(gòu)造數(shù)據(jù)序列

　　根據(jù)評(píng)價(jià)序列的確定方法，得到評(píng)價(jià)序列：

　　利用表1中數(shù)據(jù)構(gòu)造數(shù)據(jù)矩陣

　　3.2 數(shù)據(jù)規(guī)范化處理

　　根據(jù)表1，將評(píng)價(jià)指標(biāo)分為6類(lèi)，按照本文2.5介紹的數(shù)據(jù)處理方法，對(duì)原始數(shù)據(jù)矩陣做區(qū)間化處理，得到6個(gè)分類(lèi)后的子集序列矩陣。

　　3.3 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

　　用關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式(2)，其中的分辨系數(shù)一般為0～1，此處取為ρ=0.5，由公式得各個(gè)子集的關(guān)聯(lián)系數(shù)，并建立下列關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣。

　　3.4 初級(jí)評(píng)價(jià)

　　由關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式(4)及表1和關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣中的數(shù)據(jù)，得到Ⅰ類(lèi)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度

　　其中

　　得

　　3個(gè)礦井關(guān)聯(lián)度排序?yàn)锽>A>C，在此類(lèi)指標(biāo)中B礦的通風(fēng)安全指標(biāo)最優(yōu)，A礦次之，C礦最差。同理可得到其他的指標(biāo)

　　由上述的關(guān)聯(lián)度可以對(duì)煤礦進(jìn)行初級(jí)評(píng)價(jià)。

　　3.5 二級(jí)通風(fēng)安全綜合評(píng)價(jià)

　　從初級(jí)評(píng)價(jià)中看到各煤礦都存在著自己的強(qiáng)弱勢(shì)，但是不能反映1個(gè)煤礦總體的通風(fēng)安全情況，為此根據(jù)全部指標(biāo)類(lèi)別，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行二級(jí)綜合評(píng)價(jià)，由公式(4)可得綜合關(guān)聯(lián)度

　　關(guān)聯(lián)度排序?yàn)镽A>RB>RC，所以A礦通風(fēng)系統(tǒng)安全狀況最好，B礦次之，C礦最差，與實(shí)際情況吻合。結(jié)果顯示C礦應(yīng)采取相應(yīng)的措施，彌補(bǔ)通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)有的種種不足與缺陷，在以風(fēng)定產(chǎn)的煤礦企業(yè)中取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　4 結(jié)論

　　(1)系統(tǒng)的灰色性不但包含了隨機(jī)性和模糊性，還包括了這2種不確定性以外的系統(tǒng)的更為廣泛的特性。對(duì)于解決情況復(fù)雜的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)法提供了新的途徑。

　　(2)灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)法簡(jiǎn)便可行，評(píng)價(jià)結(jié)果直觀、可靠，又彌補(bǔ)了模糊綜合評(píng)判法的不足。

　　(3)初級(jí)評(píng)價(jià)很好的顯示了各煤礦的優(yōu)缺點(diǎn)。二級(jí)評(píng)價(jià)反應(yīng)了礦井的通風(fēng)系統(tǒng)總體情況，便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，達(dá)到通風(fēng)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)工作。