灰色關聯分析在非煤礦山安全隱患治理上的應用

鄧 暉

（福建裕泰安全科技有限公司，福建 福州 350000）

非煤礦山生產過程中空間狹小，作業點多、面廣，受設備設施及環境因素的影響，加上從業人員安全意識薄弱，致使在生產過程中安全隱患比一般行業更多，危害性更大，導致人員受傷或死亡、設備損壞或報廢、環境污染甚至不可恢復等事故。

因此，加強非煤安全管理，剖析安全事故隱患，提出防控對策及措施，對國家、社會乃至個人都具有重大而又長遠的意義。

由安全科學領域知名學者鄧聚龍教授開創的灰色系統理論，將隱患用信息來衡量，各種信息代表著不同的隱患，其中有的信息是明確的，有的信息是不明確的，有的信息是隱蔽的，有的又是非隱蔽的，通過對信息進行追蹤判斷，用以預測、排查和消除隱患，達到預防事故的目的[1]。

1 灰色關聯分析基本數學原理

灰色關聯分析是通過定量地比較系統中各個因素之間在系統運行中隨時間的變化規律，即利用所得的時間序列曲線的形態，將變化的大小、方向與速度的接近程度，進而來判斷它們之間的關聯性大小。

若兩個比較序列的變化形態相似或基本一致，說明其同步變化程度高，則兩者關聯度大；反之，兩者關聯程度小[2]。

關聯度分析本質上是對序列曲線間形狀的比較，如果其形狀越接近，則關聯度大，發展變化態勢越接近（見圖1）。

圖1 數據序列

其中參考序列為0，其余三個比較序列分別為1、2、3，根據灰色關聯分析的思想，序列曲線幾何形狀越接近，關聯度就越大，則曲線1和0最接近，可以認為r1數值較大，同理r2次之，r3與參考序列的幾何圖形最不相似，則r3的數值最小。于是將關聯度排序：

r1＞r2＞r3

由此可知，通過計算關聯度r1、r2、r3的大小，便可以得出曲線之間的相似程度，從而推斷比較序列和參考序列之間的相似程度，為關聯決策提供依據。

2 非煤礦山隱患灰色關聯模型建立

結合LEC評價法和MLS評價法，將隱患后果、發生概率、暴露頻率以及控制措施作為指標進行灰色關聯分析，與傳統的灰色關聯分析不同，本文根據各個指標的分數來獲取最優值，將各個隱患點的計算數值與最優值進行比較，從而得出隱患的危險等級。

進行隱患灰色關聯分析的最終目的是將隱患爆發為事故的概率降到最低，因此將L、E、C、M各個評價指標的最優值組成考慮序列X'0，即X'0=min{L,E,C,M}={0.1,0.5,1,1}。

基于上述理論，隱患灰色關聯度模型建立如下[3]：

2.1 無量綱化處理原始數據

數據序列形成如下矩陣：

采用均值法處理各個原始數據：

于是：

2.2 計算兩級最大差與最小差

逐個計算每個評價對象指標序列與參考序列的絕對差值：

則一級最大差為：

二級最大差為：

同理，一級最小差為：

二級最小差為：

上面各式中，n=1,2,3,4；i=1,2,...,n

2.3 根據絕對差值計算關聯系數

分別計算每個比較序列與參考序列對應元素的關聯系數，其計算公式為：

其中：n=1,2,3,4；

i=0，1,2,...,n；

ξi(n)為所取序列Xi與參考序列X0在n時刻的關聯系數；

ρ為分辨系數，科學研究一般取ρ=0.5。

2.4 計算關聯度ri

對各個比較序列分別計算其指標與參考序列關聯系數的均值，用來反映評價對象與參考值之間的關聯關系，得出綜合評價結果。

關聯度ri的計算如下：

至此，計算結果中的ri即是某一隱患i危險性大學的數值表示，ri越小，表示危險性越大，ri越大，表示危險性越小，從而能夠對各類隱患進行定量分級，為最終隱患的消除和控制提供依據。

3 非煤礦山隱患灰色關聯實例分析

三明市清流縣某螢石礦建于2007年，設計生產能力3萬t，服務年限15年，采用地下開采，豎井開拓，共布置4個中段，中段高度30m；采用淺孔留礦法采礦，兩翼對角式通風，破碎地段采用水泥砌拱支護。在實際調研和考察的基礎上，選取了該螢石礦四個具體隱患評估點作為對象進行分析計算（見表1）。

表1 三明市清流縣某螢石礦隱患評估內容

根據企業的生產實際情況和安全管理水平，按照LEC評價法及MLS評價法中分類數值，將該礦情況匯總如下：

表2 危險性數值

表中，L表示隱患發生事故的可能性數值；

E表示隱患暴露于危險環境中時間長短的數值；

C表示隱患帶來的事故后果的數值；

M表示現行控制措施的數值。

3.1 確定參數序列

3.2 選擇參考序列

3.3 對數據進行無量綱化處理

根據公式（1）進行計算，得出：

根據公式（2）進行計算，得出：

表3 均值化處理

3.4 計算絕對差值

表4 絕對差值

3.5 計算兩級最大差和兩級最小差

3.5.1 兩級最大差

根據公式（4）可得第一級最大差：

同理可得

根據公式（5），可得二級最大差：

3.5.2 兩級最小差

根據公式（6）和公式（7），可得到一級和二級最小差，二級最小差為：

3.6 計算關聯系數

表5 關聯系數

3.7 計算關聯度

根據公式（9），對參考序列和比較序列的關聯度進行計算得出：

同理，可以得出：

如下圖：

圖2 隱患關聯度曲線圖

關聯度即為該礦四類隱患的綜合表示，從圖中可以明顯得出：

從而得出，該礦四類隱患中，r1最小，說明它距離安全標準差距最大，需要立即進行排查和處置；而r2與r3的關聯度相近，說明它們偏離安全標準的程度相當；r4的關聯度最大，說明它與安全標準最接近。

4 結語

非煤礦山生產運行中的安全隱患因素是多元的，且隨著時間不斷變化，在諸多因素影響下許多隱患存在不確定性，因而在非煤礦山安全隱患治理上存在盲點。通過灰色關聯分析，能夠對各因素與安全標準采用定量方式，把握生產系統中各因素的關聯度關系，進而準確地、透徹地認識系統中的安全隱患。在實際安全隱患辨識、評價中分清哪些是重要隱患，哪些是一般隱患，從而有助于對隱患進行篩選，達到系統科學治理和控制安全隱患的目的。