灰色關(guān)聯(lián)分析在非煤礦山安全隱患治理上的應(yīng)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(chǎn)過(guò)程中空間狹小，作業(yè)點(diǎn)多、面廣，受設(shè)備設(shè)施及環(huán)境因素的影響，加上從業(yè)人員安全意識(shí)薄弱，致使在生產(chǎn)過(guò)程中安全隱患比一般行業(yè)更多，危害性更大，導(dǎo)致人員受傷或死亡、設(shè)備損壞或報(bào)廢、環(huán)境污染甚至不可恢復(fù)等事故。

因此，加強(qiáng)非煤安全管理，剖析安全事故隱患，提出防控對(duì)策及措施，對(duì)國(guó)家、社會(huì)乃至個(gè)人都具有重大而又長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。

由安全科學(xué)領(lǐng)域知名學(xué)者鄧聚龍教授開(kāi)創(chuàng)的灰色系統(tǒng)理論，將隱患用信息來(lái)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(guò)對(duì)信息進(jìn)行追蹤判斷，用以預(yù)測(cè)、排查和消除隱患，達(dá)到預(yù)防事故的目的[1]。

1 灰色關(guān)聯(lián)分析基本數(shù)學(xué)原理

灰色關(guān)聯(lián)分析是通過(guò)定量地比較系統(tǒng)中各個(gè)因素之間在系統(tǒng)運(yùn)行中隨時(shí)間的變化規(guī)律，即利用所得的時(shí)間序列曲線的形態(tài)，將變化的大小、方向與速度的接近程度，進(jìn)而來(lái)判斷它們之間的關(guān)聯(lián)性大小。

若兩個(gè)比較序列的變化形態(tài)相似或基本一致，說(shuō)明其同步變化程度高，則兩者關(guān)聯(lián)度大；反之，兩者關(guān)聯(lián)程度小[2]。

關(guān)聯(lián)度分析本質(zhì)上是對(duì)序列曲線間形狀的比較，如果其形狀越接近，則關(guān)聯(lián)度大，發(fā)展變化態(tài)勢(shì)越接近（見(jiàn)圖1）。

圖1 數(shù)據(jù)序列

其中參考序列為0，其余三個(gè)比較序列分別為1、2、3，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析的思想，序列曲線幾何形狀越接近，關(guān)聯(lián)度就越大，則曲線1和0最接近，可以認(rèn)為r1數(shù)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(shù)值最小。于是將關(guān)聯(lián)度排序：

r1＞r2＞r3

由此可知，通過(guò)計(jì)算關(guān)聯(lián)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(guān)聯(lián)決策提供依據(jù)。

2 非煤礦山隱患灰色關(guān)聯(lián)模型建立

結(jié)合LEC評(píng)價(jià)法和MLS評(píng)價(jià)法，將隱患后果、發(fā)生概率、暴露頻率以及控制措施作為指標(biāo)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，與傳統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)分析不同，本文根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的分?jǐn)?shù)來(lái)獲取最優(yōu)值，將各個(gè)隱患點(diǎn)的計(jì)算數(shù)值與最優(yōu)值進(jìn)行比較，從而得出隱患的危險(xiǎn)等級(jí)。

進(jìn)行隱患灰色關(guān)聯(lián)分析的最終目的是將隱患爆發(fā)為事故的概率降到最低，因此將L、E、C、M各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)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(guān)聯(lián)度模型建立如下[3]：

2.1 無(wú)量綱化處理原始數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)序列形成如下矩陣：

采用均值法處理各個(gè)原始數(shù)據(jù)：

于是：

2.2 計(jì)算兩級(jí)最大差與最小差

逐個(gè)計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象指標(biāo)序列與參考序列的絕對(duì)差值：

則一級(jí)最大差為：

二級(jí)最大差為：

同理，一級(jí)最小差為：

二級(jí)最小差為：

上面各式中，n=1,2,3,4；i=1,2,...,n

2.3 根據(jù)絕對(duì)差值計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

分別計(jì)算每個(gè)比較序列與參考序列對(duì)應(yīng)元素的關(guān)聯(lián)系數(shù)，其計(jì)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(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)；

ρ為分辨系數(shù)，科學(xué)研究一般取ρ=0.5。

2.4 計(jì)算關(guān)聯(lián)度ri

對(duì)各個(gè)比較序列分別計(jì)算其指標(biāo)與參考序列關(guān)聯(lián)系數(shù)的均值，用來(lái)反映評(píng)價(jià)對(duì)象與參考值之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，得出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

關(guān)聯(lián)度ri的計(jì)算如下：

至此，計(jì)算結(jié)果中的ri即是某一隱患i危險(xiǎn)性大學(xué)的數(shù)值表示，ri越小，表示危險(xiǎn)性越大，ri越大，表示危險(xiǎn)性越小，從而能夠?qū)Ω黝?lèi)隱患進(jìn)行定量分級(jí)，為最終隱患的消除和控制提供依據(jù)。

3 非煤礦山隱患灰色關(guān)聯(lián)實(shí)例分析

三明市清流縣某螢石礦建于2007年，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3萬(wàn)t，服務(wù)年限15年，采用地下開(kāi)采，豎井開(kāi)拓，共布置4個(gè)中段，中段高度30m；采用淺孔留礦法采礦，兩翼對(duì)角式通風(fēng)，破碎地段采用水泥砌拱支護(hù)。在實(shí)際調(diào)研和考察的基礎(chǔ)上，選取了該螢石礦四個(gè)具體隱患評(píng)估點(diǎn)作為對(duì)象進(jìn)行分析計(jì)算（見(jiàn)表1）。

表1 三明市清流縣某螢石礦隱患評(píng)估內(nèi)容

根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際情況和安全管理水平，按照LEC評(píng)價(jià)法及MLS評(píng)價(jià)法中分類(lèi)數(shù)值，將該礦情況匯總?cè)缦拢?/p>

表2 危險(xiǎn)性數(shù)值

表中，L表示隱患發(fā)生事故的可能性數(shù)值；

E表示隱患暴露于危險(xiǎn)環(huán)境中時(shí)間長(zhǎng)短的數(shù)值；

C表示隱患帶來(lái)的事故后果的數(shù)值；

M表示現(xiàn)行控制措施的數(shù)值。

3.1 確定參數(shù)序列

3.2 選擇參考序列

3.3 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理

根據(jù)公式（1）進(jìn)行計(jì)算，得出：

根據(jù)公式（2）進(jìn)行計(jì)算，得出：

表3 均值化處理

3.4 計(jì)算絕對(duì)差值

表4 絕對(duì)差值

3.5 計(jì)算兩級(jí)最大差和兩級(jí)最小差

3.5.1 兩級(jí)最大差

根據(jù)公式（4）可得第一級(jí)最大差：

同理可得

根據(jù)公式（5），可得二級(jí)最大差：

3.5.2 兩級(jí)最小差

根據(jù)公式（6）和公式（7），可得到一級(jí)和二級(jí)最小差，二級(jí)最小差為：

3.6 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

表5 關(guān)聯(lián)系數(shù)

3.7 計(jì)算關(guān)聯(lián)度

根據(jù)公式（9），對(duì)參考序列和比較序列的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計(jì)算得出：

同理，可以得出：

如下圖：

圖2 隱患關(guān)聯(lián)度曲線圖

關(guān)聯(lián)度即為該礦四類(lèi)隱患的綜合表示，從圖中可以明顯得出：

從而得出，該礦四類(lèi)隱患中，r1最小，說(shuō)明它距離安全標(biāo)準(zhǔn)差距最大，需要立即進(jìn)行排查和處置；而r2與r3的關(guān)聯(lián)度相近，說(shuō)明它們偏離安全標(biāo)準(zhǔn)的程度相當(dāng)；r4的關(guān)聯(lián)度最大，說(shuō)明它與安全標(biāo)準(zhǔn)最接近。

4 結(jié)語(yǔ)

非煤礦山生產(chǎn)運(yùn)行中的安全隱患因素是多元的，且隨著時(shí)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(diǎn)。通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析，能夠?qū)Ω饕蛩嘏c安全標(biāo)準(zhǔn)采用定量方式，把握生產(chǎn)系統(tǒng)中各因素的關(guān)聯(lián)度關(guān)系，進(jìn)而準(zhǔn)確地、透徹地認(rèn)識(shí)系統(tǒng)中的安全隱患。在實(shí)際安全隱患辨識(shí)、評(píng)價(jià)中分清哪些是重要隱患，哪些是一般隱患，從而有助于對(duì)隱患進(jìn)行篩選，達(dá)到系統(tǒng)科學(xué)治理和控制安全隱患的目的。