灰色关联分析在非煤矿山安全隐患治理上的应用

邓 晖

（福建裕泰安全科技有限公司，福建 福州 350000）

非煤矿山生产过程中空间狭小，作业点多、面广，受设备设施及环境因素的影响，加上从业人员安全意识薄弱，致使在生产过程中安全隐患比一般行业更多，危害性更大，导致人员受伤或死亡、设备损坏或报废、环境污染甚至不可恢复等事故。

因此，加强非煤安全管理，剖析安全事故隐患，提出防控对策及措施，对国家、社会乃至个人都具有重大而又长远的意义。

由安全科学领域知名学者邓聚龙教授开创的灰色系统理论，将隐患用信息来衡量，各种信息代表着不同的隐患，其中有的信息是明确的，有的信息是不明确的，有的信息是隐蔽的，有的又是非隐蔽的，通过对信息进行追踪判断，用以预测、排查和消除隐患，达到预防事故的目的[1]。

1 灰色关联分析基本数学原理

灰色关联分析是通过定量地比较系统中各个因素之间在系统运行中随时间的变化规律，即利用所得的时间序列曲线的形态，将变化的大小、方向与速度的接近程度，进而来判断它们之间的关联性大小。

若两个比较序列的变化形态相似或基本一致，说明其同步变化程度高，则两者关联度大；反之，两者关联程度小[2]。

关联度分析本质上是对序列曲线间形状的比较，如果其形状越接近，则关联度大，发展变化态势越接近（见图1）。

图1 数据序列

其中参考序列为0，其余三个比较序列分别为1、2、3，根据灰色关联分析的思想，序列曲线几何形状越接近，关联度就越大，则曲线1和0最接近，可以认为r1数值较大，同理r2次之，r3与参考序列的几何图形最不相似，则r3的数值最小。于是将关联度排序：

r1＞r2＞r3

由此可知，通过计算关联度r1、r2、r3的大小，便可以得出曲线之间的相似程度，从而推断比较序列和参考序列之间的相似程度，为关联决策提供依据。

2 非煤矿山隐患灰色关联模型建立

结合LEC评价法和MLS评价法，将隐患后果、发生概率、暴露频率以及控制措施作为指标进行灰色关联分析，与传统的灰色关联分析不同，本文根据各个指标的分数来获取最优值，将各个隐患点的计算数值与最优值进行比较，从而得出隐患的危险等级。

进行隐患灰色关联分析的最终目的是将隐患爆发为事故的概率降到最低，因此将L、E、C、M各个评价指标的最优值组成考虑序列X'0，即X'0=min{L,E,C,M}={0.1,0.5,1,1}。

基于上述理论，隐患灰色关联度模型建立如下[3]：

2.1 无量纲化处理原始数据

数据序列形成如下矩阵：

采用均值法处理各个原始数据：

于是：

2.2 计算两级最大差与最小差

逐个计算每个评价对象指标序列与参考序列的绝对差值：

则一级最大差为：

二级最大差为：

同理，一级最小差为：

二级最小差为：

上面各式中，n=1,2,3,4；i=1,2,...,n

2.3 根据绝对差值计算关联系数

分别计算每个比较序列与参考序列对应元素的关联系数，其计算公式为：

其中：n=1,2,3,4；

i=0，1,2,...,n；

ξi(n)为所取序列Xi与参考序列X0在n时刻的关联系数；

ρ为分辨系数，科学研究一般取ρ=0.5。

2.4 计算关联度ri

对各个比较序列分别计算其指标与参考序列关联系数的均值，用来反映评价对象与参考值之间的关联关系，得出综合评价结果。

关联度ri的计算如下：

至此，计算结果中的ri即是某一隐患i危险性大学的数值表示，ri越小，表示危险性越大，ri越大，表示危险性越小，从而能够对各类隐患进行定量分级，为最终隐患的消除和控制提供依据。

3 非煤矿山隐患灰色关联实例分析

三明市清流县某萤石矿建于2007年，设计生产能力3万t，服务年限15年，采用地下开采，竖井开拓，共布置4个中段，中段高度30m；采用浅孔留矿法采矿，两翼对角式通风，破碎地段采用水泥砌拱支护。在实际调研和考察的基础上，选取了该萤石矿四个具体隐患评估点作为对象进行分析计算（见表1）。

表1 三明市清流县某萤石矿隐患评估内容

根据企业的生产实际情况和安全管理水平，按照LEC评价法及MLS评价法中分类数值，将该矿情况汇总如下：

表2 危险性数值

表中，L表示隐患发生事故的可能性数值；

E表示隐患暴露于危险环境中时间长短的数值；

C表示隐患带来的事故后果的数值；

M表示现行控制措施的数值。

3.1 确定参数序列

3.2 选择参考序列

3.3 对数据进行无量纲化处理

根据公式（1）进行计算，得出：

根据公式（2）进行计算，得出：

表3 均值化处理

3.4 计算绝对差值

表4 绝对差值

3.5 计算两级最大差和两级最小差

3.5.1 两级最大差

根据公式（4）可得第一级最大差：

同理可得

根据公式（5），可得二级最大差：

3.5.2 两级最小差

根据公式（6）和公式（7），可得到一级和二级最小差，二级最小差为：

3.6 计算关联系数

表5 关联系数

3.7 计算关联度

根据公式（9），对参考序列和比较序列的关联度进行计算得出：

同理，可以得出：

如下图：

图2 隐患关联度曲线图

关联度即为该矿四类隐患的综合表示，从图中可以明显得出：

从而得出，该矿四类隐患中，r1最小，说明它距离安全标准差距最大，需要立即进行排查和处置；而r2与r3的关联度相近，说明它们偏离安全标准的程度相当；r4的关联度最大，说明它与安全标准最接近。

4 结语

非煤矿山生产运行中的安全隐患因素是多元的，且随着时间不断变化，在诸多因素影响下许多隐患存在不确定性，因而在非煤矿山安全隐患治理上存在盲点。通过灰色关联分析，能够对各因素与安全标准采用定量方式，把握生产系统中各因素的关联度关系，进而准确地、透彻地认识系统中的安全隐患。在实际安全隐患辨识、评价中分清哪些是重要隐患，哪些是一般隐患，从而有助于对隐患进行筛选，达到系统科学治理和控制安全隐患的目的。