摘　要　針對以往礦井施工中安全預(yù)報(bào)模式受多種因素的制約，而達(dá)不到安全施工這一現(xiàn)象。利用基于模糊等價(jià)關(guān)系的聚類方法從相似系數(shù)角度對其影響因素進(jìn)行了理論分析，并通過實(shí)例分析了該方法的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)果符合施工要求，成功地實(shí)現(xiàn)了模糊聚類方法在礦井施工中的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞　礦井施工　安全預(yù)報(bào)　模糊等價(jià)關(guān)系　聚類方法

　　無論在新建、擴(kuò)建或生產(chǎn)礦井中，都要經(jīng)常進(jìn)行礦井施工，為生產(chǎn)做準(zhǔn)備。由于施工路段相對比較閉塞，并且影響施工的因素相對偏多，也就決定了安全性在整個(gè)礦井建設(shè)中占有舉足輕重的地位。以往施工過程中的安全性多是靠機(jī)械設(shè)備或施工經(jīng)驗(yàn)來保證，而這些方法中不免要存在人為的或其他方面的誤差，給施工帶來一些負(fù)面的影響。而采用基于模糊等價(jià)關(guān)系的聚類方法，把施工中若干具有潛在危險(xiǎn)性的對象進(jìn)行合理分類，建立諸對象間的模糊關(guān)系，然后根據(jù)系統(tǒng)聚類圖可以準(zhǔn)確給出上述對象的安全預(yù)報(bào)模式，充分利用了模糊等價(jià)關(guān)系所具有的自反性、對稱性和傳遞性，從而克服了以往施工在安全預(yù)報(bào)模式中無法避免的問題。

　　1　模糊聚類簡介

　　聚類分析是研究將事物進(jìn)行分類的科學(xué)，其目的是利用一定的數(shù)學(xué)方法將研究的樣品或變量歸并為若干類，使得每一類中所有個(gè)體之間具有密切的關(guān)系，而不同類間個(gè)體關(guān)系相對比較疏遠(yuǎn)。由于現(xiàn)實(shí)中事物多伴隨模糊性，因此把模糊數(shù)學(xué)方法中引入聚類分析顯得更自然。模糊聚類方法大致分為兩種：一是基于模糊等價(jià)關(guān)系的聚類方法；另一種是非系統(tǒng)聚類方法。

　　11　模糊等價(jià)關(guān)系（略）

　　12　λ截集

（略）

　　13　基于模糊等價(jià)關(guān)系的相似系數(shù)的計(jì)算公式

　?、?數(shù)量積（略）

　?、?夾角余弦絕對值（略）

　?、?最大最小相似系數(shù)（略）

　?、?算術(shù)平均最小相似系數(shù)（略）

　?、?統(tǒng)計(jì)相關(guān)系數(shù)（略）

　?、?幾何平均最小相似系數(shù)（略）

　?。病』谀：葍r(jià)關(guān)系的聚類方法在礦井施工安全預(yù)報(bào)模式中的應(yīng)用

　　21　確定礦井施工中所應(yīng)采取的安全預(yù)報(bào)模式

　　就是先根據(jù)礦井施工中具有危險(xiǎn)性的對象的實(shí)測數(shù)據(jù)來判斷其所具有的危險(xiǎn)性的強(qiáng)弱,然后基于該組數(shù)據(jù)建立一定的數(shù)學(xué)模型,最后根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型來確定應(yīng)采取的安全預(yù)報(bào)模式要達(dá)到此目的,首先把礦井中具有潛在危險(xiǎn)性的對象的實(shí)測數(shù)據(jù)作為樣本,這些數(shù)據(jù)在反映突出危險(xiǎn)性方面應(yīng)具有代表性。

　　這里取3個(gè)指標(biāo):X1表示瓦斯涌出初速度(m3/min);X2表示鉆粉量(kg/m);X3表示巖層堅(jiān)固性系數(shù)的倒數(shù)。

　　對于所有的樣品 ui和uj,利用公式 （４）計(jì)算相似系數(shù)（略）得到9×9的模糊矩陣（略）,由于（略）不滿足傳遞性,利用“自乘”方法求出模糊等價(jià)矩陣（略）,取不同的λ值,得到分類結(jié)果如下:（略）

　　表1　樣品的實(shí)測數(shù)據(jù)（略）

　　22　根據(jù)λ值,繪出系統(tǒng)聚類圖

　　圖1　不同λ值的系統(tǒng)聚類圖（略）

　　23　試驗(yàn)結(jié)果與討論

　　根據(jù)掌握的資料以及系統(tǒng)聚類圖可以看出:在λ為0771的時(shí)候,在對條件要求較低的情況下,諸如施工中機(jī)械操作所產(chǎn)生的電火花會引起瓦斯爆炸和掘進(jìn)機(jī)械力過大會引起圍巖坍塌等,都會導(dǎo)致{ u5, u8, u9}在施工中具有嚴(yán)重的安全隱患,所以此時(shí)必須得把{ u5, u8, u9}劃為嚴(yán)重突出危險(xiǎn)型;而對于{ u2, u4 ,u7}來說,要使其潛在的危險(xiǎn)性表現(xiàn)出來所需要滿足的條件就較 λ=0771時(shí)的條件要高一些,例如空氣中瓦斯爆炸濃度范圍可能要小一些,鉆粉量也要達(dá)到一定的濃度范圍才會發(fā)生爆炸等,在通常情況下,其危險(xiǎn)性所具有的自發(fā)性傳遞性較λ =0771時(shí)就不會那么敏感所以{ u2, u4 ,u7}可以劃為一般突出危險(xiǎn)型;而{ u1 ,u3, u6}則為無突出危險(xiǎn)型,對其只要按正常合理的方法進(jìn)行操作就可以排除潛在的安全隱患。

　　從分析可知，一般情況下,類似{ u5, u8, u9}這樣的嚴(yán)重突出危險(xiǎn)型在施工中是極少會遇到的(但在施工中也不應(yīng)排除小概率事件的發(fā)生),所以正常情況下，取λ＝０８７時(shí)的分類是基本符合實(shí)際的，故可以把上述的分類作為礦井施工中的安全預(yù)報(bào)模式。

　　3　結(jié)束語

　　基于模糊等價(jià)關(guān)系的聚類方法在礦井施工中具有很好的應(yīng)用,該方法不但可以節(jié)約礦井施工中在安全預(yù)防方面所投入的人力物力,而且可以準(zhǔn)確地對施工中所存在的安全隱患做出提前的預(yù)報(bào),能夠很好的指導(dǎo)施工，進(jìn)而可以使施工得以安全、順利進(jìn)行。

　　參考文獻(xiàn)

1　黃元平 礦井通風(fēng)　．江蘇：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，19868

2　郭嗣宗，陳剛．信息科學(xué)中的軟計(jì)算方法?。蜿枺簴|北大學(xué)出版社，200111