引 言

　　由于我國煤炭分布范圍廣泛，埋藏地形復雜，煤炭生產(chǎn)一直受到瓦斯、水害、火災、煤塵及頂板等災害的威脅，雖然采用各種措施抑止事故的發(fā)生，百萬噸死亡率正逐年下降，但我國目前煤礦安全生產(chǎn)仍面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，與發(fā)達國家的差距很大，事故總量和死亡人數(shù)均遠高于其他主要產(chǎn)煤國家。礦井通風是礦井安全工作的基礎，是稀釋和排除礦井瓦斯與粉塵最有效、最可靠的方法，也是創(chuàng)造良好勞動環(huán)境的重要途徑，而合理的通風又是抑制煤炭自燃和火災發(fā)展的重要手段。

　　評價礦井通風系統(tǒng)安全性的目的在于及時發(fā)現(xiàn)礦井通風系統(tǒng)中存在的問題和安全隱患，調(diào)整和改造系統(tǒng)；優(yōu)化通風設計，準確編制應急預案，指導通風安全管理。因此，準確地對礦井通風系統(tǒng)作出科學合理的評價、發(fā)現(xiàn)存在的事故隱患并及時處理以抑止事故的發(fā)生成為防范的關鍵。

　　對礦井通風系統(tǒng)的評價可采用安全檢查表和專家打分法。安全檢查表屬于定性評價，不能對整個系統(tǒng)的安全性給出確定的結果，專家打分法雖然屬于定量評價，但專家各自的權重很難確定，操作起來也較為困難。該類方法作為安全管理的手段之一是可行的，但是作為對系統(tǒng)危險程度的評價，以各指標的得分值作為評價依據(jù)，主觀性比較強，多人評價時結論難收斂，評價結果不統(tǒng)一，其結果缺乏說服力。

　　隨著礦業(yè)的發(fā)展，對礦井通風系統(tǒng)進行安全評價也得到了人們的關注，國內(nèi)學者對礦井通風系統(tǒng)的評價方法及評價標準作了大量的研究，提出了多種多樣的評價方法。筆者在總結國內(nèi)研究成果的基礎上，介紹常用的礦井通風系統(tǒng)安全評價方法，并對其進行分析和探討。

　　1 礦井通風系統(tǒng)安全評價方法

　　1.1 模糊綜合評價

　　模糊綜合評價最早是由我國學者汪培莊教授提出的，是指對多個涉及模糊相關因素影響的事物或方案進行總評決策的方法，能很好地解決在生產(chǎn)和生活中存在的大量內(nèi)涵和外延都不明確的模糊概念，并用定量的方式表達出來，提高定性評價的客觀性。在礦井通風系統(tǒng)安全評價中常常采用模糊綜合評價。

　　模糊綜合評價方法對多因素、多層次的較復雜問題進行模型的建立和評價，實現(xiàn)指標定性和定量有效結合，解決判斷的模糊性和不確定性，克服傳統(tǒng)數(shù)學方法中“惟一解”的弊端，方法簡單、容易掌握，適應性廣。缺點是不能解決評價指標間相關造成的信息重復問題，各因素權重帶有一定主觀性，多目標模型確定隸屬度繁瑣。

　　1.2 層次分析法

　　層次分析法是美國運籌學家匹茨堡大學教授薩蒂(T. L. Saaty) 于1973年提出的，1982年引入國內(nèi)。該方法建立在系統(tǒng)工程理論基礎上，在對復雜決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關系等進行深入分析后，構建一個層次結構模型，然后利用較少的定量信息，把決策的思維過程數(shù)學化，從而求解多目標、多準則或無結構特性的復雜決策問題。

　　層次分析法能夠統(tǒng)一處理評價中的定性與定量因素，具有實用性、系統(tǒng)性、簡潔性等優(yōu)點，因而，在礦井通風系統(tǒng)安全評價中得到應用。

　　1.3 灰色關聯(lián)度分析法

　　灰色理論是我國學者鄧聚龍教授于1982年首創(chuàng)，現(xiàn)已廣泛應用并取得較大成果?；诨疑到y(tǒng)理論評價方法主要有灰色關聯(lián)度分析法和灰色聚類分析法。

　　灰色關聯(lián)度分析法的基本思想是根據(jù)系統(tǒng)動態(tài)過程發(fā)展態(tài)勢，即有關數(shù)據(jù)的幾何關系及其相似程度來判斷其關聯(lián)程度，認為數(shù)據(jù)列所構成的曲線形狀越接近，則變化態(tài)勢越接近，關聯(lián)度越大?；疑P聯(lián)分析法能夠處理信息部分明確、部分不明確且相關性大的系統(tǒng)，客觀給出評價對象所屬等級。物理概念清晰、直觀，計算簡單。

　　1.4 未確知測度理論的評價方法

　　未確知測度理論是研究未確知信息的一種數(shù)學方法，用未確知集合描述“不確定性”或“邊界不清”現(xiàn)象，滿足非負有界性、可加性、歸一性等測量準則，并提供比較合理的置信度識別準則。未確知測度理論的關鍵在于根據(jù)背景、領域知識、實測數(shù)據(jù)及決策者的經(jīng)驗去構造合理的未確知測度函數(shù)。

　　在礦井通風系統(tǒng)安全評價中存在有模糊信息和灰信息，受主客觀條件的限制、知識的缺乏，決策者得到的信息通常具有不完整性、不確定性，必然存在大量的未確知信息，因此，未確知測度理論也進行了應用。

　　1.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡評價方法

　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡起源于20世紀40年代，以1987年首屆國際人工神經(jīng)網(wǎng)絡學術會議為開端，迅速在全世界范圍內(nèi)掀起了人工神經(jīng)網(wǎng)絡的研究應用熱潮，在各學科領域得到了很大發(fā)展和應用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡是指利用工程技術手段模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡的結構與功能的一種技術系統(tǒng)，是一種大規(guī)模并行的非線性動力學系統(tǒng)，是人工智能的一個前沿研究領域。圖1為人工神經(jīng)網(wǎng)絡的基本結構，其中“○”表示一個神經(jīng)元，又稱處理單元或節(jié)點。

　　各個神經(jīng)元之間互相連接形成一個網(wǎng)絡拓撲，網(wǎng)絡不僅有輸入層節(jié)點，輸出層節(jié)點，而且有隱含層節(jié)點(可以是一層或多層)。輸入信號先向前傳播到隱含層節(jié)點，經(jīng)過作用函數(shù)后，再把隱含層節(jié)點的輸出信息傳播到輸出層節(jié)點，最后給出輸出結果。

　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡具有自學習、自適應和大規(guī)模并行處理信息的能力，能自行領悟訓練樣本的內(nèi)在規(guī)律，并把這些規(guī)律存儲于網(wǎng)絡之中。

　　影響系統(tǒng)安全性的基本因素多，關系復雜，數(shù)據(jù)干擾大，因素測度難以確定，將高度非線性的人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型應用于系統(tǒng)安全分析評價，通過不同層之間神經(jīng)元之間的學習、組織和推理，以網(wǎng)絡輸出層的評價模式作為分析評價的結果，為系統(tǒng)安全分析與評價提供了新思路。

　　基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的礦井通風系統(tǒng)安全評價方法充分運用了神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性、容錯性、自學習及實時處理等特點，解決了礦井通風系統(tǒng)安全評價的非結構性問題。該方法具有較強的學習和聯(lián)想功能，人工干預少，精度較高，能夠“提煉”評價對象本身的客觀規(guī)律進行對相同屬性評價對象的評價。

　　2 評價方法的綜合集成

　　綜合集成的評價方法是將兩種或兩種以上的方法加以改造并結合，以便在評價方法中能考慮到更多的評價因素，綜合利用各種方法所提供的信息，從而盡可能地提高評價水平和精度，使評價結果更客觀。對同一評價問題，不同的評價方法提供不同的有用信息，而且每一種方法都有自己固有的缺陷，把多種評價方法進行適當組合，有利于彌補這些缺陷，使評價結果更為精確。

　　礦井通風系統(tǒng)安全評價屬于多屬素綜合評價范疇，不少學者在安全評價過程中，為克服單一數(shù)學模型存在的缺陷，在綜合各方法優(yōu)點基礎上，相繼開發(fā)了多種方法相結合的復合評價模型。

　　2.1 層次分析法、模糊理論與灰色理論結合

　　在評價過程中經(jīng)常會遇到定性指標和定量指標混合的情況，為了使評價更加精確就需要注意定性指標量化的問題，這就使得單一的評價方法必須在指標量化方面作出改進?；疑鄬哟卧u判方法能夠比較容易地定量描述評價分級的模糊界限。同時，通風系統(tǒng)的安全可靠性決定于多項指標，各指標可分為若干個層次，當評判對象的各指標之間由不同的層次結構時，就必須進行多層次綜合評判。

　　多層次評判是在單層次綜合評判的基礎之上進行的，其評判方法相似，但在處理數(shù)據(jù)方面不相同，第一層次的數(shù)據(jù)完全借助于第二層次的數(shù)據(jù)，不需再進行數(shù)據(jù)的無量綱化處理。