本發(fā)明涉及采礦安全，特別是涉及礦井自身災(zāi)害影響因素重要性分析。

背景技術(shù)：

隨著中國(guó)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施，煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)明顯好轉(zhuǎn)，但根據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)總局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，煤礦事故起數(shù)和死亡率仍不容樂(lè)觀(guān)，因此，為遏制煤礦安全生產(chǎn)劣勢(shì)加劇，有必要對(duì)礦井安全現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者在煤礦安全評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法2方面做了大量的研究。如吳開(kāi)興等根據(jù)4M-C-1構(gòu)建了煤礦安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。姜維維等利用模糊DEA模型構(gòu)建了煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理體系評(píng)價(jià)指標(biāo)。C。zgen Karacana等回顧了采礦安全效益獲取與應(yīng)用實(shí)踐，并綜合分析影響煤礦安全評(píng)價(jià)指標(biāo)。羅景峰等，曾晟等采用模糊綜合評(píng)價(jià)法研究煤礦安全評(píng)價(jià)。Y Lean等，Wang Ying等基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法研究煤礦安全評(píng)價(jià)。王少峰，陳沅江利用事故樹(shù)分析法研究煤礦安全評(píng)價(jià)。楊列寧將灰色理論成功用于煤礦安全評(píng)價(jià)。賈寶山等分別運(yùn)用TOPSIS法、突變理論對(duì)煤礦安全狀況進(jìn)行了有效判定。上述研究均取得了較好的成果，但灰色理論方法依靠專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，存在主觀(guān)性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型克服主觀(guān)性，存在收斂速度慢等缺點(diǎn)。模糊綜合評(píng)價(jià)法在處理指標(biāo)間模糊關(guān)系等具有一定優(yōu)勢(shì)，指標(biāo)權(quán)重確定存在主觀(guān)性等。事故樹(shù)方法計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。

煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)安全與人、機(jī)、環(huán)、管密不可分，生產(chǎn)中由各方面缺陷等指標(biāo)共同作用導(dǎo)致事故發(fā)生，因此，有必要確定指標(biāo)的重要性。投影法能夠?qū)崿F(xiàn)多指標(biāo)的排序，但未體現(xiàn)方案與負(fù)理想方案關(guān)系等。同時(shí)，煤礦安全狀況數(shù)據(jù)往往難以用精確值表示，如煤質(zhì)揮發(fā)部分為小于10％時(shí)煤礦安全狀況為安全，介于10至12。5時(shí)煤礦安全狀況為較安全，對(duì)于煤質(zhì)揮發(fā)部分為10％煤礦的安全狀況相對(duì)難以評(píng)價(jià)為安全或較安全，但0％的可能性認(rèn)為安全，100％可能性認(rèn)為較安全。

將煤礦安全狀況用三角模糊數(shù)表示，將投影法引入礦井自身災(zāi)害評(píng)價(jià)中，考慮方案與正負(fù)理想方案的關(guān)系，提出煤礦安全評(píng)價(jià)雙向投影方法，并以黃陵雙龍煤礦為例進(jìn)行煤礦安全預(yù)評(píng)價(jià)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.一種礦井災(zāi)害的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，為評(píng)價(jià)礦井自身災(zāi)害，利用相似度和投影理論，提出礦井自身災(zāi)害評(píng)價(jià)雙向投影法；其包括如下步驟：根據(jù)影響礦井自身災(zāi)害的10個(gè)指標(biāo)和指標(biāo)模糊臨界值構(gòu)建安全現(xiàn)狀級(jí)別模糊量化判定標(biāo)準(zhǔn)；以此利用相似度理論得到的各級(jí)別下樣本、待評(píng)價(jià)樣本與正負(fù)理想解形成向量的雙向投影值；進(jìn)而構(gòu)建并求解基于該值總偏差最小的目標(biāo)規(guī)劃模型獲得指標(biāo)權(quán)重；并利用權(quán)重與雙向投影值結(jié)合得到的加權(quán)雙向投影值獲得級(jí)別貼近度，確定出礦井安全級(jí)別；本發(fā)明可用于礦井自身災(zāi)害影響因素重要性分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦井災(zāi)害的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，相似度與雙向投影，設(shè)樣本評(píng)價(jià)級(jí)別集G＝{G₁，G₂，…，G_m}，各樣本評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成的指標(biāo)集X＝{X₁，X₂，…，X_m}，第i(i∈(1，n))個(gè)指標(biāo)在第j(j∈(1，m))個(gè)級(jí)別下的評(píng)價(jià)指標(biāo)值為據(jù)上建立任意某樣本指標(biāo)值X_i，正理想解X⁺和負(fù)理想解X^-，則正負(fù)正理想解，負(fù)理想解與樣本形成的向量分別如式(1)和(2)：

式中：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦井災(zāi)害的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，X^-X_i與X^-X⁺相似度見(jiàn)式(3)：

式中：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦井災(zāi)害的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，X^-與X_i形成的向量在X⁺與X^-所形成的向量上的投影如式(4)：

越大，則X^-X_i越靠近X^-X⁺，從而X_i越靠近理想樣本X⁺，

同理，X⁺與X^-所形成的向量在X_i與X⁺形成的向量上的投影分別如式(5)，

越大，X^-X⁺越靠近X_iX⁺，從而X_i越靠近臨界樣本X^-。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦井災(zāi)害的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，可利用貼近度公式(6)實(shí)現(xiàn)對(duì)指標(biāo)的評(píng)價(jià)：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦井災(zāi)害的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，礦井自身災(zāi)害評(píng)價(jià)雙向投影法，設(shè)煤礦安全評(píng)價(jià)初始評(píng)價(jià)矩陣以正理想解為參照對(duì)象權(quán)重向量ω，以負(fù)理想解為參照對(duì)象權(quán)重向量ρ，根據(jù)上述研究，可給出一種優(yōu)選最佳評(píng)價(jià)的方法，步驟如下所示：

步驟1依據(jù)X，利用式(1)～(2)確定正理想解X⁺和負(fù)理想解X^-，計(jì)算向量X^-X_i，X^-X⁺，X_iX⁺；

步驟2利用式(3)～(5)計(jì)算相關(guān)度K(X^-X_i,X^-X⁺)，K(X^-X⁺,X_iX⁺)和投影

步驟3構(gòu)建線(xiàn)性規(guī)劃模型；

在煤礦安全評(píng)價(jià)級(jí)別G_j下，X_i的指標(biāo)值與X⁺的偏差為偏差和取平方和的形式以去除符號(hào)因素，則X_i與X⁺在所有級(jí)別下的加權(quán)偏差和為進(jìn)而所有樣本指標(biāo)的加權(quán)總偏差和為由于最終確定的權(quán)重向量ω應(yīng)使所有樣本指標(biāo)的加權(quán)總偏差和最小，由此可構(gòu)造如式(7)所示的目標(biāo)函數(shù)；

利用拉格朗日乘數(shù)法，構(gòu)建拉格朗日函數(shù)如式(8)；

式中，λ為拉格朗日乘子；

故利用式(14)分別對(duì)ω_j，λ求偏導(dǎo)，如式(9)；

由式(9)可得,

同理,可求解出ρ_j,如式(11)；

步驟4將投影矩陣與各等級(jí)權(quán)重集結(jié)，得到X_i與X⁺的加權(quán)投影，如式(12)：

同理可得X_i與X^-的加權(quán)投影，如式(13)；

具體實(shí)施方式

1評(píng)價(jià)指標(biāo)及安全狀態(tài)等級(jí)

礦井安全評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性與指標(biāo)體系密切相關(guān)，影響煤礦安全狀態(tài)指標(biāo)的研究，選取以下10個(gè)指標(biāo)作為指標(biāo)評(píng)價(jià)體系：地質(zhì)構(gòu)造X₁，頂板X(qián)₂，瓦斯涌出量X₃(m³·t^-1)，煤層傾角X₄(°)，煤層厚度X₅(m)，開(kāi)采深度X₆(m)。平均涌出量X₇(m³·h^-1)煤質(zhì)揮發(fā)部分X₈(％)，自然發(fā)火期X₉(月)，沖擊地壓發(fā)生深度X₁₀(m)，并依據(jù)煤礦開(kāi)采現(xiàn)狀、特點(diǎn)、行業(yè)內(nèi)相關(guān)規(guī)定，確定礦井安全狀態(tài)為I級(jí)(安全)，II級(jí)(較安全)，III級(jí)(中等安全)，IV級(jí)(較不安全)和V級(jí)(不安全)5個(gè)級(jí)別，各級(jí)別評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化級(jí)別如表1，以陜西省雙龍煤礦2號(hào)礦井為研究對(duì)象，各級(jí)別指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值見(jiàn)表1。

表1礦井安全狀況級(jí)別評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)

2雙向投影法指標(biāo)評(píng)判

根據(jù)表1中標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，建立初始評(píng)價(jià)矩陣X。

步驟1確定正理想解X⁺＝((1,1,1)，(1,1,1)，(1,1,1)，(1,1,1)，(1,1,1)，(1,1,1)，(1,1,1)，(1,1,1)，(1,1,1)，(1,1,1))，負(fù)理想解X^-＝((0.24,0.25,0.26)，(0.24,0.25,0.26)，(0.21,0.22,0.23)，(0.21,0.22,0.23)，(0.61,0.62,0.63)，(0.1,0.12,0.13)(0.11,0.12,0.13)，(0.19,0.2,0.21)，(0.32,0.33,0.34)，(0.1,0.11,0.12))，計(jì)算向量X^-X_i，X^-X⁺，X_iX⁺。

步驟2根據(jù)式(3)～(5)可得：

步驟3構(gòu)建形如式(7)的非線(xiàn)性方程，并利用(10)求得ω＝(0.03，0.06，0.04，0.02，0.63，0.02，0.01，0.03，0.06，0.04)，同理求得ρ＝(0.04，0.03，0.03，0.04，0.70，0.01，0.02，0.02，0.05，0.01)。

步驟4利用式(12)～(13)計(jì)算加權(quán)投影。Prj+＝(1.600，0.845，0.240，0.004，0.969)，Prj^-＝(0，0.374，0.871，1.404，0.292)。

步驟5利用式(6)求得貼近度。C(X_i)＝(1，0.693，0.216，0.003，0.767)。

由上述計(jì)算結(jié)果可知，礦井各安全級(jí)別的量化級(jí)別I級(jí)大約1，II級(jí)大約大于0.693，III級(jí)大約大于0.216，IV級(jí)大約大于0.003，V級(jí)大約小于0.003。陜西省雙龍煤礦2號(hào)礦井的量化值為0.767，可知該礦井等級(jí)為II級(jí)，與實(shí)際情況相符，說(shuō)明基于雙向投影模型的礦井安全評(píng)價(jià)是有效的。

根據(jù)步驟3計(jì)算可知各指標(biāo)重要性依次為：X₇，X₄，X₅，X₁，X₉，X₃，X₆，X₈，X₂，X₁₀。