基于模糊等價關系的聚類方法在礦井施工安全預報模式中的應用
關鍵詞 礦井施工 安全預報 模糊等價關系 聚類方法
無論在新建、擴建或生產礦井中，都要經常進行礦井施工，為生產做準備。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礦井建設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械設備或施工經驗來保證，而這些方法中不免要存在人為的或其他方面的誤差，給施工帶來一些負面的影響。而采用基于模糊等價關系的聚類方法，把施工中若干具有潛在危險性的對象進行合理分類，建立諸對象間的模糊關系，然后根據系統聚類圖可以準確給出上述對象的安全預報模式，充分利用了模糊等價關系所具有的自反性、對稱性和傳遞性，從而克服了以往施工在安全預報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行分類的科學，其目的是利用一定的數學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體之間具有密切的關系，而不同類間個體關系相對比較疏遠。由于現實中事物多伴隨模糊性，因此把模糊數學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：一是基于模糊等價關系的聚類方法；另一種是非系統聚類方法。
11 模糊等價關系（略）
12 λ截集
（略）
13 基于模糊等價關系的相似系數的計算公式
① 數量積（略）
② 夾角余弦絕對值（略）
③ 最大最小相似系數（略）
④ 算術平均最小相似系數（略）
⑤ 統計相關系數（略）
⑥ 幾何平均最小相似系數（略）
２ 基于模糊等價關系的聚類方法在礦井施工安全預報模式中的應用
21 確定礦井施工中所應采取的安全預報模式
就是先根據礦井施工中具有危險性的對象的實測數據來判斷其所具有的危險性的強弱,然后基于該組數據建立一定的數學模型,最后根據所建立的數學模型來確定應采取的安全預報模式要達到此目的,首先把礦井中具有潛在危險性的對象的實測數據作為樣本,這些數據在反映突出危險性方面應具有代表性。
這里取3個指標:X1表示瓦斯涌出初速度(m3/min);X2表示鉆粉量(kg/m);X3表示巖層堅固性系數的倒數。
對于所有的樣品 ui和uj,利用公式 （４）計算相似系數（略）得到9×9的模糊矩陣（略）,由于（略）不滿足傳遞性,利用“自乘”方法求出模糊等價矩陣（略）,取不同的λ值,得到分類結果如下:（略）
表1 樣品的實測數據（略）
22 根據λ值,繪出系統聚類圖
圖1 不同λ值的系統聚類圖（略）
23 試驗結果與討論
根據掌握的資料以及系統聚類圖可以看出:在λ為0771的時候,在對條件要求較低的情況下,諸如施工中機械操作所產生的電火花會引起瓦斯爆炸和掘進機械力過大會引起圍巖坍塌等,都會導致{ u5, u8, u9}在施工中具有嚴重的安全隱患,所以此時必須得把{ u5, u8, u9}劃為嚴重突出危險型;而對于{ u2, u4 ,u7}來說,要使其潛在的危險性表現出來所需要滿足的條件就較 λ=0771時的條件要高一些,例如空氣中瓦斯爆炸濃度范圍可能要小一些,鉆粉量也要達到一定的濃度范圍才會發生爆炸等,在通常情況下,其危險性所具有的自發性傳遞性較λ =0771時就不會那么敏感所以{ u2, u4 ,u7}可以劃為一般突出危險型;而{ u1 ,u3, u6}則為無突出危險型,對其只要按正常合理的方法進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{ u5, u8, u9}這樣的嚴重突出危險型在施工中是極少會遇到的(但在施工中也不應排除小概率事件的發生),所以正常情況下，取λ＝０８７時的分類是基本符合實際的，故可以把上述的分類作為礦井施工中的安全預報模式。
3 結束語
基于模糊等價關系的聚類方法在礦井施工中具有很好的應用,該方法不但可以節約礦井施工中在安全預防方面所投入的人力物力,而且可以準確地對施工中所存在的安全隱患做出提前的預報,能夠很好的指導施工，進而可以使施工得以安全、順利進行。
參考文獻
1 黃元平 礦井通風 ．江蘇：中國礦業大學出版社，19868
2 郭嗣宗，陳剛．信息科學中的軟計算方法 ．沈陽：東北大學出版社，200111
