科学合理评价矿井通风系统运行效果的优劣, 引起了大家的关注。一个好的矿井通风系统, 应体现既安全可靠又经济合理两个方面, 而矿井通风系统评价中, 有限的时空监测数据所能提供的信息是不完全的和非确知的, 且受多方面因素的影响。因此, 如何评价矿井通风系统的技术经济效果是一个重要而复杂的问题, 做好这项工作, 对提高矿井通风系统的经济效益和社会效益有重要意义。目前, 矿井通风系统技术经济效果的评价有多种方法, 如模糊数学法、层次分析法、灰色关联分析法等。本文试图应用灰色局势决策法来评价矿井通风系统的技术经济效果, 并利用有关研究者用过的实例和其他类似方法进行对照比较。

1 矿井通风系统评价的灰色局势决策法^[1]

所谓灰色局势决策, 其核心是多目标决策的单目标化, 即将局势的多个目标值通过目标效果测度化为单一目标值, 即局势的综合效果测度, 从定量的角度进行方案(局势)评比与优选。

局势是事件(a_i)和对策(b_j)的二元组合, 记为：

(1)

表示用第j个对策去对付第i个事件的局势。

效果测度是根据某些准则对各个局势所产生的效果进行比较的量化测度, 对于单点来说, 效果测度表示为：

上限效果测度：

(2)

下限效果测度:

(3)

其中, u_ij是局势S_ij的实测效果值。上限效果测度适用于“越大越好”的这类目标, 下限效果测度适用于“越小越好”的这类目标。

此外, 还有中心效果测度、稳态效果测度等。在实际应用中, 采用哪种效果测度, 要依目标而定。

若评价局势的效果有n个目标时, 记其P目标的效果测度为r_ij^P, 其相应的决策元为：

因此, 对于事件a_i(i=1, 2, …, n), 若有对策b_j(j=1, 2, …, m)来对付, 构成多目标局势决策矩阵D^∑, 记为:

(4)

其中, 根据综合矩阵中效果测度r_ij的大小, 来进行优劣排序, 确定最优方案(局势)。

2 方法应用

分析评价矿井通风系统要牵涉到许多方面的因素, 可以说是一项相当复杂的系统工程。但是, 无论多少因素, 就其实际影响来说, 归根结底集中体现在安全效果和技术经济效果两个方面, 对矿井通风系统进行全面评价应包括这两方面的内容。限于监测技术手段, 到目前为止, 矿井通风系统的分析评价内容都是针对技术经济效果方面的。为了提高矿井通风技术经济效果, 冶金部和中国有色金属工业总公司制定了《冶金矿山矿井通风系统鉴定指标》。据此选取矿井有效风量率(η₁)、风量(风速)合格率(η₂)、风质合格率(η₃)、主扇装置效率(η₄)和风量供需指数(η₅)等5项基本指标作为评价因素, 以国内13个金属矿山矿井通风系统的实测资料(表 1)为例, 说明灰色局势决策法在矿井通风系统综合评价中的应用。

根据表 1, 各评价因素η_i(i=1, 2, …, 5)的值越大越好, 用灰色局势决策法求解上限效果测度和综合效果测度, 结果如表 2。由表 2所列综合效果测度评价结果可知各矿山通风系统技术经济效果的优劣, 其中, 荡坪钨矿的矿井通风系统的技术经济效果最优, 而岿美山钨矿矿井通风系统的技术经济效果最差。

3 比较与结论

作为比较, 这里引用矿井通风系统评价中广泛采用的综合指标评价法^[2]对上述矿井通风系统进行评价。综合指标的计算方法有如下4种：

连乘开方法：

(5)

加权平均法:

(6)

式中:ρ_i(i=1, 2, …, 5)为各单项评价指标的权数:0≤ρ_i≤1，且，分别取值0.25、0.225、0.225、0.20和0.10。

相对连乘开方法:

(7)

式中:η'_i(i=1, 2, …, 5)为现阶段要求达到的值, 分别取0.60、0.90、0.90、0.60和1.00。

相对加权综合法:

(8)

式中:ρ_i、η'_i同上面(6)(7)式中的ρ_i、η'_i。

按式(5)~(8)计算得到表 3的综合指标值。

根据表 2和表 3可得到各矿山通风系统5项基本指标综合评价的排列次序, 如表 4所示。

据此, 可以得到如下几点结论:

a.灰色局势决策法与综合指标法虽然本质上不一致, 但是所得到的综合评比次序趋势基本一致, 这说明采用灰色局势决策法评价矿井通风系统技术经济效果是可行的。

b.与其他类似方法比较, 灰色局势决策法计算简单, 易于掌握, 即使用手工计算也很方便。它既可单独运用, 也可以与其他类似方法相互印证。

c.任何一种用一项总的综合指标评价矿井通风系统均有不足之处。因此, 对计算结果仍应进行比较分析, 同时考虑安全方面的社会效果和技术经济效果两大方面, 才能作出较合理的客观结论。