【正文】 的遺煤的基本事件是在采空區(qū)開采時遺留下來的，所以，對于該系統(tǒng)的P2中的各基本事件難以控制，因而對“已報廢采區(qū)煤炭自燃”事故的預(yù)防，第二個措施應(yīng)放在對P1集的控制上。但x1（煤炭具有自燃傾向性）是客觀存在事件（因若煤炭不具有自燃傾向性，則不會自燃），所以不能作為控制事件；對x2而言，它是人為努力可以控制的，故應(yīng)把它（P3）做為重點控制徑集。顯然，若上述4個條件中任一條件被破壞，則事故就不會發(fā)生。（3）結(jié)構(gòu)重要度求解經(jīng)計算，得各基本事件結(jié)構(gòu)重要度排序:（4）結(jié)果分析從該子事故樹的結(jié)構(gòu)上可直觀地觀察到由采空區(qū)（已報廢）遺煤引起自然發(fā)火的各基本事件及其之間的邏輯關(guān)系。③ 砌墻要砌實砌密，保證質(zhì)量；④ 砌碹內(nèi)壁要充填嚴(yán)實；⑤ 經(jīng)常性檢查，對損壞的砌壁應(yīng)及時修補。x2（早期預(yù)兆得不到發(fā)現(xiàn)及處理）事件，如果人們經(jīng)過努力是可以對其實行控制的，所以可以作為重點預(yù)防。（2）求解最小割（徑）集①最小割集求解 圖28砌碹巷道煤炭自燃事故樹示意圖故得該子樹的3個最小割集如下：② 最小徑集的求解首先做出圖28的對偶樹——成功樹（如圖29），然后求出成功樹的最小割集，它們就是事故樹的最小割集。因此，我們在分析時，應(yīng)從上述三方面入手。火災(zāi)發(fā)生的大量有害氣體能嚴(yán)重危及井下工人的生命安全；大火能燒毀井下的設(shè)備、材料；煤炭的燃燒及防火煤柱的損失使資源受到嚴(yán)重?fù)p失；回采煤量長期封閉在火災(zāi)隔絕區(qū)中不能開采，不僅破壞了正常的生產(chǎn)秩序，而且使煤炭資源受到破壞；在有瓦斯、煤塵突出危險的礦井中發(fā)生火災(zāi)，往往會引燃瓦斯爆炸、擴大災(zāi)害范圍，引起更為慘重的損失；另外，礦井火災(zāi)的滅火費用、巷道的修復(fù)費用，火災(zāi)后采掘停產(chǎn)而造成礦井減產(chǎn)以及火災(zāi)引起工人心理恐懼導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。 轉(zhuǎn)移符號轉(zhuǎn)移符號如圖26所示。條件與門，表示輸入事件不僅同時發(fā)生，而且還必須滿足條件A，才會有輸出事件發(fā)生?；蜷T是m=1時的表決門；與門是m=n時的表決門。非門符號如圖24c所示。與門符號如圖24a所示。用圖23d中房形符號表示。（3）特殊事件特殊事件是指在事故樹分析中需要表明其特殊性或引起注意的事件。基本原因事件表示導(dǎo)致頂事件發(fā)生的最基本的或不能再向下分析的原因或缺陷事件。中間事件是位于事故樹頂事件和底事件之間的結(jié)果事件。（1）結(jié)果事件結(jié)果事件是由其他事件或事件組合所導(dǎo)致的事件，它總是位于某個邏輯門的輸出端。從形式上看，它是一個塔式因果鏈，故稱事故樹。汽車相撞時頂上事件。一個事故的發(fā)生往往是由許多危險事件連續(xù)發(fā)生的結(jié)果。若計算的概率與實際統(tǒng)計概率不符時，應(yīng)作進(jìn)一步的檢查。確定控制事故發(fā)生的概率目標(biāo)值。（2）充分了解系統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)是分析對象（或事故）的存在條件，要對系統(tǒng)中人、物、管理及環(huán)境四大組成因素進(jìn)行詳細(xì)的了解。 圖21 事故樹的分析程序（1）確定頂上事件頂上事件是不希望有的事件（事故或故障），它是分析的對象。 事故樹的分析程序事故樹的分析目的，是為了防止同類事故的重演。事故樹分析仍處在發(fā)展和完善中。（2）FTA具有很大的靈活性，不僅可以分析某些單元故障對系統(tǒng)的影響，還可以對導(dǎo)致系統(tǒng)事故的特殊原因如人為因素、環(huán)境影響進(jìn)行分析。目前事故樹分析法已從宇航、核工業(yè)進(jìn)入一般電子、化工、機械、交通等領(lǐng)域，它可以進(jìn)行故障診斷、分析系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，指導(dǎo)系統(tǒng)的安全運行和維修，實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。2 礦井火災(zāi)事故樹分析2．1 事故樹分析概述事故樹分析（Fault Tree Analysis，簡稱FTA）是安全系統(tǒng)工程中常用的一種分析方法。 上述提及的方法都力圖定量精確地對煤層的自燃危險性提出分類指標(biāo)，從而達(dá)到預(yù)測目的。 目前國內(nèi)對煤層自燃危險性的評價一直沿用蘇聯(lián)的И. Г. Д方法，即自燃傾向性鑒定法，但現(xiàn)場實踐證明該方法不能全面反映煤層自燃發(fā)火危險性程度，僅用煤層自燃傾向性這一單項指標(biāo)作為鑒別標(biāo)準(zhǔn)在生產(chǎn)中存在一定局限性。但這些都僅是促進(jìn)了煤自熱。潛伏期煤的結(jié)構(gòu)沒有變化，唯一的表現(xiàn)是化學(xué)活性增強；這種化學(xué)活性增強的程度主要受煤自身的物理化學(xué)性質(zhì)的影響；經(jīng)過潛伏期后，煤的氧化速度加快，表面中間產(chǎn)物開始分解成一氧化碳、二氧化碳及水等產(chǎn)物，同時釋放出較多的熱量，煤溫開始上升，煤重有所下降，此時煤的自燃過程進(jìn)入被稱為自燃期的階段，此階段末期煤溫達(dá)到自燃臨界溫度，煤溫急劇上升，失重加速，同時釋放出某些芳香族的碳?xì)浠衔餁怏w，顯現(xiàn)出煤自燃自熱期的全部征兆。低溫氧化過程的持續(xù)發(fā)展使反應(yīng)過程的自身加速作用增大，最后如果生成的熱量不能及時放散，從而就會引起自熱階段的開始。該學(xué)說的建立是基于對各種煤體中的有機物進(jìn)行實驗后，發(fā)現(xiàn)酚基類是最易氧化的。他認(rèn)為在細(xì)菌的作用下，煤在發(fā)酵過程放出一定熱量對煤的自燃起了決定的作用。但其反對者也列舉了不含硫的煤也發(fā)生自燃的實例。對于這個過程的前期是如何開始的，溫度是怎樣提高到發(fā)生氧化反應(yīng)必不可少的溫度——60的兩個問題還存在爭論。火災(zāi)的發(fā)生與發(fā)展不僅影響安全生產(chǎn)和周圍環(huán)境，而且極易引起煤塵、瓦斯爆炸，而且隨著采深的不斷增加，煤的自燃發(fā)火期逐漸縮短，開采時間的不斷增加，使煤柱、采空區(qū)遺煤的氧化程度不斷加深，更縮短了煤的自燃發(fā)火期。先對模糊數(shù)學(xué)的模糊聚類分析方法作了深入的介紹， 進(jìn)而建立樣本進(jìn)行定量評價。因此本文嘗試著對其進(jìn)行定性和定量分析評價。有時燃燒的范圍逐漸蔓延擴大，燒毀大量煤炭，凍結(jié)大量資源，使自然資源造成極大的浪費。但是外因火災(zāi)的火焰一般是在燃燒物的表面，如果能及時發(fā)現(xiàn)和撲救，是容易熄滅的。礦井火災(zāi)是煤礦的重大自然災(zāi)害之一。因此，煤炭工業(yè)是支持經(jīng)濟發(fā)展和保障人民生活的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。而在世界石化能源探明可采儲量中，煤炭約占2/3，石油、天然氣分別占1/6。眾所周知，我國是世界上少數(shù)幾個一次能源為主的國家，煤炭是我國的第一能源，也是重要的工業(yè)原料。我國已探明的煤炭儲量9000億噸，占一次能源探明儲量的90%，煤炭在能源結(jié)構(gòu)中的優(yōu)勢近十年來不斷上升，%的速度增長，目前年產(chǎn)煤炭達(dá)12億噸，以后還會增長。礦井火災(zāi)不僅能使礦井遭受巨大的物質(zhì)損失，同時它也是導(dǎo)致井下職工傷亡的重要根源。與外因火災(zāi)相比，內(nèi)因火災(zāi)的發(fā)生，往往伴有一個蘊育的過程，根據(jù)預(yù)兆能夠早期予以發(fā)現(xiàn)。如山西大同煤田露頭煤的燃燒已持續(xù)300多年，至今尚未完全熄滅。首先對礦井火災(zāi)的國內(nèi)外情況做了一般介紹，同時對預(yù)測自然發(fā)火的方法作了客觀評價，提出應(yīng)用事故樹進(jìn)行定性分析和應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法進(jìn)行定量分析評價的必要性。1．2 問題的提出我國56%的礦井開采易自燃煤層，百萬噸自然發(fā)火率近年來雖然有所下降，但仍高居不下，達(dá)1%強。因此，火災(zāi)防治工作仍然是企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的一項常抓不懈、重要而艱巨的任務(wù)，國內(nèi)外許多專家和學(xué)者也都致力于煤炭自然發(fā)火規(guī)律的研究。早在本世紀(jì)前半時期Dr Plot提出了黃鐵礦作用學(xué)說。：只有當(dāng)煤中硫鐵礦含量較高時（%），才具有自燃傾向性。但在后來人們的實驗中認(rèn)為：細(xì)菌不起任何作用。不僅在純氧中可以氧化，而且與其它氧化劑接觸也可以發(fā)生作用。因而煤發(fā)生自燃的必要條件是：1)以易于低溫氧化的粉煤或碎煤的堆積；2)存在著適宜的通風(fēng)供氧條件；3）存在著蓄熱的環(huán)境條件。煤自燃過程處于本階段時，如果得不到抑制（其本身內(nèi)在屬性所定和外在環(huán)境條件的制約），進(jìn)一步發(fā)展即會導(dǎo)致煤溫上升帶到著火溫度點，進(jìn)入煤自燃的最終階段——明火燃燒階段。只有當(dāng)硫化礦物含量超過5%~10%，且分布顆粒較小時才會成為煤自熱的主要因素之一。 國外學(xué)者在煤層自燃危險性預(yù)測方面做了大量的研究工作。但各類自燃危險性之間的臨界值準(zhǔn)以精確地確定，而且這些方法只適用于已生產(chǎn)煤層的自燃危險性評價。1961年，美國貝爾電話研究所的維森（）首創(chuàng)了FTA并應(yīng)用于研究民兵式導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)的安全評價中，用它來預(yù)測導(dǎo)彈發(fā)射的隨機故障概率。事故樹分析（FTA）是一種演繹推理法，這種方法把系統(tǒng)可能發(fā)生的某種事故與導(dǎo)致事故發(fā)生的各種原因之間的邏輯關(guān)系用一種稱為事故樹的樹形圖表示，通過對事故樹的定性與定量分析，找出事故發(fā)生的主要原因，為確定安全對策提供可靠依據(jù)，以達(dá)到預(yù)測預(yù)防事故發(fā)生的目的。（3）進(jìn)行FTA的過程，是一個對系統(tǒng)更深入認(rèn)識的過程，它要求分析人員把握系統(tǒng)各要素間的內(nèi)在聯(lián)系，弄清各種潛在因素對事故發(fā)生影響的途徑和程度，因而許多問題分析的過程中就被發(fā)現(xiàn)和解決了，從而提高了系統(tǒng)的安全性。目前，事故樹分析在自動編制、多狀態(tài)系統(tǒng)FTA、相依事件的FTA、FTA的組合爆炸、數(shù)據(jù)庫的建立及FTA技術(shù)的實際應(yīng)用等方面待進(jìn)一步分析研究，以求新的發(fā)展和突破。要做到這一點，必須首先要了解事故發(fā)生的主要宏觀趨勢和規(guī)律。頂上事件的確定是以事故調(diào)查及事故統(tǒng)計為基礎(chǔ)的。（3）調(diào)查事故原因從系統(tǒng)中的人、物、管理及環(huán)境缺陷中，尋求構(gòu)成事故的原因。（5）構(gòu)成事故樹在認(rèn)真分析頂上事件、中間關(guān)聯(lián)事件及基本事件關(guān)系的基礎(chǔ)上，按照演繹（推理）分析的方法逐級追究原因，將各種事件用邏輯符號予以連接，構(gòu)成 完整的事故樹。在輸出頂上事件概率的基礎(chǔ)上，求解各基本事件的概率重要度及臨界重要度。通常一個事故樹的構(gòu)成過程如圖22所示。操作失誤、剎車失靈、交通擁擠等是關(guān)聯(lián)事件，而這些事件往往是由更多的基本事件引起的。圖22 事故樹的構(gòu)成示意圖2．3 事故樹的符號及其意義事故樹采用的符號包括事件符號、邏輯門符號和轉(zhuǎn)移符號三大類。用矩形符號表示結(jié)果事件，如圖23a所示。它既是某個邏輯門的輸出事件，又是其他邏輯門的輸入事件。用圖23b中的圓形符號表示。特殊事件有分為開關(guān)事件和條件事件。條件事件，是限制邏輯門開啟的事件，用圖23e中的橢圓形符號表示。圖24 邏輯門符號（2）或門或門可以連接數(shù)個輸入事件E1 、E2，…，En和一個輸出事件E，表示至少一個輸入事件發(fā)生時，輸出事件E就發(fā)生。（4）特殊門表決門，表示僅當(dāng)輸入事件有m（）個或m個以上事件同時發(fā)生時，輸出事件才發(fā)生。 圖25 特殊門符號異或門，表示僅當(dāng)單個輸入事件發(fā)生時，輸出事件才發(fā)生，異或門符號如圖25b所示。條件與門符號如圖25d所示。轉(zhuǎn)移符號的作用是表示部分事故樹的轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出。因此，在煤礦生產(chǎn)中，一定要嚴(yán)防火災(zāi)的發(fā)生。煤炭自燃事故樹分析如圖27所示。 圖29 圖28的對偶樹示意圖故得該子樹的最小徑集為3個：（3）結(jié)構(gòu)重要度分析經(jīng)解算，得各基本事件結(jié)構(gòu)重要度排序如下：； ；；；。為增大預(yù)防的可靠性，除把x2（即P2）做為重點預(yù)防外，尚應(yīng)采取措施，控制住x4，x5，x6的發(fā)生。 采空區(qū)（報廢采區(qū)）遺煤引起的煤炭自燃發(fā)火事故分析（1）事故樹分析示意圖從圖27中可分割出其事故樹示意圖如圖210所示。從圖上可見，如果采空區(qū)內(nèi)的遺煤多，且漏風(fēng)（供風(fēng)）充足，則采空區(qū)內(nèi)的遺煤就具備了氧化生熱條件。所以說，它們所對應(yīng)的，可供預(yù)防的途徑分別為PPPP4。即只要及時發(fā)現(xiàn)預(yù)兆和處理，把煤炭氧化控制于自燃期之前，則事故可以避免。根據(jù)上述分析，本事故的預(yù)防對策簡述如下：① 認(rèn)真做好群防工作，加強對職工的安全教育，使廣大職工能了解和掌握煤炭自燃的初期征兆，以能對自燃預(yù)兆及時識別和判斷，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，就及時匯報處理。必要時要進(jìn)行預(yù)防性灌漿，漿料的配制要合理；保證灌漿質(zhì)量，保證有足夠的漿料進(jìn)入采空區(qū)包裹媒體。對于壓差大的采空區(qū)，可采用“調(diào)壓法”等技術(shù)措施進(jìn)行處理，達(dá)到減少采空區(qū)進(jìn)回風(fēng)側(cè)風(fēng)壓差的目的。要加強日常管理，保證風(fēng)門均處于關(guān)閉狀態(tài)。采區(qū)（正在開采）煤炭自燃事故分析（1）事故樹示意圖從圖27中可分割出該事故的子事故樹如圖211所示。（4）結(jié)果分析從上述結(jié)果可見，可供預(yù)防的途徑有5條。② 提高通風(fēng)安全專業(yè)人員的技術(shù)素質(zhì)和工作責(zé)任心，加強對煤炭自燃的預(yù)測預(yù)報工作；及時發(fā)現(xiàn)和處理。 ④ 對P4的控制若采區(qū)冒頂，對其遺煤要盡可能清理干凈；主要巷道不應(yīng)布置在煤層中；對于區(qū)段煤柱、斷層煤柱要留得合理，區(qū)內(nèi)的煤柱在技術(shù)可行的前提下盡量少留；對于開采條件復(fù)雜的煤層，要采取一定的措施，盡量把煤采干凈、出干凈；對于浮煤，要清理，而且應(yīng)清理干凈；提高工人的技術(shù)水平，保證盡量少丟煤；采煤方法選擇要充分考慮煤層自燃性，要選用回采率高、回采速度快、采空區(qū)容易封閉的采煤法；應(yīng)堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)。 （4）結(jié)果分析從上述的Pi及結(jié)構(gòu)重要度排序看，PP2中各基本事件結(jié)構(gòu)重要度最大。在PPPP6中，P3的各基本事件結(jié)構(gòu)重要度較大，但由于x9，x13難于控制，故宜選P5做為預(yù)防對象，故控制最小徑集為P1和P5。除重點預(yù)防外，其它可能導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的基本原因事件，可按《煤礦安全規(guī)程》的要求予以控制。但由于影響采區(qū)煤層自燃的因素難以定量描述，而且這類分類有具有模糊性，要客觀地對采區(qū)煤層自燃進(jìn)行分類并不容易。同時由于煤層賦存條件和開采技術(shù)因素的影響，國內(nèi)外至今還難以用經(jīng)典數(shù)學(xué)的方法將各種指標(biāo)定量化。分類是建立和識別模型的重要基礎(chǔ)和手段。聚類分析問題就是根據(jù)實際情況，按某一個標(biāo)準(zhǔn)鑒別事物之間的接近程度，并把彼此接近的事物歸為一類。模糊聚類分析已被廣泛應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)過程，如天氣的模糊劃分、河流分類、生態(tài)系統(tǒng)污染狀況等。同時由于很難對各因素對煤層自燃危險性的影響性的影響程度進(jìn)行定量地劃分，即不可能對樣本集中各樣本的特征值進(jìn)行定量化。設(shè)每一個被分類的對象（煤樣）xi是由一組數(shù)據(jù) xi1，xi2，…，x im來表征的。由此可以構(gòu)造模糊關(guān)系矩陣第二步，聚類 如果把樣本集X中的樣本分成c（）類，則對應(yīng)每一種分法，可用一個c行n列，內(nèi)中均為0或1的元素來表示，由此組成一個普通c劃分矩陣。此時可以將普通 c–劃分概念加以推廣，將公式（1）（2）（3）改變?nèi)缦拢? (4) j=1,2 ,…,n (5) j=1,2 ,…,c