【正文】 X40X50X49X71X44X45X72+ 圖 211 采區(qū)（正在開采）煤炭自燃事故的事故樹示意圖 （ 2） 最小徑集的求解 用最小割（徑）集個(gè)數(shù)判定式可得，該子樹最小割集數(shù) 為 260個(gè)，最小徑集為 5個(gè)，故利用最小徑集分析較為方便。做好井巷的維護(hù)工作，以降低井巷風(fēng)阻。要經(jīng)常檢查通風(fēng)構(gòu)筑物的使用情況，有不 符合質(zhì)量要求者，應(yīng)及時(shí)修好。減少漏風(fēng)通道。 ③ 對(duì)報(bào)廢采空區(qū)一定要及時(shí)封閉，封閉采空區(qū)的密閉墻，一定要達(dá)到質(zhì) 量要求。從結(jié)構(gòu)重要度而言， P2中的各基本事件結(jié)構(gòu)度較大于 P1中的各基本事件，本可選擇 P2作為控制集，但從各基本事件的分布看， P2（即控制遺煤多）中的各基本事件難于控制。 顯然，若 x1（ P4）和 x2（ P3）能控制，則事故可以避免。因而， 該系統(tǒng)頂上事件要發(fā)生，則需同時(shí)滿足 4個(gè)條件：遺煤多（ P2）；漏風(fēng)量足（ P1）；無及時(shí)發(fā)現(xiàn)預(yù)兆處理（ P3）；煤炭具有自燃傾向性（ P1）。 求解最小徑集時(shí)，先作出圖 210事故樹的成功數(shù)（從略），利用布爾代數(shù)化簡(jiǎn)化，則： ])[()( 121211121011 ??????????????????? xxAAxxAxAT 分解代換上式，可求得 4個(gè)最小徑集如下： P1=（ x14， x15， x16， x17， x18， x19， x20， x21， x22， x23， x24， x25， x26， x27， x28， x29， x30，x31， x32， x33， x34， x35， x36， x37， x38， x39， x40)； P2=（ x41， x42， x43， x44， x45， x46， x47， x48， x49， x50， x51)； P3=（ x2)； P4=（ x1)。 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(qiáng)對(duì)煤炭自燃的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作；及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。其中， x1， x2，x3對(duì) 頂上事件的影響較大，理應(yīng)把它們作為重點(diǎn)預(yù)防，然而，由于 x1（煤炭 具有自燃傾向性）和 x3（煤壁煤體破碎）是客觀存在事件，不好做為控制事件。,( ),()。 煤炭自燃事故樹分析如圖 27所示。圖29 圖 28 的對(duì)偶樹示意圖 X 3 A 3 時(shí) 間x74 采空區(qū)漏風(fēng)A26 采空區(qū)內(nèi)有足夠遺煤A52+開采方式不正確A27厚煤層分層 開采時(shí)停采 線設(shè)置不當(dāng)x54 采區(qū)通風(fēng)方式不合理A28+工作的通風(fēng)形式 選擇不當(dāng)x55x56對(duì)角風(fēng)路多冒頂產(chǎn)生空陷A20+ 冒頂 無處理x57冒頂處 理不妥x58 頂板管理不妥A30+x59無及時(shí)處理頂板A34 鉆孔管理不嚴(yán)x60 頂板處 理的方 法不當(dāng)工作面區(qū)段運(yùn)巷和 采空區(qū)運(yùn)輸x31+ 聯(lián)絡(luò)眼 漏封 聯(lián)絡(luò)眼 無封閉x61無及時(shí)封 填聯(lián)絡(luò)眼 聯(lián)絡(luò)眼 封堵不嚴(yán)x62x63x64因此，在煤礦生產(chǎn)中，一定要嚴(yán)防火災(zāi)的發(fā)生。轉(zhuǎn)移符號(hào)的作用是表示部分事故樹的轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出。條件與門符號(hào)如圖 25d所示。EE 2 E 2E 1 ?（a） 表決門 （b） 異或門A（d） 條件與門 （e） 條件或門E 1 E 2E 2 ?A 圖 25 特殊門符號(hào) 異或門，表示僅當(dāng)單個(gè)輸入事件發(fā)生時(shí)，輸出事件才發(fā)生，異或門符號(hào)如圖 25b所示。表決門符號(hào)如圖 25a所示。與門符號(hào)如圖 24b所示。 （ 1）與門 與門可以連接數(shù)個(gè)輸入事件 E1 、 E2，?， En和一個(gè)輸出事件 E，來表示僅當(dāng)所有輸入事件都發(fā)生時(shí)，輸出事件 E才發(fā)生的邏輯關(guān)系。它是在正常工作條件下必然發(fā)生或必然不發(fā)生的事件。另外，省略事件還表示二次事件，即不是本系統(tǒng)的原因事件，而是來自系統(tǒng)之外的原因事件，用 23c中的菱 形符合表示。底事件又分為基本原因事件和省略事件。 (a) (b) (c) (d) (e)圖2 3 事 件符號(hào) 圖 23 事件符號(hào) 頂事件是事故樹分析中所關(guān)心的結(jié)果事件，位于事故樹的頂端，它總是所討論事故樹中邏輯門的輸出事件而不是輸入事件，即系統(tǒng)可能發(fā)生的或?qū)嶋H已發(fā)生的事故結(jié)果。事故樹中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都表示一個(gè)事件。每個(gè)下部事件是上部事件形成的原因；上部事件是下部事件發(fā)生的結(jié)果。 例如，兩輛汽車相撞，不僅僅取決于駕駛者的操作，同事和機(jī)械運(yùn)行及交通擁擠情況有關(guān)。 事故樹的編制過程 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 14 一個(gè)事故樹的編制過程，從根本上講，是分析者不斷追究一個(gè)事故（或故障）的成因是什么結(jié)果。 （ 7）定量分析 依據(jù)各基本事件的發(fā)生概率，求解頂上事件的發(fā)生概率。 （ 4）確定控制目標(biāo) 依據(jù)事故統(tǒng)計(jì)所得出的事故發(fā)生概率及事故的嚴(yán)重程度。通過事故統(tǒng)計(jì)，在眾多的事故中篩分出主要分析對(duì)象及其發(fā)生概率。通常一個(gè)事故樹分析的重要內(nèi)容及程序，遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 12 如圖 21所示。其分析程序及編制過程如下。 事故樹還存在很多不足之處，主要是： FTA需要花費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間；FTA的難度較大，建樹過程復(fù)雜，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員參加，即使這樣 ，也難免發(fā)生遺漏和錯(cuò)誤； FTA只考慮（ 0， 1）狀態(tài)的事件，而大部分系統(tǒng)存在局部正常、局部故障的狀態(tài)，因而建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大誤差； FTA雖然可以考慮人的因素，但人的失誤很難量化。它可以圍繞某特定的事故作層層深入的分析，因而在清晰的事故樹圖形下，表達(dá)了系統(tǒng)內(nèi)部事件間的內(nèi)在聯(lián)系，并指出單元故障與系統(tǒng)事故之間的邏輯關(guān)系，便于找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。 1974年，美國(guó)原子能委員會(huì)應(yīng)用 FTA對(duì)商用核電站進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，發(fā)表了拉斯姆遜報(bào)告（ Rasmussen Report），引起世界各國(guó)的關(guān)注。 為了解決影響煤層自燃因素 的復(fù)雜性與預(yù)測(cè)指標(biāo)精確性之間的矛盾，使預(yù)測(cè)方法具有適用性，且能真正反映煤層的自燃危險(xiǎn)性，本文運(yùn)用了模糊聚類分析法，綜合煤層自燃傾向性、地質(zhì)賦存條件、開采技術(shù)因素和預(yù)防措施這五個(gè)指標(biāo)參數(shù)對(duì)煤層自然發(fā)火危險(xiǎn)程度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。蘇聯(lián)學(xué)者對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)煤層得出了自燃危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的線性方程。C）潛伏期 自熱期Ⅰ Ⅱ時(shí)間冷 卻風(fēng) 化自 燃 圖 11 煤自燃發(fā)展過程曲線 1． 4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 煤層開采之前能否對(duì)煤層的自燃危險(xiǎn)性程度進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)，這對(duì)即將開采煤層的開拓布置、開采工藝的選擇及采取相應(yīng)的預(yù)防自燃措施具有重要的指導(dǎo)意義。只有當(dāng)硫化礦物含量超過 5%~10%，且分布顆粒較小時(shí)才會(huì)成為 煤自熱的主要因素之一。煤自燃過程處于本階段時(shí)，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(huì)導(dǎo)致煤溫上升帶到著火溫度點(diǎn)，進(jìn)入煤自燃的最終階段 —— 明火燃燒階段。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。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。但在后來人們的實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為：細(xì)菌不起任何作用。五十年代波蘭學(xué) 者 對(duì)波蘭煙煤的考察表明：只有當(dāng)煤中硫鐵礦含量較高時(shí)（大于 %），才具有自燃傾向性。 早在本世紀(jì)前半時(shí)期 Dr Plot 提出了黃鐵礦作用學(xué)說。因此，火災(zāi)防治工作仍然是企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)常抓不懈、重要而艱巨的任務(wù)，國(guó)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。 1． 2 問題的提出 我國(guó) 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(qiáng)。 首先對(duì)礦井火災(zāi)的國(guó)內(nèi)外情況做了一般介紹，同時(shí)對(duì)預(yù)測(cè)自然發(fā)火的方法作了客觀評(píng)價(jià)，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(píng)價(jià)的必要性。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。與 外因火災(zāi)相比，內(nèi)因火災(zāi)的發(fā)生，往往伴有一個(gè)蘊(yùn)育的過程，根據(jù)預(yù)兆能夠早期予以發(fā)現(xiàn)。礦井火災(zāi)不僅能使礦井遭受巨大的物質(zhì)損失，同時(shí)它也是導(dǎo)致井下職工傷亡的重要根源。 我國(guó)已探明的煤炭?jī)?chǔ)量 9000 億噸，占一次能源探明儲(chǔ)量的 90%，煤炭在能源結(jié)構(gòu)中的優(yōu)勢(shì)近十年來不斷上升，原煤產(chǎn)量以平均每年 %的 速度增長(zhǎng)，目前年產(chǎn)煤炭達(dá) 12 億噸，以后還會(huì)增長(zhǎng)。眾所周知，我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)一次能源為主的國(guó)家，煤炭是我國(guó)的第一能源，也是重要的工業(yè)原料。而在世界石化能源探明可采儲(chǔ)量中，煤炭約占 2/3， 石油、天然氣分別占 1/6。因此，煤炭工業(yè)是支持經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障人民生活的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。 礦井火災(zāi)是煤礦的重大自然災(zāi)害之一。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(shí)發(fā)現(xiàn)和撲救，是容易熄滅的。有時(shí)燃燒的范圍逐漸蔓延擴(kuò)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(fèi)。因此本文嘗試著對(duì)其進(jìn)行定性和定量分析評(píng)價(jià)。先對(duì)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(píng)價(jià) ?；馂?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)火期遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 5 逐漸縮短，開采時(shí)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。對(duì)于這個(gè)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 —— 60c? 的兩個(gè)問題還存在爭(zhēng)論。但其反對(duì)者也列舉了不含硫的煤也發(fā)生自燃的實(shí)例。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(duì)煤的自燃起了決定的作用。該學(xué)說的建立是基于對(duì)各種煤體中的有機(jī)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)酚基類是最易氧化的。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(shí)放散，從而就 會(huì)引起自熱階段的開始。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(qiáng)；這種化學(xué)活性增強(qiáng)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(shí)釋放出較多的熱量，煤溫開始上升，煤重有所下降，此時(shí)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(shí)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。但這些都僅是促進(jìn)了煤自熱。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 8 070煤溫（ 176。波蘭 Olpinski[1]羅列出影響自燃的諸因素，根據(jù)各因素對(duì)自燃的影響程度人為評(píng)分，得出了用于煤層自燃危險(xiǎn)性分類的 Olpinski 指標(biāo)； R． N． Singh 和 S． Demirbirek[2]根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)發(fā)火記錄，提出了絕熱升溫率 (℃／ h)指標(biāo)；英國(guó) Feng，Chakravarty 和 Cochrance[3]根據(jù)煤的內(nèi)在因素和煤損、破碎程度以及 通風(fēng)壓差等環(huán)境指標(biāo)，提出了一個(gè)綜合指標(biāo)。在井田精查勘探階段，通過鉆孔取樣，鑒別出煤層的自燃傾向等級(jí)、分析出煤中的含硫量，煤厚和傾角均已探明，根據(jù)這些已探明的賦存因素，在煤層開采之前對(duì)自燃危險(xiǎn)性進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)，這將比自燃傾向性單項(xiàng)指標(biāo)更可靠、更符合實(shí)際。接著，美國(guó)波音飛機(jī)公司的哈斯?fàn)枺?Hassle）等人對(duì)這個(gè)方法有做了重大的改進(jìn)，并采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助分析和計(jì)算。 FTA法具有以下特點(diǎn)： （ 1）事故樹分析是一種圖形演繹方法，是事故事件在一定條件下的邏輯推理方法。 （ 4）利用事故樹模型可以定量計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)發(fā)生事故的概率，為改善和評(píng)價(jià)系統(tǒng)安全性提供了定量依據(jù)。 2. 2 事故樹分析與編制 事故樹分析是根據(jù)系統(tǒng)可能發(fā)生的事故或以及發(fā)生的事故所提供的信息，去尋找同事故發(fā)生有關(guān)的原因，從而采取有效 的防范措施，防止事故發(fā)生。另一方面，要通過調(diào)查現(xiàn)有的及以往發(fā)生的事故，追查其原因，達(dá)到直接借鑒的目的。事故調(diào)查的目的主要是查清事實(shí)，因?yàn)樵蚴腔谑聦?shí)而導(dǎo)出的。在構(gòu)成事故的各種因素中，既要重視具有因果關(guān)系的因素，也要重視相關(guān)關(guān)系的因素。 （ 6）定性分析 依據(jù)事故樹列出邏輯表達(dá)式，求得構(gòu)成事故的最小割集，防止事故發(fā)生的最小徑集，確定出各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度排序。 （ 8）改善系 統(tǒng) 依據(jù)上述分析結(jié)果及安全投入的可能，尋求降低事故概率的最佳方案，以便達(dá)到預(yù)定概率目標(biāo)的要求。 最上是頂上事件，下部是引起頂上事件發(fā)生的中間關(guān)聯(lián)事件，這些關(guān)聯(lián)事件是由一些基本事件組合的結(jié)果。 一個(gè)事故樹的編制過程，是從頂上事件開始，經(jīng)關(guān)聯(lián)事件到基本事件逐個(gè)完成的。 事件及事件符號(hào) 在事故樹分析中各種非正常狀態(tài)或不正常 情況皆稱事故事件，各種完好狀態(tài)或正常狀況皆稱成功事件，兩者均皆稱為事件。結(jié)果事件分為頂事件和中間事件。 （ 2）底事件 底事件是導(dǎo)致其他事件的原因事件，位于事故樹的底部，它總是某個(gè)邏輯門的輸入事件而不是輸出事件。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 16 省略事件表示沒有必要進(jìn)一步向下分析或其原因不明確的原因事件。 開關(guān)事件，又稱正常事件。 邏輯門及其符號(hào) 邏輯門是連接各事件并表示其邏輯關(guān)系的符號(hào)。 +E EE 1 E 2 E 2? E 2E 1 ? E 2（a） 與門 （b） 或門~（c） 非門 圖 24 邏輯門符號(hào)