【文章內(nèi)容簡介】 報(bào)處理。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)測預(yù)報(bào)工作；及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。 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。密閉墻要嚴(yán)實(shí)，并經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)有裂縫等不合要求現(xiàn)象時(shí)要及時(shí)修補(bǔ)。必要時(shí)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(duì)鉆孔及灌漿孔要及時(shí)封閉，不能出現(xiàn)有漏風(fēng)及封閉不嚴(yán)實(shí)的現(xiàn)象。減少漏風(fēng)通道。 ④ 盡量降低采空區(qū)（報(bào)廢采區(qū)）進(jìn)回風(fēng)側(cè)的風(fēng)壓差。對(duì)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。風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)窗等通風(fēng)構(gòu)筑物安設(shè)位置一定要選擇在合理正確位置，并要求通風(fēng)構(gòu)筑物的質(zhì)量要保證。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。工人對(duì)通風(fēng)構(gòu)筑物的位置不能隨意改變。要加強(qiáng)日常管理，保證風(fēng)門均處于關(guān)閉狀態(tài)。⑤ 保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)完善良好。做好井巷的維護(hù)工作，以降低井巷風(fēng)阻。在有可能情況下，盡量減少礦井通風(fēng)能耗。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。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。該系統(tǒng)的5個(gè)最小徑集求得如下示：P1=（x1)； P2=（x2)； P3=（x74)；P4=（x41，x42，x43，x44，x45，x46，x47，x48，x49，x50，x51，x71，x72)；P5=（x18，x19，x20，x21，x36，x37，x38，x39，x40 ，x52，x53，x54，x55，x56，x57，x58，x59，x60，x61，x62，x63，x64 ，x65，x66，x67，x68)。（3）結(jié)構(gòu)重要度求解經(jīng)計(jì)算，可得各基本事件結(jié)構(gòu)重要度排序：。（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。在各事件中，xxx74對(duì)頂上事件的影響最大，其次是P4中的各基本事件；再者是P5中的各基本事件。由最小徑集的定義可知，若徹底控制Pi中的任一個(gè)，不讓其發(fā)生，則頂上事件不發(fā)生。但從預(yù)防的可能性、可靠性和結(jié)構(gòu)重要度綜合考慮，本事故宜同時(shí)采取三條預(yù)防途徑，即選取PPP4做為制定預(yù)防措施的依據(jù)，其預(yù)防對(duì)策簡述如下：① 認(rèn)真做好群防工作，加強(qiáng)對(duì)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(duì)自燃預(yù)兆及時(shí)識(shí)別和判斷，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，就及時(shí)匯報(bào)處理。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)測預(yù)報(bào)工作；及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。③ 對(duì)x74的控制，應(yīng)合理布置采區(qū)，在具有自燃傾向性煤層中布置采區(qū)時(shí)，要根據(jù)煤層自然發(fā)火期的長短和回采速度來確定采區(qū)的大小。加快回采速度，保證煤層自然發(fā)火之前回采完并進(jìn)行封閉。杜絕采區(qū)布置時(shí)不考慮煤層自然發(fā)火期而盲目加大采區(qū)尺寸的現(xiàn)象。 ④ 對(duì)P4的控制若采區(qū)冒頂，對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(jiān)持正規(guī)循環(huán)作業(yè)。報(bào)廢巷道與停工停風(fēng)獨(dú)頭巷道煤炭自燃事故分析（1）事故樹示意圖從圖27事故樹分析圖可分割出其事故樹示意圖如圖212所示。圖212 報(bào)廢巷道與停工停風(fēng)獨(dú)頭巷道煤炭自燃事故樹示意圖（2）最小徑集求解做出圖211的成功樹（從略），用布爾代數(shù)化簡法求解，得：分解后可得：P1=（x2)； P2=（x1)；P3=（x9，x10，x13)； P4=（x9，x10，x11，x12)；P5=（x7，x8，x11，x12)； P6=（x7，x8，x10，x13)。（3）結(jié)構(gòu)重要度求解各結(jié)構(gòu)重要度排序：。 （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。在選擇預(yù)防徑集，理應(yīng)選PP2為重點(diǎn)預(yù)防對(duì)象。自x1如上面幾點(diǎn)中所述，不宜做為控制對(duì)象。所以仍應(yīng)選擇P1的x2為主要控制對(duì)象。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(duì)象，故控制最小徑集為P1和P5。其預(yù)防對(duì)策簡述如下：① x2的控制見其它點(diǎn)有關(guān)敘述；② 報(bào)廢巷道、停工停風(fēng)獨(dú)頭巷道應(yīng)及時(shí)密閉；③ 密閉墻的質(zhì)量要符合要求。2．5 結(jié)論對(duì)井下煤炭自燃，就其預(yù)防措施的分類而言，基本分為三大類：加強(qiáng)對(duì)預(yù)兆的預(yù)測預(yù)報(bào)和處理；減少采空區(qū)的遺煤；減少遺煤點(diǎn)的漏風(fēng)。選擇那一類做為主要防范對(duì)象，可依據(jù)地點(diǎn)來決定。除重點(diǎn)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。只要有重點(diǎn)地加以預(yù)防，主次兼顧，井下煤炭自燃事故一定可以避免。3 煤層自然發(fā)火危險(xiǎn)程度的綜合評(píng)價(jià)3．1 引言采區(qū)煤層自然發(fā)火危險(xiǎn)程度的綜合評(píng)價(jià)預(yù)測的目的是揭示煤炭自燃的規(guī)律，以采取相應(yīng)的技術(shù)決策，控制煤炭自燃，減少損失，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。為便于對(duì)開采煤層制定相應(yīng)的防治煤炭自燃的措施，人們希望能在一定的范圍內(nèi)，把自燃危險(xiǎn)程度相識(shí)的采區(qū)煤層歸類。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(duì)采區(qū)煤層自燃進(jìn)行分類并不容易。因此，對(duì)系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)刻劃是十分困難的。鑒于煤礦的情況極為復(fù)雜，難于把影響煤層自燃危險(xiǎn)程度的各種因素盡可能多地加以兼顧。再者，由于存在許多不可預(yù)測的因素，因而在實(shí)際中，要對(duì)某一條件作有效、準(zhǔn)確、完全的控制是困難的。同時(shí)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。為此，本章根據(jù)前人長期積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)影響煤層自然發(fā)火危險(xiǎn)程度的內(nèi)外因素，用評(píng)分的方法表達(dá)各評(píng)價(jià)因素的差異。同時(shí)根據(jù)模糊數(shù)學(xué)逐步聚類分析的思想，建立標(biāo)準(zhǔn)模式，采用模式識(shí)別方法進(jìn)行分類，以判定采區(qū)煤層自然發(fā)火的危險(xiǎn)程度。3．2 應(yīng)用模糊聚類分析的基本理論基礎(chǔ)任何一門學(xué)科都要通過分類來建立概念，也要通過分類來發(fā)現(xiàn)和總結(jié)規(guī)律。分類是建立和識(shí)別模型的重要基礎(chǔ)和手段。所謂分類，就是將事物的總體分成若干類（子集），使總體中的每一事物在且在一個(gè)類中。聚類分析是按照一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)事物進(jìn)行分類的數(shù)學(xué)方法。具體地說，設(shè)有n個(gè)事物的總體 X={x1，x2，…，xn}每一個(gè)事物抽取m個(gè)特征： Xj={xj1，xj2，…，xjm}Xjk是第j個(gè)事物第k個(gè)特征的觀測值。聚類分析問題就是根據(jù)實(shí)際情況，按某一個(gè)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。但由于現(xiàn)實(shí)的分類往往伴隨著模糊性，在多數(shù)場合，一組事物是否形成一個(gè)類群、一個(gè)事物是否屬于某一個(gè)子類，都不是涇渭分明的，而是一個(gè)程度的問題。因此，用模糊數(shù)學(xué)的語言和方法來描述和解決聚類問題更為自然和方便。通過建立模糊相識(shí)關(guān)系而后將事物進(jìn)行分類的方法叫做模糊聚類分析。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。本章所要研究的煤層自燃危險(xiǎn)性的綜合評(píng)價(jià)問題即是一個(gè)典型的模糊聚類分析問題。我們知道，影響煤層自燃危險(xiǎn)性的因素很多，包括內(nèi)在因素和外在因素。而在外在因素中不同煤層所包含的元素也各有差異。同時(shí)由于很難對(duì)各因素對(duì)煤層自燃危險(xiǎn)性的影響性的影響程度進(jìn)行定量地劃分，即不可能對(duì)樣本集中各樣本的特征值進(jìn)行定量化。所以對(duì)于煤層自燃危險(xiǎn)性問題可采取應(yīng)用模糊聚類分析的方法解決。模糊聚類分析的步驟如下：第一步，標(biāo)定（建立模糊相似關(guān)系） 所謂標(biāo)定，就是根據(jù)實(shí)際情況，按一個(gè)準(zhǔn)則或某一種方法，給樣本集X中的元素兩兩之間都賦予[0，1]內(nèi)的一個(gè)數(shù)，叫做相似系數(shù)，它的大小表征兩個(gè)元素彼此接近或相似的程度。 設(shè)X={ x1，x2，…，xn }為待分類的全體（取自不同地點(diǎn)的煤層樣本的全體）。設(shè)每一個(gè)被分類的對(duì)象（煤樣）xi是由一組數(shù)據(jù) xi1，xi2，…，x im來表征的。用a ij表示xi與xj的相似系數(shù)，其中xi=(xi1，xi2，…，xim)xj=( xj1，xj2，…，xjm) i，j=1，2，…，naij=0，表示xi與xj截然不同，毫無相似之處；aij=1，表示它們完全相似或相同。確定aij的方法有多種，如數(shù)量積法、夾角余弦法、相關(guān)系數(shù)法、馬氏距離法等。在有些場合，甚至連事物特征的選擇都有困難，此時(shí)可請(qǐng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)者用打分方法，即主觀評(píng)定法。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(duì)應(yīng)每一種分法，可用一個(gè)c行n列，內(nèi)中均為0或1的元素來表示，由此組成一個(gè)普通c劃分矩陣。A中的元素滿足： (1) j=1,2 ,…,n (2) j=1,2 ,…,c (3)如果矩陣A中的第i行中的第j列元素為1，其余皆為0，則表示樣本xi屬于第j類。有些樣本的分類常常也是模糊的，因此在分類的過程中，可以認(rèn)為某個(gè)樣本以某一從屬程度從屬于某一類，而又以另一個(gè)從屬程度從屬于另一類。這樣樣本就不能明確地屬于某一類。此時(shí)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 (6)這樣就得到一個(gè) c模糊劃分矩陣（也稱軟劃分）。一個(gè) c模糊劃分矩陣給出樣本集的一個(gè)模糊劃分。它將X分成c個(gè)模糊子集A1, …,Ac 。在每類Ai中，將樣本各特征分別取平均值，所得向量vi稱為Ai的聚類中心。在普通 c劃分中，由于Ai中樣本數(shù)，Ai中樣本向量和為，因此聚類中心 (7)記 若，則xj到聚類中心的距離為 (8)Ai中全體樣本到中心距離平方和為在整個(gè)劃分中，所有樣本到其所在類中心距離平方和為 (9)最理想的 c劃分顯然是使泛函J(A，V)取極小的A。在模糊 c劃分中，由于降低了對(duì)樣本集X中的樣本元素間的相似系數(shù)的要求，因此，此時(shí)（7）、（8）、（9）式要做相應(yīng)修正如下： (10) (11) (12)其中?是空間中的任一種范數(shù)，是參數(shù)，最理想的 c模糊劃分是使J(A，V)取得極小值。（參數(shù)r是為了靈活變動(dòng)xj對(duì)Ai的隸屬度）。對(duì)于該問題的求解，可采用Bezdek法求解相對(duì)于分類c及參數(shù)r的最優(yōu)解（即逐步聚類法）。第三步，將模糊劃分清晰化在求得了劃分的c個(gè)類聚類中心后，就是解決如何使將要被分類的對(duì)象歸屬在且在某一類中的問題了。解決這一問題的過程就是將模糊劃分清晰化地過程。將模糊劃分清晰化的方法有兩種：與中心最近原則和最大隸屬度原則。在本章對(duì)煤層自燃危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的過程中采用與中心最近的原則進(jìn)行，即，若 則將xk歸于第i類。也就是說，對(duì)于某一樣本xk，它與哪一個(gè)聚類中心最接近，就將它歸到哪一類。3．3 煤層自然發(fā)火模型概況 荊各莊礦煤層地質(zhì)概況荊各莊礦位于河北省唐山市偏東約12公里處，南距馬家溝礦6公里，距原京山鐵路開平車站10公里，行政區(qū)域?qū)偬粕绞虚_平區(qū)管轄。荊各莊礦區(qū)為一平坦的沖積平原，東南面沿陡河?xùn)|岸是奧陶紀(jì)石灰?guī)r構(gòu)成的東北——西南方向起伏伸展的低山丘陵。礦區(qū)內(nèi)整個(gè)煤系地層的形成時(shí)代屬于石炭紀(jì)和二疊紀(jì)，煤系基底地層為中奧陶統(tǒng)馬家溝組石炭巖，荊各莊礦井田主要由石炭系上統(tǒng)合二疊系下統(tǒng)組成，煤系地層總厚度約450m，共含大小19層，，其中可采煤層共四層，即煤12煤12煤1煤9，可采煤層集中在大廟莊組和趙各莊組。各煤層具體分布見下表，荊各莊礦區(qū)域地層表見表31。煤系地層含煤量情況表見表32。界系統(tǒng)組代號(hào)厚度（m）新生界第四系上統(tǒng)——不整合——洼里組Q0——8902800上古生界二疊系古冶組346下統(tǒng)唐家莊組180大廟莊組79續(xù)表 31石炭紀(jì)上統(tǒng)趙各莊組74開平組70中統(tǒng)唐山組——平行不整合——馬家溝組65下古生界奧陶系中統(tǒng)345下統(tǒng)亮甲山組115冶里組203寒武系上統(tǒng)風(fēng)山組68長山組48崮山組82中統(tǒng)120下統(tǒng)饅頭組150景兒峪組263元古界震旦系上統(tǒng)迷霧山組1200楊莊組400下統(tǒng)高于莊組600大紅峪黃崖關(guān)組450太古界前震旦五臺(tái)群表31 荊各莊礦區(qū)域地層表荊各莊礦井田位于開平向斜的西北側(cè)，中隔鳳山~缸窯背斜自成一盆狀向斜。向斜軸線偏居西側(cè)，近南北延伸，中部略向西呈弧形彎曲，并向南偏東傾伏，傾伏角5~6176。向斜軸線西側(cè)