【正文】 表 33 荊各莊礦自然發(fā)火紀錄按發(fā)火區(qū)域分類表 區(qū) 域 次 數(shù) 西翼 東翼 南翼 合計 次數(shù) 38 28 6 72 所占比重 % 100 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 43 （ 2）按發(fā)火地點分，如表 34所示。 自然發(fā)火情況統(tǒng)計分類 對所統(tǒng)計的 72 次自然發(fā)火情況作統(tǒng)計如下： （ 1）按發(fā)火區(qū)域分，如表 33所示。 荊各莊礦九煤層自 1979 年投產(chǎn)以來發(fā)生的自燃火災(zāi)事故中，多發(fā)生于西翼采區(qū)，東翼僅次之，南翼最輕。迄今為止，煤層共發(fā)生自燃火災(zāi)事故 72 起，雖未發(fā)生人員傷亡事件，但是給礦山造成了巨大的直接和間接的經(jīng)濟損失，并且給礦井的安全生產(chǎn)和工人的生命安全帶來極 大的隱患。 荊各莊礦煤層自然發(fā)火情況 歷年來自然發(fā)火情況簡介 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 42 荊各莊礦共有四個可采煤層，即煤 煤 1煤 121 和煤 122，其中煤 9 和煤 122 為主采煤層。直接頂板為粉砂巖，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，質(zhì)地較為致 密，沿層面夾炭質(zhì)絲膜，平整光滑，易脫落。 122煤層頂板分偽頂板、直接頂板兩層。煤層為黑色，塊狀構(gòu)造，下部為條帶狀構(gòu)造，質(zhì)硬，玻璃光澤 ~暗淡光澤，半亮 ~半暗型，含夾石 4~5 層，最多達 11層。煤層傾角為 0~69186。 122煤層厚度為~。直接頂板為矽質(zhì)膠結(jié)的粉砂巖或細砂巖，巖性致密堅硬。直接頂板為條帶狀粉砂巖，巖石致密堅硬，局部夾細砂巖條帶，厚度不穩(wěn)定。 121 煤層容重為 ，含硫量為平均 %，屬低硫煤。平均 15186。煤層厚度為 ~，平均 。直接底板為泥巖或粘土質(zhì)粉砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，塊狀構(gòu)造。 十一煤層頂板有二層，即直接頂板和老頂。平均 14186。 十一煤層的賦存情況 十一煤層為單一結(jié)構(gòu)煤層，結(jié)構(gòu)比較簡單。老頂為中砂巖，夾粉砂巖，厚層狀；巖石成分為石英及泥質(zhì)巖屑，次為燧石，并含有紫紅色的礦物細粒；膠結(jié)物為高嶺土基底示膠結(jié)，極易風(fēng)化，遇水膨脹。偽頂板為泥巖或粉砂巖，隨采隨落，區(qū)內(nèi)大部分缺失。 九煤層的容量為 ，煤層含硫量為 %，屬低硫煤。九煤層一般含 2~3層夾矸，多為炭質(zhì)頁巖。 表 32 煤系地層含煤量情況表 地層關(guān)系 地層厚度 （ m） 所含 煤層 可采 煤層 系 統(tǒng) 組 層數(shù) 煤層名稱 二 疊 系 下 統(tǒng) 唐家莊組 12 小煤線 無 大廟莊組 8 5,6,7,8,9（ 1）， 9（ 2） ,10 9（ 2） 石 炭 系 下 統(tǒng) 趙各莊組 5 11,煤線 ,121, 122,121/2 11,121,122 開平組 3 14,15,16 無 中統(tǒng) 唐山組 1 煤線 無 九煤層的賦存情況 九煤層賦存條件穩(wěn)定，但由于井田內(nèi)各采區(qū)地質(zhì)條件不同，煤層的穩(wěn)定性也不盡相 同，各采區(qū)煤層厚度穩(wěn)定性也不一樣，厚度從 ~ 不等，平均厚度?？傮w上講，向斜軸線以西區(qū)域內(nèi)以逆斷層為主，且多為沖積層，構(gòu)造復(fù)雜；而向斜軸線以東則以張性斷層為主，遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 39 逆掩斷層次之，沖斷層極為少見，構(gòu)造條件亦相對簡單。 斷裂構(gòu)造是井田最為重要的構(gòu)造形式，它不但構(gòu)成了井田邊界，而且直接影響采區(qū)的劃分。向斜軸線西側(cè)地層產(chǎn)狀急陡，而東側(cè)則較為舒緩，同時向斜邊緣較之中部地層產(chǎn)狀陡。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。煤系地層含煤量情況表見表 32。礦區(qū)內(nèi)整個煤系地層的形成時代屬于石炭紀和二疊紀，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，煤層總厚度，含煤系數(shù)為 ，其中可采煤層共四層，即煤 12煤 12煤 1煤 9，平均總厚度 ，可采煤層集中在大廟莊組和趙各莊組。 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，東距陡河發(fā)電廠 公里，行政區(qū)域?qū)偬粕绞虚_平區(qū)管轄。在本章對煤層自燃危險性評價的過程中采用與中心最近的原則進行，即 xxk?? ，若 ikjk vxvx ??? m in 則將 xk歸于第 i類。解決這一問題的過程就是將模糊劃分清晰化地過程。對于該問題的求解，可遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 36 采用 Bezdek 法求解相對于分類 c及參數(shù) r的最優(yōu)解（即逐步聚類法）。 在模糊 c劃分中，由于降低了對樣本集 X中的樣本元素間的相似系數(shù)的要求，因此，此時（ 7）、（ 8）、（ 9）式要做相應(yīng)修正如下： ?? ??? nj rijnj jriji axav 11 )()( (10) ??nj ijrij da1 2)()( (11) ? ?? ? ?? ci nj ijrij vxaVAJ 1 1 2)()( ， (12) 其中 ? 是 nR 空間中的任一種范數(shù)， 1?r 是參數(shù)，最理想的 c模糊劃分是使 J(A，V)取得極小值。 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。一個 c模糊劃分矩陣給出樣本集的一個模糊劃分。這樣樣本就不能明確地屬于某一類。 A中的元素滿足： ??? ???ijiiij Ax Axa ，10 (1) ?? ?ci ija1 1 j=1,2 ,? ,n (2) 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 34 ?? ?nj ija1 0 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。在有些場合，甚至連事物特征的選擇都有困難，此時可請實際經(jīng)驗者用打分方法，即主觀評定法 。 用 a ij表示 xi與 xj的相似系數(shù)，其中 xi=(xi1， xi2，?， xim) xj=( xj1， xj2，?， xjm) 10 ?? ija i， j=1， 2，?， n aij=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。 設(shè) X={ x1， x2，?， xn }為待分類的全體（取自不同地點的煤層樣本的全體）。所以對于煤層自燃危險性問題可采取應(yīng)用模糊聚類分析的方法解決。而在外在因素中不同煤層所包含的元素也各有差異。本章所要研究的煤層自燃危險性的綜合評價問題即是一個典型的模糊聚類分析問題。通過建立模糊相識關(guān)系而后將事物進行分類的方法叫做模糊聚類分析。但由于現(xiàn)實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類群、一個事物是否屬于某一個子類，都不是涇渭分明的，而是一個程度的問 題。具體地說，設(shè)有 n個事物的總體 X={x1， x2，?， xn} 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 32 每一個事物抽取 m 個特征： Xj={xj1， xj2，?， xjm} Xjk是第 j 個事物第 k個特征的觀測值。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類中。 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。為此，本章根據(jù)前人長期積累的經(jīng)驗，對影響煤層自然發(fā)火危險程度的內(nèi)外因素，用評分的方法表達各評價因素的差異。再者，由于存在許多不可預(yù)測的因素，因而在實際中，要對某一條件作有效、準(zhǔn)確、完全的控制是困難的。因此，對系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)刻劃是十分困難的。 為便于對開采煤層制定相應(yīng)的防治煤炭自燃的措施，人們希望能在一定的范圍內(nèi)，把自燃危險程度相識的采區(qū)煤層歸類。只要有重點地加以預(yù)防，主次兼顧，井下煤炭自燃事故一定可以避免。選擇那一類做為主要防范對象，可依據(jù)地點來決定。其預(yù)防對策簡述如下： ① x2的控制見其它點有關(guān)敘述； ② 報廢巷道、停工停風(fēng)獨頭巷道應(yīng)及時密閉； ③ 密閉墻的質(zhì)量要符合要求。所以仍應(yīng)選擇 P1的 x2為主要控制對象。在選擇預(yù)防徑集，理應(yīng)選 P P2為重點預(yù)防對象。 （ 3） 結(jié)構(gòu)重要度求解 各結(jié)構(gòu)重要度排 序： )12()11()8()7()13()9()10()2()1( IIIIIIIII ???????? 。 報廢巷道與停工停風(fēng)獨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 。杜絕采區(qū)布置時不考慮煤層自然發(fā)火期而盲目加大采區(qū)尺寸的現(xiàn)象。 ③ 對 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，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。但從預(yù)防的可能性、可靠性和結(jié)構(gòu)重要度綜合考慮，本事故宜同時采取三條預(yù)防途徑，即選取 P P P4做為制定預(yù)防措施的依據(jù)，其預(yù)防對策簡述如 下： ① 認真做好群防工作，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。在各事件中， x x x74對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。 （ 3） 結(jié)構(gòu)重要度求解 經(jīng) 計算，可得各基本事件結(jié)構(gòu)重要度排序： )18()72()71()51()42()41()74()2()1( ????????? IIIIIIIII ????????? ?? )68()5()52()40()36()21( ?????? IIIIII ????????? ?????? 。 X74 A16+ A19 A20 A30+X60X59X57 X58+ A29X55 X56+ A28X54 A27X52 X53+ A31+X63X61 X62 X64 X68 A32X66X65 X67+X20 A34X18 X19+X21X37X36X38+ +X39X40X50X49X71X44X45X72+ 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）集個數(shù)判定式可得，該子樹最小割集數(shù) 為 260個，最小徑集為 5個，故利用最小徑集分析較為方便。 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。做好井巷的維護工作，以降低井巷風(fēng)阻。要加強日常管理，保證風(fēng)門均處于關(guān)閉狀態(tài)。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)及時修好。對于壓差大的采空區(qū)，可采用 “ 調(diào)壓法 ” 等技術(shù)措施進行處理，達到減少采空區(qū)進回風(fēng)側(cè)風(fēng)壓差的目的。減少漏風(fēng)通道。必要時要進行預(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入采空區(qū)包裹媒體。 ③ 對報廢采空區(qū)一定要及時封閉，封閉采空區(qū)的密閉墻，一定要達到質(zhì) 量要求。 根據(jù)上述分析，本事故的預(yù)防對策簡述如下： ① 認真做好群防工作，加強對職工的安全教育，使廣大職工能了解和掌握煤炭遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 26 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。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。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。 顯然，若 x1（ P4）和 x2（ P3）能控制，則事故可以避免。所以說，它們所對應(yīng)的，可供預(yù)防的途徑分別為 P P P P4。因而， 該系統(tǒng)頂上事件要發(fā)生，則需同時滿足 4個條件：遺煤多（ P2）；漏風(fēng)量足（ P1）；無及時發(fā)現(xiàn)預(yù)兆處理（ P3）；煤炭具有自燃傾向性（ P1）。從圖上可見，如果采空區(qū)內(nèi)的遺煤多，且漏風(fēng)遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)論文 25 （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。 求解最小徑集時，先作出圖 210事故樹的成功數(shù)（從略），利用布爾代數(shù)化簡化，則： ])[()( 121211121011 ??????????????????? xxAAxxAxAT 分解代換上式，可求得 4個最小徑集如下： 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)