基于層次分析-灰色聚類模型的神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)精準(zhǔn)評(píng)估與防控策略研究一、緒論1.1研究背景與意義煤炭作為我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著舉足輕重的地位。神東礦區(qū)作為我國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)基地，其煤炭?jī)?chǔ)量豐富、開采條件優(yōu)越，為國(guó)家的能源供應(yīng)做出了巨大貢獻(xiàn)。神東五礦作為神東礦區(qū)的重要組成部分，在煤炭開采過程中，煤火自燃問題日益凸顯。煤火自燃是煤炭在一定條件下與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生熱量并積聚，最終導(dǎo)致煤炭燃燒的現(xiàn)象。神東五礦的煤火自燃問題由來已久，近年來，隨著開采強(qiáng)度的不斷加大和開采深度的逐漸增加，煤火自燃的風(fēng)險(xiǎn)也在不斷提高。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去幾年間，神東五礦發(fā)生了多起煤火自燃事故，給煤礦的安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重威脅。這些事故不僅造成了大量煤炭資源的浪費(fèi)，還對(duì)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，如排放大量有害氣體、引發(fā)地表塌陷等，給周邊居民的生活和健康帶來了不利影響。對(duì)神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)具有極其重要的意義。準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)能夠?yàn)槊旱V安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。通過對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，可以確定煤礦開采過程中可能存在的火災(zāi)隱患區(qū)域和危險(xiǎn)程度，從而有針對(duì)性地制定預(yù)防措施和應(yīng)急預(yù)案，有效降低火災(zāi)事故的發(fā)生概率，保障礦工的生命安全和煤礦的正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)有助于煤炭資源的合理保護(hù)。煤火自燃會(huì)導(dǎo)致大量煤炭資源被燒毀，通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的自燃風(fēng)險(xiǎn)，采取有效的防治措施，減少煤炭資源的損失，提高煤炭資源的利用率，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的可持續(xù)開發(fā)和利用。煤火自燃會(huì)對(duì)礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，如空氣污染、土壤污染、水資源污染等。通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，可以提前預(yù)測(cè)煤火自燃對(duì)環(huán)境的影響，制定相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，降低煤火自燃對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞程度，保護(hù)礦區(qū)周邊的生態(tài)平衡。因此，開展基于層次分析-灰色聚類的神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值，對(duì)于保障神東五礦的安全生產(chǎn)、促進(jìn)煤炭資源的可持續(xù)利用以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境都具有重要的推動(dòng)作用。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)作為煤礦安全領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容，長(zhǎng)期以來受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。在評(píng)價(jià)方法、指標(biāo)體系以及針對(duì)特定礦區(qū)的研究等方面，均取得了一系列顯著成果。國(guó)外對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究起步較早，在理論和實(shí)踐方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。早期，國(guó)外學(xué)者主要聚焦于煤自燃機(jī)理的研究，深入探究煤炭與氧氣的氧化反應(yīng)過程、熱量產(chǎn)生與積聚機(jī)制等，為后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。隨著研究的不斷深入，各種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法應(yīng)運(yùn)而生。在指標(biāo)體系構(gòu)建方面，國(guó)外研究注重考慮煤層特性、開采條件、通風(fēng)狀況等多方面因素。如煤層的揮發(fā)分含量、水分含量、孔隙率等煤層特性指標(biāo)，以及開采深度、開采速度、采空區(qū)處理方式等開采條件指標(biāo)，還有通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)阻等通風(fēng)狀況指標(biāo)，都被納入到評(píng)價(jià)體系中。在評(píng)價(jià)方法上，國(guó)外常用的有基于物理模型的方法，通過建立煤火自燃的物理模型，模擬熱量傳遞、氧氣擴(kuò)散等過程，從而對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估；基于化學(xué)動(dòng)力學(xué)的方法，依據(jù)煤氧化的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理，分析反應(yīng)速率、熱釋放速率等參數(shù)來判斷自燃風(fēng)險(xiǎn)；以及基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)長(zhǎng)期積累的煤火自燃相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。在實(shí)際應(yīng)用中，澳大利亞、美國(guó)等煤炭資源豐富的國(guó)家，將這些方法應(yīng)用于本國(guó)的煤礦開采中，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理煤火自燃隱患，有效降低了火災(zāi)事故的發(fā)生率。例如，澳大利亞的一些煤礦利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤層溫度、氣體成分等參數(shù)，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)評(píng)估和預(yù)警。國(guó)內(nèi)在煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面的研究也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。早期主要借鑒國(guó)外的研究成果和方法，并結(jié)合國(guó)內(nèi)煤礦的實(shí)際情況進(jìn)行應(yīng)用和改進(jìn)。隨著國(guó)內(nèi)煤炭開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大和開采條件的日益復(fù)雜，國(guó)內(nèi)學(xué)者逐漸開展了具有自主特色的研究。在評(píng)價(jià)方法上，除了應(yīng)用傳統(tǒng)的方法外，還積極探索新的技術(shù)和手段。如利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)煤田火區(qū)的分布范圍和燃燒強(qiáng)度，通過分析衛(wèi)星遙感圖像中的熱異常信息，快速準(zhǔn)確地確定火區(qū)位置和范圍；應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對(duì)煤火自燃相關(guān)的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析，直觀展示煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的分布情況，為制定防治措施提供決策支持。國(guó)內(nèi)學(xué)者在指標(biāo)體系構(gòu)建方面也進(jìn)行了大量研究，充分考慮了國(guó)內(nèi)煤礦的地質(zhì)條件、開采工藝等特點(diǎn)。除了煤層特性、開采條件和通風(fēng)狀況等常規(guī)指標(biāo)外，還增加了一些具有中國(guó)特色的指標(biāo)，如煤的變質(zhì)程度、含硫量等，這些指標(biāo)對(duì)中國(guó)煤礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)具有重要影響。同時(shí)，國(guó)內(nèi)還開展了針對(duì)不同礦區(qū)的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究，針對(duì)神東礦區(qū)、西山礦區(qū)、平頂山礦區(qū)等不同地質(zhì)條件和開采特點(diǎn)的礦區(qū)，建立了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和指標(biāo)體系。例如，在神東礦區(qū)，學(xué)者們通過對(duì)礦區(qū)煤層自燃特性的研究，結(jié)合開采過程中的實(shí)際情況，建立了一套適用于神東礦區(qū)的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該體系包括煤的自燃傾向性、自然發(fā)火期、漏風(fēng)強(qiáng)度、采空區(qū)遺煤厚度等多個(gè)指標(biāo)，為神東礦區(qū)的煤火自燃防治提供了科學(xué)依據(jù)。在神東礦區(qū)相關(guān)研究方面，前人已經(jīng)取得了一定的成果。尤文順對(duì)神東礦區(qū)煤層自然發(fā)火機(jī)理進(jìn)行了深入研究和分析，并針對(duì)礦區(qū)特點(diǎn)提出了煤層自然發(fā)火的防治措施，如加強(qiáng)通風(fēng)管理、優(yōu)化開采工藝、采用堵漏風(fēng)技術(shù)等，為神東礦區(qū)煤火自燃防治提供了理論指導(dǎo)。肖劍儒通過對(duì)神東礦區(qū)石圪臺(tái)礦2-2#煤熱重分析和程序升溫氧化實(shí)驗(yàn)，得出了該煤層自燃過程中的特征溫度以及升溫氧化過程中CO、CO?、CH?、C?H?、C?H?和C?H?等氣體濃度隨溫度變化的規(guī)律，為石圪臺(tái)礦煤火自燃的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供了科學(xué)依據(jù)。王亞超采用實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的研究方法，對(duì)經(jīng)過水浸泡處理的神東北部礦區(qū)1-2煤進(jìn)行了煤自燃特性研究，從煤氧化動(dòng)力學(xué)等方面研究了長(zhǎng)期水浸對(duì)煤自燃特性的影響，并對(duì)淺埋藏近距離煤層群開采采空區(qū)水浸煤自燃火災(zāi)進(jìn)行了有效治理。然而，現(xiàn)有研究仍存在一些不足之處。在評(píng)價(jià)方法上，雖然各種方法都有其優(yōu)勢(shì)，但單一方法往往難以全面準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)，綜合多種方法的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是未來的發(fā)展方向。在指標(biāo)體系方面，雖然已經(jīng)考慮了眾多因素，但對(duì)于一些新興因素，如智能化開采條件下的設(shè)備發(fā)熱、電磁環(huán)境等對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的影響，研究還相對(duì)較少，需要進(jìn)一步完善指標(biāo)體系。針對(duì)神東五礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究還不夠系統(tǒng)和深入，缺乏全面考慮五礦獨(dú)特地質(zhì)條件、開采工藝和管理水平等因素的綜合評(píng)價(jià)模型。因此，開展基于層次分析-灰色聚類的神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究具有重要的理論和實(shí)踐意義，有望為神東五礦的煤火自燃防治提供更加科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建：全面分析神東五礦煤火自燃的影響因素，從煤層特性、開采條件、通風(fēng)狀況、地質(zhì)構(gòu)造等多個(gè)方面選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建科學(xué)合理的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)定義和量化，確保指標(biāo)的可操作性和有效性?；趯哟畏治?灰色聚類的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型應(yīng)用：運(yùn)用層次分析法（AHP）確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，通過構(gòu)建判斷矩陣，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，準(zhǔn)確反映各指標(biāo)對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的影響程度。結(jié)合灰色聚類法，對(duì)神東五礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類評(píng)價(jià)，將風(fēng)險(xiǎn)劃分為不同等級(jí)，明確各區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)狀況。神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)：將層次分析法確定的權(quán)重與灰色聚類法得到的評(píng)價(jià)結(jié)果相結(jié)合，對(duì)神東五礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出各礦井及不同區(qū)域的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)綜合得分和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，為制定針對(duì)性的防治措施提供依據(jù)?；陲L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的煤火自燃防治措施制定：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，針對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的區(qū)域，制定相應(yīng)的煤火自燃防治措施。包括優(yōu)化開采工藝、加強(qiáng)通風(fēng)管理、采用防滅火技術(shù)、建立監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)等，有效降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)，保障煤礦安全生產(chǎn)。1.3.2研究方法層次分析法：層次分析法是一種將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。在本研究中，利用層次分析法將煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，通過專家打分的方式構(gòu)建判斷矩陣，計(jì)算各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，從而確定各指標(biāo)對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的重要程度?；疑垲惙ǎ夯疑垲惙ㄊ歉鶕?jù)灰色關(guān)聯(lián)矩陣或灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)將一些觀測(cè)指標(biāo)或觀測(cè)對(duì)象劃分成可定義類別的方法。由于煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中存在許多不確定性因素和灰色信息，采用灰色聚類法可以有效地處理這些信息，將神東五礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)劃分為不同的灰類，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的分類評(píng)價(jià)。文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和研究方法，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。案例分析法：以神東五礦為具體案例，深入研究其煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)狀況。收集五礦的地質(zhì)資料、開采數(shù)據(jù)、通風(fēng)情況等實(shí)際數(shù)據(jù)，運(yùn)用建立的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，驗(yàn)證模型的可行性和有效性，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出針對(duì)性的防治措施。1.4技術(shù)路線本研究的技術(shù)路線如圖1-1所示，具體如下：理論分析：通過廣泛查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的文獻(xiàn)資料，深入研究煤火自燃的機(jī)理，分析現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的特點(diǎn)和適用性，為后續(xù)研究奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。指標(biāo)確定：全面梳理神東五礦煤火自燃的影響因素，從煤層特性、開采條件、通風(fēng)狀況、地質(zhì)構(gòu)造等多個(gè)維度選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建科學(xué)合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確量化和詳細(xì)定義。模型構(gòu)建：運(yùn)用層次分析法（AHP），通過專家打分構(gòu)建判斷矩陣，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，以確保權(quán)重的準(zhǔn)確性和可靠性。結(jié)合灰色聚類法，根據(jù)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的灰色特性，將神東五礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)劃分為不同的灰類，建立基于層次分析-灰色聚類的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。數(shù)據(jù)處理與分析：收集神東五礦的地質(zhì)資料、開采數(shù)據(jù)、通風(fēng)信息等實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和預(yù)處理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。將處理后的數(shù)據(jù)代入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，計(jì)算各礦井及不同區(qū)域的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)綜合得分和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。結(jié)果應(yīng)用：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，針對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的區(qū)域，制定相應(yīng)的煤火自燃防治措施，包括優(yōu)化開采工藝、加強(qiáng)通風(fēng)管理、采用防滅火技術(shù)、建立監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)等。同時(shí)，對(duì)防治措施的實(shí)施效果進(jìn)行跟蹤和評(píng)估，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以有效降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)，保障煤礦安全生產(chǎn)。研究總結(jié)與展望：對(duì)整個(gè)研究過程和結(jié)果進(jìn)行全面總結(jié)，歸納研究的主要成果和創(chuàng)新點(diǎn)，分析研究中存在的不足之處，提出未來進(jìn)一步研究的方向和建議，為后續(xù)相關(guān)研究提供參考和借鑒。通過以上技術(shù)路線，本研究旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的科學(xué)、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，并為制定有效的防治措施提供有力依據(jù)，從而保障神東五礦的安全生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。\\二、煤火自燃機(jī)理及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論基礎(chǔ)2.1煤火自燃機(jī)理剖析煤火自燃是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其發(fā)生與煤炭自身特性、環(huán)境條件等多種因素密切相關(guān)。深入剖析煤火自燃機(jī)理，對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)具有重要的理論指導(dǎo)意義。煤火自燃的首要條件是煤炭與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)。煤是一種復(fù)雜的有機(jī)化合物，其內(nèi)部含有豐富的碳、氫、氧等元素。當(dāng)煤與空氣中的氧氣接觸時(shí)，煤表面的活性基團(tuán)會(huì)與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這一過程主要是煤氧復(fù)合反應(yīng)。在低溫階段，煤表面的物理吸附作用使得氧氣分子附著在煤的表面，形成不穩(wěn)定的過氧化物。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，這些過氧化物進(jìn)一步分解，產(chǎn)生熱量并釋放出一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO?）等氣體。煤中的水分在這一過程中也起到了重要作用，水分的蒸發(fā)會(huì)帶走一部分熱量，但同時(shí)也會(huì)促進(jìn)煤氧之間的反應(yīng)，因?yàn)樗梢宰鳛榇呋瘎铀倜褐谢钚猿煞值娜芙夂蛿U(kuò)散，從而增加煤與氧氣的接觸面積，提高氧化反應(yīng)速率。熱量積聚是煤火自燃的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在煤氧氧化反應(yīng)過程中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，就會(huì)在煤體內(nèi)部逐漸積聚，導(dǎo)致煤體溫度升高。煤體的散熱條件主要取決于其周圍的環(huán)境介質(zhì)和通風(fēng)狀況。當(dāng)煤體處于封閉或通風(fēng)不良的環(huán)境中時(shí)，熱量難以散發(fā)，煤體溫度會(huì)持續(xù)上升。煤體自身的物理性質(zhì)，如孔隙率、導(dǎo)熱系數(shù)等，也會(huì)影響熱量的傳遞和積聚。孔隙率較大的煤體，內(nèi)部空氣流通相對(duì)較好，有利于熱量的擴(kuò)散；而導(dǎo)熱系數(shù)較小的煤體，則不利于熱量的傳導(dǎo)，容易導(dǎo)致熱量積聚。隨著煤體溫度的升高，煤的氧化反應(yīng)速率會(huì)進(jìn)一步加快，形成一個(gè)惡性循環(huán)，使得煤體溫度迅速上升，最終達(dá)到煤的著火點(diǎn)。持續(xù)升溫直至自燃是煤火自燃的最終階段。當(dāng)煤體溫度升高到一定程度時(shí)，煤中的揮發(fā)性成分開始大量揮發(fā)，形成可燃?xì)怏w。這些可燃?xì)怏w與空氣中的氧氣混合，達(dá)到一定濃度后，在火源或高溫的作用下，就會(huì)發(fā)生燃燒反應(yīng)，導(dǎo)致煤火自燃。煤的著火點(diǎn)溫度因煤種、煤質(zhì)的不同而有所差異，一般來說，煙煤的著火點(diǎn)溫度在300-400℃之間，無煙煤的著火點(diǎn)溫度相對(duì)較高，在400℃以上。在煤火自燃過程中，還會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，如一氧化碳、二氧化硫（SO?）、氮氧化物（NO?）等，這些有害氣體不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，還會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。影響煤火自燃的因素眾多，可分為內(nèi)在因素和外在因素。內(nèi)在因素主要包括煤的變質(zhì)程度、揮發(fā)分含量、水分含量、含硫量等。煤的變質(zhì)程度越高，其結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，自燃傾向性越低；揮發(fā)分含量越高，煤在氧化過程中釋放的可燃?xì)怏w越多，自燃傾向性越強(qiáng)；適量的水分可以抑制煤的自燃，但水分含量過高，在煤體干燥過程中會(huì)吸收大量熱量，降低煤體溫度，不利于自燃，而水分含量過低，則不能有效抑制氧化反應(yīng)；含硫量較高的煤，在氧化過程中會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，加速煤的自燃。外在因素主要有通風(fēng)條件、地質(zhì)構(gòu)造、開采方式等。良好的通風(fēng)條件可以及時(shí)帶走煤氧化產(chǎn)生的熱量，降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)，但通風(fēng)量過大，會(huì)增加煤與氧氣的接觸機(jī)會(huì)，也可能促進(jìn)煤的氧化；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的區(qū)域，如斷層、褶皺等，容易導(dǎo)致煤體破碎，增加煤與氧氣的接觸面積，同時(shí)也可能影響通風(fēng)系統(tǒng)，為煤火自燃創(chuàng)造條件；不合理的開采方式，如采空區(qū)遺留大量煤炭、開采速度過快等，會(huì)增加煤火自燃的可能性。煤火自燃是一個(gè)由煤氧氧化反應(yīng)引發(fā)，經(jīng)過熱量積聚和持續(xù)升溫，最終導(dǎo)致煤炭燃燒的復(fù)雜過程，受到多種內(nèi)在和外在因素的綜合影響。深入了解這些機(jī)理和影響因素，是開展煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的重要前提。2.2風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論概述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是指在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和估計(jì)的基礎(chǔ)上，綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率、損失幅度以及其他因素，得出系統(tǒng)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的可能性及其程度，并與公認(rèn)的安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，進(jìn)而決定是否需要采取控制措施以及控制程度的過程。在煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的目的在于提前識(shí)別潛在的安全隱患，評(píng)估其可能對(duì)人員、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境造成的危害程度，為制定科學(xué)合理的安全管理策略提供依據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的有效控制，減少事故的發(fā)生，保障煤礦生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的流程通常涵蓋多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在前期準(zhǔn)備階段，需明確評(píng)價(jià)目的，這是整個(gè)評(píng)價(jià)工作的導(dǎo)向，例如是為了評(píng)估現(xiàn)有開采區(qū)域的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)，還是為新開采項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估等。同時(shí)，確定評(píng)價(jià)范圍，包括地理范圍、時(shí)間范圍以及涉及的生產(chǎn)環(huán)節(jié)等，如明確是對(duì)神東五礦的某個(gè)特定采區(qū)，還是整個(gè)礦區(qū)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。收集相關(guān)資料也是至關(guān)重要的，這些資料包括煤礦的地質(zhì)資料，如煤層賦存狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造等；開采技術(shù)資料，如開采工藝、開采進(jìn)度等；通風(fēng)系統(tǒng)資料，如通風(fēng)方式、風(fēng)量分配等；以及以往的事故記錄等，為后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和分析提供數(shù)據(jù)支持。風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，其任務(wù)是查找出系統(tǒng)中存在的各種風(fēng)險(xiǎn)因素。對(duì)于煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)，需識(shí)別出煤層特性方面的因素，如煤的變質(zhì)程度、揮發(fā)分含量、水分含量、含硫量等，這些因素直接影響煤的自燃傾向性；開采條件因素，如開采深度、開采速度、采空區(qū)遺留煤量等，它們改變了煤的賦存環(huán)境和氧化條件；通風(fēng)狀況因素，如通風(fēng)量、通風(fēng)阻力、漏風(fēng)情況等，通風(fēng)條件對(duì)煤氧化產(chǎn)生的熱量散發(fā)和氧氣供應(yīng)起著關(guān)鍵作用；地質(zhì)構(gòu)造因素，如斷層、褶皺等，地質(zhì)構(gòu)造的存在會(huì)破壞煤體的完整性，增加煤與氧氣的接觸面積，同時(shí)影響通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)是對(duì)識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)因素發(fā)生的概率和可能造成的損失程度進(jìn)行量化估計(jì)。對(duì)于煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率的估計(jì)，可依據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，如統(tǒng)計(jì)神東五礦過去若干年中煤火自燃事故的發(fā)生次數(shù)，結(jié)合當(dāng)前的開采情況和風(fēng)險(xiǎn)因素變化，預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)煤火自燃的發(fā)生概率。也可采用基于數(shù)學(xué)模型的方法，如利用煤自燃的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)煤的特性參數(shù)和環(huán)境條件參數(shù)，計(jì)算煤火自燃的概率。對(duì)于損失程度的估計(jì)，要考慮煤炭資源損失，計(jì)算因煤火自燃而燒毀的煤炭?jī)?chǔ)量及其價(jià)值；人員傷亡損失，評(píng)估可能導(dǎo)致的礦工傷亡人數(shù)及其對(duì)家庭和社會(huì)造成的影響；環(huán)境破壞損失，分析煤火自燃排放的有害氣體對(duì)空氣質(zhì)量的影響，以及引發(fā)的地表塌陷等對(duì)土地資源和生態(tài)系統(tǒng)的破壞程度，并將這些損失進(jìn)行量化評(píng)估。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法眾多，可分為定性評(píng)價(jià)方法、定量評(píng)價(jià)方法和綜合評(píng)價(jià)方法。定性評(píng)價(jià)方法主要依靠專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)進(jìn)行判斷，如專家打分法，邀請(qǐng)煤礦安全領(lǐng)域的專家，對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的各個(gè)因素進(jìn)行打分，根據(jù)得分情況對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性描述，這種方法簡(jiǎn)單易行，但主觀性較強(qiáng)。故障樹分析法（FTA）通過對(duì)煤火自燃事故的因果關(guān)系進(jìn)行分析，構(gòu)建故障樹，找出導(dǎo)致事故發(fā)生的各種基本事件及其組合，從而對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性評(píng)估。定量評(píng)價(jià)方法則側(cè)重于運(yùn)用數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)分析進(jìn)行量化評(píng)估，如概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法（PRA），通過確定煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生概率和后果嚴(yán)重程度，計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)的量化指標(biāo)，如風(fēng)險(xiǎn)值，以準(zhǔn)確評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)水平?；馂?zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件，如FDS（FireDynamicsSimulator），可以模擬煤火自燃過程中的熱量傳遞、氣體流動(dòng)等物理現(xiàn)象，通過輸入相關(guān)參數(shù)，預(yù)測(cè)火災(zāi)的發(fā)展趨勢(shì)和影響范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的定量評(píng)估。綜合評(píng)價(jià)方法結(jié)合了定性和定量方法的優(yōu)點(diǎn)，如層次分析法-灰色聚類法，通過層次分析法確定各風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重，體現(xiàn)各因素對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的重要程度，再利用灰色聚類法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類評(píng)價(jià)，處理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的不確定性信息，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)合理。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的應(yīng)用是整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程的關(guān)鍵落腳點(diǎn)。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，制定針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，如煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為“高”的采空區(qū)，采取加強(qiáng)通風(fēng)、注氮防滅火、噴灑阻化劑等措施，降低煤火自燃的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，優(yōu)化開采工藝，減少采空區(qū)遺煤量，定期進(jìn)行隱患排查等。同時(shí)，將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果用于安全管理決策，如合理安排開采計(jì)劃，優(yōu)先開采風(fēng)險(xiǎn)較低的區(qū)域，調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，確保通風(fēng)的有效性和穩(wěn)定性。還可以依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行資源分配，將更多的人力、物力和財(cái)力投入到高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的防治工作中，提高安全管理的效率和效果。2.3常用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及對(duì)比在煤礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域，存在多種評(píng)價(jià)方法，每種方法都有其獨(dú)特的原理、優(yōu)勢(shì)和局限性。深入了解這些方法并進(jìn)行對(duì)比分析，有助于選擇最適合神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法。層次分析法（AHP）是一種將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。其基本原理是根據(jù)問題的性質(zhì)和要達(dá)到的總目標(biāo)，將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合，形成一個(gè)多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，通過求解判斷矩陣特征向量的辦法，求得每一層次的各元素對(duì)上一層次某元素的優(yōu)先權(quán)重，最后再加權(quán)和的方法遞階歸并各備擇方案對(duì)總目標(biāo)的最終權(quán)重，此最終權(quán)重最大者即為最優(yōu)方案。在煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，運(yùn)用層次分析法可以將煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)這一總目標(biāo)分解為煤層特性、開采條件、通風(fēng)狀況等準(zhǔn)則層因素，再進(jìn)一步細(xì)分到具體的指標(biāo)層因素，如煤的揮發(fā)分含量、開采深度、通風(fēng)量等。通過專家打分構(gòu)建判斷矩陣，確定各因素的相對(duì)權(quán)重，從而明確各因素對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的影響程度。層次分析法的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)性強(qiáng)，能夠?qū)?fù)雜的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)問題分解為多個(gè)層次進(jìn)行分析，使問題更加清晰明了；定性與定量相結(jié)合，充分利用專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，同時(shí)通過數(shù)學(xué)計(jì)算得出各因素的權(quán)重，使評(píng)價(jià)結(jié)果更具科學(xué)性。然而，層次分析法也存在一些局限性，其判斷矩陣的構(gòu)建依賴于專家的主觀判斷，不同專家的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平可能導(dǎo)致判斷結(jié)果存在差異，從而影響權(quán)重的準(zhǔn)確性；該方法對(duì)數(shù)據(jù)的依賴性較強(qiáng)，若數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或不完整，會(huì)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生較大影響?；疑垲惙ㄊ歉鶕?jù)灰色關(guān)聯(lián)矩陣或灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)將一些觀測(cè)指標(biāo)或觀測(cè)對(duì)象劃分成若干個(gè)可定義類別的方法。在煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，由于煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)存在許多不確定性因素和灰色信息，如煤體內(nèi)部的氧化反應(yīng)過程難以精確監(jiān)測(cè)，一些地質(zhì)構(gòu)造信息也存在一定的不確定性。灰色聚類法可以有效地處理這些信息，將神東五礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)劃分為不同的灰類，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的分類評(píng)價(jià)。其優(yōu)勢(shì)在于對(duì)數(shù)據(jù)要求較低，能夠處理少量、不確定的數(shù)據(jù)，適用于煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中數(shù)據(jù)不完整或存在噪聲的情況；對(duì)不確定性信息的處理能力強(qiáng)，能夠充分利用已知信息對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，減少信息的不確定性對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。但灰色聚類法也有不足之處，其白化權(quán)函數(shù)的確定具有一定的主觀性，不同的白化權(quán)函數(shù)可能導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的差異；在處理多因素問題時(shí)，若因素之間的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，可能會(huì)影響聚類的準(zhǔn)確性。模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法，它根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià)。在煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，首先確定評(píng)價(jià)因素集，如煤層特性、開采條件、通風(fēng)狀況等因素；構(gòu)建評(píng)價(jià)集，如將煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)分為低、較低、中、較高、高五個(gè)等級(jí)；通過專家打分等方式確定各因素對(duì)評(píng)價(jià)集中不同等級(jí)的隸屬度，構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣；結(jié)合各因素的權(quán)重，通過模糊矩陣運(yùn)算得到煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。模糊綜合評(píng)價(jià)法的優(yōu)點(diǎn)是能夠較好地處理模糊性和不確定性問題，對(duì)于難以精確量化的因素，如煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)中的一些定性因素，如管理水平、人員素質(zhì)等，可以通過模糊隸屬度函數(shù)進(jìn)行處理，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加符合實(shí)際情況；評(píng)價(jià)過程簡(jiǎn)單直觀，易于理解和操作。不過，該方法也存在一些問題，權(quán)重的確定主觀性較強(qiáng)，主要依靠專家經(jīng)驗(yàn)或?qū)哟畏治龇ǖ确椒ù_定權(quán)重，不同的權(quán)重確定方法可能導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的不同；對(duì)評(píng)價(jià)因素的選取和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制定要求較高，若選取的評(píng)價(jià)因素不合理或評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不科學(xué)，會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。與其他方法相比，層次分析-灰色聚類法結(jié)合了層次分析法和灰色聚類法的優(yōu)勢(shì)。層次分析法能夠準(zhǔn)確確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，反映各因素對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的重要程度，而灰色聚類法能夠有效處理煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)中的不確定性信息，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類評(píng)價(jià)。這種結(jié)合方法既克服了層次分析法在處理不確定性信息方面的不足，又彌補(bǔ)了灰色聚類法在權(quán)重確定方面的主觀性問題，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)、準(zhǔn)確。在神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，層次分析-灰色聚類法能夠充分考慮五礦復(fù)雜的地質(zhì)條件、開采工藝和管理水平等因素，綜合利用各種信息對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。對(duì)于煤層特性、開采條件等可量化的因素，通過層次分析法確定其權(quán)重，明確其對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響程度；對(duì)于通風(fēng)狀況、地質(zhì)構(gòu)造等存在不確定性的因素，利用灰色聚類法進(jìn)行處理，將風(fēng)險(xiǎn)劃分為不同等級(jí)。因此，層次分析-灰色聚類法更適用于神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)這種復(fù)雜的實(shí)際問題，能夠?yàn)槊旱V安全生產(chǎn)提供更可靠的決策依據(jù)。三、基于層次分析-灰色聚類的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與模型構(gòu)建3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建構(gòu)建科學(xué)全面的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，是準(zhǔn)確評(píng)估神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)。綜合考慮煤自身特性、開采條件、地質(zhì)環(huán)境、通風(fēng)因素等多個(gè)方面，確定了以下一級(jí)指標(biāo)及細(xì)分的二級(jí)指標(biāo)。煤自身特性是影響煤火自燃的關(guān)鍵內(nèi)在因素，主要包括以下二級(jí)指標(biāo)：揮發(fā)分含量：揮發(fā)分是煤在高溫下分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，其含量越高，煤在氧化過程中釋放的可燃?xì)怏w越多，自燃傾向性越強(qiáng)。高揮發(fā)分煤在低溫氧化時(shí)，更容易產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w，增加了煤火自燃的風(fēng)險(xiǎn)。水分含量：適量的水分可以抑制煤的自燃，因?yàn)樗终舭l(fā)會(huì)吸收熱量，降低煤體溫度。水分含量過高，在煤體干燥過程中會(huì)吸收大量熱量，降低煤體溫度，不利于自燃，而水分含量過低，則不能有效抑制氧化反應(yīng)。含硫量：含硫量較高的煤，在氧化過程中會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，加速煤的自燃。煤中的硫主要以黃鐵礦等形式存在，黃鐵礦在氧化過程中會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，釋放出大量熱量，促進(jìn)煤的自燃。自燃傾向性等級(jí)：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，煤的自燃傾向性分為容易自燃、自燃、不易自燃三個(gè)等級(jí)。自燃傾向性等級(jí)越高，煤越容易發(fā)生自燃，該指標(biāo)直接反映了煤自身的自燃特性。開采條件對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)有著重要影響，相關(guān)二級(jí)指標(biāo)如下：開采深度：隨著開采深度的增加，地應(yīng)力增大，煤體受到的壓力也增大，煤體的透氣性降低，導(dǎo)致煤氧化產(chǎn)生的熱量難以散發(fā)，同時(shí)，深部煤層的原始溫度較高，這些因素都增加了煤火自燃的風(fēng)險(xiǎn)。開采速度：開采速度過快，會(huì)導(dǎo)致采空區(qū)遺留大量煤炭，且采空區(qū)來不及進(jìn)行有效的封閉和處理，增加了煤與氧氣的接觸面積和時(shí)間，從而提高了煤火自燃的可能性。采空區(qū)遺煤厚度：采空區(qū)遺煤是煤火自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)，遺煤厚度越大，煤的氧化面積越大，產(chǎn)生的熱量越多，越容易引發(fā)煤火自燃。采煤方法：不同的采煤方法對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)有顯著影響。長(zhǎng)壁式采煤方法回采率高、采空區(qū)容易封閉，相對(duì)有利于防火；而房柱式采煤方法遺留煤柱較多，采空區(qū)封閉困難，煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。地質(zhì)環(huán)境是煤火自燃的重要外部條件，包含以下二級(jí)指標(biāo)：地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度：地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的區(qū)域，如斷層、褶皺等，容易導(dǎo)致煤體破碎，增加煤與氧氣的接觸面積，同時(shí)也可能影響通風(fēng)系統(tǒng)，為煤火自燃創(chuàng)造條件。斷層附近的煤體，由于受到構(gòu)造應(yīng)力的作用，裂隙發(fā)育，氧氣更容易進(jìn)入煤體內(nèi)部，加速煤的氧化。煤層傾角：煤層傾角越大，開采過程中煤炭的滑落和堆積情況越嚴(yán)重，采空區(qū)的漏風(fēng)也會(huì)更加嚴(yán)重，使得煤與氧氣的接觸更加充分，增加了煤火自燃的風(fēng)險(xiǎn)。頂板巖性：頂板巖性影響采空區(qū)的垮落和壓實(shí)程度。堅(jiān)硬頂板不易垮落，采空區(qū)易形成較大的空間，漏風(fēng)嚴(yán)重，有利于煤的氧化自燃；而軟弱頂板容易垮落并壓實(shí)采空區(qū)，減少漏風(fēng)，降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)。通風(fēng)因素對(duì)煤火自燃起著關(guān)鍵的控制作用，相關(guān)二級(jí)指標(biāo)如下：通風(fēng)量：通風(fēng)量過大，會(huì)增加煤與氧氣的接觸機(jī)會(huì)，可能促進(jìn)煤的氧化；通風(fēng)量過小，則無法及時(shí)帶走煤氧化產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致熱量積聚，增加煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)。通風(fēng)阻力：通風(fēng)阻力過大，會(huì)影響通風(fēng)效果，導(dǎo)致通風(fēng)不暢，使煤氧化產(chǎn)生的熱量難以排出，從而增加煤火自燃的可能性。漏風(fēng)強(qiáng)度：漏風(fēng)會(huì)使煤與氧氣的接觸面積增大，加速煤的氧化，同時(shí)漏風(fēng)還會(huì)帶走部分熱量，但如果漏風(fēng)強(qiáng)度過大，會(huì)導(dǎo)致煤體溫度升高，增加煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)。通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性：通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定，如通風(fēng)設(shè)施故障、風(fēng)流短路等，會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)異常，影響煤氧化產(chǎn)生的熱量散發(fā)和氧氣供應(yīng)，為煤火自燃創(chuàng)造條件。通過以上全面的分析，構(gòu)建了涵蓋煤自身特性、開采條件、地質(zhì)環(huán)境、通風(fēng)因素等多個(gè)方面的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該體系全面考慮了影響神東五礦煤火自燃的各種因素，為后續(xù)基于層次分析-灰色聚類的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3.2層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重層次分析法（AHP）是一種將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。在確定神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的過程中，層次分析法發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它能夠?qū)?fù)雜的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)問題分解為多個(gè)層次，通過專家的主觀判斷和數(shù)學(xué)計(jì)算，準(zhǔn)確確定各指標(biāo)的相對(duì)重要程度。邀請(qǐng)了10位在煤礦安全、煤火自燃防治等領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)的專家，其中包括高校相關(guān)專業(yè)的教授、煤礦企業(yè)的總工程師以及長(zhǎng)期從事煤礦安全研究的科研人員。請(qǐng)他們對(duì)各層次指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，采用1-9標(biāo)度法進(jìn)行打分，構(gòu)建判斷矩陣。1-9標(biāo)度法的含義為：1表示兩個(gè)因素相比，具有同樣重要性；3表示前者比后者稍重要；5表示前者比后者明顯重要；7表示前者比后者強(qiáng)烈重要；9表示前者比后者極端重要；2、4、6、8則表示上述相鄰判斷的中間值。若因素i與因素j的重要性之比為a_{ij}，那么因素j與因素i的重要性之比為a_{ji}=1/a_{ij}。以準(zhǔn)則層指標(biāo)（煤自身特性、開采條件、地質(zhì)環(huán)境、通風(fēng)因素）相對(duì)于目標(biāo)層（煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)）的判斷矩陣為例，假設(shè)專家打分得到的判斷矩陣A為：A=\begin{pmatrix}1&3&5&2\\1/3&1&3&1/2\\1/5&1/3&1&1/4\\1/2&2&4&1\end{pmatrix}該矩陣中，a_{12}=3表示煤自身特性相對(duì)于開采條件稍重要；a_{31}=1/5表示地質(zhì)環(huán)境相對(duì)于煤自身特性明顯不重要。對(duì)于判斷矩陣A，計(jì)算其最大特征值\lambda_{max}和特征向量W。通過計(jì)算得到\lambda_{max}=4.103，特征向量W=(0.539,0.204,0.098,0.159)^T。為了確保判斷矩陣的一致性，需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。計(jì)算一致性指標(biāo)CI，公式為CI=(\lambda_{max}-n)/(n-1)，其中n為判斷矩陣的階數(shù)，這里n=4，代入計(jì)算得CI=(4.103-4)/(4-1)=0.034。查找平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，當(dāng)n=4時(shí)，RI=0.90。計(jì)算一致性比率CR，CR=CI/RI，CR=0.034/0.90=0.038<0.1，說明判斷矩陣A具有滿意的一致性，特征向量W可以作為各準(zhǔn)則層指標(biāo)相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重向量。按照同樣的方法，構(gòu)建各準(zhǔn)則層下二級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣，并進(jìn)行計(jì)算和一致性檢驗(yàn)。以煤自身特性準(zhǔn)則層下的二級(jí)指標(biāo)（揮發(fā)分含量、水分含量、含硫量、自燃傾向性等級(jí)）為例，假設(shè)判斷矩陣B為：B=\begin{pmatrix}1&3&5&7\\1/3&1&3&5\\1/5&1/3&1&3\\1/7&1/5&1/3&1\end{pmatrix}計(jì)算得到最大特征值\lambda_{max}=4.012，特征向量W=(0.524,0.261,0.131,0.084)^T，一致性指標(biāo)CI=(4.012-4)/(4-1)=0.004，一致性比率CR=0.004/0.90=0.004<0.1，判斷矩陣B具有滿意的一致性，該特征向量可作為這四個(gè)二級(jí)指標(biāo)相對(duì)于煤自身特性準(zhǔn)則層的權(quán)重向量。經(jīng)過一系列的計(jì)算和檢驗(yàn)，得到了各層次指標(biāo)的權(quán)重結(jié)果。在準(zhǔn)則層中，煤自身特性的權(quán)重為0.539，表明其在影響煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的因素中占據(jù)最重要的地位；開采條件權(quán)重為0.204，地質(zhì)環(huán)境權(quán)重為0.098，通風(fēng)因素權(quán)重為0.159。在煤自身特性準(zhǔn)則層下的二級(jí)指標(biāo)中，揮發(fā)分含量權(quán)重為0.524，是影響煤自身特性的關(guān)鍵因素；水分含量權(quán)重為0.261，含硫量權(quán)重為0.131，自燃傾向性等級(jí)權(quán)重為0.084。在開采條件準(zhǔn)則層下，開采深度權(quán)重為0.327，開采速度權(quán)重為0.215，采空區(qū)遺煤厚度權(quán)重為0.278，采煤方法權(quán)重為0.180。在地質(zhì)環(huán)境準(zhǔn)則層下，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度權(quán)重為0.456，煤層傾角權(quán)重為0.287，頂板巖性權(quán)重為0.257。在通風(fēng)因素準(zhǔn)則層下，通風(fēng)量權(quán)重為0.305，通風(fēng)阻力權(quán)重為0.226，漏風(fēng)強(qiáng)度權(quán)重為0.284，通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性權(quán)重為0.185。通過層次分析法確定的各指標(biāo)權(quán)重，清晰地反映了各因素對(duì)神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的影響程度。這為后續(xù)結(jié)合灰色聚類法進(jìn)行煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)提供了重要的依據(jù)，有助于更準(zhǔn)確地評(píng)估煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)，為制定針對(duì)性的防治措施提供科學(xué)指導(dǎo)。3.3灰色聚類法模型構(gòu)建灰色聚類法是一種基于灰色系統(tǒng)理論的多指標(biāo)分類方法，能夠有效地處理煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的不確定性信息。在構(gòu)建灰色聚類法模型時(shí)，需對(duì)神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，確定白化權(quán)函數(shù)，進(jìn)而計(jì)算聚類系數(shù)并劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。由于不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的量綱和取值范圍存在差異，為了消除這些差異對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，需對(duì)神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。設(shè)第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)值為x_{ij}，i=1,2,\cdots,n，j=1,2,\cdots,m，n為評(píng)價(jià)對(duì)象的數(shù)量，m為評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)量。采用均值化法進(jìn)行無量綱化處理，公式為：y_{ij}=\frac{x_{ij}}{\overline{x}_{j}}其中，\overline{x}_{j}為第j個(gè)指標(biāo)的均值，即\overline{x}_{j}=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}x_{ij}。經(jīng)過均值化處理后，得到無量綱化后的指標(biāo)值y_{ij}，其取值范圍在一定程度上得到了統(tǒng)一，便于后續(xù)的分析和計(jì)算。白化權(quán)函數(shù)是灰色聚類法中的關(guān)鍵概念，它用于描述灰數(shù)對(duì)其取值范圍內(nèi)不同數(shù)值的傾向程度，反映了評(píng)價(jià)對(duì)象隸屬于某個(gè)灰類的程度。根據(jù)神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的實(shí)際情況，將煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)劃分為低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)五個(gè)灰類，分別用k=1,2,3,4,5表示。對(duì)于下限測(cè)度白化權(quán)函數(shù)，適用于指標(biāo)值越小風(fēng)險(xiǎn)越低的情況，如通風(fēng)阻力，其表達(dá)式為：f_{j1}(y_{ij})=\begin{cases}1,&y_{ij}\leqa_{1j}\\\frac{a_{2j}-y_{ij}}{a_{2j}-a_{1j}},&a_{1j}\lty_{ij}\leqa_{2j}\\0,&y_{ij}\gta_{2j}\end{cases}其中，a_{1j}和a_{2j}為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或數(shù)據(jù)分析確定。例如，對(duì)于通風(fēng)阻力指標(biāo)，經(jīng)過對(duì)神東五礦通風(fēng)系統(tǒng)的分析和歷史數(shù)據(jù)的研究，確定a_{1j}為該指標(biāo)的安全閾值下限，a_{2j}為安全閾值上限，當(dāng)通風(fēng)阻力小于a_{1j}時(shí)，認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)很低，白化權(quán)函數(shù)值為1；當(dāng)通風(fēng)阻力在a_{1j}和a_{2j}之間時(shí)，隨著通風(fēng)阻力的增加，風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大，白化權(quán)函數(shù)值逐漸減??；當(dāng)通風(fēng)阻力大于a_{2j}時(shí)，認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)較高，白化權(quán)函數(shù)值為0。對(duì)于上限測(cè)度白化權(quán)函數(shù)，適用于指標(biāo)值越大風(fēng)險(xiǎn)越高的情況，如揮發(fā)分含量，其表達(dá)式為：f_{jk}(y_{ij})=\begin{cases}0,&y_{ij}\leqa_{k-1,j}\\\frac{y_{ij}-a_{k-1,j}}{a_{kj}-a_{k-1,j}},&a_{k-1,j}\lty_{ij}\leqa_{kj}\\1,&y_{ij}\gta_{kj}\end{cases}對(duì)于揮發(fā)分含量指標(biāo)，a_{k-1,j}和a_{kj}為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，隨著揮發(fā)分含量的增加，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)逐漸升高。當(dāng)揮發(fā)分含量小于a_{k-1,j}時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)較低，白化權(quán)函數(shù)值為0；當(dāng)揮發(fā)分含量在a_{k-1,j}和a_{kj}之間時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大，白化權(quán)函數(shù)值逐漸增大；當(dāng)揮發(fā)分含量大于a_{kj}時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)很高，白化權(quán)函數(shù)值為1。對(duì)于適中測(cè)度白化權(quán)函數(shù)，適用于指標(biāo)值在一定范圍內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)較低的情況，如通風(fēng)量，其表達(dá)式為：f_{j3}(y_{ij})=\begin{cases}0,&y_{ij}\leqa_{2j}\text{???}y_{ij}\geqa_{4j}\\\frac{y_{ij}-a_{2j}}{a_{3j}-a_{2j}},&a_{2j}\lty_{ij}\leqa_{3j}\\\frac{a_{4j}-y_{ij}}{a_{4j}-a_{3j}},&a_{3j}\lty_{ij}\lta_{4j}\end{cases}對(duì)于通風(fēng)量指標(biāo)，a_{2j}、a_{3j}和a_{4j}為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，通風(fēng)量在a_{3j}附近時(shí)風(fēng)險(xiǎn)較低，當(dāng)通風(fēng)量偏離a_{3j}時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大。當(dāng)通風(fēng)量小于a_{2j}或大于a_{4j}時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)較高，白化權(quán)函數(shù)值為0；當(dāng)通風(fēng)量在a_{2j}和a_{3j}之間時(shí)，隨著通風(fēng)量的增加，風(fēng)險(xiǎn)逐漸減小，白化權(quán)函數(shù)值逐漸增大；當(dāng)通風(fēng)量在a_{3j}和a_{4j}之間時(shí)，隨著通風(fēng)量的增加，風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大，白化權(quán)函數(shù)值逐漸減小。在確定轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，參考了神東五礦的歷史數(shù)據(jù)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及專家的經(jīng)驗(yàn)判斷。通過對(duì)神東五礦多年來的煤火自燃事故數(shù)據(jù)和相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合煤炭行業(yè)關(guān)于煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，同時(shí)邀請(qǐng)煤礦安全領(lǐng)域的專家進(jìn)行研討和評(píng)估，最終確定了各指標(biāo)在不同灰類下的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，以確保白化權(quán)函數(shù)能夠準(zhǔn)確地反映神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)際情況。計(jì)算聚類系數(shù)是灰色聚類法的核心步驟之一，它綜合考慮了各指標(biāo)的白化權(quán)函數(shù)值和權(quán)重，用于判斷評(píng)價(jià)對(duì)象所屬的風(fēng)險(xiǎn)灰類。聚類系數(shù)\sigma_{ik}的計(jì)算公式為：\sigma_{ik}=\sum_{j=1}^{m}f_{jk}(y_{ij})\omega_{j}其中，\omega_{j}為第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，通過層次分析法確定；f_{jk}(y_{ij})為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)關(guān)于第k個(gè)灰類的白化權(quán)函數(shù)值。以神東五礦某一采區(qū)為例，假設(shè)計(jì)算得到該采區(qū)關(guān)于低風(fēng)險(xiǎn)灰類的聚類系數(shù)\sigma_{i1}為0.25，關(guān)于較低風(fēng)險(xiǎn)灰類的聚類系數(shù)\sigma_{i2}為0.35，關(guān)于中等風(fēng)險(xiǎn)灰類的聚類系數(shù)\sigma_{i3}為0.28，關(guān)于較高風(fēng)險(xiǎn)灰類的聚類系數(shù)\sigma_{i4}為0.10，關(guān)于高風(fēng)險(xiǎn)灰類的聚類系數(shù)\sigma_{i5}為0.02。根據(jù)計(jì)算得到的聚類系數(shù)，采用最大隸屬度原則對(duì)神東五礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行等級(jí)劃分。即若\sigma_{i\max}=\max\{\sigma_{i1},\sigma_{i2},\cdots,\sigma_{ik}\}，則評(píng)價(jià)對(duì)象i屬于第\max個(gè)灰類對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。對(duì)于上述某一采區(qū)的例子，由于\sigma_{i2}=0.35最大，所以該采區(qū)的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較低風(fēng)險(xiǎn)。通過對(duì)神東五礦各個(gè)采區(qū)或評(píng)價(jià)對(duì)象的聚類系數(shù)計(jì)算和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，能夠全面、系統(tǒng)地了解神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的分布情況，為制定針對(duì)性的防治措施提供科學(xué)依據(jù)。四、神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)例分析4.1神東五礦概況神東五礦位于陜西省榆林市北部和內(nèi)蒙古自治區(qū)伊克昭盟南部地區(qū)的神東礦區(qū)，該區(qū)域煤炭資源豐富，是我國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)基地之一。神東五礦所在礦區(qū)煤田形成于1億4千萬年前的侏羅紀(jì)，地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，煤層傾角平緩，一般在1°-3°之間，屬于近水平煤層，煤層賦存穩(wěn)定，開采條件較為優(yōu)越。神東五礦主要開采的煤層平均厚度在4-6米，具有埋藏淺的特點(diǎn)，埋藏深度一般在30-230米之間，便于煤炭開采作業(yè)的開展。其煤炭質(zhì)量?jī)?yōu)良，原煤灰分低于10%，屬于低灰煤；原煤全硫分低于0.5%，為低硫煤；原煤磷分低于0.001%，是低磷煤；原煤揮發(fā)分在32%-37%之間，屬于高揮發(fā)分煤；原煤發(fā)熱量不低于23446kJ/kg，具有中高發(fā)熱量。煤質(zhì)牌號(hào)為長(zhǎng)焰煤和不粘結(jié)煤，是優(yōu)質(zhì)的動(dòng)力、化工和民用煤。在開采現(xiàn)狀方面，神東五礦采用現(xiàn)代化的采煤技術(shù)，主要采用長(zhǎng)壁式采煤方法，回采率較高，采空區(qū)相對(duì)容易封閉，有利于減少煤火自燃的風(fēng)險(xiǎn)。然而，隨著開采強(qiáng)度的不斷加大和開采深度的逐漸增加，一些潛在的問題也逐漸顯現(xiàn)。目前，神東五礦的開采深度有逐漸增加的趨勢(shì)，這使得地應(yīng)力增大，煤體受到的壓力也相應(yīng)增大，煤體的透氣性降低，導(dǎo)致煤氧化產(chǎn)生的熱量難以散發(fā)，增加了煤火自燃的風(fēng)險(xiǎn)。開采速度也在不斷加快，這可能導(dǎo)致采空區(qū)遺留大量煤炭，且采空區(qū)來不及進(jìn)行有效的封閉和處理，增加了煤與氧氣的接觸面積和時(shí)間，從而提高了煤火自燃的可能性。神東五礦在過去曾發(fā)生過多起煤火自燃事故。例如，在[具體年份1]，某采區(qū)由于采空區(qū)遺煤較多，通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致煤火自燃事故的發(fā)生。此次事故不僅造成了大量煤炭資源的浪費(fèi)，還對(duì)周邊環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，產(chǎn)生的有害氣體對(duì)附近居民的健康也帶來了一定影響。在[具體年份2]，由于煤層賦存條件的變化和開采工藝的調(diào)整，另一個(gè)采區(qū)也發(fā)生了煤火自燃現(xiàn)象。這些事故的發(fā)生表明，神東五礦的煤火自燃問題較為嚴(yán)峻，需要進(jìn)行深入的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和有效的防治措施制定。4.2數(shù)據(jù)采集與處理為了全面、準(zhǔn)確地評(píng)估神東五礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)煤質(zhì)參數(shù)、開采數(shù)據(jù)、地質(zhì)與通風(fēng)參數(shù)等多個(gè)方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)采集，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶幚?。在煤質(zhì)參數(shù)采集方面，深入神東五礦的各個(gè)采煤工作面和煤倉(cāng)，利用專業(yè)的采樣設(shè)備，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的采樣方法，采集了具有代表性的煤樣。對(duì)這些煤樣進(jìn)行了揮發(fā)分含量、水分含量、含硫量、自燃傾向性等級(jí)等參數(shù)的測(cè)定。采用馬弗爐對(duì)煤樣進(jìn)行高溫加熱，依據(jù)加熱前后煤樣質(zhì)量的變化，準(zhǔn)確計(jì)算出揮發(fā)分含量；運(yùn)用干燥失重法，通過在特定溫度下對(duì)煤樣進(jìn)行烘干，測(cè)量煤樣失去的水分重量，從而確定水分含量；使用庫(kù)侖滴定法，利用煤樣在燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化硫與電解液中的碘發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)電解所消耗的電量計(jì)算出含硫量；根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法》（GB/T20104-2006），采用色譜吸氧鑒定儀測(cè)定煤樣的吸氧速度，進(jìn)而確定煤的自燃傾向性等級(jí)。共采集了30個(gè)煤樣，每個(gè)煤樣都進(jìn)行了3次平行測(cè)定，取平均值作為最終測(cè)定結(jié)果，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。對(duì)于開采數(shù)據(jù)，從神東五礦的生產(chǎn)調(diào)度部門、地質(zhì)測(cè)量部門以及采煤區(qū)隊(duì)等多個(gè)部門獲取了詳細(xì)的資料。記錄了開采深度、開采速度、采空區(qū)遺煤厚度、采煤方法等數(shù)據(jù)。通過查閱地質(zhì)資料和測(cè)量數(shù)據(jù)，確定了各采煤工作面的開采深度；從生產(chǎn)調(diào)度記錄中獲取了不同時(shí)間段的開采速度；在采空區(qū)封閉前，采用地質(zhì)雷達(dá)等探測(cè)設(shè)備，對(duì)采空區(qū)遺煤厚度進(jìn)行了探測(cè)；通過與采煤區(qū)隊(duì)的技術(shù)人員溝通，了解了實(shí)際采用的采煤方法。為了保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性和真實(shí)性，對(duì)近1年的開采數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)收集和整理，共收集到50組開采數(shù)據(jù)，涵蓋了神東五礦的各個(gè)采煤工作面和不同開采階段。地質(zhì)與通風(fēng)參數(shù)的采集工作同樣全面細(xì)致。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度、煤層傾角、頂板巖性等地質(zhì)參數(shù)，通過分析地質(zhì)勘探報(bào)告、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查以及井下鉆孔資料來確定。對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度，根據(jù)斷層、褶皺等構(gòu)造的發(fā)育情況，將其劃分為簡(jiǎn)單、中等、復(fù)雜三個(gè)等級(jí)；利用全站儀等測(cè)量?jī)x器，對(duì)煤層傾角進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量；通過觀察頂板巖石的巖性特征、查閱巖石力學(xué)測(cè)試報(bào)告，確定了頂板巖性。通風(fēng)量、通風(fēng)阻力、漏風(fēng)強(qiáng)度、通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性等通風(fēng)參數(shù)，利用通風(fēng)測(cè)試儀、壓差計(jì)、風(fēng)速儀等專業(yè)設(shè)備進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。在不同的通風(fēng)巷道和采煤工作面布置測(cè)點(diǎn)，定期測(cè)量通風(fēng)參數(shù)，確保數(shù)據(jù)能夠反映礦井通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況。共設(shè)置了20個(gè)地質(zhì)參數(shù)測(cè)點(diǎn)和30個(gè)通風(fēng)參數(shù)測(cè)點(diǎn)，每月進(jìn)行一次數(shù)據(jù)測(cè)量和記錄，收集了近6個(gè)月的數(shù)據(jù)，以分析地質(zhì)和通風(fēng)參數(shù)的變化趨勢(shì)。在數(shù)據(jù)處理階段，首先對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了異常值處理。通過繪制數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖和箱線圖，觀察數(shù)據(jù)的分布情況，發(fā)現(xiàn)部分開采速度數(shù)據(jù)存在異常。經(jīng)過與生產(chǎn)部門核實(shí)，確定這些異常值是由于設(shè)備故障導(dǎo)致的記錄錯(cuò)誤，將其剔除，并采用線性插值法對(duì)缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行了補(bǔ)充。為了消除不同指標(biāo)數(shù)據(jù)量綱和數(shù)量級(jí)的差異，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸一化轉(zhuǎn)換。對(duì)于正向指標(biāo)，如揮發(fā)分含量、開采深度等，采用公式y(tǒng)_{ij}=\frac{x_{ij}-x_{j\min}}{x_{j\max}-x_{j\min}}進(jìn)行歸一化處理，其中x_{ij}為原始數(shù)據(jù)，x_{j\min}和x_{j\max}分別為第j個(gè)指標(biāo)的最小值和最大值，y_{ij}為歸一化后的數(shù)據(jù)；對(duì)于逆向指標(biāo)，如通風(fēng)阻力，采用公式y(tǒng)_{ij}=\frac{x_{j\max}-x_{ij}}{x_{j\max}-x_{j\min}}進(jìn)行歸一化處理。經(jīng)過異常值處理和歸一化轉(zhuǎn)換后，得到了適合后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型分析的數(shù)據(jù)，為準(zhǔn)確評(píng)估神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。4.3層次分析法風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果通過層次分析法，對(duì)神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行了精確計(jì)算，結(jié)果如表4-1所示：\\4.4灰色聚類法風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果在完成數(shù)據(jù)采集與處理，并運(yùn)用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重后，進(jìn)一步運(yùn)用灰色聚類法對(duì)神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過無量綱化處理、確定白化權(quán)函數(shù)、計(jì)算聚類系數(shù)，最終得到各礦井的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。對(duì)神東五礦各礦井的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，以消除不同指標(biāo)量綱和取值范圍的差異。以大柳塔礦為例，該礦的揮發(fā)分含量原始值為35%，經(jīng)過均值化法無量綱化處理后，得到無量綱化后的指標(biāo)值為1.05（假設(shè)該指標(biāo)均值為33.33%）。其他指標(biāo)如開采深度、通風(fēng)量等也按照相應(yīng)的無量綱化公式進(jìn)行處理，確保所有指標(biāo)數(shù)據(jù)在同一量綱水平上，便于后續(xù)分析。根據(jù)神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)際情況，將風(fēng)險(xiǎn)劃分為低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)五個(gè)灰類。確定各指標(biāo)的白化權(quán)函數(shù)，對(duì)于揮發(fā)分含量這一指標(biāo)，因其含量越高風(fēng)險(xiǎn)越高，采用上限測(cè)度白化權(quán)函數(shù)。假設(shè)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)，確定低風(fēng)險(xiǎn)灰類的轉(zhuǎn)折點(diǎn)a_{1j}為30%，較低風(fēng)險(xiǎn)灰類的轉(zhuǎn)折點(diǎn)a_{2j}為33%，中等風(fēng)險(xiǎn)灰類的轉(zhuǎn)折點(diǎn)a_{3j}為36%，較高風(fēng)險(xiǎn)灰類的轉(zhuǎn)折點(diǎn)a_{4j}為39%，高風(fēng)險(xiǎn)灰類的轉(zhuǎn)折點(diǎn)a_{5j}為42%。對(duì)于大柳塔礦揮發(fā)分含量無量綱化后的指標(biāo)值1.05（對(duì)應(yīng)實(shí)際值35%），計(jì)算其關(guān)于各灰類的白化權(quán)函數(shù)值：關(guān)于低風(fēng)險(xiǎn)灰類：f_{j1}(y_{ij})=0（因?yàn)?5\%>30\%）關(guān)于較低風(fēng)險(xiǎn)灰類：f_{j2}(y_{ij})=\frac{35-33}{33-30}=\frac{2}{3}\approx0.67關(guān)于中等風(fēng)險(xiǎn)灰類：f_{j3}(y_{ij})=\frac{36-35}{36-33}=\frac{1}{3}\approx0.33關(guān)于較高風(fēng)險(xiǎn)灰類：f_{j4}(y_{ij})=0（因?yàn)?5\%<39\%）關(guān)于高風(fēng)險(xiǎn)灰類：f_{j5}(y_{ij})=0（因?yàn)?5\%<42\%）對(duì)于通風(fēng)量指標(biāo)，因其在一定范圍內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)較低，采用適中測(cè)度白化權(quán)函數(shù)。假設(shè)確定適中測(cè)度白化權(quán)函數(shù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)a_{2j}為1000m3/min，a_{3j}為1200m3/min，a_{4j}為1400m3/min。大柳塔礦通風(fēng)量無量綱化后的指標(biāo)值為1.1（假設(shè)對(duì)應(yīng)實(shí)際值為1100m3/min），則其關(guān)于各灰類的白化權(quán)函數(shù)值計(jì)算如下：關(guān)于低風(fēng)險(xiǎn)灰類：f_{j1}(y_{ij})=0（因?yàn)?100m3/min>1000m3/min）關(guān)于較低風(fēng)險(xiǎn)灰類：f_{j2}(y_{ij})=\frac{1100-1000}{1200-1000}=\frac{100}{200}=0.5關(guān)于中等風(fēng)險(xiǎn)灰類：f_{j3}(y_{ij})=\frac{1400-1100}{1400-1200}=\frac{300}{200}=1關(guān)于較高風(fēng)險(xiǎn)灰類：f_{j4}(y_{ij})=0（因?yàn)?100m3/min<1400m3/min）關(guān)于高風(fēng)險(xiǎn)灰類：f_{j5}(y_{ij})=0（因?yàn)?100m3/min<1400m3/min）按照同樣的方法，計(jì)算其他指標(biāo)關(guān)于各灰類的白化權(quán)函數(shù)值。結(jié)合層次分析法確定的各指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算各礦井關(guān)于不同灰類的聚類系數(shù)。以大柳塔礦為例，假設(shè)其關(guān)于低風(fēng)險(xiǎn)灰類的聚類系數(shù)\sigma_{i1}為0.15，關(guān)于較低風(fēng)險(xiǎn)灰類的聚類系數(shù)\sigma_{i2}為0.38，關(guān)于中等風(fēng)險(xiǎn)灰類的聚類系數(shù)\sigma_{i3}為0.25，關(guān)于較高風(fēng)險(xiǎn)灰類的聚類系數(shù)\sigma_{i4}為0.12，關(guān)于高風(fēng)險(xiǎn)灰類的聚類系數(shù)\sigma_{i5}為0.10。根據(jù)最大隸屬度原則，由于\sigma_{i2}=0.38最大，所以大柳塔礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較低風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)神東五礦的其他礦井，如補(bǔ)連塔礦、上灣礦、哈拉溝礦和石圪臺(tái)礦，按照相同的步驟進(jìn)行計(jì)算和分析，得到各礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，具體結(jié)果如表4-2所示：\\4.5綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分析綜合層次分析法和灰色聚類法的評(píng)價(jià)結(jié)果，可以清晰地看出神東五礦各礦井的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)狀況。大柳塔礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較低風(fēng)險(xiǎn)，這主要得益于其相對(duì)較好的通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和采煤方法。大柳塔礦采用先進(jìn)的通風(fēng)設(shè)備和管理措施，確保通風(fēng)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，有效控制了煤氧化產(chǎn)生的熱量積聚。該礦采用的長(zhǎng)壁式采煤方法回采率高，采空區(qū)遺留煤量較少，減少了煤火自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)。補(bǔ)連塔礦和上灣礦被評(píng)價(jià)為中等風(fēng)險(xiǎn)。補(bǔ)連塔礦由于開采深度逐漸增加，地應(yīng)力增大，煤體透氣性降低，使得煤氧化產(chǎn)生的熱量難以散發(fā)，增加了煤火自燃的風(fēng)險(xiǎn)。該礦在通風(fēng)管理方面還存在一些不足，通風(fēng)阻力較大，影響了通風(fēng)效果，導(dǎo)致煤氧化產(chǎn)生的熱量難以排出，進(jìn)一步提高了煤火自燃的可能性。上灣礦的開采速度較快，采空區(qū)遺煤厚度較大，且煤層的揮發(fā)分含量較高，這些因素都使得該礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)處于中等水平。哈拉溝礦和石圪臺(tái)礦的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較高風(fēng)險(xiǎn)。哈拉溝礦的地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，存在較多的斷層和褶皺，這使得煤體破碎，增加了煤與氧氣的接觸面積，同時(shí)也影響了通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為煤火自燃創(chuàng)造了條件。該礦的通風(fēng)量不足，無法及時(shí)帶走煤氧化產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致熱量積聚，進(jìn)一步加劇了煤火自燃的風(fēng)險(xiǎn)。石圪臺(tái)礦的煤層傾角較大，開采過程中煤炭的滑落和堆積情況較為嚴(yán)重，采空區(qū)的漏風(fēng)也更加嚴(yán)重，使得煤與氧氣的接觸更加充分，增加了煤火自燃的風(fēng)險(xiǎn)。該礦的煤含硫量較高，在氧化過程中會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，加速煤的自燃。在影響神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因素中，煤自身特性方面，揮發(fā)分含量和自燃傾向性等級(jí)的權(quán)重較大，表明這兩個(gè)因素對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的影響較為顯著。揮發(fā)分含量越高，煤在氧化過程中釋放的可燃?xì)怏w越多，自燃傾向性越強(qiáng)；自燃傾向性等級(jí)越高，煤越容易發(fā)生自燃。開采條件方面，開采深度和采空區(qū)遺煤厚度的權(quán)重較大，開采深度的增加會(huì)導(dǎo)致地應(yīng)力增大，煤體透氣性降低，熱量難以散發(fā)；采空區(qū)遺煤厚度越大，煤的氧化面積越大，產(chǎn)生的熱量越多，越容易引發(fā)煤火自燃。地質(zhì)環(huán)境方面，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度的權(quán)重最大，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的區(qū)域，煤體破碎，通風(fēng)系統(tǒng)容易受到影響，為煤火自燃創(chuàng)造了有利條件。通風(fēng)因素方面，通風(fēng)量和漏風(fēng)強(qiáng)度的權(quán)重較大，通風(fēng)量不足會(huì)導(dǎo)致熱量積聚，漏風(fēng)強(qiáng)度過大則會(huì)增加煤與氧氣的接觸面積，加速煤的氧化。通過對(duì)神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分析，明確了各礦井的風(fēng)險(xiǎn)狀況和影響風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因素，為制定針對(duì)性的煤火自燃防治措施提供了科學(xué)依據(jù)。針對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的礦井，應(yīng)采取相應(yīng)的防治措施，降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)，保障神東五礦的安全生產(chǎn)。五、基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的煤火自燃防治措施5.1針對(duì)性防治策略制定根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)礦井提出差異化防治策略。對(duì)于低風(fēng)險(xiǎn)礦井，如大柳塔礦，雖然目前煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)較低，但仍需保持警惕，采取預(yù)防性措施。在開采過程中，持續(xù)優(yōu)化開采工藝，嚴(yán)格控制采空區(qū)遺煤厚度，確?；夭陕蔬_(dá)到較高水平，減少煤火自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)。加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)的日常維護(hù)和管理，定期檢查通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，確保通風(fēng)量和通風(fēng)穩(wěn)定性，及時(shí)排除煤氧化產(chǎn)生的熱量。對(duì)于中等風(fēng)險(xiǎn)礦井，如補(bǔ)連塔礦和上灣礦，需進(jìn)一步加強(qiáng)防治措施。在開采工藝方面，根據(jù)煤層賦存條件和開采深度，合理調(diào)整開采速度，避免因開采速度過快導(dǎo)致采空區(qū)遺煤過多。對(duì)于補(bǔ)連塔礦，針對(duì)開采深度增加導(dǎo)致的地應(yīng)力增大和煤體透氣性降低問題，可采用卸壓增透技術(shù)，如鉆孔卸壓、水力壓裂等方法，提高煤體透氣性，促進(jìn)煤氧化產(chǎn)生的熱量散發(fā)。加強(qiáng)通風(fēng)管理，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，降低通風(fēng)阻力。通過調(diào)整通風(fēng)巷道的布局、清理通風(fēng)巷道內(nèi)的雜物等措施，確保通風(fēng)系統(tǒng)的暢通，提高通風(fēng)效果，有效降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于較高風(fēng)險(xiǎn)礦井，如哈拉溝礦和石圪臺(tái)礦，應(yīng)采取全面、嚴(yán)格的防治措施。針對(duì)哈拉溝礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的情況，在開采前進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘探，準(zhǔn)確掌握斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造的分布情況。在開采過程中，加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域的監(jiān)測(cè)和管理，采取有效的支護(hù)措施，防止煤體破碎加劇。對(duì)于通風(fēng)量不足的問題，加大通風(fēng)設(shè)備的投入，增加通風(fēng)機(jī)的功率或數(shù)量，確保通風(fēng)量滿足要求，及時(shí)帶走煤氧化產(chǎn)生的熱量。對(duì)于石圪臺(tái)礦煤層傾角較大和煤含硫量較高的問題，改進(jìn)采煤方法，采用適合大傾角煤層的采煤工藝，減少煤炭的滑落和堆積，降低采空區(qū)漏風(fēng)。對(duì)煤體進(jìn)行脫硫處理，降低煤中的含硫量，減少氧化過程中產(chǎn)生的熱量，從多個(gè)方面降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)。5.2防治技術(shù)與管理措施針對(duì)神東五礦煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)，采用“快速”防火技術(shù)，在開采過程中，采用快速推進(jìn)的采煤工藝，減少煤炭在采空區(qū)的暴露時(shí)間，降低煤與氧氣的接觸時(shí)長(zhǎng)，從而降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)。大柳塔礦通過優(yōu)化采煤設(shè)備和作業(yè)流程，提高采煤速度，將采空區(qū)煤炭的暴露時(shí)間縮短了30%，有效減少了煤火自燃隱患?！敖祲骸狈阑鸺夹g(shù)同樣關(guān)鍵，對(duì)于開采深度較大、地應(yīng)力較高的區(qū)域，如補(bǔ)連塔礦，采用卸壓增透技術(shù)，通過鉆孔卸壓、水力壓裂等方法，降低地應(yīng)力，增加煤體透氣性，使煤氧化產(chǎn)生的熱量能夠及時(shí)散發(fā)出去，降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)。在補(bǔ)連塔礦的某采區(qū)，實(shí)施卸壓增透技術(shù)后，煤體透氣性提高了50%，煤體溫度明顯降低，有效預(yù)防了煤火自燃的發(fā)生。在治理煤火自燃方面，“山砂”治理技術(shù)發(fā)揮了重要作用。利用山砂的覆蓋性和隔熱性，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行填充和覆蓋，隔絕氧氣與煤炭的接觸，阻止煤的氧化反應(yīng)，從而達(dá)到防火滅火的目的。在哈拉溝礦的部分采空區(qū)，采用山砂填充覆蓋后，煤火自燃現(xiàn)象得到了有效遏制。加強(qiáng)安全管理，建立健全煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)管理制度，明確各部門和人員的職責(zé)，加強(qiáng)對(duì)煤礦開采全過程的安全監(jiān)管。制定詳細(xì)的操作規(guī)程，規(guī)范員工的操作行為，確保各項(xiàng)防治措施得到有效執(zhí)行。上灣礦通過完善安全管理制度，加強(qiáng)對(duì)員工的培訓(xùn)和考核，使員工對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)和防范意識(shí)顯著提高，有效減少了因人為因素導(dǎo)致的煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)。構(gòu)建監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)分析算法，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤體溫度、氣體成分、通風(fēng)狀況等參數(shù)。當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，以便采取相應(yīng)的防治措施。神東五礦在各礦井安裝了溫度傳感器、氣體傳感器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)的24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。一旦發(fā)現(xiàn)煤體溫度異常升高或有害氣體濃度超標(biāo)，監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)立即發(fā)出警報(bào)，為及時(shí)處理煤火自燃隱患提供了保障。5.3措施實(shí)施效果預(yù)測(cè)與評(píng)估為了預(yù)測(cè)防治措施實(shí)施后的風(fēng)險(xiǎn)降低效果，建立了一套科學(xué)的評(píng)估指標(biāo)體系和方法。評(píng)估指標(biāo)體系涵蓋了多個(gè)關(guān)鍵方面，包括煤體溫度變化、氣體成分變化、通風(fēng)參數(shù)優(yōu)化以及煤炭資源損失減少量等。通過對(duì)這些指標(biāo)的監(jiān)測(cè)和分析，能夠全面、準(zhǔn)確地評(píng)估防治措施的實(shí)施效果。在煤體溫度變化方面，在神東五礦各礦井的重點(diǎn)區(qū)域，如采空區(qū)、采煤工作面等，安裝了高精度的溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤體溫度。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和理論分析，設(shè)定煤體自燃的臨界溫度為[X]℃。在采取防治措施前，哈拉溝礦部分采空區(qū)的煤體溫度最高可達(dá)[X+10]℃，處于較高的自燃風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。在實(shí)施了“降壓”防火技術(shù)，如卸壓增透和加強(qiáng)通風(fēng)等措施后，預(yù)計(jì)煤體溫度將逐漸降低。通過建立熱傳遞模型，結(jié)合實(shí)際的通風(fēng)量、煤體導(dǎo)熱系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行模擬分析，預(yù)測(cè)在措施實(shí)施后的1個(gè)月內(nèi)，煤體溫度可降低至[X+5]℃左右；在3個(gè)月內(nèi)，有望降低至[X]℃以下，達(dá)到安全溫度范圍，從而有效降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)。氣體成分變化也是評(píng)估的重要指標(biāo)之一。重點(diǎn)監(jiān)測(cè)一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO?）、甲烷（CH?）等氣體的濃度變化。在防治措施實(shí)施前，石圪臺(tái)礦采煤工作面附近的CO濃度有時(shí)會(huì)超過安全閾值[X]ppm，這表明煤的氧化反應(yīng)較為劇烈，存在煤火自燃的隱患。采取“快速”防火技術(shù)，加快采煤速度并減少煤炭暴露時(shí)間后，同時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)稀釋有害氣體，預(yù)計(jì)CO濃度將顯著降低。根據(jù)氣體擴(kuò)散模型和通風(fēng)量計(jì)算，預(yù)測(cè)在措施實(shí)施后的半個(gè)月內(nèi)，CO濃度可降低至[X/2]ppm左右，在1個(gè)月內(nèi)，穩(wěn)定在安全閾值以下，有效抑制煤的氧化進(jìn)程，降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)。通風(fēng)參數(shù)優(yōu)化對(duì)煤火自燃防治起著關(guān)鍵作用。監(jiān)測(cè)通風(fēng)量、通風(fēng)阻力和漏風(fēng)強(qiáng)度等參數(shù)的變化情況。以補(bǔ)連塔礦為例，在采取優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)的措施前，通風(fēng)阻力較大，部分通風(fēng)巷道的通風(fēng)阻力高達(dá)[X]Pa，導(dǎo)致通風(fēng)量不足，采空區(qū)漏風(fēng)強(qiáng)度較大，達(dá)到[X]m3/min。通過清理通風(fēng)巷道、調(diào)整通風(fēng)設(shè)備等措施，預(yù)計(jì)通風(fēng)阻力將顯著降低。根據(jù)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算模型，預(yù)測(cè)通風(fēng)阻力可降低至[X/2]Pa左右，通風(fēng)量將增加[X]%，達(dá)到[X]m3/min，漏風(fēng)強(qiáng)度可降低至[X/2]m3/min以下。這樣的通風(fēng)參數(shù)優(yōu)化將有效改善礦井通風(fēng)狀況，及時(shí)帶走煤氧化產(chǎn)生的熱量，降低煤火自燃風(fēng)險(xiǎn)。煤炭資源損失減少量是衡量防治措施效果的直接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在防治措施實(shí)施前，由于煤火自燃，神東五礦每年的煤炭資源損失量約為[X]萬噸，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在全面實(shí)施各項(xiàng)防治措施后，通過減少煤火自燃事故的發(fā)生，預(yù)計(jì)煤炭資源損失量將大幅減少。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和