Risk assessment of hidden disaster-causing factors in coal mines of Zhunnan Mining Area
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摘要:
针对以往煤矿隐蔽致灾因素分析的方法不利于整体上把握矿井的风险的情况，本文以昌吉州准南矿区为研究对象，基于层次分析法，以地质构造因素、自然地质因素、勘查（采掘）工程因素三个因素为基础，选取断层、瓦斯、顶板、火烧区、地下含水体、采空区、不良钻孔封闭等12个影响因子构建风险评价指标体系，构造相应的判断矩阵，计算得出各层次指标权重。基于模糊综合评判法，从矿区隐蔽致灾因素对煤矿安全影响程度的大小考虑，将评语集划分为高风险、较高风险、中等风险、低风险、较低风险五个等级，确定了模糊综合评判矩阵，以准南矿区宽沟煤矿为例进行了评价。研究结果表明：评价指标体系中，一级指标权重较高的为自然地质因素、勘查（采掘）工程因素，二级指标权重较高的为地下含水体、瓦斯、废弃老窑（井筒）；准南矿区宽沟煤矿风险值介于45～50分之间，综合风险等级为中等风险；评价结果表明，该方法在昌吉州准南矿区煤矿隐蔽致灾因素评价方面具有适用性和可靠性。
Abstract:The previous analysis methods for hidden disaster-causing factors in coal mines are not conducive to an overall understanding of the risks in the mine. This paper takes the Zhunnan Mining Area of Changji Prefecture as the research object and uses the AHP to establish a risk assessment index system based on three factors: geological structural factors, natural geological factors, and exploration（mining） engineering factors. Based on the three factors, select 12 influencing factors such as fault, gas, roof, burning area, underground water body, goaf, and bad borehole closure to construct a risk assessment index system, construct a corresponding judgment matrix, and calculate index weights at each level. Based on the fuzzy comprehensive evaluation method, considering the degree of impact of hidden disaster-causing factors in mining areas on coal mine safety, the comment set is divided into five levels: higher risk, high risk, medium risk, low risk, and lower risk, and the fuzzy comprehensive evaluation method is determined. The evaluation matrix is evaluated by taking the Kuangou Coal Mine in Zhunnan Mining Area as an example. The research results show that in the evaluation index system, natural geological factors and exploration（mining） engineering factors have higher weights in the first-level indicators, and underground water body, gas, abandoned old kilns（shafts） have higher weights in the second-level indicators. The risk value of Kuangou Coal Mine in Zhunnan Mining Area is between 45 and 50 points, and the comprehensive risk level is medium risk. The evaluation results show that the method is applicable and reliable in the evaluation of hidden disaster-causing factors in coal mines in the Zhunnan Mining Area of Changji Prefecture.
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0. 引 言
煤炭占我国能源消费的绝大部分，在经济社会发展中具有不可替代的作用，在今后相当长的时间内仍将占据主体地位。随着煤矿开采强度的不断加大，煤矿隐蔽致灾因素在部分矿区已经严重威胁到煤矿的安全生产工作。多年来，大量的地质和采矿界的技术人员和学者围绕煤矿隐蔽致灾因素的致灾原因、识别、防控等开展了大量的研究工作，为煤矿隐蔽致灾因素的防控提供了理论支撑。程久龙等[1]对强电磁干扰地区进行压制干扰，实现了探地雷达进行灾害性采空区的精细探测；邓军等[2]运用多元回归分析的数学模型，建立了最短自然发火期预测回归方程可定性用于煤自然发火期的预测；鲁锦涛等[3]构建了基于灰色-物元模型的煤矿瓦斯爆炸风险评估模型。李毛飞[4]结合地面及地巷瞬变电磁法的优点，提出地面和地巷瞬变电磁法联合反演解释技术，以期实现煤矿隐蔽突水致灾源的精准探测；张思豪等[5]基于工作面地质条件和各含水层的水害危险性定量化评价指标体系，利用层次分析法求取并验证该工作面水害危险性最大因素。但是，以往的隐蔽致灾因素分析多进行定性分析或对单一致灾因素进行定量分析，未从整体上进行定量分析，不利于整体上把握矿井的风险。
本文通过建立煤矿隐蔽致灾因素风险评价指标体系，综合运用层次分析法和模糊综合评判法，将定性分析与定量分析结合起来，对准南矿区隐蔽致灾因素风险进行更科学的评价。
1. 工程地质概况
昌吉州准南矿区位于新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州东南部，东西延展长约258 km，矿区总面积789 km2。矿区含煤地层为侏罗系西山窑组、八道湾组，矿区内主要可采煤层多有出露，局部地段存在地面火烧区。矿区曾长期无序开发，400余处小煤窑遍布矿区，现有各类煤矿34处，均为井工开采。老旧采空区等隐蔽致灾因素极易引发水害等安全生产事故，对现有煤矿生产造成巨大安全隐患，2004—2021年，准南矿区煤矿事故共造成318人伤亡。
2. 评价指标体系
矿区煤矿隐蔽致灾因素包含孕灾因素、触发因素、影响因素，三种因素共同作用导致煤矿地质灾害的发生[6]。孕灾因素即地质灾变体，主要包含瓦斯、顶板、煤层自然发火、火烧区、地下含水体等自然地质因素，是煤矿地质灾害发生的物质基础。触发因素主要包含采空区、废弃老窑（井筒）、不良钻孔封闭、导水裂隙带、长时间暴露煤层、松动围岩等人类活动因素，是矿区煤矿地质灾害发生的必要条件。影响因素主要包含断层、褶皱、裂隙、陷落柱等地质构造因素，可能增加或减轻煤矿地质灾害的危险程度。根据昌吉州准南矿区地质资料和开采技术资料，综合运用地质勘查、专家调查等方法，排除矿井日常管理引起的致灾因素（长时间暴露煤层、松动围岩等）或该矿区不存在的致灾因素（陷落柱），从地质构造因素、自然地质因素、勘查（采掘）工程因素三个方面综合考虑，建立3个层次共12个指标的准南矿区煤矿隐蔽致灾因素风险评价指标体系，见表1。
表 1 准南矿区煤矿隐蔽致灾因素风险评价指标体系Table 1. Risk assessment index system for hidden disaster-causing factors in coal mines of Zhunnan Mining Area目标层 一级指标 二级指标 准南矿区煤矿隐蔽致灾因素风险评价（U） 地质构造因素（U1） 断层（U11） 褶皱（U12） 裂隙（U13） 自然地质因素（U2） 瓦斯（U21） 顶板（U22） 煤层自然发火（U23） 火烧区（U24） 地下含水体（U25） 勘查（采掘）工程因素（U3） 采空区（U31） 废弃老窑（井筒）（U32） 不良钻孔封闭（U33） 导水裂隙带（U34） 3. 基于层次分析法的指标权重确定
3.1 层次分析法的基本原理
层次分析法是20世纪70年代初由美国学者Saaty所创立的一种系统的分析方法，该方法采用多层次结构进行分析，综合了定性分析和定量分析。基本原理是将问题的总目标分解成不同的组成因素，依据性质和相互隶属关系层次化因素，形成一个多层次结构的分析模型，由Saaty1～9标度法构建判断矩阵，计算矩阵的最大特征值、特征向量，并进行一致性检验，最终确定因素的权重[7-11]。
3.2 指标权重的确定
3.2.1 建立层次结构模型
确定准南矿区煤矿隐蔽致灾因素风险评价的最高层、中间层、最低层分别为目标层、一级指标（准则层）、二级指标（指标层），对各层次内的指标进行梳理，按指标的相互隶属关系和性质层次化各指标，最终建立层次结构模型。
3.2.2 确定判断矩阵
综合运用专家调查法，将已经建立的层次结构模型的同层次各指标之间两两对比，见表2，依据Saaty1～9标度法确定两指标相对重要性的定量化数值，构造出判断矩阵，见表3。
表 2 Saaty1～9标度法Table 2. Saaty1～9 scale method标度 定义 1 因素Ui与Uj同等重要 3 因素Ui比Uj略显重要 5 因素Ui比Uj明显重要 7 因素Ui比Uj非常重要 9 因素Ui比Uj极为重要 2、4、6、8 相邻判断的中间值 倒数 Ui比Uj的值为uij，则uji=1/uij 表 3 判断矩阵的一般形式Table 3. General form of judgment matrixU1 U2 $\cdots $ Un U1 u11 u12 $\cdots $ u1n U2 u21 u22 $\cdots $ u2n $\cdots $ $\cdots $ $\cdots $ $\cdots $ $\cdots $ Un un1 un2 $\cdots $ unn 3.2.3 计算权重向量及一致性检验
计算出确定的判断矩阵最大特征值λmax和特征向量W0i。通过对特征向量W0i进行标准化处理得到相应的权重向量Wi。根据式（1）、式（2）进行一致性检验，当该判断矩阵一致性比率CR＜0.1时，通过一致性检验，否则适当修正该判断矩阵[12-16]。CI为一致性指标，RI为同阶平均随机一致性指标，根据查表的方法，获得矩阵阶数n相对应的RI值，见表4。
表 4 同阶平均随机一致性指标RI值Table 4. Average random consistency index RI values of the same ordern 1 2 3 4 5 6 7 8 9 RI 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 $$ CI = \dfrac{{{\lambda _{{\text{max}}}} - n}}{{n - 1}} $$ (1) $$ CR = \dfrac{{CR}}{{RI}} $$ (2) 3.2.4 层次总排序及一致性检验
层次总排序是计算指标层元素对系统目标的综合权重，并进行排序。若准则层A包含m个元素A1，…，Am，元素对总目标的总排序为a1，…，am。指标层B包含n个元素B1，…，Bn，对上层A中元素Aj的层次单排序为b1j，…，bnj（j=1，2，…，m），则指标层B层次总排序为$ \displaystyle\sum\limits_{j = 1}^m {{a_j}{b_{1j}}} $，$ \displaystyle\sum\limits_{j = 1}^m {{a_j}{b_{2j}}} $，…，$ \displaystyle\sum\limits_{j = 1}^m {{a_j}{b_{nj}}} $。若B层B1，…，Bn对上层（A层）中的元素Aj（j=1，2，…，m）层次单排序一致性指标为CIj，随机一致性指标为RIj，则层次总排序的一致性比率见式（3）。当该判断矩阵一致性比率CR＜0.1时，通过一致性检验，否则适当修正该判断矩阵。
$$ CR = \dfrac{{{a_1}C{I_1} + {a_2}C{I_2} + \cdots + {a_m}C{I_m}}}{{{a_1}R{I_1} + {a_2}R{I_2} + \cdots + {a_m}R{I_m}}} $$ (3) 3.3 指标权重的确定
专家组成员由经验丰富的地质专家、采矿工程专家组成，采用专家调查法，根据准南矿区各隐蔽致灾因素风险大小的不同分别对各项指标进行打分，构造相应的判断矩阵，见表5～表8，计算得出各层次指标权重，见表9。
表 5 相对目标层U的判断矩阵Table 5. Judgment matrix for relative target layer UU1 U2 U3 Wi U1 1 1/5 1/2 0.122 6 U2 5 1 3 0.647 9 U3 2 1/3 1 0.229 9 注：一致性比例：0.006 2<0.1；λmax=3.007 1。 表 6 相对准则层U1的判断矩阵Table 6. Judgment matrix for relative quasilateral layer U1U11 U12 U13 Wi U11 1 3 5 0.647 9 U12 1/3 1 2 0.229 9 U13 1/5 1/2 1 0.122 2 注：一致性比例：0.006 2<0.1；λmax=3.007 1。 表 7 相对准则层U2的判断矩阵Table 7. Judgment matrix for relative quasilateral layer U2U21 U22 U23 U24 U25 Wi U21 1 3 3 2 1/2 0.259 4 U22 1/3 1 1 1/2 1/3 0.096 1 U23 1/3 1 1 1/2 1/3 0.096 1 U24 1/2 2 2 1 1/4 0.149 7 U25 2 3 3 4 1 0.398 8 注：一致性比例：0.055 4<0.1；λmax=5.248 3。 表 8 相对准则层U3的判断矩阵Table 8. Judgment matrix for relative quasilateral layer U3U31 U32 U33 U34 Wi U31 1 1/3 1/2 1 0.141 1 U32 3 1 2 3 0.454 7 U33 2 1/2 1 2 0.263 0 U34 1 1/3 1/2 1 0.141 1 注：一致性比例：0.007 3<0.1；λmax=4.019 6。 表 9 准南矿区隐蔽致灾因素风险评价指标体系权重Table 9. Weights of risk assessment index system for hidden disaster-causing factors in Zhunnan Mining Area目标层 一级指标 权重 二级指标 权重 综合权重 准南矿区
煤矿隐蔽
致灾风险
评价地质构造因素 0.122 2 断层 0.647 9 0.079 2 褶皱 0.229 9 0.028 1 裂隙 0.122 2 0.014 9 自然地质因素 0.647 9 瓦斯 0.259 4 0.168 1 顶板 0.096 1 0.062 3 煤层
自然发火0.096 1 0.062 3 火烧区 0.149 7 0.097 0 地下含水体 0.398 7 0.258 3 勘查（采掘）
工程因素0.229 9 采空区 0.141 1 0.032 4 废弃老窑
（井筒）0.454 7 0.104 5 不良钻孔封闭 0.263 1 0.060 5 导水裂隙带 0.141 1 0.032 4 3.4 指标权重结果
从一级指标来看，准南矿区隐蔽致灾因素的风险因素权重从大到小分别是自然地质因素（0.647 9）、勘查（采掘）工程因素（0.229 9）、地质构造因素（0.122 2），其中，自然地质因素权重超过0.5；从二级指标来看，白杨河矿区隐蔽致灾因素风险因素的权重从大到小依次是地下含水体（0.258 3）、瓦斯（0.168 1）、废弃老窑（井筒）（0.104 5）、火烧区（0.097 0）、断层（0.079 2）、煤层自然发火（0.062 3）、顶板（0.062 3）、不良钻孔封闭（0.060 5）、采空区（0.032 4）、导水裂隙带（0.032 4）、褶皱（0.028 1）、裂隙（0.014 9）。
通过指标权重分析得到，准南矿区隐蔽致灾因素二级指标风险较大（权重超过0.1）因素有地下含水体、瓦斯、废弃老窑（井筒），风险一般（权重0.05～0.10）因素有火烧区、断层、煤层自然发火、顶板、不良钻孔封闭，风险较小（权重小于0.05）因素有采空区、导水裂隙带、褶皱、裂隙。因此，在准南矿区煤矿生产过程中，要重点加强地下含水体、瓦斯、废弃老窑（井筒）3个风险较大致灾因素的补勘与资料分析工作，做好专项措施，确保不发生问题；对火烧区、断层、煤层自然发火等5个风险一般因素做好日常管理工作，若发现相关情况发生变化，及时进行勘探和资料分析；采空区、导水裂隙带等4个风险较小因素，做好日常管理工作。
4. 模糊综合评判
4.1 基本原理
模糊综合评判基于模糊数学的综合评价方法，将边界不清的、不易定量的定性问题运用隶属度理论转化为定量评价，是一种计算简洁、实用性强的方法。确定评判对象的风险评价因素集和评价集；建立模糊矩阵同风险因素的权向量进行模糊运算并进行归一化，最终得出评判结果。
4.2 分析步骤
4.2.1 确定风险因素集
因素集是以影响评价评判目标的所有风险因素$U_i（i=1,2,\dots,n） $所组成的一个普通集合。即U=（U1,U2,…,Un）、U1=（U11,U12,…,U1n）、Us=（Us1,Us2,…,Usn）[17]。
4.2.2 建立风险评语集
评价集是评价者（评审专家）对评价目标各风险因素可能做出的各种客观评价结果所组成的集合[18-22]。本次风险评价从矿区隐蔽致灾因素对煤矿安全影响程度的大小考虑，将评语集按照百分制原则划分为高风险［80, 100）、较高风险［60, 80）、中等风险［40, 60）、低风险［20, 40）、较低风险［0, 20）五个等级。每个等级取中位数得评语等级加权向量F=（90, 70, 50, 30, 10），见表10。
表 10 风险等级与分数关系Table 10. Relationship between risk level and score等级 高风险 较高风险 中等风险 低风险 较低风险 分数 90 70 50 30 10 4.2.3 确定模糊综合评判矩阵
结合已建立的准南矿区隐蔽致灾因素风险评价指标体系，通过对从U到F的模糊关系R的建立来实现模糊关系矩阵的建立。采用专家调查打分与数学统计的方法，得出单因素隶属的向量rij=（rij1，rij2，…，rijm），然后综合所有的评价子集确定模糊综合评判矩阵Rij。由Ui的单因素评价矩阵Ri及权重集，进行初级评价，得第一次综合决策向量：$ {B_i} = {A_i} \circ {R_i} =\left[{{b_{i1}}}\; {{b_{i2}}\; \cdots }\;b_{im} \right] $，其中，“$\circ $”为模糊关系合成算子。将每一个Ui作为一个元素，把Bi作为它的单因素评价，又可构成评价矩阵$ R=\left(\begin{array}{c}B_1 \\\vdots \\B_s\end{array}\right)= \left(\begin{array}{ccc}b_{11} & \cdots & b_{1 m} \\\vdots & & \vdots \\b_{s 1} & \cdots & b_{s m} \end{array}\right) $，再根据U的权重集A，得出第二级综合决策向量$ B = A \circ R = \left[ {{b_1}\;{b_2} \;\cdots\; {b_m}} \right] $，由B作出风险判断，根据最大隶属原则确定等级。
4.2.4 以准南矿区宽沟煤矿为例进行模糊综合评判
1）一级模糊综合评判。根据最大隶属度原则，宽沟煤矿地质构造因素对煤矿隐蔽致灾因素风险评价为低风险，计算见式（4）和式（5）。
$$ \begin{split}& {B_1} = {a_1} \circ {R_1} = （ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.647\;9}\quad{0.229\;9}\quad{0.122\;2} \end{array}} ） \circ \\& \qquad\qquad\quad \left( {\begin{array}{*{20}{c}} {0.02}&{0.10}&{0.25}&{0.35}&{0.28} \\ 0&0&{0.15}&{0.45}&{0.40} \\ {0.10}&{0.25}&{0.35}&{0.14}&{0.16} \end{array}} \right) = \\& （ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.025\;2}\quad{0.095\;3}\quad{0.239\;3}\quad{0.347\;3}\quad{0.292\;9} \end{array}} ） \\ \end{split} $$ (4) $$ \begin{split} {Z_1} = {B_1} \times {F^T} = \;&（ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.025\;2} & {0.095\;3} & {0.239\;3} & {0.347\;3} & {0.292\;9} \end{array}} ） \times \\& \left( {\begin{array}{*{20}{c}} {90} \\ {70} \\ {50} \\ {30} \\ {10} \end{array}} \right) = 34.25 \\[-2pt] \end{split} $$ (5) 根据最大隶属度原则，宽沟煤矿自然地质因素对煤矿隐蔽致灾因素风险评价为中等风险，计算见式（6）和式（7）。
$$ \begin{split}& {B_2} = {a_2} \circ {R_2} = （ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.259\;4} & {0.096\;1} & {0.096\;1} & {0.149\;7} & {0.398\;7} \end{array}} ） \circ \\ &\qquad \qquad \quad \left( {\begin{array}{*{20}{c}} {0.10}&{0.75}&{0.15}&0&0 \\ {0.15}&{0.70}&{0.15}&0&0 \\ {0.05}&{0.50}&{0.25}&{0.20}&0 \\ 0&0&{0.05}&{0.15}&{0.80} \\ 0&{0.10}&{0.40}&{0.40}&{0.10} \end{array}} \right)= \\& （ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.045\;2}&{0.349\;7}&{0.244\;3}&{0.201\;2}&{0.159\;6} \end{array}} ） \\[-2pt] \end{split} $$ (6) $$ \begin{split} {Z_2} = {B_2} \times {F^T} = \;&（ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.045\;2} & {0.349\;7} & {0.244\;3} & {0.201\;2} & {0.159\;6} \end{array}} ） \times\\& \left( {\begin{array}{*{20}{c}} {90} \\ {70} \\ {50} \\ {30} \\ {10} \end{array}} \right) = 48.39 \\[-2pt] \end{split} $$ (7) 根据最大隶属度原则，宽沟煤矿勘查（采掘）工程因素对煤矿隐蔽致灾因素风险评价为中等风险，计算见式（8）和式（9）。
$$ \begin{split}& {B_3} = {a_3} \circ {R_3} = （ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.141\;1}&{0.454\;7}&{0.263\;1}&{0.141\;1} \end{array}} ） \circ \\& \qquad\qquad\quad \left( {\begin{array}{*{20}{c}} 0&{0.15}&{0.30}&{0.35}&{0.20} \\ 0&{0.10}&{0.20}&{0.50}&{0.20} \\ {0.12}&{0.72}&{0.12}&{0.04}&0 \\ {0.10}&{0.60}&{0.20}&{0.10}&0 \end{array}} \right) = \\& （ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.045\;7}&{0.340\;7}&{0.193\;1}&{0.301\;4}&{0.119\;1} \end{array}} ） \\[-2pt] \end{split} $$ (8) $$ \begin{split} {Z_3} = {B_3} \times {F^T} = \;&（ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.045\;7} & {0.340\;7} & {0.193\;1} & {0.301\;4} & {0.119\;1} \end{array}} ） \times\\& \left( {\begin{array}{*{20}{c}} {90} \\ {70} \\ {50} \\ {30} \\ {10} \end{array}}\right) = 47.85 \\[-2pt] \end{split} $$ (9) 2）二级模糊综合评判。宽沟煤矿隐蔽致灾因素致灾风险评价为中等风险，计算见式（10）和式（11）。
$$ \begin{split} & B = （ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.122\;2}&{0.647\;9}&{0.229\;9} \end{array}} ） \circ \\& \quad\;\; \left( {\begin{array}{*{20}{c}} {0.03}&{0.10}&{0.24}&{0.35}&{0.29} \\ {0.05}&{0.35}&{0.24}&{0.20}&{0.16} \\ {0.05}&{0.34}&{0.19}&{0.30}&{0.12} \end{array}} \right) = \\& （ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.042\;8} & {0.316\;6} & {0.231\;9} & {0.242\;1} & {0.166\;6} \end{array}} ） \\[-2pt] \end{split} $$ (10) $$ \begin{split} Z = B \times {F^T} = \;&（ {\begin{array}{*{20}{c}} {0.042\;8} & {0.316\;6} & {0.231\;9} & {0.242\;1} & {0.166\;7} \end{array}} ） \times\\& \left( {\begin{array}{*{20}{c}} {90} \\ {70} \\ {50} \\ {30} \\ {10} \end{array}} \right) = 46.54 \\[-2pt] \end{split} $$ (11) 4.3 模糊评判结果
采用模糊综合评判方法计算了宽沟煤矿隐蔽致灾因素危险度评价等级及风险值。从一级模糊评判结果来看，宽沟煤矿隐蔽致灾因素风险等级有中等风险、低风险两个等级，风险值从大到小依次自然地质因素（48.39）、勘查（采掘）工程因素（47.85）、地质构造因素（34.25），从二级模糊评判结果来看，风险等级为中等风险，风险值为46.54 （图1）。
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图 1 宽沟煤矿隐蔽致灾因素风险Figure 1. Risk of hidden disaster-causing factors in Kuangou Coal Mine综合分析认为，宽沟煤矿隐蔽致灾因素危险度等级为中等风险，存在隐蔽致灾因素致灾风险较大，在日常生产中，坚持“预防为主，防治结合”的基本原则，及时采取多手段相结合的综合地质勘查方式，查明本矿井致灾因素，采取行之有效的防控措施，保证煤矿安全高效生产。
5. 结 论
1）根据准南矿区煤矿地质条件、开采技术条件，采用专家打分法等方法，选出了最有可能影响准南矿区的12项煤矿隐蔽致灾因素，建立起煤矿隐蔽致灾风险度评价指标体系。该指标体系将煤矿隐蔽致灾因素层次化，全面清晰反映了煤矿隐蔽致灾因素对煤矿安全生产生影响。
2）运用层次分析法，计算了煤矿隐蔽致灾因素一级指标和二级指标的权重，一级指标权重较高的为自然地质因素、勘查（采掘）工程因素，二级指标权重较高的为地下含水体、瓦斯、废弃老窑（井筒），计算结果客观反应了实际情况。
3）以准南矿区宽沟煤矿为例，运用模糊综合评判方法，隐蔽致灾因素风险评价指标体系中的单风险因素和整体进行了多次综合评价，评价结果表明，自然地质因素和勘查（采掘）工程因素风险等级为中等风险，风险值介于45～50分之间，综合风险等级为中等风险。
4）基于模糊层次分析法的煤矿隐蔽致灾因素风险评价，将将边界不清的、不易定量的定性问题运用隶属度理论转化为定量评价，是一种计算简洁、实用性强的方法，为昌吉州准南矿区煤矿隐蔽致灾因素风险评价提供了操作性强、适用性高的理论依据。
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图 1 宽沟煤矿隐蔽致灾因素风险
Figure 1. Risk of hidden disaster-causing factors in Kuangou Coal Mine
表 1 准南矿区煤矿隐蔽致灾因素风险评价指标体系
Table 1 Risk assessment index system for hidden disaster-causing factors in coal mines of Zhunnan Mining Area
目标层 一级指标 二级指标 准南矿区煤矿隐蔽致灾因素风险评价（U） 地质构造因素（U1） 断层（U11） 褶皱（U12） 裂隙（U13） 自然地质因素（U2） 瓦斯（U21） 顶板（U22） 煤层自然发火（U23） 火烧区（U24） 地下含水体（U25） 勘查（采掘）工程因素（U3） 采空区（U31） 废弃老窑（井筒）（U32） 不良钻孔封闭（U33） 导水裂隙带（U34） 
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表 2 Saaty1～9标度法
Table 2 Saaty1～9 scale method
标度 定义 1 因素Ui与Uj同等重要 3 因素Ui比Uj略显重要 5 因素Ui比Uj明显重要 7 因素Ui比Uj非常重要 9 因素Ui比Uj极为重要 2、4、6、8 相邻判断的中间值 倒数 Ui比Uj的值为uij，则uji=1/uij
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表 3 判断矩阵的一般形式
Table 3 General form of judgment matrix
U1 U2 $\cdots $ Un U1 u11 u12 $\cdots $ u1n U2 u21 u22 $\cdots $ u2n $\cdots $ $\cdots $ $\cdots $ $\cdots $ $\cdots $ Un un1 un2 $\cdots $ unn
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表 4 同阶平均随机一致性指标RI值
Table 4 Average random consistency index RI values of the same order
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 RI 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45
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表 5 相对目标层U的判断矩阵
Table 5 Judgment matrix for relative target layer U
U1 U2 U3 Wi U1 1 1/5 1/2 0.122 6 U2 5 1 3 0.647 9 U3 2 1/3 1 0.229 9 注：一致性比例：0.006 2<0.1；λmax=3.007 1。
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表 6 相对准则层U1的判断矩阵
Table 6 Judgment matrix for relative quasilateral layer U1
U11 U12 U13 Wi U11 1 3 5 0.647 9 U12 1/3 1 2 0.229 9 U13 1/5 1/2 1 0.122 2 注：一致性比例：0.006 2<0.1；λmax=3.007 1。
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表 7 相对准则层U2的判断矩阵
Table 7 Judgment matrix for relative quasilateral layer U2
U21 U22 U23 U24 U25 Wi U21 1 3 3 2 1/2 0.259 4 U22 1/3 1 1 1/2 1/3 0.096 1 U23 1/3 1 1 1/2 1/3 0.096 1 U24 1/2 2 2 1 1/4 0.149 7 U25 2 3 3 4 1 0.398 8 注：一致性比例：0.055 4<0.1；λmax=5.248 3。
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表 8 相对准则层U3的判断矩阵
Table 8 Judgment matrix for relative quasilateral layer U3
U31 U32 U33 U34 Wi U31 1 1/3 1/2 1 0.141 1 U32 3 1 2 3 0.454 7 U33 2 1/2 1 2 0.263 0 U34 1 1/3 1/2 1 0.141 1 注：一致性比例：0.007 3<0.1；λmax=4.019 6。
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表 9 准南矿区隐蔽致灾因素风险评价指标体系权重
Table 9 Weights of risk assessment index system for hidden disaster-causing factors in Zhunnan Mining Area
目标层 一级指标 权重 二级指标 权重 综合权重 准南矿区
煤矿隐蔽
致灾风险
评价地质构造因素 0.122 2 断层 0.647 9 0.079 2 褶皱 0.229 9 0.028 1 裂隙 0.122 2 0.014 9 自然地质因素 0.647 9 瓦斯 0.259 4 0.168 1 顶板 0.096 1 0.062 3 煤层
自然发火0.096 1 0.062 3 火烧区 0.149 7 0.097 0 地下含水体 0.398 7 0.258 3 勘查（采掘）
工程因素0.229 9 采空区 0.141 1 0.032 4 废弃老窑
（井筒）0.454 7 0.104 5 不良钻孔封闭 0.263 1 0.060 5 导水裂隙带 0.141 1 0.032 4
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表 10 风险等级与分数关系
Table 10 Relationship between risk level and score
等级 高风险 较高风险 中等风险 低风险 较低风险 分数 90 70 50 30 10
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