煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建研究

·問(wèn)題探討·

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煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建研究

康長(zhǎng)龍

(山西汾西中興煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西交城030500)

摘要煤炭資源在我國(guó)能源構(gòu)成中仍有著較高的比重，煤炭行業(yè)對(duì)于部分地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也起到關(guān)鍵性的作用。所以，為了促進(jìn)我國(guó)能源供應(yīng)的穩(wěn)定，推動(dòng)煤炭產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)，煤礦安全都是必不可少的基礎(chǔ)條件。因此，本文結(jié)合當(dāng)前煤礦生產(chǎn)的實(shí)際情況，并以預(yù)警理論為指導(dǎo)，對(duì)煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行了論述分析。

關(guān)鍵詞煤礦；安全；預(yù)警系統(tǒng)；安全生產(chǎn)指標(biāo)

收稿日期：2015-02-27

作者簡(jiǎn)介：康長(zhǎng)龍(1977—)，男，山西孝義人，2012年畢業(yè)于太原理工大學(xué)函授，工程師，主要從事采礦技術(shù)管理工作

中圖分類號(hào)：TD76

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-0652(2015)03-0048-03

AbstractCoal resources still has a higher proportion in energy configuration of China, coal industry also plays a key role to economic development of some areas. So in order to expedite the stability of energy supply, promote the optimization and upgrading of coal industry, it is the essential basic conditions of coal mine safety. Therefore, combines with the actual situation of current coal production, and early warning theory is as a guide, discusses and analyzes the construction of early warning system in coal mine safety.

當(dāng)前，煤礦的安全生產(chǎn)已引起相關(guān)煤礦企業(yè)的重視，同時(shí)，政府和企業(yè)通過(guò)煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的建立應(yīng)用，以期減少煤礦生產(chǎn)中的風(fēng)險(xiǎn)，避免傷亡事故的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年全國(guó)煤礦發(fā)生事故604起、死亡1 067人，百萬(wàn)噸死亡率0.288，歷史上第一次達(dá)到0.3以下，同比下降22.5%、22.9%和23%.為了推動(dòng)煤礦安全機(jī)制的落實(shí)，本文依托現(xiàn)代信息技術(shù)，并以預(yù)警理論為指導(dǎo)，探討煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建思路。

1安全指標(biāo)的設(shè)立

煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。除了要貼近煤礦生產(chǎn)實(shí)踐外，該安全指標(biāo)在設(shè)立過(guò)程中還應(yīng)遵照科學(xué)性、系統(tǒng)性、可行性和綜合性的原則。此外，該安全指標(biāo)還需要保持動(dòng)態(tài)更新，根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)中的新情況和新問(wèn)題，及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整，發(fā)揮其預(yù)防作用。本文為安全指標(biāo)設(shè)定一個(gè)總體目標(biāo)，并且，劃分為7個(gè)一級(jí)指標(biāo)，35個(gè)二級(jí)指標(biāo)。首先，總體目標(biāo)就是以煤礦生產(chǎn)實(shí)踐為基礎(chǔ)，以人員安全為第一位，保護(hù)煤礦資產(chǎn)，促進(jìn)煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。并且，致力于構(gòu)建內(nèi)容完善、結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)便的安全指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。此外，一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)的具體情況如下：

1) 采煤安全指標(biāo)：技術(shù)管理、頂板管理、設(shè)備管理、工作面爆破、安全出口等5個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

2) 機(jī)電安全指標(biāo)：供電網(wǎng)絡(luò)、礦井提升設(shè)備、電器設(shè)備及維護(hù)、照明通訊、空氣壓縮機(jī)等5個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

3) 挖掘安全指標(biāo)：技術(shù)管理、架棚支護(hù)、錨噴支護(hù)、掘進(jìn)機(jī)械、掘進(jìn)爆破、巷道保護(hù)等6個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

4) 運(yùn)輸安全指標(biāo)：機(jī)車運(yùn)輸、傾斜井巷運(yùn)輸、膠帶輸送機(jī)輸送、井下機(jī)械運(yùn)送工人等4個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

5) 通風(fēng)安全指標(biāo)：通風(fēng)系統(tǒng)、部分通風(fēng)、瓦斯管控、安全監(jiān)測(cè)、煤塵防治、通風(fēng)設(shè)備、滅火設(shè)備等7個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

6) 防水指標(biāo)：技術(shù)管理、地面防水、井下防水等3個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

7) 安全管理指標(biāo)：安全規(guī)章、圖紙繪制、安全措施、安全教育、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管等5個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

2系統(tǒng)的功能構(gòu)成

結(jié)合煤礦安全生產(chǎn)的需要，該安全預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：

1) 重點(diǎn)監(jiān)測(cè)煤礦井下的瓦斯?jié)舛取⒁谎趸紳舛取囟取L(fēng)速、煙霧含量等環(huán)境數(shù)據(jù)。

2) 對(duì)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3) 監(jiān)測(cè)煤倉(cāng)內(nèi)的煤炭位置、壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、水倉(cāng)的水位、箕斗計(jì)數(shù)等參數(shù)。

4) 監(jiān)測(cè)煤礦變電所的運(yùn)行狀況，尤其是井上變電所和采煤區(qū)變電所的電壓、電流、功率等電力參數(shù)。

5) 對(duì)安全預(yù)警系統(tǒng)收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷與分析。利用專家信息庫(kù)來(lái)處理系統(tǒng)收集到的二次數(shù)據(jù)，并及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息。

6) 實(shí)時(shí)預(yù)警機(jī)制，一旦瓦斯、一氧化碳、電流等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)警戒值，立即開(kāi)啟報(bào)警功能。

7) 報(bào)警信息的提示與現(xiàn)實(shí)，比如報(bào)警時(shí)間、地點(diǎn)、危險(xiǎn)程度、事故進(jìn)展情況等信息。

8) 對(duì)預(yù)警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的安全隱患，結(jié)合數(shù)據(jù)處理歷史，提出相應(yīng)的防范對(duì)策。

3系統(tǒng)的模塊分析

通常情況下，監(jiān)測(cè)、識(shí)別、判斷、報(bào)告、評(píng)價(jià)這5個(gè)環(huán)節(jié)組成了系統(tǒng)預(yù)警的過(guò)程。依據(jù)這5個(gè)環(huán)節(jié)，可以設(shè)計(jì)出煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的功能模塊，見(jiàn)圖1.

圖1　煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的模塊構(gòu)成圖

1) 安全監(jiān)測(cè)。監(jiān)視可能發(fā)生的事故，并且預(yù)測(cè)事故的發(fā)展趨勢(shì)。安全監(jiān)測(cè)要以煤礦安全指標(biāo)為評(píng)價(jià)體系，不僅要收集數(shù)據(jù)信息，更要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行識(shí)別、整理和加工轉(zhuǎn)化，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建預(yù)警管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，煤礦的安全狀態(tài)、隱患狀態(tài)以及事故狀態(tài)也建立在以上監(jiān)測(cè)結(jié)果上。

2) 事故分析。無(wú)論是在隱患狀態(tài)，還是在事故狀態(tài)下，都要對(duì)事故狀況以及發(fā)生因素進(jìn)行分析，以此為煤礦生產(chǎn)的相關(guān)環(huán)節(jié)提供借鑒，并且做好相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)工作。

3) 預(yù)警分析。在預(yù)警分析的過(guò)程中，首先要明確警情，找到警報(bào)的根源，并分析警情和預(yù)報(bào)警度。警情分為重警、輕警和無(wú)警。警源分為外生警源、內(nèi)生警源和自然警源。并根據(jù)警情的分析，將警區(qū)劃分為重警警區(qū)、輕度警區(qū)和無(wú)警警區(qū)。在預(yù)警分析中，利用先進(jìn)的信息技術(shù)，比如遙感技術(shù)和自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，將參數(shù)分析結(jié)果和正常狀態(tài)的數(shù)據(jù)比較，并建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)表示警情和警源，緊急情況下則啟動(dòng)應(yīng)急方案。同時(shí)，完善專家知識(shí)庫(kù)，為事故分析和預(yù)警分析提供策略支持，尤其是具體可行的對(duì)策。

4) 評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)側(cè)重于對(duì)事故處理結(jié)果數(shù)據(jù)的分析，并將結(jié)果及時(shí)更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中。同時(shí)，將人員財(cái)產(chǎn)損失和社會(huì)損失作為重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

4系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1工作流程設(shè)計(jì)

煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的工作流程情況，見(jiàn)圖2.

圖2　煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)系統(tǒng)工作流程圖

由圖2可見(jiàn)，該預(yù)警系統(tǒng)的工作主要依賴與數(shù)據(jù)庫(kù)資源，包括方法庫(kù)、模型庫(kù)以及專家知識(shí)庫(kù)等信息資源，并且保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)信息的實(shí)時(shí)更新與反饋，有助于預(yù)警系統(tǒng)貼近煤礦安全生產(chǎn)實(shí)際，做出合理的分析與判斷。

4.2系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

依據(jù)預(yù)警信息系統(tǒng)的工作原理，并結(jié)合煤礦安全生產(chǎn)的特殊性，該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為以下幾點(diǎn)：

1) 數(shù)據(jù)庫(kù)層。該層主要存儲(chǔ)煤礦安全生產(chǎn)中的事故信息、參數(shù)信息、指標(biāo)參數(shù)信息等，主要由方法庫(kù)、專家知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)等數(shù)據(jù)庫(kù)組成，并且動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)信息。

2) 功能層。該層主要具有安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)、預(yù)警分析、事故分析以及事后評(píng)價(jià)的功能。不僅可以監(jiān)視參數(shù)和監(jiān)控事故，還能進(jìn)行警情的分析報(bào)告、及時(shí)反饋信息并評(píng)價(jià)。

3) 展現(xiàn)層。該層和Web瀏覽器系統(tǒng)相互連接，可以保證數(shù)據(jù)信息能夠隨時(shí)被瀏覽和操作。

4.3系統(tǒng)運(yùn)行的平臺(tái)

該煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)行在Windows環(huán)境下，并且采用C/S的模式，也就是客戶機(jī)/服務(wù)器的形式。客戶端的操作系統(tǒng)為WindowsXP以上的系統(tǒng)，采用IE7.0以上的瀏覽器。服務(wù)器的操作系統(tǒng)選擇Windows2000 Server，數(shù)據(jù)庫(kù)則應(yīng)用MS SQL Server或者Oracle.以PowerBuilder8作為前臺(tái)程序的開(kāi)發(fā)工具。此外，該礦安全預(yù)警系統(tǒng)還需要一定輔助設(shè)備，比如工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)、輔助監(jiān)測(cè)設(shè)備等，并使用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)來(lái)保障提升該系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

4.4煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用效果

該礦系統(tǒng)立足于以上安全指標(biāo)，總共設(shè)置了監(jiān)測(cè)、識(shí)別、判斷、報(bào)告、評(píng)價(jià)等5個(gè)功能模塊。該預(yù)警系統(tǒng)的工作主要依賴與數(shù)據(jù)庫(kù)資源，包括方法庫(kù)、模型庫(kù)以及專家知識(shí)庫(kù)等信息資源，并運(yùn)行在Windows環(huán)境下，采用C/S的模式。經(jīng)過(guò)在某煤礦實(shí)際運(yùn)用后，煤礦安全事故發(fā)生次數(shù)下降了70%，安全事故損失也顯著降低。

5結(jié)論

綜上所述，煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的建立，需要系統(tǒng)理論、預(yù)警理論、安全管理理論等作為理論基礎(chǔ)，并且要根據(jù)各個(gè)煤礦的生產(chǎn)規(guī)模大小、技術(shù)程度等因素來(lái)調(diào)整安全預(yù)警系統(tǒng)。由于煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)信息具有特定的空間屬性，所以，今后的系統(tǒng)的發(fā)展可以考慮應(yīng)用GIS系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)的空間分析能力，并利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)立體顯示井下巷道、建筑設(shè)施等情況。此外，在安全預(yù)警系統(tǒng)的推進(jìn)過(guò)程中，政府和煤礦企業(yè)必須設(shè)立專項(xiàng)資金，尤其是要保障該系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行。因?yàn)樵撓到y(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間越久，其數(shù)據(jù)庫(kù)資源就越豐富，相關(guān)專家知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)也更加完善，最終提升了安全預(yù)警系統(tǒng)對(duì)事故預(yù)警分析的能力。總而言之，煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建，需要各個(gè)部門統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，以提高我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)的水平。

參考文獻(xiàn)

[1]李賀.煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建研究[J].煤炭技術(shù)，2007(5):39-41.

Study on Construction of Coal Mine Safety Pre-warning System

KANG Changlong

Key wordsCoal mine; Safety; Pre-warning systems; Safety production indicators