蘆子溝礦安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的應(yīng)用研究

李麗麗

（煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030000）

蘆子溝礦是山西省地方國有重點(diǎn)煤礦之一，位于懷仁縣城西11 km 處。2203 綜采面走向近似NWSE，傾向NE，傾角2～5°，平均為4°。煤層總厚為2.4～6.2 m，平均4.1 m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定度高，煤厚變異系數(shù)γ=28.90%，可采性指數(shù)Km=1，為較穩(wěn)定煤層，煤體為原生結(jié)構(gòu)。煤層抗壓強(qiáng)度為355.7～394.0 MPa，普氏系數(shù)為2.6～4.0。煤層內(nèi)的瓦斯含量達(dá)到了0.012 ml/g，屬于易燃易爆煤層，煤礦上各個(gè)煤層的變質(zhì)程度低，容易揮發(fā)，屬于易燃等級(jí)煤層。蘆子溝礦2018 年發(fā)生了多次安全生產(chǎn)事故，雖未造成人員傷亡，但給煤礦的正常生產(chǎn)造成了較大的影響。經(jīng)過對(duì)各事故原因的分析，均是由于安全生產(chǎn)管理混亂，未形成有效的安全評(píng)價(jià)機(jī)制，人員對(duì)安全生產(chǎn)的觀念不強(qiáng)。

通過對(duì)蘆子溝礦現(xiàn)有的安全管理體系的梳理發(fā)現(xiàn)，目前其實(shí)行的是定量評(píng)價(jià)體系，是針對(duì)煤礦生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行單獨(dú)的評(píng)價(jià)，最終將整個(gè)體系采用定量的形式進(jìn)行表達(dá)。也就是能夠大概揭示出某個(gè)事故發(fā)生的概率有多大，但其并沒有建立具體的評(píng)價(jià)體系，導(dǎo)致同一件事情，不同的人評(píng)價(jià)會(huì)有不同的評(píng)價(jià)結(jié)果[1]。因此提出構(gòu)建安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，將煤礦生產(chǎn)的各個(gè)因素割裂為單獨(dú)的評(píng)價(jià)單元，一方面減少礦井生產(chǎn)不確定性因素的影響，另一方面便于將評(píng)價(jià)單元標(biāo)準(zhǔn)化，提升安全評(píng)價(jià)體系的完整性和有效性。結(jié)合蘆子溝礦安全生產(chǎn)管理的實(shí)際情況，本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的煤礦安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了安全管理、危險(xiǎn)預(yù)警及動(dòng)態(tài)信息監(jiān)測模塊，構(gòu)建了基于煤礦安全生產(chǎn)管理的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系，極大地提升了蘆子溝礦安全生產(chǎn)管理的有效性。

1 煤礦動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測體系

煤礦動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測體系是煤礦安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。該預(yù)測體系主要是用于對(duì)煤礦生產(chǎn)過程中的各類危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析和預(yù)測，當(dāng)判斷出現(xiàn)故障的可能性較高時(shí)及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息并提醒監(jiān)控人員及時(shí)對(duì)故障因素進(jìn)行排除。該動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測體系主要包括了綜采系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、地質(zhì)系統(tǒng)等。將系統(tǒng)內(nèi)影響生產(chǎn)安全的各個(gè)因素進(jìn)行分類和細(xì)化并建立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測指標(biāo)庫，通過將各個(gè)過程中的監(jiān)測信息和數(shù)據(jù)庫內(nèi)的安全指標(biāo)信息進(jìn)行對(duì)比即可獲取在該過程中的各操作是否符合安全需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程中的數(shù)字化監(jiān)測和分析。該風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測體系邏輯結(jié)構(gòu)如圖1 所示[2]。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測體系邏輯結(jié)構(gòu)示意圖

2 礦井風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系終端檢查系統(tǒng)

針對(duì)蘆子溝礦傳統(tǒng)安全生產(chǎn)檢查采用紙質(zhì)版巡查表所存在的人工巡查敷衍性大、流于形式、巡查信息無法進(jìn)行信息化傳遞、查詢、分析的現(xiàn)狀，在進(jìn)行安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系建設(shè)時(shí)引入了智能終端巡查系統(tǒng)[3]。該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于采用了自動(dòng)數(shù)據(jù)信息錄入和存儲(chǔ)，能夠有效避免巡查人員工作不認(rèn)真所導(dǎo)致的錄入信息錯(cuò)誤的缺陷。所用的移動(dòng)終端選擇了井下防爆智能平板電腦，具有數(shù)據(jù)容量大、便攜性好的優(yōu)點(diǎn)。其終端采用了SQLite 數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測指標(biāo)庫數(shù)據(jù)信息相連通，且具有離線存儲(chǔ)和記錄的模式，能夠在井下無信號(hào)的地方正常進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入和分析。操作人員在各終端能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行查詢和分析處理，數(shù)據(jù)完成處理后將傳輸?shù)桨踩a(chǎn)評(píng)價(jià)體系的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，進(jìn)行綜合分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)某段時(shí)間內(nèi)的煤礦安全生產(chǎn)情況進(jìn)行完整的評(píng)價(jià)，輸出安全評(píng)價(jià)報(bào)告。依據(jù)安全評(píng)價(jià)報(bào)告實(shí)現(xiàn)對(duì)安全生產(chǎn)異常點(diǎn)進(jìn)行跟蹤整改，提升煤礦生產(chǎn)的安全水平[4]。井下自動(dòng)化綜采控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示。

圖2 蘆子溝礦井下自動(dòng)化綜采控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3 礦井安全生產(chǎn)救援決策系統(tǒng)

礦井安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的結(jié)果是為降低煤礦安全生產(chǎn)事故，同時(shí)要具備在事故發(fā)生時(shí)第一時(shí)間為救援提供信息支持，因此該安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置了一個(gè)安全生產(chǎn)救援決策系統(tǒng)。該救援決策系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立煤礦安全生產(chǎn)井下三維模型結(jié)構(gòu)[5]，將該安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)的監(jiān)測參數(shù)經(jīng)過匯總分析后顯示在三維模型評(píng)價(jià)系統(tǒng)上，并根據(jù)安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)區(qū)域內(nèi)的安全評(píng)價(jià)結(jié)果以不同的顏色進(jìn)行安全狀態(tài)標(biāo)識(shí)，出現(xiàn)危險(xiǎn)信號(hào)及時(shí)發(fā)出報(bào)警，并規(guī)劃安全撤離路線。當(dāng)煤礦生產(chǎn)中出現(xiàn)安全事故后，該救援決策系統(tǒng)將自動(dòng)對(duì)安全事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析，并給出建議的救援方案和路徑，確保能夠在第一時(shí)間完成對(duì)事故原因的定性和處理，最大限度地降低安全事故對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的影響，同時(shí)能夠根據(jù)對(duì)事故原因的分析，給出事故分析報(bào)告和改善建議，有效提升對(duì)煤礦安全生產(chǎn)管理的效果。井下安全生產(chǎn)救援決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示。

圖3 蘆子溝礦井下安全生產(chǎn)救援決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

4 安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)應(yīng)用

蘆子溝礦安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)于2019 年7 月中旬開始投入使用。該安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)采用了分模塊、分工序的定點(diǎn)檢查方式，對(duì)于異常項(xiàng)均設(shè)置跟進(jìn)人員和完成時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了對(duì)異常的信息化閉環(huán)跟進(jìn)，避免了異常項(xiàng)的遺漏。自該系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，煤礦安全生產(chǎn)異常率下降了70%以上，所有巡查發(fā)現(xiàn)問題的按時(shí)關(guān)閉率達(dá)到了99%，且未發(fā)生過導(dǎo)致停產(chǎn)或者人員傷亡的事故，極大地提升了蘆子溝礦綜采作業(yè)的安全性和效率。其界面如圖4 所示。

圖4 煤礦安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)界面結(jié)構(gòu)示意圖

5 結(jié)論

為了解決蘆子溝礦安全事故頻發(fā)、給井下綜采作業(yè)安全造成嚴(yán)重影響的情況，結(jié)合礦山安全生產(chǎn)需求，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的煤礦安全生產(chǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了安全管理、危險(xiǎn)預(yù)警及動(dòng)態(tài)信息監(jiān)測模塊，構(gòu)建了基于煤礦安全生產(chǎn)管理的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系。自該系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，煤礦安全生產(chǎn)異常率下降了70%以上，所有巡查發(fā)現(xiàn)問題的按時(shí)關(guān)閉率達(dá)到了99%，且未發(fā)生過導(dǎo)致停產(chǎn)或者人員傷亡的事故，極大地提升了蘆子溝礦綜采作業(yè)的安全性和效率。