煤礦安全生產(chǎn)評價系統(tǒng)應(yīng)用研究

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關(guān)鍵詞：安全生產(chǎn)；評價系統(tǒng)；危險預(yù)警

蘆子溝礦是山西省地方國有重點煤礦之一，位于懷仁縣城西11km處。2203綜采面走向近似NW-SE，傾向NE，傾角2~5°，平均為4°。煤層總厚為2.4~6.2m，平均4.1m。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355.7~394.0MPa，普氏系數(shù)為2.6~4.0。煤層內(nèi)的瓦斯含量達(dá)到了0.012ml/g，屬于易燃易爆煤層，煤礦上各個煤層的變質(zhì)程度低，容易揮發(fā)，屬于易燃等級煤層。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價機(jī)制，人員對安全生產(chǎn)的觀念不強(qiáng)。通過對蘆子溝礦現(xiàn)有的安全管理體系的梳理發(fā)現(xiàn)，目前其實行的是定量評價體系，是針對煤礦生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行單獨的評價，最終將整個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事故發(fā)生的概率有多大，但其并沒有建立具體的評價體系，導(dǎo)致同一件事情，不同的人評價會有不同的評價結(jié)果[1]。因此提出構(gòu)建安全生產(chǎn)評價系統(tǒng)，將煤礦生產(chǎn)的各個因素割裂為單獨的評價單元，一方面減少礦井生產(chǎn)不確定性因素的影響，另一方面便于將評價單元標(biāo)準(zhǔn)化，提升安全評價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)評價系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了安全管理、危險預(yù)警及動態(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煤礦動態(tài)風(fēng)險預(yù)測體系

煤礦動態(tài)風(fēng)險預(yù)測體系是煤礦安全生產(chǎn)評價系統(tǒng)的基礎(chǔ)。該預(yù)測體系主要是用于對煤礦生產(chǎn)過程中的各類危險因素進(jìn)行分析和預(yù)測，當(dāng)判斷出現(xiàn)故障的可能性較高時及時發(fā)出預(yù)警信息并提醒監(jiān)控人員及時對故障因素進(jìn)行排除。該動態(tài)風(fēng)險預(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)安全的各個因素進(jìn)行分類和細(xì)化并建立風(fēng)險預(yù)測指標(biāo)庫，通過將各個過程中的監(jiān)測信息和數(shù)據(jù)庫內(nèi)的安全指標(biāo)信息進(jìn)行對比即可獲取在該過程中的各操作是否符合安全需求，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程中的數(shù)字化監(jiān)測和分析。該風(fēng)險預(yù)測體系邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。

2礦井風(fēng)險預(yù)警體系終端檢查系統(tǒng)

針對蘆子溝礦傳統(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)評價體系建設(shè)時引入了智能終端巡查系統(tǒng)[3]。該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于采用了自動數(shù)據(jù)信息錄入和存儲，能夠有效避免巡查人員工作不認(rèn)真所導(dǎo)致的錄入信息錯誤的缺陷。所用的移動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。其終端采用了SQLite數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫和風(fēng)險預(yù)測指標(biāo)庫數(shù)據(jù)信息相連通，且具有離線存儲和記錄的模式，能夠在井下無信號的地方正常進(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)評價體系的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，進(jìn)行綜合分析，可實現(xiàn)對某段時間內(nèi)的煤礦安全生產(chǎn)情況進(jìn)行完整的評價，輸出安全評價報告。依據(jù)安全評價報告實現(xiàn)對安全生產(chǎn)異常點進(jìn)行跟蹤整改，提升煤礦生產(chǎn)的安全水平[4]。井下自動化綜采控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

3礦井安全生產(chǎn)救援決策系統(tǒng)

礦井安全生產(chǎn)評價系統(tǒng)的結(jié)果是為降低煤礦安全生產(chǎn)事故，同時要具備在事故發(fā)生時第一時間為救援提供信息支持，因此該安全評價系統(tǒng)單獨設(shè)置了一個安全生產(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]，將該安全評價系統(tǒng)的監(jiān)測參數(shù)經(jīng)過匯總分析后顯示在三維模型評價系統(tǒng)上，并根據(jù)安全評價系統(tǒng)對區(qū)域內(nèi)的安全評價結(jié)果以不同的顏色進(jìn)行安全狀態(tài)標(biāo)識，出現(xiàn)危險信號及時發(fā)出報警，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)將自動對安全事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析，并給出建議的救援方案和路徑，確保能夠在第一時間完成對事故原因的定性和處理，最大限度地降低安全事故對煤礦安全生產(chǎn)的影響，同時能夠根據(jù)對事故原因的分析，給出事故分析報告和改善建議，有效提升對煤礦安全生產(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。

4安全生產(chǎn)評價系統(tǒng)應(yīng)用

蘆子溝礦安全生產(chǎn)評價系統(tǒng)于2019年7月中旬開始投入使用。該安全生產(chǎn)評價系統(tǒng)采用了分模塊、分工序的定點檢查方式，對于異常項均設(shè)置跟進(jìn)人員和完成時間，實現(xiàn)了對異常的信息化閉環(huán)跟進(jìn)，避免了異常項的遺漏。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。

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)評價系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了安全管理、危險預(yù)警及動態(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。

【參考文獻(xiàn)】

［1］賈寶山，尹彬，王翰釗，等.煤礦安全狀態(tài)的突變理論評價模型及其應(yīng)用[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2015（06）：98-104.

［2］路凡，羅周全，馬紅貝，等.基于變權(quán)歐氏距離關(guān)系度的采空區(qū)穩(wěn)定性評價[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2015（03）：95-100.

［3］孫青，莊曉天.煤礦風(fēng)險預(yù)控管理中危險源系統(tǒng)可靠性分析[J].煤礦安全，2014（10）：229-231+235.

［4］廖文德，鐘勇林，葉俊杰，等.基于AHP-FCE法的煤礦瓦斯災(zāi)害危險源定量評價[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015（06）：85-90.

［5］陳孝國，高爾新，王存權(quán)，等.基于可拓理論的煤礦安全動態(tài)預(yù)警模型[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2015（05）：684-687.

作者：李麗麗 單位：煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院