用空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提升煤礦安全管理水平

賈昞

(山西太原理工大學(xué)，山西太原030012)

0 引言

數(shù)字挖掘技術(shù)是指從大數(shù)據(jù)庫(kù)中提取出非凡、隱式、未知、有潛力的應(yīng)用價(jià)值高的信息，提取信息的呈現(xiàn)是概念以及模式、規(guī)則等形式。空間數(shù)據(jù)挖掘是在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中提取隱含并且用戶非常感興趣的空間以及非空間的方式與普通特性的過(guò)程。

1 我國(guó)煤礦安全管理存在的問(wèn)題

1.1 不健全的安全管理法規(guī)

我國(guó)現(xiàn)存的安全生產(chǎn)類法律文件以及法規(guī)絕大部分是計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體系下制定的，很難適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下的煤礦安全生產(chǎn)要求。中央相關(guān)的安全生產(chǎn)理念也很難徹底落實(shí)于相應(yīng)的礦井崗位和某些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的煤礦，尤其是很多小型的私人煤礦。構(gòu)建完善并適應(yīng)新形勢(shì)要求的安全生產(chǎn)法規(guī)體制，確定安全生產(chǎn)的執(zhí)法主體以及各個(gè)部門相應(yīng)的職責(zé)是當(dāng)下首要的問(wèn)題

1.2 勞動(dòng)人員素質(zhì)低

煤炭企業(yè)的安全管理最核心的就是“管理”?，F(xiàn)階段，煤礦生產(chǎn)已逐漸發(fā)展至采掘機(jī)械化、生產(chǎn)集中化、環(huán)節(jié)互相依賴化、管理系統(tǒng)化和信息化的嶄新環(huán)節(jié)，并且對(duì)于相應(yīng)人員的素質(zhì)要求較高。不過(guò)，整體來(lái)說(shuō)煤炭企業(yè)相應(yīng)的員工素質(zhì)普遍不高。通常是文化水平偏低，初中以下或是小學(xué)文化程度的員工很多，思維能力非常差，不容易了解并掌握操作性技術(shù)以及安全類知識(shí)，還有就是身體素質(zhì)較差，在井下的工作環(huán)境十分不理想并且對(duì)井下的作業(yè)恐慌畏懼、情緒波動(dòng)比較大，更有人會(huì)出現(xiàn)麻痹松懈，存在十分消極的工作情緒，個(gè)別人員還會(huì)故意設(shè)計(jì)安全性的隱患，導(dǎo)致人為的事故。在操作進(jìn)程中，還存在冒險(xiǎn)蠻干以及違章操作的狀況。

1.3 安全技術(shù)資金不足

煤炭的持續(xù)開(kāi)采會(huì)受到地質(zhì)條件的直接影響，過(guò)去國(guó)家投入眾多的設(shè)施，使用至今均已出現(xiàn)老化，并且維修量非常大。隨著礦井的不斷延深，礦壓極度強(qiáng)化，巷道的維修任務(wù)更是不斷的增加，礦井的供電以及通風(fēng)、提升與排水等都不能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。

1.4 安全管理模式傳統(tǒng)

與西方發(fā)達(dá)產(chǎn)煤國(guó)家相比較，我國(guó)的煤礦使用技術(shù)研究起步很晚。并且人力、財(cái)力非常缺乏，某些重大的安全技術(shù)問(wèn)題，比如沖擊地壓以及煤和瓦斯的突出、地?zé)嵋约巴凰葹?zāi)害不能進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)和控制。且受到以往傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)思想的直接作用與影響以及各個(gè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力的約束，我國(guó)的煤礦生產(chǎn)裝備和安全監(jiān)控設(shè)施相對(duì)落后。井巷的斷面設(shè)計(jì)以及支護(hù)強(qiáng)度的確定、支護(hù)材料的型號(hào)選擇較小。生產(chǎn)設(shè)施功率以及礦井的供風(fēng)量等富余參數(shù)非常低，極易出現(xiàn)事故。絕大多數(shù)的煤炭企業(yè)還是利用以往傳統(tǒng)的安全管理模式，各種報(bào)表計(jì)算仍是靠人工勞動(dòng)并且精確度很低。信息傳送的時(shí)間較長(zhǎng)，且速度較慢，管理者的工作重復(fù)性很大，資料查詢十分困難，并且工作效率很低。安全檢查以及等級(jí)鑒定等總是憑借主觀意念以及相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。

1.5 安全信息管理體制不健全

安全信息可以說(shuō)是安全管理工作的重要依據(jù)，它主要包括事故和職業(yè)傷害的有效記錄與分析統(tǒng)計(jì)，職業(yè)的安全衛(wèi)生設(shè)施的相關(guān)研究與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及檢驗(yàn)技術(shù)，法律法規(guī)以及相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和其變化的動(dòng)態(tài)，教育培訓(xùn)以及宣傳和社會(huì)活動(dòng)，國(guó)內(nèi)的新型技術(shù)動(dòng)態(tài)以及隱患評(píng)估與技術(shù)經(jīng)濟(jì)類分析和咨詢、決策的體系。信息體制的健全是安全體制工程以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效結(jié)合，可促使安全工作轉(zhuǎn)型為定性和定量的超前預(yù)測(cè)，不過(guò)大多數(shù)礦井還是處于起步與摸索階段，并未呈現(xiàn)出健全的體制，真正的使用還有待進(jìn)一步的發(fā)展。

2 空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘研究行業(yè)的持續(xù)進(jìn)展，開(kāi)始由起初的關(guān)系數(shù)據(jù)以及事務(wù)數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)展至對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷挖掘。空間的信息還在逐漸地呈現(xiàn)各類信息體制的主體與基礎(chǔ)?？臻g數(shù)據(jù)是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，具有比普通關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)更豐富、復(fù)雜的相關(guān)語(yǔ)義信息，且蘊(yùn)含了更豐富的知識(shí)。所以，雖說(shuō)數(shù)據(jù)的挖掘最初是出現(xiàn)在關(guān)系數(shù)據(jù)挖掘以及事務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，不過(guò)因?yàn)榭臻g數(shù)據(jù)庫(kù)中的發(fā)掘知識(shí)，這就很快引起了各個(gè)研究者的關(guān)注與重視。很多的數(shù)據(jù)挖掘類研究工作都是從關(guān)系型以及事務(wù)型數(shù)據(jù)庫(kù)拓展至空間數(shù)據(jù)庫(kù)的。在地學(xué)領(lǐng)域中，隨著衛(wèi)星以及遙感技術(shù)的不斷使用，逐漸豐富的空間以及非空間的數(shù)據(jù)采集與儲(chǔ)存在較大空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，大量的地理數(shù)據(jù)已經(jīng)算是超過(guò)了人們的處理能力，并且傳統(tǒng)的地學(xué)分析很難在這些數(shù)據(jù)中萃取并發(fā)現(xiàn)地學(xué)知識(shí)，這也就給現(xiàn)階段的GIS帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，急切的需要強(qiáng)化GIS相應(yīng)的分析功能，提升GIS處理地學(xué)實(shí)際狀況的能力。數(shù)據(jù)挖掘以及知識(shí)發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生能滿足地球空間的數(shù)據(jù)處理要求，并推進(jìn)了傳統(tǒng)地學(xué)空間分析的不斷發(fā)展。依據(jù)地學(xué)空間數(shù)據(jù)的特性，把數(shù)據(jù)挖掘的方式融進(jìn)GIS技術(shù)中，呈現(xiàn)地學(xué)空間數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)展的新地學(xué)數(shù)據(jù)分析理念與依據(jù)。

3 煤礦安全管理水平的提升

3.1 建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體制庫(kù)

評(píng)價(jià)指標(biāo)體制庫(kù)是礦井的自然災(zāi)害危害存在的具體參數(shù)式的知識(shí)庫(kù)。模型的組建務(wù)必要根據(jù)礦井的瓦斯以及水害等自然災(zāi)害危害呈現(xiàn)的不同指標(biāo)體制和其臨界值構(gòu)建一定的指標(biāo)體制庫(kù)，危害的警報(bào)識(shí)別參數(shù)關(guān)鍵是采掘工程的平面圖動(dòng)態(tài)開(kāi)采面以及相應(yīng)的巷道。各種瓦斯的危害以及水害隱患和通風(fēng)隱患均呈現(xiàn)一定的評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)。

3.2 構(gòu)建專業(yè)的分析模型庫(kù)

依據(jù)瓦斯以及水害等諸多不同的礦井自然災(zāi)害類別構(gòu)建相關(guān)的專業(yè)性模型庫(kù)，比如瓦斯的災(zāi)害預(yù)測(cè)，應(yīng)根據(jù)礦井的地質(zhì)條件以及煤層所賦存的狀況構(gòu)建瓦斯的地質(zhì)區(qū)分圖，再根據(jù)采掘工程的平面圖動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)的采掘信息以及相應(yīng)的瓦斯分區(qū)構(gòu)建關(guān)聯(lián)并實(shí)行相應(yīng)的比較分析，確定可以采集區(qū)域未來(lái)的可采區(qū)域是不是高瓦斯區(qū)域。

3．3 構(gòu)建以GIS空間分析為基礎(chǔ)的方法庫(kù)

GIS空間分析可以說(shuō)是礦井自然災(zāi)害的隱患高度識(shí)別的關(guān)鍵性方式，并且還是安全故障警報(bào)的主要路徑。比如斷層的防水層的有效劃分，關(guān)鍵是根據(jù)斷層的保安煤柱來(lái)實(shí)行可靠的確定。斷層的保安煤柱確定可以利用GIS緩沖區(qū)域的分析得到?？臻g的統(tǒng)計(jì)分析以及多源信息有效擬合和數(shù)據(jù)挖掘亦是瓦斯和水害等安全隱患監(jiān)測(cè)經(jīng)常使用GIS空間分析方式，如物探水文的異常區(qū)域確定以及瓦斯突出相應(yīng)的危險(xiǎn)區(qū)域確定。

3．4 決策支持體制與煤礦管理水平

評(píng)價(jià)指標(biāo)體制庫(kù)以及模型庫(kù)、方式庫(kù)與圖形庫(kù)均是礦井的自然災(zāi)害隱患識(shí)別和決策的最基礎(chǔ)。利用礦井的自然災(zāi)害隱患識(shí)別決策來(lái)支持體系具體的功能呈現(xiàn)礦井的自然災(zāi)害隱患識(shí)別以及決策分析，在根源處提高煤礦的安全管理水平。分類構(gòu)建礦井的自然災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)控體系，進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤相應(yīng)的災(zāi)害實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并事實(shí)呈現(xiàn)礦井的自然災(zāi)害數(shù)據(jù)或是信息和自然災(zāi)害的指標(biāo)體系庫(kù)以及模型庫(kù)與知識(shí)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)的合理化比較，并運(yùn)用圖形庫(kù)的數(shù)據(jù)再通過(guò)GIS空間分析方式來(lái)確定安全隱患的，礦井自然災(zāi)害的隱患實(shí)時(shí)警報(bào)并進(jìn)行決策分析，以提交空間數(shù)據(jù)的自然災(zāi)害隱患識(shí)別以及分析處理的決策性報(bào)告。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著礦山持續(xù)的深化及開(kāi)展，礦區(qū)的歷史以及實(shí)際數(shù)據(jù)量會(huì)日益增多，數(shù)據(jù)的處理會(huì)越來(lái)越困難。數(shù)字化礦山可以說(shuō)是數(shù)字地球的主要構(gòu)成，亦是呈現(xiàn)礦山可持續(xù)發(fā)展與礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性決策，是呈現(xiàn)礦山、礦區(qū)信息化管理的重要基礎(chǔ)。

［1］廖美紅．基于空間數(shù)據(jù)挖掘的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［J］．制造業(yè)自動(dòng)化，2012(24)．

［2］戴洪磊，牟乃夏，田茂義．礦山井下瓦斯空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)探討［J］．煤礦安全，2012(7)．