煤礦井下危險源識別預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計

閆兆振

摘要：該文分析了煤礦安全管理的現(xiàn)狀，討論了實現(xiàn)煤礦危險源識別與評價的必要性，詳細介紹了系統(tǒng)的實現(xiàn)原理、系統(tǒng)架構(gòu)及主要功能。系統(tǒng)建立了危險源識別預(yù)警框架，實現(xiàn)了對重大危險源的管理、監(jiān)測、預(yù)警及處理閉環(huán)，可切實提高危險源管理的透明度及閉合處理的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：危險源；危險源識別；預(yù)警

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）34-0124-03

Abstract： This paper analyzes the present situation of coal mine safety management， discusses the necessity of realizing the hazard identification and evaluation of coal mine， and introduces the realization principle， system structure and main function of the systemin detail.The system establishes the hazard identification early warning framework， realizes the management， monitoring， early warning and processing of closed loop for the major hazard sources， and can effectively improve the transparency of the hazard management and the quality of the closed treatment.

Key words： hazard； hazard identification； early warning

目前，我國煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)狀況依然十分嚴峻。根據(jù)1998～2002年5年間的全國企業(yè)職工傷亡事故統(tǒng)計，各行業(yè)共死亡66406人。其中僅煤礦企業(yè)就死亡31233人，占到各行業(yè)死亡總數(shù)的47%以上。而且煤礦重、特大事故的發(fā)生頻率也遠遠超過其他行業(yè)，每年全國煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的事故就近50起。重大惡性事故的頻繁發(fā)生，不僅給人民生命和國家財產(chǎn)造成巨大損失，而且還產(chǎn)生了惡劣的社會和政治影響。近年來，國家一直十分重視煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，先后頒布了各類法律、規(guī)程、條例，投入大量資金改進礦山生產(chǎn)設(shè)備，對主要災(zāi)害的預(yù)防開展攻關(guān)研究，這些措施為改善煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)狀況發(fā)揮了重要作用。相比而言，我國對煤礦重大危險源的辨識、評價技術(shù)研究不夠，致使在煤礦安全生產(chǎn)中難以準確地把握煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中的重大隱患及薄弱環(huán)節(jié)，難以采取針對性的預(yù)防措施，這也是目前我國煤礦事故多發(fā)的主要原因之一。

由于存在著各種不確定因素，使得煤礦生產(chǎn)中面臨著各種風險，能否對這些風險預(yù)先進行識別、評估，進而進行有效的管理、控制，對煤礦安全生產(chǎn)有著重要的影響，迫切需要進行煤礦安全管理的相關(guān)研究。想要達到這個目標，首先要辨識危險源，并對其進行合理控制，預(yù)防風險的出現(xiàn)，然后要對已知的危險源進行持續(xù)地監(jiān)測，同時辨識系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的新的危險源，在對已知風險預(yù)控失效或出現(xiàn)新的風險時，能及時作出反應(yīng)，對風險進一步進行分析、預(yù)警，并加以控制或消除，遏制其擴散演變?yōu)槭鹿剩斐蓳p失。

目前，煤炭行業(yè)中也正在大力推進重大危險源識別及預(yù)警體系的建設(shè)。因此，在煤礦建設(shè)危險源識別預(yù)警體系勢在必行，我們需要建立危險源識別預(yù)警系統(tǒng)框架，實現(xiàn)對重大危險源的管理、監(jiān)測、預(yù)警、監(jiān)督體系。本系統(tǒng)針對煤礦瓦斯、頂板、地質(zhì)構(gòu)造、機電設(shè)備等危險源，綜合運用標準對照法、事故樹分析法等危險源辨識方法，辨識存在于煤礦危險源的不安全因素，構(gòu)建危險源及不安全因素庫，并對目前已知的隱患進行分析、分類，實現(xiàn)煤礦井下危險源與危險因素的統(tǒng)一管理。實現(xiàn)煤礦井下瓦斯和頂板等重大危險源在線實時監(jiān)測，建立識別和預(yù)警模型，識別重大危險源的不安全狀態(tài)，并對預(yù)警進行分級，實現(xiàn)對危險源的實時預(yù)警。實現(xiàn)對重大危險源點和企業(yè)安全管理狀況的雙重監(jiān)督，實現(xiàn)規(guī)范化的預(yù)警處理與閉合流程，提高危險源管理的透明度及閉合處理的質(zhì)量，為煤礦企業(yè)的危險源管理提供一定的思路和借鑒。

1系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)的重點是形成一個閉環(huán)、動態(tài)、完整的數(shù)據(jù)處理和識別、評價流程，見圖1。

危險源識別的本質(zhì)是識別危險源的不安全狀態(tài)，首先通過瓦斯、頂板、地質(zhì)構(gòu)造、機電設(shè)備幾類危險源的分析，建立危險源識別模型，確定每類危險源包含的危險因素、安全隱患及其預(yù)警模型，確定預(yù)警模型邏輯運算需要的數(shù)據(jù)。

根據(jù)危險源識別模型需要，構(gòu)建掘進工作面、綜采工作面、機電設(shè)備、日常工作等基礎(chǔ)對象模型，圍繞構(gòu)建的基礎(chǔ)對象模型，將日常的生產(chǎn)進尺數(shù)據(jù)、瓦斯指標、傳感器調(diào)校、巡檢記錄、設(shè)備檢修記錄等統(tǒng)一處理，結(jié)合集成的安全監(jiān)控、頂板壓力監(jiān)測、電力監(jiān)測等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進行危險源預(yù)警的實時運算。

系統(tǒng)產(chǎn)生的預(yù)警信息通過WEB方式進行發(fā)布，用戶瀏覽系統(tǒng)時可收到預(yù)警提醒；預(yù)警產(chǎn)生后會自動觸發(fā)預(yù)先設(shè)定的處理流程，處理流程中涉及的部門、用戶可以收到任務(wù)提醒，實現(xiàn)規(guī)范化的預(yù)警處理與閉合流程。

2實現(xiàn)方案

2.1總體架構(gòu)

系統(tǒng)總體構(gòu)成如圖2所示，煤礦井下危險源識別預(yù)警系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)集成模塊、預(yù)警處理模塊、消息處理模塊、流程處理模塊和預(yù)警系統(tǒng)UI等幾部分。數(shù)據(jù)集成模塊主要處理由現(xiàn)場子系統(tǒng)、全礦井綜合自動化、設(shè)備管理系統(tǒng)、本質(zhì)安全礦井體系支撐系統(tǒng)等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時采集。預(yù)警處理模塊通過對地質(zhì)、設(shè)備、環(huán)境等危險源信息的管理，根據(jù)系統(tǒng)中設(shè)定的分級預(yù)警方案和分級預(yù)警指標設(shè)計各種動態(tài)分析模型，使模型與每一個危險源監(jiān)控點關(guān)聯(lián)，判斷危險源狀態(tài)、判斷是否預(yù)警及預(yù)警級別。系統(tǒng)UI負責系統(tǒng)信息、預(yù)警信息的實時瀏覽與查詢，根據(jù)預(yù)警類型及級別關(guān)聯(lián)相應(yīng)的規(guī)程規(guī)定，當有預(yù)警時自動顯示相應(yīng)的制度與處理措施。工作流引擎主要負責預(yù)警流程的發(fā)起、處理、監(jiān)控與閉合，圖形化工作流程作為規(guī)范預(yù)警處理流程、提高預(yù)警處理效率、監(jiān)控預(yù)警處理流轉(zhuǎn)狀況的工具，是本系統(tǒng)預(yù)警處理預(yù)警流程的核心。消息處理模塊根據(jù)系統(tǒng)配置，對預(yù)警信息進行組織，并進行信息的調(diào)度、控制和發(fā)布，并與短信平臺、消息客戶端等進行有效的交互，提高相關(guān)單位與各業(yè)務(wù)科室的協(xié)同處理能力，加快預(yù)警處理速度。

2.2危險源模型

針對煤礦井下存在的瓦斯、地質(zhì)構(gòu)造、設(shè)備、頂板等危險源，根據(jù)現(xiàn)場了解的實際情況，主要包括通過標準對照法、工作任務(wù)分析法、事故樹分析法等方法識別出的危險源及評價指標，結(jié)合本質(zhì)安全礦井支撐體系與本系統(tǒng)中相關(guān)的隱患分布情況，設(shè)計出以示意圖形結(jié)合表格的模式展示的危險源模型，主要包括易于說明原理的圖示與各類指標的具體描述，以圖片的方式展示危險源模型。

本系統(tǒng)中提到的危險源主要是圍繞煤礦井下的主要生產(chǎn)對象——工作面展開，主要涉及工作面的瓦斯、環(huán)境參數(shù)、地質(zhì)構(gòu)造、頂板壓力等，其中設(shè)備危險源隨煤礦生產(chǎn)過程進行延伸，擴展到提升、電力等系統(tǒng)。

本文以地質(zhì)構(gòu)造與機電設(shè)備為例，列出危險源模型的評價及預(yù)警指標，如圖3、圖4。

3主要功能

系統(tǒng)構(gòu)建了多種危險源模型，建立了危險源及危險源指標庫，實現(xiàn)了對綜采工作面、掘進工作面、機電設(shè)備、日常工作、收尺進尺、瓦斯指標等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的填報與管理，實現(xiàn)了瓦斯、頂板、皮帶、電力等監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成，并將系統(tǒng)中所有可用的數(shù)據(jù)、參數(shù)、指標等變量化，一起參與到危險源管理評價預(yù)警體系，實現(xiàn)了對危險源的實時監(jiān)測，并對產(chǎn)生的預(yù)警進行實時的提醒，實現(xiàn)了預(yù)警處理流程從發(fā)起、流轉(zhuǎn)、執(zhí)行、跟蹤到完成的規(guī)范化的流程閉環(huán)管理。

系統(tǒng)主要具備以下功能及特點：

1） 系統(tǒng)具有危險源隱患基元庫，將危險源管理相關(guān)標準（煤礦安全質(zhì)量標準、煤礦安全規(guī)程、煤礦安全監(jiān)察條例等）、規(guī)章制度、操作規(guī)程等分類表格化，可為危險源辨識工作提供參考，也為煤礦企業(yè)的危險源管理提供一定的思路和借鑒。

2） 煤礦井下危險源的識別，圍繞煤礦瓦斯、頂板、地質(zhì)構(gòu)造、機電設(shè)備等危險源，識別重大危險源及其不安全狀態(tài)，構(gòu)建危險源及影響因素庫。并提供了易于說明原理的圖示與各類指標的具體描述，可為危險源預(yù)警指標的識別與定義提供參考。

3） 煤礦井下危險源的預(yù)警，針對危險源的不安全狀態(tài)建立預(yù)警模型，通過實時計算和分析，實現(xiàn)對危險源的實時預(yù)警。系統(tǒng)建立了危險源預(yù)警指標管理體系，將系統(tǒng)中的所有可用資源變量化，并且都可以作為評價指標，參與到危險源的預(yù)警評價中。

4） 通過列表、圖形等方式實現(xiàn)煤礦井下瓦斯、頂板、地質(zhì)構(gòu)造和機電設(shè)備重大危險源的在線監(jiān)測。系統(tǒng)提供圖形化的危險源監(jiān)測功能，可以直觀的了解危險源的分布情況、特定危險源的位置及實時狀態(tài)。

5） 流程定制與管理，實現(xiàn)危險源預(yù)警處理流程的靈活定制及規(guī)范管理，實現(xiàn)預(yù)警處理的閉環(huán)，可實現(xiàn)預(yù)警處理流程從發(fā)起、流轉(zhuǎn)、執(zhí)行一直到完成閉合的整個過程的追蹤。

6） 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)及結(jié)果進行綜合統(tǒng)計及分析，并以各種圖表的形式展示。

4結(jié)束語

能源是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，我國一次性能源70%以上來自于煤炭，建設(shè)高產(chǎn)高效自動化安全生產(chǎn)礦井是當今世界煤炭生產(chǎn)發(fā)展的主流。本系統(tǒng)通過建立危險源識別預(yù)警體系，實現(xiàn)對重大危險源的管理、監(jiān)測、預(yù)警、監(jiān)督；危險源預(yù)警可啟動相應(yīng)的預(yù)警處理流程，并可實現(xiàn)與短信平臺、OA等進行有效的交互，實現(xiàn)規(guī)范化的預(yù)警處理流程， 可有效提高煤礦對井下危險源的管理水平，提高煤礦生產(chǎn)過程中風險評價、風險預(yù)警和動態(tài)控制的效率和可靠性。

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