蘆子溝礦安全生產評價系統(tǒng)的應用研究

李麗麗

（煤炭工業(yè)太原設計研究院，山西 太原 030000）

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。煤層結構簡單，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，煤體為原生結構。煤層抗壓強度為355.7～394.0 MPa，普氏系數(shù)為2.6～4.0。煤層內的瓦斯含量達到了0.012 ml/g，屬于易燃易爆煤層，煤礦上各個煤層的變質程度低，容易揮發(fā)，屬于易燃等級煤層。蘆子溝礦2018 年發(fā)生了多次安全生產事故，雖未造成人員傷亡，但給煤礦的正常生產造成了較大的影響。經過對各事故原因的分析，均是由于安全生產管理混亂，未形成有效的安全評價機制，人員對安全生產的觀念不強。

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，是針對煤礦生產中的各個環(huán)節(jié)進行單獨的評價，最終將整個體系采用定量的形式進行表達。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，導致同一件事情，不同的人評價會有不同的評價結果[1]。因此提出構建安全生產評價系統(tǒng)，將煤礦生產的各個因素割裂為單獨的評價單元，一方面減少礦井生產不確定性因素的影響，另一方面便于將評價單元標準化，提升安全評價體系的完整性和有效性。結合蘆子溝礦安全生產管理的實際情況，本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的煤礦安全生產評價系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了安全管理、危險預警及動態(tài)信息監(jiān)測模塊，構建了基于煤礦安全生產管理的風險預警體系，極大地提升了蘆子溝礦安全生產管理的有效性。

1 煤礦動態(tài)風險預測體系

煤礦動態(tài)風險預測體系是煤礦安全生產評價系統(tǒng)的基礎。該預測體系主要是用于對煤礦生產過程中的各類危險因素進行分析和預測，當判斷出現(xiàn)故障的可能性較高時及時發(fā)出預警信息并提醒監(jiān)控人員及時對故障因素進行排除。該動態(tài)風險預測體系主要包括了綜采系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、地質系統(tǒng)等。將系統(tǒng)內影響生產安全的各個因素進行分類和細化并建立風險預測指標庫，通過將各個過程中的監(jiān)測信息和數(shù)據(jù)庫內的安全指標信息進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)對整個生產過程中的數(shù)字化監(jiān)測和分析。該風險預測體系邏輯結構如圖1 所示[2]。

圖1 風險預測體系邏輯結構示意圖

2 礦井風險預警體系終端檢查系統(tǒng)

針對蘆子溝礦傳統(tǒng)安全生產檢查采用紙質版巡查表所存在的人工巡查敷衍性大、流于形式、巡查信息無法進行信息化傳遞、查詢、分析的現(xiàn)狀，在進行安全生產評價體系建設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真所導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)庫和風險預測指標庫數(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行數(shù)據(jù)的錄入和分析。操作人員在各終端能夠對數(shù)據(jù)進行查詢和分析處理，數(shù)據(jù)完成處理后將傳輸?shù)桨踩a評價體系的數(shù)據(jù)庫內，進行綜合分析，可實現(xiàn)對某段時間內的煤礦安全生產情況進行完整的評價，輸出安全評價報告。依據(jù)安全評價報告實現(xiàn)對安全生產異常點進行跟蹤整改，提升煤礦生產的安全水平[4]。井下自動化綜采控制系統(tǒng)結構示意圖如圖2 所示。

圖2 蘆子溝礦井下自動化綜采控制系統(tǒng)結構示意圖

3 礦井安全生產救援決策系統(tǒng)

礦井安全生產評價系統(tǒng)的結果是為降低煤礦安全生產事故，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)單獨設置了一個安全生產救援決策系統(tǒng)。該救援決策系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術，建立煤礦安全生產井下三維模型結構[5]，將該安全評價系統(tǒng)的監(jiān)測參數(shù)經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)域內的安全評價結果以不同的顏色進行安全狀態(tài)標識，出現(xiàn)危險信號及時發(fā)出報警，并規(guī)劃安全撤離路線。當煤礦生產中出現(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管理的效果。井下安全生產救援決策系統(tǒng)結構示意圖如圖3 所示。

圖3 蘆子溝礦井下安全生產救援決策系統(tǒng)結構示意圖

4 安全生產評價系統(tǒng)應用

蘆子溝礦安全生產評價系統(tǒng)于2019 年7 月中旬開始投入使用。該安全生產評價系統(tǒng)采用了分模塊、分工序的定點檢查方式，對于異常項均設置跟進人員和完成時間，實現(xiàn)了對異常的信息化閉環(huán)跟進，避免了異常項的遺漏。自該系統(tǒng)投入運行以來，煤礦安全生產異常率下降了70%以上，所有巡查發(fā)現(xiàn)問題的按時關閉率達到了99%，且未發(fā)生過導致停產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 煤礦安全生產評價系統(tǒng)界面結構示意圖

5 結論

為了解決蘆子溝礦安全事故頻發(fā)、給井下綜采作業(yè)安全造成嚴重影響的情況，結合礦山安全生產需求，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的煤礦安全生產評價系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了安全管理、危險預警及動態(tài)信息監(jiān)測模塊，構建了基于煤礦安全生產管理的風險預警體系。自該系統(tǒng)投入運行以來，煤礦安全生產異常率下降了70%以上，所有巡查發(fā)現(xiàn)問題的按時關閉率達到了99%，且未發(fā)生過導致停產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。