面向礦山安全管理與應(yīng)急救援的相關(guān)決策優(yōu)化問題的思考

卿 華

（會理縣落東銅業(yè)有限公司郵編，四川 涼山 615146）

1 礦山安全與應(yīng)急管理綜述

1.1 礦山運(yùn)營管理

礦產(chǎn)資源是我國基本能源和重要原材料。礦業(yè)是一個重要的基礎(chǔ)行業(yè)，與國家經(jīng)濟(jì)升級和能源安全有關(guān)。礦產(chǎn)資源的能力是限制國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模和速度的重要因素。在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，礦山安全生產(chǎn)管理能力不僅與礦產(chǎn)產(chǎn)品的國際市場競爭力有關(guān)，而且還涉及“中國制造”國際競爭力。

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和設(shè)備的不斷更新，礦山企業(yè)采用新工藝、新設(shè)備等先進(jìn)技術(shù)，機(jī)械化水平不斷提高。我國礦山正朝著數(shù)字化方向發(fā)展，自動化、智能化是綠色礦山發(fā)展的方向。隨著硬件設(shè)施的更新，相應(yīng)的企業(yè)內(nèi)部管理也要不斷更新，從粗放管理向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變。當(dāng)設(shè)備帶來的開采效果減弱時，礦山企業(yè)高效的經(jīng)營管理策略顯得尤為重要，為此，對生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)技術(shù)管理、安全生產(chǎn)管理、企業(yè)內(nèi)部管理等方面進(jìn)行研究和優(yōu)化，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 礦山安全與應(yīng)急管理

隨著現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展，采礦規(guī)模正在增加。雖然礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)管理工作經(jīng)過多年的努力，取得了較大成就，但是距離國家要求實(shí)現(xiàn)根本好轉(zhuǎn)尚有較大距離，安全生產(chǎn)保障能力不強(qiáng)，傷亡發(fā)生率比較高。

礦山事故具有突發(fā)性強(qiáng)、影響范圍廣、后果嚴(yán)重的特點(diǎn)。我國礦山是事故多發(fā)區(qū)，礦山安全一直是關(guān)注的焦點(diǎn)，全社會對安全生產(chǎn)關(guān)注度日趨提高、容忍度明顯降低。盡管近年來死亡人數(shù)不斷下降，但與國外相比仍然是一個可怕的數(shù)字。由于礦井危險因素多，礦井事故發(fā)生后，可能造成中毒窒息、爆炸、通風(fēng)紊亂、淹溺、坍塌等重大災(zāi)害，由于其環(huán)境惡劣、地形復(fù)雜、突發(fā)性強(qiáng)、影響范圍廣等特點(diǎn)，事故救援難度大，這將給礦山人員和經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重后果。

為了防止礦業(yè)事故的發(fā)生，建設(shè)礦山風(fēng)險識別和隱藏危險調(diào)查和雙重預(yù)防機(jī)制的治療是預(yù)防事故的最佳方式。礦山企業(yè)需要安全管理人員對礦井風(fēng)險隱患進(jìn)行全面辨識、排查，班組作業(yè)人員需要開展作業(yè)面班前、班中、班后安全檢查，及時消除隱患，降低事故發(fā)生的概率。

1.3 面向礦山安全管理的優(yōu)化

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，礦山設(shè)備正逐步實(shí)現(xiàn)遙控化、智能化，礦山安全管理已不能單純依靠經(jīng)驗管理。礦山安全管理是一項專業(yè)性、復(fù)雜性、突發(fā)性和責(zé)任性的管理工作，要適應(yīng)時代的發(fā)展，是否可以采用信息化和數(shù)字化管理模式，來提高礦山安全管理水平？通過綜合運(yùn)用各種數(shù)字化、信息化手段，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和模擬，并通過無線通信技術(shù)、云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，將來自各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時輸入管理中心，實(shí)現(xiàn)高效管理。通過仿真技術(shù)，對礦井生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)工藝、礦井設(shè)計、人員配置等工作進(jìn)行優(yōu)化和仿真，從而進(jìn)一步優(yōu)化礦井管理系統(tǒng)的整體。

目前，與其他行業(yè)相比，地下智能地雷的研究比較少，優(yōu)化仿真和與計算機(jī)相結(jié)合的優(yōu)化模擬更為常見?，F(xiàn)有的礦山管理優(yōu)化主要包括：生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化，人員配置優(yōu)化，生產(chǎn)設(shè)備優(yōu)化等。生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化是從生產(chǎn)過程中，優(yōu)化的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)步驟，從而簡化了生產(chǎn)過程或生產(chǎn)步驟，以實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)階段確保安全的前提。人員配置優(yōu)化，優(yōu)化各部門的配置，包括人員調(diào)度，人員配置，員工工作區(qū)，人員檢驗路線等，使人們能夠高效和安全地完成分配的任務(wù)。

2 面向事前事故預(yù)防:安檢路徑優(yōu)化擴(kuò)展

由于礦山企業(yè)的特殊性，安全隱患難以避免，礦山的實(shí)際情況更為復(fù)雜。為了更接近礦山的實(shí)際情況，本文分析了礦山檢查的不安全因素，并對礦山的危險區(qū)域進(jìn)行了劃分。結(jié)合地下礦山的實(shí)際情況，對路徑優(yōu)化問題進(jìn)行了推廣。

2.1 安全風(fēng)險點(diǎn)的分級

（1）根據(jù)礦井危險點(diǎn)的類型，可分為“一通三防”、設(shè)備、運(yùn)輸、人員等危險點(diǎn)。

（2）根據(jù)風(fēng)險點(diǎn)的重要性和對人員和財產(chǎn)的損害程度，可將風(fēng)險點(diǎn)分為A 級、B 級和C 級。

A 級危險點(diǎn)：在礦山事故多發(fā)區(qū)，或人員、設(shè)備密集區(qū)，發(fā)生事故將造成嚴(yán)重后果。

B 級風(fēng)險點(diǎn)：在礦井可能發(fā)生事故的區(qū)域，或該區(qū)域內(nèi)有一些人員和設(shè)備，事故后果比A 級風(fēng)險點(diǎn)輕。

C 級危險點(diǎn)：礦井內(nèi)不易發(fā)生事故的區(qū)域，或人員、設(shè)備幾乎沒有，但仍需定期檢查的區(qū)域。

（2） 首先檢查 SDH電源是否故障，如果有即修復(fù)電源，修復(fù)后SDH若無告警則流程轉(zhuǎn)入第（4）步。若SDH告警為次要告警，則流程轉(zhuǎn)入第（3）步。若為主要告警，先對兩端SDH在ODF處自環(huán)，若告警不消除，則需要對ODF和SDH排查和檢修，ODF檢修為更換尾纖或光接頭，SDH檢修則為找出故障板卡并更換。若無主要告警，環(huán)回方式改成如下，在其中一端 ODF處環(huán)回給對端，觀察對端是否有主要告警，若有告警即可診斷為光鏈路或中繼 SDH故障，需要參考專用保護(hù)通道故障定位處理方法解決故障，并消除中繼SDH故障。

2.2 建立安全風(fēng)險區(qū)域檢查體系

礦山安全風(fēng)險區(qū)檢查工作實(shí)行班、隊、礦分級管理。主要檢查礦井危險區(qū)的危險是否處于正常狀態(tài)。礦山生產(chǎn)實(shí)行24 小時工作制。每天分為3 個班，每個班工作8 小時，每個班分為生產(chǎn)班、檢查組、運(yùn)輸班等，通過全礦協(xié)同調(diào)度，完成安全有效的生產(chǎn)工作。

根據(jù)崗位安全風(fēng)險區(qū)的要求，安全檢查員每班對崗位風(fēng)險區(qū)進(jìn)行檢查。作業(yè)班組長對班組風(fēng)險區(qū)域的檢查工作進(jìn)行監(jiān)督管理，并記錄相關(guān)區(qū)域點(diǎn)。如發(fā)現(xiàn)該區(qū)域存在隱患，組長應(yīng)立即要求整改或通知調(diào)度中心。

2.3 多目標(biāo)與重復(fù)訪問區(qū)域?qū)Π矙z的影響

為了預(yù)防礦井災(zāi)難事故，最有效的方法是在礦井進(jìn)行安全檢查。礦山企業(yè)需要通過安全檢查，對存在安全隱患的區(qū)域和人員行為進(jìn)行檢查，確保作業(yè)安全。安全檢查人員分為班組，各班組要定期定點(diǎn)進(jìn)行安全檢查。檢查地點(diǎn)包括出礦工作面、輔助運(yùn)輸巷道、地下變電所、采掘進(jìn)工作面等，檢查內(nèi)容包括：有害氣體檢查、機(jī)械設(shè)備檢查、通風(fēng)系統(tǒng)檢查、人員檢查等。

對于許多存在安全隱患的區(qū)域，安檢人員所在區(qū)域的安全程度、人員密度、設(shè)備分布等各不相同，應(yīng)認(rèn)真排查。因此，根據(jù)礦井的實(shí)際情況，但不同地區(qū)需要反復(fù)核對重點(diǎn)地區(qū)的綜合開采條件等情況進(jìn)行比較，以提高這些人員密集區(qū)域的安全程度。工作面設(shè)備、人員多，安全檢查人員需要對各部位進(jìn)行詳細(xì)、反復(fù)的檢查，確保人員安全和安全生產(chǎn)。若無人員作業(yè)，環(huán)境條件相對較好，安全檢查頻次比綜采工作面少。另一方面，在追求礦井安全生產(chǎn)最大保證的前提下，礦山公司需要考慮具有最低成本的安全成本問題，是現(xiàn)代礦山的安全管理。

3 面向礦山安全與應(yīng)急管理的決策支持

3.1 災(zāi)前災(zāi)后決策

礦產(chǎn)資源是我國基本能源和重要原材料。礦業(yè)是一個重要的基礎(chǔ)行業(yè)，與國家經(jīng)濟(jì)升級和能源安全有關(guān)。隨著礦產(chǎn)資源的連續(xù)采礦，礦山公司的安全問題越來越嚴(yán)重。由于礦井安全管理的不科學(xué)，不完善，礦業(yè)公司仍然有很多安全危險系數(shù)。如何合理、高效地安排安全人員巡查礦井，已成為保證礦山安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

礦區(qū)事故具有強(qiáng)烈的突然感，具有廣泛的影響力和嚴(yán)重后果。我國的礦山是一場重大事故，礦山安全一直致力于關(guān)注。雖然我的死亡人數(shù)減少，但礦井事故每年都持續(xù)發(fā)生，而且威脅到國家財產(chǎn)和人才安全。在礦井很困難之后，由于苛刻的環(huán)境，地形很復(fù)雜，它帶來了救援工作的困難。。往往會造成氣體中毒、爆炸、通風(fēng)紊亂、燒傷等災(zāi)害，給員工和經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重后果。為防止礦山事故的發(fā)生，礦山的安全工作需要對災(zāi)害發(fā)生前后都加以考慮，以盡量減少災(zāi)害造成的損失。

對于災(zāi)后救援工作來說，最重要的保障就是救災(zāi)物資的及時送達(dá)。應(yīng)急物資包括：各類防災(zāi)減災(zāi)專用設(shè)備和用品、藥品、日用品、帳篷、搶險救援工具等，由于礦山企業(yè)的特殊性，更容易發(fā)生次生災(zāi)害，因此更需要及時、快速地得到應(yīng)急救援。通過應(yīng)急管理決策系統(tǒng)，我們可以收集各礦山企業(yè)、救援物資供應(yīng)商、災(zāi)害易發(fā)區(qū)、礦山周邊環(huán)境狀況等信息，上傳到服務(wù)器，并利用系統(tǒng)平臺對應(yīng)急倉庫的選址進(jìn)行決策，考慮到受影響礦區(qū)的不同恢復(fù)能力，以及應(yīng)急設(shè)施的損壞。因此，當(dāng)發(fā)生重大災(zāi)害時，可以通過災(zāi)后決策系統(tǒng)為礦山企業(yè)提供快速、合理的救災(zāi)物資配送，確保礦山救災(zāi)物資的充足，為救災(zāi)提供有力保障。

為更好地應(yīng)對礦山事故和重大災(zāi)害的發(fā)生，增強(qiáng)應(yīng)急救援能力，提高事故應(yīng)急響應(yīng)和控制水平，規(guī)范應(yīng)急管理制度的實(shí)施，明確各部門職責(zé)，完善應(yīng)急管理體系和方案，能夠有效地滿足礦山的實(shí)際情況，并成為保證人員安全的同時，能夠及時應(yīng)對各種情況，使其有序地開展應(yīng)急救援行動，最大限度地保障人員安全，減少事故損失，防止事故擴(kuò)大，縮小事故影響范圍。

3.2 決策支持原理

為防患于未然，采用安檢人員巡查路徑規(guī)劃決策，對井下安全巡查區(qū)域、安保人員、巡查時間窗口的數(shù)量、位置、狀態(tài)信息進(jìn)行了統(tǒng)計，以及安檢人員的工作量和疲勞是否平衡；決策支持系統(tǒng)根據(jù)不同的井下巷道環(huán)境和檢查區(qū)域的現(xiàn)狀，采用局部支護(hù)定界、禁忌搜索、不同尺度下井下安檢人員路徑規(guī)劃等方法。

從災(zāi)后事故救援入手，高效的災(zāi)后事故救援可以最大限度地減少造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。而災(zāi)后物資供應(yīng)是救援工作中最重要的環(huán)節(jié)，合理的物資運(yùn)輸和配送可以在更大程度上滿足礦井災(zāi)害的應(yīng)急救援。研究應(yīng)主要從事故應(yīng)急救援的準(zhǔn)備階段和響應(yīng)階段著手。在應(yīng)急準(zhǔn)備階段，應(yīng)建立相應(yīng)的應(yīng)急倉庫，儲存應(yīng)急物資。在事故應(yīng)對階段，應(yīng)合理調(diào)配救援物資，對事故災(zāi)害進(jìn)行有效救援。

最后，通過現(xiàn)代集成系統(tǒng)平臺，集成礦山安全管理系統(tǒng)，為礦山安全管理提供合理的決策和支持，這也是我國數(shù)字礦山和綠色礦山建設(shè)應(yīng)采用和實(shí)施的方法和手段。為保證礦山高效安全生產(chǎn)，不僅需要技術(shù)裝備的更新?lián)Q代，更需要安全管理手段的不斷進(jìn)步。

4 結(jié)語

對于礦山企業(yè)來說，安全與應(yīng)急管理是最重要的問題之一。為礦山企業(yè)安全應(yīng)急管理決策提供解決方案，從災(zāi)前和災(zāi)后兩方面進(jìn)行綜合考慮。一方面，從災(zāi)前最重要的預(yù)防措施—安全檢查的角度進(jìn)行了優(yōu)化模擬。

在災(zāi)前事故預(yù)防方面，建立礦山企業(yè)井下安全檢查路線規(guī)劃模型，幫助安全檢查人員進(jìn)行檢查路線決策，提高安全檢查效率，加強(qiáng)礦山安全生產(chǎn)管理。根據(jù)井下環(huán)境的實(shí)際情況，考慮多種安全因素，建立一個有效的模型，使安全人員巡檢的總距離最小。從而在更貼近實(shí)際安全檢查情況的前提下，保證安全人員有足夠的時間對礦井進(jìn)行高效、認(rèn)真的檢查，從而保證礦井的安全生產(chǎn)。

災(zāi)后物資供應(yīng)：由于礦山企業(yè)的特殊性，如何快速有效地開展救援成為關(guān)鍵。確定應(yīng)急倉庫的位置和調(diào)撥救災(zāi)物資是一項重要的戰(zhàn)略決策?？紤]到應(yīng)急設(shè)施的破壞和不同礦山的抗災(zāi)能力，以及不同規(guī)模的應(yīng)急倉庫和救災(zāi)物資需求的不確定性，對應(yīng)急倉庫選址問題進(jìn)行研究，為礦山企業(yè)的應(yīng)急救援提供保障。通過該問題，建立了隨機(jī)混合整數(shù)規(guī)劃模型，并采用局部支持算法和粒子群算法對模型進(jìn)行求解。