金屬礦山事故預(yù)警體系研究

袁寶明

（江西省應(yīng)急管理宣傳教育中心，江西 南昌 330009）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，社會(huì)物質(zhì)的極大豐富，各種礦物的開(kāi)發(fā)利用也顯得愈加重要。然而，如何對(duì)礦物安全地開(kāi)發(fā)利用也是一個(gè)工作難點(diǎn)，近年來(lái)我國(guó)礦山生產(chǎn)中就發(fā)生了許多生產(chǎn)安全事故，給社會(huì)帶來(lái)了嚴(yán)重影響。當(dāng)前，我國(guó)許多礦山都建立了安全預(yù)警體系，為礦山安全生產(chǎn)和社會(huì)穩(wěn)定做出巨大貢獻(xiàn)，礦山生產(chǎn)安全事故發(fā)生概率及死亡人數(shù)均大幅下降。雖然，礦山預(yù)警體系能夠監(jiān)測(cè)到絕大多數(shù)的安全隱患，為礦山安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。然而，依然存在部分事故無(wú)法提前檢測(cè)到，導(dǎo)致人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失的情況。這不僅是因?yàn)樯a(chǎn)安全事故發(fā)生不確定性，同時(shí)也反映了我國(guó)事故預(yù)警體系的不完善。

根據(jù)劉夢(mèng)紅等[1]依據(jù)原國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局事故查詢(xún)系統(tǒng)公布的數(shù)據(jù)，其中對(duì)我國(guó)2015年礦山安全事故進(jìn)行的分析，以及國(guó)家應(yīng)急管理部公開(kāi)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)有較大影響，能造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的事故有以下幾種類(lèi)別：滑坡、坍塌、冒頂片幫、透水、火災(zāi)、機(jī)械傷害、中毒窒息、瓦斯爆炸等等。其中對(duì)于金屬礦山來(lái)說(shuō)，其危險(xiǎn)性較大的事故大多是滑坡、坍塌、冒頂片幫、透水等。目前國(guó)內(nèi)在金屬礦山安全生產(chǎn)方面所作的事故預(yù)警大多為地壓監(jiān)測(cè)、圍巖監(jiān)測(cè)、頂板冒落監(jiān)測(cè)、尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)以及坍塌、塌陷事故監(jiān)測(cè)、火災(zāi)事故預(yù)警、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)等。當(dāng)前，金屬礦山在事故預(yù)警方面主要采用的是在線監(jiān)測(cè)預(yù)警模式。

1 在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)在當(dāng)今社會(huì)的安全生產(chǎn)中起著關(guān)鍵性作用，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠提前發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況的細(xì)微變化，能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施的不穩(wěn)定狀態(tài)，從而提前預(yù)防事故發(fā)生。目前主要的在線監(jiān)控方法有現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)GPS、GIS技術(shù)、遙感技術(shù)、以及互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)技術(shù)等等。

1.1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展是依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在4G時(shí)代，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就已出現(xiàn)，隨5G時(shí)代來(lái)臨，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速度得到了大幅提高，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也迎來(lái)了新的發(fā)展時(shí)期。如今，監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)也已成為地下礦山六大系統(tǒng)（監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位、供水施救、壓風(fēng)自救、通信聯(lián)絡(luò)、緊急避險(xiǎn)）中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常被應(yīng)用于礦山內(nèi)部較大危險(xiǎn)有害因素以及重要儀器儀表的監(jiān)測(cè)監(jiān)控中；對(duì)于重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域，例如爆炸物品儲(chǔ)存庫(kù)等的在線監(jiān)控也起到重要作用。基于互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不但能預(yù)防事故發(fā)生，讓人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)域，做到本質(zhì)安全，同時(shí)也為進(jìn)一步建設(shè)數(shù)字礦山打下良好基礎(chǔ)。當(dāng)前，較常見(jiàn)的在線監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)有GPS、GIS、遙感監(jiān)控及無(wú)人機(jī)監(jiān)控等。

GPS測(cè)繪技術(shù)是利用衛(wèi)星發(fā)射接收信號(hào)來(lái)進(jìn)行測(cè)距定位的一項(xiàng)技術(shù)，利用該技術(shù)能提前預(yù)測(cè)金屬礦山的滑坡、坍塌、塌陷等情況，為邊坡穩(wěn)定性分析提供參考。遙感監(jiān)控及無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)則能夠?qū)β短斓V山具體情況進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)的監(jiān)測(cè)，全面掌握礦山開(kāi)采進(jìn)度，可極大地提高工作效率，為金屬礦山安全管理提供精確數(shù)據(jù)，為有關(guān)部門(mén)監(jiān)管礦山違規(guī)情況提供全面數(shù)據(jù)支撐，可以更好地規(guī)范礦山開(kāi)采活動(dòng)，建立和維護(hù)良好的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)秩序。

此外，基于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的微震監(jiān)控技術(shù)以及沖壓監(jiān)控技術(shù)等也能夠?qū)τ诘V山的地質(zhì)活動(dòng)進(jìn)行有效監(jiān)控預(yù)警，為礦山的穩(wěn)定提供保證[2]。

1.2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為我國(guó)金屬礦山的發(fā)展帶來(lái)了巨大的效益，利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)礦山的各類(lèi)危險(xiǎn)有害因素進(jìn)行監(jiān)控管理，可排除絕大部分危險(xiǎn)有害因素。

未來(lái)，金屬礦山必將朝著數(shù)字化礦山，智慧礦山，甚至無(wú)人礦山等方向發(fā)展?；诖?，金屬礦山監(jiān)控體系須進(jìn)一步得到提升和完善。而這些發(fā)展都需要更加完善的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)為礦山安全預(yù)警提供可靠保障。

2 安全預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建

Peter F.Drucker認(rèn)為：預(yù)警是指對(duì)于系統(tǒng)發(fā)展變化的預(yù)期性評(píng)價(jià)，可以提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問(wèn)題并進(jìn)行分析，度量某種狀態(tài)偏離預(yù)警線的強(qiáng)弱程度，發(fā)出預(yù)警信號(hào)，為決策、實(shí)施防范措施提供依據(jù)[3]。

2.1 預(yù)警系統(tǒng)組成

郭建認(rèn)為安全預(yù)警是以國(guó)家和地方的安全法律法規(guī)和安全標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，采用事故統(tǒng)計(jì)來(lái)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)對(duì)象的規(guī)律，將選取的指標(biāo)綜合成一個(gè)數(shù)值，建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，利用監(jiān)控設(shè)備和局域網(wǎng)及時(shí)探測(cè)、收集、儲(chǔ)存、分析、評(píng)價(jià)系統(tǒng)企業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和防范安全風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)發(fā)布警報(bào)的方式警示工作人員采取應(yīng)對(duì)措施，從而避免事故的發(fā)生[4]。李江對(duì)于安全預(yù)警的解釋為以國(guó)家法律法規(guī)為依據(jù)，利用互聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)控技術(shù)對(duì)礦山企業(yè)的儀器設(shè)備，危險(xiǎn)源進(jìn)行監(jiān)控管理[5]。

綜上，不難發(fā)現(xiàn)：安全預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建大多要依托互聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山的全面監(jiān)控與管理。安全預(yù)警系統(tǒng)的創(chuàng)建必須覆蓋到礦山生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山的全面掌控，排除可能存在的危險(xiǎn)因素。目前，國(guó)內(nèi)安全預(yù)警系統(tǒng)主要分為預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)、預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建以及預(yù)警信息發(fā)布等三部分。

預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括安全源數(shù)據(jù)庫(kù)、技術(shù)資料數(shù)據(jù)庫(kù)、安全指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)、外部預(yù)警因子數(shù)據(jù)庫(kù)以及對(duì)策數(shù)據(jù)庫(kù)等五部分。具體如下：安全源數(shù)據(jù)庫(kù)需要全面收納整個(gè)礦山的安全源信息，為礦山安全信息管理統(tǒng)計(jì)提供依據(jù)；技術(shù)資料數(shù)據(jù)庫(kù)需要整合礦山所有的技術(shù)資料，例如：地質(zhì)資料、水文氣象資料、生產(chǎn)設(shè)備資料、生產(chǎn)工藝資料等，為全面統(tǒng)籌礦山基礎(chǔ)情況提供可靠信息；安全指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)需要包含各種影響礦山安全生產(chǎn)的安全指標(biāo)，安全指標(biāo)的設(shè)計(jì)需要符合科學(xué)有效性、準(zhǔn)確性、可行性原則；外部預(yù)警因子數(shù)據(jù)庫(kù)主要為金屬產(chǎn)品價(jià)格波動(dòng)情況以及國(guó)家地區(qū)政策變化等外部信息；對(duì)策數(shù)據(jù)庫(kù)主要為國(guó)家相關(guān)的法律法規(guī)以及企業(yè)安全事故隱患處理流程對(duì)策等內(nèi)容。

預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建主要依賴(lài)于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，依據(jù)礦山內(nèi)的實(shí)際生產(chǎn)工藝流程及相關(guān)設(shè)備設(shè)施，以構(gòu)建預(yù)警網(wǎng)絡(luò)。其主要流程為：運(yùn)用監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)，依據(jù)安全指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程評(píng)估，評(píng)估信息整理反饋，最終做出決策。（如圖1所示）

圖1 預(yù)警系統(tǒng)流程圖

預(yù)警信息發(fā)布是預(yù)警系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)評(píng)估發(fā)現(xiàn)存在隱患時(shí)，會(huì)第一時(shí)間發(fā)布預(yù)警信息并做出部分決策，例如切斷電源、停止運(yùn)作等。此外，礦山須對(duì)不同危險(xiǎn)程度進(jìn)行分級(jí)處理，預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能根據(jù)不同的危險(xiǎn)程度確定不同的警度值，提供不同等級(jí)的危險(xiǎn)信息，從而為后面的決策提供更準(zhǔn)確的信息。

2.2 安全預(yù)警指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

安全預(yù)警指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)需要考慮許多方面的因素，其設(shè)計(jì)的主要原則有：管理技術(shù)相結(jié)合原則、定性定量相結(jié)合原則、概括性原則、科學(xué)性、準(zhǔn)確性原則等五個(gè)方面。在金屬礦山中，預(yù)警指標(biāo)主要被用于對(duì)比分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及指標(biāo)閾值，從而得出礦山安全預(yù)警度。一般來(lái)說(shuō)，金屬礦山一級(jí)安全預(yù)警指標(biāo)主要從人、機(jī)、環(huán)境、管理等四個(gè)方面來(lái)確定，常見(jiàn)的一級(jí)預(yù)警指標(biāo)有：人員安全預(yù)警指標(biāo)、設(shè)備安全預(yù)警指標(biāo)、環(huán)境安全預(yù)警指標(biāo)、管理安全預(yù)警指標(biāo)等。一般來(lái)說(shuō)，為確保安全指標(biāo)的可靠性，還應(yīng)設(shè)立多個(gè)二級(jí)指標(biāo)，甚至三級(jí)指標(biāo)來(lái)對(duì)其進(jìn)行量化?？茖W(xué)有效的預(yù)警指標(biāo)是為礦山的安全生產(chǎn)提供有效的保障和可靠的依據(jù)。

3 金屬礦山安全預(yù)警系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展

對(duì)于金屬礦山等危險(xiǎn)性較大的行業(yè)來(lái)說(shuō)，礦山的數(shù)字化，甚至無(wú)人化的趨勢(shì)愈加明顯，如今一個(gè)礦山的生產(chǎn)已經(jīng)能做到幾十人就解決所有生產(chǎn)流程的問(wèn)題了，這也代表了礦山未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。然而，即使礦山做到了無(wú)人生產(chǎn)的模式，其安全預(yù)警系統(tǒng)仍有必要存在，甚至是一個(gè)礦山最重要的系統(tǒng)。當(dāng)?shù)V山足夠先進(jìn)時(shí)，礦山的平穩(wěn)、可靠的運(yùn)行就必須依賴(lài)于預(yù)警系統(tǒng)的正常運(yùn)行，它也成為了一個(gè)礦山可靠性、安全性的重要標(biāo)準(zhǔn)。

王鵬提出了一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧礦山安全管控大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案和架構(gòu)體系[6],初步分析了我國(guó)的數(shù)字礦山建設(shè)的未來(lái)與前景，以及如今的發(fā)展現(xiàn)狀?，F(xiàn)今及未來(lái)，礦山的發(fā)展將主要依托于大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)其全面運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，智能化、數(shù)字化的生產(chǎn)模式。而安全預(yù)警系統(tǒng)的運(yùn)用也需依托于此平臺(tái)才能發(fā)揮其最大效用。

4 結(jié)語(yǔ)

預(yù)警系統(tǒng)的存在是每個(gè)項(xiàng)目必不可少的組成，它能排查項(xiàng)目的不穩(wěn)定因素，使系統(tǒng)保持穩(wěn)定運(yùn)行。金屬礦山安全預(yù)警系統(tǒng)的是近幾十年才發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)技術(shù)系統(tǒng)，尤其是近些年互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，為安全預(yù)警系統(tǒng)提供了一個(gè)良好的平臺(tái)，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的在線監(jiān)控系統(tǒng)如今已廣泛運(yùn)用與礦山生產(chǎn)中，監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)也已成為非煤礦山必要的六大系統(tǒng)之一。預(yù)警系統(tǒng)的完善與建立是未來(lái)安全發(fā)展的重要趨勢(shì)，做好安全預(yù)防才能從根源上解決安全問(wèn)題。