煤礦安全生產(chǎn)風險閉環(huán)管理控制系統(tǒng)設計

王凱 WANG Kai

（山東唐口煤業(yè)有限公司，濟寧 272000）

0 引言

煤礦安全監(jiān)管是我國各地政府職能機構以及相關部門極為重視的部分，隨著煤礦生產(chǎn)技術的進步以及安全監(jiān)測設備、安全監(jiān)管技術的全面普及，我國煤礦安全生產(chǎn)的訴求在一定程度上得以滿足[1-2]。現(xiàn)階段，歐洲國家的煤礦監(jiān)管技術以及風險管理控制水平已經(jīng)趨近成熟，為達成更好的監(jiān)督與管理控制效果，部分歐洲國家已將煤礦安全生產(chǎn)風險閉環(huán)管理控制系統(tǒng)應用于煤礦勘測、煤礦開采、行政管理等各部門工作之中，同步落實對煤礦生產(chǎn)監(jiān)管技術以及軟硬件的革新，確保先進技術以及相關設備在煤礦生產(chǎn)與管理全過程的滲透[3]。

相較而言，我國煤礦相關監(jiān)管體系、風險管理與控制體系的發(fā)展較晚，與之相對應的各種監(jiān)督管理技術的水平也較為落后，缺少更完善的監(jiān)督與管理應用技術。云計算技術是近年來發(fā)展最為迅猛的信息技術之一，同時云計算技術也是互聯(lián)網(wǎng)技術與工業(yè)生產(chǎn)相互融合與促進的主要載體，其能夠將虛擬化技術作為信息系統(tǒng)的基礎，通過對各類數(shù)據(jù)地儲存、應用以及計算、處理等，精準識別煤礦安全生產(chǎn)過程中的風險隱患，完成高效率的風險監(jiān)測與管理控制工作。

1 閉環(huán)管理控制系統(tǒng)總體設計與目標定位

落實煤礦安全生產(chǎn)風險閉環(huán)管理與控制系統(tǒng)的先決條件是明確井下作業(yè)的風險隱患源以及不同風險隱患所對應的不安全狀態(tài)，針對這一需求，需要廣泛收集井下作業(yè)面的各類動態(tài)空間信息以及監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)；所需使用的方式便是利用云計算技術以及各類型物聯(lián)網(wǎng)技術、通信技術等；系統(tǒng)設計的難點在于不同核心技術之間的相互調配、監(jiān)測監(jiān)控技術的及時性與精準性、信息處理平臺的計算能力以及專業(yè)化的決策支持、應急處理措施的及時性以及有效性；系統(tǒng)設計的核心思想在于充分銜接不同環(huán)節(jié)、設施設備、信息技術之間的聯(lián)動性，促使其形成一個動態(tài)、完整的數(shù)據(jù)處理以及決策支持、信息反饋閉環(huán)。本次研究所構想的煤礦安全生產(chǎn)風險閉環(huán)管理控制系統(tǒng)體系如圖1 所示。

圖1 煤礦安全生產(chǎn)風險閉環(huán)管理控制系統(tǒng)體系

煤礦安全生產(chǎn)風險閉環(huán)管理控制系統(tǒng)的主要設計目標在于，以預防控制為核心，落實全面滲透、全過程以及全員參與的閉環(huán)式安全監(jiān)控管理活動。從根源上阻斷煤礦生產(chǎn)事故發(fā)生的因果鏈，杜絕人為、環(huán)境、基礎設備等各方面煤礦生產(chǎn)安全隱患。而信息平臺的主要功能在于利用云計算技術以及各軟硬程序，驅動風險監(jiān)督與預警控制閉環(huán)管理，做到對生產(chǎn)過程中任意細小因素的安全信息化監(jiān)督控制管理。

2 生產(chǎn)風險閉環(huán)管理控制系統(tǒng)的設計

2.1 風險隱患識別 煤礦生產(chǎn)過程中具有諸多的危險因素，并且不同危險源存在分布廣、影響因素多、隱蔽性強、影響程度大、管理效果差、實時變化性強等特征。由此可知，煤礦生產(chǎn)是一個相對復雜的系統(tǒng)工程，對其安全生產(chǎn)風險隱患的精準性識別涉及眾多學科，因此本文基于采礦學、數(shù)學、云計算技術等眾多學科對系統(tǒng)進行設計，期望能夠全面地識別出煤礦安全生產(chǎn)過程中的風險隱患，本次研究所設計的風險隱患識別流程模型可見圖2。

圖2 風險隱患識別流程模型

2.2 煤礦井下風險隱患評價指標體系 煤礦安全生產(chǎn)風險隱患評價指標體系主要包含指向風險隱患的單一評價以及直銷風險隱患相互制約的區(qū)域性評價。其主要研究與設計內容包含煤礦風險隱患的分級體系、風險隱患評價指標體系、相互制約的定量化問題以及風險隱患指標體系數(shù)據(jù)庫的建設，其流程模型如圖3 所示。

圖3 風險隱患評價流程模型

2.2.1 評價指標分級 時至今日，我國對煤礦風險隱患危險源的識別、監(jiān)控與預警決策支持分級體系還未構建起相對統(tǒng)一、完善的標準?；诖吮敬窝芯恐饕獏⒖紘易匀粸暮戎鷳表憫燃壷笜?，依托于某一煤礦開工至今的生產(chǎn)安全事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及應急預案資料、風險隱患，預警需求等，將煤礦安全生產(chǎn)風險隱患，危險源中相對重要的火災隱患、水隱患、甲烷隱患、頂板建設與使用隱患作為本次研究的重點研究對象，并構建其相應的指標體系數(shù)據(jù)庫，整理后如表1 所示。

表1 評價指標體系表

2.2.2 評價指標結構 煤礦生產(chǎn)過程中的風險隱患具備隨機性與復雜性的特征，由此便要求煤礦風險隱患危險源評價指標的選擇與確認具備全面性、針對性、適應性特征。同時針對評價指標因素的選擇也要秉持適度原則，過多容易導致評價系統(tǒng)結構過于繁雜，不僅提升了評價難度，同時也會降低評價結果的精準性；過低則會導致評價工作過于簡單，容易引發(fā)以偏概全的問題，無法體現(xiàn)系統(tǒng)的客觀性與全面性。煤炭生產(chǎn)過程中的風險隱患幾乎涵蓋了煤炭生產(chǎn)作業(yè)的每一環(huán)節(jié)，具體如表2 所示。

表2 煤炭生產(chǎn)過程中的風險隱患

2.3 煤礦井下風險隱患監(jiān)測與預警體系

想要全面杜絕煤礦生產(chǎn)過程中的風險隱患，構建高質量的風險隱患預警機制，還需要基于空間分析模型以及與之相應的方法措施，對煤礦安全生產(chǎn)風險閉環(huán)管理控制系統(tǒng)進行適當優(yōu)化?，F(xiàn)階段依托與云計算技術的風險隱患識別、預警預報機制主要具備三種類型的模型，具體為單體評價預警模型、區(qū)域評價預警模型以及聯(lián)合性評價預警模型。

本次研究結合上述三種評價預警模型的優(yōu)缺點，依托于云計算技術針對某煤礦生產(chǎn)作業(yè)的閉環(huán)控制管理系統(tǒng)銜接了“單體+區(qū)域”的聯(lián)合性評價預警模型，具體模型流程設計可見圖4。

圖4 基于云計算技術的“單體+區(qū)域”聯(lián)合性評價預警流程模型

2.4 應急處理閉環(huán)管理控制系統(tǒng)構建

2.4.1 應急處理閉環(huán)管理控制模型

應急處理閉環(huán)管理系統(tǒng)的構建關鍵在于管理模式的優(yōu)化與改革，本次研究基于工作流程的完善，落實了各部門、各環(huán)節(jié)實時作業(yè)數(shù)據(jù)的共享與傳輸機制，依托于云計算技術的安全生產(chǎn)風險隱患閉環(huán)管理流程模型如圖5 所示。閉環(huán)系統(tǒng)的設計與應用，能夠將煤礦生產(chǎn)過程中瑣碎的作業(yè)信息規(guī)整化、數(shù)字化處理，有助于提升工作效率、避免不必要的重復性工作、優(yōu)化煤礦生產(chǎn)日常監(jiān)督與管理，最終促進自動化辦公。

圖5 安全生產(chǎn)風險隱患閉環(huán)管理流程模型

2.4.2 應急處理業(yè)務管理模型 應急處理業(yè)務管理模型更傾向于銜接管理層與作業(yè)層的雙向數(shù)據(jù)傳輸通道。在具體的應用過程中，其既可以向上傳輸各類型（文字、圖片、視頻、BIM 三維模型等）的煤礦基層生產(chǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)報表、風險隱患數(shù)據(jù)資料等數(shù)據(jù)信息，同時也能夠幫助煤礦生產(chǎn)管理層對各類型文件、制度標準、應急處置措施、生產(chǎn)決策等的向下傳遞。

3 應用案例

針對某地煤礦工程作業(yè)面煤自燃危險性高的問題，結合實際情況綜合分析了作業(yè)面采空區(qū)漏風源、地層結構、煤礦自燃氣體涌出、滲水漏水等問題，明確了該作業(yè)面采空區(qū)煤自燃高溫隱患的分布氛圍以及發(fā)展趨勢?；诖?，依托于云計算技術制定了風險隱患的應急管理與長效治理措施。具體是綜合了均壓噴漿施工用以減少漏風、滲水漏水、煤礦自燃氣體涌出問題；優(yōu)化采空區(qū)加固支護等措施針對風險隱患達成應急管理控制效果。

4 結論

該管理系統(tǒng)構建了相對完整的風險隱患數(shù)據(jù)庫，方便相關人員在有需要的情況下隨時調取和儲存風險隱患數(shù)據(jù)信息，并且憑借對相關信息的統(tǒng)計分析與整理，對未來作業(yè)階段中可能存在的風險隱患進行精準預測與告警。