雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程編制與管理系統(tǒng)研究

李 偉，劉化廣

（黑龍江科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150022）

0 引言

煤炭是我國主要的化石能源[1-3]。采煤工作面作業(yè)規(guī)程是組織采區(qū)生產(chǎn)的重要依據(jù)，也是提高采煤工作面管理效率的有效工具[4]，工作面采煤作業(yè)規(guī)程的質(zhì)量高低直接影響著煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，是指導(dǎo)煤礦生產(chǎn)的重要文件[5]。通常，每個煤礦都會自行制定具有統(tǒng)一格式的采煤作業(yè)規(guī)程[6]，規(guī)程應(yīng)當(dāng)填寫工作面開采設(shè)計數(shù)據(jù)，既是為了適應(yīng)具體礦井的工程情況，也是為了統(tǒng)一審批，提高備案和管理的效率。然而，采煤工作面作業(yè)規(guī)程經(jīng)常需要根據(jù)采區(qū)的生產(chǎn)接替任務(wù)分配情況，以及采煤裝備的變化進(jìn)行修正，即使擁有了統(tǒng)一的格式標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)人員也經(jīng)常被修正采煤作業(yè)規(guī)程困擾。技術(shù)人員不僅需要協(xié)調(diào)、繪制、計算各部門的數(shù)據(jù)，還需要在修正后聯(lián)系各部門負(fù)責(zé)人和分管領(lǐng)導(dǎo)審批采煤作業(yè)規(guī)程，既充當(dāng)編制人，又充當(dāng)聯(lián)絡(luò)員，工作任務(wù)繁重。

為了提高采煤工作面作業(yè)規(guī)程編制的效率，從20 世紀(jì)90 年代起，就有技術(shù)人員和專家學(xué)者依據(jù)礦區(qū)采煤作業(yè)規(guī)程內(nèi)容和格式嘗試編寫程序，提高采煤作業(yè)規(guī)程的編制效率，如原徐州礦務(wù)局與三尖煤礦合作開發(fā)了高檔普采工作面作業(yè)規(guī)程編制系統(tǒng)[7]；賈蓓等[8]利用Turbo C 等編程語言處理表格、圖形等對象；王向前[9]基于J2EE 平臺開發(fā)了作業(yè)規(guī)程編制和管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了采煤作業(yè)規(guī)程編制與管理；馮秀杰等[10]以html 技術(shù)和Auto CAD 軟件開發(fā)了處理作業(yè)規(guī)程文字和圖形對象的程序；郭玲玲[11]基于PowerBuilder9.0 開發(fā)工具實現(xiàn)了采煤作業(yè)規(guī)程中安全技術(shù)措施的編制與審閱。然而，大多數(shù)采煤作業(yè)規(guī)程編制和管理系統(tǒng)或是基于本地計算機離線處理，或是處理采煤作業(yè)規(guī)程中的一部分內(nèi)容，個別能實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)在線處理的系統(tǒng)，也隨著編程技術(shù)和開發(fā)環(huán)境的更新而落伍，在互聯(lián)網(wǎng)日益發(fā)達(dá)的今天難有發(fā)展空間。為完成信息化建設(shè)，使得采煤作業(yè)規(guī)程編制與管理系統(tǒng)符合煤礦智能化體系的標(biāo)準(zhǔn)[12]，提高采煤作業(yè)規(guī)程管理效率，對接煤礦信息智能綜合管控平臺，雙陽煤礦亟需基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)礦區(qū)采煤工作面作業(yè)規(guī)程的自動編制、審閱、修改、發(fā)布和學(xué)習(xí)等功能。因此，基于Django3[13]、Vue3[14]和Elementplus[15]等開發(fā)框架和編程工具搭建了雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程編制與管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)內(nèi)容

通過分析雙陽煤礦現(xiàn)行采煤作業(yè)規(guī)程和其他煤礦采煤作業(yè)規(guī)程可知，采煤作業(yè)規(guī)程的內(nèi)容一般較為固定，通常涉及采煤工作面概況、采煤工藝、頂板控制、生產(chǎn)活動、勞動組織和安全技術(shù)措施等部分，如果在編制采煤作業(yè)規(guī)程的前期收集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，便可通過計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云存儲技術(shù)和辦公自動化技術(shù)實現(xiàn)采煤作業(yè)規(guī)程的快速編制和管理?；谏鲜黾夹g(shù)，開發(fā)了雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程編制與管理系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)容主要分為三部分：第一，確定采煤作業(yè)規(guī)程編寫的基本內(nèi)容，基于雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程的格式設(shè)計采煤作業(yè)規(guī)程模板；第二，根據(jù)雙陽煤礦實際情況分析采煤作業(yè)規(guī)程編制、審閱、修正、學(xué)習(xí)等功能的具體需求，設(shè)計系統(tǒng)功能框架和業(yè)務(wù)流程；第三，基于設(shè)計的采煤作業(yè)規(guī)程模板和系統(tǒng)功能需求確定采煤作業(yè)規(guī)程的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)和存儲方法。

1.1 采煤作業(yè)規(guī)程模板

雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程模板依據(jù)雙陽煤礦現(xiàn)行作業(yè)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)制作，包括工作面概況、采煤方法、頂板控制、生產(chǎn)系統(tǒng)、勞動組織和主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、煤質(zhì)管理、安全技術(shù)措施、災(zāi)害應(yīng)急措施及避災(zāi)路線、職業(yè)病防治措施和附錄，共10 個章節(jié)，各章節(jié)又分為若干個小節(jié)，具體組織架構(gòu)見表1。

表1 雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程模板架構(gòu)Table 1 Structure of coal mining operation regulations template of Shuangyang Coal Mine

根據(jù)雙陽煤礦現(xiàn)場實際情況和企業(yè)現(xiàn)行要求，雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程模板共設(shè)計包括工作面名稱、走向長度等參數(shù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)變量242 項，其中，圖片數(shù)據(jù)自動存儲在附錄一章中，包括最大控頂距圖和最小控頂距圖、皮帶道剖面圖、下料道剖面圖、皮帶道隔爆斷面圖、下料道隔爆斷面圖、保險門子示意圖、絞車壓柱示意圖、工作面平面布置示意圖、尾壁龕炮眼布置圖、采煤機進(jìn)刀方式圖、供電系統(tǒng)圖、監(jiān)測斷電系統(tǒng)圖、勞動組織圖、循環(huán)作業(yè)圖、炮眼布置圖和過斷層示意圖，共16 項附錄圖。

1.2 系統(tǒng)功能需求

依據(jù)實際需求，雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程編制與管理系統(tǒng)將功能區(qū)劃分為4 個模塊：采煤作業(yè)規(guī)程編制、采煤作業(yè)規(guī)程會審、采煤作業(yè)規(guī)程學(xué)習(xí)和個人中心，如圖1 所示。每個模塊負(fù)責(zé)若干項業(yè)務(wù)功能需求，規(guī)程編制模塊由規(guī)程編制和規(guī)程修改兩部分組成，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)上傳、規(guī)程自動生成、規(guī)程在線預(yù)覽、規(guī)程下載、規(guī)程查詢和規(guī)程審閱意見查詢；規(guī)程會審模塊負(fù)責(zé)規(guī)程查詢、規(guī)程在線預(yù)覽、規(guī)程下載以及提交審閱意見；規(guī)程學(xué)習(xí)模塊負(fù)責(zé)規(guī)程查詢、規(guī)程在線預(yù)覽、規(guī)程下載和制作規(guī)程學(xué)習(xí)筆記；個人中心模塊負(fù)責(zé)修改密碼、注銷用戶和變更身份。

圖1 系統(tǒng)功能需求Fig.1 Requirements of system functions

1.3 系統(tǒng)存儲介質(zhì)

礦區(qū)數(shù)據(jù)保密要求高，各部門之間數(shù)據(jù)獨立性強。傳統(tǒng)采煤作業(yè)規(guī)程需要綜合摸底掘進(jìn)部門、采煤部門、機電部門和通風(fēng)部門等多部門數(shù)據(jù)聯(lián)合編制，耗時費力，而雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程編制與管理系統(tǒng)的目的是聯(lián)合各部門相關(guān)數(shù)據(jù)，自動生成采煤作業(yè)規(guī)程并對其進(jìn)行高效管理，因此需要一個既能快速存儲采煤作業(yè)規(guī)程編制所需數(shù)據(jù)，又能保證數(shù)據(jù)保密性的數(shù)據(jù)庫。鑒于“騰訊云”搭建數(shù)據(jù)庫方便快捷、數(shù)據(jù)兼容性強、數(shù)據(jù)云端存儲和網(wǎng)絡(luò)防御能力強等優(yōu)點，系統(tǒng)通過Django3 的Model 組件和“微信云托管”平臺建立了系統(tǒng)云端數(shù)據(jù)庫，見表2。

表2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯總Table 2 Summary of system data

其中，數(shù)據(jù)表1 至數(shù)據(jù)表7 由Django3 自動生成，主要用于用戶管理、數(shù)據(jù)遷移和會話管理等服務(wù)；數(shù)據(jù)表8 至數(shù)據(jù)表10 是依據(jù)雙陽煤礦需求對Django3自動生成的用戶管理組件的重構(gòu)表；數(shù)據(jù)表11 至數(shù)據(jù)表19 主要負(fù)責(zé)采煤作業(yè)規(guī)程編制和進(jìn)度查詢；數(shù)據(jù)表20 主要負(fù)責(zé)采煤作業(yè)規(guī)程修改；數(shù)據(jù)表21 主要負(fù)責(zé)采煤作業(yè)規(guī)程會審；數(shù)據(jù)表22 主要負(fù)責(zé)采煤作業(yè)規(guī)程學(xué)習(xí)。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)與應(yīng)用

雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程編制與管理系統(tǒng)是一個集計算機編程技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云存儲技術(shù)為一體的，包含采煤作業(yè)規(guī)程編制、規(guī)程審閱、規(guī)程修改、規(guī)程發(fā)布、規(guī)程學(xué)習(xí)和用戶管理于一體的信息系統(tǒng)，其物理結(jié)構(gòu)如圖2 所示，系統(tǒng)的重點業(yè)務(wù)需求為采煤作業(yè)規(guī)程編制（修改）、規(guī)程審閱和規(guī)程學(xué)習(xí)。

圖2 系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)Fig.2 Physical structure of the system

2.1 采煤作業(yè)規(guī)程編制

采煤作業(yè)規(guī)程編制時需在線填寫空白表單，表單內(nèi)容依據(jù)設(shè)計的雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程的模板內(nèi)容進(jìn)行開發(fā)，其中，職業(yè)病防治措施和煤質(zhì)管理內(nèi)容較為固定，無需填寫職業(yè)病防治措施表單和煤質(zhì)管理表單。因此，采煤作業(yè)規(guī)程的編制表單實際上共分為9 個部分：封面制作、概況、采煤方法、頂板控制、生產(chǎn)系統(tǒng)、勞動組織、安全技術(shù)措施、應(yīng)急避災(zāi)路線和附錄，如圖3 所示。

圖3 采煤作業(yè)規(guī)程編制Fig.3 Preparation of coal mining operation procedures

值得注意的是，采煤作業(yè)規(guī)程模板所需數(shù)據(jù)復(fù)雜多樣，包含文字、數(shù)字、符號和圖片，任何一個參數(shù)的失誤都將無法自動生成采煤作業(yè)規(guī)程。為了保證采煤作業(yè)規(guī)程順利自動生成，用戶需按照系統(tǒng)設(shè)定的采煤作業(yè)規(guī)程編制步驟輸入數(shù)據(jù)，見表3。

表3 采煤作業(yè)規(guī)程編制步驟Table 3 Steps for preparation of coal mining operation procedures

步驟2 中，工作面名稱、工作面采高之類的簡單參數(shù)可直接填寫，地質(zhì)斷層數(shù)量因其不確定性需要依據(jù)實際情況增加或減少表單。此外，為快速填寫工作面裝備，提高編制效率，瀏覽器會自動從云端數(shù)據(jù)庫獲取雙陽煤礦現(xiàn)有工作面主要裝備型號，并經(jīng)過前端渲染形成列表供用戶選擇（端頭支架除外），如圖4（a）所示。用戶選擇裝備后，無需填寫該裝備任何其他參數(shù)，系統(tǒng)可在云端數(shù)據(jù)庫中直接獲取。同時，考慮到企業(yè)可能引進(jìn)云端數(shù)據(jù)庫中不存在的裝備情況，系統(tǒng)允許用戶手動添加新裝備。新裝備首次應(yīng)用于編制作業(yè)規(guī)程時，需要填寫該裝備表單中的所有參數(shù)，系統(tǒng)后端程序會將其參數(shù)信息更新至云端數(shù)據(jù)庫，并在下次編制作業(yè)規(guī)程時由瀏覽器自動獲取并渲染成圖4（a）中的列表供用戶選取，采煤機部分參數(shù)手動添加如圖4（b）所示。

圖4 采煤設(shè)備配置Fig.4 Configuration of coal mining equipment

步驟4 中，系統(tǒng)服務(wù)器會將采煤作業(yè)規(guī)程的工作面名稱、編制人信息以電子郵件的形式發(fā)送給所有規(guī)程審閱人員，通知審閱人員登錄系統(tǒng)審閱該作業(yè)規(guī)程，如圖5 所示。無需采煤作業(yè)規(guī)程編制人員聯(lián)絡(luò)組織會審，各負(fù)責(zé)人和分管領(lǐng)導(dǎo)可登錄系統(tǒng)查看采煤作業(yè)規(guī)程，并給出各自的審閱意見，提高了采煤作業(yè)規(guī)程的會審效率。

圖5 通知審閱郵件Fig.5 E-mail notification for review

2.2 采煤作業(yè)規(guī)程審閱

采煤作業(yè)規(guī)程審閱分為4 個模塊：規(guī)程查詢、規(guī)程在線預(yù)覽、規(guī)程下載和提交審閱意見。審閱人員收到通知郵件后，首先進(jìn)入采煤作業(yè)規(guī)程查詢界面，瀏覽器自動查詢后臺數(shù)據(jù)，獲取并展示已有采煤作業(yè)規(guī)程列表和編制人員名單，如圖6（a）所示。然后，審閱人員根據(jù)圖5 郵件中待審采煤作業(yè)規(guī)程的信息查詢需審閱的采煤作業(yè)規(guī)程，選擇在線預(yù)覽審閱或下載后審閱，并填寫審閱意見表單，提交審閱意見，如圖6（b）所示。系統(tǒng)后端服務(wù)器接收到審閱意見后將其更新至云端數(shù)據(jù)庫，并向該采煤作業(yè)規(guī)程編制人發(fā)送電子郵件，告知審閱人信息和審閱人對該采煤作業(yè)規(guī)程的審閱意見，通知編制人修改該采煤作業(yè)規(guī)程，如圖7 所示。

圖6 采煤作業(yè)規(guī)程審閱Fig.6 Review of coal mining operation procedures

圖7 審閱意見通知郵件Fig.7 Notification email for review comments

2.3 采煤作業(yè)規(guī)程修改

采煤作業(yè)規(guī)程修改分為4 個步驟：規(guī)程查詢、規(guī)程在線預(yù)覽、查看審閱意見和規(guī)程修改。規(guī)程編制人員接收審閱意見通知郵件后，登錄到系統(tǒng)規(guī)程編制頁面。在規(guī)程編制封面表單中的“作業(yè)地點”和“編制人”分別輸入審閱意見通知郵件中的采煤作業(yè)規(guī)程名稱和編制人名稱，即可在作業(yè)規(guī)程修訂模塊中一邊在線預(yù)覽采煤作業(yè)規(guī)程，一邊查看所有已提交的審閱意見，兩者相互對比，減少不必要的時間花費，提高編制人的修改效率，如圖8 所示。用戶對照審閱意見對采煤作業(yè)規(guī)程修改，單擊修改按鈕后，除附錄圖片和地質(zhì)斷層信息外，系統(tǒng)自動從云端數(shù)據(jù)庫獲取該采煤作業(yè)規(guī)程編制時的所有表單數(shù)據(jù)。用戶可在網(wǎng)頁上直接修改相關(guān)參數(shù)，但工作面名稱和編制人不可修改，如圖8（c）所示。重新填入該工作面的斷層信息，重新上傳附錄中關(guān)于該工作面的所有圖片，提交后將再次生成采煤作業(yè)規(guī)程，并更新云端數(shù)據(jù)庫中原有采煤作業(yè)規(guī)程。系統(tǒng)后端服務(wù)器仍以電子郵件的形式通知所有采煤作業(yè)規(guī)程審閱人員重新對該作業(yè)規(guī)程進(jìn)行二次審閱，如圖8（d）所示。

圖8 采煤作業(yè)規(guī)程修訂Fig.8 Revision of coal mining operation procedures

2.4 采煤作業(yè)規(guī)程學(xué)習(xí)

采煤作業(yè)規(guī)程經(jīng)審閱人員會審認(rèn)定其符合企業(yè)要求后，由礦長向煤礦所有工人發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，如圖9（a）所示。系統(tǒng)后端服務(wù)器將該采煤作業(yè)規(guī)程的工作面名稱、規(guī)程編制人等信息以電子郵件形式告知所有工人，如圖9（b）所示。

圖9 采煤作業(yè)規(guī)程發(fā)布與通知Fig.9 Publication and notification of coal mining operation procedures

采煤作業(yè)規(guī)程學(xué)習(xí)分為4 個模塊：規(guī)程查詢、規(guī)程在線預(yù)覽、規(guī)程下載和學(xué)習(xí)筆記制作。普通工人收到郵件后，根據(jù)郵件中提供的工作面名稱和規(guī)程編制人名稱進(jìn)入規(guī)程查詢模塊，選擇對應(yīng)采煤作業(yè)規(guī)程進(jìn)行學(xué)習(xí)，如圖10（a）所示。系統(tǒng)有兩種學(xué)習(xí)模式供用戶選擇：在線學(xué)習(xí)或?qū)⒆鳂I(yè)規(guī)程下載后學(xué)習(xí)，并提供在線記錄學(xué)習(xí)筆記服務(wù)，如圖10（b）所示。

圖10 采煤作業(yè)規(guī)程學(xué)習(xí)Fig.10 Learning of coal mining operation procedures

3 結(jié)論

1）基于雙陽煤礦提高采煤作業(yè)規(guī)程編制和管理效率的需求，依據(jù)雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程的要求、雙陽煤礦已有薄煤層工作面主要裝備和《煤礦安全規(guī)程》，設(shè)計了雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程模板，將其分為工作面概況、采煤方法、頂板控制、生產(chǎn)系統(tǒng)等10個章節(jié)，34 個小節(jié)。

2）基于“騰訊云”、Django3、Vue3 和Elementplus 技術(shù)開發(fā)了雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程編制與管理系統(tǒng)，包含采煤作業(yè)規(guī)程編制、規(guī)程審閱、規(guī)程學(xué)習(xí)和個人中心4 個模塊，形成完整的“編制、審閱、修改、再審閱、終學(xué)習(xí)”流程。

3）作為煤礦信息化建設(shè)的一次探索，該系統(tǒng)有助于提高雙陽煤礦采煤作業(yè)規(guī)程編制和管理效率，基本滿足現(xiàn)階段雙陽煤礦對采煤作業(yè)規(guī)程的信息化要求，為其他煤礦企業(yè)提供了快速編制采煤作業(yè)規(guī)程，提高管理效率的新工具。