基于全生命周期理论的煤矿突发水灾害救援流程优化

曹 盼 王晓晓

（郑州大学 管理工程系，河南 郑州 450001）

煤矿突发水灾害是煤矿建设和生产中的主要灾害之一，每次煤矿水灾害的发生都会造成巨大的损失，主要包括经济损失、煤矿工作日损失以及人员伤亡等，严重损害了我国各级人民政府和企业的形象。1950年以后，我国煤矿曾发生过数百次水灾害事故，平均每起死亡人数为10.7人。据不完全统计，截止目前为止，2012年共发生煤矿突发水灾害14起，造成128人死亡。鉴于此，如何降低煤矿水灾害发生的频率以及在水灾害发生后的抢救过程中把损失降到最低点，成为煤矿突发水灾害应急救援研究中的一项刻不容缓的课题。

本文将站在煤矿突发水灾害危机响应的角度，系统建立煤矿突发水灾害应急救援流程，包括：灾前准备子系统的预警方案的实施，灾情救治子系统的救援流程的改善，灾后处理子系统的恢复重建工作的开展。从危机响应的层面上，系统整合各类人力、物力、资源、技术、信息资源，对煤矿突发水灾害应急救援流程进行系统管理，以提高煤矿水灾害快速救援为目标，实现对煤矿突发水灾害进行主动救援。

1 煤矿水灾害的特点及救援难度

1.1 煤矿水灾害的特点

（1）煤矿水灾害具有突发性。由于我国大型煤矿地质条件复杂或极其复杂的占25.04%，因此采空区、老窑积水已成为煤矿一大隐患，水灾害时刻可能发生；此外，我国煤矿数目较多，仅河南省就有两千多个煤矿，这使得煤矿开采缺乏系统的管理，某些违规开采的煤矿随时可能发生水灾害。

（2）煤矿水灾害发生频次高、分布范围广泛、造成的损失严重。目前，在原统配煤矿中，约有18%待开采的煤矿储量受到较为严重的水灾害威胁。煤矿水灾害广泛的发生在十几个省，包括河南省、河北省、陕西省、山西省、江苏省、安徽省等在内的七十多个煤矿。煤矿水灾害不仅会造成人员伤亡、设备损失及煤产量降低，还会污染地表水和地下水、破坏周边的生态环境。

（3）煤矿水灾害的差异性。我国煤矿水灾害的差异性主要表现为水灾害起因的多样性和水灾害形式的多样性。煤矿水灾害发生的主要原因包括自然原因和人为原因：自然原因主要是多种水源（暴雨、地表水、地下水）引起的水灾害；人为原因则是违规开采和不成熟的防治技术。水灾害的形式主要有突发式和缓发式，突发式水灾害来势很猛、冲力强，而缓发式强度和危害较弱。

1.2 煤矿水灾害的救援难度

我国煤矿水灾害具有以上的特点，加之应急救援系统缺乏系统性、计划性、和应急性，使得在水灾害发生时不能有效采取的应对措施。现有的救援难度主要表现在以下几个方面：

（1）救援系统不能建立快速有效的应急响应机制应对水灾害的发生。相关救援人员需要迅速的建立符合煤矿地形和水灾害的特点的救援方案，而实际操作过程中，由于多方面的影响，现场救援人员很难建立快速有效的救援方案，进而丧失了最佳水灾害的救援时间，最终造成严重的损失。

（2）物资的调配困难。当煤矿水灾害发生时，需要迅速将相关的救援设备、救援物资和救援人员调送到事故现场进行救援。在实际救援过程中，很难迅速将救援设备、救援物资和救援人员送到现场，而造成应急救援的困难。

（3）被困遇险矿工不能和救灾指挥中心进行信息沟通。水灾害发生时，救灾指挥中心不能第一时间获取遇险矿工的位置信息，所以很难进行迅速搜索和采取快速救援措施。

2 煤矿水灾害现有流程分析

目前，我国煤矿水灾害救援单位都隶属于政府，由政府统一管理。灾情发生后，需要逐级上报，故运作很不灵活，不利于救灾水平的提高，并易出现相互推诿的现象。现有的煤矿水灾害救援流程如图1所示。

图1 现有煤矿突发水灾害救援流程图

目前我国对于煤矿水灾害救援缺乏系统性、计划性和应急性。主要存在以下几个问题：

（1）没有从系统的高度来分析、计划和开展煤矿水灾害救援工作，从而使得煤矿水灾害救援缺乏整体性和计划性，只是被动地对水灾害采取应急救援措施。

（2）对于煤矿水灾害救援设备以及各种物资缺乏合理和科学的管理和调度。

（3）各个专业煤矿水灾害救援单位之间、专业煤矿水灾害救援单位和各个煤矿之间以及各种社会资源、专家之间没有建立信息沟通渠道和信息库。

（4）对于煤矿水灾害救援工作的开展缺乏合理的计划和实施手段，主要是凭借救援人员的经验来进行，没有制定合理和科学的救援流程、计划和实施体系。

3 基于全生命周期的煤矿水灾害危机响应救援流程改善

3.1 基于物联网技术的灾情指挥中心

物联网是通过射频识别（RFID）、红外线感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把一个系统中的所有物体与互联网相连接，并进行信息交换和通信，使所有能够独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，以实现对系统中各个元素实时的智能化识别、定位、跟踪、监控。

由此，在煤矿生产中可以运用物联网技术将煤矿生产系统中的人员、设备、矿井等与煤矿信息共享平台相连接，对生产中的所有元素进行实时的监测和跟踪，从而在灾害发生后可及时煤矿生产系统中的信息，采取积极有效的救援措施。

从技术架构上来看，物联网在煤矿生产中的应用可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，在矿井中可安装湿度感应器和水位监测器，以不断感应矿井中湿度和水位的变化，达到水灾害发生之前进行防治、水灾害发生时进行及时响应的目的。另外还可以安装摄像头、GPS等感知终端，在水灾害发生后的第一时间，将救援所需要的信息（例如遇险矿工和设备的位置及突水水源）传送至信息共享平台，采取高效安全的救援方法；网络层由互联网、有线和无线通信网、信息管理平台等组成，网络层将矿井下的所有元素连接起来，并把他们的所有信息传递到信息共享平台，以实现煤矿生产中井下元素和井上信息的交换；应用层是物联网和煤矿生产系统的接口，包括井下的所有生产要素和救援系统的所有要素，实现具体的生产要素与信息管理网络的连接。

3.2 基于全生命周期的三个子系统

基于上述理论，对于本文所研究的对象，即建立以煤矿为中心的救援流程。并将流程分为灾前准备子系统、灾情救治子系统、灾后重建子系统，研究各子系统内部流程运作和功能。对现有的煤矿水灾害救援流程进行分析，并运用全生命周期的思想对流程进行改善，一个很重要的环节就是把整个救援过程作为一个整体看待，建立基于物联网的信息共享平台。

运用全生命周期的思想对煤矿突发水灾害应急救援流程进行改善后，整个流程如图2所示。

所谓灾前准备子系统，即以煤矿为中心，为煤矿量身定做水灾害防治和救援方案，为水灾害的救治工作做好各种准备，帮助煤矿实施水灾害的预警方案。包括救援设备的购买，设备的库存管理和保养维护，设备的运输分析和运输方案的制定以及救护人员的培训。因此，灾前准备子系统的重点是帮助煤矿建立水灾害防治体系，并和煤矿一起对水灾害进行实时监控，以防止煤矿水灾害的发生，并最大限度的减少损失。

灾情救治子系统，即以信息共享平台为中心，实现煤矿和煤矿救援单位之间的互动，建立一个煤矿与煤矿救援单位、政府以及其它可以利用的社会资源的信息共享平台。主要包括各类救灾专家的邀请，水灾害的险情分析，排水方案的制定，动力的供应，人员的安排等活动。该平台可以在确定煤矿水灾害发生后，根据本次水灾害的特点，调集各救援单位的力量，制定出有效率的救援方案，使各个单位之间更好的合作。

灾后重建子系统，即以煤矿为中心，使灾后恢复重建工作更有效率的进行。主要是对灾害救治工作完成后的一系列工作。在救援方案实施之后，恢复重建方案的制定也直接关乎煤矿的命运。该系统的建立可以使重建工作更好地开展，而且可以总结此次矿难的经验教训，为以后的救援工作积累经验。

3.3 改善后的流程运作分析

对改善后的流程进行分析不难发现，整个流程有三个核心部分，即信息共享平台的建立，煤矿水灾害的预警方案的实施和煤矿水灾害的救援。而这三个的核心部分都有同一个支撑部分——基于物联网的信息流动。在整个煤矿水灾害的救援过程中，信息的利用和管理贯穿始终。因此，信息系统的建立至关重要。

灾前准备子系统是灾情救治子系统的基础，为灾情救治子系统做好充分的准备工作；灾情救治子系统的实战经验也为灾前准备子系统提供经验支持和技术支持。灾后处理子系统是灾情救治子系统的总结和延续，为将来的灾情救治提供保障，同时也为灾前准备子系统在将来发生水灾险情是做好充分准备。这三个子系统各有侧重点，同时又相辅相成、密切配合，为煤矿突发水灾害的应急救援做好准备。

在整个流程中，基于物联网的信息共享平台是整个流程的关键。煤矿和各个救援单位之间可以通过电话、传真和电子邮件以及直接到信息共享平台处等方式发送需求信息。平台可以根据煤矿的特点进行信息检索，以准确断定最好的救援方案。如果煤矿是老客户，可以立即从数据库中调集煤矿的基本信息和以往的服务记录，并根据煤矿当前的服务需求进行分类整理；如果煤矿是新客户，则需要建立以煤矿为中心的客户资料，然后进行信息处理。同时整个流程精简了政府部门逐级上报的过程，并将之与平台连在一起，以快速准确的制定预警方案。

4 结束语

本文运用全生命周期的思想对煤矿突发水灾害的应急流程进行改善，从管理的角度，提高煤矿水灾害的防治和救援效率，加速了对煤矿突发水灾害的响应速度，并提高了煤矿的服务满意度。对于我国频发的煤矿水灾害有一定的指导意义，但是对于煤矿水灾害的救援仍需许多的工作。如何根据改进后的流程设置合理的管理协调，并相应改进组织结构的设计，进一步加强煤矿水灾害救援单位之间的协调以及专业化程度，使煤矿水灾害救援走上市场化的道路都是亟待解决的重大问题。

[1]陈小峰，李从东，冯立杰.基于灾情互动的煤矿水灾害救援流程改善[J].工业工程.2007.10(5)：46-49

[2]冯立杰，李宣东，王金凤.基于多代理系统（MAS）的煤矿水灾害事故响应系统[J].中国安全科学学报，2007，09

[3]王鹏龙，李辉，高 跃.煤矿井下水灾事故的预防及控制[J].安全技术与安全管理，2010,34(6)：193-196