张家口水西煤矿火灾安全管理信息系统开发

刘万保，安雪梅

(华北理工大学，河北 唐山 063009)



张家口水西煤矿火灾安全管理信息系统开发

刘万保，安雪梅

(华北理工大学，河北 唐山 063009)

矿井火灾；安全管理；信息系统

以张家口水西煤矿作为研究对象，完成了系统的结构和功能模块的设计，基于J2EE开放标准的技术路线，运用MVC架构等技术，开发了一套针对其易发火地点安全现状的管理信息系统。该系统为矿井安全管理人员提供了基础知识查询、火灾危险源排查、事故管理、专用图纸、设备管理、人员管理等有效的管理工具。

矿井火灾、水灾、煤尘、瓦斯和冲击地压被公认为煤矿的重大危险源。关于煤矿重大安全隐患和重大危险源辨识我国尚无针对性的标准[1]。为保证矿井的安全生产，众多研究院所设计开发了不同类型的监测监控系统并在矿山进行了推广使用。在开发技术方面，李建斌采用了B/S 三层体系结构和Asp.net 技术平台和面向对象分析与设计技术，结合陕西南梁矿业有限公司危险源辨识，开发了南梁煤矿危险源辨识与风险管理信息管理系统[2]。孙青等从系统角度出发，在对煤矿安全风险预控管理中危险源系统时态和状态分析的基础上对其进行通用性建模，以一类系统寿命服从Phase Type 分布的危险源系统为例，对其进行了可靠性建模与分析[3]。为进一步提高煤矿安全管理水平，实现对水、火、瓦斯等多种灾害的全面预测预警，刘汝清构建了安全风险评价指标体系;建立了水、火、瓦斯等煤矿安全风险评判预警模型;通过软硬件集成技术，以评判预警模型为基础，搭建了煤矿安全风险预警应用系统[4]。乔钢柱在分析2003 年4月至2009年12月间我国发生的221起重特大煤矿安全事故的基础上进行了事故诱因统计，利用层次分析方法建立了煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、透水、顶板4类典型事故的失信模型，提出了基于无线传感器网络技术的煤矿井下安全综合监控系统设计方案[5]。

张家口水西煤矿矿级安全信息与集团公司通过报表的形式人工传递。矿内通风防火管理部门均有自己的计算机和相应的办公应用软件并且有网络线接入办公室。但由于各方面的原因，矿井火灾的安全管理信息资源并没有得到充分利用，火灾隐患信息库、安全救援信息库、以及矿井巷道基本信息库等都不完善，矿井各级管理人员对不同地点火灾特征信息不能系统了解，对井下硐室、岩巷掘进工作面、煤巷掘进工作面、回采工作面、运煤皮带巷地区的所有可能发生火灾的危险因素和救灾方法不能明确分析，使信息质量受到影响。本文在综合分析火灾安全隐患的基础上，分五大模块开发了火灾安全管理信息系统，对火灾事故分析及基础信息查询、火灾危险源排查、事故管理、专用图纸、设备管理、人员管理等方面实现了现代化的管理。

1矿井基本情况简介

张家口水西煤矿于2001年10月23日开工建设，2004年12月投产。井下各主要采区，运输转载点及各硐室均装有调度扩音电话与生产调度室相通。采掘工作面、大巷及主要转载点均安装洒水防尘喷头。井下所有工作面安装了安全监控系统。井上井下各个重要场所配备了消防器材。

2火灾安全管理信息系统模块设计

2.1火灾危险源管理模块

2.1.1外因火灾特点

容易产生火灾的地点有硐室、岩巷掘进工作面、煤巷掘进工作面、回采工作面、运煤皮带巷等。在这些地点的矿井火灾中，以电气火灾和带式输送机火灾最为严重。随着煤矿井下设备的不断更新换代，井下运输机械设备数量也不断增多，所以，这2种外因火灾每年发生率不断增多。

硐室火灾主要表现为外因火灾，分析资料表明，84%的恶性事故是由于操作者本身的过失造成的。掘进工作面和回采工作面发生火灾容易引发较大的危害[6-8]。如果错过了启事灭火的时机，很可能造成煤壁和支架燃烧，使灾情扩大。引发的冒顶事故可破坏通风系统或形成通风逆转，造成更大的人员伤亡和经济损失。

2.1.2 模块功能实现

矿井火灾危险源管理模块如图1所示。矿井火灾可能发生的危险因素都应通过安全检查人员及时发现并汇报给管理人员，由专人在本系统做详细的记录，确保每个危险因素都能及时地处理。即严格执行报告-→记录-→处理-→检查，这样统一的操作流程才能有效地避免火灾事故发生。

图1　矿井火灾危险源管理模块

2.2事故管理模块

图2为事故管理的查询界面。事故处理计划包含对特定地点的灾害预防和处理措施，该模块主要分2个部分功能：(1)对发生事故的地点、时间、原因进行查询，方便直观地查看。(2)事故发生后能够存入档案，对以往的事故进行修改和补充。通过对各单位所发生的事故进行汇总，方便对历史发生火灾的单位及发生原因进行直观地了解，起到引以为戒的目的。

2.3专用图纸管理模块

专用图纸管理模块如图3所示。该部分的主要功能是矿井火灾可能用到图纸进行管理。可由系统管理员将图纸上传到服务器，便于浏览人员平时查询学习。即使在灾害发生时，救灾人员也可以及时调阅图纸，查看巷道信息，避免了手工翻动设计图带来的手忙脚乱。图纸上传主要运用Struts提供了一种机制，可以非常方便地将客户端上传的文件保存到客户端，在Struts中，一个FormFile对象代表一个一传文件。当需要查询所需要的图纸时，由于上传的图纸比较多，逐页地寻找非常麻烦，所以设计的搜索模块，只要输入需要查询的关键词，即可搜索到所需要的图纸信息，如在搜索栏中输入关键词“密闭门”，点击“搜索”按钮，就可以搜出符合条件的图纸“抗冲击波密闭门”。

图2　事故管理模块

图3　专用图纸管理模块

2.4设备管理模块

2.4.1电气火灾产生的原因

(1)灼热的导线。如果选择熔断器熔体与电缆芯线界面不配合的额定电流，或者电网短路电流容量大，高低压开关断流容量不够，在短路时候熔体不熔断或开关不能灭弧，导致导线高温，使电缆燃烧，发生火灾。

(2)电网中负责导电的某些元件接触不良。元件接触不良可能增大接触电阻，通电以后，接触处产生高温引发火灾。电缆连接不好，尤其是接线盒不合格，留有缝隙，如果受潮受热，会使气体膨胀，降低绝缘能力，容易引起漏电短路事故，甚至发生爆炸、火灾事故。

(3)变压器油吸水。变压器油如果吸水，就会降低绝缘水平，容易导致一般的电气设备和一些油断路器，油浸式控制器等产生相间短路和电弧。高温容易导致变压器油燃烧，分解出来混合气体在高温下容易爆炸。如果矿用变压器进线端接触不良，过热导致套管炸裂，漏油，发生火灾。

(4)电机车架空线断落。若是落在高压铠装电缆外表皮上，直流电弧就会顺着电缆一直燃烧，破坏电缆的铠装和油浸纸绝缘；短路产生火花，电缆被烧毁。

(5)井下照明灯覆盖煤尘。照明灯由于煤尘覆盖，导致散热不畅，温度升高，煤尘被点燃造成火灾。

(6)电气设备保护装置失灵。

(7)电缆、设备阻燃性差。

2.4.2模块功能实现

图4、图5为系统的设备管理界面，它包括“电气设备”和“消防器材”2个模块，浏览者可以上网查询井下所有的用电设备和消防器材，及其数量使用情况。当管理者发现数量不够时，应及时联系购进，若发现有设备保修，应及时更换或检修。

图4　电气设备管理模块

在设备管理模块，根据井下设备的名称、型号、数量、位置、性能以及工作状况，进行分别录入，然后点击“提交”按钮，即可以对设备信息进行保存，方便以后进行查询，如遇有工作状况的设备，可根据这些信息进行及时更新和维护，如果采用手工记录的方法，则很容易产生遗漏和工作失误。

图5　消防器材管理模块

2.5人员管理模块

2.5.1人的因素对矿井火灾的影响

火灾发生的主要因素有人、物、环境、管理。其中，人、物、环境是受管理因素支配的。而安全系统工程中轨迹交叉论指出：人和物的不安全状态是火灾发生的直接原因[9]，如矿井工人在井下使用电炉和灯泡取暖，违章操作，在井下进行喷灯焊、气焊、电焊接等；电气设备的线路发生短路、绝缘性能不良或损坏，过负荷产生火花等。人为因素失误比例如表1所示。

表1　火灾事故人为因素比例表

由上表可以看出，产生事故的关键因素是人为因素造成的。

2.5.2模块功能实现

人员管理搜索界面如图6所示。在搜索栏输入所要查询的姓名、工龄、文化程度、担任职务或者技术素质等关键词，进行组合查询，系统即可搜索出所需要的人员列表，以方便进行人员调配和管理。

图6　人员管理模块

3结论

传统的信息管理手工操作方式易发生数据丢失、统计错误，并具有劳动强度高、速度慢的缺点。使用计算机可以高速快捷地完成以上工作。尤其是计算机联网后，数据在网上传递，可以实现数据共享，避免重复劳动。张家口水西煤矿设计出一套适合查询矿井各地区火灾的管理信息系统，能够使各级管理人员全面了解各地区火灾特性及救灾措施，同时对矿工的安全生产活动实现了管理教育培训的目的。

[1]宇仁茂.煤矿重大隐患特性及其治理体系的分析研究[J].中国安全生产科学技术.2014,9: 153-159.

[2]李建斌.煤矿危险源辨识与风险管理信息系统开发与探究[J].电子测试.2014(21)：144-146.

[3]孙青，庄晓天. 煤矿风险预控管理中危险源系统可靠性分析[J].煤矿安全.2014(10)：229-231+235.

[4]刘汝清. 煤矿安全风险预警模型研究及应用效益分析[D]. 中国地质大学(北京).2014.5.

[5]乔钢柱. 基于无线传感器网络的煤矿安全综合监控系统设计与关键技术研究[D]. 兰州理工大学.2012.6.

[6]黄伯轩. 采场通风与防火[M]. 北京：煤炭工业出版社，2000.

[7]刘剑，郭嗣宗. 采场自然发火防治决策支持系统研究[M]. 北京:煤炭工业部，1996.

[8]Chen X D. On the fundamentals of diffusive self-heating in water containing combustible materials [J]. Chemical Engineering and Processing, 1998, 37(5): 367-378.

[9]陈宝智. 危险源辨识控制及评价[M]. 成都：四川科学技术出版社，1996.

Development of Management Information System of Fire Safety at Shui-xi Coal Mine in Zhangjiakou City

LIU Wan-bao, AN Xue-mei

(North China University of Science and Technology, Tangshan Hebei 063009,China)

mine fire; safety management; information system

Shui-xi Coal Mine of Zhangjiakou was chosen as the research object, structure and design of function modules were finished. Based on J2EE open standards technical route, MVC framework technologies were applied, and a set of security management information system was used in fire points developed. The information system provided basic knowledge inquiries, fire hazard troubleshooting, accident management, special drawings, equipment management, staff management and other effective management tools for safety management personal.

2095-2716(2015)04-0001-06

TD76

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