煤矿安全预警系统的构建研究

·问题探讨·

(E-mail)hyzfmkj@sina.com

煤矿安全预警系统的构建研究

康长龙

(山西汾西中兴煤业有限责任公司，山西交城030500)

摘要煤炭资源在我国能源构成中仍有着较高的比重，煤炭行业对于部分地区的经济发展也起到关键性的作用。所以，为了促进我国能源供应的稳定，推动煤炭产业的优化升级，煤矿安全都是必不可少的基础条件。因此，本文结合当前煤矿生产的实际情况，并以预警理论为指导，对煤矿安全预警系统的构建进行了论述分析。

关键词煤矿；安全；预警系统；安全生产指标

收稿日期：2015-02-27

作者简介：康长龙(1977—)，男，山西孝义人，2012年毕业于太原理工大学函授，工程师，主要从事采矿技术管理工作

中图分类号：TD76

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)03-0048-03

AbstractCoal resources still has a higher proportion in energy configuration of China, coal industry also plays a key role to economic development of some areas. So in order to expedite the stability of energy supply, promote the optimization and upgrading of coal industry, it is the essential basic conditions of coal mine safety. Therefore, combines with the actual situation of current coal production, and early warning theory is as a guide, discusses and analyzes the construction of early warning system in coal mine safety.

当前，煤矿的安全生产已引起相关煤矿企业的重视，同时，政府和企业通过煤矿安全预警系统的建立应用，以期减少煤矿生产中的风险，避免伤亡事故的发生。据统计，2013年全国煤矿发生事故604起、死亡1 067人，百万吨死亡率0.288，历史上第一次达到0.3以下，同比下降22.5%、22.9%和23%.为了推动煤矿安全机制的落实，本文依托现代信息技术，并以预警理论为指导，探讨煤矿安全预警系统的构建思路。

1安全指标的设立

煤矿安全预警系统功能的实现。除了要贴近煤矿生产实践外，该安全指标在设立过程中还应遵照科学性、系统性、可行性和综合性的原则。此外，该安全指标还需要保持动态更新，根据煤矿安全生产中的新情况和新问题，及时作出相应的调整，发挥其预防作用。本文为安全指标设定一个总体目标，并且，划分为7个一级指标，35个二级指标。首先，总体目标就是以煤矿生产实践为基础，以人员安全为第一位，保护煤矿资产，促进煤矿企业经济效益的提高。并且，致力于构建内容完善、结构合理、操作简便的安全指标评价体系。此外，一级指标和二级指标的具体情况如下：

1) 采煤安全指标：技术管理、顶板管理、设备管理、工作面爆破、安全出口等5个二级指标。

2) 机电安全指标：供电网络、矿井提升设备、电器设备及维护、照明通讯、空气压缩机等5个二级指标。

3) 挖掘安全指标：技术管理、架棚支护、锚喷支护、掘进机械、掘进爆破、巷道保护等6个二级指标。

4) 运输安全指标：机车运输、倾斜井巷运输、胶带输送机输送、井下机械运送工人等4个二级指标。

5) 通风安全指标：通风系统、部分通风、瓦斯管控、安全监测、煤尘防治、通风设备、灭火设备等7个二级指标。

6) 防水指标：技术管理、地面防水、井下防水等3个二级指标。

7) 安全管理指标：安全规章、图纸绘制、安全措施、安全教育、现场监管等5个二级指标。

2系统的功能构成

结合煤矿安全生产的需要，该安全预警系统应具有以下功能：

1) 重点监测煤矿井下的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、温度、风速、烟雾含量等环境数据。

2) 对机电设备的运行状态实时监测。

3) 监测煤仓内的煤炭位置、压风机风压、水仓的水位、箕斗计数等参数。

4) 监测煤矿变电所的运行状况，尤其是井上变电所和采煤区变电所的电压、电流、功率等电力参数。

5) 对安全预警系统收集到的相关数据进行判断与分析。利用专家信息库来处理系统收集到的二次数据，并及时发布预警信息。

6) 实时预警机制，一旦瓦斯、一氧化碳、电流等监测数据超过警戒值，立即开启报警功能。

7) 报警信息的提示与现实，比如报警时间、地点、危险程度、事故进展情况等信息。

8) 对预警系统发现的安全隐患，结合数据处理历史，提出相应的防范对策。

3系统的模块分析

通常情况下，监测、识别、判断、报告、评价这5个环节组成了系统预警的过程。依据这5个环节，可以设计出煤矿安全预警系统的功能模块，见图1.

图1　煤矿安全预警系统的模块构成图

1) 安全监测。监视可能发生的事故，并且预测事故的发展趋势。安全监测要以煤矿安全指标为评价体系，不仅要收集数据信息，更要对数据信息进行识别、整理和加工转化，以此为基础构建预警管理平台的数据库。此外，煤矿的安全状态、隐患状态以及事故状态也建立在以上监测结果上。

2) 事故分析。无论是在隐患状态，还是在事故状态下，都要对事故状况以及发生因素进行分析，以此为煤矿生产的相关环节提供借鉴，并且做好相应的统计和预测工作。

3) 预警分析。在预警分析的过程中，首先要明确警情，找到警报的根源，并分析警情和预报警度。警情分为重警、轻警和无警。警源分为外生警源、内生警源和自然警源。并根据警情的分析，将警区划分为重警警区、轻度警区和无警警区。在预警分析中，利用先进的信息技术，比如遥感技术和自动检测技术，将参数分析结果和正常状态的数据比较，并建立相关数学模型，依据监测结果来表示警情和警源，紧急情况下则启动应急方案。同时，完善专家知识库，为事故分析和预警分析提供策略支持，尤其是具体可行的对策。

4) 评价。评价侧重于对事故处理结果数据的分析，并将结果及时更新到数据库中。同时，将人员财产损失和社会损失作为重要评价标准。

4系统设计与实现

4.1工作流程设计

煤矿安全预警系统的工作流程情况，见图2.

图2　煤矿安全预警系统系统工作流程图

由图2可见，该预警系统的工作主要依赖与数据库资源，包括方法库、模型库以及专家知识库等信息资源，并且保持数据库信息的实时更新与反馈，有助于预警系统贴近煤矿安全生产实际，做出合理的分析与判断。

4.2系统体系结构设计

依据预警信息系统的工作原理，并结合煤矿安全生产的特殊性，该系统体系结构分为以下几点：

1) 数据库层。该层主要存储煤矿安全生产中的事故信息、参数信息、指标参数信息等，主要由方法库、专家知识库、模型库等数据库组成，并且动态更新数据库信息。

2) 功能层。该层主要具有安全生产监测、预警分析、事故分析以及事后评价的功能。不仅可以监视参数和监控事故，还能进行警情的分析报告、及时反馈信息并评价。

3) 展现层。该层和Web浏览器系统相互连接，可以保证数据信息能够随时被浏览和操作。

4.3系统运行的平台

该煤矿安全预警系统运行在Windows环境下，并且采用C/S的模式，也就是客户机/服务器的形式。客户端的操作系统为WindowsXP以上的系统，采用IE7.0以上的浏览器。服务器的操作系统选择Windows2000 Server，数据库则应用MS SQL Server或者Oracle.以PowerBuilder8作为前台程序的开发工具。此外，该矿安全预警系统还需要一定辅助设备，比如工业电视监视系统、辅助监测设备等，并使用远程数据通信系统来保障提升该系统的应用效果。

4.4煤矿安全预警系统的应用效果

该矿系统立足于以上安全指标，总共设置了监测、识别、判断、报告、评价等5个功能模块。该预警系统的工作主要依赖与数据库资源，包括方法库、模型库以及专家知识库等信息资源，并运行在Windows环境下，采用C/S的模式。经过在某煤矿实际运用后，煤矿安全事故发生次数下降了70%，安全事故损失也显著降低。

5结论

综上所述，煤矿安全预警系统的建立，需要系统理论、预警理论、安全管理理论等作为理论基础，并且要根据各个煤矿的生产规模大小、技术程度等因素来调整安全预警系统。由于煤矿安全预警系统处理的数据信息具有特定的空间属性，所以，今后的系统的发展可以考虑应用GIS系统，优化系统的空间分析能力，并利用计算机系统立体显示井下巷道、建筑设施等情况。此外，在安全预警系统的推进过程中，政府和煤矿企业必须设立专项资金，尤其是要保障该系统的长期运行。因为该系统运行的时间越久，其数据库资源就越丰富，相关专家知识库系统也更加完善，最终提升了安全预警系统对事故预警分析的能力。总而言之，煤矿安全预警系统的构建，需要各个部门统筹协调，以提高我国煤矿安全生产的水平。

参考文献

[1]李贺.煤矿安全预警系统的构建研究[J].煤炭技术，2007(5):39-41.

Study on Construction of Coal Mine Safety Pre-warning System

KANG Changlong

Key wordsCoal mine; Safety; Pre-warning systems; Safety production indicators