芦子沟矿安全生产评价系统的应用研究

李丽丽

（煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030000）

芦子沟矿是山西省地方国有重点煤矿之一，位于怀仁县城西11 km 处。2203 综采面走向近似NWSE，倾向NE，倾角2～5°，平均为4°。煤层总厚为2.4～6.2 m，平均4.1 m。煤层结构简单，稳定度高，煤厚变异系数γ=28.90%，可采性指数Km=1，为较稳定煤层，煤体为原生结构。煤层抗压强度为355.7～394.0 MPa，普氏系数为2.6～4.0。煤层内的瓦斯含量达到了0.012 ml/g，属于易燃易爆煤层，煤矿上各个煤层的变质程度低，容易挥发，属于易燃等级煤层。芦子沟矿2018 年发生了多次安全生产事故，虽未造成人员伤亡，但给煤矿的正常生产造成了较大的影响。经过对各事故原因的分析，均是由于安全生产管理混乱，未形成有效的安全评价机制，人员对安全生产的观念不强。

通过对芦子沟矿现有的安全管理体系的梳理发现，目前其实行的是定量评价体系，是针对煤矿生产中的各个环节进行单独的评价，最终将整个体系采用定量的形式进行表达。也就是能够大概揭示出某个事故发生的概率有多大，但其并没有建立具体的评价体系，导致同一件事情，不同的人评价会有不同的评价结果[1]。因此提出构建安全生产评价系统，将煤矿生产的各个因素割裂为单独的评价单元，一方面减少矿井生产不确定性因素的影响，另一方面便于将评价单元标准化，提升安全评价体系的完整性和有效性。结合芦子沟矿安全生产管理的实际情况，本文提出了基于物联网技术的煤矿安全生产评价系统。该系统包括了安全管理、危险预警及动态信息监测模块，构建了基于煤矿安全生产管理的风险预警体系，极大地提升了芦子沟矿安全生产管理的有效性。

1 煤矿动态风险预测体系

煤矿动态风险预测体系是煤矿安全生产评价系统的基础。该预测体系主要是用于对煤矿生产过程中的各类危险因素进行分析和预测，当判断出现故障的可能性较高时及时发出预警信息并提醒监控人员及时对故障因素进行排除。该动态风险预测体系主要包括了综采系统、运输系统、排水系统、通风系统、地质系统等。将系统内影响生产安全的各个因素进行分类和细化并建立风险预测指标库，通过将各个过程中的监测信息和数据库内的安全指标信息进行对比即可获取在该过程中的各操作是否符合安全需求，实现对整个生产过程中的数字化监测和分析。该风险预测体系逻辑结构如图1 所示[2]。

图1 风险预测体系逻辑结构示意图

2 矿井风险预警体系终端检查系统

针对芦子沟矿传统安全生产检查采用纸质版巡查表所存在的人工巡查敷衍性大、流于形式、巡查信息无法进行信息化传递、查询、分析的现状，在进行安全生产评价体系建设时引入了智能终端巡查系统[3]。该系统的优势在于采用了自动数据信息录入和存储，能够有效避免巡查人员工作不认真所导致的录入信息错误的缺陷。所用的移动终端选择了井下防爆智能平板电脑，具有数据容量大、便携性好的优点。其终端采用了SQLite 数据库，该数据库和风险预测指标库数据信息相连通，且具有离线存储和记录的模式，能够在井下无信号的地方正常进行数据的录入和分析。操作人员在各终端能够对数据进行查询和分析处理，数据完成处理后将传输到安全生产评价体系的数据库内，进行综合分析，可实现对某段时间内的煤矿安全生产情况进行完整的评价，输出安全评价报告。依据安全评价报告实现对安全生产异常点进行跟踪整改，提升煤矿生产的安全水平[4]。井下自动化综采控制系统结构示意图如图2 所示。

图2 芦子沟矿井下自动化综采控制系统结构示意图

3 矿井安全生产救援决策系统

矿井安全生产评价系统的结果是为降低煤矿安全生产事故，同时要具备在事故发生时第一时间为救援提供信息支持，因此该安全评价系统单独设置了一个安全生产救援决策系统。该救援决策系统基于物联网技术，建立煤矿安全生产井下三维模型结构[5]，将该安全评价系统的监测参数经过汇总分析后显示在三维模型评价系统上，并根据安全评价系统对区域内的安全评价结果以不同的颜色进行安全状态标识，出现危险信号及时发出报警，并规划安全撤离路线。当煤矿生产中出现安全事故后，该救援决策系统将自动对安全事故发生的原因进行分析，并给出建议的救援方案和路径，确保能够在第一时间完成对事故原因的定性和处理，最大限度地降低安全事故对煤矿安全生产的影响，同时能够根据对事故原因的分析，给出事故分析报告和改善建议，有效提升对煤矿安全生产管理的效果。井下安全生产救援决策系统结构示意图如图3 所示。

图3 芦子沟矿井下安全生产救援决策系统结构示意图

4 安全生产评价系统应用

芦子沟矿安全生产评价系统于2019 年7 月中旬开始投入使用。该安全生产评价系统采用了分模块、分工序的定点检查方式，对于异常项均设置跟进人员和完成时间，实现了对异常的信息化闭环跟进，避免了异常项的遗漏。自该系统投入运行以来，煤矿安全生产异常率下降了70%以上，所有巡查发现问题的按时关闭率达到了99%，且未发生过导致停产或者人员伤亡的事故，极大地提升了芦子沟矿综采作业的安全性和效率。其界面如图4 所示。

图4 煤矿安全生产评价系统界面结构示意图

5 结论

为了解决芦子沟矿安全事故频发、给井下综采作业安全造成严重影响的情况，结合矿山安全生产需求，提出了基于物联网技术的煤矿安全生产评价系统。该系统包括了安全管理、危险预警及动态信息监测模块，构建了基于煤矿安全生产管理的风险预警体系。自该系统投入运行以来，煤矿安全生产异常率下降了70%以上，所有巡查发现问题的按时关闭率达到了99%，且未发生过导致停产或者人员伤亡的事故，极大地提升了芦子沟矿综采作业的安全性和效率。