煤矿安全生产管理体系智能化研究.pdf

第 29 卷第 8 期 2020 年 8 月 中 国 矿 业 CHINA MINING MAGAZINE Vol . 29 ， No . 8 Aug . 2020 收稿日期 2020-02-10 责任编辑 赵奎涛 引用格式 何宁 ， 杨昆 . 煤矿安全生产管理体系智能化研究［J］ . 中国 矿业 ， 2020 ，29 （8 ） 82-85 ，116 .doi 10 .12075／j .issn .1004-4051 . 2020 . 08 . 028 煤矿安全生产管理体系智能化研究 何 宁1，杨 昆2 （1 .华北科技学院 ，河北 三河 065201 ； 2 .华能集体扎赉诺尔煤业有限责任公司 ，内蒙古 呼伦贝尔 021000） 摘 要 研究煤矿安全生产管理体系及智能化 ， 从源头上科学地控制安全隐患 ， 是煤矿企业可持续性发展 的重要基础之一 。 基于以实现矿井生产“零伤亡”安全生产为目标 ， 初步构建起“人-机-环-管”安全管理体 系 。 通过移动互联和电子签名技术 ， 实现安全管控风险管理智能化 ； 基于权限控制和定位技术 ， 实现作业 风险全程监控管理智能化 ； 通过电脑端系统和移动端 APP 实现培训管理智能化 ； 通过移动 APP 、 设备实时 监视系统实现设备安全管理智能化 ； 基于物联网技术 ， 通过系统及信息整合 ， 实现安全风险报警系统智能 化和隐患排查智能化管理 ； 通过移动终端 ， 实现安全标准化管理智能化和安全数据动态管理智能化 。 关键词 煤矿 ；管理体系 ；物联网 ；智能化 ；移动 APP 中图分类号 TD76 文献标识码 A 文章编号 1004-4051（2020）08-0082-04 Research on intelligentization of coal mine safety production management system HE Ning1，YANG Kun2 （1 .North China Institute of Science and Technology ，Sanhe 065201 ，China ； 2 . Huaneng Collective Zhalainuoer Coal Industry Co. ，Ltd. ， Hulun Buir 021000 ，China） Abstract It is one of the important bases for the sustainable development of coal mine enterprises to study the management system and intelligentization of coal mine safety production and control the hidden danger scientifically from the source .Based on the realization of “zero casualties” in mine production safety production as the goal ，the paper initially constructs the “man-machine-loop-tube” safety management system . Intelligent security control and risk management can be realized through mobile Internet and electronic signature technology .Based on the permission control and positioning technology ，the whole process of operation risk monitoring and management is realized . Intelligent training management is realized through computer terminal system and mobile terminal APP ；intelligent device security management is realized through mobile APP and real-time device monitoring system .Based on the internet of things technology ， intelligent security risk alarm system and intelligent hidden trouble detection management can be realized throughsystemandinationintegration .Throughthemobileterminal ， thesecurity standardization management and the security data dynamic management intelligence are realized . Keywords coal mine ；management system ；internet of things ；intelligentization ；mobile APP “十三五”期间 ， 我国煤矿数量减少到 5 800 处 左右 ， 30 万 t／a 以下煤矿产能在 2 亿 t 左右 ， 生产重 心向西部集中 ， 晋陕蒙新四省（区）原煤产量占全国 的 74 . 3％ ［1］ 。 全国煤矿百万吨死亡率由 1978 年的 9 . 713 下降到 2018 年的 0 . 093 ， 实现了煤炭安全形 势明显好转 。 煤炭产量在增加而煤矿数量在减少 ， 在全国煤 矿安全环境大好的条件下 ， 安全生产管理的形势显 得更加严峻 ［2-3］ 。 历史上煤矿因管理不善而发生的 事故屡见不鲜 ， 社会影响恶劣 。 因此 ， 研究煤矿企业 生产过程的管理方法和体系的智能化 ， 从源头上科 学地控制安全隐患 ， 符合新时期智慧化矿山发展的 需求 。 煤矿企业生产过程的管理方法和体系的智能 第 8 期何 宁 ，等 煤矿安全生产管理体系智能化研究 化 ， 能够使决策者更加便捷地掌控生产全局 ， 并为安 全生产保驾护航 ， 确保煤矿朝着科学的 、 绿色的 、智 能化方向发展 。 本文的研究成果对推进我国煤矿智 能化发展具有一定的指导意义 。 1 煤矿安全生产现状 目前我国煤矿多数实施“4 ＋ 1”管理模式（班组 自主 ＋ 职工自律 ＋ 区队自治 ＋ 专业自控 ＝ 矿井保 安）并采用直线职能制进行安全生产管理 ， 具有“管 理系统集中统一 、 各管理机构充分发挥作用”优点 ， 也存在协作性差 、 办事效率低等不足 ［4-5］ 。 传统管理模式的煤矿主要存在六个方面的问 题 ［6-10］ 。 一是管理滞后 采深加大 ， 条件复杂 ， 造成 煤矿“点多 、 线长 、 面广”的开采格局 ， 同时 ， 矿井科技 水平和自动化水平不断提升 ， 原有制度和管理方式 不适应于新条件下的矿井发展模式 ； 制度单一 ， 管理 分散 ， 多采用“通知”形式下达问题整改 ， 依照经验 、 “惯性”进行管理 ， 造成安全管理的“先天不足” 。 二 是隐患增大 采深加大 、开采强度加大 ， 使矿井灾害 的潜在影响随之加大 ， 成为制约煤矿安全生产的重 要难点问题 。 三是素质不高 地域的影响难以吸引 高端人才 、 管理人才和技术人才 ， 导致“招收难 、 流失 大”的局面 。 工人学历低 ， 思想散漫 ， 学习基础差 。 四是力量薄弱 管理人员及职工意识淡薄 ， 体制存在 缺陷 ， 表现出监管力量不足 、 管理体系效率低 、 决策 缺乏科学性 。 五是利润下降 经济发展速度不均衡 ， 或可造成企业利润的不均衡 ， 势必会造成管理方面 的资金短缺 。 六是培训空旧 资金不足 、 师资力量不 足 ， 条件差（教材旧 ， 设施旧 ， 设施不完善） ， 制度和考 核办法不完善 。 2 煤矿安全生产管理体系构建 煤矿安全生产管理智能化方案立足于借助三 维 、 物联网 、 移动互联 、大数据等先进信息技术解决 安全生产的事故诱因 ，形成完善的安全管理系 统 ［11-12］ 。 根据煤矿建设要求 ［13-15］ ， 通过研究 、实践 ， 初步构建“人-机-环-管”相协调的 、 完整的安全管理 体系 ， 由人员 、 设备 、作业环境的安全管理体系与管 理执行力保障体系四个部分组成（图 1）。 1） 人员安全管理体系 。 人员安全管理体系由 两部分构成 ， 培训与制度 ； 加强新入职员工 、在职员 工以及特殊工种的培训 ， 是保障矿井人员安全管理 的第一道屏障 ； 严格和完善的管理制度是保障矿井 人员安全管理的第二道屏障 。 2） 设备安全管理体系 。 设备安全管理体系由 两部分构成 ， 前期安全管理和使用中安全管理 ； 加强 设备前期安全管理工作和设备使用中安全管理工 图 1 煤矿安全管理体系主体构成 Fig . 1 Main body composition of safety management system of coal mine 作 ， 是保障矿井设备安全运行的两道屏障 。 3） 作业环境管理体系 。 煤矿安全事故基本都 是在生产环节发生的 ， 作业环境管理体系由三部分 构成 。 采掘作业需要根据现场条件及时修改作业规 程 ， 制定补充措施 ， 并要求参与作业的全员重新学习 规程和措施的内容 。 新技术 、 新装备 、 新工艺要求新 的安全生产管理水平与之相适应 ； 实行隐患闭环管 理制度 排查隐患-整理分类-落实整改-复查验收-信 息反馈-新的隐患排查 。 4） 管理执行力保障体系 。 管理执行力保障体 系由四部分构成 安全制度是管理执行力的保障 ； 风 险预控是管理执行力的方向 ； 安全监查是管理执行 力的深入 ； 激励约束是管理执行力的促进 。 3 安全生产管理智能化实现 3 . 1 作业风险全程监控管理智能化 基于权限控制和定位技术的井下作业人员管理 系统 ， 对井下作业人员从入企业登记培训 、 过程作业 考核 、 结算 、 评估等进行全过程 、全业务管理 。 对井 下作业人员作业区域进行网格化管理 ， 按照人员权 限 ， 如未经培训的人员在未经许可的区域将短信告 知 ， 同时 ， 对于进入作业区的外来人员将进行现场实 时定位 ， 可以通过三维进行直观的展示 。 现场违章 作业通过移动拍照巡查等手段进行纪录和处罚 ， 并 结合安全风险抵押金等进行最终的统一结算 。 同 时 ， 对于列入黑名单的人员 ， 将通过煤矿企业各通道 的权限控制 ， 严禁入内 。 3 . 2 培训管理智能化 面对全员 ， 尤其针对新员工 、 转岗员工及承包工 程的外来人员等性质的人员进行控制性培训 ， 通过 38 中 国 矿 业第 29 卷 电脑端系统和移动端 APP 的结合 ， 方便各类人员定 期展开教育培训和在线考试 ， 培训结果与入矿权限 挂钩 。 同时 ， 对于强制性的取证培训 ， 将进行证书到 期提醒推送功能 。 3 . 3 设备安全管理智能化 1） 对煤矿设备进行全生命周期管理 ， 随时随地 了解设备历史信息 ， 提升设备更可靠 ， 更稳定 。 提供 设备从采购 、 到货 、安装 、运行 、检修 、报废等全过程 的管理业务 ， 建立和健全设备的静态和动态台账 ， 针 对不同类型的设备检修提供预防性检修 、 状态检修 、 故障检修等方式 ， 提高设备使用效能 ， 降低设备维护 成本 ， 同时可以通过移动 APP 随时随地了解设备历 史信息 。 2） 设备实时监视系统 ， 随时随地了解设备运行 状态 ， 降低设备运行风险 。 通过物联网技术 ， 采集 DCS／PLC 等系统的实时监控数据 ， 实时监控设备 的运行状态 ， 并对设备运行参数进行实时的采集 ， 存 储 ， 展示 ， 越限报警 ， 趋势分析等 。 3 . 4 安全风险报警系统智能化管理 1） 安全风险报警 。 系统将通过安全隐患 、 重大 危险源等信息进行整合 ， 并同步在信息平台上发布 ， 对隐患附近作业人员 ， 巡检人员等进行报警 ， 如图 2 所示 。 图 2 安全风险报警示意图 Fig . 2 Safety risk alarm diagram 2） 作业场所报警 。 系统对全矿作业区域进行 设定和实时展现 ， 通过三维可视化技术进行直观展 现 ， 并对作业无关人员或附近作业人员进行关联性 的提示和预警 ， 以防交叉作业引起的安全事件发生 。 3） 安全系统报警 。 通过物联网技术 ， 将全矿井 的消防火灾报警系统 、 瓦斯气体检测系统 ， 视频监控 系统 ， 矿区周界系统 、 消防设备控制系统等全矿安全 系统进行信号的采集和展现 ， 并可通过移动端展现 ， 如图 3 所示 ， 对现场处置和管理人员提供更便捷 ， 快 速的信息推送 ， 辅助安全管理人员做好事件应对 。 安全系统报警 ， 全方位实时掌控全矿安全生产及作 业风险 。 4） 生产实时报警 。 通过物联网技术 ，采集 DCS／PLC 等系统的实时生产工艺运行数据 ， 实时 监控生产状态（图 6） ， 并对工艺关键参数进行实时 的采集 ， 存储 ， 展示 ， 越限报警 ， 趋势分析等 ， 同时实 现历史回放 ， 报警处理等功能 。 让企业生产人员及 时了解生产异常 ， 调整工艺 ， 保障生产及工艺安全 。 3 . 5 隐患排查智能化管理 采用移动技术 ， 从隐患发现 ， 处理反馈到最终的 验收 、 统计等进行全流程管控 ， 提供现场拍照上传 、 验证等功能 ， 如图 4 所示 。 隐患排查 ， 随拍随传 ， 闭 环管控 ， 责任到人 ， 简单易用 。 图 3 安全系统报警示意图 Fig . 3 Safety system alarm diagram 图 4 隐患排查管理智能化示意图 Fig . 4 Intelligent diagram of hidden danger troubleshooting management 3 . 6 安全标准化管理智能化 1） 安全标准化管理 ， 规范全矿安全管理业务 。 完善各类安全管理台账 ， 包括安全目标 、组织机构 、 安全生产投入 、作业管理等内容 ， 减少企业管理负 担 ， 支持打印和报表统计等功能 ， 如图 5 所示 。 2） SOP 标准作业 ， 规范操作人员作业流程 ， 节 点控制操作步骤 ， 降低生产作业风险 。 系统提供企 业 SOP 标准作业库 ， 如图 6 所示 ， 并将作业标准步 骤进行流程控制 ， 通过移动终端进行现场的操作核 对确认 ， 规范作业 ， 落实责任 ， 减少因为人为操作而 引起的安全生产问题 。 48 第 8 期何 宁 ，等 煤矿安全生产管理体系智能化研究 图 5 安全标准化管理示意图 Fig . 5 Schematic diagram of safety standardization management 图 6 煤矿 SOP标准作业管理示意 Fig . 6 SOP standard operation management of coal mine 3 . 7 安全数据动态管理智能化 1） 安全趋势分析 ， 凸显企业安全管控薄弱环 节 ， 让安全管理有的放矢 。 系统将通过企业在安全 生产各要素权重的均衡计算和多年的运行优化 ， 展 现出更贴合企业实际的安全生产预警预测趋势分析 曲线图 ， 给企业安全生产提供管理重点和方向 。 2） HAZOP 辅助分析 ， 全方位帮助企业各级人 员更快捷更精准的分析新工艺的安全风险 。 该业务 子系统将提供针对于化工新工艺 ， 技改等过程的 HAZOP 分析工具 ， 整合 HAZOP 分析流程和分析 内容 ， 提供分析的过程管理 ， 整合各专业如工艺 ， 安 全 ， 设备等人员的分析结果 ， 最终自动汇总分析结 果 。 系统也将进行经验的积累 ， 条件推送相类似的 分析结果 ， 大大降低分析时间 。 4 结 语 针对安全管理存在的实际问题 ， 在安全制度 、 风 险预控 、 行为安全 、生产环节 、安全监查 、 安全培训 、 激励约束机制等方面建立和完善相应的制度和机 制 ， 构建由“人员-设备-环境”安全管理体系和“执行 力保障体系”组成的煤矿安全管理体系 ， 实现安全生 产管理智能化 。 安全管理智能化模式是一种动态的 、 主动的 ， 事 前预防 、 事中控制 、事后反馈 ， 持续优化改进的管理 方式 。 实现作业风险全程监控管理智能化 ， 基于权 限控制和定位技术的井下作业人员管理系统 ， 对井 下作业人员进行全过程 ， 全业务管理 。 实现培训管 理智能化 ， 面对全员进行控制性培训 ， 基于网络定期 展开教育培训和在线考试 ， 培训结果与入矿权限挂 钩 。 建立设备实时监视系统 ， 随时随地了解设备运 行状态 ， 降低设备运行风险 。 实现隐患排查智能化 管理 ， 采用移动技术 ， 从隐患发现 ， 处理反馈到最终 的验收 、 统计等进行全流程管控 ， 提供现场拍照上 传 、 验证等功能 。 实现安全标准化管理智能化 ， 将作 业标准步骤进行流程控制 ， 通过移动终端进行现场 的操作核对确认 ， 规范作业 ， 落实责任 ， 减少因为人 为操作而引起的产品质量问题 。 实现安全数据动态 管理智能化 ， 通过设置安全生产预警预测指数的权 重计算模型 ， 系统将通过企业在安全生产各要素权 重的均衡计算和多年的运行优化 ， 展现出更贴合企 业实际的安全生产预警预测趋势分析曲线 ， 给企业 安全生产提供管理重点和方向 。 参考文献 ［ 1 ］ 中国煤炭工业协会 . 2018 煤炭行业发展年度报告［R］ . 2019 . ［ 2 ］ 许保国 ， 赵卫强 ， 王仪斌 . 国内外煤矿安全管理分析及建议 ［J］ . 煤炭技术 ， 2007 ， 26（12） 6-8 . 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CHEN Hong ，QI Hui ， SONG Xuefeng ， et al .The structural model of affecting factors of management misconduct in coal （下转第 116 页） 58 中 国 矿 业第 29 卷 水排放量 ， 取萃余废水调节池水量 ， 87 m 3 ／s ；Cp为 污染源排放浓度 ， 氯离子为 160 000 mg／L ， 铅为 1.97 m 3 ／s ； Qh为岩溶管道流量 ， m 3 ／d ， 根据模型计 算结果 ， 厂区北侧岩溶强径流量为 5 000 m 3 ／s ， 即 0.058 m 3 ／s ； Ch为岩溶管道中地下水背景浓度 ， mg／L ， 因此据地下水质现状监测结果 ， 取岩溶管道中地下 水的氯离子背景浓度值为 14 . 73 mg／L 。 经计算 ， 塌陷后 ， 场区北侧岩溶强径流带区地下 水中氯离子浓度为 159 893 mg／L ， 强径流带的渗透 系数最大值为 30 m／d ， 厂区距下游响水河的距离为 2 000 m ， 则污染物运移到响水河的时间为 67 d ， 对 响水河水质造成影响 ， 进而影响居民饮水 。 因此 ， 必 须采取相应的环保措施防止岩溶塌陷发生 。 3 结 语 针对岩溶区某稀土分离厂废水泄漏污染地下水 问题 ， 本文设置防渗膜完好 、 防渗膜破裂 、 岩溶塌陷 三种情景预测了污染物在地下水中的运移情况 。 结 果表明 ， 在防渗完好的情况下 ， 地下水中氯离子未出 现超标现象 ， 在防渗膜破裂废水持续泄漏一年的情 景下 ， 污染物将运移至厂区外 ， 岩溶塌陷情景下 ， 废 水迅速大量进行地表水 、 地下水 ， 造成严重污染 。 因 此 ， 厂区必须采取严格的防渗 、防岩溶塌陷 、防渗检 漏 、 地下水污染监控井 、应急抽水井等措施 ， 有效防 控地下水污染 。 由于本区包气带厚度小 ， 预测未考 虑包气带对污染物的截污 ， 应建立饱和-非饱和联合 模型 ， 模拟包气带对污染物的阻滞作用 ， 可使预测结 果更精准 ［5］ 。 参考文献 ［ 1 ］ 王博 . 稀土冶炼分离高盐废水零排放处理技术［J］ . 能源研究 与管理 ， 2014（4） 96-98 . WANG Bo . 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