煤矿安全生产管理体系智能化研究.pdf

Vo l. 29,No . 8 Aug. 2020 第29卷第8期 2020年8月 中国矿业 CHINA MINING MAGAZINE 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.华能集体扎赛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1004-4051202008-0082-04 Researchoninteigentizationofcoa,minesafetyproduction managementsystem HE Ning1 , YANG Kun2 1. No rth China Institute o f Science a nd Techno lo gy, Sa nhe 065201, China; 2. Hua neng Co llective Zha la inuo er Co a l Industry Co . , L td., HulunBuir021000 China Abstract It is o ne o f the impo rta nt ba ses fo r the susta ina ble develo pment o f co a l mine enterprises to study the ma na gement system a nd intelligentiza tio n o f co a l mine sa fety pro ductio n a nd co ntro l the hidden da nger scientifica lly fro m the so urce. Ba sed o n the rea liza tio n o f “zero ca sua lties in mine pro ductio n sa fety pro ductio n a s the go a l, the pa per initia lly co nstructs the ma n-ma chine-lo o p-tube sa fety ma na gement system. Intelligent security co ntro l a nd risk ma na gement ca n be rea lized thro ugh mo bile Internet a nd electro nics igna turetechno lo gy.Ba sed o nthe permissio n co ntro la nd po sitio ning techno lo gythe who le pro cess o f o pera tio n risk mo nito ring a nd ma na gement is rea lized. Intelligent tra ining ma na gement is rea lized thBo ugh co mputeBteBmina l system a nd mo bileteBmina l APP; inteligent device secuBity ma na gementis rea lized thro ugh mo bile APP a nd rea l-time device mo nito ring system. Ba sed o n the internet o f things Qechno lo gyinQeligenQsecuriyriska la rms ysQema ndinQeligenQhiddenQro ubledeQecio nma na gemenQca nbe rea lized thro ugh system a nd info rma tio n integra tio n. Thro ugh the mo bile termina l, the security sta nda rdiza tio n ma na gement a nd the security da ta dyna mic ma na gement intelligence a re rea lized. Keywords co a l mine； ma na gement system； internet o f things； intelligentiza tio n； mo bile 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. 31。全国煤矿百万吨死亡率由1978年的 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].中国 矿业 2020，29 882-85，116do i1012075/jissn1004-4051 2020 08 028 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[23] ] 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 83 化能总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勺- 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「八12*。根据煤矿建设要求「“5* ,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 理 设 理 由 ， 前 期 理 使 用 中 理 ； 设备前期安全管理工作和设备使用中安全管理工 图图1煤矿安全管理体系主体构成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 矿 设 的 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） ） 理 力 保 理 力 保 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 ， ， 时 ， ， 入 作业 的 员 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 入 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 84 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 训和在线考试，培训结果与入矿权限 挂钩。同时, 制性的取证培训, 证书到 期提醒推送功能。 3.3设 理智能化 1） 对煤矿设 生命周期管理，随时随地 了解设 信息，提升设备更 ，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， 健全设备的静 账，针 的设 修提供预防性检修、 修、 修等 ，提高设备使用效能，降低设备维护 ，同时 通过 APP随时随地了解设 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 风险。通过 网技术，采集 DCS/PLC等系统的实时监控 ，实时监控设备 的 ，并对设 参 实时的采集，存 储，展示，越限报警， 析等。 3. 4 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 合，并同步在信息平 发布， 隐患附近作业人员， 员等 警，如图2 所示。 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 ，实时 监控生产 （图6）,并对工艺关键参 实时 的采集，存储，展示，越限报警， 析等，同时实 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 ［全。 3.5隐患排查智能化管理 用 技术，从隐患发现，处理反馈到最终的 验收、统计等 程管控，提供 照 X 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。 图图3安全系统报警示意图安全系统报警示意图 Fig. 3 Safety system alarm diagram 图图2安全风险报警示意图安全风险报警示意图 Fig. 2 Safety risk alarm diagram 图图4隐患排查管理智能化示意图隐患排查管理智能化示意图 Fig. 4 Intelligent diagram of hidden danger troubleshooting mngement 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 化技术 展 并对作业无关人员或附近作业人员 关联性 的提 警，以防交叉作业引起的 事件发生- 3） 统报警。通过 网技术，将全矿井 的消防火灾报警系统、瓦斯 统， 控 统,矿区周界系统、消防设备控制系统等全矿安全 统 信号的采集和展现，并可通过 端展现， 如图3所示， 理人员提供更便捷，快 的信息推送，辅助 理人员做好事 ［对。 统 警 实时 控 矿 生产及作 3.6安全标准化管理智能化 1） 化 理 矿 理业 完善各 理台账， 目标、纟 生产投入、作业管理等内容，减少企业管理负 支持打印 统计等功能，如图5所示。 2） SOP 作业， 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 作业库，如图6所示，并将作业 步 程控制，通过 端 的操作核 确认，规范作业，落实责任，减少因 作而 引起的 生产问题。 第8期何 宁，等煤矿安全生产管理体系智能化研究 85 图图5安全标准化管理示意图安全标准化管理示意图 Fig. 5 Schematic diagram of safety standardization management 发布作W 调度中心调度中心 作业地点作业地点作作业标准业标准 sop标准作业系统 标准作业系统 Q相关作业人员相关作业人员 收到作业指令收到作业指令 T定T收T做T结 V融约束 作业关闭，绩效记录作业关闭，绩效记录 图图6 煤矿煤矿SOP标准作业管理示意标准作业管理示意 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 多年的 化，展 更贴合企业实际的 生产预警 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, , 助企业各级人 员更快捷更精准的分析新工艺的 风险。。该业务 统将提供 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 ，设备等人员的分析结果，最 总分析结 果。系统 经验的积累，条件推送相 的 析结果，大大降 析时间。 。 4结语结语 针对安全管理存在的实际问题，在安全制度、风 险预控、彳 、生产环节、 、 查、 、 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 理 “执行 力保 ”组成的煤矿 理 ，实 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 的管理 - -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 作业人员 过程，全业 理。。实 训管 理智能化，面 员 控制性培训，基于网络定期 展开教 训和在线考试，培训结果与入矿权限挂 钩。 。 设备实时 统，随时随地了解设 ； ，降低设 风险。。实现隐患排查智能化 理，采用 技术，从隐患发现，处理反馈到最终 的验收、统计等 程管控，提供 照上 、验证等功能。。实 化管理智能化，将作 业 步 程控制，通过 端 的操作 确认，规范作业，落实责任，减少因 、 作而引起的产品质量问题。。实 理智能化,通过设 生产预警 的权 重 模型，系统将通过企业在 生产各要素权 重的均衡 多年的 化，展 更贴合企 业实 的 生产 警 析 ， ， 业 生产提供管理重点和 参考文献 1 **中国煤炭中国煤炭工业协会.业协会.2018煤炭行业发展年度报告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* *.煤炭技术煤炭技术,2007,26126-8. XU Ba o guo, , ZHAO Weiq ia ng， ，WANG Yibin . Ana lysis a nd reco mmenda tio ns fo r do mestic a nd fo reign mine sa fety ma n- a gement[J* *. Co a l Techno lo gy,2007,2612 6-8. 3 * * 华，周超，李红霞煤矿安全管理执行力影响因素研究华，周超，李红霞煤矿安全管理执行力影响因素研究 **煤矿安全 煤矿安全 2018,4912235-238. CHEN Tiehua ,ZHOU Cha o, LI Ho ngxia . Resea rch o n influ ence fa cto rs o f co a l mine sa fety ma na gement cutio n [J*. Sa fety in Co a l Mines2018，，912 235-238. 4 **宋泽阳，任建伟，程红伟，等宋泽阳，任建伟，程红伟，等.煤矿安全管理体系缺失和不安全煤矿安全管理体系缺失和不安全 行为研究行为研究[J* *.中国安全科学学报中国安全科学学报20112111128-135. SONGZeya ng， ，RENJia nwei， ，CHEN Ho ngwei， ，eta l Resea rch o n co a l mine sa fety deficiencies a nd unsa fe a cts [J*. China Sa fetyScienceJo urna l2011 2111128-135 5 *曹庆仁，李凯，刘丽娜煤矿安全文化对员工行为安全影响作曹庆仁，李凯，刘丽娜煤矿安全文化对员工行为安全影响作 用的实证研究用的实证研究[J*中国安全科学学报中国安全科学学报2011214143-149. CAO Qingren, LI Ka i, LIU Lina . Empirica l study o n impa ct o f co a lminesa fetycultureo n minerssa fetybeha vio rJ* China Sa fetyScienceJo urna l2011 214143-149 6 **谭斌，曹庆仁，岳文静煤矿安全管理中的常见组织错误及其谭斌，曹庆仁，岳文静煤矿安全管理中的常见组织错误及其 防控 J* * 中国 生产 学技术 中国 生产 学技术 2010， ，6 4149-152 TAN Bin， ，CAO Qingren， ，YUE Wenjing. Co mmo n o rga niza - tio na lerro ra ndits preventio n-co ntro la ppro a ches o fco a lmine sa fety ma na gementJ* Jo urna l o f Sa fety Science a nd Tech- no lo gy,2010,64149-152. 7 **陈红，祁慧，宋学锋，等煤矿重大事故中管理失误行为影响因陈红，祁慧，宋学锋，等煤矿重大事故中管理失误行为影响因 素结构模型素结构模型[J* *煤炭学报煤炭学报2006，15689 -696. CHEN Ho ng， ，QI Hui， ，SONG Xuefeng， ，eta l Thes tructura l mo delo fafectingfa cto rso fma na gementmisco nductinco a l 下转第116页 116中国矿业 第29卷 水排放量，取萃余废水调节池水量，87 m3/s；C”为 污染源排放浓度，氯离子为160 000 mg/L,铅为 1. 97 m3/s；Q为岩溶管道流量,m3/d,根据模型计 算结果，厂区北侧岩溶强径流量为5 000 m3/s ,g卩 0. 058 m3/s;Q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 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 来 上接第85页 mine fa ta l a ccidents in China]. Jo urna l o f China Co a l So cie- ty,2006,315689-696. 8 陈静，曹庆贵，刘音煤矿事故人失误模型及系统动力学分析 *煤矿安全 2011,425167169. CHEN Jing, CAO Qinggui, LIU Yin. Huma n erro rs mo del a nd system dyna mic a na lysis fo r co a l mine a ccidents ]. Sa fe- tyinCo a lMines2011 425167-169. 9 李合军，刘铁忠，李志祥.煤矿安全管理能力理论框架研究 ]中国安全生产科学技术，2010,65143-147. LI Hejun,LIU Tiezho ng,LI Zhixia ng. Study o n theo ry fra me wo rk o f sa fety ma na gement ca pa bility in co a l mine]. Jo urna l o fSa fetySciencea ndTechno lo gy 2010 65143-147. 0]李爽，曹庆仁.煤矿企业安全文化影响因素的实证研究*中 国安全科学学报，2009,19113745. LIShua ngCAO QingrenEmpirica lstudyo ntheinfluencing fa cto rs o f sa fety culture in co a l mining enterprises]. China Sa fetyScienceJo urna l2009 191137-45. 1]宋艳，张堑矿井安全中计算机监控信息技术应用分析]煤 炭技术.2012,3112161-162. SONG Ya nZHANG Qia nCo mputerto mo nito rthea pplica - 果更精准]。 ■ 参考文献参考文献 1 ]王博稀土冶炼分离高盐废水零排放处理技术]能源研究 与管理，2014496-98. WANG Bo . Trea tment techno lo gy o f zero discha rge fo r high- sa ltwa s tewa tersepa ra tedbyra reea rtKsmeltingJ].Energy Resea rcKa nd Ma na gement20144 96-98. 2 ]安瑞瑞，张永波，朱君，等地下水数值模拟中4条人为边界模 型处理*人民黄河2014361-63,79. AN RuiruiZHANG Yo ngboZHU Junet a l. Fo ur a rtificia l bo unda ry mo delsin gro undwa ter numerica lsimula tio nJ] Yelo w River2014361-63 79 3 ]魏文清，马长明，魏文炳.地下水数值模拟的建模方法及应用 J] 水 水 2006327-30 73 WEI Wenq ingMA Cha ngmingWEI WenbingMo deling metho da nda pplica tio no fgro undwa ternumerica lsimula tio n ].Wa ter Reso urces Hydro po wer o f No rthea st China, 2006327-30 73 4 ]莫国荣，张亮玖.离子型稀土冶炼萃取废水处理工艺研究] 冶金与材料20193916566. MO Guo ro ngZHANG Lia ngjiuStudyo ntrea tmentpro cess o fio nicra reea rthsmeltingextra ctio n wa stewa terJ]Meta l- lurgya nd Ma teria ls2019 39165-66 5 ]杨建锋，万书勤，邓伟，等.地下水浅埋条件下包气带水和溶质运 移数值模拟研究述评口]农业工程学报2005 216158-165. YANGJia nfengWAN Shuq inDENG Weieta lReview o n numerica l simula tio n o f a era ted zo ne wa ter a nd so lute tra ns- po rQundershalo w gro undwa Qerco ndiQio nsJ].Tra nsa cQio ns o fQhe ChineseSo cieQyo f AgriculQura lEngineering 2005 21 6 158-165. 来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来来 Qio no finfo rma Qio nQechno lo gyin minesa feQyJ].Co a lTech- no lo gy,20123112 161-162. 12]李桐，陈全煤矿企业安全管理工具的研究与应用]煤炭安 2015 462237-240 LI To ngCHEN Qua nResea rch a nd a pplica tio n o fsa fety ma na gementto o lsinco a lmineenterpriseJ]Sa fetyin Co a l Mines2015 462237-240 13]苗梦露.人机工程学在煤矿安全生产中的应用探讨].煤炭 技术 2011 307233-235 MIAO MengluDiscussio n o n a pplica tio n o fergo no micsin co a lmines a fety pro ductio nJ]Co a l Techno lo gy201130 7 233-235 4]王继承.关于煤矿安全管理工作的思考].煤矿安全,2013, 441219-221 WANGJicheng Thetho ughta bo utco a l minesa fety ma na ge- mentwo rkJ] Sa fetyinCo a lMines2013441219-221 15]郝贵.风险预控管理体系在神华集团的成功应用及推行前景 J] 煤矿 2011 4210149-153 HAO Gui The successful a pplica tio n a nd implementa tio n pro specto friskpreco ntro l ma na gements ystemin Shenhua gro upJ] Sa fetyinCo a lMines2011 4210149-153