李洪安 張威虎 張婧

摘 要：在“互聯網+”時代，煤炭企業(yè)的安全生產需要與大數據技術融合起來，使得煤炭企業(yè)的管理運作與現代信息技術形成聚合效應，共同提升創(chuàng)新力和生產力。文中首先根據機制設計理論，研究“互聯網+”時代大數據在煤炭安全生產的發(fā)展路徑。從煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈（煤炭上游企業(yè)與下游企業(yè)）、政府等多種相關參與者的角度出發(fā)，探索適合當前社會經濟發(fā)展所需的煤炭企業(yè)安全生產的供給側方案。其次，通過典型案例的調研與跟蹤，分析煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈與政府在大數據安全生產方面的經驗與教訓，驗證發(fā)展路徑在實踐中的可行性。最后，從煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈、政府的角度出發(fā)，進行大數據技術在煤炭企業(yè)安全生產的對策研究。研究結果表明：在“互聯網+”時代，大數據與煤炭安全生產的融合是煤炭企業(yè)未來的發(fā)展重點和關鍵所在，有助于構建企業(yè)的綜合技術路線。

關鍵詞：互聯網+;大數據;煤炭安全生產;發(fā)展路徑;對策方案

中圖分類號：F 273.1 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1672 - 7312（2020）02 -0172-06

Abstract：In the “Internet +” era，the safety production of coal enterprises needs to be integrated with big data technology，so that the coal mines management operation and modern information technology form a convergent effect，and jointly enhance innovation and productivity.Firstly，according to mechanism design theory，this paper studied the development path of big data in coal production safety in the era of “Internet +”.From the perspective of a variety of relevant participants，including coal enterprises，coal industry chain （upstream and downstream coal enterprises） and the government，this paper explored the supply side plan of coal enterprise safety production which is suitable for the current social economic development.Secondly，through the investigation and tracking of typical cases，the paper analyzed the experiences and lessons of coal enterprises，coal industry chain and government in big data safety production，and verified the feasibility of development path in practice.Finally，from the perspective of coal enterprises，the coal industry chain，and the government，the research on the countermeasures of big data technology in the safety production of coal enterprises was conducted.The research results show that in the era of “Internet +”，the integration of big data and coal safety production is the focus of future development of coal enterprises，which helps to build an integrated technological line for enterprises.

Key words：Internet +;Big Data;Coal Safety Production;Development Path;Countermeasure

0 引言

在“互聯網+”時代，煤炭企業(yè)在傳統(tǒng)安全生產的經驗和基礎上，融合大數據技術，大幅提升了煤炭企業(yè)的生產力和安全性。目前，煤炭企業(yè)與煤炭產業(yè)鏈在每個環(huán)節(jié)均產生了不同種類的海量數據，利用大數據技術處理，能夠有效提高企業(yè)的高效運行和安全生產[1]?，F階段，部分煤炭企業(yè)已建立安全生產各環(huán)節(jié)的信息化建設和應用，但針對安全監(jiān)控系統(tǒng)數據與傳感器各項指標的大數據分析仍有巨大的提升空間。充分應用大數據技術將會實現煤炭企業(yè)以及產業(yè)鏈的監(jiān)測預警，能夠及時發(fā)現問題、預警問題、規(guī)避問題、解決問題，因此該研究具有重要的現實意義[2]。

目前，隨著未開發(fā)煤礦煤層的多樣化、開采復雜化、生產規(guī)模擴大化、產品多元化，使得煤炭生產的安全隱患日益增多。政府部門以及煤炭企業(yè)對安全生產的需求也在不斷增加，煤炭企業(yè)的大數據技術應用是其智能化安全生產的進一步拓展。政府應根據大數據分析的相關結果，提高監(jiān)管效率，完善安全生產法律法規(guī)，改進監(jiān)管體制，強化監(jiān)管的執(zhí)法力度，重視安全生產教育，避免重大事故的發(fā)生。因此，在“互聯網+”時代建立基于大數據的煤炭安全生產發(fā)展路徑，并提出相應的對策方案，具有重要的理論意義。

馬小平等[3]研究了基于物聯網和大數據的煤炭安全生產監(jiān)控系統(tǒng)，具有多數據融合分析與主動式預警的功能。張科利等[4]運用現代管理理論，構建安全生產的協同管理大數據平臺。孫繼平等[5]探討了大數據在應對煤與瓦斯突出災害等事故的預警、關鍵設備故障診斷、煤炭市場分析預測等方面的應用。王海軍等[6]應用“互聯網+”、大數據挖掘技術實現了煤炭安全生產，材料儲運的安全生命周期的遠程管控。楊晶潔[7]深入研究了物聯網與大數據在煤炭安全生產保障的作用關系，使其實現預警、監(jiān)控等功能。黃偉[8]將物聯網和大數據應用在煤炭安全系統(tǒng)中，建造了全新的煤炭安全保障系統(tǒng)。方方[9]從煤炭物聯網建設、煤炭云計算、煤炭大數據的采集和應用方面分別闡述了煤炭安全生產的信息化建設。李娜[10]針對煤炭大數據的特點，結合“互聯網+”的思想，建立了煤炭生產云服務平臺。

綜上所述，通過大數據技術與網絡互聯傳輸，實現人與物、物與物的信息交互和無縫連接，達到對煤炭企業(yè)安全生產的實時控制、精確管理和科學決策，從而確定煤炭企業(yè)安全生產的發(fā)展路徑和研究對策。首先根據機制設計理論，研究“互聯網+”時代大數據在煤炭安全生產的發(fā)展路徑。從煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈（煤炭上游企業(yè)與下游企業(yè)）、政府等多種相關參與者的角度出發(fā)，探索適合當前社會經濟發(fā)展所需的煤炭企業(yè)安全生產的供給側方案。其次，通過典型案例的調研與跟蹤，分析煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈與政府在大數據安全生產方面的經驗與教訓，驗證發(fā)展路徑在實踐中的可行性。最后，從煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈、政府的角度出發(fā)，進行大數據技術在煤炭企業(yè)安全生產的對策研究。研究結果表明：在“互聯網+”時代，大數據與煤炭安全生產的融合是煤炭企業(yè)未來的發(fā)展重點和關鍵所在，有助于構建企業(yè)的綜合技術路線。

1 煤炭安全生產的發(fā)展路徑研究

根據機制設計理論，研究“互聯網+”時代下大數據在煤炭安全生產的發(fā)展路徑[11]。從煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈（煤炭上游企業(yè)與下游企業(yè)）、政府等多種相關參與者的角度出發(fā)，探索適合當前社會經濟發(fā)展所需的煤炭企業(yè)安全生產的供給側方案。通過互聯網傳輸與大數據分析，實現管理員與礦井綜采面的基層礦工、綜采面的機械設備與管理數據庫即時準確的傳遞數據，實時精密監(jiān)控，準確分析數據，嚴謹高效決策。從而確定煤炭企業(yè)安全生產發(fā)展路徑的關鍵所在和發(fā)展重點，構建煤炭企業(yè)安全生產的綜合技術路線方案。

1.1 改善產業(yè)結構

煤炭產業(yè)鏈在“互聯網+”以及大數據技術的發(fā)展下更加透明化。因此，需要建立以市場為導向的安全生產供應體系，進而推動煤炭市場產業(yè)結構調整[12]。煤炭產業(yè)鏈包括上游企業(yè)（采礦設備以及輔助物料等供應商）和下游企業(yè)（熱力公司，電廠、煉鋼企業(yè)、化學化工企業(yè)等煤炭能源需求方）。將煤炭產業(yè)鏈從原來的低效勞動、低技術含量、各環(huán)節(jié)關聯度差的形式向高效管理、高科技、高安全性、高度關聯度的方向轉化。利用“互聯網+”及大數據技術采集的信息，擴大煤炭產業(yè)鏈的范圍。通過對煤炭開采設備的選擇，安全系統(tǒng)的建立，煤炭綜采面的生產，渠道流通環(huán)節(jié)的監(jiān)管，保障煤炭安全生產的每個環(huán)節(jié)有序進行。

1.2 優(yōu)化管理模式

利用大數據挖掘技術對安全生產過程、組織管理過程進行數字化統(tǒng)計，分析出煤炭安全事故的根本原因。基于“互聯網+”的煤炭安全生產管理方式提升了企業(yè)的管理效率，節(jié)省了運營成本，使安全生產與有效管理相互協作。根據大數據技術分析的結果，煤炭企業(yè)大力優(yōu)化安全生產的管理流程，建立科學、高效的管理體系與運行機制[13]，充分調動各部門積極參與安全生產的管理，促進煤炭管理創(chuàng)新和轉型發(fā)展。

1.3 創(chuàng)新企業(yè)技術

通過“互聯網+”的相關技術理論，促進了煤炭安全生產的信息化、智能化發(fā)展。大數據技術和煤炭安全相結合，打破了傳統(tǒng)模式的弊端，彰顯出技術創(chuàng)新帶來的成效[14]。利用大數據技術挖掘的有效信息，保障煤炭安全生產、提高資源使用效率和附加值，解決了煤炭生產、管理各方面問題?！盎ヂ摼W+”時代下，加快安全生產、管理、組織等方面的成果轉化是促進企業(yè)發(fā)展的關鍵點。

2 煤炭安全生產的實證分析

通過典型案例的調研與跟蹤[15]，分析煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈與政府在大數據安全生產方面的經驗與教訓，驗證了發(fā)展路徑在實踐中的可行性。進一步從煤炭企業(yè)安全生產的實際角度出發(fā)，對煤炭大數據安全生產的現狀、實現模式、政府政策進行實證分析，在明確供給側結構性改革背景下，將大數據技術應用到煤炭企業(yè)安全生產所需要的制度、經濟環(huán)境和實施條件中，為煤炭企業(yè)安全生產的科技創(chuàng)新提供借鑒與啟示。

2.1 煤炭企業(yè)

2.1.1 水災

綜采面發(fā)生水災的原因主要來自以下4個方面：防治水措施執(zhí)行不到位;井下排水設施不齊全或排水能力不足;未發(fā)現透水預兆;發(fā)生水災事故時，未及時匯報，延誤搶救時間[16]。表1展示了水災危險源辨識的因素和相應管控措施。2019年12月14日，川煤集團杉木樹煤礦在N24采區(qū)邊界發(fā)生一起透水事故，事故造成4人遇難，14人失聯（后全部被救出）。2017年4月19日，陜西省榆林市神木縣大柳塔鎮(zhèn)板定梁塔煤礦井下突發(fā)透水事故，當班次7人中只有1人安全出井，被困井下6人。經過77 h的晝夜緊急救援，4月22日9時從救援通道安全救出被困井下的6名作業(yè)人員。

2.1.2 火災

煤炭生產時，火災主要來自3個方面的原因：摩擦火花、電氣火花等引燃可燃物;巷道浮煤、頂煤進采空區(qū);防滅火措施不到位[17]。表2展示了火災危險源辨識的因素和相應的主要措施。2014年12月12日，陜西省渭南市澄城縣一處礦井在進行井下作業(yè)時發(fā)生火災，4名礦工被困。事后檢查發(fā)現主要原因是礦井巷道采空區(qū)遺煤氧化自燃著火，導致礦井巷道通風系統(tǒng)受損，井下產生較大煙霧無法排出。

2.1.3 瓦斯

當頂煤留設較厚時，容易發(fā)生采空區(qū)遺煤氧化，造成回風隅角范圍內低氧和一氧化碳超限，在微小火源的作用下會直接引爆聚集的瓦斯，產生重大安全事故[19]。2018年12月24日陜西省延安市華龍煤業(yè)有限公司下屬一座礦井發(fā)生一起影響較大瓦斯爆炸事故，該事故直接造成5名井下作業(yè)人員死亡。調查發(fā)現引起事故的直接原因是，噴漿隊5名作業(yè)工人在進入盲巷作業(yè)之前，并未提前檢查和排放瓦斯，違規(guī)物品直接引燃了盲巷內聚積的瓦斯，形成了嚴重的瓦斯爆炸事故。

2.1.4 煤塵事故

煤炭生產的各個環(huán)節(jié)中，采掘、開采、運輸等基本環(huán)節(jié)都會產生煤塵。在沒有及時除塵的防治前提下，煤塵懸浮在空氣中[19]。當煤塵達到一定濃度時，任何火源都會引發(fā)爆炸，比如爆破火焰，電氣火花等。并且爆炸過程中產生的新煤塵會引起連續(xù)性爆炸事故。

2.1.5 頂板災害

綜采面頂板災害主要來自于老頂來壓期間的破碎頂板架前冒漏、綜采面及兩順槽發(fā)生頂板冒落和架后頂板垮落或大面積空頂突然垮落而帶來的強壓颶風災害[20]。渭南市白水縣的陜西蒲白南橋煤業(yè)有限公司于2019年6月5日發(fā)生一起頂板事故，導致作業(yè)面礦工5人死亡。根據陜西煤礦安全監(jiān)察局在其官網發(fā)布的數據顯示，截至9月8日，累計接到因頂板事故的報告9起，共造成33人死亡。

2.2 煤炭產業(yè)鏈

煤炭上游企業(yè)為煤炭企業(yè)提供生產所需的物料、管理所需的設備與配件，兩者之間涉及到的物料多達10萬種，而在“互聯網+”時代，可以借助網絡信息傳輸提供全面的物料與設備信息。根據大數據的分析結果，為采購決策和生產管理提供技術層面的支持，制定出更加合理的方案，以規(guī)范采購流程、控制安全生產的風險性。采購流程不規(guī)范、庫存物資流動性差和采購物品不合格等問題，都將引起煤炭生產過程中的設備不安全或原料缺失等問題，從而造成安全生產隱患。

2.3 政府

目前國家已經針對煤炭安全生產制定了多項法律法規(guī)[21]，例如《安全生產法》、《煤炭安全規(guī)程》、《國務院關于預防煤炭生產安全事故的特別規(guī)定》、《煤炭生產安全事故報告和調查處理規(guī)定》以及《關于加強煤炭安全生產工作規(guī)范煤炭資源整合的若干意見》。但是，煤炭安全生產問題仍然時有發(fā)生。一方面政府降低了對企業(yè)的嚴查力度，且監(jiān)管效率低;另一方面，企業(yè)對安全生產放松了警惕，沒有采取安全的管理措施，從而導致的重大事故發(fā)生。

3 煤炭安全生產的對策研究

在“互聯網+”時代，從煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈、政府等多種相關參與者的角度出發(fā)，進行大數據技術在煤炭企業(yè)安全生產的對策研究。

3.1 煤炭企業(yè)的對策研究

3.1.1 水災對策

綜采面內排水能力以不小于最大涌水量120%設防。在多雨季節(jié)必須提前處理礦井以及作業(yè)面的水流疏通、預防雨水和地表水滲透工作[22]。具體工作包括：檢查原有設備是否完好，增加新的排水設備和備用管路，確保排水系統(tǒng)無任何故障風險。在“互聯網+”時代，利用水文監(jiān)測設備，溫度監(jiān)測設備，紅外超感檢測儀對綜采作業(yè)面的頂板淋水和涌水進行實時監(jiān)控。發(fā)現有頂板濕度、綜采面氣溫波動異常、礦井水霧、頂板淋水加大、頂板壓力異常、底板鼓起等異常情況時，監(jiān)測設備會立即自我分析并做出預警信號。綜采面得到預警信號后必須停止作業(yè)，撤出所有受水災威脅地點的人員。同時將監(jiān)測數據和預警信息報告調度室，作為新數據采集并錄入大數據庫。

3.1.2 火災對策

在煤層厚度允許的情況下，必須達到設計采高，只允許留設200～300 mm的頂煤護頂，每組作業(yè)結束后立即清理大腳前、支架上的浮煤，處理上下端安全出口及巷道內的遺留片幫煤，采空區(qū)嚴禁有浮煤遺留[23]。在“互聯網+”時代，安裝粉塵監(jiān)測裝置及紅外傳感裝置，對作業(yè)面及巷道實時監(jiān)控。及時封閉回采過的聯巷，機頭機尾隅角架設擋風簾，機尾端頭蓋板上安設導風簾。每班不少于2次測量綜采面回風隅角的瓦斯、CO濃度。發(fā)現CO濃度超出規(guī)定時，必須采取措施。每天嚴格執(zhí)行巖粉撒布，巖粉撒布區(qū)域為綜采面主運順槽、回風順槽端頭。對采空區(qū)內切眼、封閉的聯巷處注漿，加強采空區(qū)的大數據監(jiān)測。

3.1.3 瓦斯對策

對礦井下的各個區(qū)域包括工作點及巷道做到實時環(huán)境參數采集、智能聯動通風設備、自動降低瓦斯?jié)舛萚24]，爭取做到無瓦斯超限作業(yè)，無瓦斯積聚。當聯動通風設備運行3 min后瓦斯?jié)舛纫廊粺o法降低的情況下，即綜采面回風風流中瓦斯?jié)舛瘸^1%或CO2濃度超過1.5%時，發(fā)出警報，切斷除通風設備以外的所有電源，及時疏散作業(yè)區(qū)工作人員，并及時上傳數據到控制室。要切實維護好綜采面兩巷，確保風流暢通。

3.1.4 粉塵對策

堅持使用好各轉載點自動噴霧降塵裝置，監(jiān)測聯動噴霧設備保證噴霧效果。綜采面每隔10架設置一處自動負壓噴霧灑水系統(tǒng)，由監(jiān)測設備聯動噴霧系統(tǒng)，當粉塵達到一定濃度時，從頂梁煤壁處覆蓋至立柱柱窩處噴霧自動啟動，保證噴霧效果。綜采面及兩順槽工作人員一律佩帶合格防塵口罩進行個體防塵。綜采面所有電氣設備必須完好，杜絕失爆[25]。

3.1.5 頂板對策

當頂板條件發(fā)生變化時，需要立即改進完善安全技術措施。工作人員必須對各作業(yè)地點巡回檢查，認真查找不安全隱患，杜絕一切不符合操作流程的作業(yè)，最終實現頂板管理安全，為綜采面安全生產提供有力保證。采煤機司機應割平頂板，留設200～300 mm厚的頂煤護頂，保證支架接頂良好，綜采面與兩順槽垂直過渡。作業(yè)時做好敲幫問頂措施，進入溜槽內檢修時必須在作業(yè)范圍內各支架架間設置防護網。加強回風順槽距綜采面30 m范圍內的頂板管理，確保端頭架和超前支架拉到位后能及時升起[26]。

3.2 煤炭產業(yè)鏈的對策研究

針對煤炭上游企業(yè)制定采購流程、物流監(jiān)控、庫存管理等一系列能夠通過互聯網平臺進行管理活動的環(huán)節(jié)。

3.2.1 采購流程

采購流程是指煤炭企業(yè)與上游企業(yè)先達成合作意向，再商談供貨細節(jié)，定制標準化的采購合同。在“互聯網+”時代，將信息流、商流、物流有機結合，通過大數據平臺進行信息發(fā)布，縮短了采購周期，使合同簽訂、物流配送以及商品驗收，更加規(guī)范化、高效化，同時降低了管理成本。

3.2.2 物流監(jiān)控

在“互聯網+”時代，物流監(jiān)控涉及的數據包含：物流公司的運輸單號、時間與路線;上游企業(yè)的供貨數量與質量等多種指標。通過網絡數據與數據挖掘算法，構建合理的物流分析系統(tǒng)，保證煤炭企業(yè)按時按量獲取所需的物料及管理所需的設備與配件。

3.2.3 庫存管理

煤炭企業(yè)管理所需的設備與配件種類復雜，且替換頻率各不相同。在“互聯網+”時代，通過大數據技術，對不同類型的設備與配件進行分析，得出其替換頻率和替換數量，為煤炭安全生產的庫存管理計劃提供科學的決策依據。

3.3 政府的對策研究

根據政企博弈分析理論，并結合煤炭企業(yè)安全生產的實際，提出構建煤炭大數據安全生產的政府政策建議。

3.3.1 完善煤炭安全生產法律法規(guī)

目前，我國煤炭安全法律體系已較為健全，但是重大煤炭事故仍然時有發(fā)生?！盎ヂ摼W+”時代下，信息更加透明與多元化，安全生產的法律法規(guī)還存在著立法滯后、法律空白等問題，需要政府進一步改進和完善。

通過法律和法規(guī)來規(guī)范安全行為，明確安全生產監(jiān)管部門的職責。建設一支政治合格、業(yè)務精通、作風過硬的監(jiān)管隊伍，加大對煤炭生產企業(yè)的監(jiān)管檢查力度，降低違規(guī)生產的概率。

3.3.2 改進監(jiān)管體制

通過對煤炭事故起因進行大數據分析，政府由此判斷出重點的事故隱患。監(jiān)管部門必須查處事故發(fā)生頻率高以及存在隱患的煤炭企業(yè)，通知限期整改并落到實處。一方面強制消除安全隱患;另一方面對煤炭企業(yè)責任人給予處罰。

3.3.3 強化監(jiān)管的執(zhí)法力度

政府對待煤炭企業(yè)的違規(guī)行為要加大懲罰力度，使企業(yè)和員工意識到違規(guī)的嚴重性和后果，嚴格遵守各項安全生產法律法規(guī)，減少安全事故的發(fā)生。與此同時，對煤炭企業(yè)采取激勵和引導，從根本上降低安全事故發(fā)生。

3.3.4 重視安全生產教育

政府對待煤炭企業(yè)的管理人員和職工，增加崗位安全的資格考試頻率，不斷強化其安全教育培訓。增強管理人員和職工的安全意識和安全技能，使他們時刻保持警戒狀態(tài)，保證煤炭企業(yè)安全生產。

4 結語

煤炭企業(yè)的大數據技術是煤炭智能化、信息化的發(fā)展延伸，利用智能設備對煤炭企業(yè)的物理世界進行感知，通過網絡互聯和數據傳輸，大數據技術將會實現煤炭企業(yè)以及產業(yè)鏈的實時監(jiān)測預警，及時發(fā)現問題、預警問題、規(guī)避問題、解決問題。

文中首先根據機制設計理論，研究“互聯網+”時代大數據在煤炭安全生產的發(fā)展路徑。從煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈（煤炭上游企業(yè)與下游企業(yè)）、政府等多種相關參與者的角度出發(fā)，探索適合當前社會經濟發(fā)展所需的煤炭企業(yè)安全生產的供給側方案。其次，通過典型案例的調研與跟蹤，分析煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈與政府在大數據安全生產方面的經驗與教訓，驗證發(fā)展路徑在實踐中的可行性。最后，從煤炭企業(yè)、煤炭產業(yè)鏈、政府的角度出發(fā)，進行大數據技術在煤炭企業(yè)安全生產的對策研究。研究結果表明：在“互聯網+”時代，大數據與煤炭安全生產的融合是煤炭企業(yè)未來的發(fā)展重點和關鍵所在，有助于構建企業(yè)的綜合技術路線。

將“互聯網+”理念融入到煤炭安全生產的各個環(huán)節(jié)，從機械化過渡到信息化，滿足煤礦安全生產的實際需求，避免了以往采掘、機電、運輸、通風互不相關的狀態(tài)，轉變?yōu)槿娴臄祿杉?、傳輸和存儲。通過實時精密監(jiān)控、準確分析數據、嚴謹高效決策，真正提升煤炭企業(yè)的核心競爭力。

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（責任編輯：王 強）