霍 東

(沁和能源集團有限公司 候村煤礦， 山西 晉城 048205)

煤礦生產(chǎn)安全是煤炭生產(chǎn)企業(yè)的核心，由于煤礦所涉及的綜采作業(yè)流程多、設(shè)備復雜等，導致煤礦生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故，嚴重影響了煤礦的綜采作業(yè)安全和經(jīng)濟效益。目前多數(shù)煤炭生產(chǎn)企業(yè)的安全管理仍舊停留在老舊的安全培訓-人工監(jiān)督-懲罰考核方面，各類安全培訓類別繁瑣、浮于表面，培訓方式落后，效率低，難以滿足安全生產(chǎn)的需求。為了適應井下綜采作業(yè)自動化、智能化的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)管理的科學化、規(guī)范化、數(shù)字化，眾多學者開展了煤礦安全管理體系研究，通過構(gòu)建量化分析模型、動態(tài)分析模型等對煤礦安全管理體系構(gòu)架進行了分析，但多停留在理論階段，無法投入實際應用。

本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，提出將生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的PSR(壓力-狀態(tài)-響應)管理模式應用在煤礦安全生產(chǎn)管理上的構(gòu)思，以此為基礎(chǔ)，通過對煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀的研究，構(gòu)建適用于礦山安全管理的PSR模型，實現(xiàn)對煤礦安全生產(chǎn)管理情況的動態(tài)評估和分析，有效提升煤礦安全管理的效果。

1 壓力-狀態(tài)-響應理論

壓力-狀態(tài)-響應[1]是將3種狀態(tài)數(shù)據(jù)信息進行邏輯管理，最初是應用在環(huán)境影響因素評價中。壓力主要是指人類活動對周圍環(huán)境情況的影響，狀態(tài)主要是指在一定時間內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)變化情況，響應主要是指人工通過采取一定的緩解環(huán)境惡化的一些對策。該理論主要是將3種狀態(tài)信息相互整理、分析，加入系統(tǒng)關(guān)聯(lián)因素變化公式，使其形成一個閉環(huán)且相互影響的動態(tài)平衡系統(tǒng)。

煤礦安全隱患、礦井安全狀態(tài)、礦井安全風險管控之間的相互關(guān)系和壓力-狀態(tài)-響應之間的相互關(guān)系雷同，因此可以此為依據(jù)構(gòu)建適用于礦山安全生產(chǎn)管理的PSR模型[2]. 根據(jù)對煤礦安全生產(chǎn)流程分析，煤礦風險隱患是造成安全事故發(fā)生的核心，其安全生產(chǎn)管理的核心是對煤礦綜采風險進行快速識別并采取控制措施，通過對煤礦安全生產(chǎn)狀態(tài)評估、煤礦安全生產(chǎn)風險識別及煤礦安全生產(chǎn)對策的排查，構(gòu)建滿足煤礦安全生產(chǎn)管理的PSR模型，其風險因素、煤炭安全生產(chǎn)管理、煤礦安全生產(chǎn)狀態(tài)之間的相互動態(tài)平衡關(guān)系見圖1[3].

圖1 煤礦安全生產(chǎn)管理PSR框架示意圖

在煤礦綜采作業(yè)過程中，各個環(huán)節(jié)均存在著一定的安全隱患，這些安全隱患對煤礦綜采作業(yè)安全性的影響在不同的風險管控方案下會產(chǎn)生不同的影響，煤礦風險隱患管控效果是煤礦安全生產(chǎn)管理具體影響力的體現(xiàn)。因此，煤礦安全生產(chǎn)管理人員必須實時對煤礦安全生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行風險隱患排查并制定合理的管控測量，使風險隱患和風險管控之間建立動態(tài)相互關(guān)系，而煤礦的風險隱患管控效果需要建立煤礦安全狀態(tài)評價指標體系，通過定量的分析，實現(xiàn)對煤礦安全管理的科學化、規(guī)范化。

2 礦井隱患風險因素定量化理論

根據(jù)煤礦安全管理PSR理論，整個安全管理體系的基礎(chǔ)是風險隱患因素，其直接關(guān)系到煤礦安全管理分析的可靠性和準確性，因此需要對礦井的風險隱患因素進行定量化分析，獲取各個風險源的內(nèi)部管理因素，在對多種定量分析方案評估后，提出采用TF-IDF(信息檢索數(shù)據(jù)挖掘的常用加權(quán)技術(shù))[4]算法標簽化處理的定性分析方案。該方案主要是基于模糊化的信息檢索和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過搜尋關(guān)鍵詞和發(fā)生頻次，對礦井隱患風險因素進行定性處理，其過程包括隱患標簽建立及關(guān)鍵詞抽取、隱患分類兩個部分。

以某礦井為例，該礦井收集到的安全隱患數(shù)據(jù)共5 749條，在建立安全管理體系時，首先對其進行隱患標簽建立及關(guān)鍵詞的抽取，將5 749條安全隱患數(shù)據(jù)導入系統(tǒng)內(nèi)，利用TF統(tǒng)計分析原理，對其進行標簽建立、關(guān)鍵詞標定。根據(jù)實際情況，共建立了8類關(guān)鍵隱患標簽，然后結(jié)合其發(fā)生頻次及對井下安全生產(chǎn)狀態(tài)的影響程度，對各類隱患標簽建立了不同的安全隱患等級，匯總結(jié)果見表1.

表1 隱患標簽匯總表

3 礦井安全管理狀態(tài)評估

在建立隱患風險因素定量化分析之后，需要建立對隱患分析因素及礦井安全管理狀態(tài)的智能評估系統(tǒng)。根據(jù)所建立的隱患標簽，對各類事故發(fā)生時的特征和表象情況進行研究，確定了各類事故的數(shù)據(jù)監(jiān)測范圍和監(jiān)測對象。

根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)在線監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)要求，結(jié)合傳感器的數(shù)據(jù)采集類型及故障，設(shè)置了傳感器的自動監(jiān)測評分方式，根據(jù)煤礦所設(shè)置的風險等級表，針對性地對各個監(jiān)測對象劃分不同的閾值，監(jiān)測結(jié)果每達到一個閾值后傳感器對其進行監(jiān)測評分，將不同的評分劃分為不同的安全風險等級。煤礦井下安全風險等級及對應的閾值情況見表2.

表2 煤礦井下安全風險等級對應表

根據(jù)各傳感器安全風險監(jiān)測分值，建立煤礦安全狀態(tài)評估邏輯如下式[5]：

式中，x為礦井安全風險評估值；q為主元數(shù)據(jù)類別總量；h為對井下安全事故貢獻率大于80%的主元數(shù)據(jù)；i為主元數(shù)據(jù)種類數(shù)量。

關(guān)鍵主元數(shù)據(jù)分類見表3，所有的主元為選取的和隱患標簽類別有關(guān)聯(lián)的主要元素，主元分值主要是根據(jù)主元對隱患標簽因素發(fā)生情況影響大小所確定的。

表3 關(guān)鍵主元數(shù)據(jù)匯總表

通過該安全評估邏輯，系統(tǒng)自動建立各類因素對井下安全的影響量化分析，實現(xiàn)對井下各類綜采隱患影響因素分值的自動判斷，從而對影響最大的因素進行快速定位，便于安全管理人員及時進行風險管控，提升井下綜采作業(yè)的效率和安全性。

目前該安全管理評價體系已在煤礦得到應用。實際應用表明，該體系能夠?qū)崟r對風險源的危險等級進行判斷和報警，將井下安全事故數(shù)量由最初的7.4次/天，降低到了目前的0.481次/天，煤礦安全事故數(shù)量降低了93.5%. 將煤礦安全生產(chǎn)管理人員的數(shù)量由最初的8人降低到了目前的4人，人員數(shù)量降低50%，顯著提升了煤礦安全管理工作的效果和經(jīng)濟性。

4 結(jié) 論

針對煤礦安全管理模式落后，安全生產(chǎn)事故率高，管理效果差的問題，構(gòu)建了適用于礦山安全管理的PSR模型，揭示了礦山綜采安全隱患、礦井安全狀態(tài)、礦井安全風險管控之間的相互關(guān)系，建立了風險因素自動匹配系統(tǒng)。實際應用表明：

1) 風險隱患是造成安全事故發(fā)生的核心，其安全生產(chǎn)管理的核心是對煤礦綜采風險進行快速識別并采取控制措施。

2) 煤礦安全生產(chǎn)管理的PSR模型，是建立煤礦安全生產(chǎn)狀態(tài)評估、煤礦安全生產(chǎn)風險識別及煤礦安全生產(chǎn)對策之間的動態(tài)平衡關(guān)系。

3) 采用TF-IDF算法標簽化處理的定性分析方案，能夠?qū)Σ煌绊懸蛩氐挠绊懶ЧM行定量分析，為實現(xiàn)安全風險的自動評估奠定基礎(chǔ)。

4) 該安全生產(chǎn)管理評估體系，能夠?qū)⒚旱V安全事故數(shù)量大幅降低，將安全管理人員數(shù)量降低50%，提升了煤礦進行安全管理的效果和可靠性，對推動煤礦安全管理評估的數(shù)字化和智能化具有重要意義。