煤矿安全事故预警、监控与应急响应关键技术研究.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 3 第40卷 第2期 2008年3月 太原理工大学学报 JOURNAL OF TAIYUAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol. 40No. 2 Mar. 2009 文章编号1007294322009 0220180204 煤矿安全事故预警、 监控与应急 响应关键技术研究 栗继祖,王金云 太原理工大学 矿业工程学院,山西 太原030024 摘 要分析了煤矿安全生产事故应急预案存在的主要问题,提出应当重视对危险源的重新评 估、 危险源数据库的建立和实时监控、 通过计算机建立起事故应急响应平台的研究,这些研究应当 是煤矿安全事故预警、 监控与应急响应的关键技术。并探讨了这些关键技术的核心内容,指出通过 对危险源的重新评估和建立各类危险源数据库,采取加强管理、 重点防护及计算机应用等先进手段 的基础上,建立重大事故应急预案救援信息管理系统,有助于最终实现应急指挥智能化,信息化,高 效化,最终实现事故预防、 监控、 救援的一体化,发挥出应急预案的真正功效。 关键词煤矿;安全生产;事故;预警;监控;应急响应;关键技术 中图分类号 TD771 文献标识码A 煤炭行业尤其是国有重点煤矿企业近年来按照 我国的安全生产法规已制定了各自的重大事故应急 预案。但综合近几年发生事故后应急预案所实施的 效果来看,仍然存在许多问题,使得应急预案在发挥 效用上打了折扣[1]。事故应急预案的关键技术就是 指在发生事故时,能够高效、 及时、 方便地启动应急 预案,从而实现尽可能少的人员伤亡和财产损失这 一目的所应具备的核心技术条件。目前如何发挥应 急预案效用的关键技术在现有资料中尚未有专门研 究,本文通过对应急预案存在问题的分析,提出了事 故应急预案关键技术的研究应当关注危险源的重新 评估,完善危险源数据库的建立和实时监控技术,最 终通过计算机建立起事故应急响应平台。 1 煤矿应急预案存在问题 应急救援预案是针对可能发生的安全事故或其 他灾害的重点区域、 重点装置而拟定的。然而,目前 在制订和使用预案时由于没有把握好实事求是这个 原则,反而制约了预案应用的实际操作性[2]。 应急预案在制订和使用中存在的问题主要体现 在以下几个方面 1 制订的预案只是纸质预案,可操作性不强。 2 预案中危险源变化没有得到及时反应。 3 预案制订中未考虑次生事故的发生,减弱了 应急预案的指导意义。 4 多数单位在预案制订出来后没有进行实际 的全面预演,导致在真正的事故发生时,人员对预案 不熟悉,廷误救援时机。 5 预案启动不及时,需要及时通知的人通知不 到,相应的各救援单位的反应速度快慢不一。即使 启动了也不知道该采取什么措施,导致延误时机,失 去最佳的救援机会。 2 矿井危险源的重新评估 看待应急预案,一定要把 “应” 和 “预” 放在同等 重要的位置上,“应” 是指在发生事故时迅速采取救 援措施,“预” 是指在平时的生产中就要做好事故的 预防工作。只有做到了预防,才能减少事故的发生。 要做好安全预防工作,必须要认清楚各类危险 源,也就是要对危险源进行评估。煤矿是一个复杂 的动态系统,随着开采范围的扩大,采深的增加,会 出现许多的安全隐患,有些危险源可能已经弱化,原 来不会产生危险的物质设备随着环境的改变也会产 生安全隐患。必须隔一定时间对危险源进行新的评 估,这样才能及时发现隐患,掌握规律,将事故消灭 在萌芽状态。但以往对危险源评估的方法都是针对 3收稿日期2008207229 基金项目煤矿应急预案及其关键技术研究项目资助潞环王20072 09 作者简介栗继祖1966 - ,男,山西介休人,在读博士,副教授,主要从事安全人机环境工程研究, Tel13303511241 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 具体的事物进行的,比如传统危险源中的瓦斯、 煤 尘、 人、 设备等。这种评估方法割裂了其相互间的内 在联系,评价出的结果往往是只见树木,不见森林, 起不到标本兼治的作用。因此,对矿井系统进行可 靠性评估,这是应急预案第一步 “防” 的关键技术。 对矿井各大系统进行可靠性评估[3],主要依靠 可靠性理论,计算出可靠性指标,从而得出各系统的 可靠性,再找出不足,提出整改措施。 1 需研究的矿井系统可靠性 a.矿井设备的可靠性分析; b.矿井采、 掘、 机、 运、 通五大系统可靠性分析; c.矿井巷道布置系统的可靠性分析; d.矿井回采或掘进工作面人 机 环境可靠性 分析; e.人的可靠性分析。 2 可靠性分析所需数据的收集。在进行矿井 系统可靠性研究时,必须通过调查、 研究、 以及现场 观测等方法来收集各种完整准确的实际数据。在收 集到数据后,应用概率论与数理统计知识对其进行 分析,找出规律,从而为建立可靠性模型提供依据。 用事故发生概率进行危险估算可采用如下方 法在 △t时间内,涉及N人、 由一个或一组危险源 形成的危险级别,可以针对任意给定的损害类型,用 如下期望值来度量 ES ∫SdFS ,1 式中S为损害程度或损失量; F S为S的分布函 数累计概率函数。 根据职业损害类型的期望值ES ,个体危险的 一般计算式可定义如下 R Es N△t .2 上述个体危险的定义与个体数相关,并且认为个体 危险是预期的损失,这些损失以单位时间的人均死 亡人数、 受伤人数、 损失金额等来表示。 如果对损害类型加以限制,使每一事件包含一 种损失。由 ES 式可得以下结果 ∫ SdFS ∑ n SknPsn,3 式中 Psn表示在一组被观察的人群中,一定时间内 发生n次事件的概率。因此,对于个体危险,上式可 变为 R Sk ∑ n nPsn N△t SkHs.4 式中 Hs为单位时间内发生损失或损害事件的平 均概率。 如果在给定的单位时间内,人均发生损失或损 害的事件的次数只可能有一次,或者如果发生的频 率很低,使得几种损失或损害事件连续发生的可能 性可忽略不计,则在给定的单位时间内每人遭受损 失或损害的平均概率等于每人发生事故的概率Ps。 对于 “个体危险” 则有 R SkPs.5 对于上式所表示的危险是所研究的一组个体的 平均值。因此,当引述个体危险平均值时,要指明是 针对哪一组人而言。 3 可靠性数学模型的建立及可靠性评估 根据可靠性理论建立各种数学模型,计算出可 靠性指标,进行矿井系统可靠性定量分析。找出系 统的薄弱环节,提出改进措施,从而为事故预防打下 良好基础。图1是重大危险源信息管理系统的B/ W/ D三层结构架设计。 图1 重大危险源信息管理系统的B/ W/ D三层结构架的设计 通过对系统可靠性分析,人们从另一个角度全 新地、 科学地认识了作为系统存在的危险源。系统 合理安全了,危险源的危险性就降低和消除了。 3 矿井危险源的有效监控 系统可靠性分析从宏观上把握了整个系统的不 足,还需对危险源进行微观上的监控管理。微观管 理包括日常的危险源管理和危险源实时监控两部 分,而危险源实时监控则是应急预案第二步 “防” 的 关键技术。 1 危险源日常管理。危险源的日常管理也就 是一般性的管理工作,主要包括建立危险源数据库, 危险源检查,危险隐患整改,制订危险源管理制度 等,这是最基础的工作。 2 危险源实时监控。由于人自身的原因,难免 会出现误差。因此就要通过计算机对危险源进行实 时监控,弥补人的不足,即建立危险源信息管理系 统,这是应急预案的关键技术。在井下重要地点安 装能够实时监测危险源各种参数的传感器或摄像 181 第2期 栗继祖等煤矿安全事故预警、 监控与应急响应关键技术研究 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 机,将这些参数进行数据采集,通过网络,转换成计 算机所能识别的信号,进行计算机对重大危险源的 检测、 监视、 预警和控制,预防重大事故的发生,实现 安全生产的目的。重大危险源计算机实时监控预警 系统的主体框架如图2所示[4]。 图2 计算机实时监控预警系统的主体框架 4 事故应急响应平台的建立 目前,我国事故造成大量的人员伤亡,除了资源 条件,管理方面的原因外,事故发生时,因缺乏高效、 协调、 统一的应急响应对策,也是个不容忽视的原 因。尽管目前许多部门已经制定了应急预案,但是 实践证明,仅仅依靠纸质文件预案,在救灾中发挥的 作用是有限的。因此,急需建立以应用计算机信息 为基础的快速、 高效的煤矿应急救援指挥响应平台。 这是应急预案中 “应” 的关键技术。 411 系统总体设计 1 系统设计思想。运用计算机,数据库,网络 等先进技术,编制成一套可行,可靠的实用软件。把 它安装在调度室,实现事故应急时的智能化,信息 化,高效化。数据采集系统采取分布式层级结构如 图3所示。 图3 数据采集系统采取分布式层级结构 根据预案中应急救援机构的不同职能,本系统 包括两个子系统,分别为调度室应急救援指挥信息 系统和参与救援单位子系统。这两个子系统由网络 联结,可以实现互动。参与单位救援子系统受调度 室应急救援子系统的领导,接收和反馈信息,并采取 救援措施。煤矿应急救援指挥响应系统平台如图4 所示。 图4 煤矿应急救援指挥响应系统平台 2 救灾工作流程。当井下发生事故时,调度室 的值班员得到上报事故信息,通过应急救援调度指 挥信息系统立即录入事故信息。如果指挥机构确认 该事故必须启动预案,那么调度员就会得到指挥机 构的授权,即可启动事故救援预案,系统根据事故性 质自动进入与事故对应的事故预案。在提交事故预 案后,各个救援机构接到调度室通知立即启动相应 的救援措施。系统救灾工作流程图如图5所示[5]。 图5 系统救灾工作流程 412 系统主要功能 事故应急响应平台主要有应急救援调度指挥和 预案演练两大功能。由于计算机技术的引进,事故 应急响应平台实现了煤矿事故应急响应、 救灾、 预案 演练和应急管理的一体化,弥补了原来纸质应急预 案的不足。不仅在事故发生时能够迅速启动预案, 而且还能够在第一时间通知相关领导和相关救援单 位,并根据应急系统提供的救援方案采取措施。 5 结论 1 通过对应急预案存在的问题进行分析,可以 看出,煤矿是一个复杂的动态系统,危险源随着开采 范围的变化,安全隐患会随之出现许多变化,应急预 案要把在发生事故时迅速采取救援措施和做好安全 预防工作、 认清楚各类危险源放到同等重要位置。 2 发现并确定现有的重大危险源,建立危险源 数据库,可以实现计算机对危险源的实时监控,减少 281太 原 理 工 大 学 学 报 第40卷 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 由于人自身原因出现的误差,因此,要通过计算机对 危险源进行实时监控,建立危险源信息管理系统。 3 建立以应用计算机信息为基础的快速、 高效 的煤矿应急救援指挥响应平台,可以实现煤矿事故 应急响应、 救灾、 预案演练和应急管理的一体化,弥 补纸质应急预案的不足。不仅在事故发生时能够迅 速启动预案,而且还能够在第一时间通知相关领导 和相关救援单位,并根据应急系统提供的救援方案 采取措施。这是确保在发生事故时迅速采取救援措 施的关键。 4 通过对危险源的重新评估,和建立各类危险 源数据库,采取加强管理、 重点防护及计算机应用等 先进手段的基础上,建立重大事故应急预案救援信 息管理系统,最终实现事故预防、 监控、 救援的一体 化,发挥出应急预案的真正功效。 参考文献 [1] 赵文莉.应重视对煤矿企业事故应急预案的监察[J ].山西煤炭20023 31232. [2] 黄建群.浅析应急救援预案存在的问题及改进措施[J ].金山企业管理,20062 9211. [3] 朱川曲,王卫军,王海桥.矿井系统可靠性分析[M].北京煤炭工业出版社,1998. [4] 张安元.煤矿井下重大危险源辨识与监控方法研究[D].山东科技大学,2004. [5] 王铃丁,张瑞新,赵志刚,等.煤矿应急救援指挥与管理信息系统[J ].辽宁工程技术大学学报,2006 ,255 6542657. Research on Key Technologies of Mining Accident Early Warning,Supervisory Control and Contingency Plan LI Ji2zu,WANGJin2yun Institute of Mining Engineering , Taiyuan University ofTechnology , Taiyuan030024, China Abstract This paper analyzes the main problems existing in the emergency counterplan for coal mine accident , and then suggests the emphasized research on the reassessment of hazard source , establishment of hazard source database and real2time monitoring , and the setting2up of computer plat for accident emergency response , which are the key technologies of accident precaution , monitoring and emergency response in mine safety. This paper probes into the core of these key technologies , and points out that based on strengthened management , emphasis protec2 tion and computer application , an ination management system for accident emergency rescue plans can be established ,which is helpful for the realization of intelligent , inationized and high2effective emergency command , and for the integration of accident precaution , monitoring and rescue so as to rt its practical effects. Key words coal mine ; safety production ; accident early warning ;supervisory control ;contin2 gency plan ;key technologies 编辑张爱绒 381 第2期 栗继祖等煤矿安全事故预警、 监控与应急响应关键技术研究