e4故预警.监控与应急响应关键技术研究

第４０卷第２期２００９年３月

太原理工大学学报

Ｖ０１．４０

Ｎｏ．２

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＡＩＹＵＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｍａｒ．２００９

文章编号：１００７～９４３２（２００９）０２—０１８０—０４

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，最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４１５，最终实现事故预防、监控、救援的一体４１５，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

’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

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

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

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。

收稿日期：２００８—０７—２９

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２００７—０９）

作者简介：栗继祖（１９６６一），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，（Ｔｅｌ）１３３０３５１１２４１

万方数据

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

１８１

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口］，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一机一环境可靠性分析；

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Ａｔ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：

Ｅ（ｓ）＝ｆＳｄＦ（Ｓ），

（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Ｅ（Ｓ），个体危险的一般计算式可定义如下：

Ｒ

２总．

（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Ｅ（Ｓ）式可得以下结果：

Ｊ—＝－

ｌＳｄＦ（Ｓ）一＞：ＳｋｎＰ。，

（３）

式中：Ｐ，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：

＞：ｎＰ。

．

Ｒ一＆１汇Ｆ。＆Ｈ，・

（４）

万方数据

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—ＳｌＰ，．

（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。

重大危险源信息管理系统

｛

Ｗｅｂ服务器

：

数据库

圈１

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

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太原理工大学学报第４０卷

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Ⅲ。

圈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。

４．１

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。

圈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

万方数据

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。

数据

团

ｋ

－

ｌｆ

库服务器

圈４爆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］。

匝Ｂ卧圆

圈５系统救灾工作流程

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

４．２系统主要功能

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

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由于人自身原因出现的误差，因此，要通过计算机对采取措施。这是确保在发生事故时迅速采取救援措危险源进行实时监控，建立危险源信息管理系统。

施的关键。

３）建立以应用计算机信息为基础的快速、高效４）通过对危险源的重新评估，和建立各类危险的煤矿应急救援指挥响应平台，可以实现煤矿事故源数据库，采取加强管理、重点防护及计算机应用等应急响应、救灾、预案演练和应急管理的一体化，弥先进手段的基础上，建立重大事故应急预案救援信补纸质应急预案的不足。不仅在事故发生时能够迅息管理系统，最终实现事故预防、监控、救援的一体速启动预案，而且还能够在第一时间通知相关领导化，发挥出应急预案的真正功效。

和相关救援单位，并根据应急系统提供的救援方案

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２００２（３）：３１－３２．

［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，２００６（２）：９－１１．［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．

［５３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，２００６，２５（５）：６５４－６５７．

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

ＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆＭｉｎｉｎｇ

Ａｃｃｉｄｅｎｔ

Ｅａｒｌｙ

Ｗａｒｎｉｎｇ，Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ

ＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＣｏｎｔｉｎｇｅｎｃｙＰｌａｎ

ＬＩｊｉ—ＺＵ．ＷＡＮＧＪｉｎ－ｙｕｎ

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ

ｏｆＭｉｎｉｎｇ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｎｉｙｌｌａ口ｎ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｅｍｅｒｇｅｎｃｙｃｏｕｎｔｅｒｐｌａｎｆｏｒｃｏａｌｍｉｎｅａｃｃｉｄｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｎｓｕｇｇｅｓｔｓｔｈｅｅｍｐｈａｓｉｚｅｄｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

ｔｈｅｒｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｈａｚａｒｄ

ｓｏｕｒｃｅ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｈａｚａｒｄ

ｓｏｕｒｃｅ

ｄａｔａｂａｓｅａｎｄｒｅａｌ—ｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇ—ｕｐｏｆ

ｃｏｍｐｕｔｅｒｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒａｃｃｉｄｅｎｔｅｍｅｒｇｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｗｈｉｃｈａｒｅ

ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆａｃｃｉｄｅｎｔ

ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｅｍｅｒｇｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅｉｎｍｉｎｅｓａｆｅｔｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｂｅｓｉｎｔｏｔｈｅｃｏｒｅ

ｏｆ

ｔｈｅｓｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ａｎｄｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈａｔｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｅｍｐｈａｓｉｓｐｒｏｔｅｃ—

ｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｃｃｉｄｅｎｔｅｍｅｒｇｅｎｃｙｒｅｓｃｕｅ

ｐｌａｎｓ

ｃａｎ

ｂｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｗｈｉｃｈ

ｉｓｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒ

ｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｚｅｄ

ａｎｄ

ｈｉｇｈ—ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｅｍｅｒｇｅｎｃｙｃｏｍｍａｎｄ，ａｎｄｆｏｒｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆａｃｃｉｄｅｎｔｐｒｅｃａｕｔｉｏｎ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ

ａｎｄ

ｒｅｓｃｕｅＳＯ

ａｓ

ｔｏｅｘｅｒｔ

ｉｔｓｐｒａｃｔｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌｍｉｎｅ；ｓａｆｅｔｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ａｃｃｉｄｅｎｔｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇ；ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌ；ｃｏｎｔｉｎ—

ｇｅｎｃｙ

ｐｌａｎ；ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ

（编辑：张爱绒）

万方数据