關(guān)鍵詞:產(chǎn)煤量;危險值;動態(tài)安全評價;數(shù)據(jù)庫
隨著國際能源的緊缺,國內(nèi)煤炭價格上漲,產(chǎn)煤量成為保證企業(yè)效益支柱。因此部分煤礦近年開始超產(chǎn)和過度開采,據(jù)調(diào)查分析,某產(chǎn)煤市在核定的礦井中,超能力生產(chǎn)的礦井達到60%,鄉(xiāng)鎮(zhèn)和個體煤礦尤為明顯,而事故統(tǒng)計表明,超產(chǎn)開采導致安全生產(chǎn)條件惡化,安全度下降,最終引發(fā)礦難事故增加。超產(chǎn)和過度開采。既是在現(xiàn)有的生產(chǎn)能力上加大開采力度,增加出煤量,隨之產(chǎn)生了安全條件與超產(chǎn)生產(chǎn)的矛盾,事故增多和安全水平下降開始捆饒著企業(yè),如何解決這個問題,關(guān)鍵要找到煤礦產(chǎn)煤量與礦井安全度之間的關(guān)系。實踐也證明產(chǎn)煤量與安全度存在一定動態(tài)非線形關(guān)系,顯然沒有一定的規(guī)模產(chǎn)量,就沒有好的經(jīng)濟效益,則制約企業(yè)發(fā)展,也會影響煤礦的安全投入,煤礦的安全保障難以實現(xiàn);但若過度增大產(chǎn)煤量,進行大規(guī)模的超產(chǎn)開采,目前的生產(chǎn)和安全條件在短時間內(nèi)均達不到要求,生產(chǎn)與安全的矛盾會導致礦井安全保障條件惡化,開采作業(yè)安全度下降,由此可見,礦井的產(chǎn)煤量與安全水平存在灰色互動關(guān)系,兩者的矛盾是辨證的,在一定范圍是可以協(xié)調(diào)的。因此,為了真實的反應煤礦產(chǎn)煤量與煤礦安全度的關(guān)系,找到煤礦產(chǎn)煤量與安全度之間的最佳平衡點,在保證安全生產(chǎn)的前提下盡可能增加煤礦產(chǎn)煤量。給企業(yè)創(chuàng)造最佳經(jīng)濟和安全效益。
1 煤礦安全評價方法對比分析
對煤礦進行安全評價的目的是查找、分析和預測礦井生產(chǎn)中存在的危險、有害因素及危險、危害程度,提出合理可行的安全對策措施,指導井下作業(yè)危險源監(jiān)控和事故預防,以達到最低事故效率、最少損失和最優(yōu)的安全投資效益。目前應用于煤礦安全評價的方法主要有安全檢查表法、事故樹分析法、模糊事故樹分析法,事件樹分析法,層次分析法,AHP-FEC法等,但是在實際應用均存在著一些局限性和不足。于是一些專家提出了改進的方法,如程衛(wèi)民提出了基于經(jīng)典統(tǒng)計和模糊統(tǒng)計之上的集值統(tǒng)計來確定評價指標的安全度值的方法等,這些方法為合理、準確的評價長時間內(nèi)煤礦安全生產(chǎn)狀況提供了理論依據(jù)。但是以上方法均為靜態(tài)評價方法,對煤礦在長時間內(nèi)的安全水平的評價是比較合理的,能夠較客觀地反應煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀,為煤礦安企業(yè)的安全管理和政府的監(jiān)督管理提供了依據(jù)。但對煤礦企業(yè)內(nèi)部及時查找事故隱患、調(diào)整安全生產(chǎn)方案,制定安全措施等活動,僅進行靜態(tài)安全評價是不夠的。靜態(tài)安全評價存在的問題,其實質(zhì)是靜態(tài)觀點與動態(tài)過程的矛盾,涉及的動態(tài)因素越復雜,靜態(tài)安全評價存在的問題就越突出。煤礦的生產(chǎn)活動具有很強的動態(tài)性和不確定性,隨著開采時間發(fā)展和空間的延深,生產(chǎn)環(huán)境、災害情況和安全條件等都是時間和空間序列上的變量,雖然煤礦主要的危險因素為地壓、瓦斯、煤塵、水、電、機械運輸?shù)?,但危險因素的組合仍是時間和空間序列上變量,況且影響煤礦生產(chǎn)的安全因素很多,除了以上所述自然和生產(chǎn)固有的(自然因素和作業(yè)因素)因素外,還有更為不確定人為和管理的等因素。因此,對煤礦生產(chǎn)這種受自然條件、技術(shù)經(jīng)濟條件、生產(chǎn)組織條件影響很大、危險因素及其組合作用復雜的動態(tài)性很強的生產(chǎn)過程,靜態(tài)安全評價很難客觀及時的分析不同的生產(chǎn)條件對安全狀況的影響,也就很難客觀評價安全工作的效果,于是探討安全評價的動態(tài)性、合理性,提高安全評價的科學性,是我們進行煤礦安全管理要研究的重要課題,而基于煤礦產(chǎn)煤量的動態(tài)安全評價的思想和原理,能較好的解決煤礦安全評價中的動態(tài)和及時性問題。
2 基于產(chǎn)煤量的煤礦動態(tài)安全評價
2.1 基本思路
基于產(chǎn)煤量的煤礦動態(tài)安全評價是以礦井在各生產(chǎn)時間序列上產(chǎn)煤量為基礎(chǔ),分析開采過程中的危險因素及其組合的變化,通過計算煤礦危險因素動態(tài)組合危險值、產(chǎn)煤量危險值和動態(tài)事故損失率,得到煤礦的煤礦動態(tài)安全指數(shù),合理的分析煤礦生產(chǎn)在不同時間序列上的動態(tài)危險性,確定煤礦生產(chǎn)的安全程度的安全評價的方法。煤礦生產(chǎn)中,不管是作為標志生產(chǎn)能力大小的產(chǎn)煤量,還是影響安全生產(chǎn)的各因素(礦井地質(zhì)條件、環(huán)境因素、人的因素、礦井機械化程度、安全設(shè)施等),都是隨時間和開采進度而變化的量,而在不同的時間段內(nèi),隨著開采進度和產(chǎn)煤量的變化,對應的開采作業(yè)任務、地質(zhì)條件也是變化的,因而根據(jù)不同時間段內(nèi)的產(chǎn)煤量可以推測礦井的危險因素及其組合危險值的變化,確定礦井相應的安全程度。而且在評價過程中,根據(jù)各危險值能得到各時間段的安全指數(shù),以連續(xù)時間間隔的安全指數(shù)就可以繪制類似勞力或資金投入的動態(tài)曲線圖,甚至可以依據(jù)安全指數(shù)曲線圖擬合安全生產(chǎn)趨勢圖,預測事故的發(fā)生及嚴重度,使得評價結(jié)果更直觀、客觀和合理,同時各采煤工作面的安全生產(chǎn)狀況也能清楚得到表述,能指導煤礦采取有效和及時的安全措施,調(diào)整安全生產(chǎn)方案,達到預防和減少事故的目的。
2.2 評價步驟
2.2.1 煤礦生產(chǎn)危險源分析
(1)地質(zhì)條件與開采災害?!八?、火、瓦斯、粉塵、頂板”五大災害嚴重威脅到煤礦安全生產(chǎn),而當?shù)V井呈現(xiàn)瓦斯突出、煤塵有強爆炸性、煤層易自燃、煤層頂?shù)装咫y以控制以及煤層水文特別復雜等災害特征時,礦井安全系數(shù)就會急劇降低;同時,礦井的生產(chǎn)現(xiàn)場的布局、環(huán)境也對生產(chǎn)安全有一定的影響。
(2)技術(shù)經(jīng)濟條件。影響煤礦安全生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟條件主要有:采掘設(shè)備自動化程度、可靠性,開采技術(shù)和方法的先進性,安全設(shè)備的配備及其可靠性,安全投入水平等。
(3)開采難度。煤礦開采的難度越大,其開采的風險就越大,而煤礦的開采難度受到包括開采機械化水平、開拓方式、開采斷面情況、煤層地埋深度、水害情況以及地質(zhì)地壓的變化等因素影響。
(4)人的因素。包括礦工的教育水平、身體狀況,操作技能、心理和行為,煤礦技術(shù)人員的技能水平、受教育和培訓情況,煤礦管理人員的管理水平、煤礦的安全管理制度以及煤礦礦長安全生產(chǎn)態(tài)度等。
(5)生產(chǎn)階段性特征。一般可分為試采階段、生產(chǎn)任務期和加班加點趕生產(chǎn)任務期等。
另外還有一些臨時性變化因素對安全生產(chǎn)的影響也比較大,比如說煤層厚度發(fā)生較大變化,遇斷層、褶曲及各種構(gòu)造、采面遇瓦斯、水文,工作面新開工、收尾或綜采搬遷,旁邊小煤窯的影響(一般影響:邊界清楚,煤柱足夠等;嚴重影響:邊界清楚,煤柱不夠等;特別嚴重影響:邊界犬牙交錯,頂火、頂水開采貫通等),在進行評價的同時應該綜合考慮以上因素的影響,并且對不易出現(xiàn)的情況根據(jù)專家打分法賦以不同的權(quán)值。
2.2.2 煤礦安全評價項目(危險單元)的劃分
動態(tài)安全評價項目劃分的目的,是為了評價過程的系統(tǒng)性和可操作性。其劃分的原則,是要從安全評價的角度區(qū)分生產(chǎn)的作業(yè)特征和危險性質(zhì)。遵循客觀性、相對獨立性和完整性的原則將煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)劃分為若干個生產(chǎn)項目,記為P*,比如我們根據(jù)作業(yè)特征將煤炭安全評價項目劃分為采面作業(yè)、掘進作業(yè)、運輸作業(yè)、支護作業(yè)、通風作業(yè)、機電作業(yè)等項目,若以危險源可劃分瓦斯、頂板、水害、煤塵等評價項目,但一般來說P*的劃分不宜太細。
2.2.3 評價危險因素的危險值(評價標準)
根據(jù)各危險因素的嚴重性和對安全生產(chǎn)的影響來評定其危險值。當某一危險因素呈現(xiàn)通常狀況,即大多數(shù)同類項目生產(chǎn)所處的狀況,對安全生產(chǎn)無特殊影響,可取其危險值為1。嚴重性和影響程度有明顯增減的,需根據(jù)有關(guān)標準來劃分等級取值。
2.2.4 計算煤礦動態(tài)組合危險值和產(chǎn)煤量危險值
(1)組合危險值Xi的確定。
ψ(j,k)(1≤j,k≤n,j≠k)為描述相關(guān)危險因素對安全生產(chǎn)的特殊組合效應的組合因子,一般情況下為1,只有出現(xiàn)特殊組合的突出效應,ψ(j,k)取值大于1。由于危險因素及其組合是動態(tài)的,往往呈現(xiàn)時段性的變化,ψ(j,k)也可能有時段性的變化。于是置呈現(xiàn)變時段序列上的量變,也是動態(tài)的。于是有:
其中
Xi——P*的組合危險值;
ψ(j,k)——描述相關(guān)危險因素對生產(chǎn)安全的特殊組合效應的組合因子;
xi,j——項目
所處的第j種危險因素的危險值。
(2)產(chǎn)煤量危險值A(chǔ)i的確定。
如果Xi呈現(xiàn)r個不同量,即在時段tp,上,Xi;Xip,p=1,2,…,r。相應置變化的每一個時段上都有其完成的產(chǎn)煤量。記tp時段上在Xip危險程度下完成
的產(chǎn)煤量為Qip(完成
的總產(chǎn)煤量為
),于是有:
2.2.5 計算煤礦動態(tài)事故損失率
其中,Ci為完成產(chǎn)煤量
發(fā)生的事故傷亡和財產(chǎn)損失的綜合經(jīng)濟計量。
2.2.6 計算煤礦動態(tài)安全指數(shù)
其中,Bi為
的安全標準。
如果評價對象的生產(chǎn)內(nèi)容涉及m個安全評價項目
,即i=1,2,…,m,則評價對象的動態(tài)安全指數(shù)D為:
其中,ai為安全評價項目
的權(quán)重,可以按其煤炭生產(chǎn)產(chǎn)值的比例計算。
2.3 基于產(chǎn)煤量的煤礦動態(tài)安全評價擬需的數(shù)據(jù)庫
進行基于產(chǎn)煤量的煤礦動態(tài)安全評價,需要些基本的數(shù)據(jù)和資料,以達到全方位全過程的對煤礦進行動態(tài)安全評價的目的。一般需要建立的相應的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,如礦井基本情況數(shù)據(jù)庫、煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、煤礦危險源數(shù)據(jù)庫、安全設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)庫和傷亡事故數(shù)據(jù)庫,各數(shù)據(jù)庫基本內(nèi)容如下:
2.3.1 礦井基本情況數(shù)據(jù)庫
其內(nèi)容有地質(zhì)因素:煤層傾角、厚度、水文、頂?shù)装迩闆r;安全因素:瓦斯等級、突出危險性、煤塵爆炸性、煤層自燃發(fā)火性等;
2.3.2 煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫
生產(chǎn)因素:機械化程度、開采方式、開采進度、作業(yè)條件、作業(yè)面情況等;人員因素:文化程度、安全教育培訓、從業(yè)人員類別和工程技術(shù)人員比例等;工程質(zhì)量:采面、掘進、通風、機電、運輸工程質(zhì)量考評等。
2.3.3 煤礦危險源數(shù)據(jù)庫
其內(nèi)容主要包括危險源的構(gòu)成、危險源種類、危險源位置、危險源量、危害途徑、危害后果、危險源登記和危險源狀態(tài)等,主要包括總需要風量、工作面配風量、瓦斯(CO2)相對涌出量、日透水量、沖擊地壓、最大炸藥用量、電氣設(shè)備、提升設(shè)備、煤層自然發(fā)火情況等。
2.3.4 產(chǎn)煤量數(shù)據(jù)庫
其內(nèi)容主要包括礦井煤炭可開采產(chǎn)量、已經(jīng)開采量、各工作面的生產(chǎn)計劃排程、計劃產(chǎn)煤量、安全產(chǎn)煤量、各工作面日產(chǎn)煤量、采煤工作面日推進尺、掘進工作面日推進尺、日產(chǎn)煤量、月產(chǎn)煤量和最大可采量等。
2.3.5 安全設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)庫
其內(nèi)容主要包括主要的勞動保護安全裝置、安全設(shè)備設(shè)施配備情況、安全設(shè)備設(shè)施使用和維護情況、安全設(shè)備設(shè)施的可靠程度和安全設(shè)備設(shè)施的管理等。
2.3.6 傷亡事故數(shù)據(jù)庫
其內(nèi)容為事故名稱,事故發(fā)生時間、地點、原因,事故性質(zhì)、發(fā)生次數(shù)、傷亡人數(shù),,影響生產(chǎn)情況、損失工日、經(jīng)濟損失以及肇事者、傷亡者基本信息等。
數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)可靠性和及時性將直接影響評價的結(jié)果,另外,通過信息網(wǎng)絡(luò),將不同作業(yè)區(qū)域以及生產(chǎn)單元通過數(shù)據(jù)庫,進行數(shù)據(jù)交換和對接,實現(xiàn)整個煤礦生產(chǎn)、管理、安全等過程數(shù)據(jù)共享,增強數(shù)據(jù)庫滿足該評價對礦井基本信息的要求。增加安全評價的可靠性和動態(tài)性。
2.4 實現(xiàn)基于產(chǎn)煤量的煤礦動態(tài)安全評價的可行性分析
煤炭行業(yè)屬于高危行業(yè),國家推行煤礦安全評價的意義是積極的,近年來的實踐得到證明。但是評價過程中出現(xiàn)一些問題,如專家指出”定量評價”和”動態(tài)評價”問題,要解決問題就得改變煤礦評價的靜態(tài)觀,正視煤礦安全生產(chǎn)的動態(tài)性,而基于產(chǎn)煤量的煤礦動態(tài)評價方法,就是借鑒以往煤礦靜態(tài)評價的成功經(jīng)驗。用時間序例為線索、以產(chǎn)煤量為指標來描述煤礦生產(chǎn)的動態(tài)性,將礦井生產(chǎn)不同間隔期的安全生產(chǎn)狀況,基于煤礦數(shù)據(jù)庫,以產(chǎn)煤量危險值來定量評價,建立基于產(chǎn)煤量危險值的動態(tài)評價模型,以便在煤礦安全生產(chǎn)管理中,樹立起定量和動態(tài)的評價觀念,使得該評價具有更大的實際應用價值。
要及時掌握生產(chǎn)情況和危險因素的變化。需要大量的不同時間序列的生產(chǎn)現(xiàn)場資料和數(shù)據(jù),靠個人和評價機構(gòu)是難以做到,因此建立由各基本數(shù)據(jù)庫、危險因素的危險值和危險因素組合的效應值的數(shù)據(jù)庫,通過局域網(wǎng)實現(xiàn)資源共享,建立型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中心,以實現(xiàn)對生產(chǎn)作業(yè)面、安全管理過程以及危險因素的動態(tài)監(jiān)控,并通過系統(tǒng)分析的手段,借助計算模型對危險因素進行組合,獲得煤礦危險因素組合效應數(shù)據(jù)庫,那么在分析安全評價項目所處的危險因素及其組合時,就可以直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫,使的基于產(chǎn)煤量危險值的煤炭動態(tài)安全評價既能有效直接的實現(xiàn),又能較準確的反應其動態(tài)過程,克服煤礦靜態(tài)安全評價缺點。
若輔以信息決策模塊技術(shù),對數(shù)據(jù)庫進行評價流程標準作業(yè)程序二次開發(fā),將數(shù)據(jù)信息和基于數(shù)學模型、信息技術(shù)建立起的該評價方法的計算機評價程序結(jié)合起來,建立起評價流程計算機標準作業(yè)流程程序和計算模塊,就能實現(xiàn)基于評價數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)在線、及時和動態(tài)模擬評價,能直接為基于產(chǎn)煤量危險值的動態(tài)評價提供基礎(chǔ)信息支持,能實現(xiàn)在線動態(tài)安全評價,加快評價的進程,節(jié)約評價成本,有望實現(xiàn)及時動態(tài)在線評價,將煤礦任一時間序列上的安全狀況及時準確的描述出來,直接指導煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)場工作,為煤礦安全生產(chǎn)和管理的自動化和信息奠定基礎(chǔ)。
3 結(jié)束語
煤炭作為我國生產(chǎn)、生活和生存領(lǐng)域的重要能源,國家在”十一五”計劃中將煤礦企業(yè)的百萬噸死亡率例為考核指標。國家推行煤礦安全評價,其目的是預防煤礦事故,而傳統(tǒng)的靜態(tài)安全評價方法難以實現(xiàn),而基于產(chǎn)煤量的煤礦動態(tài)安全評價能有效處理煤礦靜態(tài)評價方法和其生產(chǎn)動態(tài)過程的矛盾,適應了煤礦安全評價朝定量和動態(tài)過程發(fā)展的趨勢,通過建立煤礦危險因素以及組合危險值網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫,開發(fā)評價流程標準作業(yè)程序,增強其可操作性、及時性和可靠性,更為客觀和準確反應煤礦安全生產(chǎn)的安全狀況,預測出煤礦安全變化趨勢,對定量、動態(tài)和客觀評定煤礦的安全等級,保障煤礦企業(yè)定的作用。