用空间数据挖掘技术提升煤矿安全管理水平

贾昞

(山西太原理工大学，山西太原030012)

0 引言

数字挖掘技术是指从大数据库中提取出非凡、隐式、未知、有潜力的应用价值高的信息，提取信息的呈现是概念以及模式、规则等形式。空间数据挖掘是在空间数据库中提取隐含并且用户非常感兴趣的空间以及非空间的方式与普通特性的过程。

1 我国煤矿安全管理存在的问题

1.1 不健全的安全管理法规

我国现存的安全生产类法律文件以及法规绝大部分是计划经济体系下制定的，很难适应市场经济形势下的煤矿安全生产要求。中央相关的安全生产理念也很难彻底落实于相应的矿井岗位和某些乡镇的煤矿，尤其是很多小型的私人煤矿。构建完善并适应新形势要求的安全生产法规体制，确定安全生产的执法主体以及各个部门相应的职责是当下首要的问题

1.2 劳动人员素质低

煤炭企业的安全管理最核心的就是“管理”。现阶段，煤矿生产已逐渐发展至采掘机械化、生产集中化、环节互相依赖化、管理系统化和信息化的崭新环节，并且对于相应人员的素质要求较高。不过，整体来说煤炭企业相应的员工素质普遍不高。通常是文化水平偏低，初中以下或是小学文化程度的员工很多，思维能力非常差，不容易了解并掌握操作性技术以及安全类知识，还有就是身体素质较差，在井下的工作环境十分不理想并且对井下的作业恐慌畏惧、情绪波动比较大，更有人会出现麻痹松懈，存在十分消极的工作情绪，个别人员还会故意设计安全性的隐患，导致人为的事故。在操作进程中，还存在冒险蛮干以及违章操作的状况。

1.3 安全技术资金不足

煤炭的持续开采会受到地质条件的直接影响，过去国家投入众多的设施，使用至今均已出现老化，并且维修量非常大。随着矿井的不断延深，矿压极度强化，巷道的维修任务更是不断的增加，矿井的供电以及通风、提升与排水等都不能适应生产的需要。

1.4 安全管理模式传统

与西方发达产煤国家相比较，我国的煤矿使用技术研究起步很晚。并且人力、财力非常缺乏，某些重大的安全技术问题，比如冲击地压以及煤和瓦斯的突出、地热以及突水等灾害不能进行有效的预测和控制。且受到以往传统运营思想的直接作用与影响以及各个企业的经济实力的约束，我国的煤矿生产装备和安全监控设施相对落后。井巷的断面设计以及支护强度的确定、支护材料的型号选择较小。生产设施功率以及矿井的供风量等富余参数非常低，极易出现事故。绝大多数的煤炭企业还是利用以往传统的安全管理模式，各种报表计算仍是靠人工劳动并且精确度很低。信息传送的时间较长，且速度较慢，管理者的工作重复性很大，资料查询十分困难，并且工作效率很低。安全检查以及等级鉴定等总是凭借主观意念以及相关的经验。

1.5 安全信息管理体制不健全

安全信息可以说是安全管理工作的重要依据，它主要包括事故和职业伤害的有效记录与分析统计，职业的安全卫生设施的相关研究与设计、生产以及检验技术，法律法规以及相应技术标准和其变化的动态，教育培训以及宣传和社会活动，国内的新型技术动态以及隐患评估与技术经济类分析和咨询、决策的体系。信息体制的健全是安全体制工程以及计算机技术的有效结合，可促使安全工作转型为定性和定量的超前预测，不过大多数矿井还是处于起步与摸索阶段，并未呈现出健全的体制，真正的使用还有待进一步的发展。

2 空间数据挖掘技术

数据挖掘研究行业的持续进展，开始由起初的关系数据以及事务数据挖掘，发展至对空间数据库的不断挖掘。空间的信息还在逐渐地呈现各类信息体制的主体与基础。空间数据是一项非常关键的数据，具有比普通关系数据库和事务数据库更丰富、复杂的相关语义信息，且蕴含了更丰富的知识。所以，虽说数据的挖掘最初是出现在关系数据挖掘以及事务的数据库，不过因为空间数据库中的发掘知识，这就很快引起了各个研究者的关注与重视。很多的数据挖掘类研究工作都是从关系型以及事务型数据库拓展至空间数据库的。在地学领域中，随着卫星以及遥感技术的不断使用，逐渐丰富的空间以及非空间的数据采集与储存在较大空间数据库中，大量的地理数据已经算是超过了人们的处理能力，并且传统的地学分析很难在这些数据中萃取并发现地学知识，这也就给现阶段的GIS带来了很大的挑战，急切的需要强化GIS相应的分析功能，提升GIS处理地学实际状况的能力。数据挖掘以及知识发现的产生能满足地球空间的数据处理要求，并推进了传统地学空间分析的不断发展。依据地学空间数据的特性，把数据挖掘的方式融进GIS技术中，呈现地学空间数据挖掘和知识发展的新地学数据分析理念与依据。

3 煤矿安全管理水平的提升

3.1 建设评价指标体制库

评价指标体制库是矿井的自然灾害危害存在的具体参数式的知识库。模型的组建务必要根据矿井的瓦斯以及水害等自然灾害危害呈现的不同指标体制和其临界值构建一定的指标体制库，危害的警报识别参数关键是采掘工程的平面图动态开采面以及相应的巷道。各种瓦斯的危害以及水害隐患和通风隐患均呈现一定的评价指标库。

3.2 构建专业的分析模型库

依据瓦斯以及水害等诸多不同的矿井自然灾害类别构建相关的专业性模型库，比如瓦斯的灾害预测，应根据矿井的地质条件以及煤层所赋存的状况构建瓦斯的地质区分图，再根据采掘工程的平面图动态呈现的采掘信息以及相应的瓦斯分区构建关联并实行相应的比较分析，确定可以采集区域未来的可采区域是不是高瓦斯区域。

3．3 构建以GIS空间分析为基础的方法库

GIS空间分析可以说是矿井自然灾害的隐患高度识别的关键性方式，并且还是安全故障警报的主要路径。比如断层的防水层的有效划分，关键是根据断层的保安煤柱来实行可靠的确定。断层的保安煤柱确定可以利用GIS缓冲区域的分析得到。空间的统计分析以及多源信息有效拟合和数据挖掘亦是瓦斯和水害等安全隐患监测经常使用GIS空间分析方式，如物探水文的异常区域确定以及瓦斯突出相应的危险区域确定。

3．4 决策支持体制与煤矿管理水平

评价指标体制库以及模型库、方式库与图形库均是矿井的自然灾害隐患识别和决策的最基础。利用矿井的自然灾害隐患识别决策来支持体系具体的功能呈现矿井的自然灾害隐患识别以及决策分析，在根源处提高煤矿的安全管理水平。分类构建矿井的自然灾害实时监控体系，进行动态跟踪相应的灾害实时数据，并事实呈现矿井的自然灾害数据或是信息和自然灾害的指标体系库以及模型库与知识库、空间数据库的合理化比较，并运用图形库的数据再通过GIS空间分析方式来确定安全隐患的，矿井自然灾害的隐患实时警报并进行决策分析，以提交空间数据的自然灾害隐患识别以及分析处理的决策性报告。

4 结语

随着矿山持续的深化及开展，矿区的历史以及实际数据量会日益增多，数据的处理会越来越困难。数字化矿山可以说是数字地球的主要构成，亦是呈现矿山可持续发展与矿业可持续发展的关键性决策，是呈现矿山、矿区信息化管理的重要基础。

［1］廖美红．基于空间数据挖掘的煤矿安全监测系统［J］．制造业自动化，2012(24)．

［2］戴洪磊，牟乃夏，田茂义．矿山井下瓦斯空间数据库的建库探讨［J］．煤矿安全，2012(7)．