基于轨迹交叉理论的矿井提升运输安全管理系统研究

赵 强王 涛李明峰

(1.枣庄矿业集团公司蒋庄煤矿,山东省滕州市,277519; 2.枣庄矿业集团公司供电工程处,山东省薛城市,277000; 3.山东煤矿安全监察局鲁南分局,山东省枣庄市,277800)

基于轨迹交叉理论的矿井提升运输安全管理系统研究

赵 强1王 涛2李明峰3

(1.枣庄矿业集团公司蒋庄煤矿,山东省滕州市,277519; 2.枣庄矿业集团公司供电工程处,山东省薛城市,277000; 3.山东煤矿安全监察局鲁南分局,山东省枣庄市,277800)

针对煤矿斜巷提升运输特点,运用系统安全工程轨迹交叉理论,分析了物的不安全状态和人的不安全行为.从物的不安全状态方面研究了斜巷提升运输避免跑车、跑车后有效进行防护、断绳防护及提升运输运行状态警示等技术措施;从人的不安全状态方面研究了加强安全意识教育、规范流程操作及安全监控等管理措施,总结了基于轨迹交叉理论的提升运输管理模式.

斜巷 提升运输 物的不安全状态 人的不安全行为 轨迹交叉理论

煤矿辅助运输环节复杂,水平大巷和采区之间、采区与采掘工作面之间多为斜巷运输.近几年,矿井提升运输事故不仅在煤矿事故中占有一定比例,而且是矿井零打碎敲事故的多发环节,也是矿井安全管理的重点和难点.对煤矿所发生的斜巷提升运输事故进行分析,主要有两个原因,一是物的不安全状态,发生跑车或机械状态不完好事件;二是人的不安全行为,人处于危险区域或违章作业事件.在同一时刻,物的不安全状态和人的不安全行为同时发生,轨迹交叉在一点,发生了提升运输事故.因此,消除物的不安全状态和人的不安全行为,进一步避免物的不安全状态和人的不安全行为轨迹交叉是保障斜巷提升运输安全的关键所在.

1 轨迹交叉理论概述

1.1 轨迹交叉理论的提出

根据日本研究资料表明,大多数工业伤害事故的发生,既有人的不安全行为造成的,也有物的不安全状态造成的.现在,越来越多的人认识到,一起工业事故之所以能够发生,除了人的不安全行为之外,一定存在着某种不安全条件.斯奇巴(Skiba)指出,生产操作人员与机械设备两种因素都对事故的发生有影响,并且机械设备的危险状态对事故的发生作用更大些,根据事故频发倾向理论,防止事故的重要措施是人员选择.研究表明,把经常发生事故的工人调离后,企业的事故发生率并没有降低.因此,根据事故致因理论,提出现代安全管理工程的轨迹交叉理论,如图1所示.

图1 轨迹交叉理论模型图

1.2 轨迹交叉理论作用原理

轨迹交叉理论认为,在事故发展进程中,人的因素运动轨迹与物的因素运动轨迹的交点就是事故发生的时间和空间,即人的不安全行为和物的不安全状态发生于同一时间和空间,或者说人的不安全行为与物的不安全状态相遇,则将在此时间、空间发生事故.通过避免人与物这两种因素运动轨迹交叉,即避免人的不安全行为和物的不安全状态同时、同地出现,来预防事故的发生,消除人的不安全行为可以避免事故,消除物的不安全状态也可以避免事故.为了有效防止事故发生,必须同时采取措施消除人的不安全行为和物的不安全状态.

2 提升运输管理轨迹交叉理论

2.1 控制物的不安全状态

控制物的不安全状态,目的是切断轨迹交叉中物的致害因素形成.最根本的解决办法是创造本质安全条件,使系统在人发生失误的情况下,也不会发生事故,关键是确保斜巷提升运输设备处于安全状态、危险状况下采取防护措施、运行状态警示.

(1)加强斜巷提升运输设计与设施管理.为防止斜巷跑车,应首先在提升运输设计上满足标准规范要求.斜巷轨道轨型要满足提升最大重量要求,轨道道床尽可能采用石碴道床,路基要有一定抗压强度,每隔一定距离要设轨道防滑设施,保证轨缝一致,斜巷上下变坡点垂直方向曲率要满足轴距要求,应圆弧过渡,避免出现点过渡.斜巷上下车场要有足够的过卷、过放距离,要分别校验绞车最外层、最里层钢丝绳牵引力和速度,钢丝绳选择上要与斜巷运输条件相适应,钢丝绳在缠绕卷筒上要采取下出绳方式,避免采用上出绳方式,防止拉翻绞车事故发生.在提升运输设施管理上,钢丝绳要每班使用前检查、定期更换,矿用车辆必须定期检查完好状况,及时添加润滑脂,各种连接器件和设施要定期进行拉力试验,绞车制动性能要进行定期测试,轨道、托绳装置要定期维护保养,安全防护装置要定期试验,验证其动作可靠性,确保斜巷提升运输安全设施处于完好状态.

(2)斜巷安全防护装置自动化与智能化.安全防护装置是斜巷防止跑车的重要设施,2016版《煤矿安全规程》387条虽然对斜巷安全防护装置提出了设置要求,但并不具体、完善,国家煤矿安全监察局煤安监技装字〔2001〕109号文件对斜井防跑车装置提出了煤安认证要求,但由于煤矿斜巷的复杂性和多样性,全国煤矿斜巷安全防护装置既没有做到统一标准,也没有规范适用性强的产品,斜巷安全防护装置具有很大的差异性.因此,矿井应根据自身条件,采取安全可靠的有效措施来防止跑车事故的发生,实现安全防护装置自动化与智能化,是斜巷提升运输本质安全的关键举措.阻车器在确保足够强度的条件下,采取抱轨或轨中直挡方式,实现远距离气动或液动,对阻车器位置进行检测,并对其动作进行控制;在绞车钢丝绳与串车之间的连接装置上设置拉力传感器,对斜巷提升运输前的张力进行无线传输,超载时闭锁电控系统,禁止提升;跑车防护装置要全断面挡车,确保足够强度的条件下,电动、液动或气动,其动作控制和前方来车距离进行关联,做到不停车、车辆和跑车防护装置距离最小化时动作,跑车防护装置全部关闭和打开位置要和电控系统连锁;对提升行程和车辆提升速度进行检测,通过在绞车卷筒上安装轴编码器或一定距离的轨道上安装霍尔传感器来实现,绞车提升速度和相关安全防护装置实现联动,同时判断是否跑车,提升行程要通过斜巷传感器进行定距校正;断绳掉道车辆检测可在斜巷轨道上下变坡点处设置绝缘,利用直流电阻测量仪检测斜巷轨道之间电阻,判断车辆是否掉道,判断结果要和所有斜巷部分跑车防护装置进行互锁控制;对斜巷关键地点安装摄像机,在线实时监视斜巷车辆运行情况,异常时采取相应防护措施.同时,斜巷提升运输在牵引钢丝绳断绳有可能回弹波及的区域,要设置断绳防护装置.

(3)斜巷提升运输状态警示与预警.避免物与人的轨迹交叉,物的状态要进行警示.在斜巷上车场入口处,要悬挂“行车不行人”警示标志,同时设置语音报警装置,播报斜巷提升运输状态,辅助以红绿灯光显示;在斜巷下车场以斜巷跑车最大速度计算出来的停止距离处,设置悬挂“行车不行人”警示标志,同时设置语音报警装置,播报斜巷提升运输状态,辅助以红绿灯光显示;对有人操作的上下车场硐室醒目位置,同样设置语音报警装置,播报斜巷提升运输状态,辅助以红绿灯光显示;语音报警装置和红绿灯光指示既能人为预制信号,也要对绞车运行状态信息强制预警.

2.2 控制人的不安全状态

控制人的不安全行为,目的是切断轨迹交叉中人的被害因素形成.最根本的解决办法是在具备物的不安全状态下,人自身不发生失误,不想、不敢、不能处于危险区域内,关键是人自身安全素质的提高和安全监督管理.

(1)加强职工安全意识教育与管理.避免人的不安全状态,首先煤矿应当建立尊重职工、敬畏生命、保护健康、防灾避难为核心价值观的企业安全文化,形成广大职工认同的安全思想意识、安全作风态度、安全管理机制及行为规范.在这种企业安全文化背景和氛围下,通过安全科技和现代安全防灾风险控制方法进行安全知识和技能培训,通过安全文化和安全价值观进行安全意识和思想教育,减少职工违章作业事件的发生.

(2)岗位操作流程描述与安全确认.物的不安全状态不仅仅由物自身引起,人操作失误也会产生物的不安全状态.人受心理、生理、环境等多种因素影响,容易产生失误,因此,针对斜巷提升运输操作的每一个环节、围绕每一个环节应该把握的安全技术措施,按照一个操作循环前后的顺序编写流程表,固化职工的工作程序,进行岗位操作流程描述和安全确认,能够大大降低失误事件的发生.

(3)斜巷提升区域人员定位与监视.人受个体差异性影响,总有失误事件的出现,必要的安全监督管理措施是消除人的不安全行为的关键措施.目前煤矿井下均装备了人员定位系统,以斜巷上车场入口端和斜巷下车场以斜巷跑车最大速度计算出来的停止距离处为界限,设为禁区,分别安装人员定位读卡器和定向天线、人员定位分站、防爆以太网交换机、语音广播系统、禁区显示屏、绞车开停传感器以及辅助按钮等设施,在地面调度室设置斜巷提升运输上位机,形成斜巷提升区域人员定位与监视系统.斜巷准备提升运输前,按下启动按钮启动人员定位系统,检查上下车场定位天线检测禁区内有无人员,如果存在人员,语音广播系统及显示系统播报进入禁区人员名字,绞车提升运输系统不能运行,同时进入禁区人员名字在地面显示实时信息,禁区内人员撤出禁区后,提升运输系统方可运行,否则,对进入禁区人员进行违章处理,强制人员退出斜巷提升运输禁区.斜巷绞车启动后,斜巷人员定位系统强制运行.对于井下主要提升运输斜巷还可将视频连同人员信息同时传送到地面.

3 结语

煤矿斜巷提升运输安全受多方面因素影响,但从避免斜巷跑车、跑车后进行防护、断绳防护以及一旦跑车和跑车防护失效后提升运输区域无人这两条轨迹分析,只要物的不安全状态和人的不安全行为两条轨迹在同一时间、空间上没有交叉点,斜巷提升运输事故就能够完全避免,轨迹交叉事故致因理论在煤矿斜巷提升运输管理系统中具有很强的适用性、实用性.

[1] 赵强.主井摩擦式提升机防重载下放关键技术研究[J].煤矿机械,2012(9)

[2] 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社,2016

[3] 张鹤霄.煤矿井下倾斜井巷运输事故的原因及预防[J].煤炭技术,2011(4)

[4] 刘玉朋.煤矿安全管理系统动力学分析[J].中国煤炭,2012(8)

(责任编辑 张艳华)

Research of coal mine lifting transportation management system based on the theory of the trajectory cross

Zhao Qiang1,Wang Tao2,Li Mingfeng3
(1.Zaozhuang Mining Industry Group Limited Company Jiangzhuang Coal Mine, Tengzhou,Shandong 277519,China; 2.Zaozhuang Mining Industry Group Limited Company Power Supply Engineering Department,Xuecheng,Shandong 277000,China; 3.Bureau of Shandong Coal Mine Safety Supervision the South of Shandong Branch Bureau,Zaozhuang,Shandong 277800,China)

Slant roadway lifting transportation in coal mine is an important auxiliary production,also is the focus of safety management,according to the characteristics of slant roadway lifting transportation in coal mine,using the trajectory cross theory of system safety engineering,analyzes the unsafe condition of things and unsafe behaviors of human beings.Research on the technical measures of avoid runaway miner careffective,protection runaway miner car,steel rope-breaking protection,lifting transportation running state warning from the unsafe condition of things.Research on the management measures of strengthening the safety consciousness education,standardizing the process operation and safety monitoring from the unsafe behaviors of human beings,summarizes the lifting transportation management mode based on the theory of trajectory cross.

slant roadway,lifting transportation,unsafe condition of things,unsafe behaviors of human beings,theory of trajectory cross

TD79

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赵强(1972-),男,山东汶上人,工学硕士,注册安全工程师,从事煤矿机电工程管理与技术研究工作。