基于信息化的矿井安全生产管理系统分析

霍 东

（沁和能源集团有限公司候村煤矿，山西 晋城 048205）

安全是保证煤矿矿井正常生产作业的前提，安全管理的有效性和全面性直接决定了煤矿生产的效率和经济效益。目前我国大部分煤矿采用的是人工宣贯+重点岗位监督的安全管理模式，其安全管理的有效性主要取决于工人对相关制度执行的程度，人工主观性大，安全管理效率低，有效性不足。特别是随着目前井下自动化水平的不断提升，形成了“多点、长线、宽面”的井下采掘格局，依靠传统安全管理模式进行安全管理的手段和方法已经无法满足高效、安全的现实需求[1]。

结合煤矿综采作业手段及信息化的发展，提出一种新的基于信息化的矿井安全生产管理体系并对应用情况进行了分析。该管理体系对矿井综采生产过程进行全面梳理，对各安全风险点进行了识别，完善了作业过程的全程风险管理和监督体系，并通过设备安全管理智能化、风险报警自动化、隐患排查智能化，建立了“人、机、环、管”环环相扣的智能化生产管理架构，全面实现了作业风险过程的信息化管理。目前该管理体系已在多个矿井现场应用。根据应用实际统计，候村煤矿采用新的安全管理体系后，安全管理人员减少了54.5%，安全事故的数量降低了93.4%。

1 矿井安全生产管理架构

为了满足矿井安全生产的需求，对其管理体系的构建需要满足从人工到设备再到环境等全方位的安全管理需求，因此借助信息化和智能化技术的发展构建了“人、机、环、管”相协调的管理体系。通过对煤矿安全生产过程中“人、机、环、管”系统的相互协调，实现对煤矿生产流程的全面覆盖。因此，安全生产管理信息化的架构主要包括了以下四个部分[2]，分别为人员安全管理体系构建、设备安全管理体系构建、作业环境管理体系构建、管理执行力保障体系构建[3-4]。

根据矿井安全生产管理架构，要建立矿井信息化安全管理，就需要重点建立包括信息化安全生产管理体系、隐患智能化排查、风险报警智能监测管理、安全标准化管理等为核心的信息化管控平台，通过以上安全生产管理体系能够实现对矿井生产过程中危险源的全面覆盖，通过信息化管控手段，提升对矿井作业流程的全面、高效管控，确保在生产过程中的安全性。

2 信息化安全生产管理体系构建

作业风险全流程智能化管理系统主要是基于权限控制和井下精确定位技术来实现的。根据井下不同地点作业人员的不同工作职能，对其进行权限设定，同时在井下进行网格化管理。人员在井下工作时将佩戴定位装置，当人员出现在非权限允许的区域后，系统将自动触发报警和短信提醒，要求相关人员尽快离开非权限允许区域。同时，在制度上也对违反相关制度的人员进行相应的处罚，从技术识别和制度保障两个方面来减少人为安全事故的发生。

矿井安全生产培训的智能化管理，主要是建立高效的信息化培训体系，实现对矿井员工在职培训的信息化监控、培训系统的信息化更新、培训结果的信息化验收。针对不同岗位的人员建立专门的培训系统，员工可以通过APP或者电脑终端进行各类培训资料的学习和定期验收，对员工的培训和验收情况建立电子培训档案，作为员工年终考核或者晋升的参考依据。

随着煤矿井下自动化综采作业水平的不断提高，各类综采设备的数量不断提升，综采设备能否正常工作不仅直接关系到煤矿井下综采作业的效率而且也直接关系到井下综采作业安全。设备从安装完成后开始需要根据井下综采作业情况进行不断维护和维修，以便保证设备在工作过程中的稳定性。目前多数企业主要采用手工点检记录的方式对设备状态进行跟踪，不仅效率低下而且极易出现错漏。候村煤矿采用了一种新的设备全寿命周期安全管理方案，建立设备全寿命周期电子安全台账，对设备使用过程中的运行状态进行自动监控并对寿命周期内的关键事项进行跟踪、记录，实现设备使用全寿命的自动跟踪、报警。

3 风险报警智能监测管理体系构建

在作业过程中整个矿区内会同时存在多个危险源，目前各个危险源识别后主要是通过培训或者设置看板的形式进行发布。这种风险预警机制对员工的警示作用低、效果差，难以对井下作业人员进行快速、实时提醒，安全管理效率低下。候村煤矿开发了一种矿井风险报警智能监测管理系统，实现安全风险、安全系统、作业场所的集中监测和智能报警，提高了安全管理的效率和自动化程度。

该系统首先将矿井的安全隐患、安全风险进行整合，对不同区域的安全情况进行模块化划分，结合井下人员定位系统，当人员出现在某个区域内时，系统自动进行安全风险和危险源报警及推送，提醒人员小心作业。

其次建立三维可视化监测系统，对矿井不同区域进行可视化监测，对作业场所的运行情况进行监控，对出现在作业场所内的无关人员进行警示和驱离，防止出现安全事故。

最后系统通过物联网技术[5]，将矿井的火灾安全报警、瓦斯安全报警、视频监控报警等进行集中控制，实现了各类安全报警信息和风险的集中预警和推送，有效地提升了矿井安全管理效率。

为了确保矿井机械设备在运行过程中的可靠性，在设备运行状态自动监测系统的基础上，通过物联网技术，配套研制了设备运行实时监控报警系统。该系统能够对矿用设备在运行过程中的参数进行监测，将监测结果和数据库内的参数进行对比，从而快速的确认设备的运行状态。系统通过自动比对发现出现异常参数并进行标定、分析和预警，帮助维修人员快速确定设备异常信息和原因，从而有效地提升设备整体运行的可靠性。该系统能够根据对设备运行状态的监测结果，自动生成设备的“体检报告”[6]明确设备需要重点维护的部分，解决了以往定期维护时周期长、效果差的不足，对保障设备的运行可靠性和增长使用寿命具有十分重要的意义。

通过该风险报警智能监测体系，真正实现了对全矿区风险状态的实时监测和预警，并且能够对一定时间内的风险情况进行智能分析，为制定更合理的风险控制方案提供依据。

煤矿井下安全风险警示管理系统如图1（a）所示，安全报警管理系统如图1（b）所示。

图1 风险报警智能监测系统

4 隐患智能化排查安全体系构建

隐患排查和治理是煤矿安全生产管理的核心，其主要目的是不断地识别矿井安全生产过程中的危险源并对危险源进行排查和治理。目前多数煤矿主要是采用了定期排查后进行危险源统计，然后将其作为整改事项下达给指定单位或部门，整个流程主要通过纸质版文件进行，缺乏有效的整改进度跟进和问题关闭情况汇总，难以实现隐患排查和治理的全面覆盖。为解决前述问题，侯村煤矿构建了隐患智能化排查安全体系，其整体原理如图3所示。

图3 标准作业程序

由图2可知，该风险智能化排查主要采用了信息化排查手段：首先对整个矿井进行网格划分和编号，建立各编号区域的网格档案；然后组织专业的问题整改团队，按网格顺序对整个矿井的安全生产情况进行排查，将每个区域内排查的隐患形成隐患档案分类添加进智能化排查安全体系内。系统将根据隐患分类情况自动触发隐患整改通知给对应单位，由对应单位牵头进行隐患的整改；整改完成后在系统上进行隐患反馈，整改小组收到隐患反馈信息后，对隐患排查情况进行验收，确认隐患彻底整改到位后进行系统关闭，从而实现发现、跟进、整改的闭环管理。

图2 风险智能化排查安全体系

5 安全标准化管理

针对目前矿井各类安全管理数量多、标准不统一，执行难度大的不足，候村煤矿对各类安全标准进行统一梳理和细化，规范安全目标、组织结构、控制标准；规范作业人员的工作流程和要求，建立SOP（标准作业程序）标准作业，对重点岗位实施培训后持证上岗。在工作中通过利用移动终端进行现场作业方式的考核监测，对作业标准进行规范和跟踪检查，降低因操作不规范而导致的安全生产管理问题。

目前该安全生产管理系统已在多个煤矿投入了应用。侯村煤矿使用该信息化矿井安全生产管理系统后，安全管理人员由最初的22人减少到了目前的10人，人员数量降低了54.5%；矿井安全事故数量由最初的平均36.4次/月，降低到了目前的2.4次/月，降低了93.4%，有效地提升了矿井安全管理效率，具体数据如表1所示。

表1 候村煤矿使用新系统前后安全情况统计表

6 结语

针对目前矿井安全生产管理体系落后，管理手段单一，安全生产压力大的现状，候村煤矿提出了基于信息化的矿井安全生产管理系统，对该系统的结构和应用情况进行了分析。结果表明，信息化的安全生产管理架构主要包括人员安全管理体系、设备安全管理体系、作业环境管理体系、管理执行力保障体系四个部分。该系统实现了各版块隐患排查、隐患整改、隐患关闭的全流程信息化闭环控制，使用该系统后候村煤矿矿井的安全管理人员数量降低了54.4%，安全事故数量降低了93.4%，具有很好的应用推广价值。