劉萬保，安雪梅

(華北理工大學，河北 唐山 063009)

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張家口水西煤礦火災安全管理信息系統(tǒng)開發(fā)

劉萬保，安雪梅

(華北理工大學，河北 唐山 063009)

礦井火災；安全管理；信息系統(tǒng)

以張家口水西煤礦作為研究對象，完成了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能模塊的設計，基于J2EE開放標準的技術(shù)路線，運用MVC架構(gòu)等技術(shù)，開發(fā)了一套針對其易發(fā)火地點安全現(xiàn)狀的管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)為礦井安全管理人員提供了基礎知識查詢、火災危險源排查、事故管理、專用圖紙、設備管理、人員管理等有效的管理工具。

礦井火災、水災、煤塵、瓦斯和沖擊地壓被公認為煤礦的重大危險源。關(guān)于煤礦重大安全隱患和重大危險源辨識我國尚無針對性的標準[1]。為保證礦井的安全生產(chǎn)，眾多研究院所設計開發(fā)了不同類型的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)并在礦山進行了推廣使用。在開發(fā)技術(shù)方面，李建斌采用了B/S 三層體系結(jié)構(gòu)和Asp.net 技術(shù)平臺和面向?qū)ο蠓治雠c設計技術(shù)，結(jié)合陜西南梁礦業(yè)有限公司危險源辨識，開發(fā)了南梁煤礦危險源辨識與風險管理信息管理系統(tǒng)[2]。孫青等從系統(tǒng)角度出發(fā)，在對煤礦安全風險預控管理中危險源系統(tǒng)時態(tài)和狀態(tài)分析的基礎上對其進行通用性建模，以一類系統(tǒng)壽命服從Phase Type 分布的危險源系統(tǒng)為例，對其進行了可靠性建模與分析[3]。為進一步提高煤礦安全管理水平，實現(xiàn)對水、火、瓦斯等多種災害的全面預測預警，劉汝清構(gòu)建了安全風險評價指標體系;建立了水、火、瓦斯等煤礦安全風險評判預警模型;通過軟硬件集成技術(shù)，以評判預警模型為基礎，搭建了煤礦安全風險預警應用系統(tǒng)[4]。喬鋼柱在分析2003 年4月至2009年12月間我國發(fā)生的221起重特大煤礦安全事故的基礎上進行了事故誘因統(tǒng)計，利用層次分析方法建立了煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸、透水、頂板4類典型事故的失信模型，提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)的煤礦井下安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)設計方案[5]。

張家口水西煤礦礦級安全信息與集團公司通過報表的形式人工傳遞。礦內(nèi)通風防火管理部門均有自己的計算機和相應的辦公應用軟件并且有網(wǎng)絡線接入辦公室。但由于各方面的原因，礦井火災的安全管理信息資源并沒有得到充分利用，火災隱患信息庫、安全救援信息庫、以及礦井巷道基本信息庫等都不完善，礦井各級管理人員對不同地點火災特征信息不能系統(tǒng)了解，對井下硐室、巖巷掘進工作面、煤巷掘進工作面、回采工作面、運煤皮帶巷地區(qū)的所有可能發(fā)生火災的危險因素和救災方法不能明確分析，使信息質(zhì)量受到影響。本文在綜合分析火災安全隱患的基礎上，分五大模塊開發(fā)了火災安全管理信息系統(tǒng)，對火災事故分析及基礎信息查詢、火災危險源排查、事故管理、專用圖紙、設備管理、人員管理等方面實現(xiàn)了現(xiàn)代化的管理。

1礦井基本情況簡介

張家口水西煤礦于2001年10月23日開工建設，2004年12月投產(chǎn)。井下各主要采區(qū)，運輸轉(zhuǎn)載點及各硐室均裝有調(diào)度擴音電話與生產(chǎn)調(diào)度室相通。采掘工作面、大巷及主要轉(zhuǎn)載點均安裝灑水防塵噴頭。井下所有工作面安裝了安全監(jiān)控系統(tǒng)。井上井下各個重要場所配備了消防器材。

2火災安全管理信息系統(tǒng)模塊設計

2.1火災危險源管理模塊

2.1.1外因火災特點

容易產(chǎn)生火災的地點有硐室、巖巷掘進工作面、煤巷掘進工作面、回采工作面、運煤皮帶巷等。在這些地點的礦井火災中，以電氣火災和帶式輸送機火災最為嚴重。隨著煤礦井下設備的不斷更新?lián)Q代，井下運輸機械設備數(shù)量也不斷增多，所以，這2種外因火災每年發(fā)生率不斷增多。

硐室火災主要表現(xiàn)為外因火災，分析資料表明，84%的惡性事故是由于操作者本身的過失造成的。掘進工作面和回采工作面發(fā)生火災容易引發(fā)較大的危害[6-8]。如果錯過了啟事滅火的時機，很可能造成煤壁和支架燃燒，使災情擴大。引發(fā)的冒頂事故可破壞通風系統(tǒng)或形成通風逆轉(zhuǎn)，造成更大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。

2.1.2 模塊功能實現(xiàn)

礦井火災危險源管理模塊如圖1所示。礦井火災可能發(fā)生的危險因素都應通過安全檢查人員及時發(fā)現(xiàn)并匯報給管理人員，由專人在本系統(tǒng)做詳細的記錄，確保每個危險因素都能及時地處理。即嚴格執(zhí)行報告-→記錄-→處理-→檢查，這樣統(tǒng)一的操作流程才能有效地避免火災事故發(fā)生。

圖1　礦井火災危險源管理模塊

2.2事故管理模塊

圖2為事故管理的查詢界面。事故處理計劃包含對特定地點的災害預防和處理措施，該模塊主要分2個部分功能：(1)對發(fā)生事故的地點、時間、原因進行查詢，方便直觀地查看。(2)事故發(fā)生后能夠存入檔案，對以往的事故進行修改和補充。通過對各單位所發(fā)生的事故進行匯總，方便對歷史發(fā)生火災的單位及發(fā)生原因進行直觀地了解，起到引以為戒的目的。

2.3專用圖紙管理模塊

專用圖紙管理模塊如圖3所示。該部分的主要功能是礦井火災可能用到圖紙進行管理。可由系統(tǒng)管理員將圖紙上傳到服務器，便于瀏覽人員平時查詢學習。即使在災害發(fā)生時，救災人員也可以及時調(diào)閱圖紙，查看巷道信息，避免了手工翻動設計圖帶來的手忙腳亂。圖紙上傳主要運用Struts提供了一種機制，可以非常方便地將客戶端上傳的文件保存到客戶端，在Struts中，一個FormFile對象代表一個一傳文件。當需要查詢所需要的圖紙時，由于上傳的圖紙比較多，逐頁地尋找非常麻煩，所以設計的搜索模塊，只要輸入需要查詢的關(guān)鍵詞，即可搜索到所需要的圖紙信息，如在搜索欄中輸入關(guān)鍵詞“密閉門”，點擊“搜索”按鈕，就可以搜出符合條件的圖紙“抗沖擊波密閉門”。

圖2　事故管理模塊

圖3　專用圖紙管理模塊

2.4設備管理模塊

2.4.1電氣火災產(chǎn)生的原因

(1)灼熱的導線。如果選擇熔斷器熔體與電纜芯線界面不配合的額定電流，或者電網(wǎng)短路電流容量大，高低壓開關(guān)斷流容量不夠，在短路時候熔體不熔斷或開關(guān)不能滅弧，導致導線高溫，使電纜燃燒，發(fā)生火災。

(2)電網(wǎng)中負責導電的某些元件接觸不良。元件接觸不良可能增大接觸電阻，通電以后，接觸處產(chǎn)生高溫引發(fā)火災。電纜連接不好，尤其是接線盒不合格，留有縫隙，如果受潮受熱，會使氣體膨脹，降低絕緣能力，容易引起漏電短路事故，甚至發(fā)生爆炸、火災事故。

(3)變壓器油吸水。變壓器油如果吸水，就會降低絕緣水平，容易導致一般的電氣設備和一些油斷路器，油浸式控制器等產(chǎn)生相間短路和電弧。高溫容易導致變壓器油燃燒，分解出來混合氣體在高溫下容易爆炸。如果礦用變壓器進線端接觸不良，過熱導致套管炸裂，漏油，發(fā)生火災。

(4)電機車架空線斷落。若是落在高壓鎧裝電纜外表皮上，直流電弧就會順著電纜一直燃燒，破壞電纜的鎧裝和油浸紙絕緣；短路產(chǎn)生火花，電纜被燒毀。

(5)井下照明燈覆蓋煤塵。照明燈由于煤塵覆蓋，導致散熱不暢，溫度升高，煤塵被點燃造成火災。

(6)電氣設備保護裝置失靈。

(7)電纜、設備阻燃性差。

2.4.2模塊功能實現(xiàn)

圖4、圖5為系統(tǒng)的設備管理界面，它包括“電氣設備”和“消防器材”2個模塊，瀏覽者可以上網(wǎng)查詢井下所有的用電設備和消防器材，及其數(shù)量使用情況。當管理者發(fā)現(xiàn)數(shù)量不夠時，應及時聯(lián)系購進，若發(fā)現(xiàn)有設備保修，應及時更換或檢修。

圖4　電氣設備管理模塊

在設備管理模塊，根據(jù)井下設備的名稱、型號、數(shù)量、位置、性能以及工作狀況，進行分別錄入，然后點擊“提交”按鈕，即可以對設備信息進行保存，方便以后進行查詢，如遇有工作狀況的設備，可根據(jù)這些信息進行及時更新和維護，如果采用手工記錄的方法，則很容易產(chǎn)生遺漏和工作失誤。

圖5　消防器材管理模塊

2.5人員管理模塊

2.5.1人的因素對礦井火災的影響

火災發(fā)生的主要因素有人、物、環(huán)境、管理。其中，人、物、環(huán)境是受管理因素支配的。而安全系統(tǒng)工程中軌跡交叉論指出：人和物的不安全狀態(tài)是火災發(fā)生的直接原因[9]，如礦井工人在井下使用電爐和燈泡取暖，違章操作，在井下進行噴燈焊、氣焊、電焊接等；電氣設備的線路發(fā)生短路、絕緣性能不良或損壞，過負荷產(chǎn)生火花等。人為因素失誤比例如表1所示。

表1　火災事故人為因素比例表

由上表可以看出，產(chǎn)生事故的關(guān)鍵因素是人為因素造成的。

2.5.2模塊功能實現(xiàn)

人員管理搜索界面如圖6所示。在搜索欄輸入所要查詢的姓名、工齡、文化程度、擔任職務或者技術(shù)素質(zhì)等關(guān)鍵詞，進行組合查詢，系統(tǒng)即可搜索出所需要的人員列表，以方便進行人員調(diào)配和管理。

圖6　人員管理模塊

3結(jié)論

傳統(tǒng)的信息管理手工操作方式易發(fā)生數(shù)據(jù)丟失、統(tǒng)計錯誤，并具有勞動強度高、速度慢的缺點。使用計算機可以高速快捷地完成以上工作。尤其是計算機聯(lián)網(wǎng)后，數(shù)據(jù)在網(wǎng)上傳遞，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，避免重復勞動。張家口水西煤礦設計出一套適合查詢礦井各地區(qū)火災的管理信息系統(tǒng)，能夠使各級管理人員全面了解各地區(qū)火災特性及救災措施，同時對礦工的安全生產(chǎn)活動實現(xiàn)了管理教育培訓的目的。

[1]宇仁茂.煤礦重大隱患特性及其治理體系的分析研究[J].中國安全生產(chǎn)科學技術(shù).2014,9: 153-159.

[2]李建斌.煤礦危險源辨識與風險管理信息系統(tǒng)開發(fā)與探究[J].電子測試.2014(21)：144-146.

[3]孫青，莊曉天. 煤礦風險預控管理中危險源系統(tǒng)可靠性分析[J].煤礦安全.2014(10)：229-231+235.

[4]劉汝清. 煤礦安全風險預警模型研究及應用效益分析[D]. 中國地質(zhì)大學(北京).2014.5.

[5]喬鋼柱. 基于無線傳感器網(wǎng)絡的煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)設計與關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 蘭州理工大學.2012.6.

[6]黃伯軒. 采場通風與防火[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.

[7]劉劍，郭嗣宗. 采場自然發(fā)火防治決策支持系統(tǒng)研究[M]. 北京:煤炭工業(yè)部，1996.

[8]Chen X D. On the fundamentals of diffusive self-heating in water containing combustible materials [J]. Chemical Engineering and Processing, 1998, 37(5): 367-378.

[9]陳寶智. 危險源辨識控制及評價[M]. 成都：四川科學技術(shù)出版社，1996.

Development of Management Information System of Fire Safety at Shui-xi Coal Mine in Zhangjiakou City

LIU Wan-bao, AN Xue-mei

(North China University of Science and Technology, Tangshan Hebei 063009,China)

mine fire; safety management; information system

Shui-xi Coal Mine of Zhangjiakou was chosen as the research object, structure and design of function modules were finished. Based on J2EE open standards technical route, MVC framework technologies were applied, and a set of security management information system was used in fire points developed. The information system provided basic knowledge inquiries, fire hazard troubleshooting, accident management, special drawings, equipment management, staff management and other effective management tools for safety management personal.

2095-2716(2015)04-0001-06

TD76

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