基于全生命周期理論的煤礦突發(fā)水災害救援流程優(yōu)化

曹 盼 王曉曉

（鄭州大學 管理工程系，河南 鄭州 450001）

煤礦突發(fā)水災害是煤礦建設和生產中的主要災害之一，每次煤礦水災害的發(fā)生都會造成巨大的損失，主要包括經濟損失、煤礦工作日損失以及人員傷亡等，嚴重損害了我國各級人民政府和企業(yè)的形象。1950年以后，我國煤礦曾發(fā)生過數百次水災害事故，平均每起死亡人數為10.7人。據不完全統(tǒng)計，截止目前為止，2012年共發(fā)生煤礦突發(fā)水災害14起，造成128人死亡。鑒于此，如何降低煤礦水災害發(fā)生的頻率以及在水災害發(fā)生后的搶救過程中把損失降到最低點，成為煤礦突發(fā)水災害應急救援研究中的一項刻不容緩的課題。

本文將站在煤礦突發(fā)水災害危機響應的角度，系統(tǒng)建立煤礦突發(fā)水災害應急救援流程，包括：災前準備子系統(tǒng)的預警方案的實施，災情救治子系統(tǒng)的救援流程的改善，災后處理子系統(tǒng)的恢復重建工作的開展。從危機響應的層面上，系統(tǒng)整合各類人力、物力、資源、技術、信息資源，對煤礦突發(fā)水災害應急救援流程進行系統(tǒng)管理，以提高煤礦水災害快速救援為目標，實現對煤礦突發(fā)水災害進行主動救援。

1 煤礦水災害的特點及救援難度

1.1 煤礦水災害的特點

（1）煤礦水災害具有突發(fā)性。由于我國大型煤礦地質條件復雜或極其復雜的占25.04%，因此采空區(qū)、老窯積水已成為煤礦一大隱患，水災害時刻可能發(fā)生；此外，我國煤礦數目較多，僅河南省就有兩千多個煤礦，這使得煤礦開采缺乏系統(tǒng)的管理，某些違規(guī)開采的煤礦隨時可能發(fā)生水災害。

（2）煤礦水災害發(fā)生頻次高、分布范圍廣泛、造成的損失嚴重。目前，在原統(tǒng)配煤礦中，約有18%待開采的煤礦儲量受到較為嚴重的水災害威脅。煤礦水災害廣泛的發(fā)生在十幾個省，包括河南省、河北省、陜西省、山西省、江蘇省、安徽省等在內的七十多個煤礦。煤礦水災害不僅會造成人員傷亡、設備損失及煤產量降低，還會污染地表水和地下水、破壞周邊的生態(tài)環(huán)境。

（3）煤礦水災害的差異性。我國煤礦水災害的差異性主要表現為水災害起因的多樣性和水災害形式的多樣性。煤礦水災害發(fā)生的主要原因包括自然原因和人為原因：自然原因主要是多種水源（暴雨、地表水、地下水）引起的水災害；人為原因則是違規(guī)開采和不成熟的防治技術。水災害的形式主要有突發(fā)式和緩發(fā)式，突發(fā)式水災害來勢很猛、沖力強，而緩發(fā)式強度和危害較弱。

1.2 煤礦水災害的救援難度

我國煤礦水災害具有以上的特點，加之應急救援系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)性、計劃性、和應急性，使得在水災害發(fā)生時不能有效采取的應對措施?，F有的救援難度主要表現在以下幾個方面：

（1）救援系統(tǒng)不能建立快速有效的應急響應機制應對水災害的發(fā)生。相關救援人員需要迅速的建立符合煤礦地形和水災害的特點的救援方案，而實際操作過程中，由于多方面的影響，現場救援人員很難建立快速有效的救援方案，進而喪失了最佳水災害的救援時間，最終造成嚴重的損失。

（2）物資的調配困難。當煤礦水災害發(fā)生時，需要迅速將相關的救援設備、救援物資和救援人員調送到事故現場進行救援。在實際救援過程中，很難迅速將救援設備、救援物資和救援人員送到現場，而造成應急救援的困難。

（3）被困遇險礦工不能和救災指揮中心進行信息溝通。水災害發(fā)生時，救災指揮中心不能第一時間獲取遇險礦工的位置信息，所以很難進行迅速搜索和采取快速救援措施。

2 煤礦水災害現有流程分析

目前，我國煤礦水災害救援單位都隸屬于政府，由政府統(tǒng)一管理。災情發(fā)生后，需要逐級上報，故運作很不靈活，不利于救災水平的提高，并易出現相互推諉的現象?，F有的煤礦水災害救援流程如圖1所示。

圖1 現有煤礦突發(fā)水災害救援流程圖

目前我國對于煤礦水災害救援缺乏系統(tǒng)性、計劃性和應急性。主要存在以下幾個問題：

（1）沒有從系統(tǒng)的高度來分析、計劃和開展煤礦水災害救援工作，從而使得煤礦水災害救援缺乏整體性和計劃性，只是被動地對水災害采取應急救援措施。

（2）對于煤礦水災害救援設備以及各種物資缺乏合理和科學的管理和調度。

（3）各個專業(yè)煤礦水災害救援單位之間、專業(yè)煤礦水災害救援單位和各個煤礦之間以及各種社會資源、專家之間沒有建立信息溝通渠道和信息庫。

（4）對于煤礦水災害救援工作的開展缺乏合理的計劃和實施手段，主要是憑借救援人員的經驗來進行，沒有制定合理和科學的救援流程、計劃和實施體系。

3 基于全生命周期的煤礦水災害危機響應救援流程改善

3.1 基于物聯網技術的災情指揮中心

物聯網是通過射頻識別（RFID）、紅外線感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把一個系統(tǒng)中的所有物體與互聯網相連接，并進行信息交換和通信，使所有能夠獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡，以實現對系統(tǒng)中各個元素實時的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控。

由此，在煤礦生產中可以運用物聯網技術將煤礦生產系統(tǒng)中的人員、設備、礦井等與煤礦信息共享平臺相連接，對生產中的所有元素進行實時的監(jiān)測和跟蹤，從而在災害發(fā)生后可及時煤礦生產系統(tǒng)中的信息，采取積極有效的救援措施。

從技術架構上來看，物聯網在煤礦生產中的應用可分為三層：感知層、網絡層和應用層。感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成，在礦井中可安裝濕度感應器和水位監(jiān)測器，以不斷感應礦井中濕度和水位的變化，達到水災害發(fā)生之前進行防治、水災害發(fā)生時進行及時響應的目的。另外還可以安裝攝像頭、GPS等感知終端，在水災害發(fā)生后的第一時間，將救援所需要的信息（例如遇險礦工和設備的位置及突水水源）傳送至信息共享平臺，采取高效安全的救援方法；網絡層由互聯網、有線和無線通信網、信息管理平臺等組成，網絡層將礦井下的所有元素連接起來，并把他們的所有信息傳遞到信息共享平臺，以實現煤礦生產中井下元素和井上信息的交換；應用層是物聯網和煤礦生產系統(tǒng)的接口，包括井下的所有生產要素和救援系統(tǒng)的所有要素，實現具體的生產要素與信息管理網絡的連接。

3.2 基于全生命周期的三個子系統(tǒng)

基于上述理論，對于本文所研究的對象，即建立以煤礦為中心的救援流程。并將流程分為災前準備子系統(tǒng)、災情救治子系統(tǒng)、災后重建子系統(tǒng)，研究各子系統(tǒng)內部流程運作和功能。對現有的煤礦水災害救援流程進行分析，并運用全生命周期的思想對流程進行改善，一個很重要的環(huán)節(jié)就是把整個救援過程作為一個整體看待，建立基于物聯網的信息共享平臺。

運用全生命周期的思想對煤礦突發(fā)水災害應急救援流程進行改善后，整個流程如圖2所示。

所謂災前準備子系統(tǒng)，即以煤礦為中心，為煤礦量身定做水災害防治和救援方案，為水災害的救治工作做好各種準備，幫助煤礦實施水災害的預警方案。包括救援設備的購買，設備的庫存管理和保養(yǎng)維護，設備的運輸分析和運輸方案的制定以及救護人員的培訓。因此，災前準備子系統(tǒng)的重點是幫助煤礦建立水災害防治體系，并和煤礦一起對水災害進行實時監(jiān)控，以防止煤礦水災害的發(fā)生，并最大限度的減少損失。

災情救治子系統(tǒng)，即以信息共享平臺為中心，實現煤礦和煤礦救援單位之間的互動，建立一個煤礦與煤礦救援單位、政府以及其它可以利用的社會資源的信息共享平臺。主要包括各類救災專家的邀請，水災害的險情分析，排水方案的制定，動力的供應，人員的安排等活動。該平臺可以在確定煤礦水災害發(fā)生后，根據本次水災害的特點，調集各救援單位的力量，制定出有效率的救援方案，使各個單位之間更好的合作。

災后重建子系統(tǒng)，即以煤礦為中心，使災后恢復重建工作更有效率的進行。主要是對災害救治工作完成后的一系列工作。在救援方案實施之后，恢復重建方案的制定也直接關乎煤礦的命運。該系統(tǒng)的建立可以使重建工作更好地開展，而且可以總結此次礦難的經驗教訓，為以后的救援工作積累經驗。

3.3 改善后的流程運作分析

對改善后的流程進行分析不難發(fā)現，整個流程有三個核心部分，即信息共享平臺的建立，煤礦水災害的預警方案的實施和煤礦水災害的救援。而這三個的核心部分都有同一個支撐部分——基于物聯網的信息流動。在整個煤礦水災害的救援過程中，信息的利用和管理貫穿始終。因此，信息系統(tǒng)的建立至關重要。

災前準備子系統(tǒng)是災情救治子系統(tǒng)的基礎，為災情救治子系統(tǒng)做好充分的準備工作；災情救治子系統(tǒng)的實戰(zhàn)經驗也為災前準備子系統(tǒng)提供經驗支持和技術支持。災后處理子系統(tǒng)是災情救治子系統(tǒng)的總結和延續(xù)，為將來的災情救治提供保障，同時也為災前準備子系統(tǒng)在將來發(fā)生水災險情是做好充分準備。這三個子系統(tǒng)各有側重點，同時又相輔相成、密切配合，為煤礦突發(fā)水災害的應急救援做好準備。

在整個流程中，基于物聯網的信息共享平臺是整個流程的關鍵。煤礦和各個救援單位之間可以通過電話、傳真和電子郵件以及直接到信息共享平臺處等方式發(fā)送需求信息。平臺可以根據煤礦的特點進行信息檢索，以準確斷定最好的救援方案。如果煤礦是老客戶，可以立即從數據庫中調集煤礦的基本信息和以往的服務記錄，并根據煤礦當前的服務需求進行分類整理；如果煤礦是新客戶，則需要建立以煤礦為中心的客戶資料，然后進行信息處理。同時整個流程精簡了政府部門逐級上報的過程，并將之與平臺連在一起，以快速準確的制定預警方案。

4 結束語

本文運用全生命周期的思想對煤礦突發(fā)水災害的應急流程進行改善，從管理的角度，提高煤礦水災害的防治和救援效率，加速了對煤礦突發(fā)水災害的響應速度，并提高了煤礦的服務滿意度。對于我國頻發(fā)的煤礦水災害有一定的指導意義，但是對于煤礦水災害的救援仍需許多的工作。如何根據改進后的流程設置合理的管理協(xié)調，并相應改進組織結構的設計，進一步加強煤礦水災害救援單位之間的協(xié)調以及專業(yè)化程度，使煤礦水災害救援走上市場化的道路都是亟待解決的重大問題。

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