張家口水西煤礦火災(zāi)安全管理信息系統(tǒng)開發(fā)

劉萬保，安雪梅

(華北理工大學(xué)，河北 唐山 063009)

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張家口水西煤礦火災(zāi)安全管理信息系統(tǒng)開發(fā)

劉萬保，安雪梅

(華北理工大學(xué)，河北 唐山 063009)

礦井火災(zāi)；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(shè)計(jì)，基于J2EE開放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線，運(yùn)用MVC架構(gòu)等技術(shù)，開發(fā)了一套針對其易發(fā)火地點(diǎn)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(chǔ)知識查詢、火災(zāi)危險(xiǎn)源排查、事故管理、專用圖紙、設(shè)備管理、人員管理等有效的管理工具。

礦井火災(zāi)、水災(zāi)、煤塵、瓦斯和沖擊地壓被公認(rèn)為煤礦的重大危險(xiǎn)源。關(guān)于煤礦重大安全隱患和重大危險(xiǎn)源辨識我國尚無針對性的標(biāo)準(zhǔn)[1]。為保證礦井的安全生產(chǎn)，眾多研究院所設(shè)計(jì)開發(fā)了不同類型的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)并在礦山進(jìn)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(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)合陜西南梁礦業(yè)有限公司危險(xiǎn)源辨識，開發(fā)了南梁煤礦危險(xiǎn)源辨識與風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理中危險(xiǎn)源系統(tǒng)時(shí)態(tài)和狀態(tài)分析的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行通用性建模，以一類系統(tǒng)壽命服從Phase Type 分布的危險(xiǎn)源系統(tǒng)為例，對其進(jìn)行了可靠性建模與分析[3]。為進(jìn)一步提高煤礦安全管理水平，實(shí)現(xiàn)對水、火、瓦斯等多種災(zāi)害的全面預(yù)測預(yù)警，劉汝清構(gòu)建了安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系;建立了水、火、瓦斯等煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)評判預(yù)警模型;通過軟硬件集成技術(shù)，以評判預(yù)警模型為基礎(chǔ)，搭建了煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警應(yīng)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(chǔ)上進(jìn)行了事故誘因統(tǒng)計(jì)，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(luò)技術(shù)的煤礦井下安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[5]。

張家口水西煤礦礦級安全信息與集團(tuán)公司通過報(bào)表的形式人工傳遞。礦內(nèi)通風(fēng)防火管理部門均有自己的計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的辦公應(yīng)用軟件并且有網(wǎng)絡(luò)線接入辦公室。但由于各方面的原因，礦井火災(zāi)的安全管理信息資源并沒有得到充分利用，火災(zāi)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(diǎn)火災(zāi)特征信息不能系統(tǒng)了解，對井下硐室、巖巷掘進(jìn)工作面、煤巷掘進(jìn)工作面、回采工作面、運(yùn)煤皮帶巷地區(qū)的所有可能發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)因素和救災(zāi)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(zāi)安全隱患的基礎(chǔ)上，分五大模塊開發(fā)了火災(zāi)安全管理信息系統(tǒng)，對火災(zāi)事故分析及基礎(chǔ)信息查詢、火災(zāi)危險(xiǎn)源排查、事故管理、專用圖紙、設(shè)備管理、人員管理等方面實(shí)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(shè)，2004年12月投產(chǎn)。井下各主要采區(qū)，運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)及各硐室均裝有調(diào)度擴(kuò)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(diǎn)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(gè)重要場所配備了消防器材。

2火災(zāi)安全管理信息系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

2.1火災(zāi)危險(xiǎn)源管理模塊

2.1.1外因火災(zāi)特點(diǎn)

容易產(chǎn)生火災(zāi)的地點(diǎn)有硐室、巖巷掘進(jìn)工作面、煤巷掘進(jìn)工作面、回采工作面、運(yùn)煤皮帶巷等。在這些地點(diǎn)的礦井火災(zāi)中，以電氣火災(zāi)和帶式輸送機(jī)火災(zāi)最為嚴(yán)重。隨著煤礦井下設(shè)備的不斷更新?lián)Q代，井下運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備數(shù)量也不斷增多，所以，這2種外因火災(zāi)每年發(fā)生率不斷增多。

硐室火災(zāi)主要表現(xiàn)為外因火災(zāi)，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(jìn)工作面和回采工作面發(fā)生火災(zāi)容易引發(fā)較大的危害[6-8]。如果錯過了啟事滅火的時(shí)機(jī)，很可能造成煤壁和支架燃燒，使災(zāi)情擴(kuò)大。引發(fā)的冒頂事故可破壞通風(fēng)系統(tǒng)或形成通風(fēng)逆轉(zhuǎn)，造成更大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

2.1.2 模塊功能實(shí)現(xiàn)

礦井火災(zāi)危險(xiǎn)源管理模塊如圖1所示。礦井火災(zāi)可能發(fā)生的危險(xiǎn)因素都應(yīng)通過安全檢查人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并匯報(bào)給管理人員，由專人在本系統(tǒng)做詳細(xì)的記錄，確保每個(gè)危險(xiǎn)因素都能及時(shí)地處理。即嚴(yán)格執(zhí)行報(bào)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(zāi)事故發(fā)生。

圖1　礦井火災(zāi)危險(xiǎn)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(jì)劃包含對特定地點(diǎn)的災(zāi)害預(yù)防和處理措施，該模塊主要分2個(gè)部分功能：(1)對發(fā)生事故的地點(diǎn)、時(shí)間、原因進(jìn)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(jìn)行修改和補(bǔ)充。通過對各單位所發(fā)生的事故進(jìn)行匯總，方便對歷史發(fā)生火災(zāi)的單位及發(fā)生原因進(jìn)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(zāi)可能用到圖紙進(jìn)行管理。可由系統(tǒng)管理員將圖紙上傳到服務(wù)器，便于瀏覽人員平時(shí)查詢學(xué)習(xí)。即使在災(zāi)害發(fā)生時(shí)，救災(zāi)人員也可以及時(shí)調(diào)閱圖紙，查看巷道信息，避免了手工翻動設(shè)計(jì)圖帶來的手忙腳亂。圖紙上傳主要運(yùn)用Struts提供了一種機(jī)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(gè)FormFile對象代表一個(gè)一傳文件。當(dāng)需要查詢所需要的圖紙時(shí)，由于上傳的圖紙比較多，逐頁地尋找非常麻煩，所以設(shè)計(jì)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(diǎn)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(shè)備管理模塊

2.4.1電氣火災(zāi)產(chǎn)生的原因

(1)灼熱的導(dǎo)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(shí)候熔體不熔斷或開關(guān)不能滅弧，導(dǎo)致導(dǎo)線高溫，使電纜燃燒，發(fā)生火災(zāi)。

(2)電網(wǎng)中負(fù)責(zé)導(dǎo)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(zāi)。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(zāi)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(dǎo)致一般的電氣設(shè)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(dǎo)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(jìn)線端接觸不良，過熱導(dǎo)致套管炸裂，漏油，發(fā)生火災(zāi)。

(4)電機(jī)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(dǎo)致散熱不暢，溫度升高，煤塵被點(diǎn)燃造成火災(zāi)。

(6)電氣設(shè)備保護(hù)裝置失靈。

(7)電纜、設(shè)備阻燃性差。

2.4.2模塊功能實(shí)現(xiàn)

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

圖4　電氣設(shè)備管理模塊

在設(shè)備管理模塊，根據(jù)井下設(shè)備的名稱、型號、數(shù)量、位置、性能以及工作狀況，進(jìn)行分別錄入，然后點(diǎn)擊“提交”按鈕，即可以對設(shè)備信息進(jìn)行保存，方便以后進(jìn)行查詢，如遇有工作狀況的設(shè)備，可根據(jù)這些信息進(jìn)行及時(shí)更新和維護(hù)，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(zāi)的影響

火災(zāi)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(zāi)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(jìn)行噴燈焊、氣焊、電焊接等；電氣設(shè)備的線路發(fā)生短路、絕緣性能不良或損壞，過負(fù)荷產(chǎn)生火花等。人為因素失誤比例如表1所示。

表1　火災(zāi)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(shí)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(dān)任職務(wù)或者技術(shù)素質(zhì)等關(guān)鍵詞，進(jìn)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(jìn)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(jì)錯誤，并具有勞動強(qiáng)度高、速度慢的缺點(diǎn)。使用計(jì)算機(jī)可以高速快捷地完成以上工作。尤其是計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)后，數(shù)據(jù)在網(wǎng)上傳遞，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，避免重復(fù)勞動。張家口水西煤礦設(shè)計(jì)出一套適合查詢礦井各地區(qū)火災(zāi)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(zāi)特性及救災(zāi)措施，同時(shí)對礦工的安全生產(chǎn)活動實(shí)現(xiàn)了管理教育培訓(xùn)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(xué)技術(shù).2014,9: 153-159.

[2]李建斌.煤礦危險(xiǎn)源辨識與風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理中危險(xiǎn)源系統(tǒng)可靠性分析[J].煤礦安全.2014(10)：229-231+235.

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

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

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[9]陳寶智. 危險(xiǎn)源辨識控制及評價(jià)[M]. 成都：四川科學(xué)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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