地理信息系統(tǒng)在礦山安全監(jiān)測(cè)及管理中的應(yīng)用

1、礦山安全管理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它是以環(huán)境、機(jī)械、設(shè)備、產(chǎn)品、原材料以及相關(guān)的人和環(huán)境等綜合系統(tǒng)為管理對(duì)象，最終的目的是保護(hù)人和生產(chǎn)資料的安全。礦山的生產(chǎn)是針對(duì)位于地下的三維空間中的礦體，礦體周?chē)钟袕?fù)雜的地質(zhì)斷層，礦山生產(chǎn)的采煤、掘進(jìn)、通防、機(jī)電、運(yùn)輸五個(gè)大系統(tǒng)就分布在地下空間中，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程受瓦斯、一氧化碳、煤塵、涌水、機(jī)電、頂板、通風(fēng)等因素的威脅，復(fù)雜的環(huán)境條件要求我們隨時(shí)要注意安全，出現(xiàn)異常能快速準(zhǔn)確地定位事故及準(zhǔn)確地采取措施。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，礦山安全及生產(chǎn)過(guò)程的可視化需求成為可,1,能，地理信息系統(tǒng)（G IS）為礦山三維立體空間系統(tǒng)的可視化管理提供了強(qiáng)有力的工具，而MAPGI

2、S就是這樣一個(gè)功能強(qiáng)大的全面直觀(guān)的桌面地理信息系統(tǒng)。它繼承了GIS繪制地圖的功能，同時(shí)擴(kuò)展了查詢(xún)、更新各種信息源的能力，并增強(qiáng)了數(shù)據(jù)計(jì)算、分析及統(tǒng)計(jì)功能，它將傳統(tǒng)的安全信息帶入到可視化的空間中，形成了可在圖形的基礎(chǔ)上產(chǎn)生各種安全信息。我們結(jié)合目前的通防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)，初步形成了可視化、立體化的安全監(jiān)測(cè)和梯煤柱內(nèi)側(cè)易形成貯熱氧化易燃隅角帶而產(chǎn)生自燃。只有各分層巷道重疊布置可以減少煤柱留設(shè)，甚至不留,2,煤柱，消除了采空區(qū)浮煤自燃的基本條件，不易發(fā)生自燃。因此，分層開(kāi)采工作面應(yīng)盡量采用分層巷道重疊布置。（2）加強(qiáng)工作面兩道一線(xiàn)的注漿質(zhì)量。由于外錯(cuò)式分層開(kāi)采工作面上分層順槽易自燃，因此，日常

3、工作中必須加強(qiáng)兩道一線(xiàn)（即前、后順槽，停采線(xiàn)）的注漿充填質(zhì)量。只有確保將這些地點(diǎn)充滿(mǎn)、充實(shí)，才能杜絕上分層采空區(qū)的漏風(fēng)和浮煤氧化，從根本上防止自燃火災(zāi)發(fā)生。（3）工作面回采完必須及時(shí)回撤、及時(shí)封閉充填。該工作面由于各種原因，停采后一個(gè)多月未回撤，被迫在發(fā)火后回撤，造成人力、物力的重大損失，威脅了礦井的安全生產(chǎn),3,如果該工作面能在停采后立即回撤，那么發(fā)火前回撤工作就可以完成。因此，為防止停采工作面自然發(fā)火，采煤工作面回采結(jié)束后，必須按煤礦安全規(guī)程第222條規(guī)定，在1 .5個(gè)月內(nèi)回撤完畢，砌筑永久性封閉。于阜新煤礦學(xué)校采煤專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，現(xiàn)任大雁礦務(wù)局通風(fēng)救護(hù)處處長(zhǎng)兼救護(hù)大隊(duì)長(zhǎng)。地址：內(nèi)蒙古呼

4、盟鄂溫克旗大雁郵編：022.煤礦安全管理信息網(wǎng)絡(luò)，這種方式非常適合礦山復(fù)雜系統(tǒng)的要求。M APGIS還允許用戶(hù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，并為在Client/Server環(huán)境下解決圖示化安全信息管理問(wèn)題，提供了一種全新的方案,4,可供各種有關(guān)職能部門(mén)共享。1目前安全監(jiān)測(cè)管理中的主要問(wèn)題目前我們傳統(tǒng)的安全管理方式是以人為主要因素，沒(méi)有定位、定量、準(zhǔn)確性差，它主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）憑經(jīng)驗(yàn)和直感處理生產(chǎn)系統(tǒng)中的安全問(wèn)題較多，一般是由表及里的進(jìn)行分析，難以發(fā)現(xiàn)潛在的事故危險(xiǎn)性，難以徹底改善安全面貌和杜絕大的隱患產(chǎn)生。（2）定性的多，定量的少。即安全或不安全的概念多，而定量的概念少，如生產(chǎn)系統(tǒng)究竟有多大的安全性

5、事故發(fā)生的頻率有多大可能的嚴(yán)重程度有多大都無(wú)法回答，難以給人以實(shí)質(zhì)性的概念。（3）片斷地零碎地解決安全問(wèn)題多，頭痛醫(yī),5,頭腳痛醫(yī)腳，系統(tǒng)地、全面地解決問(wèn)題少。（4）沒(méi)有肯定的目標(biāo)值。生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)有目標(biāo)，安全沒(méi)有目標(biāo)值，究竟做到什么程度才算安全是否問(wèn)題都解決了怎樣做才能不發(fā)生重大事故均心中無(wú)數(shù)?？傊?，傳統(tǒng)的安全管理方式，越來(lái)越不適應(yīng)于生產(chǎn)的發(fā)展，必須采用先進(jìn)的方法和手段才能更好地解決安全問(wèn)題。多少年來(lái)安全工作者總想找到一個(gè)方法，能夠事先預(yù)測(cè)事故的發(fā)生，掌握事故的規(guī)律，作出定性和定量的評(píng)價(jià)，向有關(guān)人員預(yù)先警告事故的危險(xiǎn)性，并且能夠根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，提出相應(yīng)的安全措施，這樣安全系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生了。2系統(tǒng)的

6、總體設(shè)計(jì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù),6,的發(fā)展，我們把系統(tǒng)工程的一些基本方法，借助計(jì)算機(jī)為工具，對(duì)傳統(tǒng)的安全管理方法進(jìn)行了改進(jìn)。首先編制了煤礦安全數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，主要解決安全數(shù)據(jù)的規(guī)范化，過(guò)去安全數(shù)據(jù)出在各個(gè)單位，除了煤安表外，上級(jí)主管部門(mén)對(duì)其它安全數(shù)據(jù)都沒(méi)有統(tǒng)一的要求，安全數(shù)據(jù)收集的渠道各異，格式也不盡相同，煤礦安全數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用的都是標(biāo)準(zhǔn)信息格式，使繁雜的安全數(shù)據(jù)變成有目的的收集，并初步具備了對(duì)死亡事故按事故類(lèi)型、各類(lèi)工種、年齡、工齡、節(jié)氣、時(shí)間、傷害部位、事故原因等項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)與分析。此軟件曾在山東省及全國(guó)推廣使用，后來(lái)我們又根,7,據(jù)礦山的實(shí)際情況開(kāi)發(fā)出了礦山安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)，把整個(gè)礦山安全情況量化成一個(gè)綜合

7、評(píng)價(jià)系統(tǒng)，它包括采煤、掘進(jìn)、通防、機(jī)電、運(yùn)輸五個(gè)子系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了一些科學(xué)算法，如指數(shù)平滑、格拉普斯方法等，并建立了數(shù)學(xué)模型，產(chǎn)生了量化的安全評(píng)價(jià)體系。此外，還有通防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TF 200、KJ2、KJ4等，這三種系統(tǒng)都是用于煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)現(xiàn)代化，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、分析處理的系統(tǒng)，它可以監(jiān)測(cè)井下瓦斯、一氧化碳、風(fēng)量、壓力、風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)、主通風(fēng)機(jī)和局部通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等信息，也可檢測(cè)防塵設(shè)施的狀態(tài)和各種影響安全的環(huán),8,境因素以及機(jī)械動(dòng)力設(shè)備的啟動(dòng)停止等情況，為指揮安全生產(chǎn)提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。這樣就形成了由地理信息大屏幕圖形顯示為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為傳輸介質(zhì)，由通防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、安全數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

8、和工作面安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)為主的安全管理信息系統(tǒng)。3地理信息MAPGIS的功能特點(diǎn)M APGIS系統(tǒng)由4部分組成：圖形編輯，數(shù)據(jù)后臺(tái)接收，圖形顯示與安全管理系統(tǒng)。其中圖形數(shù)據(jù)編輯子系統(tǒng)功能如下：（1）支持掃描矢量化和數(shù)字化儀矢量化、邊矢量化、邊輸入圖形對(duì)象的基本屬性，并與數(shù)據(jù)庫(kù)建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系（2）對(duì)對(duì)象的圖形、屬性、數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪與,9,修改操作，同時(shí)修改圖形對(duì)象與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)象描述的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系（3）提供對(duì)DXF格式的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口（4）對(duì)在其它系統(tǒng)中編輯好的圖形數(shù)據(jù)只要基本表結(jié)構(gòu)與本系統(tǒng)要求的一致，便可通過(guò)煤礦安全批處理建立與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。4安全監(jiān)測(cè)及管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)礦山安全管理軟件的

9、開(kāi)發(fā)主要分為兩部分，一部分是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測(cè)，另一部分是安全數(shù)據(jù)的管理。M APGIS的強(qiáng)大功能，使我們可以把兩者有機(jī)地結(jié)合在一起，形成一個(gè)完全可視化的圖形安全管理系統(tǒng)。（1）通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的改造。目前礦山應(yīng)用的通防監(jiān)測(cè)設(shè)備主要由兩部,10,分組成：一部分是現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的下位機(jī)，主要用單片機(jī)和單板機(jī)組成另一部分是地面控制室的微機(jī)和模擬盤(pán)，其主要作用是顯示現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)，一般有一個(gè)平面圖形顯示模板，它只能顯示數(shù)據(jù)，沒(méi)有數(shù)據(jù)屬性，所以不能查詢(xún)其它數(shù)據(jù)，也不能作為管理系統(tǒng)來(lái)使用。上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)串口或微機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連接，M APGIS可代替原來(lái)的模擬圖形，用真實(shí)的礦山測(cè)量圖形來(lái)顯示，同時(shí)可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊

10、某一采區(qū)或某一顯示物體，可以查看該物體的數(shù)據(jù)屬性。例如我們可以點(diǎn)某一主通風(fēng)機(jī)，則顯示該主通風(fēng)機(jī)的規(guī)格、型號(hào)、廠(chǎng)家等數(shù)據(jù)信息，點(diǎn)擊某一工作面、機(jī),11,械設(shè)備可見(jiàn)其安全評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)及存在的主要問(wèn)題。（2）工作面信息安全評(píng)估系統(tǒng)。礦山安全評(píng)估是整個(gè)礦井安全情況的一個(gè)綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)，過(guò)去我們通過(guò)報(bào)表的方式來(lái)顯示數(shù)據(jù)，不能直觀(guān)的查看，利用MAPGIS后，我們可以隨時(shí)查看某一個(gè)采區(qū)、掘進(jìn)頭、巷道的安全評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，并可制定安全評(píng)價(jià)等級(jí)，是A級(jí)的用不同的顏色標(biāo)注出來(lái)，以便使用人員調(diào)閱和整改。安全評(píng)價(jià)軟件的功能模塊如圖1所示。其中A =安全， B=較安全，C =危險(xiǎn)，D =很危險(xiǎn)。各模塊功能如下：打印評(píng)價(jià)表：打印出各

11、專(zhuān)業(yè)的安全評(píng)價(jià)表格，由安監(jiān)員拿著此表到現(xiàn)場(chǎng)逐項(xiàng)檢,12,查，其結(jié)果作為安全評(píng)價(jià)的基本依據(jù)。輸入回采工作面數(shù)據(jù)：當(dāng)你初次使用本軟件時(shí)，發(fā)現(xiàn)本軟件評(píng)價(jià)的單位和內(nèi)容不符合本單位實(shí)際情況時(shí)，可根據(jù)本單位的實(shí)際情況，確定下次要評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)表中各大項(xiàng)內(nèi)容。把回采專(zhuān)業(yè)評(píng)價(jià)表檢查結(jié)果，經(jīng)匯總輸入計(jì)算機(jī)。當(dāng)輸入錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)時(shí)，可用此模塊進(jìn)行修改。把輸入的數(shù)據(jù)，按煤礦安全系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)的方法進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果存入磁盤(pán)，供以下各模塊使用。輸入掘進(jìn)工作面數(shù)據(jù)：各模塊的功能同打印報(bào)表：日?qǐng)?bào)表，旬報(bào)表，（分上、中、下旬），月報(bào)表。數(shù)值分析：分析出一天或一段時(shí)間內(nèi)，評(píng)價(jià)得分最多和,13,最少的單位。排出一天或一段時(shí)間內(nèi)各單位名次，

12、并打印出名次表，用于指導(dǎo)各煤礦安全單位了解本段時(shí)間內(nèi)，在全礦各工作面安全評(píng)價(jià)中所處的地位。分析出一天或一段時(shí)間內(nèi)，在某得分段內(nèi)的單位。分析出一天或一段時(shí)間內(nèi)，某單位各大項(xiàng)得分情況。分析出當(dāng)天安全評(píng)價(jià)得分80 S70的單位，并打印C級(jí)卡附表，責(zé)令工區(qū)抽出專(zhuān)人整改隱患。分析出當(dāng)天安全評(píng)價(jià)得分S 70的單位，并打印D級(jí)卡附表，責(zé)令工區(qū)停止生產(chǎn)，整改隱患。C、D級(jí)卡必須在下達(dá)卡片的第二天交安監(jiān)處。由工區(qū)送交給安監(jiān)處的C、D級(jí)卡中，若有未整改隱患，經(jīng)安監(jiān)處工程,14,技術(shù)人員分析后，確認(rèn)工區(qū)無(wú)力解決時(shí)，則打印C、D級(jí)礦長(zhǎng)接受卡附表，責(zé)令礦長(zhǎng)組織專(zhuān)人解決工區(qū)存在的隱患，當(dāng)?shù)V長(zhǎng)也無(wú)力解決工區(qū)存在的隱患時(shí)，將

13、此卡送交礦務(wù)局安監(jiān)局處理。分析出當(dāng)天某個(gè)工區(qū)某大項(xiàng)得分小于70的項(xiàng)，并打印單項(xiàng)卡附表，用于指導(dǎo)工區(qū)對(duì)某一大項(xiàng)中的隱患進(jìn)行整改，此卡在下達(dá)卡片第二天返回到安監(jiān)處，處管理人員也可根據(jù)工區(qū)填卡內(nèi)容，檢查現(xiàn)場(chǎng)安監(jiān)員填寫(xiě)的評(píng)價(jià)表是否正確。如果工區(qū)返回的單項(xiàng)卡隱患整改內(nèi)容和安監(jiān)員評(píng)價(jià)表所檢查的內(nèi)容不符，應(yīng)對(duì)安監(jiān)員或工區(qū)領(lǐng)導(dǎo)干部進(jìn)行嚴(yán)厲制裁。圖形顯示：用直觀(guān)的圖形把某天某,15,單位的安全評(píng)價(jià)得分顯示出來(lái)。把一段時(shí)間內(nèi)各單位的得分情況用主次圖顯示出來(lái)。顯示出安全評(píng)價(jià)得分的一元線(xiàn)性曲線(xiàn)，預(yù)測(cè)下一天得分情況。獎(jiǎng)金分配：根據(jù)各工區(qū)月安全評(píng)價(jià)得分多少和得分名次，打印各工區(qū)本月得獎(jiǎng)情況。5地理信息圖形處理（1）通風(fēng)監(jiān)

14、測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接現(xiàn)有已經(jīng)安裝的TF 200、KJ4、KJ2等通防安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、處理?？梢员O(jiān)測(cè)井下瓦斯、一氧化碳、風(fēng)量、壓力、風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)、主通風(fēng)機(jī)和局部通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，顯示防塵設(shè)施的狀態(tài)等各種影響安全的環(huán)境因素和機(jī)械動(dòng)力設(shè)備的啟,16,停情況，供調(diào)度人員迅速指揮生產(chǎn)。（2）避災(zāi)路線(xiàn)圖。GIS可以產(chǎn)生最佳路徑計(jì)算，當(dāng)?shù)V井出現(xiàn)涌水或瓦斯爆炸時(shí)，可根據(jù)開(kāi)拓系統(tǒng)圖及相關(guān)動(dòng)態(tài)信息，及時(shí)調(diào)度人員從選擇的最佳路徑撤離并指揮礦山救護(hù)。（3）電力調(diào)度及井下變電配電系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)可通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)自電力調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以圖形的方式表現(xiàn)出來(lái)，井下變電配電線(xiàn)路的布設(shè)是依托于開(kāi)拓巷道，當(dāng)井下某區(qū)域電力超載時(shí)，系統(tǒng)利用GIS網(wǎng)絡(luò)分析功能，自動(dòng)報(bào)警并切斷相關(guān)回路上的次要設(shè)備，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行。（4）井下運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)。根據(jù)地理信息顯示的運(yùn)輸系統(tǒng)開(kāi)拓進(jìn),17,尺