用空間數據挖掘技術提升煤礦安全管理水平

賈昞

(山西太原理工大學，山西太原030012)

0 引言

數字挖掘技術是指從大數據庫中提取出非凡、隱式、未知、有潛力的應用價值高的信息，提取信息的呈現是概念以及模式、規則等形式?？臻g數據挖掘是在空間數據庫中提取隱含并且用戶非常感興趣的空間以及非空間的方式與普通特性的過程。

1 我國煤礦安全管理存在的問題

1.1 不健全的安全管理法規

我國現存的安全生產類法律文件以及法規絕大部分是計劃經濟體系下制定的，很難適應市場經濟形勢下的煤礦安全生產要求。中央相關的安全生產理念也很難徹底落實于相應的礦井崗位和某些鄉鎮的煤礦，尤其是很多小型的私人煤礦。構建完善并適應新形勢要求的安全生產法規體制，確定安全生產的執法主體以及各個部門相應的職責是當下首要的問題

1.2 勞動人員素質低

煤炭企業的安全管理最核心的就是“管理”?，F階段，煤礦生產已逐漸發展至采掘機械化、生產集中化、環節互相依賴化、管理系統化和信息化的嶄新環節，并且對于相應人員的素質要求較高。不過，整體來說煤炭企業相應的員工素質普遍不高。通常是文化水平偏低，初中以下或是小學文化程度的員工很多，思維能力非常差，不容易了解并掌握操作性技術以及安全類知識，還有就是身體素質較差，在井下的工作環境十分不理想并且對井下的作業恐慌畏懼、情緒波動比較大，更有人會出現麻痹松懈，存在十分消極的工作情緒，個別人員還會故意設計安全性的隱患，導致人為的事故。在操作進程中，還存在冒險蠻干以及違章操作的狀況。

1.3 安全技術資金不足

煤炭的持續開采會受到地質條件的直接影響，過去國家投入眾多的設施，使用至今均已出現老化，并且維修量非常大。隨著礦井的不斷延深，礦壓極度強化，巷道的維修任務更是不斷的增加，礦井的供電以及通風、提升與排水等都不能適應生產的需要。

1.4 安全管理模式傳統

與西方發達產煤國家相比較，我國的煤礦使用技術研究起步很晚。并且人力、財力非常缺乏，某些重大的安全技術問題，比如沖擊地壓以及煤和瓦斯的突出、地熱以及突水等災害不能進行有效的預測和控制。且受到以往傳統運營思想的直接作用與影響以及各個企業的經濟實力的約束，我國的煤礦生產裝備和安全監控設施相對落后。井巷的斷面設計以及支護強度的確定、支護材料的型號選擇較小。生產設施功率以及礦井的供風量等富余參數非常低，極易出現事故。絕大多數的煤炭企業還是利用以往傳統的安全管理模式，各種報表計算仍是靠人工勞動并且精確度很低。信息傳送的時間較長，且速度較慢，管理者的工作重復性很大，資料查詢十分困難，并且工作效率很低。安全檢查以及等級鑒定等總是憑借主觀意念以及相關的經驗。

1.5 安全信息管理體制不健全

安全信息可以說是安全管理工作的重要依據，它主要包括事故和職業傷害的有效記錄與分析統計，職業的安全衛生設施的相關研究與設計、生產以及檢驗技術，法律法規以及相應技術標準和其變化的動態，教育培訓以及宣傳和社會活動，國內的新型技術動態以及隱患評估與技術經濟類分析和咨詢、決策的體系。信息體制的健全是安全體制工程以及計算機技術的有效結合，可促使安全工作轉型為定性和定量的超前預測，不過大多數礦井還是處于起步與摸索階段，并未呈現出健全的體制，真正的使用還有待進一步的發展。

2 空間數據挖掘技術

數據挖掘研究行業的持續進展，開始由起初的關系數據以及事務數據挖掘，發展至對空間數據庫的不斷挖掘?？臻g的信息還在逐漸地呈現各類信息體制的主體與基礎?？臻g數據是一項非常關鍵的數據，具有比普通關系數據庫和事務數據庫更豐富、復雜的相關語義信息，且蘊含了更豐富的知識。所以，雖說數據的挖掘最初是出現在關系數據挖掘以及事務的數據庫，不過因為空間數據庫中的發掘知識，這就很快引起了各個研究者的關注與重視。很多的數據挖掘類研究工作都是從關系型以及事務型數據庫拓展至空間數據庫的。在地學領域中，隨著衛星以及遙感技術的不斷使用，逐漸豐富的空間以及非空間的數據采集與儲存在較大空間數據庫中，大量的地理數據已經算是超過了人們的處理能力，并且傳統的地學分析很難在這些數據中萃取并發現地學知識，這也就給現階段的GIS帶來了很大的挑戰，急切的需要強化GIS相應的分析功能，提升GIS處理地學實際狀況的能力。數據挖掘以及知識發現的產生能滿足地球空間的數據處理要求，并推進了傳統地學空間分析的不斷發展。依據地學空間數據的特性，把數據挖掘的方式融進GIS技術中，呈現地學空間數據挖掘和知識發展的新地學數據分析理念與依據。

3 煤礦安全管理水平的提升

3.1 建設評價指標體制庫

評價指標體制庫是礦井的自然災害危害存在的具體參數式的知識庫。模型的組建務必要根據礦井的瓦斯以及水害等自然災害危害呈現的不同指標體制和其臨界值構建一定的指標體制庫，危害的警報識別參數關鍵是采掘工程的平面圖動態開采面以及相應的巷道。各種瓦斯的危害以及水害隱患和通風隱患均呈現一定的評價指標庫。

3.2 構建專業的分析模型庫

依據瓦斯以及水害等諸多不同的礦井自然災害類別構建相關的專業性模型庫，比如瓦斯的災害預測，應根據礦井的地質條件以及煤層所賦存的狀況構建瓦斯的地質區分圖，再根據采掘工程的平面圖動態呈現的采掘信息以及相應的瓦斯分區構建關聯并實行相應的比較分析，確定可以采集區域未來的可采區域是不是高瓦斯區域。

3．3 構建以GIS空間分析為基礎的方法庫

GIS空間分析可以說是礦井自然災害的隱患高度識別的關鍵性方式，并且還是安全故障警報的主要路徑。比如斷層的防水層的有效劃分，關鍵是根據斷層的保安煤柱來實行可靠的確定。斷層的保安煤柱確定可以利用GIS緩沖區域的分析得到。空間的統計分析以及多源信息有效擬合和數據挖掘亦是瓦斯和水害等安全隱患監測經常使用GIS空間分析方式，如物探水文的異常區域確定以及瓦斯突出相應的危險區域確定。

3．4 決策支持體制與煤礦管理水平

評價指標體制庫以及模型庫、方式庫與圖形庫均是礦井的自然災害隱患識別和決策的最基礎。利用礦井的自然災害隱患識別決策來支持體系具體的功能呈現礦井的自然災害隱患識別以及決策分析，在根源處提高煤礦的安全管理水平。分類構建礦井的自然災害實時監控體系，進行動態跟蹤相應的災害實時數據，并事實呈現礦井的自然災害數據或是信息和自然災害的指標體系庫以及模型庫與知識庫、空間數據庫的合理化比較，并運用圖形庫的數據再通過GIS空間分析方式來確定安全隱患的，礦井自然災害的隱患實時警報并進行決策分析，以提交空間數據的自然災害隱患識別以及分析處理的決策性報告。

4 結語

隨著礦山持續的深化及開展，礦區的歷史以及實際數據量會日益增多，數據的處理會越來越困難。數字化礦山可以說是數字地球的主要構成，亦是呈現礦山可持續發展與礦業可持續發展的關鍵性決策，是呈現礦山、礦區信息化管理的重要基礎。

［1］廖美紅．基于空間數據挖掘的煤礦安全監測系統［J］．制造業自動化，2012(24)．

［2］戴洪磊，牟乃夏，田茂義．礦山井下瓦斯空間數據庫的建庫探討［J］．煤礦安全，2012(7)．